專利名稱：光學(xué)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(chǎn)生這種布置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將至少一個(gè)光學(xué)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(gè)光學(xué)部件。另外，本發(fā)明還涉及一種帶這種支撐裝置的將至少一個(gè)光學(xué)部件置于一激光單元的激光光源前的布置。另外，本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生這種布置的方法。
背景技術(shù)：
上述種類的支撐裝置和布置從技術(shù)現(xiàn)狀中是充分已知的。例如其中激光光源可作為半導(dǎo)體激光器，特別是作為激光二極管棒實(shí)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(xué)部件大多做成快軸-準(zhǔn)直透鏡，它必須比較準(zhǔn)確地定位在激光二極管前，以便得到無可挑剔的射束質(zhì)量。按照技術(shù)現(xiàn)狀，為了這一定位而把一第一支撐部件例如粘結(jié)到冷卻器上。在該支撐部件上可把做成快軸-準(zhǔn)直透鏡的光學(xué)部件粘結(jié)到相應(yīng)的預(yù)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(jié)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(jié)劑硬化之前光學(xué)部件可很準(zhǔn)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(zhì)量的射束。然而通過粘結(jié)劑的硬化，該光學(xué)部件相對(duì)于激光單元和由此相對(duì)于激光光源稍有位移，以致用從現(xiàn)有技術(shù)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(zhì)量。另一缺點(diǎn)是，冷卻器、膠粘劑和支撐裝置的經(jīng)常不同的膨脹系數(shù)，以致在溫度變化時(shí)也同樣干擾該光學(xué)部件在激光光源前的定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所依據(jù)的技術(shù)問題是，創(chuàng)造一開頭所述類型的支撐裝置和布置，它能保證光學(xué)部件在激光光源前的準(zhǔn)確和穩(wěn)定的定位。另外，本發(fā)明所依據(jù)的問題還是，給出一種產(chǎn)生這種布置的方法。
這些問題在支撐裝置方面通過權(quán)利要求1的特征、在布置方面通過權(quán)利要求8的特征、和在方法方面通過權(quán)利要求12的特征來解決。
權(quán)利要求1在其特征部分規(guī)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(gè)互相待連接的支撐部件的事實(shí)，可補(bǔ)償所使用材料的不同膨脹系數(shù)。另外，可把這兩個(gè)互相連接的支持部件這樣成形并定位，以互相補(bǔ)償在連接劑如膠粘劑或焊劑硬化時(shí)形成的位移。
這里可以通過按照本發(fā)明的方法在一個(gè)工序步驟中把第一支撐部件同第一光學(xué)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(gè)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(yōu)點(diǎn)是，第一支撐部件同光學(xué)部件和第二支撐部件同激光單元的一部件分別粘結(jié)，此時(shí)這些粘合的連接發(fā)生硬化。只在這之后才把兩個(gè)支撐部件互相連接，其中在將這兩個(gè)支撐部件彼此連接的膠粘劑硬化之前，可把該光學(xué)部件準(zhǔn)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(shè)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(xiàn)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(chǎn)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(nèi)輪廓，其中，該連接部分至少部分地套進(jìn)容納部分。在外輪廓和內(nèi)輪廓之間可設(shè)有一環(huán)形的中間間隙。該中間間隙優(yōu)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(zhuǎn)對(duì)稱的同軸構(gòu)形，在位于中間間隙中的膠粘劑或焊劑硬化時(shí)出現(xiàn)的力可較準(zhǔn)確地消除。用按照本發(fā)明的支撐裝置可把該光學(xué)部件這樣準(zhǔn)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(zhì)量明顯地得到改善。例如射束質(zhì)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(huán)形中間間隙可有一10μm到200μm，優(yōu)選為約50μm的徑向尺寸。通過這個(gè)很小的中間間隙使在膠粘劑硬化時(shí)的可能位移進(jìn)一步減到最小。
按照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)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(yīng)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(guān)于按照本發(fā)明的布置可規(guī)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(xué)部件可做成快軸-準(zhǔn)直透鏡。此外，有在激光單元上通過側(cè)面的支承元件固定一第二光學(xué)部件的可能性，后者特別是做成慢軸-準(zhǔn)直透鏡。
關(guān)于按照本發(fā)明的方法還可設(shè)定，把空心圓柱形內(nèi)輪廓套到圓柱形外輪廓上，并與之粘結(jié)或焊接。其中在把內(nèi)輪廓套到外輪廓上之后，第一光學(xué)部件可定位在激光光源前，此時(shí)在一與之相接的工序步驟中，把連接外輪廓和內(nèi)輪廓的膠粘劑硬化，其中該硬化可例如通過紫外線照射實(shí)現(xiàn)。由于前述的內(nèi)輪廓和外輪廓的同軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)形，在光學(xué)部件準(zhǔn)確定位在激光光源前以后，光學(xué)部件相對(duì)于激光光源就還只能發(fā)生很小的位移，因?yàn)樵谟不瘯r(shí)出現(xiàn)的力被補(bǔ)償了。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的下述描述得出。附圖中圖1 具有按照本發(fā)明的支撐裝置的按照本發(fā)明布置的透視圖；圖2 具有按照?qǐng)D1的支撐裝置的布置的另一透視圖；圖3 按照?qǐng)D1的支撐裝置的布置的側(cè)視圖；圖4 按照?qǐng)D3中箭頭IV的視圖；
圖5 具有按照本發(fā)明的支撐裝置的按照本發(fā)明的布置的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖6 按照?qǐng)D3中箭頭VI的詳圖；圖7 按照?qǐng)D4中箭頭VII的詳圖；圖8 按照?qǐng)D5中箭頭VIII的視圖；圖9 按照?qǐng)D8中箭頭IX-IX的剖面圖；圖10 按照?qǐng)D9中箭頭X的詳圖。
具體實(shí)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(fā)明的支撐裝置2以及一第一光學(xué)部件3和一第二光學(xué)部件4。激光單元1包括一激光光源5，它在所示的實(shí)施例中設(shè)計(jì)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(xué)部件3在所示的實(shí)施例中做成快軸-準(zhǔn)直透鏡。第二光學(xué)部件4在所示的實(shí)施例中做成慢軸準(zhǔn)直透鏡。如在圖1、圖2和圖3中可見，該慢軸準(zhǔn)直透鏡具有各單個(gè)透鏡片(Linsenabschnitt)，它們?cè)诩す夤庠?的橫向上配屬于激光二極管棒的各單個(gè)發(fā)射中心。
