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DE102019002942B4 - Measuring device and method for performing optical coherence tomography with a coherence tomograph - Google Patents

Measuring device and method for performing optical coherence tomography with a coherence tomograph Download PDF

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DE102019002942B4
DE102019002942B4 DE102019002942.9A DE102019002942A DE102019002942B4 DE 102019002942 B4 DE102019002942 B4 DE 102019002942B4 DE 102019002942 A DE102019002942 A DE 102019002942A DE 102019002942 B4 DE102019002942 B4 DE 102019002942B4
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Eckhard Lessmüller
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Abstract

Messvorrichtung, insbesondere für ein Bearbeitungssystem (12) zum Bearbeiten eines Werkstücks (14) mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls (16), wobei die Messvorrichtung (10) einen optischen Kohärenztomographen (18) aufweist, der umfasst:- eine Strahlerzeugungseinheit (20) zur Erzeugung eines Messstrahls (22) und eines Referenzstrahls (24);- einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit (20) erstreckenden Messarm (26), in dem der Messstrahl (22) optisch führbar ist, sodass dieser auf ein Messobjekt (28) projizierbar ist; und- einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit (20) erstreckenden Referenzarm (30), in dem der Referenzstrahl (24) optisch führbar ist und der den Messarm (26) zumindest in seiner optischen Weglänge nachbildet, sodass der Messstrahl (22) und der Referenzstrahl (24) nach Durchlaufen des Messarms (26) bzw. des Referenzarms (30) zur Erzeugung eines Interferenzsignals überlagert werden können;wobei der Messarm (26) und der Referenzarm (30) zumindest abschnittsweise in einer gemeinsamen optischen Faser (32) verlaufen,wobei der optische Kohärenztomograph (18) einen polarisierenden Strahlkombinierer (34) umfasst, der derart angeordnet ist, dass der Messstrahl (22) und der Referenzstrahl (24) mit unterschiedlicher Polarisation in die gemeinsame optische Faser (32) eingekoppelt werden, sodass der Messstrahl (22) und der Referenzstrahl (24) in der gemeinsamen optischen Faser (32) mit unterschiedlicher Polarisation derart geführt werden, dass deren Wechselwirkung innerhalb der gemeinsamen optischen Faser (32) reduziert wird.Measuring device, in particular for a processing system (12) for processing a workpiece (14) by means of a high-energy processing beam (16), the measuring device (10) having an optical coherence tomograph (18) which comprises: - a beam generating unit (20) for generating a measuring beam (22) and a reference beam (24);- a measuring arm (26) extending from the beam generating unit (20) and in which the measuring beam (22) can be guided optically, so that it can be projected onto a measurement object (28); and- a reference arm (30) extending from the beam generation unit (20), in which the reference beam (24) can be guided optically and which simulates the measuring arm (26) at least in its optical path length, so that the measuring beam (22) and the reference beam (24) can be superimposed after passing through the measuring arm (26) or the reference arm (30) to generate an interference signal; the measuring arm (26) and the reference arm (30) running at least in sections in a common optical fiber (32), wherein the optical coherence tomograph (18) comprises a polarizing beam combiner (34), which is arranged in such a way that the measuring beam (22) and the reference beam (24) are coupled into the common optical fiber (32) with different polarization, so that the measuring beam (22 ) and the reference beam (24) are guided in the common optical fiber (32) with different polarization in such a way that their interaction within the common optical fiber (32) is reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung, insbesondere für ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls, wobei die Messvorrichtung einen optischen Kohärenztomographen aufweist.The invention relates to a measuring device, in particular for a processing system for processing a workpiece using a high-energy processing beam, the measuring device having an optical coherence tomograph.

Optische Kohärenztomographen umfassen üblicherweise eine Strahlerzeugungseinheit zur Erzeugung eines Messstrahls und eines Referenzstrahls. Ferner weisen derartige optische Kohärenztomographen einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit erstreckenden Messarm, in dem der Messstrahl optisch führbar ist, sodass dieser auf ein Messobjekt projizierbar ist, und einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit erstreckenden Referenzarm auf, in dem der Referenzstrahl optisch führbar ist und der den Messarm zumindest in seiner optischen Weglänge nachbildet, sodass der Messstrahl und der Referenzstrahl nach Durchlaufen des Messarms bzw. des Referenzarms zur Erzeugung eines Interferenzsignals überlagert werden können.Optical coherence tomographs usually include a beam generation unit for generating a measurement beam and a reference beam. Furthermore, optical coherence tomographs of this type have a measuring arm, which extends from the beam generation unit and in which the measuring beam can be optically guided so that it can be projected onto a measurement object, and a reference arm that extends from the beam generation unit, in which the reference beam can be optically guided and which simulates the measuring arm at least in its optical path length, so that the measuring beam and the reference beam can be superimposed after passing through the measuring arm or the reference arm to generate an interference signal.

Zudem sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls bekannt, die beispielsweise bei Lasermaterialbearbeitungsprozessen Anwendung finden. Hierbei wird etwa ein hochenergetischer Laserbearbeitungsstrahls verwendet, um auf ein oder mehrere Werkstücke oder Werkstückteile einzuwirken, beispielsweise um diese miteinander zu verschweißen, Laserbohrungen einzubringen, Oberflächen zu bearbeiten etc. Die Vorrichtung kann dabei einen bewegbaren Bearbeitungskopf umfassen, der zum Beispiel von einem Industrieroboter getragen und relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück bewegbar sein kann. Derartige Vorrichtungen verfügen zudem über eine Bearbeitungsstrahloptik, mittels derer der Bearbeitungsstrahl auf das Werkstück optisch führbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Werkstück relativ zu dem Bearbeitungskopf bewegbar sein.In addition, devices for processing a workpiece by means of a high-energy processing beam are known from the prior art, which are used, for example, in laser material processing processes. A high-energy laser processing beam is used here, for example, to act on one or more workpieces or workpiece parts, for example to weld them together, make laser holes, process surfaces, etc. The device can include a movable processing head that is carried, for example, by an industrial robot and can be movable relative to a workpiece to be machined. Devices of this type also have processing beam optics, by means of which the processing beam can be guided optically onto the workpiece. Alternatively or additionally, the workpiece can also be movable relative to the machining head.

In entsprechenden Bearbeitungssystemen kann ein optischer Kohärenztomograph zum Einsatz kommen, dessen Messstrahl in die Bearbeitungsstrahloptik einkoppelbar ist. Hierdurch können die Bearbeitungsprozesse dreidimensional überwacht werden, indem zusätzlich zu einer üblichen zweidimensionalen Überwachung mittels Kameras oder dergleichen der Kohärenztomograph eingesetzt wird, um Höheninformationen während des Bearbeitungsprozesses zu erhalten, die beispielsweise eine Oberfläche des Werkstücks oder eine Tiefe eines beim Laserschweißen erzeugten Keyholes betreffen.In corresponding processing systems, an optical coherence tomograph can be used, the measurement beam of which can be coupled into the processing beam optics. This allows the machining processes to be monitored three-dimensionally by using the coherence tomograph in addition to conventional two-dimensional monitoring using cameras or the like in order to obtain height information during the machining process, which relates, for example, to a surface of the workpiece or a depth of a keyhole produced during laser welding.

In diesem Fall kann es erforderlich sein, die optische Weglänge des Referenzarms an Änderungen der optischen Weglänge des Messarms anzupassen, beispielsweise wenn sich die optische Weglänge des Messarms aufgrund dessen ändert, dass sich der Abstand zwischen Bearbeitungsstrahloptik und dem bearbeiteten Werkstück ändert. Ebenso kann eine Dispersionsanpassung sinnvoll sein, um Dispersionsunterschieden zwischen Referenzarm und Messarm Rechnung zu tragen. Bezüglich solcher Anpassungen des Referenzarms wird beispielsweise auf die Dokumente DE 10 2013 008 269 A1 und DE 10 2015 015 112 A1 verwiesen.In this case, it may be necessary to adapt the optical path length of the reference arm to changes in the optical path length of the measuring arm, for example if the optical path length of the measuring arm changes due to the fact that the distance between the processing beam optics and the processed workpiece changes. A dispersion adjustment can also be useful in order to take account of dispersion differences between the reference arm and the measuring arm. With regard to such adjustments to the reference arm, reference is made, for example, to the documents DE 10 2013 008 269 A1 and DE 10 2015 015 112 A1 referred.

Um einen hohen Grad an Genauigkeit der mit dem optischen Kohärenztomographen durchgeführten Messungen zu erzielen, ist es grundsätzlich zielführend, die optischen Eigenschaften des Referenzarms und des Messarms einander möglichst genau anzugleichen, da andernfalls unerwünschte Laufzeitunterschiede und/oder Dispersionsunterschiede zwischen Messarm und Referenzarm auftreten können. Ein solches optisches Angleichen stellt jedoch in der Praxis eine große Herausforderung dar, da Referenzarm und Messarm unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt sein können. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich der Referenzarm in einem ortsfesten Teil des optischen Kohärenztomographen befindet, ein Teil des Messarms jedoch zu einem bewegbaren Bearbeitungskopf oder dergleichen geführt ist und sich ggf. mit einem Roboterarm mitbewegt.In order to achieve a high degree of accuracy in the measurements carried out with the optical coherence tomograph, it is basically expedient to match the optical properties of the reference arm and the measuring arm as precisely as possible, since otherwise undesirable transit time differences and/or dispersion differences between the measuring arm and the reference arm can occur. However, such an optical adjustment represents a major challenge in practice, since the reference arm and measuring arm can be exposed to different environmental influences. This applies in particular when the reference arm is located in a stationary part of the optical coherence tomograph, but part of the measuring arm is guided to a movable processing head or the like and possibly moves with a robot arm.

In DE 10 2017 001 353 A1 wird ein Temperaturmesskabel vorgeschlagen, das parallel zu einer optischen Faser des Messarms geführt ist, um Temperatureinflüsse auf den Messarm möglichst genau abschätzen zu können. Dabei ist ein längenverstellbarer Referenzarm in einem ortsfesten Teil des entsprechenden optischen Kohärenztomographen angeordnet, der Messarm hingegen zu einem bewegbaren Bearbeitungskopf geführt. Die gewonnenen Temperaturmesswerte werden sodann verwendet, um einen Temperaturausgleich durchzuführen. Das entsprechende Ausgleichsverfahren ist jedoch aufwendig. Zudem kann eine Anpassung trotz der zusätzlichen Temperaturmessung lediglich näherungsweise erfolgen.In DE 10 2017 001 353 A1 a temperature measuring cable is proposed, which is routed parallel to an optical fiber of the measuring arm in order to be able to estimate temperature influences on the measuring arm as precisely as possible. A length-adjustable reference arm is arranged in a stationary part of the corresponding optical coherence tomograph, while the measuring arm is guided to a movable processing head. The temperature readings obtained are then used to perform temperature compensation. However, the corresponding balancing procedure is complex. In addition, despite the additional temperature measurement, an adjustment can only be made approximately.

Ein anderer Ansatz, wie ihn DE 10 2014 216 829 A1 beschreibt, sieht vor, eine optische Faser des Referenzarms und eine optische Faser des Messarms in engem thermischen Kontakt zu verlegen, sodass sich Umwelteinflüsse auf beide Fasern näherungsweise in derselben Weise ausüben. Werden hierbei die Fasern bewegt, beispielsweise aufgrund der Verlagerung eines Bearbeitungskopfes, zu dem die Fasern hinführen, kann jedoch nicht sichergestellt werden, dass die Fasern tatsächlich identischen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Bereits geringfügige Unterschiede zwischen auf die Fasern wirkenden Kräften, die etwa zu einer Biegung, Stauchung, Dehnung oder Torsion der Fasern führen, können sich allerdings erheblich auf deren optische Eigenschaften auswirken. Dadurch können Abweichungen zwischen Referenzarm und Messarm entstehen, obwohl diese in engem Kontakt geführt werden. Gemäß einer Variante wird in DE 10 2014 216 829 A1 zudem vorgeschlagen, eine Doppelcladfaser zu verwenden.A different approach, like him DE 10 2014 216 829 A1 describes, provides for laying an optical fiber of the reference arm and an optical fiber of the measuring arm in close thermal contact, so that environmental influences exert approximately the same effect on both fibers. If the fibers are moved here, for example due to the displacement of a processing head to which the fibers lead, however, it cannot be ensured that the fibers are actually subjected to identical mechanical loads sets are. However, even slight differences between the forces acting on the fibers, which lead to bending, compression, stretching or torsion of the fibers, can have a significant impact on their optical properties. This can cause deviations between the reference arm and measuring arm, even though they are guided in close contact. According to one variant, in DE 10 2014 216 829 A1 also proposed to use a double clad fiber.

