CN106102982A - 用于激光加工表面的加工装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于激光加工表面的加工装置。通过所述加工装置，激光束可以绕光轴以圆周和平行方式移动，并且通过旋转单元，移动的激光束可以通过发散单元被扇开成多个分光束。而多个分光束中的每一个可以被聚焦，某些分光束可以从已有的总光束中被移除，分光束彼此之间的角度可以被减小，剩余的分光束可以以依赖于时间的方式偏转，并且剩余的分光束可各自被聚焦。

Description

用于激光加工表面的加工装置和方法

本发明涉及一种利用激光加工表面的加工装置，使用该加工装置通过旋转单元使得激光光束是可绕光轴进行旋转平行式移位的，该移位的激光束可以通过发散单元被扇开成多个分光束，所述分光束可分别被聚焦，某些分光束中可以从形成的总光束中被移除，分光束的光线角度可以变得相对彼此更小，剩余的分光束可以作为时间的函数进行偏转，并且剩余的分光束可以分别被聚焦。

本发明还涉及一种相应的方法。

因为激光辐射源的持续深入发展，在用脉冲或连续(连续波)激光辐射进行激光加工的例子中，甚至可以使用越来越高的平均激光功率。在超短脉冲激光辐射源市场中，在过去的几年中，工业上使用的激光系统的平均激光功率已经有了显著增长。因此，今天在市场上能够买到在工业上适用的具有50-150W范围的输出功率的超短脉冲激光辐射源。具有400W或更大功率的激光源，将在接下来几年中占领市场。通过使用更高强度或对更大表面进行辐射，更高的平均功率可以用于加速激光加工。在许多应用中，首先在激光微加工中，然而为了获得几何上的更高精度，经常需要一些小的光斑直径。随着具有一致的小光斑几何尺寸的平均激光功率的增加，具有一致的加工质量的加工速率只能在一定条件下增加，因为能量输入太巨大了。因此，一般而言，每一种工艺都存在对于所界定的加工点而言有用的激光功率或者激光强度的最大限值。然而，为了在一致光斑直径情况下提高工速率，一般来说可采用两种方法：第一种方法是通过工件或者激光光斑的快速移动，使得激光能量在工件上进行短暂更快速的分配；第二种方法包括将激光功率分到较大的表面上。具有多个加工点的平行加工可以视作第二种方法的一个例子。

以上方法可以被扫描系统使用，扫描系统能够产生快速的光束移动和/或光束形成。出于这个目的，市场上有某些扫描系统，比如振镜扫描仪或多边形扫描仪。

随着平均激光功率的进一步增加，现在标准扫描系统的扫描速度不再足以使用一束光的激光功率。

因此，本发明的目的在于提供一种用于对表面进行激光加工的加工装置，甚至在非常高的激光功率情况下，该加工装置能够利用激光进行表面的高精度加工。另外，另一目标是提供一种相应的激光加工的方法。

所述目标可通过权利要求1所述的用于激光加工表面的加工装置，和权利要求39所述的用于激光加工的方法而实现。从属权利要求指出本发明的加工装置和本发明的方法的有利的发展形式。

根据本发明，提供了一种用于表面激光加工的加工装置，采用该加工装置，可使多个分光束在待加工的表面上移动。

所述加工装置具有激光束入口，在此处激光束可以辐射进来。激光束被辐射进来的方向在本文被称为辐射方向。所述辐射激光束的辐射方向也可以定义为系统的光轴。系统的所述光轴在本文应该被理解成连续的直线，然而在任何可能存在的偏转镜情况下，直线会发生相应的偏转。

光束在这里应当被理解，即，特别是激光束和分光束，优指一定数量的光线，这些光线在与对应光束的主射线成一定的角度范围或者在一定的间距范围(优选在垂直于主射线的方向上进行测量)内，以主射线为中心散开。因此，优选地，主射线和围绕主射线的一定数量的射线称为每个光束。所述的角度范围或者所述间距范围可以是有限的尺寸或者是无限小。如果光束是准直的，所述分光束优选用间距范围而不是用角度范围进行限定。射线在本文应当优先被理解成：光子的光路或者垂直于光束波阵面的直线。

或者，光束在几何光学图像中可以被描述成大量的射线，这些射线相对于主射线分别具有一角度，而该角度在自由传播过程中不发生改变。总而言之，基于主射线和其它射线之间的所有角度构成的整体，可以界定角度分配。主射线可以是延伸穿过入射光瞳中心的射线。优选地，所述入射光瞳是激光辐射进入光学系统的入口的自由孔径。激光束可以在垂直于光轴的平面形成强度分布，其被描述成所述激光束的瞬时平均局部能量分布。

根据本发明，在激光束入口后面的辐射方向上，布置一旋转单元，借助于该旋转单元，激光束可以在相对于光轴的偏移方向上以一定间距被平行偏置，所述偏移方向是瞬时围绕光轴旋转的。所述间距优选大于零但也可以等于零。

所述旋转单元布置在激光束入口后面的辐射方向上，这一事实意味着：在光轴上沿着辐射方向朝着激光入口辐射的激光束，在进入加工装置之后到达旋转单元。所述旋转单元对所述激光束以平行于光轴的上述间距进行偏置。因此尽管激光束沿光轴进入旋转装置，但以距离光轴所述间距的方式离开后者，然而平行于后者。光轴相对于离开旋转单元的激光束的方向，在本文被称为偏移方向。根据本发明，此偏移方向是瞬时围绕光轴旋转的。因此，从旋转装置发出的激光束，在垂直于光轴的平面上描绘了一路径，而该路径是绕光轴旋转的。如果提到的间距为零，则没有界定偏移方向。

优选地，偏移方向是沿着一条围绕光轴的闭合路径进行旋转，并且，特别优选地，偏移方向是以圆圈的方式进行旋转，这样所述的路径是圆的。

本发明的加工装置还具有发散单元，它被布置在旋转单元后面的辐射方向上，并且通过它将激光束扇开成多个分光束。发散单元优选地可以视作光束分离器。分光束可以由此形成在垂直于光轴的平面内的连续强度分布，然而，它们也可优选地具有一种强度分布，其中对于分光束的每一束而言，在所述的垂直于光轴的平面内具有局部最大强度。在这种情况下，分光束可各自被视作或被配置为单独的激光束。分光束可以由此沿着光轴在其与相邻的分光束相交的边缘区域内的部分区域内进行叠加，或者相互完全分开。在后一种情况下，在所述平面的强度分布是不连续的。分光束的分布是由光束分离器的构造决定的。

激光束被扇开成多个分光束，该事实意味着，优选地，分光束的主射线在发散单元后面分散式延伸。发散单元的功能可以有利地如下描述：它将主射线分成有限或无限数量的新的主射线，这些新的主射线分别在相对于光轴的方向有所不同。对于每一束新的主射线，就有一定数量的、相对于新的主射线而言具有与发散单元中入射的激光束射线相同的角度分布的射线。之后，新的主射线可以与所述的一定量的射线一起被称为分光束。发散单元因此导致角孔径中的入射激光束的强度分布发生变化。

连续强度分布可以本身是由发散单元形成的相干强度分布。通过第一种模块，从近轴几何光学的意义上来讲，每一束分光束可以在共同的焦平面上被聚焦成一点，而所述焦平面的取向是垂直于光轴的。在这个连续强度分布的例子中，因此在焦平面内有无限数量的点和无限数量的分光束。

一个不连续强度分布的例子是光束分离器(比如，分成4乘4栅格的分光束)，它将激光束分成有限数量的分光束。在第一种模块中的焦平面内，可利用近轴光学的概念，通过聚焦而产生局部分离的焦点。在衍射极限光学概念中，可以在焦平面内产生焦点区域。

还可通过发散单元，来实现连续强度分布和非连续强度分布的组合。作为其中一个例子，包括形成一个4乘4栅格区域，其中每个区域分别形成一个“F”。

由发散单元形成的分光束的整体在本文被称为总光束。

然而，发散单元也可以在所述的垂直于光轴的平面内产生任何的强度分布。在最简单的例子中，比如，发散单元可以根据光栅等式产生射线：

$sin\left({\mathrm{\θ}}_n\right)=n\·\frac{\mathrm{\λ}}{g}$

n描述了光栅的整体顺序，λ表示激光束的波长，g是光栅常量，以及θ_n是分光束主射线相对于光轴的角度。根据光束分离器的构造，可以在本发明中产生二维光栅的强度分布的或者复杂的强度分布。

如上所述，发散单元可以形成分光束，所述分光束在垂直于光轴的虚拟平面形成连续的强度分布。在这种情况下，相邻的分光束互相合并。强度分布由此采用任意形状，其中强度分布的形状由发散单元来规定。上述分光束的定义可以适用于任意的发散单元。每一个通过发散单元形成的总光束，可以表示为由任意数量的分光束构成，其中，在绕着相应的主射线延伸的给定的分光束的射线中，其角度范围或者间距范围可以是无穷小的。然而，其它的发散单元也能产生不连续的分光束，这些分光束不重叠，并且其射线以有限的、不会消失的角度范围或者间距范围绕着相应的主射线散开。

优选地，发散单元可以是一种具有微米和/或纳米结构的衍射光学元件。光束分离器还可以是二色分光镜、折射光学元件，比如显微透镜阵列，或者其它固定的或者动态的衍射光栅，比如空间光调制器，全息图或者光栅光阀。

较佳地，发散单元能产生准直的分光束。

在本发明的一个优选例中，发散单元被安置成围绕至少一个轴(特别是光轴)，较佳地围绕互相垂直且特别优选包括光轴的约两到三个轴进行旋转。

本发明的加工装置还具有第一模块，它被布置在发散单元后面沿辐射方向处，并且通过所述第一模块，对多个分光束分别进行聚焦。因此，在每个由发散单元产生的分光束中，相对应的分光束的射线被相互偏转从而分别相交于一个焦点。

