DE102007057868A1

DE102007057868A1 - Vorrichtung zur Strahlformung

Info

Publication number: DE102007057868A1
Application number: DE102007057868A
Authority: DE
Inventors: Iouri Dr. Mikliaev
Original assignee: Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG
Current assignee: Focuslight Germany GmbH
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: WO2009068192A1; KR101547714B1; IL205858A0; JP2011505020A; US20100309559A1; CN101878444B; IL205858A; US8270084B2; CN101878444A; EP2217961A1; KR20100087006A; DE102007057868B4; JP5395804B2

Abstract

Vorrichtung zur Strahlformung, insbesondere zur Erzeugung einer linienförmigen Intensitätsverteilung (28) in einer Arbeitsebene (7, 71, 72, 73), umfassend eine Laserlichtquelle (1), die Laserstrahlung (8) emittieren kann, Optikmittel, die die Laserstrahlung (8) in eine linienförmige Intensitätsverteilung (28) in der Arbeitsebene (7, 71, 72, 73) überführen können, sowie in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung bewegbare Linsenmittel (37) zur Beeinflussung der linienförmigen Intensitätsverteilung (28) in der Arbeitsebene (7), wobei durch Veränderung der Position der Linsenmittel (37) in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung das Intensitätsprofil senkrecht zur Erstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung (28) verändert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strahlformung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Definitionen: In Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung meint mittlere Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, insbesondere wenn diese keine ebene Welle ist oder zumindest teilweise divergent ist. Mit Lichtstrahl, Teilstrahl oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich anderes angegeben ist, kein idealisierter Strahl der geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl mit einem Gauß-Profil oder einem modifizierten Gauß-Profil, der keinen infinitesimal kleinen, sondern einen ausgedehnten Strahlquerschnitt aufweist.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind hinlänglich bekannt. Typische Laserlichtquellen derartiger Vorrichtungen sind beispielsweise Nd-YAG-Laser oder Excimer-Laser. Beispielsweise weisen nicht als Single-Mode-Laser betriebene Nd-YAG-Laser eine Beugungsmaßzahl (beam quality factor) M² von etwa 8 bis 25 auf. Die Beugungsmaßzahl M² ist ein Maß für die Qualität des Laserstrahls. Beispielsweise hat ein Laserstrahl mit einem reinen Gauß-Profil eine Beugungsmaßzahl M² von 1. Die Beugungsmaßzahl M² entspricht etwa der Anzahl der Moden der Laserstrahlung.
Die Beugungsmaßzahl M² hat Einfluss auf die Fokussierbarkeit der Laserstrahlung. Für einen Laserstrahl mit einem Gauß-Profil ist die Dicke d bzw. die Strahltaille im Fokusbereich proportional zu der Wellenlänge λ des zu fokussierenden Laserstrahls und umgekehrt proportional zu der numerischen Apertur NA der fokussierenden Linse. Für die Dicke des Laserstrahls im Fokusbereich gilt also folgende Formel:
Bei einem Laserstrahl, der kein gaußförmiges Profil aufweist bzw. der eine Beugungsmaßzahl M² größer 1 aufweist, ist die minimale Dicke im Fokusbereich bzw. die Strahltaille im Fokusbereich zusätzlich proportional zu der Beugungsmaßzahl gemäß folgender Formel:
Es zeigt sich also, dass Laserstrahlung desto schlechter zu fokussieren ist, je größer die Beugungsmaßzahl ist. Es soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass die Beugungsmaßzahl M² hinsichtlich zweier zu der Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung senkrechter Richtungen unterschiedlich groß sein kann. In diesem Fall wird unterschieden zwischen der Beugungsmaßzahl M_x ² hinsichtlich einer ersten, beispielsweise mit x bezeichneten Richtung und der Beugungsmaßzahl M_y ² hinsichtlich einer zweiten, beispielsweise mit y bezeichneten Richtung, die zu der ersten Richtung x senkrecht ist. Es besteht also durchaus die Möglichkeit, dass die Beugungsmaßzahl M_x ² größer oder kleiner ist als die Beugungsmaßzahl M_y ².
Weiterhin wird im Stand der Technik Laserstrahlung vor der Fokussierung in eine Arbeitsebene regelmäßig homogenisiert. Dies geschieht beispielsweise mit Linsenarrays, die eine Vielzahl von Linsen aufweisen, so dass die Laserstrahlung durch diese Linsen in eine Vielzahl von Teilstrahlen aufgespalten werden, die in der Arbeitsebene überlagert werden. Allerdings zeigt es sich, dass die Anzahl der Teilstrahlen nicht beliebig erhöht werden kann, weil bei einer zu großen Anzahl von Teilstrahlen bei entsprechender Überlagerung der Teilstrahlen in der Arbeitsebene Hochfrequenzoszillationen durch die Interferenz zwischen den Strahlen hervorgerufen werden. Dies würde zu einer Verschlechterung der Strahlqualität in der Arbeitsebene führen. Das Kriterium für das Auftreten dieser Hochfrequenzoszillationen ist die räumliche Kohärenz der Laserstrahlung in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Je schlechter diese räumliche Kohärenz ist, in eine desto größere Anzahl von Teilstrahlen kann das Licht aufgespalten werden, ohne dass es bei der Überlagerung zu Hochfrequenzoszillationen kommt. Unter gewissen Umständen kann auch die erwähnte Beugungsmaßzahl M² beziehungsweise M_x ² oder M_y ² ein Hinweis auf die räumliche Kohärenz sein, so dass bei großer Beugungsmaßzahl unter Umständen eine Aufteilung in eine große Anzahl von Teilstrahlen möglich ist.
Bei verschiedenen Anwendungen sind Intensitätsverteilungen in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung des linienartigen Fokusbereichs erwünscht, die einem so genannten Top-Hat-Profil entsprechen. Bei anderen Anwendungen kann eine Intensitätsverteilung mit einem scharfen Intensitätsmaximum vorteilhafter sein.