DE 103 51 319 A1 offenbart ein Interferometer zur optischen Kohärenztomographie, das in einem Endoskop verwendet wird und ein Faserbündel umfasst, in welchem Messstrahl und Referenzstrahl gemeinsam laufen. Zur Bildung einer Referenzebene wird dicht vor einer Probe eine Glasplatte angeordnet, die einen Reflex liefert und somit einen Referenzarm definiert. DE 103 51 319 A1 discloses an interferometer for optical coherence tomography used in an endoscope and comprising a fiber bundle in which the measuring beam and the reference beam run together. To form a reference plane, a glass plate is placed close to a sample, which provides a reflection and thus defines a reference arm.

Aus US 2008/0123092 A1 ist ein optischer Kohärenztomograph bekannt, der einen 2x2-Faserkoppler umfasst, der als Strahlteiler und Strahlkombinierer eingesetzt wird. Ausgehend von diesem Faserkoppler läuft eine optische Faser zu einer Messvorrichtung, durch welche sowohl Messlicht als auch Referenzlicht zur Messvorrichtung geführt wird.Out of U.S. 2008/0123092 A1 discloses an optical coherence tomograph comprising a 2x2 fiber coupler used as a beam splitter and beam combiner. Starting from this fiber coupler, an optical fiber runs to a measuring device, through which both measuring light and reference light are guided to the measuring device.

Zudem offenbart WO 02/084263 A1 eine interferometrische Anordnung zur Ermittlung eines Laufzeitunterschieds. Ausgehend von einem Strahlteiler laufen Messlicht und Referenzlicht durch eine Faser zu einer Probe, wobei knapp vor einem Fokuspunkt des Messlichts ein teildurchlässiger Spiegel angeordnet ist, der Referenzlicht reflektiert.Also revealed WO 02/084263 A1 an interferometric arrangement for determining a transit time difference. Starting from a beam splitter, the measurement light and reference light run through a fiber to a sample, with a partially transparent mirror being arranged just in front of a focal point of the measurement light, which mirror reflects the reference light.

Ausgehend vom oben beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, Messarm und Referenzarm eines optischen Kohärenztomographen in einfacher und zuverlässiger Weise hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften aufeinander abzustimmen und insbesondere einen Einfluss von äußeren Bedingungen auf Messergebnisse zu reduzieren.Proceeding from the prior art described above, the object of the present invention is therefore to coordinate the optical properties of the measuring arm and reference arm of an optical coherence tomograph in a simple and reliable manner and, in particular, to reduce the influence of external conditions on measurement results.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved according to the invention by a measuring device having the features of claim 1 and a measuring device having the features of claim 3. Further developments of the invention can be found in the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Messvorrichtung der eingangs beschriebenen Art. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Messarm und der Referenzarm zumindest abschnittsweise in einer gemeinsamen optischen Faser verlaufen.The invention is based on a measuring device of the type described above. According to the invention, it is proposed that the measuring arm and the reference arm run at least in sections in a common optical fiber.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Durchführung optischer Kohärenztomographie mit einem Kohärenztomographen, insbesondere zur Überwachung einer Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls. Bei dem optischen Kohärenztomographen handelt es sich um den optischen Kohärenztomographen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:

  • - Erzeugen eines Messstrahls und eines Referenzstrahls mittels einer Lichtquelle des optischen Kohärenztomographen;
  • - optisches Führen des Messstrahls in einem Messarm derart, dass der Messstrahl auf ein Messobjekt projiziert wird; und
  • - optisches Führen des Referenzstrahls in einem Referenzarm, der den Messarm zumindest in seiner optischen Weglänge nachbildet, sodass der Messstrahl und der Referenzstrahl nach Durchlaufen des Messarms bzw. des Referenzarms zur Erzeugung eines Interferenzsignals überlagert werden können.
The invention also relates to a method for performing optical coherence tomography with a coherence tomograph, in particular for monitoring processing of a workpiece using a high-energy processing beam. The optical coherence tomograph is the optical coherence tomograph of the measuring device according to the invention. The method according to the invention comprises the steps:
  • - Generating a measuring beam and a reference beam by means of a light source of the optical coherence tomograph;
  • - optical guiding of the measuring beam in a measuring arm in such a way that the measuring beam is projected onto a measurement object; and
  • - Optical guiding of the reference beam in a reference arm, which simulates the measuring arm at least in its optical path length, so that the measuring beam and the reference beam can be superimposed after passing through the measuring arm or the reference arm to generate an interference signal.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Messstrahl und der Referenzstrahl zumindest abschnittsweise in einer gemeinsamen optischen Faser optisch geführt werden.According to the invention, it is proposed that the measuring beam and the reference beam be optically guided, at least in sections, in a common optical fiber.

Die Erfindung ermöglicht es, die Auswirkung äußerer Einflüsse wie beispielsweise einer Umgebungstemperatur oder einer mechanischen Belastung auf Komponenten auf die Messergebnisse eines optischen Kohärenztomographen zu reduzieren. Dies wird erfindungsgemäß insbesondere dadurch erreicht, dass sich äußere Einflüsse gleichermaßen auf den Referenzarms und den Messarm auswirken. Ferner kann ein optischer Kohärenztomograph bereitgestellt werden, der mit einer einzelnen optischen Faser zur Ausbildung des Referenzarms und des Messarms versehen ist, sodass andernfalls auftretende Abweichungen zwischen optischen Fasern vermieden werden können. Darüber hinaus kann auf aufwändige Verfahren zur Kompensation von auftretenden Abweichungen zwischen den optischen Eigenschaften des Messarms und des Referenzarms zumindest weitgehend verzichtet werden, da deren optische Eigenschaften aufgrund der gemeinsamen optischen Faser im Wesentlichen identisch sind.The invention makes it possible to reduce the effect of external influences, such as an ambient temperature or a mechanical load on components, on the measurement results of an optical coherence tomograph. According to the invention, this is achieved in particular in that external influences have an equal effect on the reference arm and the measuring arm. Furthermore, an optical coherence tomograph equipped with a single optical fiber for constituting the reference arm and the measurement arm can be provided, so that deviations between optical fibers that would otherwise occur can be avoided. In addition, complex methods for compensating for deviations that occur between the optical properties of the measuring arm and the reference arm can at least largely be dispensed with, since their optical properties are essentially identical due to the common optical fiber.

Der Referenzarm kann den Messarm auch bezüglich seiner Dispersion im Wesentlichen nachbilden.The reference arm can also essentially simulate the measurement arm with regard to its dispersion.

Der Messstrahl kann über eine Ablenkeinrichtung ablenkbar sein. Die Ablenkeinrichtung kann dabei beweglich sein. Hierbei kann es sich um eine Ablenkeinrichtung eines Bearbeitungskopfes des genannten Bearbeitungssystems handeln.The measuring beam can be deflected via a deflection device. The deflection device can be movable. This can be a deflection device of a processing head of the said processing system.

Die Strahlerzeugungseinheit kann einen Strahlteiler umfassen, der einen von der Lichtquelle kommenden Quellstrahl in den Messstrahl und den Referenzstrahl teilt. Der Strahlteiler kann den Quellstrahl in einem geeigneten Verhältnis in den Referenzstrahl bzw. den Messstrahl aufteilen. Aufgrund oftmals unvollständige Reflexion des Messstrahls am Messobjekt ist es hierbei zweckmäßig, dass ein größerer Teil des Quellstrahl auf den Messstrahl entfällt. Der Lichtweg, über den der Quellstrahl zu dem Strahlteiler führbar ist, ist in diesem Fall weder dem Referenzarm noch dem Messarm zuzuschlagen. Vielmehr erstrecken sich sowohl der Referenzarm als auch der Messarm insbesondere ausgehend von dem Strahlteiler. Vorzugsweise ist die Lichtquelle in einem ortsfesten Teil des optischen Kohärenztomographen angeordnet. The beam generation unit can include a beam splitter, which splits a source beam coming from the light source into the measuring beam and the reference beam. The beam splitter can split the source beam into the reference beam and the measurement beam in a suitable ratio. Due to the often incomplete reflection of the measurement beam on the measurement object, it is expedient here for a larger part of the source beam to fall on the measurement beam. In this case, the light path, via which the source beam can be guided to the beam splitter, is neither to be added to the reference arm nor to the measuring arm. Rather, both the reference arm and the measuring arm extend, in particular, starting from the beam splitter. The light source is preferably arranged in a stationary part of the optical coherence tomograph.

Dieser ortsfeste Teil kann zudem ein Spektrometer und/oder einen Zirkulator umfassen. Somit kann vorgesehen sein, dass der ortsfeste Teil des optischen Kohärenztomographen einen OCT-Sensor bildet.This fixed part can also include a spectrometer and/or a circulator. It can thus be provided that the stationary part of the optical coherence tomograph forms an OCT sensor.

Die gemeinsame optische Faser kann eine einzige gemeinsame optische Faser sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können jedoch auch mehrere gemeinsame optische Fasern vorgesehen sein, die beispielsweise in Reihe derart angeordnet sind, dass diese gemeinsam den optischen Weg des Referenzarms und des Messarms zumindest abschnittsweise definieren. Die zumindest eine gemeinsame optische Faser kann einen Großteil der Gesamtlänge des optischen Wegs des Referenzarms und/oder des Messarms umfassen. Die gemeinsame optische Faser kann gemäß einer Ausführungsform von einem ortsfesten Teil des optischen Kohärenztomographen zu dem Bearbeitungskopf führen. Ist der Bearbeitungskopf bewegbar ausgebildet, kann dessen Bewegung zu einer mechanischen Beanspruchung der optischen Faser führen, beispielsweise wenn diese aufgrund der Bewegung des Bearbeitungskopfes gekrümmt, gedehnt, gestaucht und/oder tordiert wird, wobei sich diese Bewegung der optischen Faser erfindungsgemäß gleichsam auf den Referenzarms und den Messarm auswirkt. Die optischen Eigenschaften des Referenzarms und des Messarms werden somit in gleicher Weise verändert, wenn die gemeinsame optische Faser einer mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Selbiges gilt analog für andere äußere Einflüsse, wie beispielsweise für die Auswirkung einer Umgebungstemperatur auf den Referenzarm und den Messarm bzw. auf die gemeinsame optische Faser.The common optical fiber can be a single common optical fiber. In other embodiments of the invention, however, several common optical fibers can also be provided, which are arranged in a row, for example, in such a way that they jointly define the optical path of the reference arm and the measuring arm, at least in sections. The at least one common optical fiber can comprise a large part of the total length of the optical path of the reference arm and/or the measuring arm. According to one embodiment, the common optical fiber can lead from a stationary part of the optical coherence tomograph to the processing head. If the processing head is designed to be movable, its movement can lead to mechanical stress on the optical fiber, for example if it is bent, stretched, compressed and/or twisted as a result of the movement of the processing head, with this movement of the optical fiber affecting the reference arm and affects the measuring arm. The optical properties of the reference arm and the measuring arm are thus changed in the same way when the common optical fiber is subjected to mechanical stress. The same applies analogously to other external influences, such as the effect of an ambient temperature on the reference arm and the measuring arm or on the common optical fiber.

