CN109477971A - 可变像散射束适配设备和频率转换单元 - Google Patents

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Abstract

一种射束适配设备(21)，用于沿着射束适配设备(21)的射束轴线(25)传播的电磁辐射的可变像散调设，具有：‑用于接收电磁辐射的第一像散透镜单元(27)，其提供能相对于所述射束轴线(25)倾斜以调设像散的至少一个第一透镜(L1)；‑发散度适配透镜单元(31)，其具有用于调设发散度的第二透镜(L2)，其中，第二透镜(L2)与第一透镜(L1)之间的沿着所述射束轴线(25)的间距(d12)是能调设；和，‑第二像散透镜单元(29)，其具有能相对于所述射束轴线(25)倾斜以调设像散的至少一个第三透镜(L3)，其中，尤其为了调设电池辐射在第三透镜(L3)上的尺寸，第二透镜(L2)与所述第三透镜(L3)之间的沿所述射束轴线(25)的间距(d23)是能调设的。所述射束适配设备(21)例如可用于在频率转换时进行像散预补偿。

Description

可变像散射束适配设备和频率转换单元
技术领域
本发明涉及一种射束适配器，尤其是用于对激光射束在诸如横向延伸尺度和发散度的射束参数方面进行连续可变适配，特别是用于影响像散和非旋转对称的射束横截面。此外，本发明涉及频率转换单元和用于频率转换的方法。
背景技术
在复杂的光学系统中，激光射束可以具有不同的输入参数，这些参数要适配于窄的输出规格。例如，要耦合到光学系统中的激光射束的特定输入参数由单个射束源或多个射束源的特性结合射束引导件或定位在射束中的其他光具得到。例如对各激光类型、各产品系列、各设备(安装)，这些特性相互不同。然而，因为复杂的光学系统(如射束源或射束引导件)例如很少能够没有公差地相同构建或运行，所以在一产品系列的计划为相同的各单元之间也可能例如由于不完全相同或不完美的射束源或射束引导件个体而出现不同的特性。特定的输出参数可基于特定的光学要求和接收激光射束的光学系统的要引起的光学过程得到。与输入参数类似，所需的输出参数可以不同并且可以单独变化。然而，由于应用或随后的光具，输出参数通常位于非常窄的公差范围内，以便能够实现可严格重复的精确的激光应用/过程。
在此涉及射束的横向射束尺寸和发散度。这基本上是指如在ISO13694，ISO 11145和ISO 11146标准中定义的场或强度分布的二阶矩。但是，也可以使用其他适当的定义。
通常，在射束源、射束引导件和应用系统之间以不同方式适配激光射束的横向延伸尺度及其在多个轴线上的发散度。接收这种射束的许多系统需要特别旋转对称的射束，射束源或接收系统之前的光学系统不能以所需的精度提供所述射束。然而，在一些接收系统中，激光射束的精确限定的非旋转对称的(例如椭圆的和/或像散的)形状也是适配的目标。一般性地，US2009/0257118A1示出了一种用于射束成形的望远镜组件，其例如由于预选的镜而在射束适配方面不具有可变性。
当例如通过非线性频率转换产生紫外(UV)激光辐射时，在频率转换单元中可能会出现UV激光辐射的幅值和相位方面的不希望的像差。这种像差例如通过后接的并且设置用于修正的光学系统补偿，例如参见US 2012/0120481A1和US2004/0228372A1。然而，这种光学修正系统的光学零部件可能由于UV激光辐射而受到对表面、特别是表面涂层的逐步影响(例如局部破坏)，该逐步影响对整个系统的功能是有害的。
此外，DE 10 2010 003591 A1公开了一种频率转换组件，其中，为了补偿非线性晶体中传播方向的差异，通过以相对于射束轴线的较小偏移和/或倾斜通过透镜而引起两个输入射束的射束偏移。在此，由于仅需要小的射束偏移，因此避免了入射激光射束的过强椭圆率。此外，US8,422,119B1公开了用于频率转换的非线性晶体和布置在该非线性晶体之前以在非线性晶体中产生特定的射束形状的柱面透镜的组合。此外，EP 1 237 034 B1公开了一种具有电子斑尺寸控制和聚焦控制的光学系统，US2012/0032065公开了一种频率转换的激光系统的动态性波前控制，而US5,745,296公开了一种多射束绘写设备。
发明内容
本发明的一个方面的任务在于提供可变像散射束适配器。本发明的另一方面的任务在于提供频率转换单元的具有旋转对称延伸尺度和/或发散度的输出射束，特别是UV输出射束。
这些任务中的至少一个任务通过根据权利要求1的射束适配设备、根据权利要求2的射束适配设备、根据权利要求11的频率转换单元、根据权利要求14的光学系统、以及根据权利要求16的用于频率转换的方法解决。在从属权利要求中给出了扩展方案。
在一个方面，用于可变像散调设和/或调设沿着射束适配设备的射束轴线传播的电磁辐射的横向延伸尺度的射束适配设备包括：用于接收电磁辐射的第一像散透镜单元，该第一像散透镜单元提供至少一个可相对于射束轴线倾斜以调设像散的第一透镜；具有用于调设发散度的第二透镜的发散度适配透镜单元，其中，第二透镜和第一像散透镜单元的第一透镜之间的沿射束轴线的间距可调设；具有至少一个第三透镜的第二像散透镜单元，该第三透镜可相对于射束轴线倾斜，用于调设像散。在此，尤其为了调设电磁辐射在第三透镜上的尺寸，第二透镜和第二像散透镜单元的第三透镜之间的沿着射束轴线的间距可调设。
在另一方面，频率转换单元具有射束预补偿设备，该射束预补偿设备具有：如上所述的用于将由射束源提供的电磁辐射成形为具有预先确定的射束参数的输出射束的射束适配设备；和，具有频率转换晶体的频率转换装置，用于以输出射束产生经频率转换的射束。频率转换装置构造为用于产生经频率转换的射束，其具有在射束形状和/或发散度方面关于输出射束不对称的射束变形。
在另一方面，光学系统具有影响光学系统中的射束形状和/或发散度的多个光学零部件和如上所述的用于补偿光学系统中的射束形状和/或发散度的射束适配设备。因此，尤其是在调设和/或更换其中一个光学部件之后和/或为了调设以光学系统产生的射束的确定参数而执行补偿。