Ausgehend von diesen Überlegungen stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass Einfluss auf die Intensitätsverteilung in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung des linienartigen Fokusbereichs genommen werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Vorrichtung Linsenmittel, vorzugsweise in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung bewegbare Linsenmittel, zur Beeinflussung der linienförmigen Intensitätsverteilung in der Arbeitsebene umfasst, wobei durch Veränderung der Position der Linsenmittel in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung das Intensitätsprofil senkrecht zur Erstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung verändert werden kann.
Insbesondere kann durch Veränderung der Position der Linsenmittel in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung das Intensitätsprofil von einer Top-Hat-Form in eine Form übergehen, die ein vergleichsweise scharfes Maximum aufweist. Dadurch kann je nach Anwendung ein geeignetes Intensitätsprofil ausgewählt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung weiterhin ein Teleskop umfasst, das in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung hinter den bewegbaren Linsenmitteln angeordnet ist, wobei das Teleskop aus mindestens zwei weiteren Linsenmitteln gebildet wird, die zumindest in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung eine Brechkraft aufweisen. Durch dieses Teleskop kann das Intensitätsprofil, das die Laserstrahlung in der ausgangsseitigen Brennebene der bewegbaren Linsenmittel aufweist, in die Arbeitsebene übertragen werden. Dabei kann das Teleskop insbesondere die Strahltaille in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung verkleinern.
Es kann vorgesehen sein, dass die Laserlichtquelle eine Multi-Mode-Laserstrahlung emittieren kann, bei der sowohl die Beugungsmaßzahl M_x ² hinsichtlich einer ersten Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung größer als 1 ist, als auch die Beugungsmaßzahl M_y ² hinsichtlich einer zweiten Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung größer als 1 ist.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung weiterhin Strahltransformationsmittel umfasst, die derart in der Vorrichtung angeordnet sind, dass sie die Laserstrahlung oder Teilstrahlen der Laserstrahlung derart transformieren können, dass die Beugungsmaßzahl hinsichtlich der ersten Richtung vergrößert und dass die Beugungsmaßzahl hinsichtlich der zweiten Richtung verkleinert wird.
Die Strahltransformationsmittel können die Laserstrahlung oder Teilstrahlen der Laserstrahlung derart transformieren, dass die Beugungsmaßzahl und/oder die räumlichen Kohärenzeigenschaften hinsichtlich der ersten Richtung der Laserstrahlung oder eines jeden der Teilstrahlen mit der Beugungsmaßzahl und/oder den räumlichen Kohärenzeigenschaften hinsichtlich der zweiten Richtung vertauscht wird oder werden.
Es zeigt sich, dass auf diese Weise die Beugungsmaßzahl für eine der beiden Richtungen deutlich kleiner sein kann als vor der Strahltransformation, wohingegen die Beugungsmaßzahl für die andere der beiden Richtungen nach der Strahltransformation deutlich größer als vor der Strahltransformation sein kann. Dies hat seinen Grund auch in der Aufteilung der Laserstrahlung in eine Mehrzahl von Teilstrahlen. Diese Aufteilung kann entweder in den Strahltransformationsmitteln oder in separaten vor den Strahltransformationsmitteln angeordneten Strahlaufteilmitteln erfolgen. Es zeigt sich, dass hierbei hinsichtlich einer der beiden Richtungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung die Beugungsmaßzahl verkleinert werden kann, insbesondere durch die Anzahl der Teilstrahlen dividiert werden kann.
Es kann erreicht werden, dass die Beugungsmaßzahl hinsichtlich einer Richtung deutlich verkleinert wird und nicht viel größer als 1 wird, wobei die Beugungsmaßzahl hinsichtlich der anderen Richtung gegenüber dem Zustand vor der Strahltransformation vergrößert wird. Falls aber durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Arbeitsebene eine sehr dünne Linie erzeugt werden soll, ist es wichtig, dass in der Richtung senkrecht zu der Längserstreckung der Linie eine sehr gute Fokussierung auf eine sehr kleine Strahltaille erfolgen kann. Bei einer sehr kleinen Beugungsmaßzahl hinsichtlich dieser Richtung lässt sich somit eine sehr dünnes linienförmiges Profil erzielen. Insbesondere kann dabei eine sehr definierte Intensitätsverteilung mit einem Top-Hat-Profil erzeugt werden. Dass dabei gleichzeitig die Beugungsmaßzahl hinsichtlich der Längserstreckung der Linie deutlich vergrößert ist, erweist sich nicht als nachteilig, da in Längsrichtung der Linie keine oder keine starke Fokussierung erwünscht ist. Im Gegenteil wird durch die Vergrößerung der Beugungsmaßzahl in der Längsrichtung der Linie in der Regel auch die räumliche Kohärenz in dieser Richtung deutlich verkleinert. Das bedeutet aber, dass zur Homogenisierung Linsenarrays mit in dieser Längsrichtung sehr vielen nebeneinander angeordneten Linsen verwendet werden können, ohne dass es zu unerwünschten Interferenzeffekten wie Hochfrequenzoszillationen in der Arbeitsebene kommt. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit zusätzlich eine bessere Homogenität in Längsrichtung der Linie erzielt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung weiterhin Strahlaufteilmittel zur Aufteilung der Laserstrahlung in eine Mehrzahl von Teilstrahlen umfasst, die vorzugsweise derart in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung vor den Strahltransformationsmitteln angeordnet sind, dass sie die Laserstrahlung fouriertransformieren können.
Es besteht dabei die Möglichkeit, dass die Strahltransformationsmittel hinter den Strahlaufteilmitteln, insbesondere in der ausgangsseitigen Fourierebene der Strahlaufteilmittel angeordnet sind. Durch die Fouriertransformation kann erreicht werden, dass hinsichtlich der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung ein Intensitätsprofil realisiert wird, dass von einer Gaußform abweicht. Beispielsweise kann ein Top-Hat-Profil oder ein Profil mit einem vergleichsweise scharfen Maximum erreicht werden. Insbesondere kann durch die Fouriertransformation erreicht werden, dass in der Arbeitsebene eine Nahfeld-Abbildung der aus den Strahltransformationsmitteln austretenden Teilstrahlen entsteht.