Ein zuverlässiger optischer Aufbau, der ein gemeinsames optisches Führen des Referenzstrahls und des Messstrahls in der gemeinsamen optischen Faser erlaubt, kann insbesondere dann bereitgestellt werden, wenn der optische Kohärenztomographen einen polarisierenden Strahlkombinierer umfasst, der derart angeordnet ist, dass der Messstrahl und der Referenzstrahl mit unterschiedlicher Polarisation in die gemeinsame Faser eingekoppelt werden. Der polarisierende Strahlkombinierer kann von der Strahlerzeugungseinheit aus betrachtet an einem proximalen Ende der gemeinsamen optischen Faser angeordnet sein. Insbesondere verlassen der Referenzstrahl und/oder der Messstrahl den Strahlteiler linear polarisiert. Der polarisierende Strahlkombinierer kann derart ausgebildet sein, dass er die Polarisationsrichtung des Messstrahls und/oder des Referenzstrahls verändert. Ferner kann der polarisierende Strahlkombinierer die Funktionen eines polarisierenden Strahlteilers übernehmen, wenn Referenzstrahl und Messstrahl durch die gemeinsame optische Faser zurücklaufen. Werden der Messstrahl und der Referenzstrahl in der gemeinsamen optischen Faser mit unterschiedlicher Polarisation geführt, kann deren Wechselwirkung innerhalb der gemeinsamen optischen Faser vorteilhaft reduziert werden, sodass das gemeinsame optische Führen in der gemeinsamen optischen Faser nicht zu fehlerhaften Messergebnissen führt.A reliable optical structure that allows a joint optical guidance of the reference beam and the measurement beam in the common optical fiber can be provided in particular when the optical coherence tomograph comprises a polarizing beam combiner, which is arranged such that the measurement beam and the reference beam with different Polarization are coupled into the common fiber. The polarizing beam combiner may be located at a proximal end of the common optical fiber as viewed from the beam generating unit. In particular, the reference beam and/or the measurement beam leave the beam splitter linearly polarized. The polarizing beam combiner can be designed in such a way that it changes the direction of polarization of the measurement beam and/or the reference beam. Furthermore, the polarizing beam combiner can perform the functions of a polarizing beam splitter when the reference beam and measurement beam return through the common optical fiber. If the measuring beam and the reference beam are guided in the common optical fiber with different polarization, their interaction within the common optical fiber can advantageously be reduced, so that the common optical guiding in the common optical fiber does not lead to erroneous measurement results.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der polarisierende Strahlteiler derart eingerichtet ist, dass die Polarisation des Messstrahls und die Polarisation des Referenzstrahls in der gemeinsamen optischen Faser um 90° zueinander verdreht sind. Insbesondere können der Messstrahl bzw. der Referenzstrahl bezüglich des Strahlteilers senkrecht bzw. parallel oder parallel bzw. senkrecht polarisiert sein. Hierdurch können der Referenzstrahl und der Messstrahl in zuverlässiger und leicht nachvollziehbarer Weise unabhängig voneinander in der gemeinsamen optischen Faser geführt werden.In a development of the invention, it can be provided that the polarizing beam splitter is set up in such a way that the polarization of the measuring beam and the polarization of the reference beam are rotated through 90° to one another in the common optical fiber. In particular, the measuring beam or the reference beam can be polarized perpendicularly or parallel or parallel or perpendicularly with respect to the beam splitter. As a result, the reference beam and the measuring beam can be guided independently of one another in the common optical fiber in a reliable and easily comprehensible manner.

Ungewollte Interferenz zwischen dem Messstrahl und dem Referenzstrahl in der gemeinsamen optischen Faser kann insbesondere dann in einfacher und zuverlässiger Weise vermieden oder zumindest reduziert werden, wenn sich ein optischer Weg des Referenzarms und ein optischer Weg des Messarms von der Strahlerzeugungseinheit zu der gemeinsamen Faser um einen Betrag unterscheiden, der größer als der Arbeitsbereich des Kohärenztomographen ist. Der Unterschied der optischen Wege kann sich um einen Betrag unterscheiden, der größer ist als die Kohärenzlänge des Referenzstrahls und des Messstrahls. Der Messstrahl und der Referenzstrahl laufen dann mit einem Wegunterschied in der gemeinsamen optischen Faser, der bewerkstelligt, dass die später zur Interferenz gebrachten Strahlkomponenten sich nicht bereits in der gemeinsamen optischen Faser überlagern.Unintentional interference between the measuring beam and the reference beam in the common optical fiber can be avoided or at least reduced in a simple and reliable manner, in particular if an optical path of the reference arm and an optical path of the measuring arm from the beam generating unit to the common fiber by an amount differ, which is larger than the working range of the coherence tomograph. The optical path difference may differ by an amount greater than the coherence length of the reference beam and the measurement beam. The measuring beam and the reference beam then run with a path difference in the common optical fiber, which brings about that the beam components later brought to interference are not already superimposed in the common optical fiber.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Referenzarm ein zumindest teilreflektierendes Element umfasst, das den Referenzstrahl nach Durchlaufen der gemeinsamen optischen Faser wieder durch die gemeinsame optische Faser zurückschickt. Der Referenzstrahl kann somit die gemeinsame optische Faser zweimal durchlaufen. Hierdurch können die optischen Eigenschaften von Referenzarm und Messarm einander weiter angeglichen werden, da der Messstrahl üblicherweise ebenfalls durch die gemeinsame optische Faser zurückläuft.In a further development of the invention, it can be provided that the reference arm comprises an at least partially reflecting element which, after passing through the common optical fiber, sends the reference beam back through the common optical fiber. The reference beam can thus traverse the common optical fiber twice. As a result, the optical properties of the reference arm and measuring arm can be further adjusted to one another, since the measuring beam usually also runs back through the common optical fiber.

Zudem kann erfindungsgemäß zwischen einem Ende der gemeinsamen Faser und dem zumindest teilreflektierenden Element ein polarisierender Strahlteiler angeordnet sein. Bei dem Ende kann es sich um das von der Strahlerzeugungseinheit aus betrachtet distale Ende des gemeinsamen Faser handeln. Ein erster Ausgang des polarisierenden Strahlteilers kann dazu eingerichtet sein, den Messstrahl in Richtung des Messobjekts auszukoppeln, beispielsweise über einen OCT-Scanner. Ein zweiter Ausgang des polarisierenden Strahlteilers kann dazu eingerichtet sein, den Referenzstrahl in Richtung des zumindest teilreflektierenden Elements auszukoppeln. Der polarisierende Strahlteiler kann zudem für den am zumindest teilreflektierenden Element reflektierten Referenzstrahl und den am Messobjekt reflektierten Messstrahl die Funktionen eines polarisierenden Strahlkombinierers übernehmen, sodass Messstrahl und Referenzstrahl mit unterschiedlicher Polarisation durch die gemeinsame Faser zurücklaufen. Im Ergebnis können der Messstrahl und der Referenzstrahl die optische Faser jeweils zweimal durchlaufen, benutzen also die Faser gemeinsam, bleiben aber durch ihre unterschiedliche Polarisationsrichtung physikalisch unterschieden und somit wieder vollständig trennbar.In addition, according to the invention, a polarizing beam splitter can be arranged between one end of the common fiber and the at least partially reflecting element. The end can be the end of the common fiber that is distal as viewed from the beam generation unit. A first output of the polarizing beam splitter can be set up to decouple the measurement beam in the direction of the measurement object, for example via an OCT scanner. A second output of the polarizing beam splitter can be set up to decouple the reference beam in the direction of the at least partially reflecting element. The polarizing beam splitter can also assume the functions of a polarizing beam combiner for the reference beam reflected on the at least partially reflecting element and the measurement beam reflected on the measurement object, so that the measurement beam and reference beam run back through the common fiber with different polarization. As a result, the measuring beam and the reference beam can each pass through the optical fiber twice, i.e. they use the fiber together, but remain physically different due to their different polarization direction and can therefore be completely separated again.

In einer alternativen Ausführungsform kann das zumindest teilreflektierende Element unmittelbar an einem Ende der gemeinsamen Faser angeordnet sein, wodurch ein einfacher Aufbau erzielt werden kann. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn sich wie beschrieben die optischen Wege von Referenzarm und Messarm um einen Betrag unterscheiden, der größer als der Arbeitsbereich des Kohärenztomographen ist. Vorzugsweise kommt hierbei ein teilreflektierendes Element zum Einsatz, das für den Referenzstrahl beispielsweise lediglich bis zu 5 %, bis zu 10 %, bis zu 15 % oder bis zu 20 % bezogen auf eine Intensität reflektierend ist.In an alternative embodiment, the at least partially reflecting element can be arranged directly at one end of the common fiber, as a result of which a simple structure can be achieved. This is particularly useful when, as described, the optical paths of the reference arm and measuring arm differ by an amount that is greater than the working range of the coherence tomograph. A partially reflecting element is preferably used here, which reflects only up to 5%, up to 10%, up to 15% or up to 20%, based on an intensity, for the reference beam.

Das zumindest teilreflektierende Element kann in besonders einfach Weise erzeugt werden, indem es durch einen geraden Schliff des Endes der gemeinsamen Faser gebildet ist. Die optischen Eigenschaften des zumindest teilreflektierenden Elements können zudem präzise und anwendungsspezifisch angepasst werden, wenn das zumindest teilreflektierende Element alternativ oder zusätzlich durch eine Beschichtung des Endes der gemeinsamen Faser gebildet ist. Die Beschichtung kann eine Beschichtung mit einer Schichtdicke im Nanometerbereich umfassen, die etwa durch Aufdampfen oder Sputtern erzeugt ist. In Abhängigkeit vom zu reflektierenden Wellenlängenbereich kommen Metalle wie beispielsweise Silber, Aluminium, Gold etc. oder auch Dielektrika infrage, etwa zur Erzeugung von Bragg-Spiegeln.The at least partially reflecting element can be produced in a particularly simple manner in that it is formed by grinding the end of the common fiber straight. The optical properties of the at least partially reflecting element can also be adjusted precisely and application-specifically if the at least partially reflecting element is formed alternatively or additionally by coating the end of the common fiber. The coating can include a coating with a layer thickness in the nanometer range, which is produced, for example, by vapor deposition or sputtering. Depending on the wavelength range to be reflected, metals such as silver, aluminum, gold, etc. or also dielectrics can be used, for example to create Bragg mirrors.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der optische Kohärenztomograph eine Weglängeneinstellvorrichtung mit einem zwischen unterschiedlichen Einstellpositionen verlagerbaren Einstellelement, dessen Verlagerung eine Änderung der optischen Weglänge des Referenzarms und/oder des Messarms bewirkt. Hierdurch können die optischen Weglängen des Referenzarms und des Messarms in einfacher und zuverlässiger Weise aufeinander abgestimmt werden.In a development of the invention, the optical coherence tomograph includes a path length adjustment device with an adjustment element that can be displaced between different setting positions, the displacement of which causes a change in the optical path length of the reference arm and/or the measuring arm. As a result, the optical path lengths of the reference arm and the measuring arm can be matched to one another in a simple and reliable manner.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Einstellelement einen Spiegel umfasst. Zudem kann das Einstellelement eine Sammellinse umfassen, in deren Brennpunkt der Spiegel angeordnet ist. Spiegel und Sammellinse können dann gemeinsam zwischen Einstellpositionen bewegt werden, sodass es zur Weglängenverstellung nicht erforderlich ist, ein Faserende zu bewegen. Hierdurch wird eine hohe Zuverlässigkeit des zugrundeliegenden optischen Aufbaus erzielt. Zudem können ein großer Verstellbereich und eine große Verstellgeschwindigkeit erzielt werden, da die Verlagerung des Spiegels um eine bestimmte Strecke eine Weglängenänderung von doppeltem Umfang bewirken kann. Zudem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein auf den Spiegel zulaufender Strahl an einer anderen Stelle durch die Sammellinse hindurchtritt als ein von dem Spiegel weglaufender Strahl. Beispielsweise können die Strahlen auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittelachse der Sammellinse geführt werden. Alternativ können die Strahlen koaxial geführt sein.According to the invention it can be provided that the adjustment element comprises a mirror. In addition, the adjustment element can comprise a converging lens, in the focal point of which the mirror is arranged. The mirror and converging lens can then be moved together between setting positions, so that it is not necessary to move a fiber end to adjust the path length. This achieves high reliability of the underlying optical structure. In addition, a large adjustment range and a high adjustment speed can be achieved, since the displacement of the mirror by a certain distance can bring about a change in path length of twice the magnitude. In addition, it can be provided according to the invention that a beam running towards the mirror passes through the converging lens at a different point than a beam running away from the mirror. For example, the rays can be guided on opposite sides of a central axis of the converging lens. Alternatively, the beams can be guided coaxially.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Weglängeneinstellvorrichtung eine Verzögerungsplatte umfasst, insbesondere ein λ/4-Plättchen. Insbesondere in Kombination mit einem einen Spiegel umfassenden Einstellelement kann hierdurch ein zuverlässiger optischer Aufbau der Weglängeneinstellvorrichtung erzielt werden, der es erlaubt, die Weglängeneinstellvorrichtung an unterschiedlichen geeigneten Positionen im optischen Aufbau des optischen Kohärenztomographen anzuordnen. Die Weglängeneinstellvorrichtung kann einen polarisierenden Strahlkombinierer umfassen, hinter dessen kombinierendem Ende die Verzögerungsplatte und bevorzugt auch der Spiegel angeordnet sind. Es kann hierdurch auf ein bewegtes Faserende verzichtet werden, wobei zugleich die Polarisation des Strahls, der die Weglängeneinstellvorrichtung durchläuft, in vorteilhafter Weise derart beim Durchlaufen der Weglängeneinstellvorrichtung beeinflusst wird, dass die beim Eintritt in die Weglängeneinstellvorrichtung vorhandene Polarisation der Polarisation beim Austritt entspricht.According to one embodiment of the invention, it is proposed that the path length adjustment device comprises a delay plate, in particular a λ/4 plate. In particular in combination with an adjustment element comprising a mirror, a reliable optical structure of the path length adjustment device can be achieved in this way, which allows the path length adjustment device to be arranged at different suitable positions in the optical structure of the optical coherence tomograph. The path length adjustment device may comprise a polarizing beam combiner, behind the combining end of which the retardation plate and preferably also the mirror are arranged. As a result, a moving fiber end can be dispensed with, while at the same time the polarization of the beam that passes through the path length adjustment device is advantageously influenced in such a way when passing through the path length adjustment device that the polarization present at the entry into the path length adjustment device corresponds to the polarization at the exit.

