專利名稱：光學部件在激光光源前布置用的支撐裝置以及這種布置和用于產生這種布置的方法
技術領域：
本發明涉及一種將至少一個光學部件布置在一激光單元的激光光源前的支撐裝置，包括一第一支撐部件，在其上固定有所述至少一個光學部件。另外，本發明還涉及一種帶這種支撐裝置的將至少一個光學部件置于一激光單元的激光光源前的布置。另外，本發明還涉及一種用于產生這種布置的方法。
背景技術：
上述種類的支撐裝置和布置從技術現狀中是充分已知的。例如其中激光光源可作為半導體激光器，特別是作為激光二極管棒實施。包括該激光二極管棒的激光單元一般做成把激光二極管棒固定在一冷卻器上。配置在激光二極管棒前的光學部件大多做成快軸-準直透鏡，它必須比較準確地定位在激光二極管前，以便得到無可挑剔的射束質量。按照技術現狀，為了這一定位而把一第一支撐部件例如粘結到冷卻器上。在該支撐部件上可把做成快軸-準直透鏡的光學部件粘結到相應的預定的位置上。為此大多使用一種能通過紫外線照射而硬化的粘結劑。
作為這種支撐裝置以及這種布置中已證明不利的是，雖然在粘結劑硬化之前光學部件可很準確地定位在激光二極管棒前，以致在硬化前能得到所希望的質量的射束。然而通過粘結劑的硬化，該光學部件相對于激光單元和由此相對于激光光源稍有位移，以致用從現有技術中已知的支撐裝置只能得到常常是不滿足要求的激光光源射束質量。另一缺點是，冷卻器、膠粘劑和支撐裝置的經常不同的膨脹系數，以致在溫度變化時也同樣干擾該光學部件在激光光源前的定位。
發明內容
本發明所依據的技術問題是，創造一開頭所述類型的支撐裝置和布置，它能保證光學部件在激光光源前的準確和穩定的定位。另外，本發明所依據的問題還是，給出一種產生這種布置的方法。
這些問題在支撐裝置方面通過權利要求1的特征、在布置方面通過權利要求8的特征、和在方法方面通過權利要求12的特征來解決。
權利要求1在其特征部分規定，該支撐裝置還包括一第二支撐部件，它固定在激光單元的一部件上，其中第一支撐部件固定在第二支撐部件上。由于使用兩個互相待連接的支撐部件的事實，可補償所使用材料的不同膨脹系數。另外，可把這兩個互相連接的支持部件這樣成形并定位，以互相補償在連接劑如膠粘劑或焊劑硬化時形成的位移。
這里可以通過按照本發明的方法在一個工序步驟中把第一支撐部件同第一光學部件連接，并在另一工序步驟中把第二支撐部件同激光單元的一個部件連接。接著可把第一支撐部件同第二支撐部件連接。這種方法可提供的優點是，第一支撐部件同光學部件和第二支撐部件同激光單元的一部件分別粘結，此時這些粘合的連接發生硬化。只在這之后才把兩個支撐部件互相連接，其中在將這兩個支撐部件彼此連接的膠粘劑硬化之前，可把該光學部件準確地定位在激光光源前。也可使用焊接連接代替粘合連接。
這里可特別設定，支撐部件之一有一連接部分，它被另一支撐部件的容納部分至少部分地圍繞。例如第二支撐部件可有一連接部分，它被第一支持部件的容納部分至少部分地圍繞。通過支撐部件之一的連接部分被另一支撐部件的容納部分圍繞，在膠粘劑或焊劑的硬化中出現的力將均勻地在各方向上分布，從而減小由于膠粘劑或焊劑的硬化而產生的移離原位。
該連接部分特別是可具有一基本上圓柱形的外輪廓，而容納部分具有一基本上是空心圓柱形的內輪廓，其中，該連接部分至少部分地套進容納部分。在外輪廓和內輪廓之間可設有一環形的中間間隙。該中間間隙優選地可至少部分地充以膠粘劑或焊劑。由于容納部分和連接部分的旋轉對稱的同軸構形，在位于中間間隙中的膠粘劑或焊劑硬化時出現的力可較準確地消除。用按照本發明的支撐裝置可把該光學部件這樣準確地定位在激光光源前，以致從該激光光源射出的光線的射束質量明顯地得到改善。例如射束質量可改善到使激光有明顯改善，例如在其能量密度方面改善40％地聚入一玻璃纖維。
可部分地充以膠粘劑或焊劑的環形中間間隙可有一10μm到200μm，優選為約50μm的徑向尺寸。通過這個很小的中間間隙使在膠粘劑硬化時的可能位移進一步減到最小。
按照本發明的一優選實施形式，在激光單元的部件(在其上固定第二支撐部件)和第二支撐部件的一相應的接觸面之間插入一中間層。該中間層可例如是絕熱的，以致第一和第二支撐部件受激光單元加熱的影響很小。
