DE102009035789A1 - Optical system useful in a device for laser material processing, comprises a housing, optical elements arranged inside the housing and having an optically active surface, a reception zone for receiving a flushing gas, and a flushing device - Google Patents

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Abstract

The optical system comprises a housing (100), optical elements (101, 102) arranged inside the housing and having an optically active surface, on which the light vertically strikes under an incident angle of 30[deg] to the surface normal during the operation of the optical system, a reception zone for receiving a flushing gas from an immediate vicinity of the optical element, and a flushing device (130) for supporting a flushing gas flow (140) from the immediate vicinity of the optical element into the reception zone. The optical element is lens, prism, mirror or beam splitter. The optical system comprises a housing (100), optical elements (101, 102) arranged inside the housing and having an optically active surface, on which the light vertically strikes under an incident angle of 30[deg] to the surface normal during the operation of the optical system, a reception zone for receiving a flushing gas from an immediate vicinity of the optical element, and a flushing device (130) for supporting a flushing gas flow (140) from the immediate vicinity of the optical element into the reception zone. The optical element is lens, prism, mirror or beam splitter. The flushing gas flow runs at an angle of maximum 10[deg] to the optically active surface and passes vertical to a light expansion direction. The optical system includes a detachment unit (111, 112), which counteracts the flushing gas flow from the reception zone to the optical element and is formed in the form of plate, film or tubular element. The reception zone is formed by a tube-like or tubular element connected to the housing over a tapering section. The flushing device has a blower, and a suction device arranged in the reception zone. The flushing gas contains nitrogen. The optical element belongs to an elongated assembly, whose dimension along its longitudinal axis corresponds to four times the extension in a direction vertical to the longitudinal axis. The assembly is an arrangement for changing the pulse lengths of the laser pulses, and is arranged related to a contact area of the optical system, so that its longitudinal axis is inclined relative to the contact area normal. An angle between the longitudinal axis and the contact area normal is 20[deg] . The optical system has an absorbing zone and a reflecting surface that deflects the scattered light, which is produced within the optical system, in the direction of the absorbing zone. The absorbing zone is provided onto the housing, is formed at the housing, has a rib-like structure and is arranged above the optical path. An active cooling device is provided for cooling the absorbing zone. An independent claim is included for a process for operating an optical system.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System.The The invention relates to an optical system.

Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar in optischen Systemen mit vergleichsweise starker thermischer Beanspruchung der optischen Elemente, und des Weiteren insbesondere in Verbindung mit solchen optischen Systemen, bei welchen die Strahlführung bzw. Lichtausbreitungsrichtung zu einem wesentlichen Anteil in (bezogen auf die Aufstandsfläche des optischen Systems) vertikaler Richtung verläuft, wie z. B. einem Pulsstretcher.The The invention is particularly advantageously applicable in optical systems with comparatively high thermal stress on the optical elements, and further particularly in connection with such optical Systems in which the beam guidance or light propagation direction to a substantial proportion in (in relation to the footprint of the optical system) in the vertical direction, such as z. B. a pulse stretcher.

Im Betrieb optischer Systeme tritt insbesondere bei Verwendung hoher Lichtleistungsdichten das Problem auf, dass die mit der hohen Lichtleistungsdichte einhergehende Temperaturerhöhung der optischen Elemente (wie z. B. Linsen, Spiegel, Prismen oder Strahlteiler) dazu führt, dass das die betreffenden erwärmten Oberflächen umgebende Gas sich ebenfalls erwärmt und lokale Schwankungen der Brechzahl innerhalb des Strahlenganges des optischen Systems bewirkt. Derartige lokale Schwankungen der Brechzahl werden auch als „Schlieren” bezeichnet und können je nach Anwendung eine Verschiebung der Fokuslage oder eine anderweitige Degradierung der Eigenschaften des optischen Systems zur Folge haben.in the Operation of optical systems occurs especially when using high Light power density suffers the problem that those with the high light power density accompanying increase in temperature of the optical elements (such as lenses, mirrors, prisms or beam splitters) that the respective heated surfaces surrounding gas also warms up and local fluctuations the refractive index within the optical path of the optical system causes. Such local variations in refractive index will also referred to as "streaks" and can depending on the application, a shift in focus position or otherwise Degradation of the properties of the optical system result.

Neben aus der Astronomie bekannten aktiven optischen Systemen (aktiven Spiegeln) zur Korrektur von atmosphärischen Turbulenzen ist es zur Vermeidung der Schlierenbildung u. a. bekannt, über ein Anblasen optischer Elemente das erwärmte Gas von den jeweiligen optischen Elementen wegzublasen und hierdurch die Entstehung sogenannter thermischer Linsen zu vermeiden.Next known from astronomy active optical systems (active Mirroring) for correcting atmospheric turbulence it is to avoid the streaking u. a. known about one Blowing optical elements from the respective heated gas wegzuschublasen optical elements and thereby the formation of so-called to avoid thermal lenses.

Aus US 7,277,466 B2 und EP 1 407 521 B1 ist es u. a. bekannt, in einer Linienverschmälerungseinrichtung auf Gitterbasis zur Linienverschmälerung eines Lasers mit einer ein Gitter aufnehmenden Kammer eine Spüleinrichtung bzw. Wärmeableitvorrichtung zum Bereitstellen eines Spülgases in der Kammer vorzusehen, die insbesondere einen Spülgasverteiler mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen umfassen kann, welche einen Spülgasstrom über die Oberfläche des Gitters richten. Der Spülgasstrom erfolgt hierbei im Wesentlichen entlang der zwischen einer Barriere und dem Gitter verlaufenden Lichtausbreitungsrichtung.Out US 7,277,466 B2 and EP 1 407 521 B1 It is known inter alia, in a lattice-based line narrowing device for line narrowing a laser with a grate-receiving chamber, to provide a scavenger for providing a purge gas in the chamber, which may in particular comprise a purge gas manifold having a plurality of small openings communicating a purge gas flow straighten the surface of the grid. The purging gas stream takes place here substantially along the light propagation direction extending between a barrier and the grid.

Besonders problematisch hinsichtlich des eingangs beschriebenen Problems der Schlierenbildung sind optische Systeme mit im betroffenen Bereich bezogen auf die Aufstandsfläche vertikaler Strahlführung, da das aufsteigende erwärmte Gas für vergleichsweise lange Zeit im Strahlengang verbleibt und somit die Probleme der Schlierenbildung verstärken kann.Especially problematic with regard to the problem described at the outset Streaking are optical systems in the affected area based on the footprint of vertical beam guidance, because the rising heated gas for comparatively remains in the beam path for a long time and thus the problems of Can increase streaking.