有利地，分光束的主射线的角度也可以额外地通过第一模块被调制为相互之间呈更小的角度，特别优选地，所有分光束的主射线被调制成相互平行。因此，分光束可以被第一模块偏转，从而在位于第一模块后面的它们主射线方向是相互平行地延伸。如果由发散单元产生的分光束是独立的激光射线或者独立的激光光束，那么它们可以在第一模块后面相互平行地延伸。第一模块也可以被称作第一中继模块。

优选地，此模块宜这样设置，从而使得发散单元位于第一模块的入射光瞳中。

本发明的加工装置还额外具有选择单元，它被布置在第一模块后面沿着辐射方向上，并且通过该选择单元，一部分的分光束可以从由第一模块产生的总光束中被移除。较佳地，选择单元被布置在沿着光轴的一个区域，因为第一模块的聚焦，在该区域中分光束不会相互重叠。

在本发明的一个优选例中，选择单元可以具有镜子，所述镜子被引入即待移除的分光束的辐射路径，并且通过所述镜子，较佳地，待移除的分光束可以被偏转到吸收器。为了这个目的，镜子有利地在二维上是可移动的。结果，特定的分光束可以从总光束中被选出来，而剩余的分光束没有受到阻碍，并在加工装置中沿着进一步的辐射路径通过该选择模块。

此外，选择单元可以有利地设有吸收器，该吸收器能够被引入待移除的分光束的辐射路径。

选择单元也可以具有掩模(mask)，它在待移除的分光束的辐射路径上是可移动的。同样，出于该目的，此掩模在二维上是动态可移动的。

在本发明的一个实施例中，选择单元也可以具有微镜阵列，其中各个分光束入射于一个或多个可移动的镜子，这些镜子引导对应的分光束从总光束的辐射路径进入吸收器，或者对不希望从总光束中移除的所有分光束进行反射，使其沿着加工装置的光轴方向，使得待移除的分光束入射在，比如吸收器而不会被偏转。

选择单元可以可以额外地或替代地设有掩模，该掩模用于校准和/或吸收待移除的分光束。这样的掩模可从总光束中移除分光束。除了之前描述的单元(比如镜子、掩模、或者静态或动态的微镜阵列等)之外，这样的掩模还可以用于在相应装置后面的辐射方向中，并因此，在没有被选择单元的第一部分移除的分光束中，进一步地从总光束中移除分光束。

比如，如果发散单元是光栅，那么入射的激光束会将其分成主阶和高阶。此外，还存在零阶，其对应于耦合入发散单元的激光束的未衍射光。零阶和更高阶的衍射级经常是不利的，因为它们会导致发散单元的效率下降，并且能够阻碍待加工表面的加工过程。可通过选择单元，特别是通过掩模，将这种零阶和更高阶有利地从总光束中移除。

这种掩模可以是比如金属板、涂覆的透明基板(在这种情况下来说，非透明涂层具有合适的开口)，或者具有钻孔构成的合适光栅的镜子。之后，掩模允许所需的主阶在不受影响的情况下传播，而被选择的零阶和更高阶的衍射级则被吸收或者被偏转入吸收器。

有利地，至少一束分光束也可以被选择单元移除，其中该分光束是由衍射光学元件产生的衍射图样的主阶。

在本发明的一个优选例中，选择单元可以具有镜子或掩模，可以如上所述在垂直于光轴的方向上是可移动的，并且还可具有如上所述的带开口的掩模。带开口的掩模，可以被布置在可移动的镜子或可移动的掩模的前面或者较佳地布置在其后面。

本发明的加工装置还可额外地具有第二模块，该第二模块被布置在第一模块后面，较佳地在选择单元后面；并且通过所述第二模块，分光束的射线角度可分别调制成互相而言更小。因此，入射在第二模块上的每一分光束中，通过第二模块使得光线角度变得互相更小。较佳地，分光束可用第二模块进行校准。

较佳地，在本发明的另一实施例中，分光束的光线角度可用第二模块被分别调制成相互之间更小，小到点反射的角度(就像在光轴上的对应角度)，并且该角度是相应的分光束的光线在进入第一模块时相互之间的角度。如果因此考虑一束分光束，那么其光线以相互之间的特定角度进入第一模块。在这个优选例中，光线以相互之间的相同角度离开第二模块，但是在光轴上是点反射的。因此，所述分光束，在离开第二模块之后是颠倒的，这与进入第一模块是相反的。

在本发明的一个优选例中，分光束的主射线能够被第二模块聚集。主光束可以被聚集，这意味着它们可以被第二模块偏转，从而使得它们可相互靠近。分光束的主辐射方向因此被第二模块改变，这使得在垂直于光轴方向上，分光束的主射线之间的间距在沿着光轴变小，直到小至最小间距点。

第二模块可以被称作第二中继模块。该中继模块，连同位于辐射方向前面的元件可以被简化(尤其是依次通过第一模块，通过选择单元的总光束)，以便将经移除处理的分光束成像在射线平面内，其中在所述射线平面上，主射线具有互相之间的最小间距。然后，这里的总光束具有其最小直径。在这个平面内，各个分光束的主射线可以交叉。

本发明的加工装置具有一偏转单元，该偏转单元位于辐射方向上，并且在第二模块后面，较佳地位于聚焦单元前面；通过该偏转单元，分光束可以以时间函数方式进行偏转。

利用所述偏转单元，分光束的主射线辐射方向因此被偏转。较佳地，偏转单元导致在以下时点的分光束被有效偏转：在该时点，因为第二模块造成的聚集作用，主射线具有相互之间的最小间距。

优选地，偏转单元使得能够在工件加工平面内(在待加工的表面上)高动态地对分光束进行可调节的偏转。较佳地，偏转单元具有两个射线偏转器，它们相互垂直布置，这样它们能够使射线在两个空间方向上进行偏转。较佳地，振镜扫描仪被用作偏转单元。还可以使用其他的动态射线偏转器，例如多边形扫描仪、共振扫描仪、压电扫描仪、MEM偏转器、声光偏转器或者电光偏转器(AOD或EOD)。

本发明的加工装置还进一步具有一聚焦单元；通过该聚焦单元，总光束中剩余的分光束可分别被聚焦。较佳地，它们可由此被聚焦到待加工表面上。

优选地，聚焦单元被布置在辐射方向上且在偏转单元后面。较佳地，另外，它被放在辐射方向上某一点后面，其中，在该点处，已经被第二模块聚集的分光束的主射线具有相互之间的最小间距。在这个例子中，聚焦单元因此被沿光轴布置并且与第二模块隔开一间距；在此，分光束被再次分开。在聚焦单元后面，分光束就可以相互平行地延伸。

例如，聚焦单元可以是一个具有远心特性的F-θ校凸透镜。连同射线偏转器，合成的焦点可以有利地被偏转到待加工表面上的任意二维路径。由旋转单元产生的旋转射线偏移，可以引起分光束在辐射面内的半径为r'的轨道上的移动；在所述辐射面内，位于第二模块后面的分光束的主射线具有相互之间的最小间距。射线偏移可以导致相对于聚焦单元光轴的光束定位，从而光束以主射线相对于光轴呈角度β照射在工件上。

如果准直激光束进入加工装置的激光束入口，这是优选的。较佳地，激光束被发散单元扇开，形成多个各自准直的分光束。

在本发明的一个优选例中，第一模块能够接着将分光束分别聚焦到优选的共平面，此共平面特别优选地是垂直于辐射方向的。

结果，形成了一个区域，在该区域中，总光束的分光束在位于第一模块后面的辐射方向上是不重叠的。较佳地，选择单元被布置在此区域，而在该区域内，分光束是不重叠的。

在本发明的该实施例中，在所述的平面之后，分光束各自延伸，且开始发散。较佳地，分光束接着被第二模块分别校准，这使得分光束在第二模块之后各自准直地进行延伸。因此在这个例子中，分光束是准直地延伸，特别是在由于第二模块的偏转而使得它们发生聚集的场合。

在本发明的一个优选例中，偏转单元、第一模块和第二模块被布置成相互间隔一定间距，从而使得偏转单元在所述的平面内成像，其中，在该平面内，在经过第二模块之后，分光束具有相互之间的最小间距。

在一个有利的实施例中，第一模块和第二模块分别可以具有两个凸透镜和一个凹透镜，并具有所定义的优选接近于或等于零的佩茨瓦尔和。第一模块由此被布置成最好恰恰与第二模块相反。

在本发明的一个优选例中，加工装置可另外具有一变焦系统，所述变焦系统被布置在辐射方向上并且位于发散单元后面，优选位于第一模块后面；而且，通过所述变焦系统，可以改变分光束之间的间距或者分光束的主射线之间的间距。因此，可以有利地设计变焦系统，从而使得分光束进入变焦系统时，主射线方向是相互平行并且主射线相互之间具有特定的间距，而当分光束离开变焦系统时，主射线方向是互相平行的并且主射线之间具有不同的间距。

对于特别优选而言，变焦系统可沿着光轴布置在选择单元和第二模块之间。

变焦系统可以有利地调节总光束的大小，并由此引起分光束相互之间的间距变化。在有限或者无限小的分光束的任意连续强度分布的情况下，这可以由变焦系统进行调节。

较佳地，变焦系统被布置在辐射方向上并位于选择单元和第二模块之间。

例如，变焦系统可以具有固定焦距透镜、可移动透镜(带有离散或连续的位置，或带有有效元件如液态透镜)，或由它们构成，并且特别优选是机动性的。较佳地，变焦系统由此是旋转对称的，特别优选的是柱面或非柱面透镜。因此，随后可以在垂直于光轴的两个空间方向上共同进行调节。或者，变焦系统可以被设计成，比如圆柱的或者非圆柱的表面，从而使得缩放比例可以在垂直于光轴的每个方向上单独地进行变化。此外，变焦功能也可以通过使用变形棱镜而有利地产生。

