CN116033993A - 用于在工作平面上产生限定的激光线的设备 - Google Patents

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CN116033993A CN202180055422.7A CN202180055422A CN116033993A CN 116033993 A CN116033993 A CN 116033993A CN 202180055422 A CN202180055422 A CN 202180055422A CN 116033993 A CN116033993 A CN 116033993A
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M·维默尔
J·黑尔斯特恩
M·施瓦茨
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Abstract

一种用于在工作平面(14)上产生限定的激光线(12)的设备，该设备具有产生原始射束(18)的激光源(16)以及光学组件(20)，该光学组件接收原始射束并将其变形为照射工作平面的照射射束(22)。照射射束(22)限定与工作平面(14)相交的射束方向并且具有横向的射束轮廓(28)。射束轮廓(28)具有垂直于射束方向具有长轴射束宽度的长轴(30)和具有短轴射束宽度的短轴(32)。光学组件(20)具有多个光学元件(36，38，40)，这些光学元件将射束轮廓(28)聚焦于工作平面814)的区域中的限定位置(42)。限定位置(42)可能由于光学元件(36，38，40)取决于激光源(16)的运行功率和/或运行时间的升温而移位漂移长度(50)。射束轮廓(28)的短轴射束宽度沿射束方向变化并且在此限定可用的工艺窗口。光学组件(20)设置用于在射束方向上产生具有景深(46)的可用的工艺窗口，该景深大于漂移长度(50)。

Description

用于在工作平面上产生限定的激光线的设备
技术领域
本发明涉及一种用于在工作平面上产生限定的激光线的设备，该设备具有：激光源，该激光源设置用于产生原始射束；以及光学组件，该光学组件接收原始射束并将其变形为照到工作平面上的照射射束，其中照射射束限定与工作平面相交的射束方向，并且其中照射射束具有射束轮廓，该射束轮廓具有垂直于射束方向具有长轴射束宽度的长轴和具有短轴射束宽度的短轴，其中该光学组件具有多个光学元件，这些光学元件将射束轮廓聚焦于工作平面的区域中的限定位置，其中由于光学元件取决于激光源的运行功率和/或运行时间的升温，该限定位置移位漂移长度。
背景技术
例如在DE 10 2018 200 078 A1中公开了这样的设备。
这样的设备在工作平面的限定部位处产生限定的线性激光照射，尤其用于加工工件。工件例如可以是用作载体材料的玻璃板上的塑料材料。塑料材料尤其可以是在其上制造有机发光二极管(所谓的OLED)和/或薄膜晶体管的薄膜。OLED薄膜越来越多地用于智能手机、平板电脑、电视机和其他带屏幕显示器的设备中的显示器。在制造电子结构之后必须将薄膜从玻璃载体上释放。这可以有利地借助呈细激光线形式的激光照射来实现，使该激光线以限定的速度相对于玻璃板运动并且在此贯穿整个玻璃板断开薄膜的粘附连接。此类应用在实践中通常被称为LLO或激光剥离(Laser Lift Off)技术。
用限定的激光线照射工件的另一个应用可以是在载体板上逐行地熔化非晶硅。在此同样使激光线以限定的速度相对于工件表面运动。通过熔化可以将相对成本有效的非晶硅转化成价值更高的多晶硅。此类应用在实践中通常被称为固态激光退火(Solid StateLaser Annealing)或SLA。