在另一方面，一种用于频率转换的方法包括以下步骤：提供沿传播方向传播的电磁辐射；利用如上所述的射束适配设备使电磁辐射在射束尺寸和发散度方面进行适配，以形成用于频率转换晶体中的频率转换的输出射束；在频率转换晶体中产生经频率转换的射束。输出射束的在射束尺寸和发散度的方面的适配可以下述方式进行，以使得存在经频率转换的射束的希望的射束参数。
在一些实施方式中，第一像散透镜单元、发散度适配透镜单元和/或第二像散透镜单元构造为，使得通过第一透镜和/或第三透镜的可倾斜性以及发散度适配透镜单元的可移动性，可通过相应透镜的倾斜和移动来调设电磁辐射在第二像散透镜单元处的尺寸和电磁辐射在第二像散透镜单元下游沿各两个独立方向的发散度。例如，可以独立于发散度的方向(主轴线)来调设射束延伸尺度的(在参考平面处的)方向(主轴线)。通常，射束延伸尺度的两个主轴线总是彼此垂直，发散度的两个主轴线也是如此。
在一些实施方式中，第一像散透镜单元、发散度适配透镜单元和/或第二像散透镜单元构造为：第一透镜和/或第三透镜的可倾斜性和可移动性以及发散度适配透镜单元的可移动性使得可以以关于光学轴线不旋转对称的方式自由调设电磁辐射在射束适配器下游在相互独立的方向上的尺寸和发散度，即，射束延伸尺度的(在参考平面处的)主轴线和发散度的主轴线可以在其取向和尺寸上相互独立地选择。
在一些实施方式中，射束适配设备还包括沿射束轴线构造的调准轨道，用于沿射束轴线定位第一像散透镜单元、第二像散透镜单元和/或发散度适配透镜单元。附加地或替代地，射束适配设备还可包括至少一个旋转支架，用于保持第一透镜或第三透镜，其中，所述至少一个旋转支架包括至少一个调设设备，用于调设相应透镜绕至少一个倾斜轴线的至少一个倾斜角度。一倾斜轴线尤其可以正交于射束轴线延伸。
在一些实施方式中，射束适配设备还具有射束分析单元，其具有用于记录电磁辐射在图像平面中的射束轮廓的第一探测单元，以及具有将在第二像散透镜单元的区域中——尤其是在作为像平面的第三透镜的区域中--的射束轮廓成像到所述图像平面上的分析透镜。此外，射束分析器单元可以具有至少一个远场探测单元，用于记录电磁辐射在第二像散透镜单元之后的远场平面中的射束轮廓。射束分析单元尤其构造用于分析电磁辐射的分析部分。
在一些实施方式中，射束适配设备还包括控制单元，用于操控第一透镜和/或第三透镜的倾斜和/或用于操控发散度适配透镜单元和像散透镜单元之间的间距中的至少一个间距。所述操控尤其可以分别根据以射束分析单元检测到的射束轮廓并且尤其是预先给定的目标射束轮廓和/或源于射束的测量参数来进行。
这里描述的方案的优点是光学结构的简单性，借助该光学结构可以解决调设射束参数的任务。因此，射束适配设备可以有利地以少量的易于制造的球面透镜构建。另一个优点在于，射束适配设备针对失准的相对高的容忍性以及射束适配设备的非常灵活的可用性。因为倾斜的透镜的像散随着倾斜角度缓慢且连续地增加，所以在要调设的角度方面也可以存在高的容忍性。
因此，本文描述的方案可以极大地有助于特别是在自由射束引导的超短脉冲(UKP)激光方面能将发散度和射束直径窄地制定。与使用柱面透镜相比，在使用球面透镜时对失准的相对不敏感性也可使得用户更容易将射束适配设备投入运行，例如即使在较长的传输之后也是如此。
本文描述的概念尤其涉及泵浦和/或种子激光辐射的用于频率转换、尤其是用于生成UV辐射的射束成形，以及一般性地涉及射束参数的灵活调设。
附图说明
在此，公开了可至少部分地改进现有技术的各方面的方案。其他特征及其目的可由在后面根据附图对实施例进行的描述得到。附图示出：
图1A至图1C示出了用于调设发散度的可变扩束器的示例性示意图，
图2示出了穿过倾斜的旋转对称透镜的射束的示意性立体图，
图3示出了可变像散射束适配设备的示例性实施方式，
图4示出了用于分析可变像散射束适配设备的输出射束的射束分析单元的示例性实施方式，
图5示出了用于说明未预补偿的频率转换效应的草图，
图6示出了具有用于预补偿射束形状的可变像散射束适配设备的频率转换单元的示例性实施方式，
图7示出了频率转换单元的示意性示例性水平和竖直剖视图，以示出预补偿，和
图8示出了具有射束适配设备的光学系统的示例性草图。
具体实施方式
在这里描述的方面部分地基于以下认识：由可沿射束轴线运动的多个透镜(例如，会聚透镜、散射透镜、会聚透镜)构成的、用于可变的射束扩宽和射束参数适配的系统可以关于一个或多个透镜补充倾斜自由度和也可能的横向平移自由度。由此可自由地影响射束在系统输出处在(横向于传播方向的)不同轴线上的尺寸和发散度。
如开头所述，激光系统的各种应用、例如在材料加工中的应用需要特定的并且部分地具有窄公差的射束参数。这些射束参数可能例如关于特定的光学元件或待加工的工件提供。所述射束参数包括例如焦点直径(射束在焦点处的直径)，射束在焦点处或在焦点附近的圆度或椭圆度，以及焦点(在激光射束的传播方向上)的轴向位置。对于特定应用可能需要相应射束参数的光学元件例如包括DOE和频率转换晶体。将激光传输至应用的传输还可能对所需的输入射束参数提出特殊要求(例如针对传输光纤或基于激光的机床的切割光具)。
然而，激光射束源或所传播的激光辐射很少直接刚好对应于所需的要求。此外，即使具有相同的设计，射束源通常也具有略微不同的射束参数。例如，所用的光学元件可能与理想情况有偏差，或，热学的或其他的物理效应可能使射束不同地变形。相应地，例如当更换射束源时，可能需要根据所使用的射束源进行补充调准。由射束源提供的电磁辐射与为应用所需的参数之间的差异例如在于射束直径(在参考部位处)的偏差和射束发散度的偏差。这些偏差可以是旋转对称的。但是，也可能在不同的轴线上需要不同的尺寸或适配成不同的尺寸，即，可能存在或需要特定的非圆射束或一般性像散射束(allgemeinastigmatischer Strahl)。应该注意的是，激光加工过程对激光射束在射束参数方面的要求通常是严格的，从而对激光系统或射束引导件的零部件提出了极高的要求。例如，容易由并且经常由平面偏转器引起像散，平面偏转器由于生产或安装而具有小的(但不总是相同的)曲率。对于精确的激光材料加工，通常不能容忍像散射束。
