Optische Systeme für die hochpräzise, scannerbasierte Multistrahlbearbeitung mit ultrakurzen Laserpulsen

The utilization of ultra-short pulses (< 10 ps) has been established in several fields of laser technology for processing most different materials with highest precision. Currently, one of the key challenges is the increase of processing throughput and therefore the development of optical systems which enable an efficient distribution of laser radiation onto the work piece. The multi-beam technology thereby represents an alternative to fast deflection systems and is therefore investigated within this thesis. In particular, position deviations for several foci at the work piece are considered which are induced for example by beam deflection systems. An additional research priority is the analysis of dispersion-related effects, which occur due to the increased bandwidth of ultra-short laser pulses and especially affect applications in the field of multi-beam technology. Beside simulation and analysis methods, different approaches to increase the spatial accuracy as well as to homogenize the pulse properties are developed and applied

Anordnung und Verfahren zur verzeichnungsfreien zweidimensionalen Ablenkung von räumlich ausgedehnten Intensitätsverteilungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur verzeichnungsfreien zweidimensionalen Ablenkung energetischer Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung. Die Anordnung weist zwei Strahlablenkelemente auf, die um senkrecht zueinander stehende Rotationsachsen drehbar antreibbar sind. Eingekoppelte Strahlung wird mit einer ersten optischen Anordnung auf das erste Strahlablenkelement und mit einer zweiten optischen Anordnung über das erste Strahlablenkelement auf das zweite Strahlablenkelement abgebildet. Die beiden optischen Anordnungen sind dabei so dimensioniert, dass sie eine gemeinsame Eintrittspupille für die Strahlung aufweisen und Strahlanteile der eintretenden Strahlung, die sich unter unterschiedlichen Winkeln von einem Zentrum der Eintrittspupille ausbreiten, jeweils senkrecht zur ersten Rotationsachse auf das erste Ablenkelement und senkrecht zur zweiten Rotationsachse auf das zweite Ablenkelement treffen. Dies kann durch zwei bezüglich der optischen Achse um 90° zueinander gedrehte, zylindrische Relay-Teleskope erreicht werden. Mit der vorgeschlagenen Anordnung und dem zugehörigen Verfahren lassen sich räumlich ausgedehnte Intensitätsverteilungen verzeichnungsfrei in zwei Dimensionen ablenken

Theoretical and experimental analysis of scan angle-depending pulse front tilt in optical systems for laser scanners

For realising fast and highly dynamical laser-based material processing, scanner systems are already utilised for many different industrial applications. Furthermore, ultra-short pulsed (<1 ps) laser sources provide possibilities of processing most different materials with highest accuracy. Owing to the large spectral bandwidth of ultra-short laser pulses, dispersion in optical components becomes relevant. The dispersion in optical systems for laser scanners may lead to scan angle-depending pulse properties as, for example, pulse front tilt. The investigation of these effects is not state of the art today but absolutely necessary to exploit the full potential of laser scanners for ultra-short pulse applications. By means of an exemplary focusing lens, the simulation and experimental analysis of scan angle-depending pulse front tilt is presented for the first time