關于按照本發明的布置可規定，激光單元包括一激光二極管棒或一激光二極管棒束作為激光光源。特別是在其上固定第二支撐部件的部件可是一冷卻器。第一光學部件可做成快軸-準直透鏡。此外，有在激光單元上通過側面的支承元件固定一第二光學部件的可能性，后者特別是做成慢軸-準直透鏡。
關于按照本發明的方法還可設定，把空心圓柱形內輪廓套到圓柱形外輪廓上，并與之粘結或焊接。其中在把內輪廓套到外輪廓上之后，第一光學部件可定位在激光光源前，此時在一與之相接的工序步驟中，把連接外輪廓和內輪廓的膠粘劑硬化，其中該硬化可例如通過紫外線照射實現。由于前述的內輪廓和外輪廓的同軸旋轉對稱構形，在光學部件準確定位在激光光源前以后，光學部件相對于激光光源就還只能發生很小的位移，因為在硬化時出現的力被補償了。
本發明的其它特征和優點將通過參考附圖對優選實施例的下述描述得出。附圖中圖1 具有按照本發明的支撐裝置的按照本發明布置的透視圖；圖2 具有按照圖1的支撐裝置的布置的另一透視圖；圖3 按照圖1的支撐裝置的布置的側視圖；圖4 按照圖3中箭頭IV的視圖；
圖5 具有按照本發明的支撐裝置的按照本發明的布置的另一實施例的側視圖；圖6 按照圖3中箭頭VI的詳圖；圖7 按照圖4中箭頭VII的詳圖；圖8 按照圖5中箭頭VIII的視圖；圖9 按照圖8中箭頭IX-IX的剖面圖；圖10 按照圖9中箭頭X的詳圖。
具體實施例方式
在圖1-4中描繪的布置包括一激光單元1、一按照本發明的支撐裝置2以及一第一光學部件3和一第二光學部件4。激光單元1包括一激光光源5，它在所示的實施例中設計成激光二極管棒(Laserdiodenbarren)。可選擇地，激光光源5也可做成激光二極管棒束(Laserdiodenbarren-stack)。如同特別是從圖6和圖10可看出的那樣，用作為激光光源5的激光二極管棒固定在冷卻器6上。
第一光學部件3在所示的實施例中做成快軸-準直透鏡。第二光學部件4在所示的實施例中做成慢軸準直透鏡。如在圖1、圖2和圖3中可見，該慢軸準直透鏡具有各單個透鏡片(Linsenabschnitt)，它們在激光光源5的橫向上配屬于激光二極管棒的各單個發射中心。
在所示的實施例中，按照圖1至圖4，該第二光學部件4由側面的支承元件7支撐，后者在所示的實施例中固定在冷卻器6上并在圖3中從其外面開始向右延伸。這兩個側面的支承元件7構成外部側面支撐，第二光學部件4的外部下邊緣平放于其上。這特別可從圖1、圖2和圖7中看清楚。
在圖5及圖8至圖10中略去了側面的支承元件7，以便使與按照本發明的支撐裝置相聯系的特征更明顯。
如特別是從圖10中可看出的那樣，按照本發明的支撐裝置2包括一第一支撐部件8，它支撐第一光學部件3，以及還包括一第二支撐部件9，它同激光單元1的一部分、即與冷卻器6相聯。第二支撐部件9有一連接面，它朝向冷卻器6，并例如與冷卻器6的朝向第二支撐部件9的表面相粘結或焊接在一起。存在另一種可能，即在冷卻器6和第二支撐部件9的連接面之間設一中間層，它例如由絕熱材料構成。
在其背離冷卻器6的一側，該第二支撐部件9有一圓柱形的外輪廓10。該圓柱形外輪廓10在兩個支撐部件8、9的互相連接狀態中由第一支撐部件8的一空心圓柱形的內輪廓11圍繞。在兩個支撐部件8、9互相固定之前，在外輪廓10和內輪廓11之間有一環形中間間隙12，它可以有很小的例如50μm的徑向尺寸。
空心圓柱形的內輪廓11在第一支撐部件8上做在支撐部件8的臂13中，后者在構成為快軸準直透鏡的第一光學部件3之下沿至其整個寬度延伸。外部的側向垂直臂14在圖5中從這個橫向延伸的臂13向上伸展，它與一上部的接觸臂15連接，后者在第一光學部件3的上側面上沿其寬度延伸。另一個下部的接觸臂16直接與橫向延伸的臂13連接。這兩個接觸臂15、16使第一光學部件3的光學功能圓柱表面在它們之間、在構成為快軸準直透鏡的第一光學部件3的大部分寬度上是空出的。以致由激光二極管棒出發的激光就其快軸發散度而言可以被校準直。