这里公开的射束适配设备使得射束源的射束可适配于应用的要求或至应用的传输的要求。在此，可以通过以不同方式改变入射射束在不同轴线上的尺寸和发散度来补偿射束参数的散射。利用这里公开的射束适配设备，可以连续地执行所有自由度的变化，并且也可以无级地适配小的偏差。
通过加入射束分析单元，在这里公开的射束适配设备还可以使得能表征输出射束或者将输出射束适宜地适配于所需的射束参数。
通常，这里公开的射束适配设备将包括多个透镜的可变扩束器(望远镜)的原理与倾斜透镜的原理相结合。通过选择透镜及其间距，可以选择射束尺寸和发散度的一般性(旋转对称)影响。还可以通过围绕多个轴线或围绕自由选择的轴线将单个元件或多个元件倾斜来以受控方式破坏对称性并且不同地影响射束在参考平面中的尺寸和沿可自由选择的轴线的发散度。因此可以产生可一般性调设的像散，或者可以相应地补偿现有的像散。
在下文中，解释了发散度适配(结合图1A至1C)的效应和通过倾斜透镜产生像散的效应(结合图2)，这些效应是射束适配设备的基础。接着结合图3和图4，描述了一种示例性实现方式和示例性的射束分析单元。最后，结合图5和图6描述射束适配设备在频率转换范畴中的应用及其到产生紫外激光辐射的系统中的集成。
图1A示出了由三个透镜(或透镜单元)组成的传统的可变扩束器1，这三个透镜分别是第一会聚透镜L1、散射透镜L2、和第二会聚透镜L3。扩束器1构成在这里公开的射束适配设备的示例性的基本构造。该功能可以描述如下。前两个透镜L1，L2根据它们的焦距f1，f2和它们的间距d12形成焦距可变的元件，利用所述焦距可变的元件，可以改变在这两个透镜L1，L2之后和第二会聚透镜L3之前的射束区段3中的发散度。如图1A所示，射束传播到距第二透镜的间距为d23的第三透镜L3并且根据调设的发散度改变其尺寸。
图1B和1C示出：较小的间距d12′增大发散度或者说较大的间距d12″减小发散度(至少只要间距d12小于会聚透镜L1与通过会聚透镜L1产生的焦点之间的间距就是如此)。由此也改变了会聚透镜L3处的射束尺寸(例如，基于强度分布的FWHM的射束直径)，其中，通过移动会聚透镜L3(即，改变间距d23)同样可改变射束在会聚透镜L3处的当前尺寸。
可以看出，第二会聚透镜L3处的所希望的(额定)射束尺寸可以以任何数量的不同方式达到宽的范围，例如以小的发散度和大的间距d23(传播长度)或以大的发散度和小的间距d23。
第二会聚透镜L3还改变射束的发散度一次。在此，第二会聚透镜L3对发散度的影响取决于第二会聚透镜L3的焦距和射束3在第二会聚透镜L3处的尺寸。射束在第二会聚透镜L3处的尺寸越大并且焦距f3越小，则引起的发散度变化越大。射束的尺寸不受单个透镜(这里不受第二会聚透镜L3)的影响。
因为，如上所述，可以在不同的发散度的情况下实现(额定)射束尺寸，所以在合理地选择焦距f3的情况下，可能的是：使射束刚好这样发散地射到第二会聚透镜L3上，以使得通过第二会聚透镜L3实现所希望的输出发散度作为输出射束参数。为了相应地连续调设输出射束参数，在图1A中示例性地，通过指示散射透镜L2的可移位性的箭头5A示明第一会聚透镜L1和散射透镜L2之间的间距d12的可调设性，通过指示会聚透镜L3的可移位性的箭头5B示明第二会聚透镜L3和散射透镜L2之间的间距d23的可调设性。
如果在扩束器1中仅使用居中的旋转对称透镜并且假设光路沿着旋转对称透镜的公共对称轴线延伸，则发生旋转对称的射束成形。
这里公开的用于可变地调设沿传播方向传播的电磁辐射的像散的射束适配设备基于这样的扩束器与射束通过倾斜透镜时的像散产生方面的组合。由此得到可变扩束器，其可以将射束的尺寸和沿不同横向方向的发散度相互独立地改变。在此，尺寸变化的方向和发散度的变化的方向不必一致；即，可以产生、补偿或任意地影响一般性像散。
图2示出了旋转对称透镜L相对于由射束的传播方向预给定的射束轴线7倾斜的影响。透镜L的对称轴线9——也被称为旋转对称的光学轴线—-相对于射束轴线7成一角度延伸。在图2中，倾斜绕倾斜轴线11进行，倾斜轴线11垂直于射束轴线7并延伸穿过射束轴线7。
对于入射射束13A，透镜L的焦距当前取决于所观察的平面的取向，因为透镜的曲率不再关于射束轴线7旋转对称。射束轴线7以及透镜的对称轴线9在子午平面17A中延伸并且倾斜轴线11垂直于子午平面17A，与矢状平面17B中的焦距(图2中的焦距fs)相比，在子午平面17A中焦距(图2中的焦距fm)缩短，矢状平面17B也包含射束轴线7、但是垂直于子午平面17A并从而也包含倾斜轴线11。在出射射束13B中产生像散。
与(刚好固定在射束中的)圆柱形光具或固定的其他非旋转对称光具不同，可倾斜的旋转对称光具的像散效应可以连续调设，例如从零点(没有倾斜，在包含射束轴线7的所有平面中的焦点一致，即没有像散效应)出发进行连续调设。
随着倾斜角度的增加，除了像散之外还可能出现其他的高阶成像误差，例如彗差，但是这些效应(尤其是在具有小数值孔径的光学系统中)可以至少部分地被忽略。
图3示出了基于传统的可变扩束器1的射束适配设备21的示例性实施方式。调准轨道23具有沿着射束适配设备21的射束轴线25(由所耦入的激光射束的优选传播方向给定)延伸的轨道对，在调准轨道23上布置有第一会聚透镜单元27、第二会聚透镜单元29和布置在它们之间的散射透镜单元31。这三个单元中至少有两个单元具有配合到调准轨道23中的滑座33。会聚透镜单元27，29是像散透镜单元的例子，所述像散透镜单元使得可在当地实行如图2所示的像散调设并从而在后续的光学系统中影响射束的像散和非旋转对称的横向延伸尺度。此外，散射透镜单元31是发散度适配透镜单元的示例，所述发散度适配透镜单元使得可实行发散度调设，从而在当地对称地影响发散度并在后续光学系统中基本上仅对平均横向延伸尺度和平均发散度有影响。
第一会聚透镜单元27布置在调准轨道23的一个端部上，并且具有至少一个第一会聚透镜L1，其以可相对于正交于射束轴线25延伸的平面倾斜的方式被保持。这意味着会聚透镜L1的光学轴线(未详细绘出)可以相对于射束适配设备21的射束轴线25倾斜。对此，图3示出了第一旋转支架35，其可绕第一倾斜轴线35A旋转地在滑座33上提供，第一倾斜轴线35A垂直于通过轨道对展开的平面(这里是指x-z平面)。旋转支架35的倾斜轴线35A尤其穿过射束适配设备21的射束轴线25(只要不执行横向于射束轴线25的平移)。
