用于激光加工機(jī)的、在光導(dǎo)線纜插接裝置中具有光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)，包括光導(dǎo)線纜，具有用于將經(jīng)耦合輸入的激光射線傳輸?shù)郊庸ゎ^的光導(dǎo)纖維和用于連接光導(dǎo)纖維與加工頭的插接裝置；加工頭，具有用于容納插接裝置的插接裝置容納部和成像光學(xué)器件，成像光學(xué)器件在插接裝置插入的情況下將從光導(dǎo)纖維出射的激光射線沿射線傳播方向聚焦在加工頭后面、尤其工件表面上用于加工工件；在光導(dǎo)線纜的插接裝置中布置光學(xué)元件，其將光導(dǎo)纖維的纖維端面成像到中間焦點(diǎn)處；纖維端面在中間焦點(diǎn)處的成像小于纖維端面，從中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線的發(fā)散度大于從纖維端面出射的激光射線的發(fā)散度；在插接裝置插入的情況下加工頭的成像光學(xué)器件將從中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線沿射線傳播方向聚焦在加工頭后面。
【專利說明】
用于激光加工機(jī)的、在光導(dǎo)線纜插接裝置中具有光學(xué)元件的 光學(xué)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)，其包括
[0002] a)光導(dǎo)線纜，其具有用于將經(jīng)耦合輸入的激光射線傳輸?shù)郊庸ゎ^的光導(dǎo)纖維并且 具有用于連接所述光導(dǎo)纖維與所述加工頭的插接裝置；
[0003] b)加工頭，其具有用于容納所述插接裝置的插接裝置容納部并且具有成像光學(xué)器 件，所述成像光學(xué)器件在所述插接裝置插入的情況下將從所述光導(dǎo)纖維出射的激光射線沿 射線傳播方向聚焦在所述加工頭后面、尤其聚焦在工件的表面上用于加工所述工件。
【背景技術(shù)】
[0004] 這種光學(xué)系統(tǒng)由WO 2006/015795A1獲知。
[0005] 通過激光加工方法、尤其激光切割和激光焊接可以高精度地加工工件、尤其板材。
[0006] 在具有作為射線源的固體激光器的激光加工機(jī)的情況下，激光射線通常通過光導(dǎo) 纖維(也稱傳輸纖維)從激光器到達(dá)激光加工機(jī)的激光加工頭中。加工頭對(duì)在纖維端面處從 光導(dǎo)纖維(或其纖維芯）出射的激光射線進(jìn)行成像，尤其其中，激光射線被聚焦到待加工工 件的表面上。在此，在加工頭中的成像光學(xué)器件與用于調(diào)節(jié)在加工過程的應(yīng)用技術(shù)觀點(diǎn)下 合適的焦點(diǎn)大小的成像關(guān)系相協(xié)調(diào)。待加工工件和加工頭在激光加工期間精確地相對(duì)地互 相定位，以便確保高的加工質(zhì)量。
[0007] 根據(jù)所希望的工件加工，對(duì)于使用者提供具有不同功率的激光器。近些年，在實(shí)際 中越來越多地希望，以更高的激光功率、例如大于5kW加工工件。
[0008] 纖維芯直徑確定在光導(dǎo)纖維內(nèi)的激光射線的輻射場(chǎng)的尺寸。待傳輸功率越高，在 光導(dǎo)纖維內(nèi)的和在纖維端面處的功率密度就越高。在超出確定的邊界值的情況下出現(xiàn)所不 希望的非線性效應(yīng)，例如受激拉曼散射或受激布里淵散射。這可能影響功率傳輸?shù)男什?且導(dǎo)致光導(dǎo)纖維的損毀。
[0009] 因此，在用于激光加工機(jī)的現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)中，以加工頭和所連接的光導(dǎo)線纜，不 可以任意提高所傳輸?shù)募す夤β?相反，在更高的所希望的激光功率的情況下必須轉(zhuǎn)換到 更大的纖維芯直徑。為了得到射線質(zhì)量，在纖維芯直徑增大的情況下可以減少到光導(dǎo)纖維 中的耦合發(fā)散度。但是一般而言，由于改變了的纖維芯直徑，必須匹配在加工頭中布置的成 像光學(xué)器件的成像關(guān)系，尤其以便保持在工件處所希望的射線直徑。通常在增大結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度 的情況下，這要求加工頭的成像光學(xué)器件的費(fèi)事的重新構(gòu)造。
[0010] 由W0 2006/015795 A1獲知一種具有激光工具的激光裝置，激光射線通過具有纖 維插接裝置的光波導(dǎo)體饋入到該激光工具中。激光射線通過散射光學(xué)器件、鏡、準(zhǔn)直光學(xué)器 件以及聚焦光學(xué)器件朝工件定向。在光波導(dǎo)體的端部處的導(dǎo)體耦合輸出點(diǎn)與準(zhǔn)直光學(xué)器件 的相對(duì)位置通過調(diào)節(jié)裝置可調(diào)節(jié)。散射光學(xué)器件還通過調(diào)節(jié)裝置在激光工具中可移動(dòng)。借 助所述激光裝置可以追蹤焦斑并且保持所希望的大小的焦斑。
[0011] W0 2012/156678 A1描述了一種用于從激光器隔離光射線的設(shè)備。來自纖維線纜 的激光射線經(jīng)過入口透鏡通過光學(xué)隔離器被引導(dǎo)到出口插接裝置，該出口插接裝置在其端 部處設(shè)有第一透鏡裝置。出口插接裝置插入到準(zhǔn)直器中，在準(zhǔn)直器的端部處設(shè)有第二透鏡 裝置，第二透鏡裝置產(chǎn)生經(jīng)準(zhǔn)直的具有預(yù)先確定的射線直徑的激光射線。該設(shè)備可以與用 于經(jīng)準(zhǔn)直的激光射線的不同射線直徑的不同準(zhǔn)直器一起使用。
[0012] 由W0 2007/061543 A2獲知，在光學(xué)纖維的端部處布置負(fù)透鏡，尤其在端蓋中，并 且在其后布置正透鏡。由此，提供緊湊的準(zhǔn)直透鏡裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明任務(wù)
[0014] 本發(fā)明基于以下任務(wù):可以通過簡(jiǎn)單的方式將用于激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的加工 頭與更高功率的激光器連接地使用，所述加工頭設(shè)置用于對(duì)所插入的光導(dǎo)線纜的纖維端面 進(jìn)行成像。
[0015] 發(fā)明的簡(jiǎn)短說明
