CN113396028A - 用于激光射束成形的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于激光射束成形(200)的装置(100)，该装置具有可操控的空间的光调制器(110)、用于操控所述光调制器(110)的操控装置(120)和射束引导光学器件(130)，其中，所述操控装置(120)设置用于，将所述光调制器(110)的显示平面(111)划分成多个显示区域(1111、1112、1113)，并且，在所述多个显示区域(1111、1112、1113)中的至少一个第一显示区域(1111)中呈现第一射束影响结构并且在所述多个显示区域(1111、1112、1113)中的第二显示区域(1112)中呈现第二射束影响结构，其中，所述射束引导光学器件(130)设置用于，使激光射束(200)沿着其传播方向首先与所述第一显示区域(1111)相互作用，然后与所述第二显示区域(1112)相互作用。

Description

用于激光射束成形的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于激光射束成形(Formen)的装置和方法。
背景技术
激光射束的形状能够受例如衍射光学元件或者空间的光调制器的影响，其中，尤其能够改变在激光射束的横截面平面中的相位分布和/或强度分布。用于激光射束成形的装置通常是结构空间密集型的和/或在激光射束成形方面仅具有小的灵活性。此外，对激光射束成形的控制或者调节通常是不能够的或者仅能够困难地、尤其是可间接地实现。
发明内容
本发明的任务在于，实现用于激光射束成形的装置和方法，其中，不会出现所提到的缺点。
该任务通过以下方式来解决：提供本文的技术教导，尤其是提供独立权利要求的教导以及在从属权利要求和说明书中公开的优选实施方式的教导。
该任务尤其是通过以下方式来解决：实现一种用于激光射束成形的装置，该装置具有可操控的空间的光调制器以及具有操控装置，该操控装置用于操控所述光调制器。操控装置尤其是与光调制器有效连接以对其进行操控。装置还具有射束引导光学器件。操控装置设置用于，将光调制器的显示平面划分成多个显示区域，并且，在所述多个显示区域中的至少一个第一显示区域中呈现第一射束影响结构并且在所述多个显示区域中的第二显示区域中呈现第二射束影响结构。射束引导光学器件设置用于，尤其是从激光射束的激光射束源或者上游的显示区域观察，使激光射束沿着其传播方向首先与第一显示区域相互作用并且然后与第二显示区域相互作用。这里所提出的装置有利地特别紧凑地构造，因为至少两次使用同一空间的光调制器，以便通过以下方式来影响激光射束：将其显示平面相应地划分成多个显示区域并且将不同的射束影响结构呈现在不同的显示区域中。因此，能够节省用于所述装置的结构空间。此外，所述装置是非常灵活的，因为借助可操控的空间的光调制器和操控装置能够根据需要将不同的射束影响结构呈现在不同的显示区域中，使得最终能够容易地且快速地几乎任意改变用于激光射束成形的装置的功能性。尤其能够根据针对要使用激光射束加工的工件的加工策略修改激光射束。因此尤其几乎能够实现数字化的工具更换。此外能够补偿激光射束中的误差，所述误差例如由激光射束源和/或射束路径造成。
“可操控的空间的光调制器”尤其被理解为一种设备，该设备设置用于在两个维度上影响光、尤其是激光射束，其中，该设备尤其设置用于：影响光、尤其是激光射束的相位分布、偏振分布、强度分布或者幅度分布和/或传播方向。在此，尤其能够在两个维度中影响相位分布偏振分布和/或强度分布或者幅度分布，并且优选同时影响光的传播方向。对传播方向的影响尤其优选间接地由对尤其是相位分布的影响产生。“空间的光调制器是可操控的”尤其意味着，对光的影响能够通过空间的光调制器调设、尤其是预给定，其中，它尤其能够有针对性地且根据要求地进行更改。
空间的光调制器优选是电学和/或光学可操控的，它特别优选地是电子可操控的。这种空间的光调制器也称为SLM(Spatial Light Modulator)。下面，可操控的空间的光调制器也简称为光调制器。
光调制器尤其是数字地可操控的。操控装置优选设置用于数字地操控光调制器。这实现了对光调制器的特别灵活的操控，并且因而同时实现了装置的灵活使用。
根据一种优选构型，光调制器构造为液晶显示器。特别优选地，光调制器构造为LCOS-SLM(硅基液晶空间的光调制器：Liquid Crystal on Silicon-Spatial LightModulator)。
所述装置尤其具有恰好一个并且仅一个可操控的空间的光调制器。
操控装置优选自由地可编程。因此，通过光调制器能够灵活且自由地预给定对光的影响。
“光调制器的显示平面能够划分成多个显示区域”尤其意味着，显示平面能够划分成至少两个显示区域。尤其可能的是，操控装置设置用于将显示平面划分成恰好两个显示区域。然而也可能的是，操控装置设置用于将显示平面划分成多于两个显示区域、尤其是三个显示区域。
就这点而言可能的是，第一显示区域和第二显示区域是显示平面的仅有的显示区域。然而也可能的是，显示平面具有比第一显示区域和第二显示区域更多的显示区域。那么可能的是，第一显示区域实际上是激光射束沿着其传播方向首先与之相互作用的显示区域，并且，第二显示区域是激光射束在其与第一显示区域相互作用后立即——没有与中间的另一显示区域相互作用——与之相互作用的显示区域。然而，第一显示区域和第二显示区域也能够是多于两个的多个显示区域中的任意显示区域，尤其是沿着激光射束的传播彼此直接相邻的显示区域，但是也可以是通过至少一个另外的显示区域间隔开的显示区域。此外可能的是，激光射束在入射到第一显示区域上之前与至少一个另外的显示区域相互作用，和/或，激光射束在已经与第二显示区域相互作用之后与所述至少一个另外的显示区域的相互作用。
“激光射束与一个显示区域相互作用”尤其意味着，激光射束入射到该显示区域上、尤其是由该显示区域反射。替代地，根据另一优选构型也可能的是，激光射束穿过显示区域或者被引导通过显示区域。在这种情况下，显示区域透射激光射束。
在下文中，词语“后方”和“前方”始终在参考激光射束的传播的情况下被使用。因而，第一元件布置在第二元件“前方”，意味着，激光射束沿着其传播首先入射到第一元件上并且然后入射到第二元件上。于是相应地，第二元件布置在第一元件“后方”。
根据本发明的扩展方案设置，射束引导光学器件具有至少一个镜，所述至少一个镜布置用于使来自第一显示区域的激光射束转向至第二显示区域。因此，可以以简单且紧凑的方式使激光射束直接相继地首先与第一显示区域相互作用并且然后与第二显示区域相互作用。“激光射束来自第一显示区域”尤其意味着，激光射束在传播方向上——尤其是从激光源出发观察——首先通过第一显示区域并且然后入射到镜上。
射束引导光学器件优选设置用于，使激光射束在其至第二显示区域的路径中聚束、也就是说使其会聚，和/或以便使第一显示区域成像到第二显示区域上。射束引导光学器件优选具有至少一个空间滤波器，尤其是为了移除不期望的射束分量。至少一个空间滤波器尤其能够构造为光圈或者衍射元件。
根据一种构型为此设置，射束引导光学器件在射束路径中在第一显示区域和第二显示区域之间具有成像光学装置、尤其是一个或者多个成像光学元件，例如透镜，尤其是会聚透镜。也可能的是，镜本身构造为成像光学元件、尤其是具有透镜功能，例如构造为凹面镜。在这个构型中优选设置，不仅第一显示区域还有第二显示区域分别布置在成像光学装置的焦平面(Brennebene)中。在这方面优选实现2f阵列。然而也可能的是，实现2f阵列的更高倍数，尤其是如此实现：装置的最后一个像平面(Brennebene)是装置的物平面的、尤其是第一显示区域的傅立叶平面。在此，第二显示区域尤其布置在第一显示区域的傅立叶平面中。这优选能够利用nf阵列来实现，其中，n是可被2整除但不能被4整除的自然数(2f、6f、10f阵列等)。
关于nf阵列不应被理解为以下限制：用于该装置的光学元件的所有焦距必须相同。虽然根据一种优选构型可以是这种情况。但是根据另一优选构型也可能的是，装置的至少一个光学元件具有与装置的至少一个另外的光学元件的焦距不同的焦距。如果nf阵列具有望远镜，则尤其能够是后一种情况。因此，标记“nf”通常指n个相继布置的焦距或者聚焦长度，但并非一定具体指n个相同的焦距或者聚焦长度。
在一种优选构型中尤其可能的是，实现优选具有至少一个空间滤波器的6f阵列：在此，第一成像光学元件优选执行聚焦和/或傅立叶变换。在该第一成像光学元件的像平面中，在上游的2f阵列中优选布置有空间滤波器，所述空间滤波器移除不期望的射束分量。随后，优选布置有在2f阵列下游的、光学元件的4f阵列，在特别优选的构型中通过该4f阵列将激光射束以放大的方式成像到第二显示区域上。这实现了充分利用在第二显示区域中的更多的像素数量并且因而实现改善的分辨率。由此又得出用于尤其是大的激光射束的成形、例如用于图标、图像和/或强度变化过程的优点。尤其是具有空间滤波器的2f阵列和随后的4f阵列总体上形成6f阵列。空间的光调制器具有特性：原则上透射或者反射未受影响的背景辐射，其也称为零阶。上游的2f阵列的空间滤波器能够有利地用于移除这种不期望的零阶以及优选更高的衍射级。