此外可看到安装到第一旋转支架35上的第二旋转支架37，其用于接收会聚透镜L1并用于将会聚透镜L1定位在射束轴线25中。第二旋转支架37提供第二倾斜轴线37A，该第二倾斜轴线37A垂直于第一倾斜轴线35A延伸并且尤其延伸穿过射束适配设备21的射束轴线25(只要不执行横向于射束轴线25的平移)。为了清楚起见，在坐标系中示明第二倾斜轴线37A的基于所执行的绕第一倾斜轴线35A以角度倾斜的位置。
另外，第一会聚透镜单元27可以具有一个或多个平移单元(未示出)，用于使会聚透镜L1横向于射束轴线25移动，所述平移单元从而用于补偿射束传播方向的从射束轴线25离开的可能偏转。在图3的示例性实施方式中，第一会聚透镜单元27的滑座33例如地点固定地与调准轨道23拧紧。
其结果是，第一旋转支架35和第二旋转支架37使得会聚透镜L1可在任何方向上相对于射束轴线25倾斜一可调设的角度地取向。
第二会聚透镜单元29布置在调准轨道23的另一端部上，其中，第二会聚透镜L3类似于第一会聚透镜单元27的实施方式地可围绕两个轴线倾斜地被保持。还可以看到，第二会聚透镜单元29的位置可以通过对应的滑座沿着轨道对、即沿着射束轴线25移动和在当地固定。
散射透镜单元31同样包括可以沿着轨道对移动的滑座33，滑座33承载支架38，支架38将例如短焦距的散射透镜L2关于射束轴线25对称地定位。
第一会聚透镜单元27的会聚透镜L1和散射透镜单元31的散射透镜L2用作射束适配设备21的光学输入元件39，第二会聚透镜单元29的会聚透镜L3构成射束适配设备21的光学输出元件。
即使上述实施方式是在射束扩宽方面设计的，但技术人员仍可认识到在此公开的方案的实施方式也可以引起射束尺寸或发散度的减小，并且还可以包括不改变射束的一个或多个特性的光学系统。
技术人员可认识到，具有多于三个透镜的可变扩束器的其他实施方式也可以提供所需的射束适配。所有透镜或透镜中的一部分(例如，如果不需要全调准自由度，则只有唯一一个透镜)可以以可倾斜的方式被保持。
此外，与例如基于两个透镜的用于固定扩宽的系统不同，在本文公开的配置(或类似配置)中的具有三个或更多个透镜的系统可提供在输出射束特性方面所需的公差范围，以便覆盖要接收的输入射束特性的范围并提供在连续可变适配方面的全自由度。
在下文中，根据圆的、消像散地准直的输入射束描述射束适配设备21的作用，该输入射束例如具有不圆度和像散。然而，该工作原理也可以用于非圆形、像散的(收敛的或发散的)输入射束，在所述输入射束的情况下圆度和像散被改变，例如，发散度减小到与射束相应的最小值，并且射束例如被转换成圆的消像散射束。
在射束适配设备21中使用的透镜的形状可以是球面或可能是部分或连续的非球面。透镜可以在一侧是平的或在两侧是弯曲的。此外，在相同或相反方向上的表面曲率是可能的，其中，透镜的特殊形状可以在倾斜时影响希望的像散的效应和不希望的高阶像差的效应。
在会聚透镜L1存在倾斜时，则透镜组合L1，L2通常产生像散发散作用。可以通过透镜L1和L2之间的间距自由地调设平均发散度。可以通过由相对于倾斜轴线35A，37A的两个倾斜角度得出的有效倾斜角度来调整像散差。子午平面中的当前最小发散度的取向和矢状平面中的最大发散度的取向可以通过配属于有效倾斜角度的倾斜轴线的(在x-y平面中的)位置角来选择。如果仅实行一次倾斜——例如围绕倾斜轴线35A或倾斜轴线37A，则该倾斜轴线相应于有效倾斜轴线，并且子午平面和矢状平面由该倾斜轴线限定。也可以例如利用相应的旋转支架——利用所述旋转支架，倾斜轴线可以在x-y平面中围绕射束轴线旋转——产生倾斜。
总之，在存在倾斜的情况下，射束在透镜组合L1，L2、即光学输入元件39之后相应于调设到的非旋转对称发散度而扩宽并获得椭圆形轮廓。
在此，会聚透镜L3也在x-y平面中围绕有效倾斜轴线倾斜一个角度。射束的在会聚透镜L3的位置处的横向延伸尺度不受会聚透镜L3的影响。会聚透镜L3的像散作用可以像会聚透镜L1的像散作用那样描述，但具有其自身的子午平面和矢状平面。光学输入元件39产生的射束像散和会聚透镜L3产生的像散的组合使得可以产生输出射束的可以在宽范围内自由参数化的一般性像散。
例如，会聚透镜L3可以这样倾斜，使得由透镜L1和L2引起的取决于方向的不同发散度又被补偿，并且产生具有非旋转对称的横向延伸尺度和具有在所有方向上相同的发散度或例如具有取决于方向的最小可能发散度的射束。
由于真实(厚)透镜在倾斜时也总是会引起射束偏移，因此，如上所述，透镜的可倾斜性可以通过透镜的垂直于系统的射束轴线25的可移动性来补充。
当然，如果目标仅仅是部分地影响射束，则可以省去系统中自由度的使用。特别是，与多个透镜相比，更容易对仅一个透镜的倾斜进行调准。
在示例性实施方式中，第一会聚透镜L1和第二会聚透镜L3分别是平凸透镜，而散射透镜为双凹透镜。如在图3的示例中那样，散射透镜L2例如没有倾斜自由度。散射透镜L2和第二会聚透镜L3的沿着射束轴线25的横向位置(z位置)可以例如通过燕尾形引导件精细调设。
除了在入口和出口处具有会聚透镜并且在其间布置有散射透镜的明确解释的实施方式之外，前两个透镜可以是散射透镜，并且仅最后一个透镜可以被构造为会聚透镜。此外，在射束适配设备中可以使用在入口处和在出口处各一个散射透镜和在其间布置的会聚透镜。此外，在射束适配设备中可以使用在入口处和在出口处各一会聚透镜和在其间布置的散射透镜。
如果需要，通常可以通过齿条和齿轮扳手、螺纹或杠杆工具精细调准自由度。在调准之后，自由度可在其位置方面例如以固定螺钉单独固定。待通过细螺纹销调设的x-y平移例如可以替代地通过反弹簧精确地保持在位置中。