可行的变焦范围还可包括更大的范围，它可以是数十个百分比。

此外，可以将变焦系统置于发散单元和聚焦单元之间的任意位置上。此外，它还可以是在这个区域内的透镜组的一个重要部件。

在本发明的一个有利的实施例中，变焦系统可以具有多个旋转对称的透镜，它们被设置成其透镜轴是与光轴同轴的，并且特别优选地，它们可以沿着光轴互相移动。通过调整透镜彼此间的间距，可以调节分光束彼此间的距离。较佳地，使用偶数个(特别优选地4个)透镜，因为相互平行入射的分光束，随后会相互平行地离开变焦系统。

在本发明另一有利的实施例中，变焦系统可以具有第一组变形棱镜或者楔形板，而且较佳地，额外地具有第二组变形棱镜或者楔形板(相对于第一组，该第二组绕光轴旋转90°)。第一组相对于第二组绕光轴旋转90°，该事实由此意味着，给出该旋转是基于以下假设：即光轴以直线的形式从第一组延伸到第二组。若光轴在第一组和第二组之间发生弯曲，比如被偏转镜弯曲，那么这两组会相对彼此旋转，从而使得在没有弯曲的情况下，它们绕光轴相对彼此旋转90°。

在本发明另一个有利的实施例中，变焦系统可以具有第一组柱面透镜，以及优选地，额外具有第二组柱面透镜(相对于第一组，该第二组绕光轴旋转90°)。第一组相对于第二组绕光轴旋转90°，该事实反过来意味着，给出该旋转是基于以下假设：即光轴以直线的形式从第一组延伸到第二组。若光轴在第一组和第二组之间发生弯曲，比如被偏转镜弯曲，那么这两组会相对彼此旋转，从而使得在没有弯曲的情况下，它们绕光轴相对彼此旋转90°。

在这个实施例中，第一组棱镜或者柱面透镜和第二组棱镜或者柱面透镜，可分别可相对彼此绕轴旋转，其中这些轴是垂直于光轴的且坐落在平行于棱镜或者楔形板的非平行表面，或者平行于柱面透镜的曲面。由此可以假设，通过棱镜或者楔形板的一个非平行表面，分光束入射到棱镜或者楔形板，并且通过一个不同的非平行表面离开棱镜或者楔形板，这是由于结果导致辐射方向可以被改变。这同样适用于柱面透镜的曲面。

这些组的棱镜由此分别被布置，从而使得棱镜所围绕旋转的轴，在各自组内是相互平行的。如上所述，在第二组的情况下，这些轴相对于第一组的轴绕光轴旋转90°。

在本发明的一个有利的实施例中，每一组包括正好两个棱镜或者两个楔形板，或四个柱面透镜。

在本发明的一个有利的实施例中，加工装置可另外具有一激光系统；通过该激光系统，可以产生准直激光束，该激光束可以按位于激光束入口的光轴上的辐射方向进行辐射。较佳地，激光系统具有非脉冲激光、微秒激光、纳秒激光、皮秒激光或毫微微秒激光，以产生激光束。激光束的波长可以处于红外线范围，如1,064nm或1,030nm，处于可见光范围，如532nm或515nm，或者甚至处于紫外线范围内，如355nm或348nm。

在本发明的一个有利的实施例中，旋转单元可以被设计为平面平行板，例如玻璃板，它优选被布置成以相对于光轴的≠0°且≠90°的某一角度倾斜，而且可绕光轴旋转。如果激光束照射在这样一个平面平行板内的光轴上，它以相对于光轴的一个平行偏移量离开后者。

在本发明的另一个有利的实施例中，旋转单元可以具有至少两个楔形板，它们被布置成沿着光轴(或其组成)连续布置，并可以绕光轴旋转。楔形板由此布置成：沿光轴入射到楔形板的激光束，当其穿过楔形板时发生平行偏移，因此所述激光束在距离光轴的某一间距处但平行于光轴地离开，该间距大于零。

有利地，楔形板具有相同的楔形角和折射率。特别优选地，每一组中楔形板相互之间的间距能分别被改变，从而使得可以改变由各组导致的偏移量。

较佳地，楔形板布置成绕垂直于光轴的平面进行反射。

在本发明的一个有利的实施例中，旋转单元可以具有两个平面平行板，它们沿光轴连续布置，并且它们可以各自独立地相对光轴有一定倾斜。

在本发明的另一个有利的实施例中，旋转单元可以具有一个布置在两面镜子之间的平面平行板。镜子和平面平行板被这样布置，从而使得沿光轴入射到一面镜子上的一束激光束被该面镜子反射到平面平行板，并穿过平面平行板入射到另一面镜子。此后，激光束被这另一面镜子沿着平行于光轴方向反射，并以相对于光轴大于零的间距被间隔开，而所述平面平行板是可旋转的。较佳地，镜子可以布置在平行于光轴的方向上。较佳地，镜子还可以绕垂直于光轴且平行于镜子表面的轴进行旋转。借助于这种构造，可以调节间距，并且通过该间距，输出的激光束相对于光轴发生了偏移。

通过移动两面镜子和调整倾斜角度，激光束入射到平面平行板的入射角可以被调整。这样，射线偏移量和由此的轨道半径可通过平面平行板进行调整，所述半径可以借助于改变入射角度来改变。较佳地，由此两面镜子总是相互对称布置，从而使得在平面平行板上的激光束入射点与旋转单元的旋转轴是相对应的，并使得在第二面镜子反射后，旋转射线的旋转轴对于所有角度调整而言是完全相同的。

旋转单元可以另外具有施密特-别汉棱镜、旋转K镜、或道威棱镜，或其组合，它们均可以绕光轴旋转。

在本发明的一个有利的实施例中，加工装置优选地另外具有一偏振单元，通过所述偏振单元，可以改变激光束的偏振状态。优选地，通过偏振单元，使激光束的偏振方向可绕光轴旋转。特别优选地，偏振单元沿着辐射方向布置在旋转单元的前面。

根据本发明，在本发明的一个实施例中，偏振单元可以绕光轴旋转。随着偏振装置的旋转，偏振装置的偏振方向也由此绕光轴旋转。

较佳地，偏振单元绕光轴旋转的旋转频率，是旋转单元的偏移方向绕光轴旋转的旋转频率的一半。结果，可以实现相对于移动方向和激光束位置的偏振矢量的限定方向。

特别优选地，本发明的偏振装置是一个半波板。或者，偏振单元也可以包含或是一个四分之一波板，以用于产生圆形偏振，或是延迟器的组合，以用于产生其它形式的偏振。具体地，在偏振矢量相对于激光束强度分布中心被径向取向的情况下，径向偏振可以由此产生。在偏振矢量相对于强度分布中心被切向取向的情况下，切向偏振也能够产生。利用分段四分之一波或者半波板，这是可行的。此外，偏振装置可以是切向起偏振器、径向起偏振器、或者延迟器板的组合。

所述的偏转单元优选是振镜扫描仪、多边形扫面仪、共振扫描仪、压电扫描仪、微镜扫描仪、MEM镜和/或包含声光偏转器或电光偏转器，或楔形板或平面平行板的组合，它们被安装成可绕光轴旋转。所述的作为偏转单元的装置,可以单独生产，或者以组合形式生产，可以使用一个或者多个所述的装置。

较佳地，偏转单元被这样设置，使得偏转单元的有效旋转点位于某一平面内，而由第一和第二模块所产生的发散单元的图像位于该平面内。位于偏转单元的两个偏转轴之间的空间中心(形心)，可以有利地被视作旋转有效点。

在本发明的一个有利的实施例中，加工装置可以包含工艺气体喷嘴，通过所述工艺气体喷嘴，至少一个气体喷射流可以被靶向在表面的那些区域上，而那些区域是被一个或多个分光束进行加工的。有利地，工艺气体喷嘴布置在聚焦单元和待加工表面之间。工艺气体喷嘴可以将气体喷射流导向加工点，并且在那儿实现靶向的液体或气体材料的排放。有利地，工艺气体喷嘴可以包含多个分喷嘴，通过分喷嘴，可以分别靶向分光束的操作区域。

本发明的加工装置可以有利地用于利用激光消融而产生大面积的周期性结构，用于利用激光消融产生任意强度分布，用于具有多个加工点的平行激光钻孔、激光切割，以及用于平行螺旋钻孔。一般而言，本发明的加工装置可以有利地用于具有固定模式的加工点或任意强度分布的激光加工，或用于多个分光束的平行加工，其中不同的射线分布能够在每一个去除平面进行调整，并且随后在更大的和非周期性的去除几何形状的情况下，能够实现与分光束数目的倍数相对应的放电功率。此外，本发明的装置可以用于薄箔内的周期性结构的大面积产生。根据产生的光束数目，相比于标准的单光束加工，本发明显示了加工速度显著提高了至少100倍。特别是在超短脉冲加工领域中，可以实现迄今为止还没有实现的生产速率。