[0016] 通過開始時(shí)提到的類型的光學(xué)系統(tǒng)解決該任務(wù)，其特征在于，在所述光導(dǎo)線纜的 插接裝置中布置有光學(xué)元件，所述光導(dǎo)纖維的纖維端面成像到中間焦點(diǎn)處;所述纖維端面 在所述中間焦點(diǎn)處的成像小于所述纖維端面，并且從所述中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線的發(fā)散 度DIVZW大于從所述纖維端面出射的激光射線的發(fā)散度DIVFE;并且在插接裝置插入的情況 下，所述加工頭的成像光學(xué)器件將從所述中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線沿射線傳播方向聚焦在 所述加工頭后面。
[0017] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)置，通過插接裝置的（至少一個(gè))光學(xué)元件如此匹配從光導(dǎo)線 纜的插接裝置中的光導(dǎo)纖維的纖維端面出發(fā)的激光射線，使得纖維端面在中間焦點(diǎn)處的成 像相應(yīng)于定位在中間焦點(diǎn)處的虛擬光導(dǎo)纖維的特性，所述定位在中間焦點(diǎn)處的虛擬光導(dǎo)纖 維具有更小的纖維端面(也就是說具有更小直徑的纖維芯)并且具有在虛擬光導(dǎo)纖維中引 導(dǎo)的激光射線的更大的發(fā)散度。
[0018] 通過根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于具有更小的纖維芯和激光射線的更大的發(fā)散度 的光導(dǎo)纖維的加工頭也可以與具有更大的纖維芯、激光射線的更小的發(fā)散度的光導(dǎo)纖維以 及具有光學(xué)元件的插接裝置一起使用，其中，不必改變加工頭中的成像光學(xué)器件。尤其可以 在相同地定位在加工頭后方的工件處得到相同的射線直徑。
[0019] 纖維芯的直徑和在其中引導(dǎo)的激光射線的發(fā)散度作為因子被采用到激光射線的 射線參數(shù)積(其是用于激光射線的光學(xué)亮度和衍射限制性的尺度）中。相應(yīng)地，借助根據(jù)本 發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)可能的是，在保持射線參數(shù)積的情況下從在插接裝置處光導(dǎo)纖維的不同的 纖維芯直徑出發(fā)調(diào)節(jié)虛擬纖維尺寸?；谠诰哂泄鈱W(xué)元件的插接裝置中的光導(dǎo)纖維中的更 大的纖維芯，可以傳輸所連接的激光器的更大的功率并且將其用于工件加工。
[0020] -般而言，在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)中，可以在同一加工頭上應(yīng)用具有不同直徑 的纖維芯的并且因此適合于不同激光功率的光導(dǎo)線纜，而不改變整個(gè)系統(tǒng)的成像特性、尤 其在通過激光射線照射工件時(shí)的幾何關(guān)系。所述光學(xué)系統(tǒng)能即插即用，也就是說，可以在加 工頭處簡(jiǎn)單地?fù)Q插具有不同纖維芯直徑的光導(dǎo)線纜。注意到，在此尤其所述光學(xué)系統(tǒng)關(guān)于 焦距和在插接裝置中的位置以及纖維端面關(guān)于纖維端面在插接裝置中的位置必須互相協(xié) 調(diào)或者必須匹配于相應(yīng)的應(yīng)用，尤其匹配于所連接的光導(dǎo)線纜的纖維芯直徑。
[0021]可以替代設(shè)置用于保護(hù)光導(dǎo)纖維以防污垢的平的保護(hù)窗地或者也可以對(duì)于平的 保護(hù)窗附加地使用在插接裝置處的光學(xué)元件。
[0022]優(yōu)選地，所述光學(xué)元件不引起激光射線的射線質(zhì)量的改變。為了獲得衍射受限的 發(fā)散度轉(zhuǎn)換，在光學(xué)元件處可以應(yīng)用非球化曲率半徑。特別優(yōu)選地，應(yīng)用具有高熱導(dǎo)性和小 熱光學(xué)系數(shù)的高折射襯底。
[0023]所述加工頭包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件、尤其透鏡。插接裝置的光學(xué)元件通常由石 英、藍(lán)寶石、CaF2、BaF2或ZnS制造。插接裝置通常包括恰好一個(gè)光學(xué)元件;但也可能的是，設(shè) 置另外的光學(xué)元件(在所述光學(xué)元件前方），其在纖維端面的成像中共同起作用。
[0024]發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的一種特別有利的實(shí)施方式中，中間焦點(diǎn)是在所述光導(dǎo) 線纜的插接裝置內(nèi)的虛擬中間焦點(diǎn)。因此，所述中間焦點(diǎn)位于光學(xué)元件的與纖維端面相同 的一側(cè)。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)插接裝置的小的結(jié)構(gòu)大小。
[0026]也優(yōu)選的是一種實(shí)施方式，其設(shè)置，加工頭的所述成像光學(xué)器件包括準(zhǔn)直透鏡或 準(zhǔn)直透鏡組和聚焦透鏡或聚焦透鏡組，并且在插接裝置插入的情況下所述中間焦點(diǎn)以一距 離AB位于所述準(zhǔn)直透鏡或準(zhǔn)直透鏡組的前方，所述距離相應(yīng)于所述準(zhǔn)直透鏡的或準(zhǔn)直透鏡 組的焦距BW。同樣優(yōu)選的是一種實(shí)施方式，其設(shè)置，加工頭的成像光學(xué)器件包括準(zhǔn)直透鏡或 準(zhǔn)直透鏡組和聚焦透鏡或聚焦透鏡組，其中，所述準(zhǔn)直透鏡或準(zhǔn)直透鏡組和/或所述聚焦透 鏡或聚焦透鏡組能夠在所述加工頭中移動(dòng)，并且在插接裝置插入的情況下所述中間焦點(diǎn)在 準(zhǔn)直透鏡或準(zhǔn)直透鏡組和聚焦透鏡或聚焦透鏡組的至少一個(gè)位置處以一距離位于所述準(zhǔn) 直透鏡或準(zhǔn)直透鏡組前方，所述距離相應(yīng)于所述準(zhǔn)直透鏡或準(zhǔn)直透鏡組的焦距。準(zhǔn)直透鏡 或準(zhǔn)直透鏡組在該定位的情況下產(chǎn)生平行射線，平行射線通過聚焦透鏡或聚焦透鏡組聚 焦，通常聚焦在待加工工件的表面處或在表面略下方。
[0027] 有利地，在光學(xué)系統(tǒng)的一種實(shí)施方式中，在插接裝置中設(shè)置有恰好一個(gè)光學(xué)元件。 由此，插接裝置的結(jié)構(gòu)變得特別簡(jiǎn)單;尤其插接裝置中的僅僅該一個(gè)光學(xué)元件(附加于纖維 端面)需要相對(duì)于加工頭(或加工頭的成像光學(xué)器件)定位。在實(shí)際中，在插接裝置的參考面 處實(shí)現(xiàn)定位，參考面在插入的狀態(tài)下貼靠插接裝置容納部的或通常加工頭的對(duì)應(yīng)面(止擋 面)。
