Auf zwei kaskadierten Phasenmodulatoren basierendes optisches Modul für die flexible Lasermaterialbearbeitung

Die Prozessanforderungen in der Lasermaterialbearbeitung nehmen im Zuge steigender Energiepreise, Umweltauflagen und dem Bedarf an Flexibilität stetig zu. Konventionell erfolgt die industrielle Umsetzung mit speziell für einen Bearbeitungsprozess optimierten optischen Systemen, sog. Bearbeitungsköpfen. In dieser Arbeit wird ein breit einsetzbares optisches System vorgestellt, das mit Hilfe von zwei kaskadierten Phasenmodulatoren (LCoS-SLM) für unterschiedlichste Ablations- und Umschmelzprozesse eingesetzt werden kann. Hierbei werden drei optische Kernprozesse in einem Optikmodul vereint: Einerseits wird durch die Berechnung von Phasenmasken mittels diffraktiven neuronalen Netzen (DNN) die Generierung beliebig komplexer Strahlprofile ermöglicht, die auf Robustheit oder Schärfentiefe optimiert sind. Bei Aufprägung linearer Phasenmasken wird eine aktive Strahlführung ermöglicht, wodurch in Kombination mit einer Fokussieroptik der Auftreffwinkel auf dem Werkstück variiert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung regelmäßiger Phasenmasken durch die strahlteilende Wirkung in Kombination mit den vorher genannten Phasenmasken die simultane Bearbeitung mit mehreren Strahlen.