在本发明的一个有利的实施例中，加工装置还可以具有焦点转移单元，它被布置在沿着光轴的辐射方向，并且在激光束入口后面和旋转单元前面；而且，通过所述焦点转移单元，激光束射线之间的角度可以被调整，从而使得射线朝位于焦点转移单元之后的光轴上某一点进行会聚，或者在光轴上射线的投影中从焦点转移单元之中或之前的某一点分开，其中，沿着光轴从焦点转移单元到所述相应点的间距能够被改变。此间距优选被动态地改变。焦点转换单元因此优选包含调整装置，该调整装置能够使间距发生改变。选择术语“焦点转移单元”，是因为该相关单元使得第一模块的焦点在第一模块之前发生位移。因此，与焦点转移单元一起时，第一模块具有一焦点，该焦点相对于仅有第一模块时在第一模块之前发生了位移。

本发明还涉及一种用于对表面进行激光加工的方法，其中，激光束沿光轴上的辐射方向进行辐射，激光束以相对于光轴的一间距在偏移方向被平行位移，偏移方向瞬时地绕光轴旋转，激光束被扇开成多个分光束，在光轴的径向方向上所述分光束形成连续的或者不连续的强度分布，多个分光束代表了总光束，分光束分别被聚焦，分光束的一部分被从总光束中移除，剩余的分光束射线之间的角度被变得更小，分光束以时间函数方式并按射线间各自减小的角度被偏转，以及总光束中的剩余的分光束分别被聚焦。

较佳地，偏转单元执行一动作，它导致分光束的圆形偏转。分光束因此有利地执行螺旋钻孔动作。

在激光技术所使用的语言中，这种方法可以被认为是采用大量分光束的同步螺旋钻孔。

较佳地，旋转单元的旋转可以与偏转单元的偏转同步。偏转单元因此可以以与旋转单元相同的频率和相同的相位φ进行运动，并因此描绘出轨迹。以这种方法，可以产生垂直于表面的洞。

分光束可在待加工表面上有利地形成具有一定周期的聚焦点的周期性排列，其中，在第一加工步骤中，在聚焦点上进行激光加工；然后，在进一步的加工步骤中，所述表面，在聚焦点的周期性排列的方向上，相对于聚焦点在表面的平面内移动一段距离；而且，在位移后，实施表面的进一步激光加工，该周期是该距离的完整倍数。以这种方式，可以在光栅表面进行等距离加工。

在一个有利的实施例中，光束分离器在加工过程中可以绕光轴旋转，并且工件可以相对于加工装置进行移动，从而在工件中产生切缝。

如下，本发明通过实施例并结合一些图例进行阐述。相同的标号由此用于表示相同或相应的特征。实施例中所描述的特征也可以在实例之间进行组合，并且可以独立于具体例子而产生。

附图说明：

图1显示了本发明的一种加工装置的结构；

图2显示了本发明的一种加工装置的结构，它具有带旋转对称透镜的变焦系统；

图3显示了本发明的一种加工装置的结构，它具有作为变焦系统的楔形板排列；

图4显示了本发明的一种加工装置的结构，它具有作为旋转单元的旋转平面平行板；

图5显示了本发明的一种加工装置的结构，它具有可倾斜的发散单元；

图6显示了本发明的一种加工装置的结构，它具有额外的偏振单元；

图7显示了旋转单元的一个实施例，它具有两面镜子和一块平面平行板；

图8显示了具有两组柱面透镜的变焦单元的结构；

图9显示了位于非连续射线分布上的变形棱镜的光学工作原理的示意图；

图10显示了在一个实施例中，穿过变焦系统的三个不同分光束的射线过程，该变焦系统在各自透镜位置的不同构造中具有旋转对称透镜；

图11显示了三个分光束的简化过程，它们来自发散单元，并通过第一模块到达后方的第二模块，其中所述结构不带有变焦系统，用于第一和第二模块的远心构造。

图12显示了三个分光束的简化过程，它们来自发散单元，并通过第一模块到达后方的第二模块，其中，发散单元位于第一模块和第二模块之间。

图13显示了在第二模块后方的区域中偏转单元的优选位置的示意图，其中，分光束具有相互之间的最小间距。

图14显示了在分光束中射线之间，相对于主射线而言的角度定义，以及第二模块对分光束中射线的影响、和对主射线相对于光轴的角度的影响。

图15显示了第二模块对分光束相互之间的射线角度以及主射线之间的角度的影响的示意图；

图16显示了用本发明的加工设备的一种扫描过程，用于产生周期性图样；

图17显示了连续强度分布的成像示意图；

图18显示了不连续强度分布的成像示意图。

示例性地，图1给出了本发明加工装置的一个实施例，用于对表面23进行激光加工。本发明的加工装置具有激光系统1，它发出准直激光束2。根据应用领域，所述激光可以是，例如，非脉冲的(连续波激光器)、短脉冲的(如纳秒激光器)、或者优选超短脉冲的激光器(如皮秒激光器和/或飞秒激光器)，它们能够发射高相干性的光。所述激光波长可以处于红外线范围，如1,064nm或1030nm，处于可见光范围，如532nm或515nm，或者也可以处于紫外线范围，如355nm或348nm。在下文，已发射光束2的直径用d₀表示。

示例性地，图1所示的加工装置具有旋转单元28，它沿辐射方向被布置在激光系统后面，并且通过该旋转单元，可以将激光束以大于零的间距，且平行于光轴，在偏移方向上进行位移，其中所述偏移方向是瞬时地绕光轴旋转。

位于激光系统1和旋转单元28之间的区域(在该区域，激光束可沿光轴上的辐射方向辐射进入旋转单元或加工装置)，在本文中被称为激光束入口。

旋转单元28在非操作状态下，产生相对于光轴的平行射线偏移。偏移光束(或者其主射线)和光轴之间的间距由此打算用r表示。在光轴位于x轴上的坐标系内，光轴具有坐标(z＝0,y＝0)。一旦照射到旋转单元，准直激光束具有直径d₁。借助于旋转单元28的旋转，偏移光束瞬时地绕光轴移动，例如在具有半径r₁的轨道上，轨道中心位于光轴上。在这个例子中，光束29离开旋转单元28，它是准直的并且因此在平行于光轴的轨道上移动，如图1的部分图A所示，它描绘了垂直于光轴的一个切面。所述旋转单元可有利地是厚度为t的旋转平面平行板，可以有一个空心轴电机驱动。相对于旋转轴垂直的表面由此以角度α倾斜，角度α优选不等于0°也不等于90°。

在此例中，根据以下公式，板厚度t和角度α建立了从旋转单元28出来的光束29的射线偏移量r：

$r=tsin\left(\mathrm{\α}\right)(1-\frac{cos\left(\mathrm{\α}\right)}{\sqrt{{\left(\frac{n_1}{n_2}\right)}^2-{\sin }^2\left(\mathrm{\α}\right)}})$

n₂是平板的光折射率，n₁是环境介质的折射率。所述电机允许平面平行板以高旋转速度旋转，比如在50-100Hz的范围内或者更高。

或者，比如还可利用至少两个同时旋转的楔形板(变形棱镜)的组合，来产生射线偏移，其中所述楔形板可以相对彼此在它们所在位置进行调整。引起旋转光射线偏移的其他可行方式，是例如使用旋转的施密特-别汉棱镜、旋转的K镜，或旋转的道威棱镜。还可以可变地产生半径r，而激光束29相对于光轴按所述半径r发生偏移。还可采用更复杂的结构。

图1的加工装置还包含发散单元3，它被布置在旋转单元后并沿辐射方向。通过发散单元，所述激光束被扇开成多个分光束4，所述分光束4在径向于光轴的方向上可以具有连续的或者离散的强度分布。

借助于发散单元，主射线可被分成有限或无限数量的新主射线，它们在相对于光轴的其方向上是不同的。对于每一束新主射线，有一定数量的射线，它们相对于新主射线而言，具有与入射到发散单元的激光束相同的角度分布。一束新主射线与所述一定数量的射线一起形成一束分光束。发散单元因此引起在角孔径内的入射激光束的强度分布变化。

实施例1：连续强度分布

连续强度分布有利地是一种自身的、由发散单元形成的相干强度分布。借助于第一模块，每一束分光束可以被聚焦，从近轴几何光学的意义上讲，其被聚焦到一个共焦平面的一点上，该共焦平面的取向垂直于光轴。在这个连续的例子中，有利地有无限数量的点位于焦平面内，并因此形成无限数量的分光束。作为它的一个例子，字母“F”的产生可以被提及。“F”的相干强度分布是通过发散单元形成的。通过第一模块的聚焦，在第一模块的焦平面内产生字母“F”形式的强度分布。在该强度分布内的每一点是由一束独立的分光束形成。

实施例2：不连续强度分布

不连续强度分布的例子是一个光束分离器(如，分离成4×4光栅的分光束)，它将所述激光束分成有限数量的分光束。在第一模块的焦平面内，作为近轴光学概念中聚焦的结果，由此产生了局部分离的焦点。在衍射极限光学的概念中，聚焦区域产生在焦平面内。

实施例3：不连续与连续的组合

还可以通过发散单元，实现连续强度分布和不连续强度分布的组合。作为其中一个例子，可以提及4×4光栅区域的形成，其分别形成一个“F”。

发散单元3可以是一个光束分离器3。在旋转单元28之后，偏移的激光束29照射到一个或多个发散单元，并且偏移激光束穿过发散单元，或者在发散单元上反射。任选地，一个或多个发散单元3被安置成优选在三维方向上旋转。发散单元可以是具有微观结构模式的衍射光学元件。