[0028] 在一種有利的實(shí)施方式中，光學(xué)元件是發(fā)散透鏡或會(huì)聚透鏡。這種透鏡是成本有 利的、穩(wěn)健的且可以容易地集成在插接裝置中。借助發(fā)散透鏡可以調(diào)節(jié)虛擬中間焦點(diǎn)并且 因此可以調(diào)節(jié)特別緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0029]也優(yōu)選是一種實(shí)施方式，其設(shè)置，如此選擇插接裝置中的光學(xué)元件的焦距f和光學(xué) 元件相對(duì)于纖維端面的距離a，使得對(duì)于從所述中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線的發(fā)散度DIVZW適 用：
[0031] 該用于DIVZW的上邊界被證明對(duì)于成像誤差的避免是有利的，從而可以確保在工 件處的良好的加工質(zhì)量。
[0032] 同樣優(yōu)選的是一種實(shí)施方式，其中，對(duì)于所述插接裝置的光學(xué)元件的焦距f以及所 述光學(xué)元件相對(duì)于所述纖維端面的距離a適用：
[0033] -1000mm<f<-4mm，并且
[0034] 6mm<a< 100mm
[0035]負(fù)焦距f表示，光學(xué)元件具有發(fā)散特性(并且例如構(gòu)造成負(fù)透鏡）。這些范圍同樣在 實(shí)際中被證明是有利的，以便在激光射線的纖維出射發(fā)散度的、同時(shí)衍射受限的變換的情 況下得到緊湊的插接裝置。在這些范圍中還可以實(shí)現(xiàn)與多種類型的加工頭的兼容性。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的組合部件
[0037] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也涉及用于組裝用于激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的組合部件，所 述組合部件包括：
[0038] a)不同類型TLKi的光導(dǎo)線纜，其中，i:類型索引，分別具有用于將經(jīng)耦合輸入的激 光射線傳輸?shù)郊庸ゎ^的光導(dǎo)纖維和用于連接所述光導(dǎo)纖維與所述加工頭的插接裝置， [0039]其中，所述類型TLKi的光導(dǎo)線纜的至少一部分在所述插接裝置中具有光學(xué)元件， 其中，所述不同類型TLKi的光導(dǎo)線纜具有不同的纖維芯直徑DMFKi ;
[0040] b) -種類型TBK的加工頭，其具有用于容納所有類型TLKi的光導(dǎo)線纜的插接裝置 的插接裝置容納部并且具有成像光學(xué)器件，所述成像光學(xué)器件在插接裝置插入的情況下將 從所述相應(yīng)的光導(dǎo)纖維出射的激光射線沿射線傳播方向聚焦在所述加工頭后面；
[0041] C)對(duì)于每種類型TLKi的光導(dǎo)線纜一種獨(dú)特的、所分配的類型TEKi的耦合輸入裝 置，借助所述耦合輸入裝置激光器的激光輻射耦合輸入到所述光導(dǎo)線纜的光導(dǎo)纖維中，并 且借助所述耦合輸入裝置所述光導(dǎo)纖維中得到在經(jīng)耦合輸入的激光輻射的獨(dú)特的發(fā)散角 DIVFEi,
[0042] 其中，在所有類型TLKi的光導(dǎo)線纜中所述纖維端面在所述插接裝置中的位置和/ 或所述光學(xué)元件在所述插接裝置中的位置和/或所述插接裝置中的光學(xué)元件的焦距fi如此 選擇，使得
[0043] -相對(duì)于所述插接裝置(6)的參考面(9)得到所述光導(dǎo)纖維（5)的纖維端面（12)的 或所述纖維端面的通過所述插接裝置(6)中的光學(xué)元件（13)在中間焦點(diǎn)（14)處的成像的相 同位置P0S);
[0044]-在所述位置P0S處得到所述纖維端面的相同大小DMFKi或在所述位置P0S處得到 所述纖維端面的成像的相同大小DMZWi ;
[0045] -以及得到在所述位置P0S處從所述纖維端面出射的激光射線的相同發(fā)散度 DIVFEi或得到在所述位置P0S處從所述中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線的相同發(fā)散度DIVZWi。
[0046] 由所述組合部件尤其可組裝在上面示出的、根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)。由所述組合 部件，可以根據(jù)需要(也就是說根據(jù)用于傳輸所希望的激光功率的纖維芯的需要的直徑)選 擇一種合適的類型TLKi的光導(dǎo)線纜并且以其插接裝置插入到加工頭的插接裝置容納部中。 對(duì)于所選擇的類型TLKi的光導(dǎo)線纜選擇適配類型TEKi的耦合輸入裝置，借助所述類型TEKi 的耦合輸入裝置將激光射線耦合輸入到光導(dǎo)纖維中。借助不同的、借助組合部件組裝的光 學(xué)系統(tǒng)(包括所屬耦合輸入裝置），在確定的邊界值內(nèi)得到激光射線的相似的射線質(zhì)量，從 而這不顯著地影響在工件處的激光射線的射線幾何尺寸。真實(shí)纖維端面的或虛擬纖維端面 的位置和大小以及從纖維端面或從中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線的發(fā)散度是統(tǒng)一的。因此，對(duì) 于所有所組裝的光學(xué)系統(tǒng)，激光射線可以以幾乎相同的射線幾何形狀成像在工件處。對(duì)于 所有類型TLKi的光導(dǎo)線纜，尤其可以如此選擇所屬類型TEKi的耦合輸入裝置，使得在纖維 端面處得到激光射線的相同的射線質(zhì)量SPP，其中，DIVFE i *DMFK i * 1 /4 = SPP。
[0047] 因此，基于所述類型的光導(dǎo)線纜的和所屬耦合輸入裝置的選擇(或基于其之間的 更換），在加工頭的成像光學(xué)器件方面或?qū)τ诩庸ゎ^的相對(duì)于工件的加工位置不需要后調(diào) 準(zhǔn)或重新設(shè)計(jì)。由此，通過簡(jiǎn)單的方式，加工頭可以廣泛地與不同的纖維芯直徑或者與不同 的激光功率一起應(yīng)用。
[0048] 在根據(jù)本發(fā)明的組合部件的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述組合部件還包括：
[0049] d)不同類型TLAi的激光器，其中，i:類型索引，尤其其中，對(duì)于每種類型TLKi的光 導(dǎo)線纜設(shè)置一種由類型TLAi的激光器與類型TEKi的耦合輸入裝置組成的獨(dú)特的、所分配的 組合，其中，所述不同類型TLAi的激光器至少在其激光功率方面不同。