Ein Beispiel für Systeme mit typischerweise vertikaler Strahlführung bilden insbesondere Anordnungen zur Veränderung der Pulslänge bzw. Strecken von Laserpulsen, wie sie z. B. aus DE 10 2007 045 454 A1 bekannt sind und als „Pulsstretcher” bezeichnet werden. Solche Pulsstretcher werden eingesetzt, um die Intensität von Laserpulsen zu verringern bzw. Intensitätsspitzen zu glätten, indem aus vergleichsweise kurzen, intensiven Laserpulsen (z. B. mit einer Pulslänge von 20 Nanosekunden) langgestreckte Laserpulse (z. B. mit einer Pulslänge von 120–140 Nanosekunden) mit geringerer Spitzenintensität erzeugt werden.An example of systems with typically vertical beam guidance form in particular arrangements for changing the pulse length or distances of laser pulses, as z. B. off DE 10 2007 045 454 A1 are known and referred to as "pulse stretcher". Such pulse stretcher are used in order to reduce the intensity of laser pulses or to smooth out intensity peaks by laser pulses (eg having a pulse length of 120 nm) which are elongated out of comparatively short, intensive laser pulses (eg with a pulse length of 20 nanoseconds). 140 nanoseconds) with lower peak intensity.

Eine vereinfachte Darstellung eines Pulsstretchers ist in 7 gezeigt, in welcher ein Strahlteiler 703 dazu dient, Teilstrahlen eines in x-Richtung auftreffenden Laserstrahls 705 auszukoppeln, so dass diese Teilstrahlen infolge ggf. mehrfacher Reflexion an Spiegeln 701, 702 über unterschiedliche Verzögerungsstrecken geleitet werden, bevor sie sich mit den durch den Strahlteiler 703 transmittierten Teilstrahlen überlagern, so dass aus dem Strahlteiler 703 ein langgestreckter Laserpuls mit geringerer Spitzenintensität austritt. Hierdurch kann je nach Anwendung z. B. einer Beschädigung von zu untersuchenden Materialien oder, wie etwa in der Mikrolithographie, Alterungseffekten des optischen Systems entgegengewirkt werden.A simplified representation of a pulse stretcher is in 7 shown in which a beam splitter 703 serves to partial beams of an incident in the x-direction laser beam 705 decouple so that these partial beams due to possibly multiple reflection on mirrors 701 . 702 be routed through different delay lines before coming to terms with the beam splitter 703 superimpose transmitted sub-beams, so that out of the beam splitter 703 an elongated laser pulse with lower peak intensity emerges. As a result, depending on the application z. B. damage to materials to be examined or, as in microlithography, aging effects of the optical system are counteracted.

Derartige optische Systeme, welche – wie im Falle des Pulsstretchers – auch Module innerhalb eines größeren Gesamtsystems sein können, werden herkömmlicherweise insofern vertikal angeordnet, als die Längsachse (d. h. die in die Richtung der größeren räumlichen Ausdehnung weisende Achse) vertikal bzw. senkrecht zur Aufstandsfläche des optischen Systems orientiert ist, um die erforderliche Stellfläche im Betrieb des optischen Systems (also z. B. während der Fertigung von Bauelementen mittels einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage) möglichst gering zu halten. Dies ist gerade bei einem Pulsstretcher insofern von besonderer Bedeutung, als infolge des zugrundeliegenden Prinzips einer Ausnutzung der Lichtgeschwindigkeit durch mehrfache Faltung des Strahlenganges möglichst große Strecken für den erzielten Wegunterschied bereitzustellen sind, so dass die Abstände zwischen den Spiegeln relativ groß sind, weshalb wiederum zur Minimierung der Stellfläche in der Waferfabrik prinzipiell eine vertikale Aufstellung wünschenswert ist.such optical systems, which - as in the case of Pulsstretchers - also Modules within a larger overall system can conventionally be so far vertically arranged as the longitudinal axis (i.e. Direction of greater spatial extent pointing axis) vertically or perpendicular to the footprint of the optical system is oriented to the required footprint during operation of the optical system (eg during the Manufacture of components by means of a microlithographic projection exposure apparatus) keep as low as possible. This is just for a pulse stretcher in so far as of particular importance, as a result of the underlying Principle of exploiting the speed of light by multiple Fold the beam path as long as possible are to be provided for the path difference achieved, so that the distances between the mirrors are relatively large, why again to minimize the footprint in the Wafer factory in principle, a vertical placement desirable is.

Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System bereitzustellen, welches eine wirksame Vermeidung lokaler Brechzahlschwankungen bei zugleich geringer Aufstandsfläche des Systems ermöglicht.In front In the above background, it is an object of the present invention to to provide an optical system which is an effective prevention local refractive index fluctuations at the same time low footprint of the system.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.These The object is achieved by the features of the independent claims solved.

Gemäß einen Aspekt der Erfindung weist ein optisches System ein Gehäuse, wenigstens ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes optisches Element, welches zumindest eine optisch wirksame Fläche aufweist, wobei im Betrieb des optisches Systems Licht auf diese Fläche unter einem Auftreffwinkel von maximal 60° zur Flächennormalen auftrifft, einen Aufnahmebereich zur Aufnahme von Spülgas aus einer unmittelbaren Umgebung des optisches Elementes und wenigstens eine Spülvorrichtung zur Unterstützung einer Spülgasströmung von der unmittelbaren Umgebung des optischen Elementes in den Aufnahmebereich auf.According to one Aspect of the invention, an optical system comprises a housing, at least one disposed within the housing optical Element which has at least one optically effective surface wherein, during operation of the optical system, light is applied thereto Area under an impact angle of maximum 60 ° to Surface normal impinges, a recording area for recording of purge gas from an immediate vicinity of the optical element and at least one flushing device for assistance a purge gas flow from the immediate environment of the optical element in the receiving area.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem optischen System erwärmtes Gas im Bereich von starker Lichtleistung ausgesetzten optischen Elementen schnellstmöglich aus dem optisch genutzten Bereich zu entfernen, um lokale Schwankungen der Brechzahl bzw. Schlierenbildung innerhalb des Strahlenganges zu vermeiden.Of the Invention is based in particular on the concept, in an optical System heated gas in the range of strong light output exposed optical elements as soon as possible from the optically used area to remove local variations of the Refractive index or Schlieren formation within the beam path to avoid.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass infolge der effektiven Vermeidung von Schlierenbildung auf eine grundsätzlich ebenfalls in Betracht kommende, jedoch vergleichsweise aufwändige und kostenintensive Spülung des opti schen Systems mit Helium (bei welchem die Brechzahländerung durch Temperatureinflüsse vergleichsweise gering bis vernachlässigbar ist) verzichtet werden kann und stattdessen ein einfacher und kostengünstiger zu handhabendes, vorzugsweise inertes Spülgas wie Stickstoff verwendet werden kann.One Another advantage of the invention is that due to the effective Avoiding streaking on a principle also eligible, but relatively expensive and costly flushing of the optical system with helium (in which the refractive index change due to temperature influences comparatively small to negligible) is omitted can be and instead a simpler and cheaper to be handled, preferably inert purge gas such as nitrogen can be used.

