Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Regelung der Laserstrahlleistung und der Fokusparameter einer CO2-Hochleistungslaseranlage



Datum: 20.12.1996


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. M . Geiger
  • Prof. Dr. rer. nat. J. Christiansen, Erlangen

Ziel dieser Arbeit war der Aufbau einer Regelung für CO2-Hochleistungslaseranlagen. Innovative Sensorik- und Aktorikkomponenten wurden zu diesem Zweck zu einer umfassenden Anlagenregelung kombiniert. Der Erfassung der Laserparameter gingen Entwurf und Aufbau von Meßsystemen auf der Basis schneller thermoelektrischer Detektoren (Atomlagen-Thermosäulen) voraus. Die Integration dieser Meßsysteme in eine kommerzielle Laseranlage mit fliegender Optik und HF-angeregtem CO2-Hochleistungslaser erlaubte eine umfassende Störgrößenanalyse. Das gesamte Regelsystem wurde in zwei Teilsysteme unterteilt und getrennt optimiert. Die Regelung der Laserstrahlleistung erfolgt über einen Zweipunktregler mit den HF-Generatoren als Stellelementen. Resultat ist eine Verbesserung der Leistungskonstanz um zwei Größenordnungen bei unverõndertem Wirkungsgrad des Lasers. Die Fokusparameter werden anhand indirekter Messungen nahe der Fokussieroptik bestimmt und mit piezoelektrischen Adaptiven Optiken hochdynamisch nachgestellt. Die Anlagenregelung erfüllt durch die kompakte Ausführung, die leichte Integrierbarkeit und den Verzicht auf bewegte mechanische Komponenten die wesentlichen Anforderungen für eine Integration in kommerzielle Laseranlagen.