[0050] 那么，對(duì)于具有不同激光功率的激光器可以組裝不同的光學(xué)系統(tǒng)，尤其以便避免 光導(dǎo)纖維的通過非線性效應(yīng)引起的傳輸損耗或損害。更大的激光功率的激光器通常以具有 更大的纖維芯直徑的光導(dǎo)纖維的光導(dǎo)線纜運(yùn)行。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也可以應(yīng)用具有高于 5kW、尤其為8kW或更高的激光功率的激光器。
[0051] 優(yōu)選的是一種實(shí)施方式，其中，在一種類型TLKi的光導(dǎo)線纜的情況下，所述插接裝 置不具有光學(xué)元件地構(gòu)造，并且所述纖維端面相對(duì)于所述插接裝置的參考面布置在所述位 置P0S處。對(duì)于這種類型，加工頭通常設(shè)計(jì)成原始的。插接裝置在此特別簡(jiǎn)單，因?yàn)椴恍枰?于成像纖維端面的光學(xué)元件。但可能的是，在這種插接裝置中設(shè)置非光學(xué)有效的、平面平行 的保護(hù)窗。通常，在這種類型的光導(dǎo)線纜中不安裝光導(dǎo)纖維的最小直徑的纖維芯。
[0052]同樣優(yōu)選的是一種實(shí)施方式，其中，至少兩種類型TLKi的光導(dǎo)線纜在所述插接裝 置中構(gòu)造有光學(xué)元件。在這種情況下，這種類型的光導(dǎo)線纜可以更精確地匹配待使用的激 光功率。
[0053]還優(yōu)選的是一種實(shí)施方式，其中，在具有光學(xué)元件的所有類型TLKi的光導(dǎo)線纜的 情況下，為了調(diào)節(jié)從所述中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線的發(fā)散度DIVZWi，所述光學(xué)元件在所述 插接裝置中如此定位并且所述光學(xué)元件的焦距fi以及所述光學(xué)元件相對(duì)于所述纖維端面 的距離ai如此選擇，使得對(duì)于從所述中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線的發(fā)散度DIVZWi適用：
[0055] 該用于DIVZW的上邊界被證明對(duì)于成像誤差的避免是有利的，從而可以確保在工 件處的良好的加工質(zhì)量。
[0056] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還涉及一種根據(jù)本發(fā)明的組合部件的應(yīng)用，所述組合部件用 于組裝根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)。
[0057] 本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)從說明書和附圖中得到。同樣，上面提到的和再列舉的特征 根據(jù)本發(fā)明分別單獨(dú)地或以多個(gè)任意組合地使用。所示出的和描述的實(shí)施方式不應(yīng)理解窮 舉，而是具有對(duì)于本發(fā)明的描述而言的示例性的特性。
【附圖說明】
[0058]在附圖中示出并且根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖示出：
[0059] 圖1:在插接裝置插入的情況下根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的示意性橫截面；
[0060] 圖2:圖1的光學(xué)設(shè)備的示意性橫截面，所述光學(xué)設(shè)備連接到具有耦合輸入裝置的 激光器上；
[0061] 圖3:三個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的示意性的橫截面示圖，所述三個(gè)光學(xué)系統(tǒng)由根據(jù)本發(fā)明的組 合部件組裝。
【具體實(shí)施方式】
[0062] 圖1在截面圖中沿激光射線1的傳播方向（在圖1中從左向右)示出根據(jù)本發(fā)明的用 于激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)2,其包括光導(dǎo)線纜3和加工頭4。光導(dǎo)線纜3包括光導(dǎo)纖維5和插接 裝置6，其中，光導(dǎo)纖維5在插接裝置6中例如通過夾緊來固定。
[0063] 插接裝置6保持在加工頭4的插接裝置容納部8中，其中，參考面9在插接裝置6的肩 部處貼靠加工頭4的止擋面10并且由此插接裝置6相對(duì)于加工頭4限定地定位。
[0064] 在光導(dǎo)纖維5的纖維端面12處，激光射線la從光導(dǎo)纖維5的纖維芯11出射，所述激 光射線在此具有發(fā)散度DIVFE。
[0065]通過固定地布置在插接裝置6中的光學(xué)元件13(在此負(fù)透鏡)將激光射線la擴(kuò)展成 激光射線lb。經(jīng)擴(kuò)展的激光射線lb具有發(fā)散度DIVZW，其大于在從纖維端面12出射時(shí)的發(fā)散 度DIVFE。光學(xué)元件13將纖維端面12成像在中間焦點(diǎn)14處。因?yàn)樵撝虚g焦點(diǎn)14位于光學(xué)元件 13前方，即位于光學(xué)元件的與纖維端面12相同的一側(cè)，所以將該中間焦點(diǎn)14稱為虛擬中間 焦點(diǎn)14。對(duì)于在光學(xué)元件13后方的觀察者而言，激光射線lb好像從中間焦點(diǎn)14出發(fā)。成像在 虛擬中間焦點(diǎn)14處的纖維端面在此顯得相比真實(shí)纖維端面12具有比更小的直徑;優(yōu)選地， 成像尺度是1/3或更大(在圖1中未詳細(xì)圖示，但對(duì)此見圖3)。
[0066] 光學(xué)元件13以一距離a沿射線傳播方向位于纖維端面12后面。中間焦點(diǎn)14以一距 離A z位于纖維端面12后方。
[0067]加工頭6在其內(nèi)部具有在該例子中固定地布置的準(zhǔn)直透鏡15,其將激光射線lb改 型成經(jīng)準(zhǔn)直的激光射線lc。為此，準(zhǔn)直透鏡15布置在離中間焦點(diǎn)14的距離AB處，該距離相應(yīng) 于準(zhǔn)直透鏡15的焦距。然后借助在此固定地布置的聚焦透鏡16,將經(jīng)準(zhǔn)直的激光射線lc改 型成經(jīng)聚焦的激光射線Id。準(zhǔn)直透鏡15和聚焦透鏡16構(gòu)成加工頭4的成像光學(xué)器件18。激光 射線Id的焦點(diǎn)（焦斑）17沿射線傳播方向位于加工頭4后方，通常在待加工工件（未詳細(xì)示 出）的表面處。觀察到，替代地，準(zhǔn)直透鏡15和/或聚焦透鏡16也可以移動(dòng)地沿加工頭6的光 學(xué)軸線0A支承，其中，在圖1中示出的定位可以通過合適的機(jī)械裝置調(diào)節(jié)(未詳細(xì)示出）。 [0068]發(fā)明概要