Die Erfindung betrifft ferner ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls, das eine Bearbeitungsstrahlquelle, eine Bearbeitungsstrahloptik und eine erfindungsgemäße Messvorrichtung umfasst, wobei der Messstrahl derart in dem Messarm optisch führbar ist, dass der Messstrahl in den Bearbeitungsstrahl einkoppelbar und über die Bearbeitungsstrahloptik auf das Werkstück projizierbar ist.
Das Bearbeitungssystem kann einen Bearbeitungskopf umfassen, wobei die gemeinsame optische Faser von dem ortsfesten Teil der Messvorrichtung zu dem Bearbeitungskopf führt. Der Bearbeitungskopf kann relativ zu dem Werkstück verlagerbar sein. Beispielsweise kann der Bearbeitungskopf hierfür auf einem Roboterarm angeordnet oder anderweitig verlagerbar sein. Aufgrund einer entsprechenden Bewegung erzeugte auf die gemeinsame optische Faser wirkende Kräfte wirken sich daher ebenso wie sämtliche andere Umwelteinflüsse in gleicher Weise auf den Referenzarm und den Messarm aus, da diese beide durch die gemeinsame Faser verlaufen.
The invention also relates to a processing system for processing a workpiece using a high-energy processing beam, which comprises a processing beam source, processing beam optics and a measuring device according to the invention, the measuring beam being optically guidable in the measuring arm in such a way that the measuring beam can be coupled into the processing beam and via the processing beam optics the workpiece can be projected.
The processing system may comprise a processing head, the common optical fiber leading from the stationary part of the measuring device to the processing head. The machining head can be displaceable relative to the workpiece. For example, the processing head can be arranged on a robot arm or otherwise displaceable. Forces acting on the common optical fiber generated as a result of a corresponding movement therefore have the same effect on the reference arm and the measuring arm in the same way as all other environmental influences, since these both pass through the common fiber.

Es versteht sich, dass der Gegenstand der Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die im Zusammenhang mit Weiterbildungen der Erfindung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale können vom Fachmann beliebig kombiniert werden, ohne dabei vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, wie ihn die unabhängigen Ansprüche festlegen.It goes without saying that the subject matter of the invention is not limited to the embodiments described above. The embodiments and features described in connection with developments of the invention can be combined as desired by a person skilled in the art without deviating from the subject matter of the invention as defined by the independent claims.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

  • 1 ein erfindungsgemäßes Bearbeitungssystem mit einer Messvorrichtung in einer schematischen Darstellung;
  • 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystem mit einer Messvorrichtung in einer schematischen Darstellung;
  • 3 eine schematische Darstellung einer ersten Weglängeneinstellvorrichtung, die erfindungsgemäß verwendet werden kann; und
  • 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Weglängeneinstellvorrichtung, die erfindungsgemäß verwendet werden kann.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying schematic drawings. They represent:
  • 1 a machining system according to the invention with a measuring device in a schematic representation;
  • 2 a further embodiment of a processing system according to the invention with a measuring device in a schematic representation;
  • 3 a schematic representation of a first path length adjustment device that can be used according to the invention; and
  • 4 a schematic representation of a second path length adjustment device that can be used according to the invention.

Im Folgenden werden mehrere Aspekte der Erfindung dargestellt. Hierbei werden unterschiedliche Ansätze zum gemeinsamen optischen Führen von Referenzstrahl und Messstrahl in einer gemeinsamen optischen Faser dargestellt. Zudem werden unterschiedliche Weglängeneinstellvorrichtungen beschrieben. Der Fachmann wird die beschriebenen Ausführungsformen auch anders als dargestellt kombinieren, sofern dies zweckmäßig erscheint. In den Ausführungsbeispielen werden Messvorrichtung gezeigt, die in Laserbearbeitungssystemen eingesetzt werden. Die gezeigten Messvorrichtungen eignen sich jedoch auch zum Einsatz in anderen Bereichen, sodass die Ausgestaltung als Teil eines Laserbearbeitungssystems als beispielhaft zu verstehen ist.Several aspects of the invention are presented below. Different approaches to the joint optical guidance of the reference beam and measuring beam in a joint optical fiber are presented here. In addition, different path length adjustment devices are described. The person skilled in the art will also combine the described embodiments in a different way than shown, if this appears to be appropriate. The exemplary embodiments show measuring devices that are used in laser processing systems. However, the measuring devices shown are also suitable for use in other areas, so that the design as part of a laser processing system is to be understood as an example.

1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems 12. Das Bearbeitungssystem 12 ist zum Bearbeiten eines Werkstücks 14 mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls 16 eingerichtet. Das Bearbeitungssystem 12 umfasst hierfür eine Bearbeitungsstrahlquelle 48. Im dargestellten Fall umfasst die Bearbeitungsstrahlquelle 48 einen Laser zur Erzeugung eines Laserstrahls als Bearbeitungsstrahl 16, der beispielsweise zum Laserschweißen eingesetzt werden kann. Ferner umfasst das Bearbeitungssystem 12 eine Bearbeitungsstrahloptik 50, mittels derer der Bearbeitungsstrahl 16 auf das Werkstück 14 gerichtet werden kann. Die Bearbeitungsstrahloptik 50 ist in einem Bearbeitungskopf 54 des Bearbeitungssystems 12 angeordnet, der lediglich schematisch angedeutet ist. Der Bearbeitungskopf 54 ist im dargestellten Fall auf einem Industrieroboter angeordnet, mittels dessen der Bearbeitungskopf 54 relativ zu dem Werkstück 14 bewegbar ist. Durch Bewegung des Bearbeitungskopfes 54 und geeignetes Einstellen der Bearbeitungsstrahloptik 50 kann somit ein Zielbereich des Werkstücks 14 bearbeitet werden. 1 12 is a schematic representation of a processing system 12 according to the invention. The processing system 12 is set up for processing a workpiece 14 using a high-energy processing beam 16 . For this purpose, the processing system 12 includes a processing beam source 48. In the case shown, the processing beam source 48 includes a laser for generating a laser beam as processing beam 16, which can be used, for example, for laser welding. Furthermore, the processing system 12 includes a processing beam optics 50 by means of which the processing beam 16 can be directed onto the workpiece 14 . The processing beam optics 50 are arranged in a processing head 54 of the processing system 12, which is indicated only schematically. In the case shown, the machining head 54 is arranged on an industrial robot, by means of which the machining head 54 can be moved relative to the workpiece 14 . A target area of the workpiece 14 can thus be processed by moving the processing head 54 and suitably adjusting the processing beam optics 50 .

Das Bearbeitungssystem 12 umfasst eine Messvorrichtung 10, die einen optischen Kohärenztomographen 18 aufweist. Der optische Kohärenztomograph 18 umfasst eine Strahlerzeugungseinheit 20 mit einer Lichtquelle 56 zur Erzeugung eines Messstrahls 22 und eines Referenzstrahls 24. Die Lichtquelle 56 ist in einem ortsfesten Teil 52 des optischen Kohärenztomographen 18 angeordnet, der auch als OCT-Sensor bezeichnet werden kann. Der ortsfeste Teil 52 des optischen Kohärenztomographen 18 umfasst ferner ein Spektrometer 58 zur Auswertung von erhaltenen Messsignalen in bekannter Weise, die durch Überlagerung von Messstrahl 22 und Referenzstrahl 24 erzeugt werden. Ferner umfasst der ortsfeste Teil 52 einen Zirkulator 60, an den die Lichtquelle 56 und das Spektrometer 58 angeschlossen sind.The processing system 12 includes a measuring device 10 which has an optical coherence tomograph 18 . The optical coherence tomograph 18 includes a beam generation unit 20 with a light source 56 for generating a measuring beam 22 and a reference beam 24. The light source 56 is arranged in a stationary part 52 of the optical coherence tomograph 18, which can also be referred to as an OCT sensor. The stationary part 52 of the optical coherence tomograph 18 also includes a spectrometer 58 for evaluating measurement signals obtained in a known manner, which are generated by superimposing the measurement beam 22 and the reference beam 24 . Further the stationary part 52 comprises a circulator 60 to which the light source 56 and the spectrometer 58 are connected.

Die Strahlerzeugungseinheit 20 umfasst des Weiteren einen Strahlteiler 62, der über eine optische Quellstrahlfaser 64 an den Zirkulator 60 angeschlossen und somit mit der Lichtquelle 56 verbunden ist. Die Lichtquelle 56 erzeugt einen Quellstrahl, aus dem der Strahlteiler 62 den Messstrahl 22 und den Referenzstrahl 24 erzeugt. Ferner führt die Quellstrahlfaser 64 den Messstrahl 22 und den Referenzstrahl 24 vom Strahlteiler 62 zum Zirkulator 60 und somit zum Spektrometer 58 zurück.The beam generation unit 20 also includes a beam splitter 62 which is connected to the circulator 60 via an optical source beam fiber 64 and is thus connected to the light source 56 . The light source 56 generates a source beam from which the beam splitter 62 generates the measurement beam 22 and the reference beam 24 . Furthermore, the source beam fiber 64 returns the measurement beam 22 and the reference beam 24 from the beam splitter 62 to the circulator 60 and thus to the spectrometer 58 .

Ferner umfasst der optische Kohärenztomograph 18 einen Messarm 26, in dem der Messstrahl 22 derart optisch führbar ist, dass dieser in den Bearbeitungsstrahl 16 einkoppelbar ist, sodass der Messstrahl 22 über die Bearbeitungsstrahloptik 50 auf das Werkstück 14 projizierbar ist. Im Messarm 26 ist eine bewegbare Ablenkeinrichtung 66 angeordnet, mittels derer der Messstrahl 22 derart ablenkbar ist, dass dieser innerhalb eines Nahbereichs eines Auftreffpunkts des Bearbeitungsstrahls 16 auf dem Werkstück 14 führbar ist, wodurch der Messstrahl 22 beispielsweise in ein bei der Bearbeitung entstehendes Keyhole und/oder unmittelbar auf den Auftreffpunkt des Bearbeitungsstrahls 16 auf dem Werkstück 14 gerichtet werden kann. Auch Messungen vor, neben oder hinter dem jeweiligen Bearbeitungsbereich sind durch Verlagerung des Auftreffpunkts des Messstrahls 22 möglich. Der Messstrahl 22 wird im Betrieb an dem Werkstück 14 reflektiert und gelangt somit über den Messarm 26 zurück zu dem ortsfesten Teil 52 des optischen Kohärenztomographen 18. Das Werkstück 14 bildet im gezeigten Fall ein Messobjekt 28.Furthermore, the optical coherence tomograph 18 includes a measuring arm 26 in which the measuring beam 22 can be guided optically in such a way that it can be coupled into the processing beam 16 so that the measuring beam 22 can be projected onto the workpiece 14 via the processing beam optics 50 . A movable deflection device 66 is arranged in the measuring arm 26, by means of which the measuring beam 22 can be deflected in such a way that it can be guided within a close range of a point of impingement of the machining beam 16 on the workpiece 14, as a result of which the measuring beam 22, for example, into a keyhole and/or or can be directed directly to the point of impact of the machining beam 16 on the workpiece 14. Measurements in front of, next to or behind the respective processing area are also possible by shifting the point of impact of the measuring beam 22 . During operation, the measuring beam 22 is reflected on the workpiece 14 and thus returns via the measuring arm 26 to the stationary part 52 of the optical coherence tomograph 18. In the case shown, the workpiece 14 forms a measurement object 28.