此类应用需要工作平面上的这样的激光线，该激光线在一个方向上尽可能长，以覆盖尽可能宽的工作区域，而在另一个方向上非常短，从而为相应的工艺提供所需的能量密度。因此，期望平行于工作平面的长而细的激光线。激光线延伸的方向通常被称为所谓的射束轮廓的长轴，并且线宽被称为短轴。通常，激光线在这两个轴上应分别具有限定的强度曲线。例如，期望激光线在长轴上具有尽可能呈矩形或实际上呈梯形的强度轮廓，其中如果要将多条这样的激光线连在一起形成更长的整线时，梯形的强度轮廓可以是有利的。根据应用的不同，在短轴上期望矩形的强度轮廓(所谓的礼帽轮廓)、高斯轮廓或其他强度轮廓。
WO 2018/019374 A1公开了一种开篇所述类型的设备以及涉及光学组件的光学元件的许多细节。激光源产生激光原始射束，该激光原始射束借助于光学组件在第一空间方向上非常宽地扇形展开，以获得长轴。将激光射束在与该第一空间方向垂直的第二空间方向上聚焦，以获得短轴。第一空间方向和第二空间方向典型地垂直于激光射束照射工作平面的射束方向。来自WO 2018/019374 A1的设备的光学组件具有使激光原始射束准直的准直器以及射束变形器、均化器和聚焦台。射束变形器接收经准直的原始射束并且将其在长轴上扩展。原则上，射束变形器还可以接收来自多个激光源的多个激光原始射束并且将其组合成具有更高功率的经扩展的共同的激光射束。均化器在长轴和短轴上产生期望的射束轮廓，即，例如分别产生礼帽轮廓。聚焦台将如此变形的激光射束聚焦到工作平面的区域中的限定位置。
开篇提及的DE 10 2018 200 078 A1公开了一种用于产生照射线的光学组件，该光学组件具有望远镜组件，该望远镜组件具有针对短轴的光学折射能力(optischeBrechkraft)。望远镜组件包含可沿光轴相对于彼此运动的第一透镜组和第二透镜组。在激光射束源产生激光射束期间，控制单元控制上述运动，从而使照射线的强度及其所谓的半峰全宽，即在50％强度处的线宽(Full Width at Half Maximum，FWHM)尽可能随时间保持恒定。已经表明，光学组件的特性可能在产生激光射束期间发生变化。尤其，由于激光射束对光学元件的加热可能会形成所谓的热透镜，这些热透镜会改变组件的光学特性。DE 102018 200 078 A1提出，通过使望远镜透镜相对于彼此移位来补偿或至少减少由此产生的焦点位置变化。
该解决方案的缺点是调整望远镜透镜位置所需的机械耗费。这种运动可能导致磨损和/或光学组件的失准。鉴于此，本发明的目的在于说明一种开篇所述类型的设备，该设备以替代性的方式有助于将工作平面保持在设备的工作区域中。
发明内容
在此，根据本发明的一个方面，说明一种开篇所述类型的设备，其中射束轮廓的短轴射束宽度沿射束方向变化并因此限定可用的工艺窗口(Prozessfenster)，并且其中光学组件设置用于在射束方向上产生具有景深
Figure BDA0004113243620000031
的可用的工艺窗口，该景深大于漂移长度。
这种新型设备可以省去使射束轮廓聚焦在短轴上的光学组件或光学元件相对于彼此的机械调整。因此，优选地，关于射束轮廓的短轴具有光学折射能力并且将射束轮廓聚焦于工作平面的区域中的限定位置的光学元件具有相对于彼此固定的距离。在优选的实施例中，光学元件是分别固定的。由此减少了机械磨损以及光学组件由于机械运动而可能失准的风险。替代于此，这种新型设备基于如下构思：针对性地增大组件在射束方向(在下文中称为纵向)上的景深，从而使射束轮廓聚焦于其上的限定位置即使在由于热透镜而移位时也保留在景深的范围内。换言之，这种新型设备有意识地考虑到了由于光学元件取决于激光源的运行功率和/或运行时间的升温造成的焦点漂移。然而，光学组件针对性地设置用于尤其在短轴上降低射束质量，使得即使在焦点位置漂移的情况下射束轮廓也保留在工艺窗口中。代替于后续的机械调整，光学组件被设计成通过附加的光学元件和/或光学元件的放大的照明以及相关的像差利用来针对性地获得更大的景深。
因此，这种新型设备具有光学组件，其中景深与焦点位移之间的关系受到积极影响。由此，与现有技术中的设备相比该设备的工艺窗口增大。避免了后续的机械调整和与之相关的缺点。与此相对应地，完全实现了上述目的。
在一个优选的构型中，短轴射束宽度沿射束方向具有最大值，并且工艺窗口在射束方向上具有前端和后端，其中短轴射束宽度在前端和后端处分别比该最大值小最高10％、优选地分别比该最大值小最高5％、并且特别优选地分别比该最大值小1％。