Gemäß einer Ausführungsform trifft Licht im Betrieb des optisches Systems auf die optisch wirksame Fläche unter einem Auftreffwinkel von maximal 50° zur Flächennormalen, insbesondere einem Auftreffwinkel von maximal 45° zur Flächennormalen, weiter insbesondere einem Auftreffwinkel von maximal 30° zur Flächennormalen, und weiter insbesondere senkrecht auf.According to one Embodiment meets light in the operation of the optical system on the optically effective surface under an impact angle of a maximum of 50 ° to the surface normal, in particular an impact angle of maximum 45 ° to the surface normal, continue in particular an impact angle of maximum 30 ° to the surface normal, and further in particular perpendicular.

Gemäß einer Ausführungsform verläuft die Spülgasströmung in einem Winkel von maximal 30°, insbesondere einem Winkel von maximal 20°, weiter insbesondere einem Winkel von maximal 10° zu der optisch wirksamen Fläche (wobei dieses Kriteriumim Falle einer gekrümmten Fläche auf den Winkel zur jeweiligen Flächentangente bezogen werden kann).According to one Embodiment runs the purge gas flow at an angle of at most 30 °, in particular an angle of a maximum of 20 °, further in particular an angle of maximum 10 ° to the optically effective surface (this Criterion in the case of a curved surface the angle to the respective surface tangent be related can).

Gemäß einer Ausführungsform verläuft die Spülgasströmung im Wesentlichen senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung. Dadurch, dass die erfindungsgemäß erzeugte Spülgasströmung quer zur Lichtausbreitungsrichtung sowie hin zu einem Aufnahmebereich verläuft, kann ein zu Schlierenbildung führender, zeitlich ausgedehnter Verbleib dieses erwärmten Gases im Strahlengang wirksam vermieden werden.According to one Embodiment runs the purge gas flow substantially perpendicular to the light propagation direction. Thereby, that the purge gas flow generated according to the invention transverse to the light propagation direction as well as to a receiving area runs, can lead to streaking, temporally extended whereabouts of this heated gas in the Beam path can be effectively avoided.

Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine Abtrennung vorgesehen, welche einer Spülgasströmung aus dem Aufnahmebereich zurück zu dem optischen Element entgegenwirkt. Die Abtrennung kann insbesondere in Form einer Platte oder Folie oder als rohrförmiges Element ausgebildet sein.According to one Embodiment, at least one partition is provided, which a purge gas flow from the receiving area counteracts back to the optical element. The separation can in particular in the form of a plate or foil or as a tubular Element be formed.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Aufnahmebereich durch ein an das Gehäuse angeschlossenes schlauch- oder rohrförmiges Element gebildet, wodurch auch bei vergleichsweise beengten Platzverhältnissen eine besonders effektive Abführung des erwärmten Gases ermöglicht wird. Das schlauch- oder rohrförmige Element kann an das Gehäuse insbesondere über einen sich verjüngenden Abschnitt angeschlossen sein.According to one Embodiment, the receiving area by a to the Housing connected tubular or tubular Element formed, whereby even in comparatively narrow spaces a particularly effective dissipation of the heated Gases is enabled. The tubular or tubular Element can in particular over to the housing be connected to a tapered section.

Die Spülvorrichtung kann ein Gebläse und/oder eine vorzugsweise im Aufnahmebereich angeordnete Absaugeinrichtung aufweisen.The Flushing device can be a blower and / or a preferably have arranged in the receiving area suction device.

Gemäß einer Ausführungsform gehört das optische Element einer langgestreckten Baugruppe an, deren Abmessung entlang ihrer Längsachse wenigstens dem Vierfachen der Ausdehnung in einer zu der Längsachse senkrechten Richtung entspricht. Die Baugruppe kann insbesondere eine Anordnung zur Veränderung der Pulslänge von Laserpulsen (Pulsstretcher) sein. In Verbindung mit einer solchen Baugruppe ist die Erfindung wie eingangs bereits erläutert besonders vorteilhaft, da bei langgestreckten Baugruppen aus Gründen der Stellplatzminimierung grundsätzlich eine vertikale Aufstellung angestrebt wird, bei der das Problem der Schlierenbildung besonders gravierend und somit der Einsatz der Erfindung besonders wirkungsvoll ist.According to one Embodiment belongs to the optical element of a elongated assembly, whose dimension along its longitudinal axis at least four times the extent in one to the longitudinal axis vertical direction corresponds. The assembly can in particular an arrangement for changing the pulse length of Be laser pulses (Pulse Stretcher). In conjunction with such an assembly the invention is particularly as already explained advantageous because of elongated assemblies for reasons the parking space minimization basically a vertical The aim is to set up, where the problem of streaking particularly serious and thus the use of the invention especially is effective.

Gemäß einer Ausführungsform ist diese Baugruppe bezogen auf eine Aufstandsfläche des optischen Systems derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse relativ zur Aufstandsflächennormalen geneigt ist. Dabei ist vorzugsweise der Winkel zwischen der Längsachse und der Aufstandsflächennormalen kleiner als 45° und beträgt weiter vorzugsweise wenigstens 10°, insbesondere wenigstens 20°. Infolgedessen kann erwärmtes Spülgas, welches aus der Spülvorrichtung den an das betreffende optische Element angrenzenden Bereich durchströmt, z. B. seitlich an der Gehäusewand emporsteigen und gelangt somit -anders als bei einer in Bezug auf die Aufstandsfläche vertikalen Anordnung- nicht mehr in den Strahlengang. Gemäß dieser Ausführungsform wird somit bewusst eine gewisse Vergrößerung der im Betrieb des optischen Systems (z. B. während des Mikrolithographie-Prozesses) erforderlichen Aufstandsfläche gegenüber einer exakt vertikalen Anordnung in Kauf genommen, um so im Gegenzug das im Rahmen der Erfindung anvisierte Problem der Schlierenbildung zu verringern.According to one embodiment, this assembly is arranged with respect to a footprint of the optical system such that its longitudinal axis is inclined relative to the footprint normal. In this case, the angle between the longitudinal axis and the contact surface normal is preferably less than 45 ° and is more preferably at least 10 °, in particular at least 20 °. As a result, heated purge gas, which flows from the flushing device adjacent to the respective optical element region, for. B. rise laterally on the housing wall and thus reaches -and other than in a vertical with respect to the contact surface arrangement- no longer in the beam path. Thus, according to this embodiment, a certain increase in the uprising required during operation of the optical system (eg during the microlithography process) becomes conscious surface compared to a precisely vertical arrangement accepted, so as to reduce the targeted in the context of the invention problem of streaking.