Strahltransformationsmittel sind als solche aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der EP 1 006 382 A1 , der EP 1 617 275 A1 und aus der EP 1 528 425 A1 . Allerdings wird dort die sehr inhomogene Laserstrahlung eines Halbleiterlasers mit sehr kleiner Beugungsmaßzahl M_y ² der Fast-Axis-Richtung und sehr großer Beugungsmaßzahl M_x ² der Slow-Axis-Richtung derart transformiert, dass die Laserstrahlung nach der Strahltransformation und entsprechender Kollimation eine vergleichbare Strahlqualität in beiden Richtungen aufweist. Bei der vorliegenden Erfindung werden die an sich bekannten Strahltransformationsmittel für den gegenteiligen Effekt genutzt. Laserstrahlung, die vor der Transformation nicht sehr unterschiedliche oder zumindest annähernd gleich große Beugungsmaßzahlen M_y ² beziehungsweise M_x ² hinsichtlich beider Richtungen aufweist, wird derart transformiert, dass sich nach der Strahltransformation die Beugungsmaßzahl hinsichtlich einer der beiden Richtungen deutlich von der Beugungsmaßzahl hinsichtlich der anderen der beiden Richtungen unterscheidet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2a eine Draufsicht auf die Strahlaufteilmittel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2b eine Seitenansicht der Strahlaufteilmittel gemäß 2a;
2c einen Querschnitt durch die Laserstrahlung nach dem Hindurchtritt durch die Strahlaufteilmittel gemäß 2a und 2b;
3a eine Draufsicht auf die Strahltransformationsmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3b eine Seitenansicht der Strahltransformationsmittel gemäß 3a;
3c eine perspektivische Ansicht der Strahltransformationsmittel gemäß 3a;
3d einen Querschnitt durch die Laserstrahlung nach Hindurchtritt durch die Strahltransformationsmittel gemäß 3a bis 3c;
4a eine Draufsicht auf die Strahlvereinigungsmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4b eine Seitenansicht der Strahlvereinigungsmittel gemäß 4a;
4c einen Querschnitt durch die Laserstrahlung nach Hindurchtritt durch die Strahlvereinigungsmittel gemäß 4a und 4b;
5a eine Draufsicht auf Homogenisierungs- und Fokussierungsmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5b eine Seitenansicht der Homogenisierungs- und Fokussierungsmittel gemäß 5a;
6 einen Querschnitt durch die Laserstrahlung vor dem Hindurchtritt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;
7 einen Querschnitt durch die Laserstrahlung in der Arbeitsebene beziehungsweise nach Hindurchtritt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;
8 eine Draufsicht auf Strahltransformationsmittel, Homogenisierungsmittel und eine zweite Ausführungsform von Strahlvereinigungsmitteln der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
9a eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Strahlaufteilmittel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dahinter angeordneten Strahltransformationsmitteln;
9b eine Seitenansicht der Strahlaufteilmittel und der Strahltransformationsmittel gemäß 9a;
10 schematisch ein erstes Intensitätsprofil;
11 schematisch ein zweites Intensitätsprofil;
12 eine schematische Seitenansicht auf einen Bereich zwischen den Strahltransformationsmitteln und der Arbeitsebene einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
13a eine 12 entsprechende Ansicht, bei der drei verschiedene Positionen der Linsenmittel zur Beeinflussung der Intensitätsverteilung eingezeichnet sind;
13b schematisch ein Intensitätsprofil vor den Linsenmitteln;
13c schematisch ein Intensitätsprofil in der Arbeitsebene, das der ersten Position der Linsenmittel entspricht;
13d schematisch ein Intensitätsprofil in der Arbeitsebene, das der zweiten Position der Linsenmittel entspricht;
13e schematisch ein Intensitätsprofil in der Arbeitsebene, das der dritten Position der Linsenmittel entspricht;
14a eine 12 entsprechende Ansicht, bei der drei verschiedene Positionen der Linsenmittel zur Beeinflussung der Intensitätsverteilung eingezeichnet sind;
14b schematisch ein Intensitätsprofil vor den Linsenmitteln;
14c schematisch ein Intensitätsprofil in der Arbeitsebene, das der ersten Position der Linsenmittel entspricht;
14d schematisch ein Intensitätsprofil in der Arbeitsebene, das der zweiten Position der Linsenmittel entspricht;
14e schematisch ein Intensitätsprofil in der Arbeitsebene, das der dritten Position der Linsenmittel entspricht.
In einigen der Abbildungen ist zur besseren Orientierung ein kartesisches Koordinatensystem eingezeichnet.
Aus 1 ist schematisch ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Laserlichtquelle 1, Strahlaufteilmittel 2, Strahltransformationsmittel 3, Strahlvereinigungsmittel 4, Homogenisierungsmittel 5 und eine Linsenanordnung 6 umfasst, die in der Arbeitsebene 7 eine linienförmige Intensitätsverteilung der Laserstrahlung erzeugen kann.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Laserlichtquelle 1 als Nd-YAG-Laser oder als Excimer-Laser ausgeführt ist. Dabei kann der Nd-YAG-Laser beispielsweise auf der Grundfrequenz oder frequenzverdoppelt oder verdreifacht und so weiter betrieben werden. In 6 ist angedeutet, dass die aus der Laserlichtquelle 1 austretende Laserstrahlung 8 beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Weiterhin ist in 6 angedeutet, dass die Laserstrahlung 8 sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung eine Beugungsmaßzahl M_x ² = M_y ² = 4 aufweist.
Die Strahlaufteilmittel 2 sind aus 2a und 2b detailliert ersichtlich. Den Strahlaufteilmitteln 2 ist ein Teleskop 9 aus gekreuzten zweiseitigen Zylinderlinsen 10 und 11 vorgeschaltet. Das Teleskop 9 weitet die Laserstrahlung 8 hinsichtlich der x-Richtung auf und verengt die Laserstrahlung 8 hinsichtlich der y-Richtung (siehe dazu 2a und 2b).