在一些实施方式中，例如可以为每个(会聚)透镜设置倾斜轴线，其中，该倾斜轴线的取向可以围绕射束轴线25(z轴线)旋转。为此，与图3中的会聚透镜单元27，29不同，会聚透镜单元代替于第一旋转支架地例如包括旋转装置，该旋转装置使得可以自由选择第二旋转支架的倾斜轴线在x-y平面中围绕射束轴线25的定向。由此，可以调设所需的定向，其中，第二旋转支架的倾斜角度是有效倾斜角度并且倾斜轴线同样是有效倾斜轴线。在一些实施方式中，透镜也可以定位在镜筒系统中，其中，可以例如通过螺纹或蜗杆调节器来调设z位置。对于不同的实施方式重要的是，可自由调设待倾斜的透镜的对称轴的方向，即图2中透镜的光学轴线9的方向。通常，为了分析在可变像散射束适配器之后的射束，可以使用各种分析方法来提供关于发散度和射束尺寸的信息。用于确定射束直径和确定射束发散度的已知方法尤其包括ISO 11146中提到的方法。此外，也可以使用诸如Hartmann传感器或Shack-Hartmann传感器之类的波前传感器。不同的方法也可以相互组合。通常，优选使用可快速表征参考平面处的射束特性并从而直接实时显示可变像散射束适配器的调准效果的方法。
由于后续光学系统中的任何其他光具都可能影响射束的尺寸和发散度，因此并不总是能够以少量步骤直观且容易地调准系统。
然而，如果分析的参考平面直接在最后一个透镜上，则射束分析可以简化调准过程。如果射束参考在最后一个透镜(例如，图3的射束适配设备21的会聚透镜L3)上的位置被表征，则该最后一个透镜对参考平面处的射束尺寸没有影响或只有非常小的影响，而是仅仅或主要影响射束的发散度。射束适配器的在前的调准自由度，例如透镜组合39的调准自由度，可以以近似方式使用，以便调设射束在参考平面处的输出尺寸，而不必考虑输出发散度。然后，可以借助最后一个透镜的自由度调设输出发散度，类似地而不影响尺寸。只要这些陈述仅近似有效，就可以应用快速收敛的迭代方法来调准自由度，与自由选择参考平面的情况不同，该方法可靠且快速地收敛。即使参考平面不是直接位于最后一个透镜上，而是以(与射束直径和发散度的商相比)较小间距位于射束下游，该方法也可以发挥作用。
如果射束在优选参考平面处不能直接进行表征，则可以使用合适的成像技术，以将平面成像在希望的位置处。通常可以将射束在另一位置处充分表征并计算优选参考平面处的特性。
图4示出了用于表征射束适配设备21的输出射束21A的射束分析单元41的示例性实施方式，射束分析单元41尤其是可以用于调准射束适配设备。
输出射束21A中的一部分43(例如，穿过用作衰减器的偏转镜45的泄漏光)被用于分析射束并被引导通过分析透镜AL。在分析透镜AL之后，射束的所述部分43例如通过分束器44进一步被分成部分射束。
第一部分射束43A用于：通过分析透镜AL使在射束适配设备21的出口处的射束轮廓P1(例如基于选在第二会聚透镜L3的位置处的物平面O)成像到摄像机K1的图像平面E上。射束轮廓P1在摄像机K1上的图像仅取决于射束适配设备21的出口处(例如在第二会聚透镜L3处)的输出射束21A的尺寸，并且与发散度无关。由此不探测第二会聚透镜L3对发散度的作用。因此，射束适配设备21的前两个透镜L1，L2可用于例如借助射束轮廓P1在射束轮廓监视器47上的图示来调设射束尺寸。
另一部分射束43B用于在摄像机K2上产生输出射束的远场图像，即，摄像机K2刚好位于分析透镜AL的焦平面中(但不需要位于射束的焦点处)。射束轮廓P2的由摄像机K2拍摄的图像仅取决于输出射束21A的发散度，而不取决于输出射束21A的任何实际最终位置处的尺寸。因此，摄像机K2的图像可用于通过第二会聚透镜L3的位置和/或角度来调设输出射束21A的发散度。
在一些参数范围中，上述方法可能不是单义的——例如当输出射束21A在分析透镜AL前未被准直时，这是因为通常输出射束21A在射束适配设备21之后可能会聚或发散。在分析单元41的一些实施方式中，可以使用另一个摄像机K3对另一部分射束43C在沿着传播方向的合适位置方面进行测量，以便能够单义地表征射束。可能还有射束的其他观察点对于在实际中降低所述方法的测量误差的易发生性是有意义的。即，可以可选地在摄像机K2之前、摄像机K1和摄像机K2之间、或摄像机K1之后设置其他探测单元，用于记录附加的场平面。
在分析单元41的一些实施方式中，待分析的射束位置或图像的全部或一部分可以投影到单个摄像机芯片上和/或一起显示在射束轮廓监视器47上和/或以相应的基于计算机的分析进行分析评价。此外，代替在分析透镜AL之后进行分束，(衰减的)输出射束21A就已可分束，以便以多个适配的透镜或其他测量器件分析这些部分。
此外可以在射束出口处、例如在最后一个透镜L3之后使用Shack-Hartmann传感器，以用于确定输出射束21A在该处的轮廓和发散度。在此也可以进行参考平面到传感器上的成像，其中，在此有意义的是使用中继光具(例如，f-2f-f系统)，中继光具本身不会增加任何波前曲率。
关于在频率转换方面的应用，本文描述的方面还部分地基于如下认识：如果在频率转换之前(或者在例如红外或可见频率范围内的频率转换级之间)为例如在初级射束源的红外频率范围中的激光射束配设反向的相位变形和/或幅值变形，则当其与在频率转换器中引起的像差叠加之后，可以产生经频率转换的射束的改进的射束轮廓。
如上所述，在从例如红外激光射束出发通过非线性频率转换产生UV激光辐射时可导致所产生的UV激光辐射的幅值和相位的不希望的像差。这种像差例如可由所谓的走离(Walk-off)效应引起，由一个或多个非线性晶体的相对于射束倾斜的棱面引起，通常由——如例如由于晶体的各向异性或制造方式以不希望并且不可完全复制的方式产生的——晶体缺陷或表面形状缺陷引起，或者由其它的、也可能还未知的效应引起，或者由在频率转换的辅助或后续光具——例如用于分离谐波的光具——中的各种(原理性的或有缺陷的)效应引起。
为了尽可能低地保持这种像差并且为了使需为随后的校正像差而设置的(由于UV辐射而易坏的)光具尽可能少直至零个，本文提出，在频率转换之前为激光射束配设合适的、尤其是可调设的、空间上的相位和幅值适配量，该相位和幅值适配量与转换晶体中的像差和/或可能不可避免的后续光具这样叠加，使得在整个系统的出口处又(近乎)得到希望的射束特性。通过这种预补偿可将经受由UV引起的破坏的光具的数量保持少。