替代或者附加可能的是，第一显示区域本身具有成像特性，尤其是第一显示区域的第一射束影响结构具有成像特性。在这种情况下，第二显示区域优选布置在第一显示区域的焦平面中，在这方面，优选实现1f阵列。然而，即使在这种情况下，在考虑作为成像光学元件的第一显示区域的情况下也能够实现更高级的阵列、尤其是与上述类似的2f阵列或者6f阵列。
根据本发明的一种扩展方案设置，所述装置具有诊断装置，该诊断装置设置用于，求取来自多个显示区域中的至少一个显示区域的测试射束的至少一个特性。因此，能够检查借助诊断装置观察到的至少一个显示区域的作用(Wirkung)。
诊断装置优选具有光学的记录装置和分析处理装置，该光学记录装置用于尤其是电子地记录图像、尤其是二维投影，其中，分析处理装置与记录装置有效连接，以便分析处理由记录装置所记录的图像。诊断装置优选具有摄像机作为记录装置和计算装置作为分析处理装置，其中，可能的是，诊断装置构造为具有集成的计算装置的摄像机。
然而，根据一种优选构型，分析处理装置也能够是操控装置的一部分，或者，分析处理装置的功能能够集成到操控装置中，使得操控装置是分析处理装置。分析处理装置的功能尤其能够作为硬件模块或者软件模块集成到操控装置中。
诊断装置优选设置用于操控光调制器。为此，诊断装置根据一种优选构型能够具有单独的诊断-操控装置，或者，操控功能能够被集成或者实现到诊断装置的、构造为分析处理装置的计算装置中。然而也可能的是，诊断装置的相应的操控功能尤其作为硬件模块或者软件模块被集成或者实现到用于激光射束成形的装置的操控装置中。
根据本发明的一种扩展方案设置，所述装置具有耦出光学器件，该耦出光学器件设置和布置用于，将来自多个显示区域的至少一个显示区域中的测试射束转向到诊断装置上、尤其是记录装置上。
根据一种构型设置，耦出光学器件设置用于：使激光射束的子射束作为测试射束从激光射束的射束路径中耦出并且转向到诊断装置上、尤其是记录装置上。在这种情况下，耦出光学器件优选尤其构造为部分透明的镜或者衍射光学元件。它尤其是设置用于，将激光射束的0.01％至10％之间的、优选地小于1％的、优选地小于0.01％的光功率的从射束路径中耦出并且转向到诊断装置上。在这种情况下能够直接检查所观察的显示区域对激光射束本身的作用。
根据另一种构型设置，激光射束本身用作测试射束。在这种情况下，有利地能够借助诊断装置直接研究光调制器对激光射束的作用。由于在这种情况下激光射束的全部功率——如有必要在功率水平降低的情况下——被引导到诊断装置上，因此不能够同时加工工件。因此，在这种情况下，借助诊断装置对激光射束的诊断优选设置为单独的运行模式，根据需要地能够接入该运行模式中、尤其是从加工模式中切换到该运行模式中，或者该运行模式能够根据需要地被激活。尤其在结束诊断之后能够切换到加工模式中，其中，激光射束在加工模式中被引导到待加工的工件上。
根据另一构型设置：——优选平行于所述激光射束地——与所述激光射束不同的附加的测试射束至少区域性地通过所述装置被发送，其中，测试射束与至少一个待观察的显示区域相互作用中并且优选通过与激光射束相同的射束路径，尤其是直至耦出光学器件。然而，测试射束在此优选具有与激光射束不同的波长。在优选的构型中，耦出装置设置用于使测试射束与激光射束二向色地分离并且因此仅从射束路径中耦出测试射束，而没有耦出激光射束的射束分量。借助诊断装置能够以有利的方式检查所观察的至少一个显示区域对测试射束的作用并且容易地推断出显示区域对激光射束的作用，而无需将激光射束的功率从射束路径中耦出。使用与激光射束不同的附加的测试射束还具有这种优点：激光射束的功率的更改或者改变，例如在更改加工参数的情况下不会导致诊断装置的动态范围出现问题。相反，附加的测试射束的功率能够独立于激光射束的瞬时功率地被选择，并且，尤其能够与诊断装置的动态范围相协调。
此外在使用与激光射束不同的测试射束的情况下，能够同时观察多个显示区域、尤其是光调制器的所有显示区域。在这种情况下，附加的测试射束有利地不跟随激光射束的射束路径，而是同时入射到光调制器的多个显示区域、尤其是所有显示区域上，并且随后被引导到诊断装置上，该诊断装置然后优选执行区域性的分析处理。
与激光射束不同的附加的测试射束优选由单独的射束源产生，尤其是由激光二极管或者发光二极管、尤其是LED产生。通过单独的射束源，优选产生附加的测试射束的限定的线性偏振，如有必要借助附加设置的偏振器。
耦出光学器件优选设置用于，将光调制器、尤其是光调制器的至少一个显示区域成像到诊断装置、尤其是记录装置上。
耦出光学器件优选设置用于，选择性地将多个显示区域中的不同显示区域成像到诊断装置上。为此，尤其是能够改变耦出光学器件的成像特性，使得能够根据需要地将期望的显示区域成像到诊断装置上。
根据一种优选构型，诊断装置被集成到用于激光射束成形的装置中，也就是说是用于激光射束成形的装置的一部分。
根据另一种优选构型，诊断装置构造为分开的、独立的装置，该装置根据需要地能够与所述装置一起使用。分开构造的诊断装置在这种情况下优选至少具有耦出光学器件和记录装置，以及优选地具有分析处理装置。优选地，诊断装置附加地具有用于操控光调制器的单独的操控装置。优选也可能的是，诊断装置能够与用于激光射束成形的装置的操控装置有效连接，以便借助所述装置的操控装置来操控光调制器。在优选构型中，诊断装置还具有偏振分离装置，当诊断装置与用于激光射束成形的装置一起使用时，该偏振分离装置布置在测试射束的射束路径中、在光调制器和记录装置之间。
根据本发明的一种扩展方案设置，诊断装置与操控装置有效连接，以便根据由诊断装置执行的、对测试射束的至少一个特性的分析处理来操控光调制器。以这种方式建立了在诊断装置和光调制器之间的反馈，该反馈实现：根据通过诊断装置的分析处理来改变光调制器对激光射束的作用。诊断装置和操控装置优选设置用于调节激光射束的、受光调制器影响的特性。因此，以特别有利的方式，提供具有闭合调节回路(闭环调节)的调节。该调节尤其能够基于自由曲面(相)(Freiform-(Phasen)
Figure BDA0003188375150000071
)和/或其他适当的算法进行。尤其优选在计算装置中实施优化算法、优选抗噪的优化算法，例如进化算法或者遗传算法或者神经网络，以便在至少一个期望的特性方面优化光调制器对激光射束的作用。
作为测试射束的至少一个特性，通过诊断装置优选分析处理在诊断装置的、尤其是记录装置的图像平面(Bildebene)中的幅度分布或者强度分布、相位分布或者偏振分布。在此，尤其是借助耦出光学器件优选如此选择到图像平面上的成像，使得在测试射束的电场在图像平面中在相位分布和幅度分布上——如有必要除了缩放和/或偏振变化——都精确地与激光射束在预确定的目标平面——例如用于加工工件的加工平面——的部位上的电场相同。以这种方式，能够直接研究在目标平面中的激光射束的期望的特性。在使用与激光射束不同的测试射束的情况下，根据一种优选构型也可能的是，获得射束影响结构的通过偏振编码的图像。测试射束尤其能够如此以线性偏振的方式入射到光调制器上，使得设置用于激光射束的相位影响的射束影响结构在那里逐像素地作用在测试射束的偏振上，使得其偏振最终能够用作用于所观察的射束影响结构的相位信息的代码。因此，尤其在所测量的相位影响结构和所计算的相位影响结构之间的偏差然后能够用于校正。为此，测试射束的偏振在入射到待观察的相位影响结构上的情况下尤其被选择为不同于激光射束的偏振，使得待观察的相位影响结构局部地改变测试射束的偏振、然而使激光射束的偏振不受影响。如果诊断装置与偏振分离装置结合使用，则优选借助偏振分离装置将通过光调制器导致的偏振变化转换成强度变化；在这种情况下，在诊断装置的图像平面中的幅度分布不同于在目标平面中的幅度分布。
根据一种优选构型，诊断装置设置用于，检查用于光调制器的所观察的显示区域的每个像素的测试射束的偏振。为此，诊断装置尤其能够具有偏振显微镜或者设置用于进行所观察的显示区域的偏振显微镜记录。因此，光调制器能够在所观察的显示区域中逐像素地在以下方面被检查：与期望的偏振旋转相比是否出现误差，其中，这种误差然后尤其能够通过适当逐像素匹配光调制器的操控被补偿。以这种方式，尤其能够补偿光调制器的老化。
根据本发明的另一方面，优选与在此提出的装置结合并且尤其是与所述装置的至少一个特征结合，实现一种诊断装置，该诊断装置设置用于校准可操控的光调制器、尤其是装置的光调制器，其方式是，在一个操控间隔内连续调节(durchstimmen)光调制器的操控，其中，对于光调制器的至少两个操控区域，根据光调制器的操控借助诊断装置的光学记录装置来检测与光调制器相互作用的测试射束的、配属于相应的操控区域的强度，其中，在操控相同的情况下彼此比较相应的强度，并且其中，基于所述比较来求取该用于至少两个操控区域的操控的校正。诊断装置有利地能够在操控相同的情况下检测不同操控区域的不同性能并且然后提供用于光调制器的适当的校准，以便响应于不同操控区域地补偿个体化差异。以这种方式尤其能够有利地获得光调制器在多个操控区域上的可再现的应答。