[0069] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，光學(xué)元件13布置在光導(dǎo)線纜3的插接裝置6中，例如其方式是， 為在插接裝置6中布置的保護(hù)窗給定光學(xué)作用，尤其通過設(shè)置在保護(hù)窗的面上的曲率半徑、 通過施加衍射結(jié)構(gòu)或通過改變?cè)谒雒嫔系恼凵渎?。由此，如此變換從纖維端面12出發(fā)的 輻射la，使得不必改變激光加工頭4的設(shè)計(jì)用于更小的纖維芯直徑的成像光學(xué)器件18。光學(xué) 元件13在插接裝置出口處產(chǎn)生激光射線lb，正如其從具有更小的纖維芯直徑的纖維出射一 樣，也就是說，通過根據(jù)本發(fā)明的具有光學(xué)元件13的纖維插接裝置6模仿從具有更小的纖維 芯直徑的纖維5出射的射線的射線特性。通過這種方式，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)2變得能"即 插即用"，也就是說，具有不同纖維芯直徑的光導(dǎo)線纜3或光導(dǎo)纖維5可以在加工頭4處簡(jiǎn)單 地被換插。
[0070] 在光學(xué)元件13后面的射線lb的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散度DIVZW與從纖維5出射的射線la的發(fā)散 度DIVFE且與光學(xué)元件13的焦距f?以及與光學(xué)元件13相對(duì)于纖維端面12的距離a相關(guān)：
[0072]從(虛擬）中間焦點(diǎn)14出發(fā)的激光射線lb如同從具有更小的纖維芯直徑出發(fā)的射 線那樣作用于加工頭4中的成像光學(xué)器件18。
[0073]激光射線1的射線參數(shù)積SPP--其通過纖維芯直徑DMFK和不具有光學(xué)元件時(shí)射 出的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散度DIVFE依據(jù) [0074] DIVFE*DMFK*1/4 = SPP
[0075]確定，在從DIVFE到DIVZW的發(fā)散度轉(zhuǎn)換之后保持：
[0076] SPP = DIVFE*DMFK*1/4 = DIVZff*DMZff*1/4
[0077] 其中，DMZW表示纖維芯在中間焦點(diǎn)14處的成像的直徑。
[0078] (虛擬）中間焦點(diǎn)14與真實(shí)纖維端面不位于同一地點(diǎn)，而是具有離纖維端面12的距 離A z〇
[0080]這在纖維端面12和光學(xué)元件13布置在纖維插接裝置6內(nèi)時(shí)必須被考慮。纖維插接 裝置6必須足夠長(zhǎng)，以便能夠?qū)崿F(xiàn):纖維端面12從設(shè)計(jì)位置移動(dòng)A z，加工頭4的結(jié)構(gòu)從所述 設(shè)計(jì)位置出發(fā)。因此，以下優(yōu)選地適用于在設(shè)計(jì)位置前方的長(zhǎng)度1，在纖維插接裝置6的設(shè)計(jì) 中必須提供該長(zhǎng)度：
[0082] 如果具有不同纖維芯直徑的光導(dǎo)纖維（傳輸纖維）5在自身的加工頭4處應(yīng)能夠簡(jiǎn) 單地更換，則纖維插接裝置6必須具有參考面9，當(dāng)插接裝置6固定在加工頭4處時(shí)，該參考面 相對(duì)于布置在加工頭4中的光學(xué)元件(透鏡15、16)總是具有相同的距離。相對(duì)于該參考面9， 纖維端面(在不具有光學(xué)有效保護(hù)窗的情況下)或者虛擬中間焦點(diǎn)14(在插接裝置中使用光 學(xué)元件的情況下）同樣總是具有相同的距離。
[0083] 具有耦合輸入裝置和激光器的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方式
[0084] 圖2示出如同例如在圖1中示出的根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)2,其連接到激光器20(在 此，固體激光器)上。激光器20發(fā)射激光射線le，該激光射線通過耦合輸入裝置21耦合輸入 到光導(dǎo)纖維5的前端部22中。通過耦合輸入裝置21在此確定經(jīng)耦合輸入的激光輻射If?的發(fā) 散度，所述發(fā)散度相應(yīng)于在光導(dǎo)纖維5的纖維端面12處的發(fā)散度DIVFE(對(duì)比圖1)。發(fā)散度 DIVFE在此與光導(dǎo)纖維的纖維芯的直徑相協(xié)調(diào)，以便在光導(dǎo)纖維5中和在光導(dǎo)纖維5后方得 到激光射線的確定的射線參數(shù)積SPP。
[0085]因此對(duì)于確定類型TLKi的光導(dǎo)線纜3,分別設(shè)置一種獨(dú)特類型TEKi的耦合輸入裝 置21。通常，也還對(duì)于每種類型TLKi的光導(dǎo)線纜3設(shè)置一種獨(dú)特的類型TEKi、TLAi的耦合輸 入裝置21和激光器20,激光器的激光功率與在所屬類型TLKi的光導(dǎo)線纜3中的纖維芯直徑 相協(xié)調(diào)。
[0086] 根據(jù)本發(fā)明的組合部件和由此可組裝的光學(xué)系統(tǒng)
[0087] 根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于確定的加工頭提供多種類型的光導(dǎo)線纜和耦合輸入裝置、通常 地也提供激光器，其可以和加工頭一起使用，而不改變?cè)谝约庸ゎ^在工件處進(jìn)行激光加工 時(shí)的幾何輻射關(guān)系。
[0088] 圖3示意性地示出具有不同類型TLK1、TLK2、TLK3的光導(dǎo)線纜3的三個(gè)不同的光學(xué) 系統(tǒng)，所述三個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以與同樣類型TBK的加工頭4 一起使用。
[0089] 在第一類型TLK1的光導(dǎo)線纜3的情況下，成像系統(tǒng)18的準(zhǔn)直透鏡15直接成像光導(dǎo) 線纜5的纖維端面12。在具有直徑DMFK1的纖維芯11的纖維端面12處出射的、具有發(fā)散度 DIVFE的激光射線la不經(jīng)過插接裝置6中的光學(xué)有效元件地到達(dá)準(zhǔn)直透鏡15。纖維端面12在 此位于軸向位置P0S處(該位置在此與插接裝置6的參考面9的軸向位置重合，參考面貼靠加 工頭4的止擋面10)。位置P0S還以一距離AB布置在準(zhǔn)直透鏡15前方，該距離相應(yīng)于準(zhǔn)直透鏡 15的焦距。