在该构型中，光学组件设置用于产生射束轮廓，从而产生具有给定参数的工艺窗口。短轴射束宽度在此尤其可以被确定为半峰全宽，即射束轮廓在短轴上的两个强度值之间的差值，这些强度值沿射束方向在对应的位置处具有射束轮廓的最大强度的50％(FullWidth at Half Maximum，FWHM)。替代性地，短轴射束宽度在此可以被给定为射束轮廓在短轴上的两个强度值之间的差值，这些强度值沿射束方向在对应的位置处具有射束轮廓的最大强度的90％(90％峰值全宽)。所给定的值提供了景深的有利增大，同时在短轴上的射束质量保持在非常适合常规的LLO和SLA应用的水平。
在另一个构型中，照射射束在射束方向上具有束腰(Strahltaille)，其中光学组件设置用于在工作平面的区域中产生束腰。
每个真实的激光射束都具有所谓的束腰。束腰在激光射束的传播方向或射束方向上是如下位置，激光射束在该位置处具有其最小直径或半径。换言之，真实的激光射束的直径或半径在射束方向上变化。随着与束腰的距离增大，射束直径也增大。束腰在射束方向上的延伸尺度例如可以借助所谓的瑞利长度而量化。瑞利长度是距收腰部的中心的如下距离w0，其中射束的半径(通常在电场中测量)增加了
Figure BDA0004113243620000041
倍，因为满足
Figure BDA0004113243620000042
其中zR表示瑞利长度，并且w(z)是短轴上的射束半径。在该构型中，光学组件设置用于将束腰放置在工作平面的区域中、优选放置在工作平面中。当短轴上的射束轮廓是高斯轮廓时，该构型是特别有利的。该构型可以以高效的方式实现加工工件部位的高能量密度。
在另一个构型中，光学组件具有光学相位元件，该光学相位元件在短轴上向照射射束施加轴锥状(axikonartige)的相前(Phasenfront)。
正确意义上的轴锥镜是锥形研磨的透镜，该透镜沿光轴将点光源成像到一条线上或者将激光射束变换成环。术语“轴锥镜”通常是指旋转对称的情况或旋转对称的元件。然而在当前情况下，相位元件影响短轴，即，在观察短轴的光学组件时，相位元件对于短轴产生轴锥状的相前。长轴基本上不受影响。因此，并不暗含旋转对称性。在该构型中借助于相位元件产生的轴锥状的相前因此表现在当观察射束路径时，激光射束对于短轴具有横向于组件光轴的环形部分。一部分激光借助于相位元件“向外散射”。这部分以相对简单且成本有效的方式促成景深的增大。与此相对应地，该构型可以非常简单且成本有效地实现这种新型设备。
在另一个构型中，光学相位元件包含折射光学元件、尤其棱柱形或非圆柱形研磨的透镜。
该构型可以特别简单且成本有效地实现这种新型设备。尤其可以通过引入这样的折射光学元件(如轮廓为楔形的非圆柱形透镜)来修改对应于开篇提及的现有技术的光学组件，以获得这种新型设备。
在另一个构型中，光学相位元件包含衍射光学元件。
在该构型中，借助于衍射效应在短轴上产生轴锥状的相前。在该构型的一些实施例中，光学相位元件包含不规则光栅。该构型使得可以产生具有低光学损耗以及关于相位元件在光学组件的射束路径中的位置的大公差的实现方式。
在另一个构型中，光学相位元件包含空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)。
空间光调制器是对光施加空间调制的装置。该装置尤其可以包含微反射镜组件和/或一个或多个可变形反射镜。这样的光调制器可以产生非常个性化的相前并因此允许最佳的射束成形。
在另一个构型中，光学组件具有望远镜组件，该望远镜组件具有至少两个彼此间隔开的光学元件，这些光学元件关于射束轮廓的短轴具有光学折射能力，其中该光学相位元件在射束方向上看布置在望远镜组件前方。
该构型可以以非常简单且成本有效的方式实现将景深增大至约2倍。该构型特别有利于LLO应用和在短轴上使用高斯射束轮廓的其他应用，因为在此可以很容易地容忍相位元件对射束轮廓的影响。