Der optische Kohärenztomograph 18 umfasst zudem einen Referenzarm 30, in dem der Referenzstrahl 24 optisch führbar ist und der zur Überwachung des Bearbeitungssystems 12 mittels des Messstrahls 22 den Messarm 26 zumindest in seiner optischen Weglänge nachbildet.The optical coherence tomograph 18 also includes a reference arm 30 in which the reference beam 24 can be guided optically and which simulates the measuring arm 26 at least in its optical path length for monitoring the processing system 12 by means of the measuring beam 22 .

Außerdem umfasst der optische Kohärenztomographen 18 eine gemeinsame optische Faser 32, in der sowohl der Messarm 26 als auch der Referenzarm 30 abschnittsweise verlaufen. Beim Betrieb des optischen Kohärenztomographen 18 werden sowohl der Messstrahl 22 als auch der Referenzstrahl 24 in der gemeinsamen optischen Faser 32 optisch geführt. Die gemeinsame optische Faser 32 führt von dem ortsfesten Teil 52 zu dem Bearbeitungskopf 54. Somit werden sowohl der Messarm 26 als auch der Referenzarm 30 über eine einzelne Faser zu dem Bearbeitungskopf 54 geführt, sodass Messarm 26 und Referenzarm 30 zumindest im Bereich der gemeinsamen optischen Faser 32, die einen Großteil des Messarms 26 und des Referenzarms 30 ausbildet, identischen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.In addition, the optical coherence tomograph 18 includes a common optical fiber 32 in which both the measuring arm 26 and the reference arm 30 run in sections. When the optical coherence tomograph 18 is in operation, both the measuring beam 22 and the reference beam 24 are guided optically in the shared optical fiber 32 . The common optical fiber 32 leads from the stationary part 52 to the processing head 54. Thus, both the measuring arm 26 and the reference arm 30 are guided to the processing head 54 via a single fiber, so that the measuring arm 26 and reference arm 30 are at least in the area of the common optical fiber 32, which forms a large part of the measuring arm 26 and the reference arm 30, are exposed to identical environmental influences.

Im Folgenden wird des Öfteren auf polarisierende Strahlkombinierer (PBC) und polarisierende Strahlteiler (PBS) Bezug genommen. Entsprechenden Begriffe beziehen sich dabei üblicherweise auf einen optischen Weg, der von der Strahlerzeugungseinheit 20 ausgeht. Der Fachmann wird verstehen, dass ein für eine bestimmte optische Richtung als Strahlkombinierer bzw. Strahlteiler bezeichnetes Bauteil in umgekehrter optischer Richtung die Funktion eines Strahlteilers bzw. Strahlkombinierers übernehmen kann. Polarisationsrichtungen sind zudem in 1 durch kleine Pfeile veranschaulicht.In the following, reference is often made to polarizing beam combiners (PBC) and polarizing beam splitters (PBS). Corresponding terms usually refer to an optical path that starts from the beam generation unit 20 . Those skilled in the art will understand that a component referred to as a beam combiner or beam splitter for a specific optical direction can assume the function of a beam splitter or beam combiner in the opposite optical direction. Directions of polarization are also in 1 illustrated by small arrows.

Der optische Kohärenztomographen 18 umfasst einen polarisierenden Strahlkombinierer 34, der über optische Fasern mit dem Strahlteiler 62 verbunden ist und somit den Messstrahl 22 und den Referenzstrahl 24 kombiniert. Ein kombinierender Ausgang des polarisierenden Strahlkombinierers 34 ist mit einem ersten Ende der gemeinsamen optischen Faser 32 verbunden. Im dargestellten Fall ist ein von der Lichtquelle 56 erzeugter Quellstrahl linear polarisiert. Daher sind der Messstrahl 22 und der Referenzstrahl 24 nach Durchlaufen des Strahlteilers 62 parallel zueinander polarisiert. Da der polarisierende Strahlkombinierer 34 die Polarisationsrichtung an einem Eingang dreht, werden der Messstrahl 22 und der Referenzstrahl 24 mit unterschiedlicher Polarisation in die gemeinsame optische Faser eingekoppelt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Polarisationsrichtungen um 90° zueinander verdreht. Der Messstrahl 22 und der Referenzstrahl 24 interferieren daher in der gemeinsamen optischen Faser innerhalb des optischen Pfads von dem ortsfesten Teil 52 zu dem Bearbeitungskopf 54 nicht in unerwünschter Weise.The optical coherence tomograph 18 comprises a polarizing beam combiner 34 which is connected to the beam splitter 62 via optical fibers and thus combines the measurement beam 22 and the reference beam 24 . A combining output of polarizing beam combiner 34 is connected to a first end of common optical fiber 32 . In the illustrated case, a source beam generated by the light source 56 is linearly polarized. Therefore, the measuring beam 22 and the reference beam 24 are polarized parallel to one another after passing through the beam splitter 62 . Since the polarizing beam combiner 34 rotates the direction of polarization at an input, the measurement beam 22 and the reference beam 24 are coupled into the common optical fiber with different polarization. In the exemplary embodiment shown, the directions of polarization are rotated by 90° with respect to one another. The measurement beam 22 and the reference beam 24 therefore do not undesirably interfere in the common optical fiber within the optical path from the stationary part 52 to the processing head 54 .

Des Weiteren umfasst der optische Kohärenztomograph 18 einen polarisierenden Strahlteiler 38, der mit einem zweiten Ende der gemeinsamen optischen Faser 32 verbunden. Das zweite Ende der gemeinsamen optischen Faser 32 ist von der Strahlerzeugungseinheit 20 aus betrachtet ein distales Ende, wohingegen das erste Ende ein proximales Ende ist. Der polarisierende Strahlteiler 38 dreht wiederum die Polarisation eines der Strahlen 22, 24, im dargestellten Fall des Referenzstrahls 24, sodass der Messstrahl 22 und der Referenzstrahl 24 den polarisierenden Strahlteiler 38 jetzt parallel zueinander polarisiert aber auf gentrennten Pfaden verlassen.Furthermore, the optical coherence tomograph 18 comprises a polarizing beam splitter 38 which is connected to a second end of the common optical fiber 32 . The second end of the common optical fiber 32 is a distal end when viewed from the beam generating unit 20, whereas the first end is a proximal end. The polarizing beam splitter 38 in turn rotates the polarization of one of the beams 22, 24, in the illustrated case the reference beam 24, so that the measurement beam 22 and the reference beam 24 now exit the polarizing beam splitter 38 polarized parallel to one another but on separate paths.

Ausgehend von einem ersten Ausgang des polarisierenden Strahlteilers 38 führt ein Abschnitt des Referenzarms 30 zu einem reflektierenden Element 36. Dieses schickt den Referenzstrahl 24 nach Durchlaufen der gemeinsamen optischen Faser 32 wieder durch die gemeinsame optische Faser 32 zurück. Der polarisierende Strahlteiler 38 dreht hierbei wiederum die Polarisation des zurücklaufenden Referenzstrahls, sodass dessen Polarisation in der gemeinsamen optischen Faser für beide Durchgangsrichtungen identisch ist.Starting from a first output of the polarizing beam splitter 38, a section of the reference arm 30 leads to a reflective element 36. This sends the reference beam 24 after traversing the common optical fiber 32 back through the common optical fiber 32 again. In this case, the polarizing beam splitter 38 in turn rotates the polarization of the returning reference beam, so that its polarization in the common optical fiber is identical for both passage directions.

Ausgehend von einem zweiten Ausgang des polarisierenden Strahlteilers 38 führt ein Abschnitt des Messarms 26 in bekannter Weise zu der Ablenkeinrichtung 66 und über die Bearbeitungsstrahloptik 50 zu dem Messobjekt 28. Von dort wird der Messstrahl 22 reflektiert und durch den polarisierenden Strahlteiler 38, der in umgekehrter Richtung als polarisierender Strahlkombinierer arbeitet, wieder mit dem Referenzstrahl 24 gemeinsam in die gemeinsame optische Faser 32 eingekoppelt, wobei wie erwähnt die Polarisation des Messstrahls 22 und des Referenzstrahls 24 auch beim Durchlaufen der gemeinsamen optischen Faser 32 in umgekehrter Richtung um 90° zueinander verdreht sind.Starting from a second output of the polarizing beam splitter 38, a section of the measuring arm 26 leads in a known manner to the deflection device 66 and via the processing beam optics 50 to the measuring object 28. From there the measuring beam 22 is reflected and through the polarizing beam splitter 38, which travels in the opposite direction works as a polarizing beam combiner, is again coupled together with the reference beam 24 into the common optical fiber 32, with the polarization of the measuring beam 22 and the reference beam 24 also being rotated by 90° to one another in the opposite direction when passing through the common optical fiber 32, as mentioned.

Der polarisierende Strahlkombinierer 34 übernimmt für die zurücklaufenden Strahlen 22, 24 sodann die Funktion eines polarisierenden Strahlteilers, sodass der Messstrahl 22 und der Referenzstrahl 24 den polarisierenden Strahlkombinierer 34 auf dem Rückweg zum Strahlteiler 62 und zum Zirkulator 60 wieder parallel polarisiert, aber auf getrennten Wegen verlassen, wodurch die relevanten Strahlkomponenten erst im Spektrometer 38 zur Interferenz gebracht werden können, wohingegen diese nicht bereits in der gemeinsamen optischen Faser 32 in unerwünschter Weise interferieren.The polarizing beam combiner 34 then assumes the function of a polarizing beam splitter for the returning beams 22, 24, so that the measuring beam 22 and the reference beam 24 again polarize the polarizing beam combiner 34 parallel on the way back to the beam splitter 62 and the circulator 60, but leave on separate paths , As a result of which the relevant beam components can only be brought to interference in the spectrometer 38, whereas they do not already interfere in the common optical fiber 32 in an undesired manner.