[0090] 與第一類型TLK1的光導(dǎo)線纜3連接的激光器例如具有3kW的激光功率。
[0091] 在第二類型TLK2的光導(dǎo)線纜3的情況下，纖維端面12由具有焦距f2的光學(xué)元件13 成像到虛擬中間焦點(diǎn)14處。光導(dǎo)纖維5的或者說其纖維芯11的纖維芯直徑DMFK2大于第一類 型TLK1的纖維芯直徑DMFK1。
[0092]代替在纖維端面12處的發(fā)散度DIVFE2(其通過在此未示出的用于類型TLK2的耦合 輸入裝置確定，對(duì)比圖2 )，在中間焦點(diǎn)14處出發(fā)的激光射線lb具有更大的發(fā)散度DIVZW2。然 而，發(fā)散度DIVZW2等于第一類型TLK1的發(fā)散度DIVFE1。
[0093]纖維端面在中間焦點(diǎn)14處的成像的大小(直徑)DMZW2還等于第一類型TLK1的纖維 芯直徑DMFK1。
[0094]中間焦點(diǎn)14位于軸向位置P0S處(該軸向位置在此如同已經(jīng)提及的那樣相應(yīng)于參 考面9的軸向位置）。纖維端面12以一距離A Z2位于位置P0S前方，并且在光學(xué)元件13與纖維 端面12之間存在距離a2。
[0095]與第二類型TLK2的光導(dǎo)線纜3連接的激光器例如具有6kW的激光功率。
[0096]在第三類型TLK3的光導(dǎo)線纜3的情況下，纖維端面12由具有焦距f3的光學(xué)元件13 成像到中間焦點(diǎn)14處。光導(dǎo)纖維5的或者說其纖維芯11的纖維芯直徑DMFK3大于第二類型 TLK2的纖維芯直徑DMFK2。
[0097]代替在纖維端面12處的發(fā)散度DIVFE3(其通過在此未示出的用于類型TLK3的耦合 輸入裝置確定，對(duì)比圖2 )，在中間焦點(diǎn)14處出發(fā)的激光射線lb具有更大的發(fā)散度DIVZW3。發(fā) 散度DIVZW3又等于第一類型TLK1的發(fā)散度DIVFE1。
[0098]纖維端面在中間焦點(diǎn)14處的成像的大小(直徑)DMZW3還又等于第一類型TLK1的纖 維芯直徑DMFK1。
[0099]中間焦點(diǎn)14同樣位于軸向位置P0S處（該軸向位置在此如同已經(jīng)提及的那樣相應(yīng) 于參考面9的軸向位置）。纖維端面12以一距離A Z3位于位置P0S前方處，并且在光學(xué)元件13 與纖維端面12之間存在距離a3。
[0100] 與第三類型TLK3的光導(dǎo)線纜3連接的激光器例如具有9kW的激光功率。
[0101] 加工頭4通常原始地設(shè)計(jì)用于具有纖維芯直徑DMFK1的第一類型TLK1的光導(dǎo)線纜 3;在此通過未示出的、第一類型TEK1的耦合輸入裝置確定發(fā)散度DIVFE1 (對(duì)比圖2)。在這些 條件下，得到借助成像光學(xué)器件18確定的、在工件30處的成像關(guān)系，整個(gè)激光加工機(jī)設(shè)置到 該成像關(guān)系上，例如涉及待加工工件相對(duì)于加工頭4的定位。
[0102] 相對(duì)小的纖維芯直徑DMFK1限制了在工件30的激光加工時(shí)可用的激光功率。對(duì)于 更高的激光功率或?qū)τ诟罄w維芯直徑DMFK2或DMFK3的使用，根據(jù)本發(fā)明過渡到類型TLK2 或TLK3的光導(dǎo)線纜3中的一種，其中，相應(yīng)的插接裝置6設(shè)有光學(xué)元件13。在此可以根據(jù)本發(fā) 明如下進(jìn)行相應(yīng)的插接裝置6的設(shè)計(jì)：
[0103] 在恒定的、已知的射線參數(shù)積SPP的情況下，在所希望的更大的纖維芯直徑DMFKi (其中，i = 2或者3)的情況下，通過以下關(guān)系得到比在第一類型TLK1的光導(dǎo)線纜3的情況下 更小的所屬發(fā)散度DIVFEi。
[0104] DIVFEl*DMFKl*l/4 = DIVFEi*DMFKi*l/4。
[0105]該發(fā)散度DIVFEi必須通過相應(yīng)類型TEKi的耦合輸入裝置提供并且因此已知。
[0106]通過光學(xué)元件13的成像，在中間焦點(diǎn)14處應(yīng)得到激光射線lb的（增大的）發(fā)散度 DIVZWi，其等于發(fā)散度DIVFE1。在此存在對(duì)于距離ai與焦距f i的根據(jù)以下的關(guān)系：
[0108] 以及相應(yīng)地
（1)
[0109]此外，光學(xué)元件13在插接裝置6中如此定位并且光學(xué)元件13的焦距fi和光學(xué)元件 13相對(duì)于纖維端面12的距離ai如此選擇，使得對(duì)于從中間焦點(diǎn)出發(fā)的激光射線lb適用：
(2)
[0111] 在通過這兩個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系確定的值空間內(nèi)例如如此選擇距離ai，使得激光射線lb在 光學(xué)元件13上的功率密度與激光射線la在插接裝置6中在用于第一類型TLK1的光導(dǎo)線纜3 的非光學(xué)有效的平面平行的保護(hù)窗(未示出）上的功率密度一樣高。通過確定距離ai，由等 式1得到光學(xué)元件13的所屬焦距fi。
[0112] 必須如此確定插接裝置6的長(zhǎng)度，使得類型TLK2、TLK3的光導(dǎo)線纜3的纖維端面12 在相對(duì)于位置P0S移動(dòng)根據(jù)
[0114]的A Zi后還總是布置在插接裝置6內(nèi)。
[0115]在插接裝置中具有光學(xué)元件的相應(yīng)地構(gòu)造的類型TLKi的光導(dǎo)線纜、通常與在插接 裝置中不具有光學(xué)元件的第一類型TLK1、還與所屬類型TEKi的耦合輸入裝置、優(yōu)選也與所 屬類型TLAi的激光器、以及與一種類型TBK的加工頭一起構(gòu)成組合部件，由所述組合部件可 以組裝不同的光學(xué)系統(tǒng)，借助所述組合部件可以加工工件，其中，始終能夠應(yīng)用相同類型 TBK的加工頭。
[0116]配備有光學(xué)系統(tǒng)的激光加工機(jī)一一其由根據(jù)本發(fā)明的組合部件組裝，尤其可以用 于切割和焊接金屬工件，例如板材。
[0117] 附圖標(biāo)記列表
[0118] 1 激光射線
[0119] la 在纖維端面后面的激光射線
[0120] lb 在中間焦點(diǎn)后面的激光射線、
[0121] lc 在準(zhǔn)直透鏡后面的激光射線
[0122] Id 在聚焦透鏡后面的激光射線
[0123] le 在激光器后面的激光射線
[0124] If 在耦合輸入裝置后面的激光射線
[0125] 2 光學(xué)系統(tǒng)
[0126] 3 光導(dǎo)線纜
