Die akustooptische Strahlformung in der Lasermaterialbearbeitung

The acousto-optic beam shaping for laser material processing

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-170847
  • Im Rahmen der vorliegenden Promotionsarbeit wurden Systeme für die Strahlführung und -formung von Laserstrahlen hinsichtlich ihrer Dynamik anhand der Datenübertragungsrate bewertet und verglichen. Die Datenübertragungsrate ist die Anzahl an Strukturpunkten pro Zeiteinheit, die mit einem System erzeugt werden kann. Es zeigt sich dabei, dass eine Strahlformung mit akustooptischen Effekt die höchsten Datenübertragungsraten ermöglicht und somit ein enormes Potential birgt. Dieser Idee wurde in vorliegender Arbeit nachgegangen und so eine neue Technologie für die Laserstrahlformung bei der Materialbearbeitung erforscht. Die Innovation besteht hier in der Berechnung der Signale, die für dieIm Rahmen der vorliegenden Promotionsarbeit wurden Systeme für die Strahlführung und -formung von Laserstrahlen hinsichtlich ihrer Dynamik anhand der Datenübertragungsrate bewertet und verglichen. Die Datenübertragungsrate ist die Anzahl an Strukturpunkten pro Zeiteinheit, die mit einem System erzeugt werden kann. Es zeigt sich dabei, dass eine Strahlformung mit akustooptischen Effekt die höchsten Datenübertragungsraten ermöglicht und somit ein enormes Potential birgt. Dieser Idee wurde in vorliegender Arbeit nachgegangen und so eine neue Technologie für die Laserstrahlformung bei der Materialbearbeitung erforscht. Die Innovation besteht hier in der Berechnung der Signale, die für die akustooptische Laserstrahlformung (AOS) notwendig sind. Im Rahmen dieser Arbeit ist hierfür ein Iterativer-Fourier-Transformations-Algorithmus entwickelt worden, mit dem eine effiziente Strahlformung erreicht wird. Diese Arbeit befasst sich mit der AOS-Technologie zuerst im Allgemeinen: So werden die Umschaltrate, die Leistungsgrenzen für den Einsatz dieser Technologie und die Einschränkungen für die erreichbaren Intensitätsverteilungen in der Bearbeitungsebene aufgezeigt. Gerätschaften, die für diese Technologie kommerziell erhältlich sind, können dabei mit mehreren tausend Watt Laserleistung betrieben werden. Damit ist die AOS nahezu unbegrenzt mit Strahlquellen im kontinuierlichen Betrieb und auch im Pulsbetrieb einsetzbar.show moreshow less
  • This work addresses the issue of fast energy distribution relative to a workpiece when laser material processing. Therefore, available technologies are evaluated by their dynamic by the data transfer rate. This rate is the number of resolvable spots per unit time the system can generate. The idea of beam shaping using the acousto-optic effect shows the highest data transfer rate. This idea was caught up in this thesis and a new technology for laser beam shaping is presented. The innovation of this new technology is the calculation of the signals necessary for the acousto-optic laser beam shaping (AOS). An Iterative-Fourier-Transformation-Algorithm for producing efficient laser beam shapingThis work addresses the issue of fast energy distribution relative to a workpiece when laser material processing. Therefore, available technologies are evaluated by their dynamic by the data transfer rate. This rate is the number of resolvable spots per unit time the system can generate. The idea of beam shaping using the acousto-optic effect shows the highest data transfer rate. This idea was caught up in this thesis and a new technology for laser beam shaping is presented. The innovation of this new technology is the calculation of the signals necessary for the acousto-optic laser beam shaping (AOS). An Iterative-Fourier-Transformation-Algorithm for producing efficient laser beam shaping has been developed within this work. First, the thesis deals with the general features of the AOS-technology: switching rate, maximum applicable laser power and restrictions for the achievable intensity distributions. Moreover, hardware to apply this technology with multi-kW-lasers is commercially available. These characteristics make AOS nearly universally applicable with all kind of laser sources in pulsed and continuous wave (cw) operations.show moreshow less

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar Statistics
Metadaten
Author:Johannes Strauß
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-170847
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-442-4
ISBN:978-3-96147-442-4
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (373)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Tino Hausotte, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Michael Schmidt, Thomas Graf
Advisor:Michael Schmidt
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2021
Date of online publication (Embargo Date):2021/08/26
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2020/11/30
Release Date:2021/08/27
Tag:Lasermaterialbearbeitung; SLM
SWD-Keyword:Strahlformung; Akustooptik; Lichtmodulation; Holographie; Lasertechnologie; Ultrakurzzeitlaser; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik
Length/size:xvi, 113 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-441-7
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 621 Angewandte Physik
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 67 Industrielle Fertigung / 670 Industrielle Fertigung
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International