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1. WO2020109029 - METHOD FOR LASER WELDING AN OPTICAL FIBER IN A HOLE ELEMENT USING A UKP LASER BEAM, AND CORRESPONDING OPTICAL ELEMENT

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

io

Patentansprüche

1. Verfahren zum Schweißen einer Lichtleitfaser (10), insbesondere einer Hohlkernfaser, und eines Lochelements (12), insbesondere aus Glas, mittels eines gepulsten Laserstrahls (16), insbesondere UKP-Laserstrahls, wobei die Lichtleitfaser (10) in ein Loch (14) des Lochelements (12) eingeschoben ist, so dass der Außenumfang der Lichtleitfaser (10) und der Innenumfang des Loches (14) eine zylindrische Fügefläche (24) bilden, wobei die Lichtleitfaser (10) und das Lochelement (12) im Bereich der Fügefläche (24) mittels des in das Werkstückmaterial fokussierten Laserstrahls (16) lokal aufgeschmolzen und dadurch miteinander verschweißt werden,

dadurch gekennzeichnet,

dass auf den Bereich der Fügefläche (24) ein gepulster Laserstrahl (16) fokussiert wird, dessen Strahlrichtung in axialer Richtung der zylindrischen Fügefläche (24) verläuft, und dass der Laserfokus (F) im Bereich der Fügefläche (24) in oder entgegen der Strahlrichtung des Laserstrahls (16) axial bewegt wird, um im Bereich der Fügefläche (24) mindestens eine Schweißnaht (26), insbesondere eine axiale Schweißnaht, zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Fügefläche (24) mehrere in Umfangsrichtung der zylindrischen Fügefläche (24) voneinander beabstandete Schweißnähte (26) erzeugt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubbewegung (32) des Laserfokus (26) in oder entgegen der Strahlrichtung kontinuierlich oder schrittweise erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubbewegung (32) kontinuierlich mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,5 mm/s bis 100 mm/s, bevorzugt von 5 mm/s bis 30 mm/s, besonders bevorzugt mit ca. 20mm/s, erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweißnaht (26) mit einem Nahtdurchmesser von 5-500 miti, bevorzugt 50-100 pm, erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einander in Richtung (36) quer zur Fügefläche (24) überlappende axiale Schweißnähte sequentiell erzeugt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gepulste Laserstrahl (26) Laserpulspakete umfasst, welche aus Einzelpulsen bestehen.

8. Verfahren nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpulse in einem Pulspaket gleich sind.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Einzelpulse in einem Pulspaket zwischen 1 und 20 beträgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpulse (20) des Laserstrahls (16) eine Einzelpulsrepetitionsrate im Puispaket von 50-200 kHz und/oder eine mittlere Pulsleistung von 1-20 W und/oder einen Laserfokus (F) an der Schweißstelle von 5-10 pm aufweisen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UKP-Laserstrahl Laserstrahlung mit Pulsdauern kleiner als 50 ps, bevorzugt kleiner 1 ps, insbesondere im Femtosekundenbereich, aufweist.

12. Optisches Element (34) aus einer Lichtleitfaser (10), insbesondere einer Hohlkernfaser, und einem Lochelement (12), insbesondere aus Glas, wobei die Lichtleitfaser (10) in einem Loch (14) des Lochelements (12) angeordnet ist und der Außenumfang der Lichtleitfaser (10) und der Innenumfang des Loches (14) des Lochelements (12) eine zylindrische Fügefläche (24) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (10) und das Lochelement (12) im Bereich der zylindrischen Fügefläche (24) mittels mindestens einer

Schweißnaht (26) verbunden sind, die sich in axialer Richtung der zylindrischen Fügefläche (24) erstreckt.

13. Optisches Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Schweißnaht (26) zusätzlich auch in Umfangsrichtung der zylindrischen Fügefläche (24) erstreckt.

14. Optisches Element nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch mehrere in Umfangsrichtung der zylindrischen Fügefläche (24) voneinander beab- standete Schweißnähte (26) im Bereich der zylindrischen Fügefläche (24).