Laser mit langer Rayleigh-Länge und kleinem Fokus ISO-konform messen

July 18, 2022

OphirBlog

Bei der Entwicklung neuer Lasertechnologien für die Materialbearbeitung wird eine immer höhere Präzision gefordert, um noch feinere Strukturen zu erzeugen und zu bearbeiten. Im Zentrum der Entwicklung stehen Anwendungen wie das Remote Welding (Fernschweißen), bei dem der Laserstrahl über einen sehr kleinen Fokusdurchmesser, aber gleichzeitig eine längere Brennweite verfügt.

Kleiner Durchmesser und gleichzeitig eine längere Brennweite?

Um dies zu erzielen, kombiniert man Lasersysteme mit einem größeren Strahldurchmesser und geringerem M² mit Optiken, die eine lange Brennweite haben. Das führt zu kleineren Fokusdurchmessern in größerer Entfernung vom Laser und Rayleigh-Längen von bis zu 20 Metern. Mittlerweile sind am Markt schon einige Singlemode-Faserlaser und Festkörperlaser verfügbar, die genau diese Kombination ermöglichen. Diese neuartigen Lasersysteme erfordern aber auch in puncto Strahlanalyse einen neuen Ansatz.

Kleine Pixelzahl – große Herausforderung

Zahlreiche Hersteller von Lasersystemen nutzen für die Qualitätsprüfung ihrer Laser BeamSquared® (BSQ). Werden Strahlausbreitung und Strahlkaustik von Lasern mit kleinem Fokusdurchmesser und langer Rayleigh-Länge mit einem BSQ-Analysesystem mit konventioneller Fokussierlinse mit 400-500 mm gemessen, könnte das aufgrund der Pixellimitierung der Kamera zur Strahlprofilmessung nicht dem ISO11146 Standard entsprechen. Die Limitierung tritt dann auf, wenn der Durchmesser des zu messenden Strahls so klein ist, dass er weniger als 20 Pixel des Kamerasensors anspricht. Und selbst wenn der Durchmesser in der Strahltaille mehr als 20 Pixel beträgt – mit einem größeren Strahldurchmesser und damit einen größeren Zahl an angesprochenen Pixeln steigt auch die Genauigkeit der Messung. Darüber hinaus definiert eine Parameter der ISO11146, dass für die Messung der Strahlausbreitung die Messstrecke mindestens viermal größer sein sollte als die Rayleigh-Länge des Lasers.

Um standardkonforme Messungen der neuen Lasersysteme zu ermöglichen, sind Optiken mit höherer Brennweite mit einer Brennweitengenauigkeit erforderlich.

Die Lösung: BeamSquared® – Neue Linsen für höhere Messgenauigkeit

Ophir entwickelte dafür einen neuen Satz an Linsen, der speziell für die genaue und wiederholbare Messung von Lasern konzipiert wurde, die über einen kleinen Fokusdurchmesser bei langer Rayleigh-Länge verfügen.

Please just include the original table here:

Focal length	Description	PN:
750mm	UV AR 266nm-440nm	SP90554
1000mm	UV AR 266nm-440nm	SP90558
750mm	XNIR AR 1000nm-1550nm	SP90557
750mm	NIR AR 650nm-1000nm	SP90556
750mm	VIS AR 430nm-700nm	SP90555
1000mm	VIS AR 430nm-700nm	SP90559