Die Strahlaufteilmittel 2 sind als Zylinderlinsenarray ausgebildet, wobei sich die Zylinderachsen des Zylinderlinsenarrays in y-Richtung erstrecken. Insbesondere ist ein Array von konvexen Zylinderflächen 12 auf der Eintrittsfläche und ein Array von konkaven Zylinderflächen 13 auf der Austrittsfläche der Strahlaufteilmittel vorgesehen. Durch entsprechende Wahl der Brennweiten dieser Zylinderflächen und durch entsprechende Wahl ihres Abstandes kann erreicht werden, dass aus den Strahlaufteilmitteln 2 vier in x-Richtung voneinander beabstandete Teilstrahlen 14 austreten. 2c zeigt, dass diese Teilstrahlen 14 einen quadratischen Querschnitt aufweisen.
Es besteht durchaus die Möglichkeit mehr oder weniger als vier Zylinderflächen 12, 13 vorzusehen, so dass mehr oder weniger als vier Teilstrahlen 14 entstehen. Beispielsweise können acht oder dreizehn Zylinderflächen 12, 13 vorgesehen werden.
2c lässt sich weiterhin entnehmen, dass jeder einzelne der Teilstrahlen 14 in x-Richtung eine Beugungsmaßzahl M_x ² = 1 und in y-Richtung eine Beugungsmaßzahl M_y ² = 4 aufweist. Insgesamt ergibt sich somit für die x-Richtung für alle vier Teilstrahlen 14 zusammen eine Beugungsmaßzahl M_x ² = 4.
Die auf diese Weise in einzelne Teilstrahlen 14 aufgeteilte Laserstrahlung tritt in die Strahltransformationsmittel 3 ein, die aus 3a bis 3c ersichtlich sind. Die Strahltransformationsmittel 3 umfassen ebenfalls ein Zylinderlinsenarray mit einem Array von konvexen Zylinderflächen 15 auf der Eintrittsfläche und einem Array von konvexen Zylinderflächen 16 auf der Austrittsfläche der Strahltransformationsmittel 3. Die Zylinderachsen der Zylinderflächen 15, 16 sind dabei unter einem Winkel α = 45° zur y-Richtung bzw. zur x-Richtung geneigt. Bei dem Hindurchtritt durch die Strahltransformationsmittel 3 werden die einzelnen Teilstrahlen 14 derart transformiert, dass sie an einer Ebene gespiegelt erscheinen, die parallel zur Ausbreitungsrichtung z ist. In 2c und 3d ist angedeutet, wie die Teilstrahlen 14 in transformierte Teilstrahlen 17 umgewandelt werden. Dabei ist jeweils der in 2c linke Teilstrahl 14 bzw. in 3d linke Teilstrahl 17 an jeder seiner Seiten mit einem Buchstaben a, b, c, d versehen. Es zeigt sich, dass eine Vertauschung dieser Buchstaben a, b, c, d nach einem Muster stattfindet, das einer Spiegelung an einer Diagonalfläche dieser Teilstrahlen 14, 17 entspricht. Man könnte diese Transformation auch als Drehung um die z-Richtung um 90° mit anschließender Vertauschung der Seiten a, c bezeichnen.
Aus 3d ist ersichtlich, dass die Beugungsmaßzahl der Teilstrahlen 17 unterschiedlich ist zu derjenigen der Teilstrahlen 14. Insbesondere ist bei einem jeden der Teilstrahlen 17 die Beugungsmaßzahl M_x ² gleich 4 für die x-Richtung und die Beugungsmaßzahl M_y ² gleich 1 für die y-Richtung. Insgesamt ergibt sich somit für die x-Richtung für alle vier Teilstrahlen 17 zusammen eine Beugungsmaßzahl M_x ² gleich 16.
Nach dem Hindurchtritt durch die Strahltransformationsmittel 3 treffen die einzelnen Teilstrahlen 17 auf die Strahlvereinigungsmittel 4. Die Strahlvereinigungsmittel 4 sind entsprechend den Strahlaufteilmitteln 2 durch ein Array von konkaven Zylinderflächen 18 auf der Eintrittsfläche und ein Array von konvexen Zylinderflächen 19 auf der Austrittsfläche der Strahlvereinigungsmittel 4 ausgebildet. Im Anschluss an die Strahlvereinigungsmittel 4 ist ein weiteres Teleskop 20 in den Strahlengang eingebracht, das über entsprechend angeordnete Zylinderlinsen 21, 22 den Strahl in y-Richtung aufweitet.
4c zeigt den Querschnitt der Laserstrahlung 23 nach Hindurchtritt durch die Strahlvereinigungsmittel 4 und das Teleskop 20. Es zeigt sich, dass die Laserstrahlung 23 ein einzelner Laserstrahl mit einem quadratischen Querschnitt ist. Insbesondere ist dabei die Beugungsmaßzahl M_x ² gleich 16 für die x-Richtung und die Beugungsmaßzahl M_y ² gleich 1 für die y-Richtung.
Es besteht die Möglichkeit, keine Strahlvereinigungsmittel vorzusehen. Weiterhin kann auch auf das Teleskop 20 verzichtet werden oder das Teleskop 20 kann durch anders gestaltete Linsen ersetzt werden, die ebenfalls Zylinderlinsen mit sich in X-Richtung erstreckenden Zylinderachsen umfassen. Ein Beispiel für eine derartige Gestaltung ist in den 12 bis 14e abgebildet.
Diese Laserstrahlung 23 tritt durch die Homogenisierungsmittel 5 hindurch (siehe 5a und 5b), die als zwei hintereinander angeordnete Arrays von Zylinderlinsen 24, 25 ausgebildet sind. Dabei sind die Arrays von Zylinderlinsen 24, 25 etwa im Abstand der Brennweite der Zylinderlinsen in z-Richtung zueinander angeordnet. Aufgrund der Strahltransformation und der damit verbundenen Vergrößerung der Beugungsmaßzahl M_x ² von 4 auf 16 können in x-Richtung bis zu 16 Zylinderlinsen 24, 25 nebeneinander angeordnet werden, ohne dass unerwünschte Interferenzeffekte in der Arbeitsebene 7 auftreten.