Wie in 1 ferner zu erkennen ist, umfasst der optische Kohärenztomograph 18 eine Weglängeneinstellvorrichtung 40 mit einem zwischen unterschiedlichen Einstellpositionen verlagerbaren Einstellelement, dessen Verlagerung eine Änderung der optischen Weglänge des Referenzarms 30 bewirkt. Wird eine optische Weglänge des Messarms 26 durch eine Bewegung des Bearbeitungskopfes 54 und/oder durch eine Verlagerung des Auftreffpunkts des Messstrahls 24 auf dem Messobjekt 28 verändert, kann mittels der Weglängeneinstellvorrichtung 40 die optische Weglänge des Referenzarms 30 entsprechend angepasst werden. Im dargestellten Fall umfasst die Weglängeneinstellvorrichtung 40 wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare gegenüberliegende Linsen, mittels derer der Referenzstrahl 24 aus optischen Fasern aus- bzw. in diese einkoppelbar ist, die von dem Strahlteiler 62 zu der Weglängeneinstellvorrichtung 40 bzw. von der Weglängeneinstellvorrichtung 40 zu dem polarisierende Strahlkombinierer 34 führen. Das Einstellelement 42 umfasst dabei eine der gegenüberliegenden Linsen sowie ein im Brennpunkt der Linse angeordnetes Faserende. Die Weglängenverstellung kann durch Verlagerung des Einstellelements erfolgen, da der Messstrahl 24 zwischen den Linsen kollimiert geführt ist. Die Verlagerbarkeit des Einstellelements 42 ist in 1 durch einen großen Doppelpfeil angedeutet.As in 1 It can also be seen that the optical coherence tomograph 18 includes a path length adjustment device 40 with an adjustment element that can be displaced between different setting positions, the displacement of which causes a change in the optical path length of the reference arm 30 . If an optical path length of measuring arm 26 is changed by moving processing head 54 and/or by shifting the point of impingement of measuring beam 24 on measurement object 28, the optical path length of reference arm 30 can be adjusted accordingly using path length adjustment device 40. In the case shown, the path length adjustment device 40 comprises at least two opposing lenses that can be moved relative to one another, by means of which the reference beam 24 can be coupled out of or into optical fibers that are transmitted from the beam splitter 62 to the path length adjustment device 40 or from the path length adjustment device 40 to the polarizing Beam combiner 34 lead. The adjustment element 42 comprises one of the opposite lenses and a fiber end arranged at the focal point of the lens. The path length can be adjusted by moving the adjustment element, since the measuring beam 24 is guided in a collimated manner between the lenses. The displaceability of the adjustment element 42 is in 1 indicated by a large double arrow.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Bearbeitungssystems 12' mit einer Messvorrichtung 10' gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Bezugszeichen dieser weiteren Ausführungsform sind mit Hochkommata versehen. Bezugszeichen, die ohne Hochkomma bereits im vorhergehenden Ausführungsbeispiel vorkommen und mit Hochkomma in 2 ebenfalls vorhanden sind, bezeichnen die bereits im Zusammenhang mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Komponenten des Bearbeitungssystems 12'. Bezüglich deren Beschreibung wird daher auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel verwiesen. Im Folgenden werden hingegen überwiegend die abweichend ausgestalteten Komponenten beschrieben. 2 shows a schematic representation of a further embodiment of a processing system 12' with a measuring device 10' according to the present invention. The reference symbols of this further embodiment are provided with inverted commas. Reference symbols that already appear in the previous exemplary embodiment without inverted commas and with inverted commas in 2 are also present designate the components of the processing system 12' already described in connection with the previous exemplary embodiment. With regard to their description, reference is therefore made to the previous exemplary embodiment. In the following, on the other hand, the differently designed components are mainly described.

Die Messvorrichtung 10' umfasst einen optischen Kohärenztomographen 18', der ebenfalls über eine gemeinsame optische Faser 32' verfügt, die von einem ortsfesten Teil 52' des optischen Kohärenztomographen 18' zu einem Bearbeitungskopf 54' führt. Ein von einer Strahlerzeugungseinheit 20' erzeugter Messstrahl 22' und Referenzstrahl 24' werden gemeinsam optisch in der gemeinsamen optischen Faser 32' geführt, sodass ein Messarm 26' und ein Referenzarm 30' des optischen Kohärenztomographen 18' im Bereich der gemeinsamen optischen Faser 32' denselben Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.The measuring device 10' includes an optical coherence tomograph 18', which also has a common optical fiber 32', which leads from a stationary part 52' of the optical coherence tomograph 18' to a processing head 54'. A measuring beam 22′ and reference beam 24′ generated by a beam generation unit 20′ are guided optically together in the common optical fiber 32′, so that a measuring arm 26′ and a reference arm 30′ of the optical coherence tomograph 18′ are the same in the area of the common optical fiber 32′ are exposed to environmental influences.

Um eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen Strahlkomponenten des Messstrahls 22' und des Referenzstrahls 24' zu vermeiden, die erst im Spektrometer 58' zur Interferenz gebracht werden sollen, sieht die weitere Ausführungsform vor, dass sich ein optischer Weg des Referenzarms 30' und ein optischer Weg des Messarms 26' von der Strahlerzeugungseinheit 20' zu der gemeinsamen optischen Faser 32' um einen Betrag unterscheiden, der größer als der Arbeitsbereich des Kohärenztomographen 18' ist. Zudem kann gemäß der weiteren Ausführungsform auf polarisierende Strahlteiler bzw. polarisierende Strahlkombinierer verzichtet werden.In order to avoid an undesired interaction between beam components of the measuring beam 22' and the reference beam 24', which are only to be brought to interference in the spectrometer 58', the further embodiment provides that an optical path of the reference arm 30' and an optical path of the Measuring arm 26' differ from the beam generating unit 20' to the common optical fiber 32' by an amount which is greater than the working range of the coherence tomograph 18'. In addition, according to the further embodiment, polarizing beam splitters or polarizing beam combiners can be dispensed with.

Gemäß der weiteren Ausführungsform ist ein proximales Ende der gemeinsamen optischen Faser 32' unmittelbar mit einem ersten Ausgang eines Strahlteiler 62' des optischen Kohärenztomographen 18' verbunden. Im dargestellten Fall handelt es sich um einen Ausgang des Strahlteilers 62', der einen größeren Intensitätsanteil eines entsprechenden Quellstrahls ausgibt. An einem distalen Ende der gemeinsamen optischen Faser 32' ist ein teilreflektierendes Element 36' angeordnet. Im dargestellten Fall handelt es sich dabei um ein gerade geschliffenes Faserende, das mit einem geeigneten Material wie beispielsweise Silber dampft ist, um die Reflexionseigenschaften in gewünschter Weise anzupassen. Am teilreflektierenden Element 36' wird ein Teil des durch die gemeinsame optische Faser 32' geführten Strahls reflektiert und als Referenzstrahl 24' zu dem Strahlteiler 62' zurückgeschickt. Ein durch das teilreflektierende Element 36' transmittierter Anteil des Strahls wird als Messstrahl 22' über eine Ablenkeinrichtung 66' zu einer Bearbeitungsstrahloptik 50' und auf das Messobjekt 28' geführt.According to the further embodiment, a proximal end of the common optical fiber 32' is connected directly to a first output of a beam splitter 62' of the optical coherence tomograph 18'. In the case shown, this is an output of the beam splitter 62', which outputs a larger intensity component of a corresponding source beam. A partially reflective element 36' is disposed at a distal end of the common optical fiber 32'. In the case shown This is a straightened fiber end that has been vapour-coated with a suitable material such as silver to adjust the reflection properties in the desired way. A portion of the beam guided through the common optical fiber 32' is reflected at the partially reflecting element 36' and sent back to the beam splitter 62' as a reference beam 24'. A part of the beam transmitted through the partially reflecting element 36' is guided as a measuring beam 22' via a deflection device 66' to a processing beam optics 50' and onto the measuring object 28'.

Der von dem teilreflektierenden Element 36' zurücklaufende Referenzstrahl 24' wird über das proximale Ende der gemeinsamen optischen Faser 32' in den Strahlteiler 62' zurückgeführt und läuft von einem gegenüberliegenden Ausgang des Strahlteiler 62' zu einer Weglängeneinstellvorrichtung 40'. Diese umfasst ein zwischen unterschiedlichen Einstellpositionen verlagerbares Einstellelement 42', das neben einer Linse einen Spiegel 46' umfasst, der sich im Brennpunkt der Linse befindet. Durch verlagern dieses Einstellelements 42' kann die optische Weglänge des somit gebildeten Referenzarms 30' an eine veränderliche optische Weglänge des Messarms 26' angepasst werden. Die Verlagerbarkeit des Einstellelements 42' ist in 2 durch einen großen Doppelpfeil angedeutet. Dadurch, dass das Einstellelement 42' über einen Spiegel 46' verfügt, ist es gemäß der weiteren Ausführungsform nicht erforderlich, ein Faserende zu bewegen, wenn eine Weglänge mittels der Weglängeneinstellvorrichtung 40' eingestellt werden soll. Hingegen kann ein Faserende, aus dem zur Weglängeneinstellvorrichtung 40' ausgekoppelt werden soll, ortsfest und somit mechanisch zuverlässig verbaut werden.The reference beam 24' returning from the partially reflecting element 36' is fed back into the beam splitter 62' via the proximal end of the common optical fiber 32' and travels from an opposite output of the beam splitter 62' to a path length adjuster 40'. This comprises an adjustment element 42' which can be displaced between different adjustment positions and which, in addition to a lens, comprises a mirror 46' which is located at the focal point of the lens. By moving this adjustment element 42', the optical path length of the reference arm 30' thus formed can be adapted to a variable optical path length of the measuring arm 26'. The displaceability of the adjustment element 42' is in 2 indicated by a large double arrow. Because the adjustment element 42' has a mirror 46', according to the further embodiment it is not necessary to move a fiber end if a path length is to be adjusted by means of the path length adjustment device 40'. On the other hand, a fiber end from which the path length adjustment device 40′ is to be decoupled can be installed in a stationary and thus mechanically reliable manner.

Vom Spiegel 46' der Weglängeneinstellvorrichtung 40' wird der Referenzstrahl 24' zum Strahlteiler 62' zurückgeführt und tritt aus einem der gemeinsamen optischen Faser 32' benachbarten Anschluss des Strahlteilers 62' aus, der zu einem weiteren Spiegel 68' führt. Von dort wird der Referenzstrahl 24' wiederum über den Strahlteiler 62' zu einem Zirkulator 60' der Strahlerzeugungseinheit 20' zurückgeführt.The reference beam 24' is returned from the mirror 46' of the path length adjustment device 40' to the beam splitter 62' and emerges from a connection of the beam splitter 62' adjacent to the common optical fiber 32', which leads to a further mirror 68'. From there, the reference beam 24' is in turn fed back via the beam splitter 62' to a circulator 60' of the beam generation unit 20'.

Somit wird ein Versatz zwischen korrespondierenden Strahlkomponenten dadurch erzeugt, dass der Referenzstrahl 24' lediglich bis zum distalen Ende der gemeinsamen optischen Faser 32' läuft, wohingegen der Messstrahl 22' vom teilreflektierenden Element 36' weiter bis zum Messobjekt 28' und von dort wieder zurück geführt ist. Das entsprechende dem Referenzarm 30' an dieser Stelle fehlende optische Wegstück wird von der Weglängeneinstellvorrichtung 40' und einem Abschnitt des Strahlteiler 62' zu dem weiteren Spiegel 68' führt.Thus, an offset between corresponding beam components is generated in that the reference beam 24' runs only to the distal end of the common optical fiber 32', whereas the measuring beam 22' continues from the partially reflecting element 36' to the measuring object 28' and from there back again is. The corresponding optical path length missing from the reference arm 30' at this point is led from the path length adjustment device 40' and a section of the beam splitter 62' to the further mirror 68'.

In einer Abwandlung dieser Ausführungsform kann anstelle des teilreflektierenden Elements 36' am Ende der gemeinsamen optischen Faser 32' ein teildurchlässiger Spiegel in der Ablenkeinrichtung 66' vorgesehen sein, hinter dem ein zusätzlicher Spiegel angeordnet ist, sodass der Referenzstrahl 64' an diesem zusätzlichen Spiegel reflektiert und von dort in die gemeinsame optische Faser 32' zurückgeschickt wird.In a modification of this embodiment, instead of the partially reflecting element 36' at the end of the common optical fiber 32', a partially transparent mirror can be provided in the deflection device 66', behind which an additional mirror is arranged, so that the reference beam 64' is reflected at this additional mirror and from there is sent back into the common optical fiber 32'.

Die 3 und 4 zeigen alternative Weglängeneinstellvorrichtungen 140, 240. Diese können sowohl in der Messvorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als auch in der Messvorrichtung 10' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel alternativ zu den dort beschriebenen Weglängeneinstellvorrichtungen 40, 40' verwendet werden. Zudem können sämtliche hierin beschriebene Weglängeneinstellvorrichtungen 40, 40', 140, 240 entweder in einem Referenzarm oder in einem Messarm verbaut werden. Im letzteren Fall kann im Referenzarm ein zusätzlicher Faserabschnitt vorgesehen sein, der die Längen beispielsweise derart angleicht, dass Messarm und Referenzarm für eine mittlere Einstellposition der entsprechenden Einstellelemente 42, 42', 142, 242 aufeinander abgestimmt sind. Des Weiteren können sowohl der Referenzarm als auch der Messarm jeweils mit einer Weglängeneinstellvorrichtung versehen sein.The 3 and 4 show alternative path length setting devices 140, 240. These can be used both in the measuring device 10 according to the first embodiment and in the measuring device 10' according to the second embodiment as an alternative to the path length setting devices 40, 40' described there. In addition, all path length adjustment devices 40, 40', 140, 240 described herein can be installed either in a reference arm or in a measuring arm. In the latter case, an additional fiber section can be provided in the reference arm, which adjusts the lengths, for example, in such a way that the measuring arm and reference arm are matched to one another for a middle setting position of the corresponding setting elements 42, 42', 142, 242. Furthermore, both the reference arm and the measuring arm can each be provided with a path length adjustment device.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten alternativen Weglängeneinstellvorrichtung 140. Diese umfasst einen polarisierenden Strahlkombinierer 170, dessen Eingänge mit einer zuführenden Faser 172 und einer abführenden Faser 174 verbunden sind. Diese können beispielsweise Teil eines Referenzarms sein und die erste alternative Weglängeneinstellvorrichtung 140 in diesen einbinden. 3 14 shows a schematic representation of a first alternative path length adjustment device 140. This comprises a polarizing beam combiner 170, the inputs of which are connected to an input fiber 172 and an output fiber 174. FIG. These can be part of a reference arm, for example, and integrate the first alternative path length adjustment device 140 into it.