根据另一方面，诊断装置优选是所述装置的先前描述的诊断装置。光学记录装置优选是所述装置的先前描述的诊断装置的先前描述的记录装置。
在优选的构型中，诊断装置构造为测量模块。诊断装置优选具有光学器件、优选是装置的先前描述的耦出光学器件，该光学器件设置用于将光调制器的至少一个显示区域成像到记录装置上。
诊断装置尤其设置用于，校准光调制器的至少一个显示区域。诊断装置优选设置用于，依次地或同时、尤其是共同地校准光调制器的多个显示区域。特别优选地，诊断装置设置用于同时、尤其是共同地校准光调制器的所有显示区域。
诊断装置尤其设置用于，在一个操控间隔内连续调节与测试射束相互作用的、尤其是借助测试射束照射的光调制器的操控。
“操控间隔”在此尤其是被理解为用于操控光调制器的以下量程范围：操控能够在该量程范围内变化。如果数字可操控的光调制器的操控范围例如为8位，则整个操控间隔包括从0到255的数值。这些数值尤其能够相应于光调制器的灰度。
优选在整个操控间隔内连续调节光调制器的操控。在操控范围为8位的示例中，优选——尤其是在时间上相继地，优选以严格上升或者严格下降的顺序——采用从0到255的所有操控值。然而在优选的构型中也可能的是，仅在操控间隔的一个子区域内或者多个子区域内连续调节光调制器的操控。在优选的构型中，所述子区域彼此不重叠。子区域优选彼此间隔开，即它们不直接邻接。
操控的连续调节优选针对至少一个显示区域或者整个光调制器的所有像素尤其是同时地执行，这相应于对至少一个显示区域或整个光调制器的均匀操控。因此尤其在整个光调制器上或者至少在光调制器的所研究的显示区域上获得均匀的灰度图像。然而也可能的是，仅针对选择光调制器的像素执行操控。例如，可能仅针对光调制器的在以下意义上相关选择的像素来执行操控：所述像素实际上与测试射束相互作用或者被测试射束照射。
“操控区域”尤其被理解为光调制器的单独操控的区域。这种操控区域尤其能够是单个像素或者像素区域，即尤其是共同受操控的像素的相干组。
操控区域尤其是通过耦出光学器件被优选成像到记录装置上。由此，能够将记录装置上的强度分别分配给各个操控区域。在此，能够实现光调制器的各个像素或者像素区域到记录装置的各个像素或者像素区域的一对一成像。当然也可能进行放大或者缩小，使得例如将光调制器的单个像素成像到记录设备的像素区域上，或者相反地，将由光调制器的多个像素组成的像素区域成像到记录设备的单个像素上。
诊断装置尤其设置用于创建校正掩膜。这种校正掩膜优选尤其是具有校正值的校正图，该校正图配属于用于光调制器的不同操控区域以便校正相应的操控。诊断装置优选设置用于，将校正掩膜实时地或者与时间无关地以存储形式传输到装置的操控装置，以用于光调制器的相应校正的操控、即尤其是校准的操控。
根据本发明的一种扩展方案设置，诊断装置具有布置在光调制器和记录装置之间的偏振分离装置。该偏振分离装置设置用于对测试射束的不同偏振的射束分量执行偏振滤波。偏振分离装置在优选的构型中能够是装置的射束成形光学器件的偏振分离装置，该偏振分离装置将下面描述。偏振分离装置优选沿着测试射束的射束路径布置在光学器件前方、尤其是耦出光学器件前方。偏振分离装置优选构造为薄膜偏振器(Thin-Film-Polarizer-TFP)或者具有这种薄膜偏振器。替代地，优选可能的是，偏振分离装置构造为偏振分束器。可能的是，偏振分离装置在薄膜偏振器前方具有可调整的λ/2板，通过该λ/2板优选能够将通过光调制器改变的偏振定向到薄膜偏振器上。
诊断装置优选设置用于：如果测试射束的尤其是线性的偏振在光调制器上、尤其是相对于光调制器地如此取向，使得所述光调制器根据其操控改变所述测试射束的偏振状态，则确定至少两个操控区域的、根据操控所检测的强度变化过程之间的相移；以及根据所述相移求取校正。这能够实现特别功能可靠且简单地求取校正，尤其是创建校正掩膜。线性偏振的测试射束的偏振矢量在此如此取向：偏振矢量不平行于光调制器的晶体的晶轴取向，其中，偏振矢量优选与晶体第一晶轴成大约45°、优选45°地取向。
测试射束的偏振状态在此通过光调制器尤其是局部地改变。“测试射束的偏振状态”在此尤其被理解为，测试射束如何偏振，尤其是线性、椭圆或者圆形地偏振，和/或测试射束具有何种偏振方向。
为了清楚地呈现校准的功能方式，能够大幅简化地且仅用于阐述目的地认为：光调制器在这种情况下如同λ/2板一样作用，该λ/2板的偏振旋转特性通过在一个操控间隔内连续调节操控来改变。然后，在此根据这种大幅简化的考虑，在连续调节光调制器的操控的情况下旋转测试射束的偏振方向，由此在与偏振分离装置相互作用(Zusammenspiel)下在记录装置上得到尤其是周期性改变的强度变化过程。事实上，测试射束的偏振状态会相应于晶轴经历相变。
这种尤其周期性地根据操控而改变的强度的相应的相位位置在此取决于操控区域的局部不同的特性、尤其是光调制器的各个像素的不同特性。
因此，如果将配属于各个操控区域的强度变化过程的不同相位位置相互比较并且尤其是求取到相应的相位偏差，则由此能够推断出各个操控区域的性能的局部偏差。然后，能够求取用于操控的相应的校正，尤其是以校正掩膜的形式。实际在光调制器的不同操控区域、尤其是像素内大幅摇摆的相应的相位分布能够通过适当地校正操控来标准化，尤其是均匀化。
由于各个操控区域、尤其是像素的性能随着进展的时间，尤其是随着进展的与激光射束的相互作用，又远离彼此漂移，因此优选连续地执行或者尤其是根据需要或有规律地重复相应地的校准过程。在此，在偏振分离之后尤其能够执行目标强度分布与在记录装置上的实际强度分布的空间分辨比较。
在优选的构型中，为此将诊断装置集成到装置的加工头中。替代地，能够借助单独设置的诊断装置和/或在装置的单独设置的校准模式中重复该校准。
根据本发明的一种扩展方案设置，诊断装置设置用于：根据测试射束的射束参数和/或测试射束在光调制器上的射束作用优选全局地或者局部地求取用于多个操控区域的操控的校正，其中，射束参数优选地选自由注量(Fluenz)、强度和平均功率构成的组；射束作用优选是温度。附加或者替代于先前描述的操控的校正，这优选也能够用于各个操控区域。在这方面已经发现，光调制器的性能、尤其是各个操控区域对激光射束的偏振的影响取决于射束参数和/或射束作用，尤其是因为光调制器的各个液晶在激光射束的电场中对齐(ausrichten)。在此，不同的液晶能够根据局部场强不同地进行对齐。因此证明，根据至少一个射束参数和/或射束作用来校准光调制器是有利的。
根据本发明的一种扩展方案设置，所述装置具有射束成形光学器件，所述射束成形光学器件设置和布置用于在第一显示区域和第二显示区域之间改变激光射束的偏振。射束成形光学器件尤其优选设置和布置用于旋转在第一显示区域和第二显示区域之间激光射束的线性偏振。这尤其实现，在显示区域中的一个显示区域上、尤其是在第一显示区域上不改变激光射束的偏振，而是在显示区域中的另一显示区域上、尤其是在第二显示区域上局部地影响激光射束的偏振。尤其可能的是，激光射束首先以确定的线性偏振入射到第一显示区域上，这允许在第一显示区域使激光射束得偏振不受影响，尤其是仅影响激光射束的相位而没有局部地影响其偏振。激光射束的线性偏振在此尤其能够平行于光调制器的晶体的晶轴取向。在第一显示区域和第二显示区域之间的射束路径中，然后能够如此旋转激光射束的线性偏振，使得激光射束的偏振能够通过第二显示区域局部地、尤其是逐像素地受影响。为此，优选如此旋转激光射束的线性偏振，使得它不再平行于光调制器的优选双折射的晶体的两个晶轴中的任一个。通过适当地影响光调制器的各个晶体，然后由于其双折射作用能够又逐像素地影响激光射束的局部偏振。
射束成形光学器件优选是可操控的，使得激光射束的偏振在第一显示区域和第二显示区域之间能够可变地、尤其是以预确定的方式、尤其是根据需要地被改变。优选尤其可能的是，激光射束的偏振通过射束成形光学器件选择性地不被改变或者被改变。
射束成形光学器件优选——沿着激光射束的传播方向观察——在第一显示区域前方具有λ/2板，以便使激光射束的线性偏振限定地取向。
射束成形光学器件优选在第一显示区域和第二显示区域之间具有偏转镜，其中，在该偏转镜前方如此布置λ/4板，使得激光射束两次通过λ/4板，即第一次是在入射到偏转镜之前并且第二次是在入射到偏转镜上之后。在此，偏转镜在优选的构型中是镜，射束引导光学器件具有该镜，以便将来自第一显示区域的激光射束转向至第二显示区域。因此，偏转镜在优选的构型中既配属于射束引导光学器件又配属于射束成形光学器件。通过如此布置的λ/4板，在第一显示区域和第二显示区域之间使激光射束的线性偏振旋转限定的角度。特别优选地，λ/4板相对于来自第一显示区域的激光射束的偏振矢量旋转22.5°，使得该偏振矢量在两次通过λ/4板之后旋转45°。
替代于具有上游的λ/4板的偏转镜也可能的是，通过至少两个偏转镜在第一显示区域和第二显示区域之间引导激光射束，其中，在两个偏转镜之间布置λ/2板，通过该λ/2板激光射束的偏振能够类似于λ/4板的先前描述有效作用地被旋转。