在另一个构型中，该光学组件具有望远镜组件，该望远镜组件具有至少两个彼此间隔开的光学元件，这些光学元件关于射束轮廓的短轴具有光学折射能力，其中该光学相位元件布置在望远镜组件的该至少两个彼此间隔开的光学元件之间。
在该构型中，光学相位元件有利地布置在短轴的远场平面中。在此，远场可以关于射束转换器的输出来限定并且可以通过光学(聚焦)或者通过观察远离出射孔径的平面来实现。典型地，路径长度在此远大于来自射束转换器的出射射束的瑞利长度。该构型尤其适用于在短轴上具有礼帽射束轮廓的应用，例如尤其是SLA应用。
在另一个构型中，光学组件具有镜头透镜(Objektiv)，该镜头透镜在边缘区域中具有像差，其中照射射束包含来自边缘区域的射束部分。
在该构型中，该设备有利地使用衍射不受限的光学组件。该构型以有利的方式利用镜头透镜的边缘区域中的像差。其优点在于，由于大面积的照明，减少了光学元件的局部升温。因此，减少了焦点位置的热致漂移，这已经是一个优点。此外，由于结合了来自边缘区域的射束部分，景深得以增大，从而在此将两种有利的效果结合在一起。该构型可以以较少数量的光学元件实现并因此允许长期成本有效的实现这种新型设备。该构型特别有利于SLA应用和在短轴上具有礼帽射束轮廓的其他应用。
在另一个构型中，光学组件具有至少一个平凸透镜，该平凸透镜具有第一平面和第二凸面，其中凸面指向工作平面。
特别有利地，平凸透镜布置在该设备的光学输出端。平凸透镜尤其可以是光学组件在射束方向上的最后一个光学元件。通常，这样的平凸透镜会倒置地放置这种类型的设备中，从而使其以其平面指向工作平面。优选的布置方式的优点在于，更有效地利用了来自透镜的边缘区域的像差。在一些实施例中，该至少一个透镜可以包含多个单透镜，这些单透镜中的至少一个是平凸透镜并且以所提及的取向布置。
不言而喻，以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能够在分别说明的组合中使用，而且还能够在其他组合中或者单独使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
在附图中展示了本发明的实施例并且在以下说明中对其进行详细阐述。在附图中：
图1a和图1b示出这种新型设备的第一实施例的示意图，
图2示出用于阐述第一实施例和另外的实施例的射束轮廓的简化图示，
图3示出根据这种新型设备的一些实施例的束腰和腰长的简化图示，图4a和图4b示出这种新型设备的第二实施例的示意图，以及
图5a和图5b示出这种新型设备的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
在图1a和图1b中，整体上用附图标记10表示这种新型设备的第一实施例。图1a以从上方观察激光线12的简化图示示出设备10，激光线在此被置于工作平面14的区域中。设备10具有激光源16，激光源例如可以是固体激光器，该固体激光器产生红外范围或紫外范围内的激光。例如，激光源16可以包含波长在1030nm范围内的Nd:YAG激光器。在另外的示例中，激光源16可以包含二极管激光器、准分子激光器或固体激光器，它们产生波长在300nm与350nm之间、500nm与530nm之间或900nm至1070nm之间的激光。
图1b从侧面、也就是说以朝向激光线12的短轴的视线示出设备10。在下文中，激光射束的射束方向用坐标轴z说明。激光线12在x轴方向上延伸，并且在y轴方向上观察到线宽。与此相对应地，在下文中，x轴表示射束轮廓的长轴，而y轴表示射束轮廓的短轴。
激光源16产生激光原始射束18，在进一步的进程中，利用光学组件20将该激光原始射束变形为具有射束方向23的照射射束22。在此，光学组件20包含射束引导单元24，在一些实施例中，该射束引导单元可以包含使激光原始射束18准直的准直器以及射束变形器和均化器，后两者在此简化地共同用附图标记26表示。射束变形器和均化器26在x轴上扩展(经准直的)激光原始射束18，以产生激光线12的长轴。此外，射束变形器和均化器26产生横向的射束轮廓28，如在图2中以简化图示示出的那样。如所示出的，射束轮廓28具有在x方向上具有长轴射束宽度31的长轴30以及在y方向上有短轴射束宽度33的短轴32。在此，在纵坐标轴上说明激光射束的强度I。短轴射束宽度33在此示例性地被展示为半峰全宽(FWHM)。不同于在此简化展示的梯形强度曲线，射束轮廓可以是高斯轮廓或礼帽轮廓，但具有有限的侧翼斜率。
