Strahlaufweiter

Ein Strahlaufweiter ist ein optisches Bauteil, das den Durchmesser eines kollimierten Laserstrahls vergrößert und dabei den Ausgangsstrahl kollimiert hält. Dadurch wird die Divergenz reduziert, sodass nachgelagerte Optiken einen kleineren Brennfleck erzeugen können. Ein galileischer Strahlaufweiter verwendet eine negative und eine positive Linse, ohne einen internen Brennpunkt zu erzeugen. Dadurch ist die Einheit kürzer, kompakter und für den Einsatz mit Hochleistungslasern besser geeignet.

Das Ronar-Smith Sortiment deckt ein breites Spektrum an Vergrößerungsfaktoren und Wellenlängen ab. Feste Strahlaufweiter sind von etwa 1× bis 50× erhältlich, während manuelle und motorisierte Zoom-Strahlaufweiter eine stufenlose Vergrößerungseinstellung innerhalb modellspezifischer Bereiche ermöglichen. Unterstützt werden Wellenlängen von 266, 355, 405, 532, 633, 1064, 1550, 2000, 9400 und 10600 nm und damit Anwendungen mit UV-, sichtbaren, NIR- und CO₂-Lasern.

Ein fester Strahlaufweiter ist ideal, wenn Strahlgröße und Prozessbedingungen konstant bleiben, etwa in dedizierten Setups zum Lasermarkieren, Gravieren oder Schneiden. Er bietet einen stabilen Aufweitungsfaktor, eine einfache Ausrichtung und weniger bewegliche Teile. Ein Zoom-Strahlaufweiter ist die bessere Wahl, wenn die Anwendung häufige Änderungen des Strahldurchmessers für unterschiedliche Materialien, Fokusbedingungen oder Prozessrezepte erfordert.

Ein Beam Expander vergrößert den in die F-Theta-Scanlinse eintretenden Strahl, reduziert die Divergenz und ermöglicht es der Scanoptik, über das gesamte Feld einen kleineren und gleichmäßigeren Fokuspunkt zu erzeugen. Das kann die Markierungsauflösung, die Schneidpräzision und die Spotkonsistenz verbessern. Die gewählte Vergrößerung sollte zur Apertur der Scanlinse passend ausgelegt sein, um die Leistung zu steigern, ohne die Optik zu überfüllen.

Diese Strahlaufweitungsoptiken lassen sich mit kunden­spezifischen AR-Beschichtungen, wellenlängenspezifischen Filtern, nicht standardmäßigen Vergrößerungsfaktoren, unterschiedlichen freien Aperturen und angepassten mechanischen Schnittstellen gezielt auf bestimmte Anwendungen abstimmen. Auch Material- und Beschichtungsoptionen können für höhere Strahlintensitäten oder spezialisierte Laserwellenlängen ausgewählt werden, damit sich der Expander optimal in ein Produktionssystem integrieren lässt.

Für Hochleistungs-CO₂-Systeme eignen sich die Modelle UniBET und MiniBET für Laser der 100-W-Klasse und darüber, mit kompakten Galilei-Designs für einen robusten Betrieb. Für höhere Dauerleistungen von etwa 200 W oder mehr ist die wassergekühlte Beam-Expander-Serie BET-WC die bevorzugte Option, da sie Wärme effizienter ableitet und die optische Stabilität aufrechterhält.

Motorisierte Zoom-Beam-Expander ermöglichen die automatische Anpassung der Strahlvergrößerung per Software oder Steuerbefehl. Eine interne Motorisierung verändert den Linsenabstand, um das Strahlaufweitungsverhältnis ohne manuelle Eingriffe zu variieren. Das ist besonders nützlich in automatisierten Produktionslinien, in denen unterschiedliche Produkte oder Materialien verschiedene Strahlgrößen erfordern, und ermöglicht schnelle sowie wiederholgenaue Prozessumstellungen.

Die freie Apertur muss groß genug sein, um den gesamten Strahldurchmesser ohne Abschattung zu übertragen, einschließlich einer Reserve für Ausrichtungstoleranzen. Die AR-Beschichtungen sollten auf die verwendete Laserwellenlänge optimiert sein, um Reflexionsverluste zu reduzieren, die Transmission zu verbessern und die Erwärmung zu minimieren. Diese beiden Faktoren sind entscheidend, um Strahlqualität, Effizienz und langfristige optische Beständigkeit sicherzustellen.

Montieren Sie den Beam Expander sicher und richten Sie seine optische Achse so aus, dass sie mit dem Laserstrahl fluchtet. Justieren Sie Position und Neigung, bis der Strahl mittig und ohne Abschattung durch die Optik verläuft. Prüfen Sie nach der Installation die Ausgangskollimation und stellen Sie sicher, dass der aufgeweitete Strahl korrekt auf die nachgelagerte Optik, etwa Scannerköpfe oder Fokussierlinsen, abgestimmt ist, um die gewünschte Spotgröße und Leistung zu erreichen.

Vor dem Versand werden die Expander auf Transmissionseffizienz, Vergrößerungsgenauigkeit, Ausgangskollimation und mechanische Integrität geprüft. Zoom- und motorisierte Varianten werden zusätzlich auf Bewegungsqualität, Wiederholgenauigkeit und Schnittstellenfunktionalität getestet. Diese Prüfungen stellen sicher, dass jede Einheit eine stabile Strahlperformance bietet und sich zuverlässig in anspruchsvolle Lasersysteme integrieren lässt.