Wenngleich das vorstehend beschriebene Konzept der gekippten Aufstellung einer langgestreckten Baugruppe vorteilhaft in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Spülvorrichtung ist, ist dieses Konzept nicht auf das Vorhandensein einer Spülvorrichtung beschränkt.Although the above-described concept of tilted installation a elongated assembly advantageous in conjunction with the invention Flushing device, this concept is not on the presence a flushing device limited.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung somit auch ein optisches System mit einer langgestreckten Baugruppe, deren Abmessung entlang ihrer Längsachse wenigstens dem Vierfachen der Ausdehnung in einer zu der Längsachse senkrechten Richtung entspricht, insbesondere einer Anordnung zur Veränderung der Pulslänge von Laserpulsen (Pulsstretcher), wobei die Baugruppe bezogen auf eine Aufstandsfläche des optischen Systems derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse relativ zur Aufstandsflächennormalen geneigt ist.According to one In another aspect, the invention thus also relates to an optical System with an elongated assembly whose dimension is along its longitudinal axis at least four times the extent in a direction perpendicular to the longitudinal axis, in particular an arrangement for changing the pulse length of laser pulses (Pulse Stretcher), the assembly based on a footprint of the optical system is arranged is that its longitudinal axis relative to the contact patch normal is inclined.

Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System weiter wenigstens einen absorbierenden Bereich und wenigstens eine reflektierende Oberfläche auf, welche innerhalb des optischen Systems erzeugtes Streulicht in Richtung des absorbierenden Bereichs ablenkt. Der absorbierende Bereich kann insbesondere am Gehäuse ausgebildet sein. Des Weiteren kann der absorbierende Bereich zur Steigerung der Wärmeabführung wenigstens bereichsweise eine rippenförmige Struktur aufweisen. Der absorbierende Bereich befindet sich vorzugsweise oberhalb des Strahlenganges, so dass aufsteigende warme Luft nicht mehr in den Strahlengang gelangt.According to one Embodiment further extends the optical system at least an absorbent region and at least one reflective surface on which stray light generated within the optical system deflects in the direction of the absorbent area. The absorbent Area can be formed in particular on the housing. Of Further, the absorbent portion can increase the heat dissipation at least partially have a rib-shaped structure. Of the absorbing area is preferably above the beam path, so that rising warm air no longer enters the beam path.

Wenngleich das Konzept der gezielten Kombination einer reflektierenden Oberfläche mit einem absorbierenden Bereich vorteilhaft in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Spülvorrichtung ist, ist dieses Konzept ebenfalls nicht auf das Vorhandensein einer Spülvorrichtung beschränkt. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung somit auch ein optisches System mit einem Gehäuse, wenigstens einem an dem Gehäuse vorgesehenen absorbierenden Bereich und wenigstens einer reflektierenden Oberfläche, welche innerhalb des optischen Systems erzeugtes Streulicht in Richtung des absorbierenden Bereichs ablenkt.Although the concept of targeted combination of a reflective surface with an absorbent region advantageous in conjunction with the Flushing device according to the invention, Also, this concept is not based on the presence of a flushing device limited. According to another aspect Thus, the invention also relates to an optical system with a Housing, at least one provided on the housing absorbent area and at least one reflective surface, which scattered light generated within the optical system in the direction of the absorbent area deflects.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere eines optischen Systems nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das optische System ein Gehäuse und wenigstens ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes optisches Element aufweist, welches zumindest eine optisch wirksame Fläche aufweist, auf welche Licht im Betrieb des optisches Systems unter einem Winkel von wenigstens 60° auftrifft, mit dem Schritt: Unterstützen einer Spülgasströmung von einer unmittelbaren Umgebung des optischen Elementes in einen Aufnahmebereich.According to one In another aspect, the invention relates to a method of operation an optical system, in particular an optical system according to one of the preceding claims, wherein the optical system a housing and at least one within the housing arranged optical element having at least one has optically effective surface on which light in the operation of the optical system impinges at an angle of at least 60 °, with the step of: supporting a purge gas flow from an immediate vicinity of the optical element into one Pickup area.

Zu bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen des Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen optischen System verwiesen.To preferred embodiments and advantages of the method is on the above statements in connection with the invention directed optical system.

Die Erfindung ist generell vorteilhaft in Vorrichtungen und Verfahren zur Lasermaterialbearbeitung einsetzbar, beispielsweise zur Laserkristallisation (z. B. in den in Literatur hinlänglich bekannten ELA-Verfahren, SLS-Verfahren, TDX-Verfahren und ZMR-Verfahren), sowie in Vorrichtungen und Verfahren zur Laserdotierung (d. h. Aktivierung von Dotanden in Halbleitern), zum Laserhärten, zum Laserschneiden, zum Laserschweißen etc.The Invention is generally advantageous in devices and methods used for laser material processing, for example for laser crystallization (eg in the ELA method well-known in the literature, SLS method, TDX method and ZMR method), as well as in devices and method of laser doping (i.e., activation of dopants in semiconductors), for laser hardening, for laser cutting, for Laser welding etc.

Die Erfindung betrifft somit ferner eine Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung, insbesondere zur Laserkristallisation, wobei die Vorrichtung ein optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.The The invention thus further relates to a device for laser material processing, in particular for laser crystallization, wherein the device a having optical system with the features described above.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further Embodiments of the invention are the description and the dependent claims refer to.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The Invention is described below with reference to the attached Figures illustrated embodiments closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

15 schematische Darstellungen diverser Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; 1 - 5 schematic representations of various embodiments of the present invention;

6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Laserkristallisation als beispielhafte Anwendung der Erfindung; und 6 a schematic representation of a device for laser crystallization as an exemplary application of the invention; and

7 eine vereinfachte schematische Darstellung eines herkömmlichen Pulsstretchers. 7 a simplified schematic representation of a conventional pulse stretcher.