这里描述的射束适配设备可以用于提供一个或多个用于频率转换的输出射束，其补偿转换晶体的由像差引起的特性，例如在在UV中产生三次谐波(THG)期间补偿，或者也在通过二次或四次谐波(SHG，4thHG)产生UV辐射期间补偿，一般性地在产生高次谐波期间补偿。在此，利用射束适配设备实现的预补偿尤其涉及射束在进入转换晶体时的非旋转对称形状，就像在下面结合图5至图7解释的那样。
除了明确提到的产生UV辐射之外，也可以在SHG或目标波长低于550nm的其他频率转换之前使用射束适配器，因为在该波长范围中可以有利的是：在高功率中使用尽可能少的光具。例如，在该波长范围中，许多光学材料和涂层不再能用于高功率激光射束中，因为它们开始吸收和构建热透镜。此外，例如，环境空气中的气态污染物在550nm或更小范围内的光时就已可能沉积在光具上。因此，有利的是，从频率转换之后的短波光的区域中减少光具的数量。这例如可以通过在频率转换之前的射束适配设备中的射束适配实现。
如果例如由于可接近性差(例如由于在这些位置处的管道或封装)而不可能或不可能很好地事后补偿或避免像差，则也可以对于具有较长波长的激光(例如，红外(IR)激光)得到借助射束适配设备预补偿在射束下游产生的像差的优点。
在转换晶体中例如可能存在上述走离效应，该走离效应导致为非线性过程所需的波长中的一个波长并不与其他波长沿完全相同的方向传播。这会形成经频率转换的非圆射束。图5针对频率转换单元的具有传统扩束器(参见例如图1中所示的扩束器1)的构造示出这一点，传统的扩束器将具有对称射束轮廓1A的输入激光射束转换成相应较大的对称射束轮廓1A′。通过频率转换，在一个或多个非线性晶体55的组件中在一区域中例如产生UV辐射，该区域在方向61上例如由于走离而伸长并且相应地具有非旋转的对称的非圆射束轮廓1A″。频率转换晶体的例子例如包括Beta-硼酸钡(Beta-BaB2O4，BBO)，三硼酸锂(LiB3O5，LBO)，硼酸铯锂(CsLiB6O10，CLBO)，磷酸二氢钾(KH2PO4，KDP)。
当使用射束适配设备21用于像散的可变调设时，这种不圆度可以通过频率转换所基于的射束(例如射束适配设备的输出射束)的晶体中或晶体附近的相应地反向的不圆度补偿。
图6示出了具有射束预补偿设备53和由一个或多个转换晶体55构成的组件54的频率转换单元51。图6另外示出了三个射束轮廓，如在射束轴线上形成的三个射束轮廓。
频率转换从射束源52出发。这例如是Yb：YAG激光器，Yb：Glass激光器，Nd：YAG激光器，Nd：YVO激光器，Nd：Glass激光器或Nd：YLF激光器或其它固体激光器或光纤激光器，其例如在基质材料中具有激光活性离子镱或钕。射束源52也可以是具有其他激光活性材料或其他基质材料的固体激光器或光纤激光器或是二极管激光器或气体激光器。通常，射束源52可以是以下激光射束源，其发射电磁辐射52A，即在例如500nm至例如1600nm、特别是800nm至1100nm的波长范围中的激光辐射，还尤其是波长为1030nm、1047nm、1051nm、1064nm、1070nm和/或1080nm的激光辐射，电磁辐射52A被提供作为用于射束预补偿设备53的、尤其是用于该射束预补偿设备53的用于可变像散调设的射束适配设备21的输入辐射。图6示出了该初级辐射的示例性的对称的射束轮廓1A。
射束适配设备21设置成，使得射束预补偿设备53的输出射束53A具有预先确定的射束参数，该射束参数在其中一个频率转换晶体55中或其附近导致单侧放大的射束形状。相应地非圆(例如椭圆的)的射束轮廓53′在图6中示例性地在射束适配设备21的出口处示出。
图7示出了射束适配设备21在两个正交平面——即x-z(水平)平面和y-z(竖直)平面——中的示例性调设以及转换晶体55的示例性定向，该定向对受走离的波长导致在x-z平面中沿“-x”方向的走离。
在图7中以实线对57A示出未受影响的波长在转换晶体55中的光路和以虚线对57B示出受影响波长的光路。后者在水平面中以相对于射束轴线25的走离角延伸。在y-z方向上没有走离效应，并且这些光路(虚线/实线对57A，57B)相应地在y-z平面中平行延伸。
在没有相应的射束适配设备的情况下，这可以导致产生的UV辐射在水平面中变宽，如图5所示。这在图7中由虚线箭头59A，59B示出，其长度不同并且表示射束直径(也参见图5中用虚线和实线表示的经频率转换的辐射)。
如图7中进一步所示，射束适配设备21这样适配输出射束53A的射束参数，使得在发射度基本上例如相同的情况下，输出射束53A在y方向上比在x方向上大。射束尺寸的适配可以至少部分地平衡所产生的UV辐射54A的在两个方向上的不同的射束直径。这在图7中由实线箭头60示明，这些箭头60具有相同的长度并指示平面中的射束直径，而在图6中由频率转换单元51之后的圆射束轮廓54′示明。
换句话说，这里提出的用于频率转换的方法通过可变像散射束适配设备将输出射束53A设定为在水平方向(即，在走离方向上)比在竖直方向上小，使得走离效果被预补偿。在此，在转换之后获得基本上圆的经频率转换的射束54A。
对于预补偿，如图7所示，第一会聚透镜L1可以绕竖直轴线倾斜，第二会聚透镜L3可以绕水平轴线倾斜。透镜L1，L2和L3的间距还已经这样适配，使得在相应的平面中成形具有希望的发散度的输出射束53A。
在给定的晶体取向和长度的情况下，走离始终是相同的，因此可以为了补偿走离而选择相应的将射束不可调地成形的固定光具。然而，使用可变像散射束适配器的优点是，如果像散和不圆度的实际源和强度由于不同的其他像差原因(见上文)或源(包括可能不可预测地像散的、非圆的源52A)的叠加而不能精确预测，则可以在相应的频率转换机构中进行预补偿的精细调准。
例如，转换晶体或后续光具的缺陷可能影响所需的预补偿。例如，晶体的光学表面可能由于抛光而具有轻微的柱形，或者一个或多个晶体可能具有有影响的各向异性。刚好由于(已知的和未知的)大量参数，使用射束适配设备对于可变射束成形是有用的，因为射束参数可以容易地针对各个激光系统适配于特定情况。
这不可能通过柱面透镜或单个倾斜透镜实现。即使是两个倾斜的透镜也只可以提供小的灵活性，因为虽然两个轴线之间的差异可以可变地调设，但是射束的平均放大率不能调设。此外，平均放大率与透镜直接放入射束中的构造方式相比发生变化。