发散单元3将激光束29分成由分光束形成的总光束4。这些分光束的分布由发散单元3的构造决定。或者，发散单元也可以产生任意的强度分布。

在最简单的例子中，所述光束分离器可以根据光栅等式对所述激光进行拆分：

$sin\left({\mathrm{\θ}}_n\right)=n\·\frac{\mathrm{\λ}}{g}$

n描述了光栅的整数阶，λ是激光束的波长，g是光栅常数，而θ_n是分光束相对于光轴的角度。

根据光束分离器的构造，可以产生强度分布或复杂强度分布的二维光栅。

较佳地，光束分离器是一种衍射光学元件(DOE),它根据二个光栅方程产生一种二维的光束分布：

$sin\left({\mathrm{\θ}}_{xn}\right)=n\·\frac{\mathrm{\λ}}{g_x}$

和

$sin\left({\mathrm{\θ}}_{ym}\right)=m\·\frac{\mathrm{\λ}}{g_y}$

其中，n和m均为整数，并且|n|≤N,|m|≤M

激光功率优选几乎均匀地分布到分光束，从而满足

$P_n=\frac{P_0}{\left(4NM\right)\mathrm{\η}}+{\mathrm{\δP}}_n$

其中，P_n描述了分光束n的功率，η是光束分离器的效率，P₀是入射激光束29的功率，N和M是光束分离器的最高阶，并且δP_n是基于光束分离器的产生引起的不均匀性，在分光束的功率中的个体差异。具有最高功率的分光束的功率P_max与具有最低功率的分光束的功率P_min之间的差距

U＝P_max-P_min＝δP_max-δP_min

是光束分离器的质量的决定性因素。

这个所谓的均匀性，被定义为

$2P_{max}-\frac{P_{min}}{P_{min}+P_{max}}$

它表示分光束激光功率的最大相对偏差。

除了所希望的分光束，用光束分离器3也会产生不希望的更高级的衍射。这些同样是总光束4的一部分。

由准直的分光束构成的总光束4、或由光束分离器设置的强度分布，同样由于激光束29的旋转而执行旋转动作，如部分图B所示，其描述了垂直于光轴的平面。此旋转动作在此例中可以传递到进一步的光束过程。

图1示出的加工装置具有在辐射方向上且位于发散单元3之后的第一模块5，它被称为中继模块5。通过该第一模块5，多个分光束4可以被调制成在总光束中相互平行，并且以平行于辐射方向进行延伸。在本文中，离开模块5的分光束的总和，被称为总光束。这些分光束的辐射方向在第一模块5之后是相互平行的。

中继模块5还可以引起分光束的聚焦，从而使得每一束分光束聚焦到一个平面10；优选地，平面10对于所有分光束是相同的，且垂直于光轴。

图1示出的加工装置具有在辐射方向上且位于第一模块5后面的射线偏转器6，它在这里可以是一面简单的镜子。射线偏转器6被设置成表面法线与光轴成45°，并因此实现分光束的90°偏转。这里应当一直假设的是，借助于这种射线偏转器，光轴和辐射方向以相应角度偏转，在所示的这个例子中，使得位于射线偏转器6之后的光轴，与位于射线偏转器6之前的光轴呈90°。

图1示出的加工装置具有在辐射方向上且位于射线偏转器6的后面的一选择单元；该选择单元一方面包含镜子24，并且另一方面包含掩模8。通过选择单元，总光束的一部分分光束可以被移除。在所示例子中，镜24被定向从而可以将沿着辐射方向入射的一部分分光束反射入吸收器24^*。这里，镜24具有可移动的构造，并且随后可以被引入某些分光束的射线路径中。

总光束中剩余分光束7^*接着照射到掩模8，该掩模进一步从剩余光束7^*中移除分光束。例如，如果发散单元3是基于光栅的，那么零级或更高级的衍射可以通过掩模8从总光束7^*中移除。

例如，掩模8可以是金属片、有涂层的透明基板(其中不透明涂层具有适当开口)、或者是一面具有限定的光栅孔的镜子，这些光栅孔允许希望的主阶不受影响地进行传播。待选择的零级或更高级，可以被掩模8吸收，或被偏转入吸收器(例如射线吸收器24^*)。

在所示例子中，选择单元被布置在沿着光轴的区域中，在该区域中总光束中的分光束不会发生重叠。这是可以实现的，特别是通过第一模块5将分光束分别聚焦到平面10上。结果，分光束不会位于平面10之前或之后的区域发生重叠。相应地，在这个区域中，选择单元可以设有镜24和掩模8。

图1的部分图C显示了各个分光束的旋转也被传递入平面10。

在位于掩模8和平面10后面的辐射方向上，还设置有另一个射线偏转器11，它仍然是以光轴与表面法线成45°角度，并因此以90°偏转分光束以及光轴和辐射方向。

在位于射线偏转器11后面的辐射方向上，图1示出的加工装置具有光变焦系统12；通过该光变焦系统，总光束中的分光束之间的间距可以被改变。因此，在该强度分布比例的任意强度分布调节的例子中，变焦系统12可以通过一个固定的、离散的或连续的调整量，对穿过掩模8的分光束的总光束9进行尺寸调节，并因此能够使点间距发生改变。变焦系统可以包含例如可交换的固定焦距长度棱镜、可移动透镜(带有离散或连续的位置，或带有有效元件如液态透镜)，并且特别优选是机动性的。

图1的部分图B示出了不同缩放比例的效果。这里的双箭头表示旋转光束之间的间距可以改变。

可以参考以下事实：变焦系统可以选择放置在发散单元3和聚焦单元20之间的任何位置，或者可以作为在此区域内的一个装置和棱镜组的一个整体部件。

图1的加工装置可在辐射方向上且位于变焦系统12后面具有另一个模块14，它可以被称为第二中继模块14。通过所述第二模块，以平行方向从变焦系统12出来的分光束9可被聚集，从而使得它们在一射线平面25具有相互之间的最小间距。如果所述分光束分别被第一模块5聚焦在平面10上，则它们可以分别分散地照射在第二中继模块14上。如果模块14分别对所述分光束进行校准，这是有利的。

第二模块14可以布置在它的取向上，相对于光轴正好与第一模块5相反，从而使得两者一起将光束分离器3成像到射线平面25。

在射线平面25内，从第二模块14出来的总光束15的分光束的射线轴可以交叉。

图1示出的加工装置还可具有偏转单元，它被设置在所述第二模块之后并在辐射方向上，并且在这里包含了光束偏转器16和18。较佳地，偏转单元被这样布置，从而使得有效点位于射线平面25，而射线是按所述有效点进行偏转。射线偏转器16和18可以调节地、高动态地将激光束反射到工件23的加工平面内。在这里，射线偏转器是相互垂直布置的，从而它们能够使射线在两个空间方向进行偏转。较佳地，这里的射线偏转器可以是振镜扫描仪。或者，可以使用其它动态射线偏转器，比如多边形扫描仪、共振扫描仪、压电扫描仪、MEM镜、声光扫描仪或电光扫描仪。

图1示出的加工装置在所述射线偏转单元后面的辐射方向上具有聚焦单元20；通过该聚焦单元，总光束中的剩余分光束19可被调制成相互平行。假设第二模块14分别对分光束进行校准(准直)，那么聚焦单元20还可以将分光束聚焦到待加工的平面23，从而使得聚焦单元是一个聚焦透镜系统20。例如，所述聚焦透镜系统可以是具有远心性质的F-θ校正凸透镜。连同射线偏转器16和18，形成的焦点可以被偏转到工件23上的任意二维路径。由旋转单元28引起的旋转射线偏移量，导致分光束在射线平面25内在半径r'的轨道上进行移动。射线偏移量导致激光束相对于聚焦透镜系统的光轴进行调整，从而使得激光束以相对于光轴的β角度照射到工件上，如图1的部分图F所示。

被聚焦和被调整的总光束21在工件23上形成强度分布，其由光束分离器和其余的加工光学元件决定。以二维光栅为例，可以在加工平面23内在各个空间方向产生由焦点组成的光栅，其中所述光珊的形式是具有等距的光栅点间距的栅格点。由变焦单元12对总光束13进行尺寸调节，可以在加工平面23内对栅格点间距进行高精度改变。

任选地，工艺气体喷嘴被引入到聚焦单元20和工件23之间，所述工艺气体喷嘴将气体喷射流引导至加工点，并且可以排出特定的液态或气态材料。由此，工艺气体喷嘴可以被这样设计，从而使其具有多个部分喷嘴，它们各自覆盖一束部分射线的操作区域。

总而言之，图1的例子可以如下进行生产：

准直的激光束2从激光系统1发出，接着照射到旋转单元28。旋转单元28引起射线偏移r，从而使得激光束绕光系统轴描绘一轨迹(参见图1的图像A)。接下来，所述准直的光束通过衍射光学元件(DOE)。所述光束分离器将激光束29分成各自准直的分光束所构成的光线束4，比如n×n(如n＝14)。衍射光学元件相对于光轴的旋转，在这里较佳地可进行调整，从而使得包括DOE的射线分布的矩形边缘分别被定向为平行于射线偏转单元16和18的一个扫描仪轴。光线束4照射在中继模块5上，中继模块5将射线聚焦到平面10上。在由射线偏转器6偏转射线后，聚焦的总光束7通过一区域，在该区域，所述的分光束在空间上进行分离。由此，射线旋转模块较佳地具有两个可移动轴和一面矩形镜子，由于轴的移动可以将总光束7的部分区域反射入射线吸收器24^*。光束7^*照射到位于射线旋转模块24后面的掩模8。掩模8进一步选择来自总光束7^*的分光束，并因此过滤掉例如更高级的、对于加工工艺不利的分光束。在掩模8后面，经清理后的总光束9射出，其分光束通过在中继模块5内聚焦而被聚焦到射线平面10内。在由射线偏转器11偏转后，光束9被耦合到变焦系统12。变焦系统12调节总光束9，目的是在空间上操控各分光束在工件23上的间距。在由变焦透镜系统12进行调节之后，总光束13进入第二中继模块14，从而在由元件16和18构成的动态射线偏转器的有效旋转轴25上，实现光束分离器3的经缩放调节的成像。由射线偏转器16和18偏转的总光束19，通过聚焦透镜系统20被聚焦到工件23。经聚焦的总光束21，在工件23上形成由所述光束分离器和其余的加工透镜系统所决定的强度分布。工件23(x,y平面)上的完整的分光束的旋转，由此通过光束分离器3绕射线扩散方向的轴(光轴)的旋转而加以操控。将激光束相对于聚焦单元的光轴进行调整，是通过旋转单元28的射线偏移量r而实现的。较佳地，动态射线偏转器16和18是移动的，从而使得具有固定旋转频率的轨迹覆盖在工件23上(参见图1的图像E)。此轨迹因而被每一束部分射线所通过。旋转单元28由此较佳地与射线偏转器16和18一起同步移动，从而使得旋转单元28的旋转频率与轨迹的旋转频率是相匹配的。这样导致了激光束随着轨迹的每一条切线形成恒定的调整角度。