Gemäß 1 umfasst ein optisches System in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Gehäuse 100, in welchem optische Elemente 101, 102 angeordnet sind, die von einem durch Randstrahlen S1, S2 begrenzten Lichtstrahl S einer (in 1 nicht dargestellten) Lichtquelle durchstrahlt werden, wobei die Lichtausbreitungsrichtung im ebenfalls eingezeichneten Koordinatensystem in z-Richtung verläuft. Bei den optischen Elementen 101, 102, von denen lediglich beispielhaft zwei angedeutet sind, kann es sich um beliebige optische Elemente, insbesondere Spiegel, Strahlteiler, Linsen, Prismen oder Gitter handeln. Ebenfalls angedeutet ist der Verlauf einer optischen Achse OA des optischen Systems, welche definitionsgemäß entlang der Krümmungsmittelpunkte der rotationssymmetrischen optischen Komponenten verläuft.According to 1 For example, an optical system in a first embodiment of the invention includes a housing 100 in which optical elements 101 . 102 are arranged, which by a border rays S 1 , S 2 limited light beam S one (in 1 not shown) light source are irradiated, wherein the light propagation direction in the coordinate system also shown in the z-direction. At the optical elements 101 . 102 of which only two are indicated by way of example, it may be any optical Ele elements, in particular mirrors, beam splitters, lenses, prisms or gratings. Also indicated is the course of an optical axis OA of the optical system, which by definition runs along the centers of curvature of the rotationally symmetrical optical components.

In einem Bereich außerhalb des optischen Strahlengangs befindet sich eine Spülvorrichtung 130. Die Spülvorrichtung 130 kann beispielsweise als Düse, als Rohr mit einer Mehrzahl von Öffnungen, als Spalt oder in anderer geeigneter Weise ausgestaltet sein. Aus der Spüleinrichtung 130 tritt Spülgas aus. Generell ist hierbei als Spülgas ein inertes Gas wie z. B. Stickstoff bevorzugt, um unerwünschte Reaktionen, die bei kurzen Wellenlängen im UV-Bereich etwa bei Verwendung von Luft mit dem enthaltenden Sauerstoff stattfinden können, zu vermeiden, es ist jedoch etwa beim Betrieb unter sichtbaren Wellenlängen prinzipiell auch ein Betreiben mit Luft oder mit einem anderen Spülgas möglich. Geeignete Strömungsraten der Spülgasströmung können, lediglich beispielhaft und ohne dass die Erfindung hierauf eingeschränkt wäre, im Bereich von 0.1 l/min bis 20 l/min liegen.In a region outside the optical beam path is a flushing device 130 , The flushing device 130 For example, it can be configured as a nozzle, as a tube with a plurality of openings, as a gap or in another suitable manner. From the rinsing device 130 Purging gas exits. Generally this is an inert gas such as. For example, nitrogen is preferred to avoid unwanted reactions that may occur at short wavelengths in the UV range, such as when using air with the oxygen contained, but it is about when operating under visible wavelengths in principle also operate with air or with a other purge gas possible. Suitable flow rates of purge gas flow may be, for example only and without limitation, in the range of 0.1 l / min to 20 l / min.

Infolge Absorption an den optisch wirksamen Schichten der optischen Elemente 101, 102 werden diese im Betrieb des optischen Systems erwärmt. Ebenfalls erwärmt sich das Gas in den an die optische Element 101, 102 angrenzenden Bereichen. Der Spülgasstrom 140 ist im Bereich des optischen Elementes 101 nun so gerichtet, dass er quer zum optischen Strahlengang verläuft und hierbei entweder auf das optische Element 101 auftrifft oder unmittelbar darüber verläuft.As a result of absorption at the optically active layers of the optical elements 101 . 102 These are heated during operation of the optical system. Also, the gas in the heats up to the optical element 101 . 102 adjacent areas. The purge gas stream 140 is in the range of the optical element 101 now directed so that it runs transversely to the optical path and this either on the optical element 101 impinges or passes directly above it.

Gemäß 1 tritt der Spülgasstrom 140 aus dem optisch genutzten bzw. dem vom Lichtstrahl S durchlaufenen Bereich 110 durch eine zwischen zwei eine Abtrennung bildenden Seitenwänden 111, 112 befindliche Öffnung in einen auf der zur Spülvorrichtung 130 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 100 befindlichen Aufnahmebereich 120, der durch die Seitenwände 111, 112 vom optisch genutzten bzw. vom Lichtstrahl S durchlaufenen Bereich 110 abgetrennt ist. Somit tritt der Spülgasstrom 140 im weiteren Verlauf nicht mehr in den Strahlengang ein. Das optische Element 102 sowie ggf. weitere optische Elemente können auf entsprechende Art und Weise mit einem Spülgasstrom beaufschlagt werden.According to 1 the purge gas flow occurs 140 from the optically used or through the light beam S traversed area 110 by a side wall forming a partition between two 111 . 112 opening in one of the flushing device 130 opposite side of the housing 100 located receiving area 120 passing through the side walls 111 . 112 from the optically used or by the light beam S traversed area 110 is separated. Thus, the purge gas flow occurs 140 in the further course no longer in the beam path. The optical element 102 as well as possibly further optical elements can be acted upon in a corresponding manner with a purge gas stream.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei zur Ausführungsform von 1 entsprechende bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente mit um „100” erhöhten Bezugsziffern gekennzeichnet sind. 2 shows a further embodiment of the invention, wherein the embodiment of 1 corresponding or substantially functionally identical elements with " 100 "Increased reference numerals are marked.

Das Ausführungsbeispiel in 2 unterscheidet sich von demjenigen aus 1 dadurch, dass der Spülgasstrom 240 über einen sich verjüngenden Abschnitt 250 in einen an das Gehäuse 200 angeschlossenen, einen Aufnahmebereich 220 bildenden schlauch- oder rohrförmigen Abschnitt eingeleitet wird. Dabei kann zur Unterstützung der Bewegung bzw. Abführung des Spül gasstromes 240 das Spülgas mittels einer an den schlauch- oder rohrförmigen Abschnitt angeschlossenen Absaugeinrichtung (nicht dargestellt) abgesaugt werden.The embodiment in 2 is different from the one 1 in that the purge gas stream 240 over a tapered section 250 in one to the housing 200 connected, a recording area 220 forming tubular or tubular section is initiated. It can assist in the movement or removal of the purge gas stream 240 the purge gas is sucked off by means of a suction device (not shown) connected to the tubular or tubular section.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei zur Ausführungsform von 2 entsprechende bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente wiederum mit um „100” erhöhten Bezugsziffern gekennzeichnet sind. 3 shows a further embodiment of the invention, wherein the embodiment of 2 appropriate or substantially functionally identical elements turn around with " 100 "Increased reference numerals are marked.