除了射束预补偿设备在转换晶体组件之前的在图6中所示的示例性布置之外，附加地或替代地，可以在一个或多个特定转换晶体之前或在每单个转换晶体之前提供另一射束预补偿设备。
射束适配设备在频率转换方面的使用的所举出的示例表明：无论何时如果出于不同原因(例如，具有不同特性的零部件的交换；差的触及可能性，例如由于闭合的/以管包套的系统；射束参数的与运行参数有关的影响等)而需要在激光射束的连续可变适配方面的高灵活性，则通常可在光学系统中使用射束适配设备。
这里公开的射束适配设备使得可以借助简单的器件为多个输入参数提供激光射束的对应希望的输出参数。因此，可以利用本文公开的射束适配设备灵活地补偿光学系统中的各种零部件的光学影响。
这意味着：例如如果由于其他原因(例如可触及性)不可能或难以实现事后修正，则通常也可以将所述预补偿方案应用于非UV系统。
图8一般性地示出射束适配设备71，其用在光学系统73中，例如用于补偿可交换光学零部件75(激光源，透镜，镜，激光介质，泵浦源)的差异或用于调设确定的专用输出射束参数。例如，控制单元77使得可调设关于射束适配设备71的透镜的间距参数和/或角度参数。
在射束适配设备的普遍可用性方面，波长范围也可扩展至相对于上面给出的示例性波长更短和更长的波长。因此，例如，ZnSe透镜也可以针对CO2激光器使得能实现射束适配设备在CO2激光器的相应波长范围中的实施。
例如，射束适配设备在加工光具方面可用于射束工具，所述射束工具应在加工光具之后的限定位置处以可重复的方式产生限定尺寸的圆斑。这种加工光具需要具有限定尺寸和发散度的、消像散的且圆的输入射束，所述输入射束可以由射束适配设备提供。此外，衍射光学元件(DOE)例如可以受益于具有可重复调设的、精确限定的和窄公差的射束参数的输入射束。
明确指出，为了原始公开以及为了限制要求保护的发明，在说明书和/或权利要求书中公开的所有特征应视为相互分开和独立于彼此并且与在实施方式和/或权利要求中的特征组合无关。明确指出，为了原始公开以及为了限制要求保护的发明，所有范围给定或单元的集合的给定都公开了每个可能的中间值或单元的每个可能的子集，尤其是公开了范围给定的边界值。

Claims (19)

1.一种射束适配设备(21)，用于对沿着所述射束适配设备(21)的射束轴线(25)传播的电磁辐射在诸如横向延伸尺度和发散度的射束参数方面进行连续可变适配，尤其是用于影响像散和影响非旋转对称的射束横截面，所述射束适配设备包括：
-用于接收电磁辐射的第一像散透镜单元(27)，其提供能相对于所述射束轴线(25)倾斜以调设像散的至少一个第一透镜(L1)；
-发散度适配透镜单元(31)，其具有用于调设发散度的第二透镜(L2)，其中，所述第二透镜(L2)与所述第一像散透镜单元(27)的第一透镜(L1)之间的沿着所述射束轴线(25)的间距(d12)能调设；和
-第二像散透镜单元(29)，其具有能相对于所述射束轴线(25)倾斜以调设像散的至少一个第三透镜(L3)，其中，所述发散度适配透镜单元(31)的第二透镜(L2)与所述第三透镜(L3)之间的沿所述射束轴线(25)的间距(d23)能调设。
2.一种射束适配设备(21)，用于对沿着所述射束适配设备(21)的射束轴线(25)传播的电磁辐射在诸如横向延伸尺度和发散度的射束参数方面进行连续可变适配，尤其是用于影响像散和影响非旋转对称的射束横截面，所述射束适配设备具有：
光学输入元件(39)，该光学输入元件具有
-用于接收电磁辐射的第一像散透镜单元(27)，其提供能相对于所述射束轴线(25)倾斜以调设像散的至少一个第一透镜(L1)，其中，所述第一透镜(L1)能沿任意方向以能调设的角度倾斜地取向，和
-发散度适配透镜单元(31)，其具有用于调设发散度的第二透镜(L2)，其中，所述第二透镜(L2)与所述第一像散透镜单元(27)的第一透镜(L1)之间的沿着所述射束轴线(25)的间距(d12)能调设；和
光学输出元件，该光学输出元件具有
-第二像散透镜单元(29)，其具有能相对于所述射束轴线(25)倾斜以调设像散的至少一个第三透镜(L3)，其中，所述第三透镜(L3)能沿任意方向以能调设的角度倾斜地取向，并且，所述发散度适配透镜单元(31)的第二透镜(L2)与所述第三透镜(L3)之间的沿所述射束轴线(25)的间距(d23)能调设。
3.根据权利要求1或2所述的射束适配设备(21)，其中，
所述第一透镜(L1)和/或所述第三透镜(L3)是会聚透镜，尤其是旋转对称的会聚透镜；和/或
所述第二透镜(L2)是散射透镜，尤其是旋转对称的散射透镜。
4.根据权利要求1或2所述的射束适配设备(21)，其中，
所述第一透镜(L1)和/或所述第三透镜(L3)是散射透镜，尤其是旋转对称的散射透镜；和/或
所述第二透镜(L2)是会聚透镜，尤其是旋转对称的会聚透镜。
5.根据权利要求1或2所述的射束适配设备(21)，其中，所述第一透镜(L1)和/或所述第二透镜(L2)是散射透镜，尤其是旋转对称的散射透镜。和/或
所述第三透镜(L3)是会聚透镜，尤其是旋转对称的会聚透镜。
6.根据前述权利要求中任一项所述的射束适配设备(21)，
其中，所述第一透镜(L1)、所述第二透镜(L2)和/或所述第三透镜(L3)是旋转对称的透镜；和/或
其中，所述第一透镜(L1)和/或所述第三透镜(L3)至少能在正交于所述射束轴线(25)的一个方向上移动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的射束适配设备(21)，其中，所述第一像散透镜单元(27)、所述发散度适配透镜单元(31)和/或所述第二像散透镜单元(29)构造成，使得通过所述第一透镜(L1)和/或所述第三透镜(L3)的可倾斜性和通过所述第二透镜(L2)和/或所述第三透镜(L3)的可移动性，通过相应的透镜的倾斜和移动能调设电磁辐射在所述射束适配设备(21)之后的参考平面处的尺寸和电磁辐射沿各两个独立方向的发散度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的射束适配设备(21)，还具有：