为了加工工件(在此未展示)，射束轮廓28可以随设备10相对于工作平面14运动，例如在y方向上运动。对于设备10的其他细节，参考开篇提及的WO 2018/019374 A1，在此通过引用将其并入本文。在一些有利的实施例中，尤其以如在WO 2018/019374 A1中所描述的方式实现射束变形器和均化器26。例如，射束变形器和均化器26可以相应地包含透明的、一体式的、板状的元件，该元件具有大体上彼此平行且与光学组件20的光轴34成锐角(在此未展示)地布置的正面和反面。正面和反面可以各自具有反射涂层，使得经准直的原始射束18在正面处倾斜地入射到板状元件中并且在其中经历多重反射，然后该射束扇形展开地在反面处出射并且被均匀化。射束变形器和均化器26可以包含具有多个透镜的另外的光学元件(在此未展示)，该光学元件尤其在长轴30中形成扇形展开的照射射束。替代性地，可以以如在开篇提及的DE 10 2018 200 078 A1中所描述的方式实现射束变形器和均化器26，该文献在此同样通过引用并入本文。与此相对应地，光学组件可以包含另外的光学元件，这些光学元件在此为了清楚起见未被展示并且尤其用于在长轴上使射束成形。
在此，光学组件20包含具有第一光学元件36和第二光学元件38的望远镜组件。望远镜组件具有尤其影响射束轮廓28的短轴32的光学折射能力。望远镜组件设置用于在短轴32上形成射束轮廓28。经如此变形的激光射束在此照射镜头透镜40，该镜头透镜随后借助于照射射束22将射束轮廓28聚焦于工作平面14的区域中的限定位置42。
如图1b所示，照射射束22在射束方向上具有对象侧的束腰44，该束腰在此定位在工作平面14的区域中(参见图3)。然而，该束腰还可以位于工作平面前方或之后。束腰44具有腰长，该腰长例如可以借助两侧的瑞利长度来量化。
在一些实施例中，腰长可以藉由百分比增量48来量化，即，腰长对应于如下点的纵向距离：在这些点处，y方向上的射束直径与短轴上的最小射束直径相比增加了限定的百分比。在一些实施例中，该限定的百分比可以小于或等于10％。在一些实施例中，腰长可以与景深46相对应。
由于用高能激光射束进行照射，光学元件36、38、40升温。这种升温可能导致形成热透镜。热透镜是由于光学组件中吸收激光而产生的。尤其在使用功率为几千瓦的激光源时，局部温升可能很明显。光学材料的低导热性导致较大的温度梯度。于是，由此产生的材料的折射率梯度和热膨胀就像额外的透镜一样起作用。这些热透镜导致照射射束22的限定位置42或焦点位置移位漂移长度50。当光学元件在长时间中断后第一次再被施加激光射束时，还有当激光源16的运行功率发生变化时，尤其可能在接通激光源16之后发生限定位置的移位，原因例如是从低功率运行切换到较高功率运行。
出于这个原因，根据图1a和图1b的设备10在射束路径中具有光学相位元件52。在根据图1a和图1b的实施例中，相位元件52布置在具有光学元件36、38的短轴望远镜组件前方。相位元件52关于短轴向照射镜头透镜40的激光射束施加轴锥状的(但不是旋转对称的)相前。其结果是，激光射束获得横向于组件20的光轴34的环形部分。此外，这些环形部分使得短轴轮廓在射束方向z上向工作平面14中多次相继成像。由此，针对性地延长了射束方向上的景深。在优选的实施例中，如在图3中简化地展示的那样，景深46被设定尺寸成使其大于漂移长度50。在此，景深与腰长46相对应，然而不必在所有实施例中都是这种情况。