Das Ausführungsbeispiel in 3 unterscheidet sich von demjenigen aus 2 dadurch, dass der durch Randstrahlen S1, S2 begrenzte Lichtstrahl S bzw. der optische Strahlengang von Bauelementen 305307 so umgeben ist, dass der im Bereich der optischen Elemente 301, 302 erwärmte Spülgasstrom 340 nach dem Vorbeiströmen an den optischen Elementen 301, 302 nicht mehr in den optischen Strahlengang gelangt und stattdessen aus einer oder mehreren Öffnungen 370 aus der Baugruppe austritt. Dabei wird gemäß 3 durch die Bauteile 305307 wiederum ein erster, optisch genutzter Bereich 310 und ein zweiter, außerhalb des optischen Strahlengangs befindlicher Bereich bzw. Aufnahmebereich 320 definiert. Bei den Bauelementen 305307 kann es sich um massive Bauteile, aber auch dünne Bleche oder Folien handeln. Die Bauelemente 305307 schirmen dabei zugleich den Strahlengang gegen andere Wärmequellen wie z. B. Blenden, Motoren, aufgeheizte Fassungsteile etc. ab.The embodiment in 3 is different from the one 2 in that the light beam S bounded by marginal rays S 1 , S 2 or the optical beam path of components 305 - 307 surrounded so that in the field of optical elements 301 . 302 heated purge gas stream 340 after flowing past the optical elements 301 . 302 no longer enters the optical path and instead from one or more openings 370 exits the assembly. It is in accordance with 3 through the components 305 - 307 again a first, optically used area 310 and a second area or receiving area located outside the optical beam path 320 Are defined. With the components 305 - 307 It can be massive components, but also thin sheets or foils. The components 305 - 307 at the same time shield the beam path against other heat sources such. As screens, motors, heated socket parts, etc. from.

4a–c zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen eine optische Baugruppe zusätzlich zu einem oder mehreren optischen Elementen (von denen lediglich beispielhaft zwei Elemente 401, 402 gezeigt sind) eine mit einer reflektierenden Fläche versehene Blende 480 (in Form einer Streulichtblende oder eines darüberhinaus optisch wirksamen Elementes) aufweist. Die Blende 480 koppelt Streulicht 485 derart aus, dass das reflektierte Streulicht 486 auf einen absorbierenden Bereich 490 auftrifft. Dieser absorbierende Bereich 490 befindet sich so weit entfernt vom optischen Strahlengang, dass die infolgedessen erfolgende Erwärmung des absorbierenden Bereiches 490 keine signifikanten Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften des Systems hat. Bevorzugt befindet sich dieser absorbierende Bereich oberhalb des Strahlenganges. 4a -C show schematic diagrams for explaining further embodiments of the invention, in which an optical assembly in addition to one or more optical elements (of which only two examples 401 . 402 are shown) provided with a reflective surface aperture 480 (in the form of a scattered light aperture or an additionally optically active element). The aperture 480 couples stray light 485 in such a way that the reflected scattered light 486 on an absorbent area 490 incident. This absorbing area 490 is located so far away from the optical path that the consequent heating of the absorbing area 490 has no significant impact on the optical properties of the system. Preferably, this absorbing region is located above the beam path.

Des Weiteren ist gemäß 4a–c der absorbierende Bereich 490 (bzw. 491 und 493 in 4b, c) relativ zum Strahlengang so angeordnet, dass erwärmtes Gas (z. B. Luft), welches vom Bereich 490 aufwärts steigt (wie mit den Bezugsziffern 492 bzw. 495 in 4b und 4c angedeutet) nicht mehr in den optischen Strahlengang gelangt. Insbesondere kann gemäß 4b oder 4c der absorbierende Bereich 491 bzw. 493 Teil der Gehäusewand bzw. mit der Gehäusewand verbunden sein. Wie schematisch in 4c dargestellt, kann die Gehäusewand zur Erhöhung des Wärmeübertrags nach außen im absorbierenden Bereich 493 eine rippenförmige Struktur 494 aufweisen. Des Weiteren kann in diesem Bereich eine aktive Kühlung (z. B. in Form einer Anblasvorrichtung (Gebläse) zum Anblasen mit einem Gas oder in Form einer Wasserkühlung bzw. eines Kühlkreislaufs mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmedium) vorgesehen sein.Furthermore, according to 4a -C the absorbing area 490 (respectively. 491 and 493 in 4b , c) arranged relative to the beam path such that heated gas (eg air) coming from the area 490 ascending (as with the reference numbers 492 respectively. 495 in 4b and 4c indicated) no longer enters the optical path. In particular, according to 4b or 4c the absorbing area 491 respectively. 493 Part of the housing wall or be connected to the housing wall. As schematically in 4c shown, the housing wall to increase the heat transfer to the outside in the absorbent area 493 a rib-shaped structure 494 exhibit. Furthermore, active cooling (eg in the form of a blowing device (blower) for blowing with a gas or in the form of a water cooling or a cooling circuit with a liquid or gaseous cooling medium) may be provided in this region.

Des Weiteren können die optischen Elemente 401, 402 bzw. deren Umgebung analog zu den Ausführungsformen aus 1, 2 und 3 mit einer Spülgasströmung beaufschlagt werden. Das anhand von 4 beschriebene Konzept, innerhalb des optischen Systems erzeugtes Streulicht mit wenigstens einer reflektierenden Oberfläche zu einem absorbierenden Bereich hin abzu lenken, ist jedoch auch unabhängig von der Erzeugung einer solchen Spülgasströmung realisierbar und vorteilhaft, so dass auch entsprechende Ausführungsformen ohne die in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erzeugte Spülgasströmung von der vorliegenden Anmeldung umfasst sein sollen.Furthermore, the optical elements 401 . 402 or their surroundings analogous to the embodiments 1 . 2 and 3 be subjected to a purge gas flow. The basis of 4 described concept, within the optical system deflected scattered light with at least one reflective surface to an absorbing area out, but is also independent of the generation of such purge gas flow feasible and advantageous, so that corresponding embodiments without the purge gas flow generated in the embodiments described above to be encompassed by the present application.

5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform weist eine optische Elemente 501, 502 und 503 aufweisende Baugruppe 505 eine langgestreckte Form auf. Als Kriterium für die langgestreckte Form kann z. B. angegeben werden, dass die Abmessung der Baugruppe 505 entlang deren Längsachse wenigstens dem Vierfachen der Ausdehnung in der zur Längsachse senkrechten Richtung beträgt. Bei der Baugruppe kann es sich beispielsweise um einen Pulsstretcher handeln, wobei das optische Element 503 ein Strahlteiler ist und die optischen Elemente 501, 502 Spiegelelemente des Pulsstretchers bilden. Es kann sich bei der Baugruppe jedoch auch um eine andere langgestreckte Baugruppe handeln. 5 shows a schematic representation for explaining a further embodiment of the invention. In this embodiment, an optical element 501 . 502 and 503 comprising assembly 505 an elongated shape. As a criterion for the elongated shape z. B. specified that the dimension of the assembly 505 along its longitudinal axis is at least four times the extent in the direction perpendicular to the longitudinal axis direction. The assembly may be, for example, a pulse stretcher, wherein the optical element 503 is a beam splitter and the optical elements 501 . 502 Form mirror elements of the pulse stretcher. However, the assembly may also be another elongate assembly.