Nach Hindurchtritt durch die Homogenisierungsmittel 5 tritt die Laserstrahlung durch die Linsenanordnung 6 mit zwei Linsenmitteln 26, 27 hindurch, die als zwei voneinander beabstandete Zylinderlinsen ausgebildet sind, wobei sich die Zylinderachse der ersten als Zylinderlinse ausgebildeten Linsenmittel 26 in y-Richtung erstreckt und die Zylinderachse der zweiten als Zylinderlinse ausgebildeten Linsenmittel 27 in x-Richtung erstreckt. Durch die Linsenanordnung 6 wird nicht nur die Laserstrahlung so fokussiert, dass in der Arbeitsebene 7 eine linienförmige Intensitätsverteilung 28 entsteht (siehe 7), sondern es werden auch einzelne Teile der Laserstrahlung, die aufgrund der Zylinderlinsen 24, 25 in unterschiedliche und/oder gleiche Richtungen propagieren, in der Arbeitsebene 7 überlagert. Dies ist das an sich bekannte Prinzip zur Homogenisierung mit Zylinderlinsenarrays und anschließenden Linsen, die als Feldlinsen dienen und die Laserstrahlung in einer Arbeitsebene überlagern. Die Linsenanordnung 6 dient somit als Fokussiermittel und trägt zur Homogenisierung bei.
Die linienförmige Intensitätsverteilung 28 in der Arbeitsebene 7, ist beispielhaft aus 7 ersichtlich. Diese linienförmige Intensitätsverteilung 28 ist dabei schematisch dargestellt und kann eine Länge l zwischen 10 mm und 1000 mm, beispielweise von etwa 100 mm und eine Dicke d zwischen 1 μm und 100 μm, beispielsweise von etwa 10 μm aufweisen. Es zeigt sich also, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei Verwendung einer Multi-Mode-Laserlichtquelle ein Fokusbereich mit einer sehr geringen Dicke und gegebenenfalls auch einer größeren Schärfentiefe erzeugt werden kann. Es besteht durchaus die Möglichkeit, die Dicke der Intensitätsverteilung 28 kleiner als 10 μm zu gestalten. Dies ist beispielsweise abhängig von der numerischen Apertur der verwendeten Linse.
In Y-Richtung, das heißt in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätserteilung 28 kann die Laserstrahlung eine Gauß-Verteilung oder eine Top-Hat-Verteilung oder eine beliebige andere Verteilung aufweisen.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Strahlvereinigungsmittel. Diese Strahlvereinigungsmittel umfassen Linsenmittel 29, die als Fourierlinse oder Fourierlinsen dienen. Das bedeutet, dass die Ausgangsebene 30 der Strahltransformationsmittel 3 in der eingangsseitigen Fourierebene beziehungsweise Brennebene der Linsenmittel 29 angeordnet ist und dass die Eingangsebene 31 der Homogenisierungsmittel 5 in der ausgangsseitigen Fourierebene beziehungsweise Brennebene der Linsenmittel 29 angeordnet ist. Es findet also eine Fouriertransformation der Intensitätsverteilung in der Ausgangsebene 30 der Strahltransformationsmittel 3 in die Eingangsebene 31 der Homogenisierungsmittel 5 statt.
Gleichzeitig werden die einzelnen Teilstrahlen 17, von denen in 8 zwei eingezeichnet sind, in der Eingangsebene 31 der Homogenisierungsmittel 5 miteinander überlagert. Aufgrund der Tatsache, dass dabei jeder der einzelnen Teilstrahlen 17 aus einer unterschiedlichen Richtung in die Eingangsebene 31 einfällt, kann die Anzahl der Zylinderlinsen 24, 25 der Homogenisierungsmittel 5 reduziert werden, insbesondere um einen Faktor, der der Anzahl der Teilstrahlen 17 und damit der Anzahl der Zylinderflächen 16 der Strahltransformationsmittel 3 entspricht.
Die Linsenmittel 29 können als einzelne Linse oder als Mehrzahl von Linsen ausgebildet sein. Wenn die Linsenmittel 29 durch eine Mehrzahl von Linsen gebildet sind, sind diese so in der Vorrichtung angeordnet, dass die Ausgangsebene 30 der Strahltransformationsmittel 3 in der eingangsseitigen System-Brennebene der Linsenmittel 29 angeordnet und dass die Eingangsebene 31 der Homogenisierungsmittel 5 in der ausgangsseitigen System-Brennebene der Linsenmittel 29 angeordnet ist.
Weiterhin kann die Linse oder können die Linsen der Linsenmittel 29 als Zylinderlinse ausgebildet sein, deren Zylinderachse sich in Y-Richtung erstreckt.
In 8 sind gestrichelt Linsenmittel 32 zur Kollimierung der Laserstrahlung hinsichtlich der Y-Richtung eingezeichnet. Diese Linsenmittel 32 sind optional und können zwischen den Strahltransformationsmitteln 3 und den Linsenmitteln 29 angeordnet sein. Die Linsenmittel 32 können als einzelne Linse oder als Mehrzahl von Linsen ausgebildet sein. Weiterhin kann die Linse oder können die Linsen der Linsenmittel 32 als Zylinderlinse ausgebildet sein, deren Zylinderachse sich in X-Richtung erstreckt.
Aus 9a und 9b ist eine zweite Ausführungsform von Strahlaufteilmitteln 2' ersichtlich. Diese Strahlaufteilmittel 2' umfassen zwei Zylinderlinsenarrays 33, 34. Das erste Zylinderlinsenarray 33 weist auf seiner Austrittsseite eine Mehrzahl von in der X-Richtung nebeneinander angeordneten konvexen Zylinderlinsen 35 auf, deren Zylinderachsen sich in Y-Richtung erstrecken. Das zweite Zylinderlinsenarray 34 weist auf seiner Eintrittsseite eine Mehrzahl von in der X-Richtung nebeneinander angeordneten konvexen Zylinderlinsen 36 auf, deren Zylinderachsen sich ebenfalls in Y-Richtung erstrecken. Der Abstand zwischen den Zylinderlinsenarrays 33, 34 entspricht der Brennweite f₃₅ der Zylinderlinsen 35 des ersten Zylinderlinsenarrays 33.
