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Qualifizierung von Optiken

In der Produktion mit Lasern werden aus Produktivitätsgründen die verwendeten Strahlleistungen zunehmend bis in den Bereich von 6 bis 8 bzw. 10 kW und darüber gesteigert. Dies führt zu einer zunehmenden Belastung der in den Bearbeitungs-köpfen verwendeten Optiken, sprich leistungsabhängiger Fokusshift. Die Absorptionseigenschaften und der Verschmutzungsgrad der Optiken werden damit immer mehr ein Thema ebenso wie die Qualitätssicherung der Optiken bei den Herstellern der Optiken, der Bearbeitungsköpfe und der Laseranlagen.


Messverfahren

Der OpticsQualityMonitor ermöglicht das Prüfen der Absorptionseigenschaften der Optiken sowohl beim Lieferant als auch beim Verarbeiter, bzw. Anwender in der Qualitätssicherung. Dadurch wird nicht nur sichergestellt, dass die Optik innerhalb der Spezifikation hergestellt wurde, sondern, dass diese auch noch bei ihrer Verwendung den Anforderungen genügt. Dadurch lassen sich Fertigungs- oder Handhabungsfehler in der Fertigungskette feststellen und es wird sichergestellt, dass die Optik in der Anwendung höchste Performance leisten kann.

Mit dem OQM wird die Absorption einer lichtdurchlässigen optischen Elements, z.B. aus einem Bearbeitungskopf (Linse oder Planoptik), mit der Absorption einer Referenzoptik (gleicher Typ: Material bzw. Brechungsindex, Durchmesser, Krümmungsradien und Entspiegelungsbeschichtung) verglichen. Gemessen wird dabei die aufgrund der in der Optik absorbierten Laserleistung einsetzende Erwärmung der Optikoberfläche.

Bedienung

Die Temperaturmessung erfolgt berührungslos, d.h. es erfolgt keinerlei Veränderung der Optik durch die Messung bzw. durch die Halterung der Optik während der Messung. Damit ist der OQM besonders für die Wareneingangs- oder Warenausgangskontrolle der im Hochleistungsbereich eingesetzten Optiken geeignet.

Die Messung des Temperaturanstiegs der optischen Oberfläche ermöglicht vergleichende Aussagen bezüglich der Absorption von Optiken innerhalb einer Serienproduktion, zwischen verschiedenen Serienproduktionen oder zwischen den Lieferungen von verschiedenen Lieferanten. Der absolute Absorptionswert wird jedoch nicht bestimmt.

Der OpticsQualityMonitor wird in einem Gehäuse der Laserklasse 1 mit integriertem Laser und Kühler geliefert. Das Gerät ist für den Betrieb in einem Reinraum vorgesehen.

Technische Daten

Messsystem

  • 500 W Singlemodelaser (1070 nm)
  • Pyrometer mit 10 ms Zeitkonstante und 10 mK Auflösung (12 bis 16 µm)
  • Fleckgröße von 2 mm auf der Messprobe (sowohl Heizfleck als auch Messfleck)


Optikdaten

  • Probendurchmesser bis zu 60 mm
  • Probendicke bis zu 25 mm Dicke
  • Krümmungsradius größer 12 mm
  • Entspiegelungsbeschichtung erforderlich


Kapazität und Genauigkeit

  • Prüfkapazität: etwa 4 Optiken pro Stunde
  • Reproduzierbarkeit: ± 0,1 K
  • Keine Kalibrierung der absoluten Absorption.