根据本发明的一种扩展方案，射束成形光学器件具有偏振分离装置，也称为偏振滤光器，该偏振分离装置设置和布置用于，对来自第二显示区域的激光射束的不同偏振的射束分量执行偏振滤波，尤其是使来自第二显示区域的激光射束的不同偏振的射束分量彼此分离。这以有利的方式允许激光射束的特别限定且分离清晰的成形，但是也允许呈现强度变化过程、尤其是对激光射束的幅度分布或者强度分布的影响。由于通过第二显示区域局部地二维地限定地调设激光射束的偏振，并且现在通过偏振分离装置以确定的方式能够至少部分地衰减或者说几乎清除激光射束的经偏振的射束分量，最终，来自第二显示区域的确定像素的确定射束分量残留在偏振分离装置后方，或者，来自第二显示区域的确定像素的确定射束分量在偏振分离装置后方以限定的方式被减弱。因此，以这种方式，尤其能够以高清晰度几乎任意地激光射束成形，其中，激光射束在其横截面平面中的强度分布能够采用任意的几何形状，所述几何形状能够借助射束成形光学器件可变地来调设。在此，确定的偏振的二进制分离是可能的，但是也能够呈现强度变化过程，其方式例如是，针对来自确定像素的偏振方向实现透射分量和反射的划分，例如30％透射和70％反射。
偏振分离装置——在传播方向中观察——尤其是布置在第二显示区域后方。偏振分离装置优选具有薄膜偏振器(Thin-Film Polarizer-TFP)以及优选在薄膜偏振器前方的可调整的λ/2板，通过该λ/2板能够优选使通过光调制器改变的偏振定向到薄膜偏振器。在这方面已经发现，光调制器的作用仅在某些情况下不足以使偏振以适当的方式定向到薄膜偏振器。附加地或者替代地，借助可调整的λ/2板优选能够调设，激光射束的强度的哪部分与偏振相关地由薄膜偏振器分离。
由薄膜偏振器分离的射束分量优选被转向到射束阱(beam dump)中并且因而被消除。
根据本发明的一种扩展方案设置，射束成形光学器件设置成能够在射束成形光学器件的第一、关断的功能状态和射束成形光学器件的第二、接通的功能状态之间切换。在此，激光射束的偏振在第二、接通的功能状态下在第一显示区域和第二显示区域之间发生改变，并且在第一、关断的功能状态下不发生改变。以这种方式，可变地且根据需要地能够选择，激光射束的偏振是否应在第一显示区域和第二显示区域之间发生改变，并且因而尤其能够同时选择，是否应通过第二显示区域局部地改变激光射束的偏振。
射束成形光学器件优选设置成能够切换的，其方式是，射束成形光学器件的至少一个光学元件在空间上选择性地能够移动进入激光射束的射束路径中，并且能够从所述射束路径中移动出来。为此，在优选的构型中，设置适当的、优选可自动操控的移动机构。
替代地或者附加地，在激光射束的射束路径中的射束成形光学器件的至少一个光学元件优选能够光学元件的两个切换状态之间切换。在这种情况下，光学元件保留在射束路径中，但是根据需要地能够在两个切换状态之间来回切换。根据一种构型，该能够在两个切换状态之间切换的光学元件是射束成形光学器件的λ/4板，该λ/4板能够关于其相对于来自第一显示区域的激光射束的偏振矢量的定向优选自动化地、尤其是机动化地旋转，以便选择性地在第一显示区域和第二显示区域之间使激光射束的线性偏振相对于光调制器晶体的晶轴旋转，或者使其保持其平行于晶轴。为此，λ/4板例如能够布置在空心轴电机上。以类似的方式，布置在两个偏转镜之间的λ/2板当然也能够相应地旋转。然而，射束成形光学器件也能够具有基于液晶的偏振调制器作为能够切换的光学元件，该偏振调制器尤其能够在活动状态和非活动状态之间切换，其中，偏振调制器在活动状态下改变激光射束的偏振并且在非活动状态下使其不发生改动。
如上所述，光调制器显示平面可能被划分成多于两个的显示区域，其中，尤其可能的是，激光射束在其与先前描述的第一显示区域相互作用之前入射到上游的另一显示区域上。根据一种构型，尤其可能的是，先前描述的第一显示区域沿着激光射束的传播方向观察是第二显示区域，其中，先前描述的第二显示区域是第三显示区域，其中，先前未描述的附加的第一显示区域布置在第二显示区域的上游。在此，一种构型尤其是可能的，这将下面结合用于激光射束成形的方法更详细地阐述，在该构型中，激光射束的偏振在第二显示区域和第三显示区域之间发生改变，其中，激光射束的偏振在新引入的第一显示区域和第二显示区域之间不发生改变。因此，第三显示区域以先前描述方式局部地影响激光射束的偏振。
根据本发明的一种扩展方案设置，所述装置具有加工光学器件，该加工光学器件设置和布置用于将来自光调制器的激光射束引导到工件上，尤其是用于借助激光射束加工工件。因此，所述装置尤其设置和配置用于加工工件。尤其能够借助激光射束进行材料去除，例如通过激光钻孔、激光铣削、激光抛光、激光切割等。金属工件或者殷钢薄膜(Invar-Folien)以及其他工件都尤其能够借助激光射束来加工。尤其在表面附近的材料修改、功能化、体积的修改，例如裂纹形成、色彩中心的形成、光学特性的写入，或者两种材料之间的改性，例如焊接，都是可能的。添加加工(additive Bearbeitung)也是可能的，尤其是对于聚合物、光刻胶等。也可以加工半导体、聚合物、聚合物薄膜、玻璃和陶瓷，其中，优选使用超短脉冲激光器。
激光射束优选通过激光源如此产生，使得它具有高斯基本模式，该高斯基本模式具有明确限定的线性偏振。激光射束尤其能够被脉冲激发并且具有小于50ps、优选大于50fs的脉冲长度。然而，纳秒脉冲也是可能的，并且也能够产生脉冲串、尤其是所谓的短脉冲串，也称为千兆赫兹短脉冲串。然而也可能的是，产生具有微秒时标(Zeitskala)的脉冲持续时间的脉冲。激光射束的波长尤其能够在300nm和1600nm之间、优选在450nm和1600nm之间，尤其考虑515nm或者1030nm。然而，波长也能够低于或高于在此提到的范围。
加工光学器件尤其能够设置用于使激光射束聚焦、偏转、缩小、放大，通常使射束直径或者射束宽度的尺寸、通常使激光射束的横截面平面的尺寸匹配于工件的加工平面。尤其可能的是，加工光学器件具有望远镜。加工光学器件也能够具有至少一个衍射光学元件，尤其用于将激光射束分成多个子射束，例如为了同时加工多个加工位置，或者用于在不同子射束的不同运行路径上实现指向工件的激光射束的时间上的偏移。
加工光学器件优选具有尤其是大于0.2的高数值孔径和/或小于或者等于20mm的焦距。加工光学器件优选构造为固定光学器件。也可能的是，加工光学器件具有扫描仪、尤其是检流计扫描仪，该扫描仪尤其具有更小的数值孔径和/或更长的焦距，尤其是具有大于50mm的焦距。
根据一种优选构型，加工光学器件具有λ/4板，以便在激光辐射入射到加工平面上之前对激光辐射进行圆偏振或椭圆偏振。这在加工工件方面尤其具有优势。优选地，更复杂的偏振状态也是可能的。例如，加工光学器件也能够具有s波形板或者其他适当的元件，以便产生尤其是矢量地偏振的辐射、尤其是径向地偏振的或者方位角地偏振的辐射。
优选，加工光学器件如此构型，使得激光射束在第二显示区域(或者第三显示区域，或者一般而言多个显示区域的最后一个显示区域)的平面中的电场在相位和幅度上——如有必要除了放大、缩小和/或偏振变化——都精确地相应于在加工平面上的电场。特别优选地，加工光学器件构造为4f望远镜。尤其优选第二显示区域(或者第三显示区域，或者一般而言多个显示区域的最后一个显示区域)通过加工光学器件被成像到加工平面上。
在此，加工平面同时优选地是先前描述的目标平面。
所述任务还通过实现一种用于激光射束成形的方法来解决，其中，首先使激光射束与可操控的空间的光调制器的第一显示区域相互作用，其中，然后使激光射束与可操控的空间的光调制器的第二显示区域相互作用，其中，通过操控光调制器，在第一显示区域中产生第一射束影响结构并且在第二显示区域中产生尤其另一个、尤其与第一射束影响结构不同的第二射束影响结构。借助所述方法，能够实现紧凑、节省结构空间和激光射束的灵活的成形。
优选地，在所述方法的范畴内，使用根据本发明的装置或者根据先前描述的实施例中任一个的装置。关于所述方法，在这方面特别优选地得出结合所述装置已经阐述的优点。
光调制器优选实时地、尤其是在方法的运行时间期间被操控。光调制器优选电子地被操控。光调制器优选数字地被操控。
“在显示区域中产生射束影响结构”尤其意味着，在所述显示区域中呈现射束影响结构。
在优选的构型中，通过第一显示区域的射束影响结构产生平顶激光射束(具有平顶轮廓的激光射束，简称为平顶)。这对于加工工件具有优势，同时这种激光射束典型地具有受限可用的清晰深度范围。这尤其是由以下原因造成：激光射束在其横截面平面中、尤其是在焦平面中的相位分布不均匀；相反，激光射束的波前或者相位波前是弯曲的。替代地，通过第一显示区域的射束影响结构但也能够产生具有定制的强度分布、例如具有线性的强度增加的激光射束或者其他不均匀的强度分布的激光射束。与此相对，平顶激光射束具有均匀的强度分布。