-沿着所述射束轴线(25)构造的调准轨道(23)，其用于将所述第一像散透镜单元(27)、所述第二像散透镜单元(29)和/或所述发散度适配透镜单元(31)沿着所述射束轴线(25)定位；和/或
-至少一个旋转支架(35，37)，其用于保持所述第一透镜(L1)或所述第三透镜(L3)，其中，所述至少一个旋转支架(35，37)具有至少一个调设设备，所述调设设备用于调设所述透镜(L1，L3)绕至少一个倾斜轴线(35A，37A)的至少一个倾斜角度并且，尤其是一个倾斜轴线(35A，37A)正交于所述射束轴线(25)延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的射束适配设备(21)，还具有射束分析单元(41)，该射束分析单元包括：
-第一探测单元(K1)，其用于记录电磁辐射在图像平面(E)中的射束轮廓(P1)，
-分析透镜(AL)，其将在第二像散透镜单元(29)的区域中、尤其是在作为物平面(O)的第三透镜(L3)的区域中的射束轮廓(P1)成像到所述图像平面(E)上，和
-至少一个远场探测单元(K2)，其用于记录电磁辐射在所述第二像散透镜单元(29)之后的远场中的射束轮廓(P2)，
其中尤其地，所述射束分析单元(41)构造用于分析电磁辐射的分析部分(43)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的射束适配设备(21)，还具有：
-控制单元(77)，其用于操控所述第一透镜(L1)和/或所述第三透镜(L3)的倾斜和/或用于操控透镜(L1，L2，L3)之间的间距(d12，d23)中的至少一个间距，尤其是分别根据以射束分析单元(41)探测到的射束轮廓(P1，P2，P3，...)和尤其是根据预先确定的目标射束轮廓和/或根据源于射束的测量参数。
11.一种频率转换单元(51)，具有：
-射束预补偿设备(53)，该射束预补偿设备具有根据权利要求1至10中任一项所述的射束适配设备(21)，用于将由射束源(52)提供的电磁辐射(52A)成形为具有预先确定的射束参数的输出射束(53A)，和
-具有至少一个频率转换晶体(55)的频率转换装置，其用于以所述输出射束(53A)产生经频率转换的射束(54A)，其中，频率转换装置构造成使得经频率转换的射束(54A)以相对于所述输出射束(53A)的射束形状和/或发散度非旋转对称地变形的方式被产生。
12.根据权利要求11所述的频率转换单元(51)，其中，
所述频率转换装置构造用于通过一引起非旋转对称的射束形状的频率转换机构产生经频率转换的射束(54A)，和/或
所述预先确定的射束参数在射束的非旋转对称变形方面预先确定，并且尤其是为了形成所述输出射束(53A)在频率变换晶体(55)中的非对称射束形状(53′)而预先确定；和/或
所述频率转换装置至少部分地补偿经频率转换的射束(54)在射束形状和/或发散度方面的不对称性；和/或
所述频率转换装置包括频率转换机构，对于所述输出射束(53A)的相应地预先确定的射束参数，该频率转换机构产生在射束形状和/或发散度方面基本上旋转对称的经频率转换的射束(54)。
13.根据权利要求11或12所述的频率转换单元(51)，其中，
所述频率转换晶体(55)通过在频率转换时存在的相对于所述输出射束(53A)的传播方向的走离方向(61)表征，
所述频率转换机构导致经频率转换的射束(54A)在走离方向(61)上增大的射束形状，并且
所述射束预补偿设备(53)提供输出射束(53A)的预先确定的射束参数，以使得在频率转换晶体中或其附近，所述输出射束(53A)的垂直于走离方向和传播方向的射束形状比沿走离方向大。
14.一种光学系统(73)，具有：
-影响该光学系统(73)中的射束形状和/或发散度的多个光学零部件(75)；和，
-根据权利要求1至10中任一项所述的射束适配设备(71)，该射束适配设备用于补偿光学系统(73)中的射束形状和/或发散度，该补偿尤其是在调设和/或更换所述光学零部件(75)中的一个零部件之后进行，和/或，该射束适配设备用于调设以所述光学系统(73)产生的射束的特定参数。
15.根据权利要求14所述的光学系统(73)，还具有：
-控制单元(77)，其用于调设关于所述射束适配设备(71)的透镜(L1，L2，L3)的间距参数和/或角度参数。
16.一种用于频率转换的方法，包括以下步骤：
-提供沿传播方向传播的电磁辐射(52A)；
-以根据权利要求1至9中任一项所述的射束适配设备对所述电磁辐射(52A)在射束尺寸和发散度方面进行适配，以便形成用于在至少一个频率转换晶体(55)中的频率转换的输出射束(53A)；和
-在所述频率转换晶体(55)中产生经频率转换的射束(54A)，
其中，在输出射束(53A)的射束尺寸和发散度方面的适配导致经频率转换的射束(54A)的希望的射束参数。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述适配导致经频率转换的射束(54A)基本上旋转对称。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，
所述电磁辐射(52A)是在从约500nm至约1600nm的波长范围中、尤其是在约800nm至约1100nm的波长范围中的激光辐射；和
经频率转换的射束(54A)在约250nm至约600nm的波长范围中并且尤其是所述电磁辐射(52A)的二阶、三阶或更高阶的谐波辐射。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，
其中，频率转换通过在频率转换时存在的相对于输出射束(53A)的传播方向的走离方向(61)表征；和
输出射束的适配引起：在频率转换晶体中或其附近，所述输出射束(53A)垂直于走离方向和传播方向的射束形状比沿走离方向大。
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