[0127] 4 加工頭
[0128] 5 光導(dǎo)纖維
[0129] 6 插接裝置
[0130] 8 插接裝置容納部
[0131] 9 參考面
[0132] 1〇 止擋面
[0133] 11 纖維芯
[0134] 12 纖維端面
[0135] 13 光學(xué)元件
[0136] 14 中間焦點(diǎn)
[0137] 15 準(zhǔn)直透鏡
[0138] 16 聚焦透鏡
[0139] 17 焦點(diǎn)/焦斑
[0140] 18 成像光學(xué)器件
[0141] 20 激光器
[0142] 21 耦合輸入裝置
[0143] 22 光導(dǎo)纖維前端面
[0144] 30 工件
[0145] a 纖維端面相對(duì)于光學(xué)元件的距離(必要時(shí)有索引）
[0146] AB 中間焦點(diǎn)相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡的距離
[0147] BW 準(zhǔn)直透鏡的焦距
[0148] DIVFE 在纖維端面后面的發(fā)散度/在耦合輸入裝置后面的發(fā)散
[0149] 度(必要時(shí)有索引）
[0150] DIVZW 在中間焦點(diǎn)后面的發(fā)散度(必要時(shí)有索引）
[0151] DMFK 纖維芯的直徑/大小(必要時(shí)有索引）
[0152] DMZW 在中間焦點(diǎn)處的所成像的纖維芯直徑/大小(必要時(shí)有
[0153] 索引）
[0154] f 光學(xué)元件的焦距(必要時(shí)有索引）
[0155] i 類型索引
[0156] 〇A 光學(xué)軸線
[0157] TBK 加工頭類型
[0158] TEKi 耦合輸入裝置類型（i = l，2,3)
[0159] TLAi 激光器類型（i = l，2,3)
[0160] TLKi 光導(dǎo)線纜類型（i = l，2,3)
[0161] P〇S 纖維端面(不具有光學(xué)元件的類型）的或中間焦點(diǎn)(具有
[0162] 光學(xué)元件的類型）的統(tǒng)一位置
[0163] AZ 纖維端面相對(duì)于中間焦點(diǎn)的距離(必要時(shí)有索引）
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)(2)，其包括 a) 光導(dǎo)線纜(3)，其具有用于將經(jīng)耦合輸入的激光射線（l，lf)傳輸?shù)郊庸ゎ^(4)的光導(dǎo) 纖維(5)并且具有用于連接所述光導(dǎo)纖維(5)與所述加工頭(4)的插接裝置(6); b) 加工頭(4)，其具有用于容納所述插接裝置(6)的插接裝置容納部(8)并且具有成像 光學(xué)器件（18)，所述成像光學(xué)器件（18)在所述插接裝置(6)插入的情況下將從所述光導(dǎo)纖 維（5)出射的激光射線（Ia)沿射線傳播方向聚焦在所述加工頭(4)后面、尤其聚焦在工件 (30)的表面上用于加工所述工件， 其特征在于， 在所述光導(dǎo)線纜(3)的插接裝置(6)中布置有光學(xué)元件（13)，所述光導(dǎo)纖維（5)的纖維 端面(12)成像到中間焦點(diǎn)（14)處； 所述纖維端面在所述中間焦點(diǎn)（14)處的成像小于所述纖維端面（12)，并且從所述中間 焦點(diǎn)（14)出發(fā)的激光射線（Ib)的發(fā)散度DIVZW大于從所述纖維端面（12)出射的激光射線 (Ia)的發(fā)散度DIVFE; 并且在插接裝置(6)插入的情況下，所述加工頭(4)的成像光學(xué)器件（18)將從所述中間 焦點(diǎn)（14)出發(fā)的激光射線（Ib)沿射線傳播方向聚焦在所述加工頭(4)后面。2. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)(2)，其特征在于，所述中間焦點(diǎn)（14)是 在所述光導(dǎo)線纜(3)的插接裝置(6)內(nèi)的虛擬中間焦點(diǎn)（14)。3. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)（2)，其特征在于，所述加工頭(4)的所 述成像光學(xué)器件（18)包括準(zhǔn)直透鏡（15)或準(zhǔn)直透鏡組和聚焦透鏡（16)或聚焦透鏡組，并且 在插接裝置(6)插入的情況下所述中間焦點(diǎn)（14)以一距離(AB)位于所述準(zhǔn)直透鏡（15)或準(zhǔn) 直透鏡組的前方，所述距離相應(yīng)于所述準(zhǔn)直透鏡（15)的或準(zhǔn)直透鏡組的焦距(BW)。4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)(2)，其特征在于， 所述加工頭(4)的成像光學(xué)器件（18)包括準(zhǔn)直透鏡（15)或準(zhǔn)直透鏡組和聚焦透鏡（16) 或聚焦透鏡組， 其中，所述準(zhǔn)直透鏡（15)或準(zhǔn)直透鏡組和/或所述聚焦透鏡（16)或聚焦透鏡組能夠在 所述加工頭中移動(dòng)， 并且在插接裝置(6)插入的情況下所述中間焦點(diǎn)（14)在準(zhǔn)直透鏡（15)或準(zhǔn)直透鏡組和 聚焦透鏡（16)或聚焦透鏡組的至少一個(gè)位置處以一距離(AB)位于所述準(zhǔn)直透鏡（15)或準(zhǔn) 直透鏡組前方，所述距離相應(yīng)于所述準(zhǔn)直透鏡（15)或準(zhǔn)直透鏡組的焦距(BW)。5. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)（2)，其特征在于，在所述插接裝置(6) 中設(shè)置有恰好一個(gè)光學(xué)元件(13)。6. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)(2)，其特征在于，所述光學(xué)元件（13)是 發(fā)散透鏡或會(huì)聚透鏡。7. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)(2)，其特征在于，如此選擇所述插接裝 置(6)中的所述光學(xué)元件（13)的焦距f和所述光學(xué)元件相對(duì)于所述纖維端面（12)的距離a， 使得對(duì)于從所述中間焦點(diǎn)（14)出發(fā)的激光射線（Ib)的發(fā)散度DIVZW適用：8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)（2)，其特征在于，對(duì)于所述插接裝置 (6)的光學(xué)元件（13)的焦距f以及所述光學(xué)元件（13)相對(duì)于所述纖維端面（12)的距離a適 用，9. 