根据本发明的一种扩展方案，在第一功能状态下，不仅在第一显示区域中而且在第二显示区域中分别产生相位影响结构作为射束影响结构，其中，优选通过在第一显示区域中的相位影响结构(也称为第一相位影响结构)影响激光射束在第一传播路段之后(即，在第一显示区域后方)的第一幅度分布。尤其以这种方式，在第一传播路段之后产生已经提到的具有均匀的强度分布的平顶激光射束或者具有针对性地不均匀强度分布的激光射束。优选附加地修复激光射束的像差，使得最终产生高质量的激光射束。
在此，第一传播路段优选相应于在第一显示区域和第二显示区域之间的光学距离，使得在第二显示区域上产生幅度分布、尤其是平顶分布。
根据一种构型，通过在第二显示区域中的相位影响结构(也称为第二相位影响结构)使在激光射束的横截面平面中的相位分布均匀。尤其以这种方式能够使激光射束的相位波前平滑并且修复现有的相位曲率。由此匹配激光射束的传播性能，使得该激光射束更少地发散并且具有更大的清晰深度范围。也可能的是，有针对性地如此影响相位分布，使得将清晰深度范围匹配于期望的加工过程。激光射束的传播性能尤其能够通过选择第二相位影响结构来灵活地匹配。激光射束的会聚性能和/或发散性能(会聚角和/或发散角)尤其能够通过选择第二相位影响结构来有针对性地匹配。
在优选的构型中，基于已知的第一相位影响结构，计算、尤其是模拟激光射束在第二显示区域上的相位分布，并且，然后如此选择第二相位影响结构，使得以期望的方式通过第二显示区域影响相位分布。尤其可能的是，所计算的相位分布在数值上被反转并且以反转的形式由第二显示区域中的光调制器呈现。在第二显示区域的平面中优选得到平坦的相位分布以及平顶强度分布。
替代地或者附加地，通过第二相位影响结构影响在第二传播路段之后(即，在第二显示区域后方)的第二幅度分布。以这种方式，尤其能够交替或者同时地追踪多个目标：
一方面可能的是，有针对性地影响激光射束的空间角度分布并且因而以期望的方式对射束进行成形。在优选的构型中，为此在第二显示区域中呈现空间频率载波、尤其是具有明确限定的k向量的网格，其中，能够有针对性地将激光射束的确定的不期望的射束分量从射束路径中衍射出去，或者仅激光射束的确定的期望的射束分量能够被衍射进入到另一射束路径中。然后，尤其可能的是，在确定的传播路段之后使不期望的射束分量与期望的射束分量(也称为有用射束)在空间上分离，尤其是借助至少一个光圈。在特别优选的构型中，以这种方式能够实现平顶激光射束的外轮廓的清晰化，其中，能够接近衍射极限。但也能够呈现激光射束的任意形状/几何形状。
另一方面，能够有针对性地影响、尤其是提高激光射束的均匀性，或者也可以有针对性地减弱该均匀性，例如有针对性地将不均匀性引入激光射束中。借助先前描述的、包括诊断装置和操控装置的调节回路尤其能够匹配激光射束的均匀性，其方式是，例如有针对性地局部影响在第二显示区域中所呈现的相位光栅的调制深度。也能够产生强度变化过程、强度突变或者一般而言任意的强度分布。尤其能够有针对性地局部影响并且因而改变第二幅度分布。
根据本发明的一种扩展方案设置，在第二功能状态下，在第一显示区域中产生相位影响结构作为第一射束影响结构，通过所述相位影响结构尤其是在第一传播路段之后影响激光射束的幅度分布，尤其是在第二显示区域上的激光射束的幅度分布。在第一显示区域和第二显示区域之间的激光射束的偏振被改变，其中，在第二显示区域中，产生偏振影响结构作为第二射束影响结构，通过所述偏振影响结构来局部地影响激光射束的偏振。为此，在优选的构型中，以先前描述的方式使用先前描述的射束成形光学器件，由此尤其得出先前描述的优点。
激光射束优选以限定的线性偏振、尤其是以与光调制器的双折射的晶体的第一晶轴平行的偏振矢量被辐射到第一显示区域上，其中，激光射束的偏振矢量在第一显示区域和第二显示区域被旋转，尤其是如此旋转，使得它以与光调制器的晶体的第一晶轴成45°地入射到第二显示区域上。在第二显示区域中，然后通过偏振影响结构优选局部地改变、尤其是旋转、尤其是逐像素旋转激光射束在其横截面平面中的偏振。
优选在第二显示区域后方对激光射束的具有确定偏振的射束分量进行滤波，尤其是至少部分地或者完全地从射束路径中去除具有确定偏振的射束分，或者仅具有确定偏振的射束分量才能够留在射束路径中。尤其选择激光射束的具有确定偏振的射束分量作为有用射束。
因而，能够以结合射束成形光学器件已经描述的方式进行激光射束的射束成形。
以这种方式尤其能够有针对性生成确定的二维强度分布，所述二维强度分布例如能够用于工件的微结构化。在此可能的是，通过有针对性地生成确定的空间强度分布，能够将激光源的高脉冲能量用于提高的生产率。此外定制的空间强度分布被证明有利于各种加工过程。借助在此提出的方法，能够在空间上定制激光射束的相位和幅度。附加地，能够将第二显示区域用于校正像差。然而，第一显示区域能够附加地或者替代地用于校正像差。借助偏振滤波/偏振分离，能够对目标平面中的激光射束的幅度分布直接进行成形。
有利的是：将第二显示区域(或者第三显示区域或者最后一个显示区域)借助加工光学器件被缩小到目标平面或者加工平面上，因为于是能够更好地利用光调制器的分辨率。尤其得到激光射束在加工平面或者目标平面上的强度分布的改善的分辨率。
通过偏振影响结构对激光射束的偏振的影响与随后的偏振滤波相结合也能够用于使激光射束的轮廓清晰。为此，偏振优选借助偏振影响结构局部地、尤其是逐像素地如此旋转，使得在薄膜偏振器上出现相应射束分量的最大透射和最大反射。
通过光调制器能够呈现用于幅度成形的任意掩膜。尤其能够产生光学印章。
根据一种优选构型，借助诊断装置直接观察通过薄膜偏振器选为有用射束的、优选经透射的强度，其中，校准光调制器的各个像素并且能够校正由于热效应、老化等引起的任何漂移或者误差。
通过有针对性地旋转光调制器的各个像素的局部偏振，能够生成强度梯度和/或能够补偿激光射束的射束形状的不均匀性。
激光射束优选在呈现偏振影响结构的显示区域上游的显示区域中、尤其是在第一显示区域中被预成型，也就是说，在目标强度分布的方向上被预影响，从而显着改善了整个射束成形的效率。如果要生成例如三角形或者其他形状，则在第一显示区域中能够替代矩形平顶产生激光射束的三角形平顶或者其他相应的几何形状，使得随后更少的强度由于偏振分离而损失。
在优选的构型中，因此在第一显示区域中产生以下幅度分布：该幅度分布近似于通过偏振影响结构结合偏振分离装置要产生的强度分布。
正如已经提到的，空间的光调制器原则上还具有特性：透射或者反射未受影响的背景辐射，也称为零阶。这种背景辐射不必专门滤波，而是能够以偏振滤波/偏振分离的方式一起被移除。这又有利地实现：尤其是在第一显示区域使用低频的相位掩模，这由于光调制器的分辨率有限而具有优势。当然，零阶的滤波也是可能的，尤其是借助以上描述的6f阵列。
根据本发明的一种扩展方案设置，在第一功能状态和第二功能状态之间切换。以这种方式，尤其根据用于加工工件的加工任务，能够根据需要在不同功能状态之间交替并且因而在对激光射束的影响的不同类型之间交替。
根据本发明的一种扩展方案设置，使激光射束在第二显示区域后方与可操控的空间的光调制器的第三显示区域相互作用。在此，通过操控光调制器在第三显示区域中产生第三射束影响结构。该第三射束影响结构优选不同于第一射束影响结构并且不同于第二射束影响结构。不仅在第一显示区域中而且在第二显示区域中分别产生相位影响结构作为射束影响结构。优选通过在第一显示区域中的第一相位影响结构来影响激光射束在第一传播路段之后的第一幅度分布，并且通过在第二显示区域中的第二相位影响结构使在激光射束的横截面平面中的相位分布均匀化和/或影响在第二传播路段之后的第二幅度分布。激光射束的偏振在第二显示区域和第三显示区域之间发生改变，其中，在第三显示区域中产生偏振影响结构作为第三射束影响结构，通过该偏振影响结构局部地影响激光射束的偏振。在此，优选在第三显示区域后方对激光射束的具有确定偏振的射束分量进行滤波。以这种方式，先前描述的功能状态有利地彼此组合，并且几乎以彼此组合的方式依次实现。借此，激光射束能够以特别灵活的方式成形，并且尤其能够同时使激光射束清晰化，尤其是直至衍射极限。尤其能够使用两个第一显示区域，以便产生期望的、尽可能的清晰的强度分布，例如平顶激光射束，其中，第三显示区域尤其能够与偏振分离结合使用，以便限定激光射束的最终形状。
总的来说，借助所述方法，基于高度灵活的射束成形过程能够产生尤其是在外轮廓和均与性方面具有高质量的强度分布的激光射束。
根据本发明的一种扩展方案设置，求取来自多个显示区域的被称作所观察的显示区域的至少一个显示区域的测试射束的至少一个特性，其中，根据所求取的至少一个特性改变所述所观察的至少一个显示区域的射束影响结构。测试射束优选从射束路径中被耦出。这优选如前面结合诊断装置所阐述的那样被执行，尤其是借助耦出光学器件、诊断装置和/或操控装置。在此，进一步实现了先前阐述的优点，尤其是能够以特别有利的方式实现用于射束成形的闭合调节回路。
也可能的是，多个显示区域——尤其是第一显示区域和第二显示区域，或者第二显示区域和第三显示区域，或者第一显示区域和第三显示区域，或者第一显示区域、第二显示区域和第三显示区域——要么在时间上依次地相应地被观察，尤其是通过耦出光学器件的重新聚焦或者其他转换，要么同时被观察，尤其是通过设置多个耦出光学器件或者通过借助测试射束同时照亮多个显示区域、尤其是所有显示区域以及同时分析处理所述测试射束，如上所述。