在一些有利的实施例中，基于变化的短轴射束宽度33沿射束方向23限定景深46。短轴射束宽度33沿射束方向变化并且在一点处具有最大值，这在图3中示例性地与束腰的中心重合。景深限定射束方向上的可用工艺窗口。在工艺窗口的前端和后端，短轴射束宽度分别比短轴射束宽度的最大值小10％、优选分别比该最大值小5％、并且特别优选地比该最大值相应小1％。由于漂移长度50小于景深46，因此即使焦平面由于热透镜而移位，用于加工工件的射束轮廓28也保持在工艺窗口中。将相位元件52放置在用于短轴32的望远镜组件前方的射束路径中对于LLO应用和在短轴32上具有高斯形射束轮廓的其他应用是特别有利的。
在根据图4a和图4b的实施例中，相位元件52布置在用于短轴的望远镜组件的光学元件36、38之间。在这种情况下，相位元件52尤其影响射束轮廓28的短轴32的远场。如此放置相位元件52有利于SLA应用和具有礼帽射束轮廓的其他应用。
在图1a和图1b以及图4a和图4b的实施例中，相位元件52可以分别借助一个或多个折射光学元件、一个或多个衍射光学元件和/或空间光调制器来实现。
根据图5a和图5b的实施例不需要专用的相位元件52。而是，在此针对性地利用光学元件的像差、尤其来自镜头透镜40的边缘区域的像差来实现较大的景深46。原则上，还可能组合使用专用的相位元件(在此未展示)。在该实施例中，光学组件20有利地没有衍射限制。在此，扇形展开的激光射束照射镜头透镜40直至进入边缘区域中，例如直至短轴的视图中透镜半径的外部20％的边缘区域中。这就已经具有如下优点，即，激光射束的辐射功率分布在较大的透镜表面上并且镜头透镜40较低幅度地局部发热。出于这个原因，该实施例以有利的方式减小了漂移长度。此外，来自镜头透镜的边缘区域的像差使得景深增大。漂移长度50与景深46的商受到有利影响。在许多应用中，可以容忍与此相关的短轴上的射束质量的下降。
在优选的实施例中，镜头透镜40包含平凸透镜，该平凸透镜以凸面54指向工作平面14，而平面56指向望远镜组件36、38的方向。镜头透镜的这种取向对于这种设备的光学组件而言是非常不寻常的。然而，它增强了来自镜头透镜40的边缘区域的球面像差的效果。
镜头透镜的设计标准取决于期望的纵向位移。波前的像差W(yp)可以换算为纵向像差
Figure BDA0004113243620000101
其中Δs′是纵向位移，n′是像侧的折射率，R是参考球的半径，并且yp是瞳孔坐标。
在柱透镜的情况下，波前的像差为Wsph(yp)∝yp 4。与此相对应地，空气中的总纵向位移是Δs′＝αR2yp 2。在此，α衡量球面像差的程度并且取决于镜头透镜设计。
在具有特征焦距f的镜头透镜的高斯照射yp中，热学折射能力由
(1)
Figure BDA0004113243620000102
生成。在此，α是工件的吸收度，κ是材料的热导率，Lx是沿长轴的线长度并且yp是照明的射束半径。折射率的变化以及玻璃的膨胀总结为常数γ，
(2)
Figure BDA0004113243620000111
P0在此是激光功率。热透镜导致此数量级的焦点位移
(3)
Figure BDA0004113243620000112
同时，沿短轴入射到工作平面中的射束的特征在于景深，该景深与照明yp和工作平面中的短轴的射束直径FW大致成比例，即
(4)
Figure BDA0004113243620000113
如果增大短轴的宽度FW，则景深也增大。照明越低，景深越大。对应地得出如下关系
(5)
Figure BDA0004113243620000114
功率密度P0/FW是常量并且由工艺预先限定。焦距f由工作距离得出。即，在衍射受限的情况下，焦点位移与景深的商同照明无关yp。相反，在这种新型设备的实施例中，景深随照明下降的幅度较低。对应地，商Q是yp的函数并且不再与之无关。因此，商Q小于1，优选远小于1。

Claims (13)