作为示例，图2显示了本发明的另一个用于对表面23进行激光加工的加工装置。

所说明的部件对应于图1中所示和所描述的部件。作为示例，在图2中，变焦系统12由4个旋转对称的透镜产生，它们可以沿光轴相互发生位移。

准直的激光束2从激光系统1发出，并接着照射到旋转单元28上。旋转单元引起射线偏移量r，从而使得激光束绕光系统的轴描绘一轨迹。接着，所述准直的激光束经过光束分离器3。所述光束分离器将激光束29分成分别由各自准直的分光束所构成的光线束4。光线束4照射在中继模块5上，中继模块5将射线聚焦到平面10上。在由射线偏转器6偏转光束后，聚焦的总光束7通过一区域，在该区域，所述的分光束在空间上进行分离。通过可动态定位的射线选择模块24而选出的射线，由此被过滤和偏转到射线吸收器24^*上。光束7^*照射在位于射线选择模块24后面的掩模8上。掩模8进一步选择来自总光束7^*的分光束，并因此过滤掉例如更高级的、对于加工工艺不利的分光束。在掩模8后面，经清理后的总光束9射出，其分光束通过在中继模块5内的聚焦而被聚焦到射线平面10内。在由射线偏转器11偏转后，光束9被耦合到一个四透镜的变焦系统12。变焦系统12影响各射线的空间角度分布，并因此调节总光束9以形成总光束13，目的是在空间上操控各分光束在工件23上的间距。为了获得所需的放大效果，变焦12中所限定的透镜由此可动态地移动到基于模型的预定位置。在由变焦透镜系统12进行尺寸调整之后，将调整的总光束13进入第二中继模块14，从而在由元件16和18构成的动态射线偏转器的有效旋转轴25上，实现光束分离器3的经缩放调节的成像。由射线偏转器16和18偏转的总光束19，通过聚焦透镜系统20被聚焦到工件23上。经聚焦的总光束21，在工件23上形成由光束分离器和其余加工透镜系统所决定的强度分布。

作为示例，图3示出了本发明加工装置的另一实施例。再次，所说明的元件对应于图1所示的部件，这样前面所给出的解释也可以移用于此。然而，图3中的所述变焦系统是通过两组变形棱镜26和27形成，即楔形板组26和27。

准直的激光束2从激光系统1发出，并接着照射到旋转单元28上。旋转单元引起射线偏移r，从而激光束描绘出一轨迹。接下来，所述准直的激光束通过光束分离器3。所述光束分离器将激光束29分成由准直的分光束分别组成的光线束4。光线束4照射到作为变焦系统的变形棱镜组26上。通过棱镜26的相互之间的相对旋转，可以在一根轴操控角度分布，并因此可以在工件23上在相关轴方向实现射线分离的变化。经操控的光线束照射在中继模块5上，中继模块5将射线聚焦到平面10。在由射线偏转器6偏转光束后，聚焦的总光束7通过一区域，在该区域，所述的分光束在空间上进行分离。由此，通过可动态定位的射线选择模块24而选出的光束，被过滤和反射到射线吸收器24^*上。光束7^*照射在位于射线选择模块24后面的掩模8上。掩模8进一步选择来自总光束7^*的分光束，并由此过滤掉例如更高级、对于加工工艺不利的分光束。在掩模8后面，经清理的总光束9射出，其分光束通过在中继模块5内的聚焦被聚焦到射线平面10内。在由射线偏转器11偏转后，光束9被耦合到第二组变形棱镜27上，其被设置成垂直于第一组棱镜26，并因此操控在工件23上第二空间轴的射线间距。在由棱镜变焦系统27调节后，总光束13进入第二中继模块14，从而在由元件16和18构成的动态射线偏转器的有效旋转轴25上，实现光束分离器3的经缩放调节的成像。由射线偏转器16和18偏转的总光束19，通过聚焦透镜系统20被聚焦到工件23上。经聚焦的总光束21，在工件23上形成由光束分离器和区域加工透镜系统所决定的强度分布。由此，通过光束分离器3的旋转，可以在正交于射线扩散方向的情况下，操控分光束在工件23的加工平面内进行旋转。

图4显示了本发明另一加工装置的实施例。所说明的元件基本上对应于图1中的元件。因此，与图1有关的描述可以移用于图4。在图4中，旋转单元28被设计成倾斜的平面平行板，而变焦装置12为四面透镜，这些透镜可以沿着光轴发生相对位移。通过经调整的平面平行板上的折射，根据折射定律会引起射线偏移。光束29相对于光轴平行且准直地离开面板。平面平行板的旋转导致偏移光束绕光轴旋转，并因此执行圆周运动。或者，平面平行板相对于光轴的角度调整量也可以是零。然而，在这种情况下，偏移量会是零。

作为示例，图5显示了本发明的另一加工装置实施例。所说明的元件由此对应于图1中的元件，这样与图1有关的描述可以移用于图5。在图5中，发散单元3可以是相对于光轴而倾斜的。较佳地，它可以是衍射光学元件。通过使发散单元3倾斜，可以影响工件平面23内的分光束排列的周期。例如，这可以用于例如对点周期(spot period)进行精细调整，包括从几微米分辨率范围到几纳米的范围。

作为示例，图6显示了本发明的另一加工装置实施例。构造对应于图1所示构造，从而与图1有关的描述可以移用于图6。除了图1，然而图6所示的构造具有光偏振单元30，它在空间上动态地改变激光束的偏振状态。在所示例子中，光偏振单元30被布置在激光束1和旋转单元28之间。

线性偏振的准直激光束2从激光系统1发出，接着照射到光偏振单元30上。光偏振单元30可以在空间上动态地改变激光束的偏振状态。光偏振单元30由此具有各种不同的实例。在较佳例中，光偏振单元30由旋转安置的半波板组成，它可绕光轴进行偏振方向的旋转。所述半波板可以绕光轴高频旋转，使得线性偏振激光的偏振方向的快速旋转成为可能。较佳地，半波板的旋转频率由此正好是旋转单元28的旋转频率的一半。偏振经修正的激光束31，离开偏振单元30并接着照射到旋转单元28。旋转单元引起射线偏移量r，从而使得激光束描绘出一轨迹。接下来，所述准直激光束经过光束分离器3。光束分离器将激光束29分成由准直分光束分别组成的光线束4。光线束4照射到中继模块5上，中继模块5将射线聚焦到平面10。在由射线偏转器6偏转光束后，经聚焦的总光束7通过一区域，在该区域，所述的分光束在空间上进行分离。通过可动态定位的射线选择模块24而选出的射线，由此被过滤和偏转到射线吸收器24^*上。光束7^*照射在位于射线选择模块24后的掩模8上。掩模8进一步选择来自总光束7^*的分光束，并因此过滤掉例如更高级的、对于加工工艺不利的分光束。在掩模8后面，经清理后的总光束9射出，其分光束通过在中继模块5内的聚焦而被聚焦到射线平面10内。在由射线偏转器11偏转后，光束9被耦合到变焦系统12。变焦系统12调节总光束，目的是在空间上操控各分光束在工件23上的间距。在由变焦透镜系统12进行尺寸调整之后，总光束13进入第二中继模块14，从而在由元件16和18构成的动态射线偏转器的有效旋转轴25上，实现光束分离器3的经缩放调节的成像。由射线偏转器16和18偏转的总光束19，通过聚焦透镜系统20被聚焦到工件23上。经聚焦的总光束21，在工件23上形成由光束分离器和其余的加工透镜系统所决定的强度分布。由此，通过光束分离器3的旋转，可以在正交于射线扩散方向的情况下，操控分光束在工件23上进行旋转。较佳地，通过偏振单元30、旋转单元28和动态射线偏振器16和18的同步运动，可以实现用于运动方向和用于调整激光束的偏振矢量的明确取向。

或者，偏振单元也可以设计成四分之一波板，以用于产生圆偏振，或设计成相位延迟片的组合，以用来产生其它形式的偏振。较佳地，出于本发明目的，被包括的情况有：产生径向偏振，在这种情况下，偏振矢量相对于激光束的强度分布中心是径向取向的；或者产生切向偏振，在这种情况下，偏振矢量通过利用分段四分之一波板或者半波板相对于强度分布中心点是切向取向的。

作为示例，图7显示了旋转单元28的产生；利用旋转单元28，入射激光束2被平移一距离量r，所示例子允许间距r是可变调整的。所述构造具有第一面镜28a，它将入射激光束2反射到平面平行板28b上。所述激光束经过平面平行板28b，并由此相对于入射方向发生平行偏移。所述射出的激光束照射到第二面镜28c，第二面镜28c被取向定位，从而使得发出的激光束29平行于入射激光束2延伸，但具有一定量r的偏移。平面平行板28b具有旋转的构造。较佳地，平面平行板28b由此绕一个轴旋转，该轴穿过激光束在平面平行板上的入射点。通过移动两面镜子28a和28c，并调整倾角，激光束到平面平行板28b的入射角度α可以得到调整。借由所述平面平行板，可以设定如图1中所描述的确定的射线偏移量，并因此轨迹半径r可以随着改变入射角度而变化。由此，这两面镜子总是对应地对称发生位移，从而使得激光束在平面平行板的入射点对应着旋转单元的旋转轴，并且在反射到第二面镜28c之后的旋转射线的旋转轴，对于所有角度调整而言都是相同的。

