Modellbasierte Strahlformung mittels diffraktiver optischer Elemente für die Lasermaterialbearbeitung

Für die Lasermaterialbearbeitung ist es vorteilhaft, eine an den jeweiligen Prozess derart angepasste Intensitätsverteilung zu verwenden, die auf dem Werkstück eine optimale Temperaturverteilung induziert. Diese angepasste Intensitätsverteilung wird im Rahmen der hier vorgestellten Arbeiten durch die Lösung des inversen Wärmeleitungsproblems bestimmt und ausgehend von einem ungeformten Laserstrahlprofil mit einem diffraktiven optischen Element (DOE) erzeugt. Dafür wird eine Phasenmaske bestimmt, die dem ungeformten Laserstrahl durch das DOE aufgeprägt wird. Auflösungsbedingt können bisherige Phasenmasken die gewünschte Intensitätsverteilung nicht exakt erzeugen, was wiederum zu einer Abweichung vom gewünschten Temperaturprofil führt. Die Abweichung zwischen Soll- und Ist-Intensitätsprofil steht dabei in einem nicht-linearen Zusammenhang mit der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Temperaturverteilung. In dieser Arbeit wird die Abweichungen bei Optimierung hinsichtlich eines Intensitätsprofils quantifiziert. Darüber hinaus wird ein potenzieller Lösungsansatz vorgestellt, um die Abweichung vom resultierenden Temperaturprofil zu minimieren.