1.一种用于在工作平面(14)上产生限定的激光线(12)的设备，所述设备具有：激光源(16)，所述激光源设置用于产生原始射束(18)；光学组件(20)，所述光学组件接收所述原始射束(18)并将所述原始射束变形为照射到所述工作平面(14)上的照射射束(22)，其中，所述照射射束(22)限定与所述工作平面(14)相交的射束方向(23)，其中，所述照射射束(22)具有射束轮廓(28)，所述射束轮廓垂直于所述射束方向(23)具有拥有长轴射束宽度(31)的长轴(30)和拥有短轴射束宽度(33)的短轴(32)，其中，所述光学组件(20)具有多个光学元件(36，38，40)，所述多个光学元件将所述射束轮廓(28)聚焦到所述工作平面(14)的区域中的限定位置(42)，其中，由于所述光学元件(36，38，40)取决于所述激光源(16)的运行功率和/或运行时间的升温，所述限定位置(42)以漂移长度(50)移位，其特征在于，所述射束轮廓(28)的短轴射束宽度(33)沿所述射束方向(23)变化并且在此限定可用的工艺窗口，其中，所述光学组件(20)设置用于在射束方向上产生具有以下景深(46)的所述可用的工艺窗口：所述景深大于所述漂移长度(50)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述短轴射束宽度(33)沿所述射束方向(23)具有最大值，所述工艺窗口在射束方向上具有前端和后端，其中所述短轴射束宽度(33)在所述前端和所述后端处分别比所述最大值小最高10％、优选地分别比所述最大值小最高5％、并且特别优选地分别比所述最大值小1％。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述光学元件(36，38，40)关于所述射束轮廓(28)的短轴(32)具有光学折射能力并且相对于彼此固定。
4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述照射射束(22)在射束方向上具有束腰(44)，其中所述光学组件(20)设置用于在所述工作平面(14)的区域中产生所述束腰(44)。
5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述光学组件(20)具有光学相位元件(52)，所述光学相位元件向所述照射射束(22)施加轴锥状的相前。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述光学相位元件(52)包含折射光学元件、尤其棱柱形或非圆柱形研磨的透镜。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述光学相位元件(52)包含衍射光学元件。
8.根据权利要求5至7之一所述的设备，其特征在于，所述光学相位元件(52)包含空间光调制器。
9.根据权利要求5至8之一所述的设备，其特征在于，所述光学组件(20)具有望远镜组件，所述望远镜组件具有至少两个彼此间隔开的光学元件(36，38)，所述光学元件关于所述射束轮廓(28)的短轴(32)具有光学折射能力，其中，所述光学相位元件(52)在射束方向上看布置在所述望远镜组件前方。
10.根据权利要求5至8之一所述的设备，其特征在于，所述光学组件(20)具有望远镜组件，所述望远镜组件具有至少两个彼此间隔开的光学元件(36，38)，所述光学元件关于所述射束轮廓(28)的短轴(32)具有光学折射能力，其中，所述光学相位元件(52)布置在所述望远镜组件的所述至少两个彼此间隔开的光学元件(36，38)之间。
11.根据权利要求1至10之一所述的设备，其特征在于，所述光学组件(20)具有镜头透镜(40)，所述镜头透镜在边缘区域中具有像差，其中所述照射射束(22)包含来自所述边缘区域的射束部分。
12.根据权利要求1至11之一所述的设备，其特征在于，所述光学组件(20)具有至少一个平凸透镜(40)，所述平凸透镜具有第一平面(56)和第二凸面(54)，其中所述凸面(54)指向所述工作平面(14)。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述至少一个平凸透镜(40)是所述光学组件(20)在射束方向上的结束元件。
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