作为示例，图8示出了变焦单元的一种构造，该变焦单元具有第一组柱面透镜12a和第二组柱面透镜12b，它们均布置在第一模块5和第二模块14之间。柱面透镜的圆柱体轴，在第二组透镜12b中相对于第一组透镜12a绕光轴旋转90^°。通过第一组柱面透镜12a，沿垂直于光轴的第一方向的分光束之间的间距被缩放调节，并且通过第二组柱面透镜12b，分光束之间的间距在沿垂直于第一方向的方向被缩放提交。

图9说明了不连续射线分布上的变形棱镜的光学操作原理。通过使棱镜91和92互相倾斜，可以实现对分光束93、93’相互之间的间距的调节。由此，可以实现柱面透镜91和92的相互倾斜，其中该倾斜围绕垂直于光轴的轴。分光束93、93'被倾斜的棱镜91和92以一定角度偏转，其在垂直于棱镜91和92的倾斜轴并且平行于光轴的平面内。如果棱镜91和92彼此相互倾斜一特定角度，那么分光束93被偏转θ₁从而其延伸为分光束93'。在经过第一模块5之后，随后在第一模块5的聚焦平面10内就产生了间距d₁的分光束93位移。作为示例，图9示出了分光束93对于棱镜91和92的三个不同位置的位移，其中不同位置引起了不同的角度θ₂和θ₃，并因此引起的聚焦平面10内不同的间距d₂和d₃。

在图9下方区域，聚焦点在聚焦平面10内。可以发现的是，通过倾斜棱镜91和92，产生一维方向上聚焦点之间的不同间距。

图10示出了三个不同分光束穿过变焦系统12的射线过程，所述变焦系统设置有四个旋转对称的透镜L4、L5、L6和L7，在各透镜位置具有不同的构造。可以发现的是，在四个透镜L4、L5、L6和L7输出端上的分光束7a、7b和7c的间距，取决于这些透镜相互之间的布置。在图10的上方的部分图中，分光束7a、7b和7c在输出端具有彼此之间的最小间距。在最下方的部分图中，它们具有彼此之间的最大间距。

在图10中，分光束7a、7b和7c被阐释为大量射线的光线束。这些射线中的一束可以视作主射线。然后，所述变焦系统调节各主射线相互之间的间距。

图11以简化的方式示出来自发散单元3的三束不同的分光束的射线过程，此射线过程是在一个没有变焦系统的构造中，通过第一模块5进入到第二模块14后面。

在所示例子中，发散单元3将未处理的激光束扇开成三束分光束7a、7b和7c。每一束分光束具有大量射线；作为示例，在图11中显示了大量射线中的主射线71a、71b和71c和另外两束射线。

在图11中，分光束7a、7b和7c准直地离开发散单元3，从而分光束的所有射线分别平行于对应的主射线71a、71b或71c进行延伸。在分光束7a中，因此射线平行于主射线71a进行延伸，而在分光束7b中，它们平行于主射线71b进行延伸。

在所示例子中，第一模块使主射线71a、71b和71c相互之间的角度变得更小。在图11中，这样导致了主射线71a、71b和71c平行化。与此同时，第一模块5分别聚焦分光束7a、7b和7c。在经过聚焦平面10之后，分光束分别再次分开并发散地照射到第二模块14。在所示例子中，这样令分光束分别被校准，从而使得每一束分光束准直地延伸。与此同时，第二模块14偏转分光束，从而使得分光束的主射线71a、71b和71c向对方延伸，并在如图11所示的构造的右端发生交叉。

本发明的构造的其它元件，为清晰起见而被省略。

图12示出了一种构造，它对应于图11所示构造，然而它还具有变焦系统12。可以发现的是，变焦系统12改变了主射线71a、71b和71c相互之间的间距，在所示例子中使间距变小。本发明的装置的其它元件，为清晰起见而被省略。

图13示出了在一优选构造中偏转单元16和18优选位置，其中振镜扫描仪包含位于第二模块14后面区域中的两面动态移动的镜子16和18。较佳地，偏转单元的镜子16和18被定位，从而使得因第二模块14偏转而导致的主射线发生交叉的点，正好定位在镜子16和18的中间。

如上所述，部分射线7a、7b和7c，在经镜子16和18偏转之后，经过聚焦单元20(在此是一个F-θ透镜)。聚焦单元20将分光束分别聚焦到待加工的表面23上。

图14示出了射线72a、72b、72c和72d之间的相对于主射线71的角度定义，以及第二模块14对分光束内的射线72a、72b、72c和72d的角度的影响，以及对主射线71相对于光轴的角度的影响。

分光束7，以相对于光轴OA的其主射线角度θ_HA，照射到第二模块14上。第二模块14将相对于光轴的主射线角度改变为Δ_HB，在所示例子中，Δ_HB小于角度θ_HA。

射线72a相对于主射线71的角度用θ_3a表示，射线72b相对于主射线71的角度用θ_2a表示，而射线72c相对于主射线71的角度用θ_1a表示。第一模块14令射线72a、72b、72c和72d分别相对于主射线71的角度变小，从而使得射出的射线的角度θ_1b、θ_2b和θ_3b分别小于入射射线相对于入射主射线的角度θ_1a，θ_2a和θ_3a。

图15示出了第二模块对于图14所示射线的影响，和对于不同分光束的主射线之间角度的影响。关于对于射线相对于其对应主射线的角度的影响，可参考图14。

上部的分光束7a的主射线被称为71a，而下部的分光束7b的主射线被称为71b。

主射线71a和71b以彼此轻微靠拢的方式延伸，以角度θ_H1-H2-A照射到第二模块14上。借由第二模块14，它们朝向彼此偏转，从而它们以角度θ_H1-H2-B在第二模块14后面以更靠拢的方式延伸。

如在图14中已显示的那样，通过第二模块14，各射线相对于各自主射线71a或71b的角度被调制得更小。

图16示出了用本发明设备用于产生周期性图案的扫描方法。相邻分光束的中间空间在这里被结构填满。结构的周期可以是点周期的整除数，即在加工表面23上的分光束的周期。

由此，具有点周期间距的加工点(激光聚焦点)所组成的图案，可沿着扫描轮廓通过偏转单元进行移动，并因此产生结构。随后，所述图案按结构的第一周期沿着第一轴向方向进行位移，而且图案再次通过偏转单元沿着同样的扫描轮廓进行移动。这样实施，直到沿着具有点周期长度的第一轴向方向的区域被结构填满为止。因此，产生周期性结构的闭合线。随后，沿着垂直于第一轴向方向的第二轴向方向，通过偏转单元使得结构按第二周期对图案进行位移。再次，图案随着沿着扫描轮廓，通过偏转单元进行移动，而且结构的下一条线段可已描述的工序产生。根据图16，实施该方法，直到产生周期性结构的闭合区域为止。

图17示出了一种可行的表示连续强度分布的射线过程。这种表示可以由无限数量的像素点组成，相邻点的间距ΔX为无限小。一束分光束可以分配给每一个像素点。因此，无限数量的分光束(其主射线在它们的方向上仅仅差一个无限小角度Δθ)，存在于聚焦单元前面的辐射方向上。

图18示出了一种可行的表示不连续强度分布的射线过程。在此例中，这种表示可由具有空间间隔d>0的有限数量的像素点组成。对于成像空间内的每一个点而言，分光束存在于聚焦单元前面的辐射方向上。分光束的主射线在它们的方向上相差的角度不等于0。

Claims (43)

1.一种用于表面激光加工的加工装置，其特征在于，

包括：

激光束入口，在此处激光束可以在光轴上沿辐射方向进行辐射；

旋转单元，所述旋转单元布置在所述激光束入口后面的辐射方向上；借助于所述旋转单元，所述激光束可以在相对于所述光轴的偏移方向以一定间距被平行偏置，其中所述偏移方向是瞬时围绕所述光轴旋转；

至少一个发散单元，所述发散单元布置在所述旋转单元后面的辐射方向上，并且通过所述发散单元，所述激光束可以被扇开成多个分光束，所述分光束在径向于所述光轴的方向上形成连续或不连续的强度分布，其中所述多个分光束代表一束总光束；

第一模块，所述第一模块布置在所述发散单元后面的辐射方向上，并且通过所述第一模块，所述分光束分别被聚焦；

选择单元，所述选择单元布置在所述第一模块后面的辐射方向上，并且通过所述选择单元，所述分光束的一部分可以从所述总光束中移除；

第二模块，所述第二模块布置在所述第一模块后面的辐射方向上，并且通过所述第二模块，所述分光束的射线角度分别被调制成相互之间更小；

偏转单元，所述偏转单元布置在所述第二模块后面的辐射方向上，并且通过所述偏转单元，所述分光束可以以时间函数方式进行偏转；以及

聚焦单元，所述聚焦单元布置在所述第二模块后面的辐射方向上，并且通过所述聚焦单元，所述总光束的剩余分光束分别被聚焦。

2.根据前述权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述第二模块布置在所述选择单元后面的辐射方向上。

3.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述加工装置还具有变焦系统，所述变焦系统布置在所述发散单元后面的辐射方向上，较佳地布置在所述第一模块后面，并且通过所述变焦系统，所述总光束的分光束之间的间距和/或所述分光束的主射线之间的间距可以被调节。