Ein aus dem kombinierenden Ausgang des polarisierenden Strahlkombinierers 170 austretender Strahl wird aufgeweitet und mittels einer ersten Linse 176 kollimiert. Der kollimierte Strahl tritt sodann durch eine Verzögerungsplatte 144 der Weglängeneinstellvorrichtung 140 hindurch. Hierbei handelt es sich im gezeigten Fall um ein λ/4-Ptättchen.A beam emerging from the combining output of the polarizing beam combiner 170 is expanded and collimated by a first lens 176 . The collimated beam then passes through a retardation plate 144 of path length adjuster 140 . In the case shown, this is a λ/4 plate.

Anschließend wird der kollimierte Strahl zu einer zweiten Linse 178 geführt, die ihn auf einen Spiegel 146 fokussiert. Ein Abstand zwischen der zweiten Linse 178 und dem Spiegel 146 ist konstant. Die beiden optischen Elemente bilden gemeinsam ein Einstellelement 142 aus, das zwischen unterschiedlichen Einstellpositionen verlagerbar ist, wodurch eine Weglängeneinstellung ermöglicht wird. Die Verlagerbarkeit des Einstellelements 142 ist in 3 durch einen großen Doppelpfeil angedeutet.The collimated beam is then directed to a second lens 178 which focuses it onto a mirror 146 . A distance between the second lens 178 and the mirror 146 is constant. The two optical elements together form an adjustment element 142 which can be displaced between different adjustment positions, as a result of which path length adjustment is made possible. The displaceability of the adjustment element 142 is in 3 indicated by a large double arrow.

Vom Einstellelement aus läuft der Strahl zurück zum polarisierenden Strahlkombinierer 170 und verlässt diesen zu der abführenden Faser 174 hin.From the adjustment element, the beam travels back to the polarizing beam combiner 170 and exits to the outgoing fiber 174 .

Ist der zur Weglängeneinstellvorrichtung 140 geführte Strahl, beispielsweise ein Referenzstrahl, linear polarisiert, trifft dieser linear polarisiert auf die Verzögerungsplatte 144, sodass er zirkular polarisiert aus dieser austritt. Am Spiegel 146 wird die Polarisation dann in bekannter Weise umgekehrt, sodass das reflektierte Licht in umgekehrter Richtung zirkular polarisiert ist. Tritt dieses Licht beim Zurücklaufen erneut durch die Verzögerungsplatte 144 hindurch, wird wiederum linear polarisiertes Licht erzeugt, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zu der Polarisationsrichtung des einlaufenden Strahls steht. Da der polarisierende Strahlkombinierer bei den beschriebenen Durchgängen die Polarisationsrichtung des Strahls insgesamt einmal um 90° dreht und somit die durch Verzögerungsplatte 144 und Spiegel 146 verursachte Polarisationsänderung kompensiert, entspricht die Polarisation des durch die zuführende Faser 172 zugeführten Lichts der Polarisation des durch die abführenden Faser 174 abgeführten Lichts, sodass die Polarisation des Lichts durch die Weglängeneinstellvorrichtung 140 als Ganzes nicht verändert wird. Polarisationsrichtungen sind in 3 durch kleine Pfeile veranschaulicht.If the beam guided to the path length adjustment device 140, for example a reference beam, is linearly polarized, it strikes the retardation plate 144 in a linearly polarized manner, so that it exits the latter in a circularly polarized manner. The polarization is then reversed in a known manner at the mirror 146, so that the reflected light is circularly polarized in the reverse direction. If this light passes through the retardation plate 144 again as it travels back, linearly polarized light is again generated, the direction of polarization of which is perpendicular to the direction of polarization of the incoming beam. Since the polarizing beam combiner rotates the direction of polarization of the beam by a total of 90° in the described passes and thus compensates for the polarization change caused by retardation plate 144 and mirror 146, the polarization of the light fed in through the incoming fiber 172 corresponds to the polarization of the light through the outgoing fiber 174 extracted light so that the polarization of the light is not changed by the path length adjuster 140 as a whole. Directions of polarization are in 3 illustrated by small arrows.

Die erste alternative Weglängeneinstellvorrichtung 140 erlaubt es somit ebenfalls, ein Einstellelement 142 mit einem Spiegel 146 zu verwenden, sodass es nicht erforderlich ist, ein bewegtes Faserende vorzusehen. Zudem kann trotz kompakter Bauform ein großer Verstellweg erzielt werden.The first alternative path length adjustment device 140 thus also allows an adjustment element 142 to be used with a mirror 146, so that it is not necessary to provide a moving fiber end. In addition, despite the compact design, a large adjustment path can be achieved.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten alternativen Weglängeneinstellvorrichtung 240. Diese ist ebenfalls an eine zuführende Faser 272 und eine abführenden Faser 274 angebunden. Ein zugeführter Strahl wird aus der zuführenden Faser 272 ausgekoppelt und mittels einer ersten Koppellinse 280 kollimiert. Der hierdurch erzeugte kollimierte Strahl wird durch eine Hauptlinse 282 auf einen Spiegel 246 der zweiten alternativen Weglängeneinstellvorrichtung 240 fokussiert. Von dort wird der Strahl durch die Hauptlinse 280 geführt und trifft kollimiert auf eine zweite Koppellinse 284, mittels derer der in die abführenden Faser 274 eingekoppelt wird. 4 FIG. 12 shows a schematic representation of a second alternative path length adjustment device 240. This is also connected to an infeed fiber 272 and an outfeed fiber 274. FIG. An input beam is coupled out of the input fiber 272 and collimated by a first coupling lens 280 . The collimated beam thereby produced is focused by a main lens 282 onto a mirror 246 of the second alternative path length adjustment device 240 . From there, the beam is guided through the main lens 280 and is collimated when it hits a second coupling lens 284, by means of which it is coupled into the outgoing fiber 274.

Der Strahl tritt dabei jeweils zu einer Mittelachse der Hauptlinse 282 versetzt durch diese hindurch. Die Hauptlinse 282 kann daher als einzelne Linse sowohl zum Fokussieren des einlaufenden Strahls auf den Spiegel 246 als auch zum Kollimieren des reflektierten Strahls verwendet werden. Ähnlich wie im Fall der ersten alternativen Weglängeneinstellvorrichtung 140 ist ein Abstand zwischen der Hauptlinse 282 und dem Spiegel 246 fest und die beiden werden gemeinsam als Einstellelement 242 wie mittels des Doppelpfeils in 4 angedeutet zwischen unterschiedlichen Einstellpositionen verlagert, um eine Weglängeneinstellung zu erreichen.In this case, the beam passes through the main lens 282 offset in each case to a central axis thereof. The main lens 282 can therefore be used as a single lens both to focus the incoming beam onto the mirror 246 and to collimate the reflected beam. Similar to the case of the first alternative path length adjuster 140, a distance between the main lens 282 and the mirror 246 is fixed and the two are collectively referred to as the adjuster 242 as indicated by the double-headed arrow in FIG 4 indicated shifted between different adjustment positions to achieve a path length adjustment.

Zusätzlich zu den beschriebenen Weglängeneinstellvorrichtungen 40, 40', 140, 240 können auch Weglängeneinstellvorrichtungen eingesetzt werden, die über wenigstens eine in ihrer Länge verstellbare Faser verfügen, die beispielsweise gezielt gedehnt wird, um eine optische Weglänge zu vergrößern.In addition to the path length adjustment devices 40, 40', 140, 240 described, path length adjustment devices can also be used that have at least one fiber that is adjustable in length and that is stretched, for example, in a targeted manner in order to increase an optical path length.

Claims (13)