在所示的實(shí)施例中，按照?qǐng)D1至圖4，該第二光學(xué)部件4由側(cè)面的支承元件7支撐，后者在所示的實(shí)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(gè)側(cè)面的支承元件7構(gòu)成外部側(cè)面支撐，第二光學(xué)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(cè)面的支承元件7，以便使與按照本發(fā)明的支撐裝置相聯(lián)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(fā)明的支撐裝置2包括一第一支撐部件8，它支撐第一光學(xué)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(lián)。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(jié)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(shè)一中間層，它例如由絕熱材料構(gòu)成。
在其背離冷卻器6的一側(cè)，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(gè)支撐部件8、9的互相連接狀態(tài)中由第一支撐部件8的一空心圓柱形的內(nèi)輪廓11圍繞。在兩個(gè)支撐部件8、9互相固定之前，在外輪廓10和內(nèi)輪廓11之間有一環(huán)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(nèi)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(gòu)成為快軸準(zhǔn)直透鏡的第一光學(xué)部件3之下沿至其整個(gè)寬度延伸。外部的側(cè)向垂直臂14在圖5中從這個(gè)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(xué)部件3的上側(cè)面上沿其寬度延伸。另一個(gè)下部的接觸臂16直接與橫向延伸的臂13連接。這兩個(gè)接觸臂15、16使第一光學(xué)部件3的光學(xué)功能圓柱表面在它們之間、在構(gòu)成為快軸準(zhǔn)直透鏡的第一光學(xué)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(fā)的激光就其快軸發(fā)散度而言可以被校準(zhǔn)直。
按照本發(fā)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(chǎn)生。這可以通過把第二支撐部件9的接觸面粘結(jié)或焊接到冷卻器6上來實(shí)現(xiàn)。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(xué)部件3例如通過粘結(jié)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(nèi)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(yù)先用一膠粘劑涂覆。接著把第一光學(xué)部件3準(zhǔn)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(xué)部件3在焊劑凝固和硬化之前準(zhǔn)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(huán)形或圓柱殼狀地構(gòu)成的中間間隙12的事實(shí)，在一定情況下在硬化時(shí)出現(xiàn)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(duì)于第二支撐部件9的明顯的滑移出現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種將至少一個(gè)光學(xué)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(gè)光學(xué)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(quán)利要求1的支撐裝置，其特征為支撐部件(8、9)中的一個(gè)具有一連接部分，它被支撐部件(8、9)中另一個(gè)的容納部分至少部分地圍繞。
3.按照權(quán)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(nèi)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(quán)利要求3的支撐裝置，其特征為在外輪廓(10)與內(nèi)輪廓(11)之間設(shè)有一環(huán)形的中間間隙(12)。
5.按照權(quán)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(yōu)選為約50μm的徑向尺寸。
6.按照權(quán)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(jié)劑或焊劑填充。
7.按照權(quán)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(yīng)接觸面之間插入一中間層。
8.帶有一按照權(quán)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(quán)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(quán)利要求8或9之一的布置，其特征為第一光學(xué)部件(3)做成快軸-準(zhǔn)直透鏡。
11.按照權(quán)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(cè)面的支承元件(7)固定一第二光學(xué)部件(4)，它特別是做成慢軸-準(zhǔn)直透鏡。
12.一種用于產(chǎn)生按照權(quán)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(xué)部件(3)連結(jié)，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(jié)，并且在一與這兩個(gè)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(jié)。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其特征為所述兩個(gè)支撐部件(8，9)的連結(jié)這樣來達(dá)到，即，把空心圓柱形的內(nèi)輪廓(11)置于圓柱形的外輪廓(10)上，并使之與其粘結(jié)或焊接。
14.按照權(quán)利要求13的方法，其特征為在將內(nèi)輪廓(11)置于外輪廓(10)上之后，把第一光學(xué)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(nèi)輪廓(11)連結(jié)的膠粘劑或焊劑硬化。
15.按照權(quán)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(gè)光學(xué)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(gè)光學(xué)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(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生這種布置的方法。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1620742SQ02828086
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月15日
發(fā)明者維塔利·利索特申克 申請(qǐng)人:翰茲-利索茲切科專利管理有限公司及兩合公司