Auf diese Weise kann eine Fouriertransformation der Laserstrahlung 8 erreicht werden, wobei insbesondere die Strahltransformationsmittel 3 in der ausgangsseitigen Fourierebene der Strahlaufteilmittel 2' angeordnet sind. Durch diese Fouriertransformation kann in der Arbeitsebene 7 in der Y-Richtung beziehungsweise in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung 28 ein Intensitätsprofil erzielt werden, das eine Top-Hat-Form 38 aufweist, wie sie beispielhaft in 10 abgebildet ist.
Ein vergleichbares Intensitätsprofil kann unabhängig von der Ausgestaltung der Strahlaufteilmittel 2, 2' durch als Zylinderlinse ausgebildete Linsenmittel 37 erzielt werden, die hinter den Strahltransformationsmitteln 3 oder alternativ hinter den Homogenisierungsmitteln 5 angeordnet werden. Die Zylinderachse der Linsenmittel 37 erstreckt sich in X-Richtung (siehe 9a und 9b).
Besonders vorteilhaft ist eine Variante, bei der die Linsenmittel 37 in Ausbreitungsrichtung Z der Laserstrahlung bewegbar sind. Durch Veränderung der Z-Position der Linsenmittel 37 kann Einfluss auf das in der Arbeitsebene 7 in der Y-Richtung beziehungsweise in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung 28 erzielte Intensitätsprofil genommen werden. Beispielsweise kann durch Veränderung der Z-Position der Linsenmittel 37 von einem Intensitätsprofil mit einer Top-Hat-Form 38 zu einem Intensitätsprofil mit einer Form 39 (siehe 11) gewechselt werden, die ein vergleichsweise scharfes Maximum aufweist. Ein derartiges Intensitätsprofil hat sich bei einigen Anwendungen als besonders vorteilhaft erwiesen.
In 12 bis 14e sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den 1 bis 11. In 12, 13a und 14a sind die Abstände zwischen den dargestellten optischen Elementen in Ausbreitungsrichtung z des Lichtes nicht maßstabsgetreu wiedergegeben.
12 zeigt den Bereich hinter den Strahltransformationsmitteln 3. Bei der abgebildeten Ausführungsform sind anstelle der Zylinderlinsen 21, 22 zwei konvexe, als Zylinderlinsen ausgebildete Linsenmittel 37, 40 vorgesehen, deren Zylinderachsen sich ebenfalls in X-Richtung erstrecken. Die Linsenmittel 37, 40 können also Einfluss auf das in der Arbeitsebene 7 in der Y-Richtung beziehungsweise in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung 28 erzielte Intensitätsprofil nehmen. Bei den Linsenmitteln 37 kann es sich um die beispielhaft in 9a und 9b abgebildeten, bewegbaren Linsenmittel 37 handeln.
Die Homogenisierungsmittel 5 und die als Zylinderlinse ausgebildeten Linsenmittel 26 sind in 12 lediglich gestrichelt eingezeichnet, weil deren Zylinderachsen sich in y-Richtung erstrecken, so dass diese Linsen keinen Einfluss auf das in der Arbeitsebene 7 in der Y-Richtung beziehungsweise in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung 28 erzielte Intensitätsprofil nehmen. Weiterhin sind die als Zylinderlinse ausgebildeten Linsenmittel 27 und die Arbeitsebene 7 eingezeichnet.
Beispielsweise weisen die Linsenmittel 37 eine Brennweite f₃₇ von 30 mm, die Linsenmittel 40 eine Brennweite f₄₀ von 1000 mm und die Linsenmittel 27 eine Brennweite f₂₇ von 30 mm auf. Wie in 12 schematisch angedeutet ist, entspricht der Abstand zwischen den Linsenmitteln 40 und den Linsenmitteln 27 der Summe f₄₀ + f₂₇ der Brennweiten f₄₀, f₂₇ der Linsenmittel 40 und der Linsenmittel 27, also beispielsweise 1030 mm. Die Linsenmittel 40 und die Linsenmittel 27 bilden somit ein Teleskop, das eine vor den Linsenmitteln 40 vorhandene Intensitätsverteilung in die Arbeitsebene 7 übertragen kann. Dabei wird aufgrund des Verhältnisses der Brennweiten f₄₀/f₂₇ = 33 eine verkleinernde Übertragung der Ausdehnung des Strahlungsfeldes beziehungsweise der Strahltaille der Laserstrahlung von dem Bereich vor dem Teleskop in die Arbeitsebene 7 erfolgen. Beispielsweise ergibt sich dadurch eine Ausdehnung der Strahltaille in Y-Richtung beziehungsweise in Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung 28 von etwa 20 μm.
In 13a ist die Auswirkung der Verschiebung der Linsenmittel 37 dargestellt. Dabei sind mit 37₁ , 37₂ und 37₃ die Linsenmittel an unterschiedlichen Positionen bezeichnet. Weiterhin sind mit 41₁ , 41₂ und 41₃ die sich aus den unterschiedlichen Positionen der Linsenmittel 37 ergebenden ausgangsseitigen Brennebenen der Linsenmittel 37 bezeichnet. Weiterhin sind mit 7₁ , 7₂ und 7₃ die sich daraus ergebenden Verschiebungen der Arbeitsebene 7 bezeichnet.