Gemäß 5 ist die Baugruppe 505 bezogen auf eine Aufstandsfläche des optischen Systems (welche senkrecht zur z-Achse im ebenfalls eingezeichneten Koordinatensystem verläuft) so angeordnet, dass ihre Längsachse relativ zur (in z-Richtung verlaufenden) Aufstandsflächennormalen geneigt ist. Dabei ist der Winkel zwischen der Längsachse und der Aufstandsflächennormalen bevorzugt kleiner als 45° und beträgt weiter bevorzugt wenigstens 10°, insbesondere wenigstens 20°.According to 5 is the assembly 505 relative to a footprint of the optical system (which is perpendicular to the z-axis in the coordinate system also shown) arranged so that its longitudinal axis is inclined relative to the contact surface normal (extending in the z-direction). In this case, the angle between the longitudinal axis and the contact surface normal is preferably less than 45 ° and is more preferably at least 10 °, in particular at least 20 °.

Mit anderen Worten ist die gesamte Baugruppe 505 um eine (in 5 in y-Richtung verlaufende) horizontale Achse gekippt angeordnet. Infolgedessen steigt erwärmtes Spülgas 541 bzw. 542, welches aus den Spülvorrichtungen 531, 532 den an die optischen Elemente 501 bzw. 503 angrenzenden Bereich durchströmt, seitlich an der Wand des Gehäuses 500 empor und gelangt dann nicht mehr in den Strahlengang.In other words, the entire assembly 505 around a (in 5 Tilted in the y-direction) horizontal axis tilted. As a result, heated purge gas increases 541 respectively. 542 which is from the rinsing devices 531 . 532 to the optical elements 501 respectively. 503 flows through the adjacent area, laterally on the wall of the housing 500 up and then no longer enters the beam path.

6 zeigt in lediglich schematischer Darstellung als generisches System eine Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung, insbesondere zur Laserkristallisation oder zum Laserhärten. 6 shows in a merely schematic representation as a generic system, a device for laser material processing, in particular for laser crystallization or laser hardening.

Die Erfindung ist neben dem Einsatz zur Laserkristallisation (z. B. in den bekannten ELA-Verfahren, SLS-Verfahren, TDX-Verfahren und ZMR-Verfahren) oder zum Laserhärten z. B. auch in Vorrichtungen und Verfahren zur Laserdotierung (d. h. Aktivierung von Dotanden in Halbleitern), zum Laserschneiden oder zum Laserschweißen sowie weiteren Vorrichtungen und Verfahren zur Lasermaterialbearbeitung anwendbar.The The invention is in addition to the use for laser crystallization (eg. in the known ELA method, SLS method, TDX method and ZMR method) or for laser hardening z. B. also in devices and method of laser doping (i.e., activation of dopants in semiconductors), for laser cutting or for laser welding and other devices and methods for laser material processing applicable.

Die Vorrichtung gemäß 6 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 620 und ein Projektionsoptikmodul (POM) 630 und kann ein erfindungsgemäßes optisches System in Beleuchtungseinrichtung und/oder Projektionsoptikmodul oder auch in einem (z. B. vor der Beleuchtungseinrichtung) angeordneten Pulsstretcher (analog zu 5 bzw. 7) aufweisen.The device according to 6 includes a lighting device 620 and a projection optics module (POM) 630 and an optical system according to the invention in the illumination device and / or projection optical module or else in a pulse stretcher (analogous to, for example, arranged in front of the illumination device) 5 respectively. 7 ) exhibit.

Gemäß 6 wird ein von einer Laserlichtquelle 610 erzeugter Laserstrahl 605 zunächst über einen Umlenkspiegel 615 umgelenkt und durchquert die Beleuchtungseinrichtung 620, in welcher der Laserstrahl 605 ohne wesentliche Veränderung seines Querschnittes homogen durchmischt wird.According to 6 becomes one of a laser light source 610 generated laser beam 605 initially via a deflection mirror 615 deflected and passes through the lighting device 620 in which the laser beam 605 is homogeneously mixed without significant change in its cross-section.

Das Projektionsoptikmodul 630 weist eine Mehrzahl von Spiegeln auf (von denen in 6 lediglich exemplarisch zwei Spiegel 631 und 632 angedeutet sind), welche den von der Beleuchtungseinrichtung 620 mit noch nahezu quadratischem Quer schnitt eintreffenden Laserstrahl 605 in einen im Wesentlichen linienförmigen Querschnitt umformen. Der so umgeformte Laserstrahl trifft im Anwendungsbeispiel der Laserkristallisation sodann z. B. auf eine Silizium(Si)-Schicht 640 auf einem Substrat 650, bei welchem es sich z. B. um ein zur Herstellung von Halbleiter-Displays dienendes und in elektronischen Geräten unterschiedlicher Art (wie Flachbildschirmfernsehern oder Mobiltelefon-Displays) verwendetes Panel handeln kann. Das Substrat 650 ist zur Laserkristallisation über einen beweglichen Träger 660 quer zur Richtung des Laserstrahls 605 (in Richtung des Doppelpfeils 661) verfahrbar.The projection optics module 630 has a plurality of mirrors (of which in 6 merely an example of two mirrors 631 and 632 are indicated), which the of the lighting device 620 with still nearly square cross cut incoming laser beam 605 transform into a substantially line-shaped cross-section. The reshaped laser beam then meets in the application example of laser crystallization z. B. on a silicon (Si) layer 640 on a substrate 650 in which it is z. B. may be a serving for the production of semiconductor displays and in electronic devices of different types (such as flat screen televisions or mobile phone displays) used panel can act. The substrate 650 is for laser crystallization via a mobile support 660 transverse to the direction of the laser beam 605 (in the direction of the double arrow 661 ) movable.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.If the invention also uses special Has been described embodiments, will be apparent to those skilled numerous variations and alternative embodiments, for. B. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 7277466 B2 [0005] US 7277466 B2 [0005]
  • - EP 1407521 B1 [0005] EP 1407521 B1 [0005]
  • - DE 102007045454 A1 [0007] DE 102007045454 A1 [0007]

Claims (25)