作为测试射束优选使用附加于激光射束设置的、且与该激光射束不同的射束，该射束优选具有与激光射束不同的波长；或者将激光射束的子射束从射束路径中耦出作为测试射束。
然而也可能的是，激光射束本身用作测试射束。
根据本发明的另一方面，优选替代且独立于先前描述方法步骤地或者与先前描述方法步骤中的至少一个组合地，实现一种用于校准光调制器的方法，其中，通过在一个操控间隔内连续调节光调制器的操控来校准光调制器，其中，对于光调制器的至少两个操控区域，根据光调制器的操控借助诊断装置的光学记录装置来检测与光调制器相互作用的测试射束的、配属于相应的操控区域的强度，其中，在相同的操控的情况下彼此比较相应的强度，并且其中，基于所述比较来求取用于至少两个操控区域的操控的校正。尤其优选创建校正掩膜。该校正掩膜优选能够尤其实时地或者以存储形式被传输到装置的操控装置，以便操控光调制器校准。
因而，优选如上面已经结合相应设置的诊断设备所阐述的那样执行该校准方法。
诊断装置优选在光调制器和记录装置之间具有偏振分离装置，该偏振分离装置设置用于，对测试射束的不同偏振的射束分量的执行偏振滤波。其中，如果测试射束的尤其是线性的偏振在光调制器上、尤其是相对于所述光调制器如此取向，使得所述光调制器根据其操控改变所述测试射束的偏振状态，则确定在至少两个操控区域的、根据操控检测到的强度变化过程之间的相移，其中，根据所述相移求取校正。
根据本发明的一种扩展方案设置，根据测试射束的射束参数和/或测试射束在光调制器上的射束作用优选局部地或者全局地求取多个操控区域的操控的校正，其中，射束参数优选地选自由注量、强度和平均功率组成的组；射束作用优选是温度。附加或者替代于先前描述的校正的求取，对于不同的操控区域，这尤其能够根据所述操控区域的操控来执行。
根据本发明的一种扩展方案设置，借助在光调制器后方的激光射束照射工件。这以优选的方式借助加工光学器件来完成，尤其是以结合加工光学器件已经阐述的方式。在这方面也得到先前描述的优点。
所述任务最终还通过实现一种用于激光射束成形的方法来解决，其中，使激光射束与可操控的空间的光调制器相互作用，其中，求取来自光调制器的测试射束的至少一个特性，其中，根据所求取的至少一个特性来操控光调制器。以这种方式，有利地实现对受光调制器影响的激光射束的至少一个特性的调节、尤其是闭合式调节，使得能够以高度的灵活性和精度来对该激光射束进行成形。测试射束优选从激光射束的射束路径中耦出。
作为测试射束，优选使用与激光射束不同的、附加设置的射束，该射束优选具有与激光射束不同的波长。根据一种优选构型，该射束能够从激光射束的射束路中二向色地耦出。替代地，作为测试射束，激光射束的子射束能够——尤其是借助部分反射的镜或者衍射光学元件——从激光射束的射束路径中被耦出。
测试射束优选至少在光调制器的区域中与激光射束具有同一射束路径。
所述方法尤其优选以先前结合诊断装置和/或耦出光学器件所阐述的方式被执行。在这方面尤其也得到在那里已经阐述的优点。
附图说明
下面参照附图更详细地阐述本发明。在此示出：
图1示出用于激光射束成形的装置的第一实施例的示意图；
图2示出用于激光射束成形的装置的第二实施例的示意图；以及
图3示出用于激光射束成形的装置的第三实施例的细节的示意图。
具体实施方式
图1示出用于激光射束成形200的装置100的第一实施例的示意图，所述装置具有可操控的空间的光调制器110以及具有操控装置120，该操控装置设置用于操控光调制器110。操控装置120尤其是与光调制器110有效连接以对其进行操控。在优选的构型中，光调制器110构造为液晶显示器。操控装置120尤其设置用于电子地、尤其是数字地操控光调制器110。操控装置120尤其是能够自由编程的。
装置100还具有射束引导光学器件130。
操控装置120设置用于，将光调制器110的显示平面111划分成多个显示区域，并且在多个显示区域中的至少一个第一显示区域1111中呈现第一射束影响结构，并且在多个显示区域1111、1112中的第二显示区域1112中呈现第二射束影响结构。射束引导光学器件130设置用于，使激光射束200沿着其传播方向首先与第一显示区域1111相互作用并且然后与第二显示区域1112相互作用。
在此，射束引导光学器件130在此处所呈现的实施例中具有第一镜131，该第一镜布置用于使来自第一显示区域1111的激光射束200转向至第二显示区域1112。可能的是，在激光射束200的射束路径中，在第一显示区域1111和第二显示区域1112之间附加地设置有具有至少一个成像光学元件的成像光学装置，例如透镜。也可能的是，镜131构型为成像光学元件。在此，第一显示区域1111和第二显示区域1112优选分别布置在成像光学元件或者成像光学装置的焦平面中，使得实现2f阵列。替代地，第一显示区域1111可以具有成像特性，其中，第二显示区域1112优选布置在第一显示区域1111的焦平面中，其中，以这种方式实现了1f阵列。然而也可能的是，尤其是在产生傅立叶平面作为最后一个像平面的情况下实现2f阵列的更高倍数。在优选的构型尤其能够实现优选地具有至少一个空间滤波器的6f阵列。
射束引导光学器件130在此还具有第二镜133，该第二镜使在第二显示区域1112后方的激光射束200偏转。
在用于激光射束成形200的优选的方法的范畴内，使该激光射束首先与第一显示区域1111相互作用，其中，使它然后与第二显示区域1112相互作用。通过操控光调制器110，在第一显示区域1111中产生第一射束影响结构，并且在第二显示区域1112中产生第二、尤其是不同的射束影响结构。
尤其是在此处所呈现的装置100的第一实施例中，优选在装置100的第一功能状态下，不仅在第一显示区域中而且在第二显示区域中分别产生相位影响结构作为射束影响结构，其中，通过在第一显示区域中的第一相位影响结构优选影响激光射束在第一传播路段之后的、尤其是在第二显示区域1112的平面中的第一幅度分布。通过在第二显示区域1112中的第二相位影响结构使在激光射束200的横截面平面中的相位分布均匀。替代地或者附加地，通过在第二显示区域1112中相位影响结构影响在第二传播路段之后的、尤其是在目标平面或者加工平面310上的第二幅度分布。
尤其可能的是，借助第一相位影响结构在第二显示区域1112上产生激光射束200的平顶强度分布，其中，通过第二相位影响结构使平顶的相位曲率平滑并且因此使激光射束200的波前平坦，和/或调设激光射束200的确定传播性能或者确定清晰深度，和/或影响激光射束200的空间角度分布，和/或有针对性地影响激光射束200的均匀性或者不均匀性，和/或影响、特别优选地清晰化激光射束200的外轮廓。
装置100优选具有加工光学器件170，所述加工光学器件设置和布置用于：将来自光调制器110的激光射束200引导到工件300、尤其是工件300的加工平面310上，该加工平面同时也称为目标平面。在优选构型中，加工光学器件170构造为望远镜171、特别优选地构造为4f望远镜，通过该望远镜将第二显示区域1112如此成像到加工平面310上，使得激光射束200在第二显示区域1112的平面中的电场在相位和幅度上都准确地相应于在加工平面310中的电场，必要时除了放大、缩小和/或偏振变化。
因此，在所述方法的范畴内，以在光调制器110后方的激光射束200照射工件300。
图2示出装置100的第二实施例的示意图。相同且功能相同的元件在所有附图中都设有相同的附图标记，使得在这方面分别参阅前面的描述。在图2中呈现激光射束源220，激光射束200从该激光射束源发出，并且通过该激光射束源优选产生激光射束200。激光射束源220尤其能够构造为超短脉冲激光器，该超短脉冲激光器设置用于，产生具有在皮秒至飞秒的数量级中的时间脉冲宽度的激光脉冲，例如作为MOPA光纤激光器。
在第二实施例中设置耦出光学器件140，该耦出光学器件也能够容易地设置在第一实施例中，在那里只是没有明确呈现。耦出光学器件140设置和布置用于，将来自多个显示区域1111、1112中的一个显示区域1111、1112的测试射束400转向到诊断装置150上。在此处所呈现的实施例中，测试射束400是激光射束200的子射束210，其中，耦出光学器件140构造为部分透过的镜，该部分透过的镜优选设置用于将激光射束200的0.01％至10％、优选地小于1％、优选地小于0.01％的功率从射束路径中耦出并且转向到诊断装置150上。
替代地，作为测试射束400可以使用不同于激光射束200的附加的测试射束，该附加的测试射束例如能够通过激光二极管或者LED发射。该附加的测试射束400优选至少区域性地沿着与激光射束200相同的射束路径传播，尤其是在光调制器110和耦出光学器件140之间。在此，附加的测试射束400优选具有不同于激光射束200的波长。在这种情况下，耦出光学器件140优选构造为二向色镜，该二向色镜有针对性地使测试射束400的波长耦出，并且使激光射束200透射。