Bei einem Aufbau der Strahlaufteilungsmittel 2' wie in 9a und 9b abgebildet, ergibt sich in der eingangsseitigen Brennebene der Linsenmittel 37 eine Intensitätsverteilung in der Y-Richtung wie in 13b abgebildet. Diese Intensitätsverteilung entspricht einer Funktion F(x) = (sin(x))/x. Eine derartige Funktion F(x) ist die Fouriertransformierte einer Top-Hat-Intensitätsverteilung. Das bedeutet, dass in der ausgangsseitigen Brennebene 41₁ der in der ersten Position befindlichen Linsenmittel 37₁ (siehe 13a), das heißt nach Fouriertransformation durch die Linsenmittel 37₁ , eine Intensitätsverteilung in Y-Richtung vorliegt, die einer Top-Hat-Verteilung entspricht. Diese Top-Hat-Verteilung wird durch das Teleskop, das durch die Linsenmittel 40 und die Linsenmittel 27 gebildet wird, in die Arbeitsebene 7₁ übertragen. In der Arbeitsebene 7₁ weist die Laserstrahlung somit in Y-Richtung beziehungsweise in Richtung senkrecht zur Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung 28 eine Top-Hat-Verteilung auf, wie sie in 13c abgebildet ist.
Eine Verschiebung der Linsenmittel 37₁ in die zweite Position, in der die Linsenmittel mit dem Bezugszeichen 37₂ versehen sind, bewirkt eine Verschiebung der ausgangsseitigen Brennebene in die mit dem Bezugszeichen 41₂ versehene Position. Dementsprechend wird auch die Arbeitsebene leicht verschoben an eine Position, die mit dem Bezugszeichen 7₂ versehen ist. Es zeigt sich, dass durch Verschiebung der Linsemittel 37 in die zweite Position eine Veränderung des Intensitätsprofils in der Arbeitsebene 7₂ zu einer Verteilung gemäß 13d erreicht wird. Diese Verteilung entspricht im wesentlichen einer Verteilung gemäß (sin(x))/x.
Eine weitere Verschiebung der Linsenmittel 37₂ in die dritte Position, in der die Linsenmittel mit dem Bezugszeichen 37₃ versehen ist, bewirkt eine Verschiebung der ausgangsseitigen Brennebene in die mit dem Bezugszeichen 41₃ versehene Position. Dementsprechend wird auch die Arbeitsebene leicht verschoben an eine Position, die mit dem Bezugszeichen 7₃ versehen ist. Es zeigt sich, dass durch Verschiebung der Linsemittel 37 in die dritte Position eine Veränderung des Intensitätsprofils in der Arbeitsebene 7₃ zu einer Verteilung gemäß 13e erreicht wird. Diese Verteilung entspricht ebenfalls im wesentlichen einer Verteilung gemäß (sin(x))/x, wobei allerdings die Ausdehnung der Strahltaille in Y-Richtung gegenüber der Verteilung gemäß 13d leicht reduziert ist.
Aufgrund der Vergrößerungs- beziehungsweise Verkleinerungseigenschaften des durch die Linsenmittel 40 und die Linsenmittel 27 gebildeten Teleskops ergibt sich durch eine Verschiebung der Linsenmittel 37 von der ersten in die zweite oder dritte Position nur eine kaum merklich Verschiebung der Arbeitsebene von 7₁ zu 7₂ oder 7₃ . Beispielsweise bewirkt bei den beispielhaft genannten Brennweiten eine Verschiebung der Linsenmittel 37 um 200 mm in die mit 37₂ oder 37₃ bezeichneten Positionen eine um einen Faktor 33² kleinere Verschiebung in der Arbeitsebene. Die Verschiebung von 7₁ zu 7₂ oder 7₃ betrüge somit lediglich 0,18 mm. Eine derartige Verschiebung ist in der Praxis vergleichsweise unbeachtlich.
14a bis 14e zeigen einen zu den 13a bis 13e vergleichbaren Fall, bei dem lediglich die Intensitätsverteilung in Y-Richtung in der eingangsseitigen Brennebene der Linsenmittel 37 der Verteilung gemäß 14b und somit einer Top-Hat-Verteilung entspricht. Eine derartige Verteilung liegt in der eingangsseitigen Brennebene der Linsenmittel 37 beispielsweise dann vor, wenn die Strahlaufteilungsmittel 2 wie in 2a und 2b abgebildet aufgebaut sind. Dann ergibt sich bei in der ersten Position befindlichen Linsenmitteln 37₁ eine Intensitätsverteilung in der ausgangsseitigen Brennebene 41₁ , die einer (sin(x))/x-Verteilung entspricht. Eine entsprechende Verteilung ergibt sich dann auch in der Arbeitsebene 7₁ (siehe 14c).
Durch Verschiebung der Linsenmittel 37 in die zweite oder dritte mit 37₂ und 37₃ bezeichneten Positionen ergeben sich Verteilungen in der Arbeitsebene 7₂ , 7₃ gemäß 14d und 14e. Es zeigt sich also, dass auch bei einer Top-Hat-Verteilung in der eingangsseitigen Brennebene der Linsenmittel 37 zu dem Fall gemäß 13a bis 13e vergleichbare Intensitätsverteilungen (siehe 14c bis 14e) in der Arbeitsebene 7₁ , 7₂ , 7₃ erzielt werden können.