4.根据前述权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述变焦系统沿所述光轴布置在所述选择单元和所述第二模块之间。

5.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述激光束能够被所述发散单元扇开成多个分别准直的分光束；

所述第一模块将所述分光束分别聚焦在一共平面内，较佳地所述共平面垂直于所述光轴，从而使得所述分光束在所述共平面的之前和之后的辐射方向上的区域内，不会重叠；和

所述选择单元布置在所述区域内，在所述区域内所述分光束不会重叠。

6.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述多个分光束的主射线之间的角度能够通过所述第一模块加以改变；较佳地，所述分光束的主射线可以通过所述第一模块被调制成相互之间平行。

7.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述发散单元被安置成围绕所述光轴和/或围绕垂直于所述光轴的轴进行旋转。

8.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述发散单元具有或者是选自下组的一个或多个结构：衍射光学元件、一个或多个二色分光镜、一个或多个折射光学元件、一个或多个显微透镜阵列、一个或多个固定的或者动态的衍射光栅、一个或多个空间光调制器、一个或多个全息图，和/或一个或多个光栅光阀。

9.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述选择单元具有吸收器，所述吸收器可以被引入待移除的所述分光束的辐射路径；或者所述选择单元具有镜子，所述镜子可以被引入待移除的所述分光束的辐射路径；通过所述镜子，待移除的所述分光束可以被偏转到所述吸收器上。

10.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述选择单元具有静态或动态的微镜阵列，所述阵列具有大量的微镜或由微镜组成，待移除的一束或多束所述分光束能够通过所述微镜被分别偏转到吸收器。

11.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述选择单元具有掩模，所述掩模掩盖和/或吸收待移除的所述分光束，较佳地，所述掩模是可移动的从而可以移动到待移除的所述分光束的辐射路径中。

12.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，还具有另一选择单元，所述另一选择单元布置在所述第一模块前面的辐射方向上，并且通过所述另一选择单元，所述分光束的一部分可以被遮掩。

13.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述发散单元是衍射光学元件，较佳地是光栅，并且通过所述选择单元，所述衍射光学元件产生的所有阶的衍射图案，其中所述阶不是主阶或是0阶，能够从所述光束中被移除。

14.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述发散单元是衍射光学元件，较佳地是光栅，而且通过所述选择单元，至少一束分光束可以被移除，其中所述的一束分光束是通过所述衍射光学元件产生的主阶衍射图案。

15.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述发散单元布置在所述第一模块和/或所述第二模块的入射光瞳内，所述第二模块将剩余的所述分光束的主射线相互之间聚集，从而在沿着所述第二模块和所述聚焦单元之间的所述光轴的平面内，所述剩余的分光束具有相互之间的最小间距，并在所述平面后面分开直至到达所述聚焦单元。

16.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，通过所述第二模块，所述分光束的射线角度可以分别被调制成相互之间更小，小到这样的角度：所述角度类似在光轴上点反射的对应角度，并且所述角度是相应的所述分光束的射线在进入所述第一模块时相互之间的角度；较佳地，所述分光束可以被准直。

17.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述聚焦单元将剩余的所述分光束的主射线调制成相互之间平行。

18.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述聚焦单元将剩余的所述分光束的主射线聚焦到所述待加工表面上。

19.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，还具有激光系统，通过所述激光系统，激光束可以在所述光轴上沿所述辐射方向产生，并且所述激光束进入所述激光束入口。

20.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述激光系统具有用于产生所述激光束的非脉冲激光、微秒激光、纳秒激光、皮秒激光或飞秒激光。

21.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述第一模块和/或第二模块具有至少一面凸透镜和至少一面凹透镜或由其构成，其中所述凸透镜和所述凹透镜具有限定的佩茨瓦尔和。

22.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，还具有焦点转移单元，所述焦点转移单元沿着所述激光束入口后面和所述旋转单元前面的辐射方向上的所述光轴布置，并且通过所述焦点转移单元，所述激光束射线之间的角度可以被调整，使得所述射线汇聚于所述焦点转移单元后面的所述光轴上一点，或者使得所述射线自所述聚焦转移单元之中或之前的所述光轴上一点投射地移动分开，其中所述对应点的间距，可以通过所述焦点转移单元沿着所述光轴被改变。

23.根据权利要求3至22中任一所述的加工装置，其特征在于，所述变焦系统具有多个旋转对称的透镜，所述透镜设置成其透镜轴与所述光轴是同轴的，并且较佳地，所述透镜可沿所述光轴相互移动。

24.根据权利要求3至22中任一所述的加工装置，其特征在于，所述变焦系统具有第一组变形棱镜，以及较佳地具有第二组变形棱镜，其中第二组变形棱镜相对于所述第一组绕所述光轴旋转90°；所述第一组棱镜和可能的所述第二组棱镜围绕轴分别相互旋转，所述轴垂直于所述光轴并平行于所述棱镜的非平行表面；较佳地，所述第一组布置在所述发散单元和所述第一模块之间，而可能的所述第二组布置在所述选择单元和所述第二模块之间。

25.根据权利要求3至22中任一所述的加工装置，其特征在于，所述变焦系统具有第一组柱面透镜，以及较佳地具有第二组柱面透镜，所述第二组柱面透镜相对于所述第一组绕所述光轴旋转90°；所述第一组柱面透镜和可能的所述第二组柱面透镜可以沿所述光轴相互移动；较佳地，所述第一组布置在所述发散单元和所述第一模块之间，而可能的所述第二组布置在所述选择单元和所述第二模块之间。

26.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述旋转单元具有平面平行板，所述平面平行板被布置成相对于所述光轴倾斜并可绕所述光轴旋转。

27.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述旋转单元具有至少两块楔形板或由其构成，所述楔形板可绕所述光轴旋转。

28.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述旋转单元具有施密特-别汉棱镜、旋转K镜、或道威棱镜、或其组合，所述棱镜可以绕所述光轴旋转。

29.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述选择单元具有平面平行板，所述平面平行板布置于两面镜子之间；所述镜子和所述平面平行板被这样布置，使得沿着所述光轴入射到所述镜子之一的激光束，被该面镜子反射到所述平面平行板，并穿过所述平面平行板入射到另一面镜子上，所述激光束被所述另一面镜子以平行于所述光轴的方向且相对于所述光轴大于零的间距进行反射，其中所述平面平行板是可旋转的，并且较佳地，所述镜子可以在平行于所述光轴的方向偏置。

30.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，还具有偏振单元，所述偏振单元绕所述光轴旋转；并且通过所述偏振单元，所述激光束的偏振状态可以被改变，较佳地所述激光束的偏振方向通过所述偏振单元绕所述光轴旋转；较佳地，所述偏振单元布置在所述旋转单元前面的辐射方向上。

31.根据前述权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述偏振单元绕所述光轴旋转的旋转频率，是所述旋转单元的偏移方向绕所述光轴旋转的旋转频率的一半。

32.根据前述两条权利要求之一所述的加工装置，其特征在于，所述偏振装置是半波板、四分之一波板、切向偏振器、径向偏振器或相延迟板的组合。

33.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述偏转单元具有一个或者多个选自下组的元件：一个或多个振镜扫描仪、一个或多个多边形扫描仪、一个或多个共振扫描仪、一个或多个压电扫描仪、一个或多个MEM镜、一个或多个微镜扫描仪、一个或多个声光偏转器或电光偏转器、和/或楔形板或平面平行板的组合，它们被安置成绕所述光轴旋转。

34.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述偏转单元被布置成：使得所述偏转单元的有效旋转点与通过所述第一和第二模块所产生的发散单元的成像是相匹配的。

35.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述聚焦单元具有或是F-θ透镜。

36.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述偏转装置沿着所述聚焦单元前面的所述光轴布置。

37.根据前述任一权利要求所述的加工装置，其特征在于，还具有至少一个工艺气体喷嘴，通过所述工艺气体喷嘴，至少一个气体喷射流可以靶向到所述表面的那些区域，所述那些区域由一束或多束所述分光束加工。

38.根据前述权利要求所述的加工装置，其特征在于，所述工艺气体喷嘴具有多个分喷嘴，这些分喷嘴分别靶向被分光束加工的所述表面区域。

39.一种对表面进行激光加工的方法，其特征在于，包括：

将激光束在光轴上沿辐射方向进行辐射；

所述激光束在偏移方向以相对于所述光轴的一间距进行平行偏移，所述偏移方向瞬时绕所述光轴旋转；

所述激光束被扇开成多个分光束，所述多个分光束在所述光轴径向方向上形成连续的或不连续的强度分布；

所述多个分光束表示总光束；

所述分光束分别被聚焦；

一些所述分光束从所述总光束中被移除；

剩余的所述分光束的射线间的角度分别被调制成更小；

所述分光束以时间函数方式进行偏转，并且其射线之间的角度被分别减小；以及

所述总光束的剩余分光束分别被聚焦。

40.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述偏转单元执行一动作，该动作导致所述光束的圆形偏转。

41.根据前述两条权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述旋转单元的旋转与所述偏转单元的偏转是同步的。

42.根据权利要求39至42中任一所述的方法，其特征在于，所述分光束在待加工的所述表面上形成具有周期的聚焦点的周期排列；在第一加工步骤以及之后的加工步骤中，在聚焦点处执行激光加工；所述表面在所述表面的平面内以一距离，相对于聚焦点并在所述聚焦点的所述周期性排列的方向上，进行偏移；并且，在发生偏移后，对所述表面执行进一步的激光加工；所述周期是所述距离的正数倍。

43.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法是用权利要求1至38中任一所述加工装置执行。