诊断装置150优选构造为记录装置与分析处理装置的组合，尤其构造成与计算装置组合的摄像机，尤其构造成具有集成的计算装置的摄像机。
诊断装置150优选还具有用于将所观察的显示区域1111、1112成像到诊断装置150的图像平面上的成像光学元件，在此尤其是耦出透镜151。成像光学元件在此优选将待观察的显示区域1111、1112以与下面阐述的加工透镜172相互作用的方式成像到诊断装置150的图像平面上。尤其是通过匹配耦出透镜151和/或加工透镜172的光学成像特性、尤其是通过重新聚焦能够选择待观察的成像区域1111、1112。
诊断装置150优选与操控装置120有效连接，以便根据测试射束400的至少一个特性、尤其是测试射束400的强度分布或者幅度分布、相位分布和/或偏振分布来操控光调制器110，所述至少一个特性由诊断装置150在分析处理的过程中被求取。以这种方式尤其能够实现以下闭合调节回路：该闭合调节回路用于调节测试射束400的至少一个特性并且因此同时也用于调节激光射束200。
诊断装置150优选设置用于校准光调制器110，其方式是：在一个操控间隔内连续调节光调制器110的操控，其中，对于光调制器110的至少两个操控区域，根据光调制器110的操控借助记录装置来检测测试射束400的配属于相应的操控区域的强度，其中，在相同的操控的情况下彼此比较相应的强度，并且其中，基于所述比较来求取用于至少两个操控区域的操控的校正。
诊断装置150优选设置用于：如果测试射束400的尤其是线性的偏振在所述光调制器110上、尤其是相对于光调制器110如此取向，使得光调制器110根据其操控改变测试射束400的偏振状态，则确定在至少两个操控区域的、根据操控检测到的强度变化过程之间的相移；以及根据所述相移求取校正。
诊断装置150优选设置用于，根据测试射束400的射束参数和/或测试射束在光调制器110上的射束作用优选全局地或者局部地求取用于多个操控区域的操控的校正，其中，射束参数优选地选自由注量、强度和平均功率组成的组；射束作用优选是温度。
在第二实施例中，装置100具有射束成形光学器件160，该射束成形光学器件设置和布置用于：在第一显示区域1111和第二显示区域1112之间改变、尤其是旋转激光射束200的偏振、尤其是线性偏振。在此，射束成形光学器件160在此处具有第一λ/2板162，该第一λ/2板在第一显示区域1111前方为激光射束200赋予限定取向的第一线性偏振。射束成形光学器件还具有第一λ/4板163，该第一λ/4板如此布置在第一镜131前方，使得它在激光射束的从第一显示区域1111到第二显示区域1112的路径上被激光射束200穿过两次。借助第一λ/4板，第一线性偏振能够被旋转成第二线性偏振，激光射束以所述第二线性偏振入射到第二显示区域1112上。在此，第一线性偏振优选平行于光调制器110的优选双折射的晶体的两个晶轴中的一个确定的晶轴地取向，使得激光射束100的偏振在第一显示区域1111中不改变。
通过第一λ/4板163如此旋转激光射束200的偏振，使得第二线性偏振不再平行于晶体的该确定的晶轴地取向，使得现在激光射束200的偏振在第二显示区域1112中能够改变、尤其是局部地、尤其是逐像素地旋转。
在此处所呈现的实施例中，射束成形光学器件160在第二显示区域1112后方具有偏振分离装置161，该偏振分离装置设置和布置用于，对来自第二显示区域1112的激光射束200的不同偏振的射束分量进行滤波和/或使它们彼此分离。因此，最终尤其能够以高清晰度任意地激光射束成形200，然而也能够呈现强度变化过程。
偏振分离装置161具有薄膜偏振器1612，具有确定偏振的射束分量透射通过该薄膜偏振器并且具有其他确定偏振的射束分量会被该薄膜偏振器反射。偏振分离装置161还具有射束阱1613，不期望的射束分量通过薄膜偏振器1612被引导到射束阱中并且在那里被消灭。此外，射束成形光学器件161具有第二λ/2板1611，通过所述第二λ/2板能够使通过光调制器改变的偏振定向到薄膜偏振器上。附加地或者替代地，借助优选可调整的λ/2板能够调设：不期望的射束分量以何种程度被薄膜偏振器1612偏转(abgelenkt)。
在此处所呈现的实施例中，激光射束200借助第三镜在第一λ/2板162和第一显示区域1111之间偏转。
射束成形光学器件160优选设置成能够在第一、关断的功能状态和第二、接通的功能状态之间切换，其方式是，射束成形光学器件160的至少一个光学元件在空间上能够移动进入激光射束200的射束路径中，或者能够从所述射束路径中移动出来，和/或所述至少一个光学元件在激光射束200的所述射束路径中能够在两个切换状态之间切换。例如，根据一种构型，第一λ/4板63能够选择性地从射束路径中被移除出去，并且能够被移动进入射束路径中，或者它能够在偏振旋转的状态、尤其是偏振旋转的角度位置和偏振维持的状态、尤其是偏振维持的角度位置之间来回切换。能够相应切换的光学元件也能够构造为λ/2板或者基于液晶的延迟板。
在此，加工光学器件170除了望远镜171还具有用于偏转激光射束200的第四镜174、加工透镜172以及此外第二λ/4板173，其中，借助第二λ/4板173产生优选圆偏振光，这能够在加工工件300方面具有优势。优选地，也能够呈现更复杂的偏振状态。例如，加工光学器件也能够具有s波形板或者其他适当的元件，以便产生尤其是矢量地偏振的辐射、尤其是径向地偏振或者方位角地偏振的辐射。
在射束成形光学器件160的第一、关断的功能状态下，优选实现装置100的如上所述的第一功能状态，先前已阐述。
在第二、接通的功能状态下，优选实现装置100的第二功能状态，在该第二功能状态下，在第一显示区域1111中产生相位影响结构作为第一射束影响结构，通过该相位影响结构来影响激光射束200的幅度分布，其中，在第一显示区域1111和第二显示区域1112之间的改变激光射束200的偏振，其中，在第二显示区域1112中产生偏振影响结构作为第二射束影响结构，通过该偏振影响结构局部地影响激光射束200的偏振，其中，优选在第二显示区域1112后方对激光射束200的具有确定偏振的射束分量进行滤波。
优选在装置100的第一功能状态和第二功能状态之间切换。
在所述方法的范畴内，借助诊断装置150求取测试射束400的优选至少一个特性，其中，根据所求取的至少一个特性改变第一射束影响结构和/或第二射束影响结构。为此，测试射束400优选从射束路径中耦出。
通常还优选的是，使激光射束200与可操控的空间的光调制器110相互作用，其中，来自光调制器110的测试射束400的至少一个特性尤其借助诊断装置150来求取，其中，根据所求取的至少一个特性来操控光调制器110。为此，测试射束400优选从射束路径中耦出。
图3示出装置100的第三实施例的细节的示意图。在此，光调制器110的显示平面111在此被分成三个显示区域1111、1112、1113，其中，使在此处未呈现的激光射束200在第二显示区域1112后方与第三显示区域1113相互作用。通过操控光调制器110，在第三显示区域1113中产生第三射束影响结构，该第三射束影响结构优选不同于第一射束影响结构以及不同于第二射束影响结构。在此，优选不仅在第一显示区域1111中而且在第二显示区域1112中分别产生相位影响结构作为射束影响结构，其中，优选通过在第一显示区域1111中的相位影响结构影响激光射束200在第一传播路段之后的第一幅度分布，并且通过在第二显示区域1112中的相位影响结构使在激光射束200的横截面平面中的相位分布均匀或者影响在第二传播路段之后的、尤其是在第三显示区域1113上的第二幅度分布。在此，在第二显示区域1112和第三显示区域1113之间改变激光射束200的偏振，尤其是借助在图2中呈现的射束成形光学器件160，其中，在第三显示区域1113中产生偏振影响结构作为第三射束影响结构，通过该偏振影响结构局部地影响激光射束200的偏振，其中，优选在第三显示区域1113后方对具有确定偏振的激光射束200进行滤波，尤其是借助根据图2的偏振分离装置161。
在图3中，光调制器100的显示平面111示例性对称地被分成三个显示区域1111、1112、1113。并非强制如此设置。替代地，也能够将显示平面111非对称地分成不同的显示区域1111、1112、1113。在此，例如第二显示区域1112和第三显示区域1113也能够被选择为小于第一显示区域1111。不同的显示区域1111、1112、1113不一定必须线性地并排布置；也可以考虑其他布置，例如将显示平面111划分成包括第一显示区域1111的第一区域和与其并排布置的第二区域，该第二区域于是依次具有第二显示区域1112和第三显示区域1113。
第一显示区域1111到第二显示区域1112上的成像优选借助2f阵列或者6f阵列实现。第二显示区域1112到第三显示区域1113上的成像优选借助4f阵列或者8f阵列实现。在此，优选实现第二显示区域1112到第三显示区域1113上的成像，从而产生图像平面。
总的来说，根据在此公开的技术教导，提供一种用于激光射束成形200的紧凑且灵活的可能性。