Die Linsenmittel 37 können aus einer einzelnen Zylinderlinse oder aus einer Mehrzahl von Linsen bestehen. Weiterhin können auch die Linsenmittel 40 aus einer einzelnen Zylinderlinse oder aus einer Mehrzahl von Linsen bestehen. Weiterhin können auch die Linsenmittel 27 aus einer einzelnen Zylinderlinse oder aus einer Mehrzahl von Linsen bestehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1006382 A1 [0021]
- EP 1617275 A1 [0021]
- EP 1528425 A1 [0021]

Claims

Vorrichtung zur Strahlformung, insbesondere zur Erzeugung einer linienförmigen Intensitätsverteilung (28) in einer Arbeitsebene (7, 7₁ , 7₂ , 7₃ ), umfassend – eine Laserlichtquelle (1), die Laserstrahlung (8) emittieren kann, – Optikmittel, die die Laserstrahlung (8) in eine linienförmige Intensitätsverteilung (28) in der Arbeitsebene (7, 7₁ , 7₂ , 7₃ ) überführen können, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Linsenmittel (37, 37₁ , 37₂ , 37₃ ), vorzugsweise in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) bewegbare Linsenmittel (37, 37₁ , 37₂ , 37₃ ), zur Beeinflussung der linienförmigen Intensitätsverteilung (28) in der Arbeitsebene umfasst, wobei durch Veränderung der Position der Linsenmittel (37, 37₁ , 37₂ , 37₃ ) in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung das Intensitätsprofil senkrecht zur Erstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung (28) verändert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Veränderung der Position der Linsenmittel (37, 37₁ , 37₂ , 37₃ ) in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung das Intensitätsprofil von einer Top-Hat-Form (38) in eine Form (39) übergeht, die ein vergleichsweise scharfes Maximum aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenmittel (37, 37₁ , 37₂ , 37₃ ) als Zylinderlinse ausgebildet sind, deren Zylinderachse in Richtung der Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung (28) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin ein Teleskop umfasst, das in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) hinter den bewegbaren Linsenmitteln (37, 37₁ , 37₂ , 37₃ ) angeordnet ist, wobei das Teleskop aus mindestens zwei weiteren Linsenmitteln (27, 40) gebildet wird, die zumindest in einer Richtung (y) senkrecht zur Richtung der Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung (28) eine Brechkraft aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenmittel (27, 40) jeweils als Zylinderlinse ausgebildet sind, deren Zylinderachse in Richtung der Längserstreckung der linienförmigen Intensitätsverteilung (28) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (1) eine Multi-Mode-Laserstrahlung (8) emittieren kann, bei der sowohl die Beugungsmaßzahl (M_x ²) hinsichtlich einer ersten Richtung (x) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) größer als 1 ist, als auch die Beugungsmaßzahl (M_y ²) hinsichtlich einer zweiten Richtung (y) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) größer als 1 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Strahltransformationsmittel (3) umfasst, die derart in der Vorrichtung angeordnet sind, dass sie die Laserstrahlung (8) oder Teilstrahlen (14) der Laserstrahlung (8) derart transformieren können, dass die Beugungsmaßzahl (M_x ²) hinsichtlich der ersten Richtung (x) vergrößert und dass die Beugungsmaßzahl (M_y ²) hinsichtlich der zweiten Richtung (y) verkleinert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahltransformationsmittel (3) die Laserstrahlung (8) oder Teilstrahlen (14) der Laserstrahlung (8) derart transformieren können, dass die Beugungsmaßzahl (M_x ²) und/oder die räumlichen Kohärenzeigenschaften hinsichtlich der ersten Richtung (x) der Laserstrahlung (8) oder eines jeden der Teilstrahlen (14) mit der Beugungsmaßzahl (M_y ²) und/oder den räumlichen Kohärenzeigenschaften hinsichtlich der zweiten Richtung (y) vertauscht wird oder werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahltransformationsmittel (3) die Laserstrahlung (8) beziehungsweise die einzelnen Teilstrahlen (14) um die Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) um einen Winkel ungleich 0°, insbesondere 90°, drehen können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahltransformationsmittel (3) die Laserstrahlung (8) beziehungsweise die einzelnen Teilstrahlen (14) derart transformieren können, dass der Querschnitt eines zu transformierenden Teilstrahls (14) in einen Querschnitt überführt wird, der gegenüber dem Querschnitt des zu transformierenden Teilstrahls (14) an einer zu der Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) parallelen Ebene gespiegelt erscheint.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Linsenmittel (37, 37₁ , 37₂ , 37₃ ) in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung hinter den Strahltransformationsmitteln (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin Strahlaufteilmittel (2, 2') zur Aufteilung der Laserstrahlung (8) in eine Mehrzahl von Teilstrahlen (14) umfasst, die vorzugsweise derart in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung vor den Strahltransformationsmitteln (3) angeordnet sind, dass sie die Laserstrahlung fouriertransformieren können.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahltransformationsmittel (3) hinter den Strahlaufteilmitteln (2, 2'), insbesondere in der ausgangsseitigen Fourierebene der Strahlaufteilmittel (2') angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlaufteilmittel (2') mindestens ein Zylinderlinsenarray (33, 34), vorzugsweise zwei in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung zueinander beabstandete Zylinderlinsenarrays (33, 34) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden in Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung zueinander beabstandeten Zylinderlinsenarrays (33, 34) der Brennweite (f₃₅) der Zylinderlinsen (35) des ersten Zylinderlinsenarrays (33) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Homogenisierungsmittel (5) für die Homogenisierung der Laserstrahlung (8) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Strahlvereinigungsmittel (4) umfasst, die die einzelnen Teilstrahlen (17) nach der Transformation durch die Strahltransformationsmittel (3) zusammenfassen können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (1) nicht als Halbleiterlaser ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Laserstrahlung (8) der Laserlichtquelle (1) vor der Strahltransformation sowohl die Beugungsmaßzahl (M_x ²) hinsichtlich der ersten Richtung (x) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) größer als 2, insbesondere größer als 4, vorzugsweise größer als 6 ist, als auch die Beugungsmaßzahl (M_y ²) hinsichtlich der zweiten Richtung (y) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) größer als 2, insbesondere größer als 4, vorzugsweise größer als 6 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Laserstrahlung (8) der Laserlichtquelle (1) vor der Strahltransformation die Beugungsmaßzahl (M_x ²) hinsichtlich der ersten Richtung (x) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) maximal zehnmal so groß, insbesondere maximal fünfmal so groß, vorzugsweise maximal doppelt so groß wie die Beugungsmaßzahl (M_y ²) hinsichtlich der zweiten Richtung (y) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Laserstrahlung (8) der Laserlichtquelle (1) vor der Strahltransformation die Beugungsmaßzahl (M_x ²) hinsichtlich der ersten Richtung (x) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) der Laserstrahlung (8) gleich der Beugungsmaßzahl (M_y ²) hinsichtlich der zweiten Richtung (y) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (1) als Nd-YAG-Laser oder als Excimer-Laser ausgeführt ist.