一種用于組裝用于激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)(2)的組合部件，所述組合部件包括： a) 不同類型TLKi (TLKl，TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)，其中，i:類型索引，分別具有用于 將經(jīng)耦合輸入的激光射線（l，lf)傳輸?shù)郊庸ゎ^(4)的光導(dǎo)纖維(5)和用于連接所述光導(dǎo)纖 維(5)與所述加工頭(4)的插接裝置(6)， 其中，所述類型TLKi (TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)的至少一部分在所述插接裝置(6)中 具有光學(xué)元件（13)，其中，所述不同類型TLKi (TLKl，TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)具有不同的 纖維芯直徑DMFKi(DMFK1，DMFK2，DMFK3); b) -種類型TBK的加工頭(4)，其具有用于容納所有類型TLKi (TLKl，TLK2，TLK3)的光導(dǎo) 線纜(3)的插接裝置(6)的插接裝置容納部(8)并且具有成像光學(xué)器件（18)，所述成像光學(xué) 器件在插接裝置(6)插入的情況下將從所述相應(yīng)的光導(dǎo)纖維(5)出射的激光射線（Ia)沿射 線傳播方向聚焦在所述加工頭(4)后面； c) 對(duì)于每種類型TLKi(TLKl，TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜（3)-種獨(dú)特的、所分配的類型 TEKi的耦合輸入裝置(21 )，借助所述耦合輸入裝置激光器(20)的激光輻射（I e)耦合輸入到 所述光導(dǎo)線纜(3)的光導(dǎo)纖維(5)中，并且借助所述耦合輸入裝置在所述光導(dǎo)纖維(5)中得 到經(jīng)耦合輸入的激光輻射(If)的獨(dú)特的發(fā)散角DIVFEi(DIVFEl，DIVFE2，DIVFE3)， 其中，在所有類型TLKi (TLKl，TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)中所述纖維端面（12)在所述 插接裝置(6)中的位置和/或所述光學(xué)元件（13)在所述插接裝置(6)中的位置和/或所述插 接裝置(6)中的光學(xué)元件(13)的焦距fi如此選擇，使得 -相對(duì)于所述插接裝置(6)的參考面(9)得到所述光導(dǎo)纖維(5)的纖維端面（12)的或所 述纖維端面的通過所述插接裝置(6)中的光學(xué)元件（13)在中間焦點(diǎn)（14)處的成像的相同位 置POS); -在所述位置POS處得到所述纖維端面（12)的相同大小DMFKi (DMFK1)或在所述位置POS 處得到所述纖維端面的成像的相同大小DMZWi (DMZW2，DMZW3); -以及得到在所述位置POS處從所述纖維端面（12)出射的激光射線（Ia)的相同發(fā)散度 DIVFEi (DIVFE1)或得到在所述位置POS處從所述中間焦點(diǎn)（14)出發(fā)的激光射線（Ib)的相同 發(fā)散度 DIVZWi (DIVZW2，DIVZW3)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合部件，其中，對(duì)于具有所屬類型TEKi的耦合輸入裝置 (21)的所有類型TLKi (TLKl，TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)在所述纖維端面（12)處得到所述激 光射線（Ia)的相同射線質(zhì)量SPP，其中，DIVFEi*DMFKi*l/4 = SPP。11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的組合部件，其特征在于，所述組合部件還包括： d) 不同類型TLAi的激光器（20)，其中，i:類型索引，尤其其中，對(duì)于每種類型TLKi (TLKl，TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)設(shè)置一種由類型TLAi的激光器(20)與類型TEKi的耦合輸 入裝置(21)組成的獨(dú)特的、所分配的組合，其中，所述不同類型TLAi的激光器(20)至少在其 激光功率方面不同。12. 根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的組合部件，其特征在于，在一種類型TLKi (TLKl)的光 導(dǎo)線纜（3)的情況下，所述插接裝置(6)不具有光學(xué)元件（13)地構(gòu)造，并且所述纖維端面 (12) 布置在相對(duì)于所述插接裝置(6)的參考面(9)的位置POS處。13. 根據(jù)以上權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的組合部件，其特征在于，至少兩種類型 TLKi (TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)在所述插接裝置(6)中構(gòu)造有光學(xué)元件(13)。14. 根據(jù)以上權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的組合部件，其特征在于，在具有光學(xué)元件 (13) 的所有類型TLKi (TLK2，TLK3)的光導(dǎo)線纜(3)的情況下，為了調(diào)節(jié)從所述中間焦點(diǎn)（14) 出發(fā)的激光射線（Ib)的發(fā)散度DIVZWi(DIVZW2，DIVZW3)，所述光學(xué)元件（13)在所述插接裝 置(6)中如此定位并且所述光學(xué)元件（13)的焦距fi以及所述光學(xué)元件（13)相對(duì)于所述纖維 端面(12)的距離ai如此選擇，使得對(duì)于從所述中間焦點(diǎn)（14)出發(fā)的激光射線（Ib)的發(fā)散度 DIVZWUDTVZW2,DTVZW3)話用，15. -種根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的組合部件的應(yīng)用，所述組合部件用于組裝 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)(2)。
【文檔編號(hào)】B23K26/064GK106001916SQ201610166440
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日
【發(fā)明人】J·M·魏克, J·布勞恩, D·韋斯, D·布格爾, A·保羅
【申請(qǐng)人】通快機(jī)床兩合公司