Claims (18)

1.一种用于激光射束成形(200)的装置(100)，所述装置具有：
-可操控的空间的光调制器(110)，
-用于操控所述光调制器(110)的操控装置(120)，
-射束引导光学器件(130)，其中，
-所述操控装置(120)设置用于，将所述光调制器(110)的显示平面(111)划分成多个显示区域(1111，1112，1113)，在所述多个显示区域(1111，1112，1113)中的至少一个第一显示区域(1111)中呈现第一射束影响结构，在所述多个显示区域(1111，1112，1113)中的第二显示区域(1112)中呈现第二射束影响结构，其中，
-所述射束引导光学器件(130)设置用于，使所述激光射束(200)沿着其传播方向首先与所述第一显示区域(1111)相互作用，然后与所述第二显示区域(1112)相互作用。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述射束引导光学器件(130)具有至少一个镜(131)，所述至少一个镜布置用于使来自所述第一显示区域(1111)的激光射束(200)转向至所述第二显示区域(1112)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置具有诊断装置(150)，所述诊断装置设置用于，求取来自所述多个显示区域(1111，1112，1113)中的至少一个显示区域(1111，1112)的测试射束(400)的至少一个特性，其中，所述诊断装置(150)优选与所述操控装置(120)有效连接，以便根据所述测试射束(400)的所求取的至少一个特性来操控所述光调制器(110)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于耦出光学器件(140)，所述耦出光学器件(140)设置和布置用于，使来自所述多个显示区域(1111，1112，1113)中的至少一个显示区域(1111，1112)的测试射束(400)转向到所述诊断装置(150)上。
5.根据以上权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于射束成形光学器件(160)，所述射束成形光学器件设置和布置用于在所述第一显示区域(1111)和所述第二显示区域(1112)之间改变所述激光射束(200)的偏振，其中，所述射束成形光学器件(160)优选具有偏振分离装置(161)，所述偏振分离装置设置和布置用于，使来自第二显示区域(1112)的激光射束(200)的不同偏振的射束分量至少部分地彼此分离。
6.根据以上权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述射束成形光学器件(160)设置成能够在第一、关断的功能状态和第二、接通的功能状态之间切换，其方式是，所述射束成形光学器件(160)的至少一个光学元件：
a)在空间上能够移动进入所述激光射束(200)的射束路径中，并且能够从所述射束路径中移动出来，和/或，
b)在所述激光射束(200)的所述射束路径中能够在两个切换状态之间切换。
7.根据以上权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于加工光学器件(170)，所述加工光学器件(170)设置和布置用于将来自所述光调制器(110)的激光射束(200)引导到工件(300)上。
8.根据以上权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述诊断装置(150)设置用于校准所述光调制器(110)，其方式是，在一个操控间隔内连续调节所述光调制器(110)的操控，其中，对于所述光调制器(110)的至少两个操控区域，根据所述光调制器(110)的操控借助记录装置来检测测试射束(400)的配属于相应的操控区域的强度，其中，在相同的操控的情况下彼此比较相应的强度，并且其中，基于所述比较来求取用于至少两个操控区域的操控的校正。
9.根据权利要求8所述的装置(100)，其特征在于，所述诊断装置(150)设置用于：如果所述测试射束(400)的尤其是线性的偏振在所述光调制器(110)上、尤其是相对于所述光调制器(110)如此取向，使得所述光调制器(110)根据其操控改变所述测试射束(400)的偏振状态，则确定在至少两个操控区域的、根据操控所检测的强度变化过程之间的相移；以及根据所述相移求取校正。
10.根据权利要求8或9所述的装置(100)，其特征在于，所述诊断装置(150)设置用于：根据所述测试射束(400)的射束参数和/或所述测试射束在所述光调制器(110)上的射束作用优选全局地或者局部地求取用于多个操控区域的操控的校正。
11.一种用于激光射束成形(200)的方法，其中，
-首先使激光射束(200)与可操控的空间的光调制器(110)的第一显示区域(1111)相互作用，其中，
-然后使所述激光射束(200)与可操控的空间的光调制器(110)的第二显示区域(1112)相互作用，其中，
-通过操控所述光调制器(110)，在所述第一显示区域(1111)中产生第一射束影响结构并且在所述第二显示区域(1112)中产生第二射束影响结构。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在第一功能状态下，不仅在第一显示区域(1111)中而且在第二显示区域(1112)中分别产生相位影响结构作为射束影响结构，其中，优选通过在所述第一显示区域(1111)中的相位影响结构影响所述激光射束(200)在第一传播路段之后的第一幅度分布，并且，通过在所述第二显示区域(1112)中的相位影响结构
a)使在所述激光射束(200)的横截面平面中的相位分布均匀，和/或
b)影响在第二传播路段之后的第二幅度分布。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在第二功能状态下，在所述第一显示区域(1111)中产生相位影响结构作为第一射束影响结构，通过所述相位影响结构来影响所述激光射束(200)的幅度分布，其中，在所述第一显示区域(1111)和所述第二显示区域(1112)之间改变所述激光射束(200)的偏振，其中，在所述第二显示区域(1112)中，产生偏振影响结构作为第二射束影响结构，通过所述偏振影响结构来局部地影响所述激光射束(200)的偏振，其中，优选在所述第二显示区域(1112)后方对所述激光射束(200)的具有确定偏振的射束分量进行滤波。
14.根据权利要求12和13所述的方法，其特征在于，在所述第一功能状态和所述第二功能状态之间切换。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使所述激光射束(200)在所述第二显示区域(1112)后方与所述可操控的空间的光调制器(110)的第三显示区域(1113)相互作用，其中，通过操控所述光调制器(110)在所述第三显示区域(1113)中产生第三射束影响结构，其中，不仅在第一显示区域(1111)中而且在第二显示区域(1112)中分别产生相位影响结构作为射束影响结构，其中，优选通过在所述第一显示区域(1111)中的相位影响结构影响所述激光射束(200)在第一传播路段之后的第一幅度分布，并且通过在所述第二显示区域(1112)中的相位影响结构
a)使在所述激光射束(200)的横截面平面中的相位分布均匀，和/或
b)影响在第二传播路段之后的第二幅度分布，
其中，在所述第二显示区域(1112)和所述第三显示区域(1113)之间改变所述激光射束(200)的偏振，其中，在所述第三显示区域(1113)中产生偏振影响结构作为第三射束影响结构，通过所述偏振影响结构局部地影响所述激光射束(200)的偏振，其中，优选在所述第三显示区域(1112)后方对所述激光射束(200)的具有确定偏振的射束分量进行滤波。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，求取来自多个显示区域(1111，1112，1113)中的所观察的至少一个显示区域(1111，1112，1113)的测试射束(400)的至少一个特性，其中，根据所求取的至少一个特性来改变所述所观察的至少一个显示区域(1111，1112，1113)的射束影响结构。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述激光射束(200)在所述光调制器(110)后方照射工件(300)。
18.一种用于激光射束成形(200)的方法，其中，
-使激光射束(200)与可操控的空间的光调制器(110)相互作用，其中，
-求取来自所述光调制器(110)的测试射束(400)的至少一个特性，其中，根据所求取的至少一个特性来操控所述光调制器(110)。
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