Messvorrichtung, insbesondere für ein Bearbeitungssystem (12) zum Bearbeiten eines Werkstücks (14) mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls (16), wobei die Messvorrichtung (10) einen optischen Kohärenztomographen (18) aufweist, der umfasst: - eine Strahlerzeugungseinheit (20) zur Erzeugung eines Messstrahls (22) und eines Referenzstrahls (24); - einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit (20) erstreckenden Messarm (26), in dem der Messstrahl (22) optisch führbar ist, sodass dieser auf ein Messobjekt (28) projizierbar ist; und - einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit (20) erstreckenden Referenzarm (30), in dem der Referenzstrahl (24) optisch führbar ist und der den Messarm (26) zumindest in seiner optischen Weglänge nachbildet, sodass der Messstrahl (22) und der Referenzstrahl (24) nach Durchlaufen des Messarms (26) bzw. des Referenzarms (30) zur Erzeugung eines Interferenzsignals überlagert werden können; wobei der Messarm (26) und der Referenzarm (30) zumindest abschnittsweise in einer gemeinsamen optischen Faser (32) verlaufen, wobei der optische Kohärenztomograph (18) einen polarisierenden Strahlkombinierer (34) umfasst, der derart angeordnet ist, dass der Messstrahl (22) und der Referenzstrahl (24) mit unterschiedlicher Polarisation in die gemeinsame optische Faser (32) eingekoppelt werden, sodass der Messstrahl (22) und der Referenzstrahl (24) in der gemeinsamen optischen Faser (32) mit unterschiedlicher Polarisation derart geführt werden, dass deren Wechselwirkung innerhalb der gemeinsamen optischen Faser (32) reduziert wird.Measuring device, in particular for a processing system (12) for processing a workpiece (14) by means of a high-energy processing beam (16), the measuring device (10) having an optical coherence tomograph (18) which comprises: - A beam generating unit (20) for generating a measuring beam (22) and a reference beam (24); - A starting from the beam generating unit (20) extending measuring arm (26) in which the measuring beam (22) can be guided optically, so that it can be projected onto a measurement object (28); and - A reference arm (30) extending from the beam generating unit (20), in which the reference beam (24) can be guided optically and which simulates the measuring arm (26) at least in its optical path length, so that the measuring beam (22) and the reference beam ( 24) after passing through the measuring arm (26) or the reference arm (30) can be superimposed to generate an interference signal; the measuring arm (26) and the reference arm (30) running at least in sections in a common optical fiber (32), wherein the optical coherence tomograph (18) comprises a polarizing beam combiner (34) which is arranged such that the measuring beam (22) and the reference beam (24) are coupled into the common optical fiber (32) with different polarization, so that the measuring beam ( 22) and the reference beam (24) are guided in the common optical fiber (32) with different polarization in such a way that their interaction within the common optical fiber (32) is reduced. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der polarisierende Strahlkombinierer (24) derart eingerichtet ist, dass die Polarisation des Messstrahls (22) und die Polarisation des Referenzstrahls (24) in der gemeinsamen optischen Faser (32) um 90° zueinander verdreht sind.measuring device claim 1 , wherein the polarizing beam combiner (24) is set up such that the polarization of the measurement beam (22) and the polarization of the reference beam (24) in the common optical fiber (32) are rotated by 90 ° to each other. Messvorrichtung, insbesondere für ein Bearbeitungssystem (12') zum Bearbeiten eines Werkstücks (14') mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls (16'), wobei die Messvorrichtung (10') einen optischen Kohärenztomographen (18') aufweist, der umfasst: - eine Strahlerzeugungseinheit (20') zur Erzeugung eines Messstrahls (22') und eines Referenzstrahls (24'); - einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit (20') erstreckenden Messarm (26'), in dem der Messstrahl (22') optisch führbar ist, sodass dieser auf ein Messobjekt (28') projizierbar ist; und - einen sich ausgehend von der Strahlerzeugungseinheit (20') erstreckenden Referenzarm (30'), in dem der Referenzstrahl (24') optisch führbar ist und der den Messarm (26') zumindest in seiner optischen Weglänge nachbildet, sodass der Messstrahl (22') und der Referenzstrahl (24') nach Durchlaufen des Messarms (26') bzw. des Referenzarms (30') zur Erzeugung eines Interferenzsignals überlagert werden können; wobei der Messarm (26') und der Referenzarm (30') zumindest abschnittsweise in einer gemeinsamen optischen Faser (32') verlaufen, wobei sich ein optischer Weg des Referenzarms (30') und ein optischer Weg des Messarms (26') von der Strahlerzeugungseinheit (20') zu der gemeinsamen optischen Faser (32') um einen Betrag unterscheiden, der größer als der Arbeitsbereich des Kohärenztomographen (18') ist, sodass der Messstrahl (22') und der Referenzstrahl (24') mit einem Wegunterschied in der gemeinsamen optischen Faser laufen, der bewerkstelligt, dass später zur Interferenz gebrachte Strahlkomponenten nicht bereits in der gemeinsamen optischen Faser in unerwünschter Weise interferieren.Measuring device, in particular for a processing system (12') for processing a workpiece (14') by means of a high-energy processing beam (16'), the measuring device (10') having an optical coherence tomograph (18'), which comprises: - a beam generating unit ( 20') for generating a measurement beam (22') and a reference beam (24'); - a measuring arm (26') which extends from the beam generating unit (20') and in which the measuring beam (22') can be guided optically, so that it can be projected onto a measurement object (28'); and - a reference arm (30') extending from the beam generation unit (20'), in which the reference beam (24') can be guided optically and which simulates the measuring arm (26') at least in its optical path length, so that the measuring beam (22 ') and the reference beam (24') can be superimposed after passing through the measuring arm (26') or the reference arm (30') to generate an interference signal; the measuring arm (26') and the reference arm (30') running at least in sections in a common optical fiber (32'), with an optical path of the reference arm (30') and an optical path of the measuring arm (26') diverging from the Beam generation unit (20') differ from the common optical fiber (32') by an amount that is greater than the working range of the coherence tomograph (18'), so that the measuring beam (22') and the reference beam (24') with a path difference in of the common optical fibre, which ensures that beam components brought to interference later do not already interfere in an undesired manner in the common optical fibre. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Referenzarm (30, 30') ein zumindest teil reflektierendes Element (36, 36') umfasst, das den Referenzstrahl (24, 24') nach Durchlaufen der gemeinsamen optischen Faser (32, 32') wieder durch die gemeinsame optische Faser (32, 32') zurückschickt.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the reference arm (30, 30') comprises an at least partially reflecting element (36, 36') which the reference beam (24, 24') after passing through the common optical fiber (32, 32') returns again through the common optical fiber (32, 32'). Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei zwischen einem Ende (36) der gemeinsamen Faser (32) und dem zumindest teilreflektierenden Element (36) ein polarisierender Strahlteiler (38) angeordnet ist.measuring device claim 4 , A polarizing beam splitter (38) being arranged between one end (36) of the common fiber (32) and the at least partially reflecting element (36). Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das zumindest teilreflektierende Element (36') unmittelbar an einem Ende (36') der gemeinsamen Faser (32') angeordnet ist.measuring device claim 4 , wherein the at least partially reflecting element (36') is arranged directly at one end (36') of the common fiber (32'). Messvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das zumindest teilreflektierende Element (36') durch einen geraden Schliff des Endes (36') der gemeinsamen Faser (32') und/oder durch eine Beschichtung des Endes (36') der gemeinsamen Faser (32') gebildet ist.measuring device claim 6 , wherein the at least partially reflecting element (36') is formed by a straight cut of the end (36') of the common fiber (32') and/or by a coating of the end (36') of the common fiber (32'). Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Kohärenztomograph (18, 18') eine Weglängeneinstellvorrichtung (40, 40', 140, 240) mit einem zwischen unterschiedlichen Einstellpositionen verlagerbaren Einstellelement (42, 42', 142, 242) umfasst, dessen Verlagerung eine Änderung der optischen Weglänge des Referenzarms (30, 30') und/oder des Messarms (26, 26') bewirkt.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the optical coherence tomograph (18, 18') comprises a path length adjustment device (40, 40', 140, 240) with an adjustment element (42, 42', 142, 242) that can be displaced between different adjustment positions, the displacement of which causes a change in the optical path length of the reference arm (30, 30') and/or the measuring arm (26, 26'). Messvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Weglängeneinstellvorrichtung (140) eine Verzögerungsplatte (144), insbesondere ein λ/4-Plättchen, umfasst.measuring device claim 8 , wherein the path length adjustment device (140) comprises a retardation plate (144), in particular a λ/4 plate. Messvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Einstellelement (40', 140, 240) einen Spiegel (46', 146, 246) umfasst.measuring device claim 8 or 9 , wherein the adjusting element (40', 140, 240) comprises a mirror (46', 146, 246). Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks (14, 14') mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls (16, 16'), umfassend eine Bearbeitungsstrahlquelle (48, 48'), eine Bearbeitungsstrahloptik (50, 50') und eine Messvorrichtung (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Messstrahl (22, 22') derart in dem Messarm (26, 26') optisch führbar ist, dass der Messstrahl (22, 22') in den Bearbeitungsstrahl (16, 16') einkoppelbar und über die Bearbeitungsstrahloptik (50, 50') auf das Werkstück (14, 14') projizierbar ist.Processing system for processing a workpiece (14, 14') using a high-energy processing beam (16, 16'), comprising a processing beam source (48, 48'), processing beam optics (50, 50') and a measuring device (10, 10'). one of the preceding claims, wherein the measuring beam (22, 22') can be guided optically in the measuring arm (26, 26') in such a way that the measuring beam (22, 22') can be coupled into the processing beam (16, 16') and via the Processing beam optics (50, 50') can be projected onto the workpiece (14, 14'). Bearbeitungssystem nach Anspruch 11, umfassend einen Bearbeitungskopf (52, 52'), wobei die gemeinsame optische Faser (32, 32') von einem ortsfesten Teil (54, 54') der Messvorrichtung (10, 10') zu dem Bearbeitungskopf (50, 50') führt.processing system claim 11 comprising a processing head (52, 52'), the common optical fiber (32, 32') leading from a stationary part (54, 54') of the measuring device (10, 10') to the processing head (50, 50'). . Verfahren zur Durchführung optischer Kohärenztomographie mit einem Kohärenztomographen (18, 18') einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere zur Überwachung einer Bearbeitung eines Werkstücks (14, 14') mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls (16, 16'), umfassend die Schritte: - Erzeugen eines Messstrahls (22, 22') und eines Referenzstrahls (24, 24') mittels einer Strahlerzeugungseinheit (20, 20') des optischen Kohärenztomographen (18, 18'); - optisches Führen des Messstrahls (22, 22') in einem Messarm (26, 26') derart, dass der Messstrahl (22, 22') auf ein Messobjekt (28, 28') projiziert wird; und - optisches Führen des Referenzstrahls (24, 24') in einem Referenzarm (30, 30'), der den Messarm (26, 26') zumindest in seiner optischen Weglänge nachbildet, sodass der Messstrahl (22, 22') und der Referenzstrahl (24, 24') nach Durchlaufen des Messarms (26, 26') bzw. des Referenzarms (24, 24') zur Erzeugung eines Interferenzsignals überlagert werden können; wobei der Messstrahl (22, 22') und der Referenzstrahl (24, 24') zumindest abschnittsweise in einer gemeinsamen optischen Faser (32, 32') optisch geführt werden.Method for performing optical coherence tomography with a coherence tomograph (18, 18') of a measuring device according to one of Claims 1 until 10 , In particular for monitoring a processing of a workpiece (14, 14 ') by means of a high-energy processing beam (16, 16'), comprising the steps: - Generating a measuring beam (22, 22 ') and a reference beam (24, 24') by means of a Beam generation unit (20, 20') of the optical coherence tomograph (18, 18'); - optically guiding the measuring beam (22, 22') in a measuring arm (26, 26') in such a way that the measuring beam (22, 22') is projected onto a measuring object (28, 28'); and - optically guiding the reference beam (24, 24') in a reference arm (30, 30') which follows the measuring arm (26, 26') at least in its optical path length so that the measuring beam (22, 22') and the reference beam (24, 24') can be superimposed after passing through the measuring arm (26, 26') or the reference arm (24, 24') to generate an interference signal; the measuring beam (22, 22') and the reference beam (24, 24') being optically guided at least in sections in a common optical fiber (32, 32').
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022117207A1 (en) 2020-12-04 2022-06-09 Lessmueller Lasertechnik Gmbh Method, device and machining system for monitoring a process for machining a workpiece by means of a high-energy machining beam
DE102021122438B3 (en) 2021-08-31 2022-12-29 Lessmüller Lasertechnik GmbH Measuring device, processing system and method for adjusting a measuring device
CN115164761B (en) * 2022-06-17 2025-06-06 武汉新耐视智能科技有限责任公司 An automatically adjustable reference arm for OCT measurements
DE102023115649A1 (en) * 2023-06-15 2024-12-19 Heidelberg Engineering Gmbh Device for performing optical coherence tomography

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002084263A1 (en) 2001-04-17 2002-10-24 Medizinisches Laserzentrum Lübeck GmbH Interferometric arrangement for determining the transit time of light in a sample
DE10351319A1 (en) 2003-10-31 2005-06-16 Medizinisches Laserzentrum Lübeck GmbH Interferometer for optical coherence tomography, e.g. for use with a medical scanning OCT-enabled endoscope, has a deflection mirror for beam deflection in the sample arm of the interferometer
US20080123092A1 (en) 2006-11-24 2008-05-29 Fujifilm Corporation Optical tomograph
DE102013008269A1 (en) 2013-05-15 2014-11-20 Precitec Optronik Gmbh Processing head for a laser processing device
DE102014216829A1 (en) 2014-08-25 2016-02-25 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Apparatus and method for temperature-compensated interferometric distance measurement in the laser machining of workpieces
DE102015015112A1 (en) 2015-11-23 2017-05-24 Lessmüller Lasertechnik GmbH Apparatus and method for monitoring a machining process for material processing by means of an optical reference beam to compensate for dispersion effects
DE102017001353A1 (en) 2017-02-13 2018-08-16 Lessmüller Lasertechnik GmbH Apparatus and method for monitoring a machining process for material processing by means of an optical measuring beam using temperature compensation
DE102018002420A1 (en) 2018-03-23 2019-09-26 A.L.L. Lasersysteme GmbH Method for determining the machining quality of a laser-assisted material processing

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002084263A1 (en) 2001-04-17 2002-10-24 Medizinisches Laserzentrum Lübeck GmbH Interferometric arrangement for determining the transit time of light in a sample
DE10351319A1 (en) 2003-10-31 2005-06-16 Medizinisches Laserzentrum Lübeck GmbH Interferometer for optical coherence tomography, e.g. for use with a medical scanning OCT-enabled endoscope, has a deflection mirror for beam deflection in the sample arm of the interferometer
US20080123092A1 (en) 2006-11-24 2008-05-29 Fujifilm Corporation Optical tomograph
DE102013008269A1 (en) 2013-05-15 2014-11-20 Precitec Optronik Gmbh Processing head for a laser processing device
DE102014216829A1 (en) 2014-08-25 2016-02-25 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Apparatus and method for temperature-compensated interferometric distance measurement in the laser machining of workpieces
DE102015015112A1 (en) 2015-11-23 2017-05-24 Lessmüller Lasertechnik GmbH Apparatus and method for monitoring a machining process for material processing by means of an optical reference beam to compensate for dispersion effects
DE102017001353A1 (en) 2017-02-13 2018-08-16 Lessmüller Lasertechnik GmbH Apparatus and method for monitoring a machining process for material processing by means of an optical measuring beam using temperature compensation
DE102018002420A1 (en) 2018-03-23 2019-09-26 A.L.L. Lasersysteme GmbH Method for determining the machining quality of a laser-assisted material processing

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