按照本發明的布置可通過在第一工序步驟中把第二支撐部件9固定在激光單元1上來產生。這可以通過把第二支撐部件9的接觸面粘結或焊接到冷卻器6上來實現。也可選擇地在冷卻器6和接觸面之間插入一中間層。在另一工序步驟中，可把第一光學部件3例如通過粘結固定到第一支撐部件8上。接著把第一支撐部件8的空心圓柱形內輪廓11套到第二支撐部件9的圓柱形外輪廓10上，其中，圓柱形外輪廓10可預先用一膠粘劑涂覆。接著把第一光學部件3準確定位于激光光源5之前。接著膠粘劑可例如用紫外光照射而硬化。
另外可選擇的是，中間間隙12可填充以焊劑，且光學部件3在焊劑凝固和硬化之前準確定位在激光光源5之前。
由于膠粘劑或焊劑基本上完全充滿環形或圓柱殼狀地構成的中間間隙12的事實，在一定情況下在硬化時出現的力基本上消除，以致通過膠粘劑的硬化而沒有第一支撐部件8相對于第二支撐部件9的明顯的滑移出現。
權利要求
1.一種將至少一個光學部件(3)布置在一激光單元(1)的激光光源(5)之前用的支撐裝置，包括一第一支撐部件(8)，所述至少一個光學部件(3)固定在該第一支撐部件上，其特征為支撐裝置(2)另外還包括一第二支撐部件(9)，它固定在激光單元(1)的一部件上，其中第一支撐部件(8)固定在第二支撐部件(9)上。
2.按照權利要求1的支撐裝置，其特征為支撐部件(8、9)中的一個具有一連接部分，它被支撐部件(8、9)中另一個的容納部分至少部分地圍繞。
3.按照權利要求2的支撐裝置，其特征為連接部分具有一基本上圓柱形的外輪廓(10)，而所述容納部分具有一基本上空心圓柱形的內輪廓(11)，其中所述連接部分至少部分地置入所述容納部分。
4.按照權利要求3的支撐裝置，其特征為在外輪廓(10)與內輪廓(11)之間設有一環形的中間間隙(12)。
5.按照權利要求4的支撐裝置，其特征為所述中間間隙(12)具有一10μm到200μm，優選為約50μm的徑向尺寸。
6.按照權利要求4或5的支撐裝置，其特征為所述中間間隙(12)至少部分地用粘結劑或焊劑填充。
7.按照權利要求1至6中之一的支撐裝置，其特征為在激光單元(1)的在其上固定第二支撐部件(9)的部件與第二支撐部件(9)的一相應接觸面之間插入一中間層。
8.帶有一按照權利要求1至7中之一的支撐裝置的布置，其特征為激光單元(1)包括一激光二極管棒或一激光二極管棒束作為激光光源(5)。
9.按照權利要求8的布置，其特征為在其上固定第二支撐部件(9)的所述部件是一冷卻器(6)。
10.按照權利要求8或9之一的布置，其特征為第一光學部件(3)做成快軸-準直透鏡。
11.按照權利要求8至10之一的布置，其特征為在激光單元(1)上另外還通過側面的支承元件(7)固定一第二光學部件(4)，它特別是做成慢軸-準直透鏡。
12.一種用于產生按照權利要求8至11之一所述布置的方法，其特征為在一工序步驟中把第一支撐部件(8)與第一光學部件(3)連結，在另一工序步驟中把第二支撐部件(9)與激光單元(1)的一部件連結，并且在一與這兩個工序步驟相鄰的工序步驟中把第一支撐部件(8)與第二支撐部件(9)連結。
13.按照權利要求12的方法，其特征為所述兩個支撐部件(8，9)的連結這樣來達到，即，把空心圓柱形的內輪廓(11)置于圓柱形的外輪廓(10)上，并使之與其粘結或焊接。
14.按照權利要求13的方法，其特征為在將內輪廓(11)置于外輪廓(10)上之后，把第一光學部件(3)定位在激光光源(5)前，并且在一與其相鄰的工序步驟中使將外輪廓(10)與內輪廓(11)連結的膠粘劑或焊劑硬化。
15.按照權利要求14的方法，其特征為膠粘劑通過紫外線照射而硬化。
全文摘要
將至少一個光學部件(3)布置在一激光單元(1)的激光光源(5)前用的支撐裝置，包括一第一支撐部件(8)，所述至少一個光學部件(3)固定于該第一支撐部件上，其中，支撐裝置(2)還包括一第二支撐部件(9)，它固定在激光單元(1)的一部件上，其中第一支撐部件(8)固定在第二支撐部件(9)上。另外，本發明還涉及一種用于產生這種布置的方法。
文檔編號H01S5/00GK1620742SQ02828086
公開日2005年5月25日 申請日期2002年11月8日 優先權日2002年1月15日
發明者維塔利·利索特申克 申請人:翰茲-利索茲切科專利管理有限公司及兩合公司