Optisches System mit: • einem Gehäuse (100, 200, 300, 500); • wenigstens einem innerhalb des Gehäuses angeordneten optischen Element (101, 102, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 503), welches zumindest eine optisch wirksame Fläche aufweist, wobei im Betrieb des optisches Systems Licht auf diese Fläche unter einem Auftreffwinkel von maximal 60° zur Flächennormalen auftrifft; • einem Aufnahmebereich (120, 220, 320) zur Aufnahme von Spülgas aus einer unmittelbaren Umgebung des optisches Elementes; und • wenigstens einer Spülvorrichtung (130, 230, 331, 332, 531, 532) zur Unterstützung einer Spülgasströmung von der unmittelbaren Umgebung des optischen Elementes (101, 102, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 503) in den Aufnahmebereich (120, 220, 320).Optical system comprising: 100 . 200 . 300 . 500 ); At least one optical element arranged inside the housing ( 101 . 102 . 201 . 202 . 301 . 302 . 401 . 402 . 501 . 503 ), which has at least one optically active surface, wherein in the operation of the optical system light impinges on this surface at an angle of incidence of a maximum of 60 ° to the surface normal; • a recording area ( 120 . 220 . 320 ) for receiving purge gas from an immediate vicinity of the optical element; and at least one flushing device ( 130 . 230 . 331 . 332 . 531 . 532 ) for assisting a purge gas flow from the immediate vicinity of the optical element ( 101 . 102 . 201 . 202 . 301 . 302 . 401 . 402 . 501 . 503 ) in the reception area ( 120 . 220 . 320 ). Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Licht im Betrieb des optisches Systems auf die optisch wirksame Fläche unter einem Auftreffwinkel von maximal 50° zur Flächennormalen, insbesondere einem Auftreffwinkel von maximal 45° zur Flächennormalen, weiter insbesondere einem Auftreffwinkel von maximal 30° zur Flächennormalen, und weiter insbesondere senkrecht auftrifft.Optical system according to claim 1, characterized that light in the operation of the optical system on the optically effective Area under an impact angle of maximum 50 ° to Surface normal, in particular an impact angle of maximum 45 ° to the surface normal, more particularly one Impact angle of maximum 30 ° to the surface normal, and further in particular impinges vertically. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülgasströmung in einem Winkel von maximal 30°, insbesondere einem Winkel von maximal 20°, weiter insbesondere einem Winkel von maximal 10° zu der optisch wirksamen Fläche verläuft.Optical system according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the purge gas flow in a Angle of maximum 30 °, in particular an angle of maximum 20 °, in particular an angle of at most 10 ° the optically active surface extends. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülgasströmung im Wesentlichen senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung verläuft.Optical system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the purge gas flow is substantially perpendicular to the light propagation direction. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Abtrennung (111, 112) vorgesehen ist, welche einer Spülgasströmung aus dem Aufnahmebereich zurück zu dem optischen Element entgegenwirkt.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one separation ( 111 . 112 ) is provided, which counteracts a purge gas flow from the receiving area back to the optical element. Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Abtrennung (111, 112) in Form einer Platte oder Folie oder als rohrförmiges Element ausgebildet ist.Optical system according to claim 5, characterized in that the at least one partition ( 111 . 112 ) is formed in the form of a plate or foil or as a tubular element. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (220) durch ein an das Gehäuse (200) angeschlossenes schlauch- oder rohrförmiges Element gebildet wird.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving area ( 220 ) by a to the housing ( 200 ) connected tubular or tubular element is formed. Optisches System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauch- oder rohrförmige Element an das Gehäuse (200) über einen sich verjüngenden Abschnitt (250) angeschlossen ist.Optical system according to claim 7, characterized in that the tubular or tubular element to the housing ( 200 ) over a tapered section ( 250 ) connected. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung (130, 230, 331, 332, 531, 532) ein Gebläse aufweist.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the flushing device ( 130 . 230 . 331 . 332 . 531 . 532 ) has a fan. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung eine vorzugsweise im Aufnahmebereich angeordnete Absaugeinrichtung aufweist.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the flushing device is a preferably Having arranged in the receiving area suction device. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas ein inertes Gas, insbesondere Stickstoff (N2), aufweist.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the purge gas comprises an inert gas, in particular nitrogen (N 2 ). Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element eine Linse, ein Prisma, ein Spiegel oder ein Strahlteiler ist.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element is a lens, a Prism, a mirror or a beam splitter is. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (501, 503) einer langgestreckten Baugruppe (505) angehört, deren Abmessung entlang ihrer Längsachse wenigstens dem Vierfachen der Ausdehnung in einer zu der Längsachse senkrechten Richtung entspricht.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 501 . 503 ) of an elongate assembly ( 505 ) whose dimension along its longitudinal axis corresponds to at least four times the extent in a direction perpendicular to the longitudinal axis direction. Optisches System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (505) eine Anordnung zur Veränderung der Pulslänge von Laserpulsen (Pulsstretcher) ist.Optical system according to claim 13, characterized in that the assembly ( 505 ) is an arrangement for changing the pulse length of laser pulses (Pulse Stretcher). Optisches System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese Baugruppe (505) bezogen auf eine Aufstandsfläche des optischen Systems derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse relativ zur Aufstandsflächennormalen geneigt ist.Optical system according to claim 13 or 14, characterized in that this assembly ( 505 ) is arranged with respect to a footprint of the optical system such that its longitudinal axis is inclined relative to the footprint normal. Optisches System mit einer langgestreckten Baugruppe (505), deren Abmessung entlang ihrer Längsachse wenigstens dem Vierfachen der Ausdehnung in einer zu der Längsachse senkrechten Richtung entspricht, insbesondere einer Anordnung zur Veränderung der Pulslänge von Laserpulsen (Pulsstretcher), wobei die Baugruppe (505) bezogen auf eine Aufstandsfläche des optischen Systems derart angeordnet ist, dass ihre Längsachse relativ zur Aufstandsflächennormalen geneigt ist.Optical system with an elongate assembly ( 505 ) whose dimension along its longitudinal axis corresponds to at least four times the extent in a direction perpendicular to the longitudinal axis, in particular an arrangement for changing the pulse length of laser pulses (pulse stretcher), wherein the assembly ( 505 ) is arranged with respect to a footprint of the optical system such that its longitudinal axis is inclined relative to the footprint normal. Optisches System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen der Längsachse und der Aufstandsflächennormalen kleiner als 45° ist und vorzugsweise wenigstens 10°, insbesondere wenigstens 20° beträgt.An optical system according to claim 15 or 16, characterized in that an angle between the longitudinal axis and the contact patch normal is less than 45 ° and preferably less at least 10 °, in particular at least 20 °. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ferner aufweist: – wenigstens einen absorbierenden Bereich (490), und – wenigstens eine reflektierende Oberfläche (480), welches innerhalb des optischen Systems erzeugtes Streulicht in Richtung des absorbierenden Bereichs (490) ablenkt.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises: - at least one absorbing region ( 490 ), and - at least one reflective surface ( 480 ), which scattered light generated within the optical system in the direction of the absorbing region ( 490 ) distracts. Optisches System mit: • einem Gehäuse; • wenigstens einem an dem Gehäuse vorgesehenen absorbierenden Bereich (490, 491, 493), und • wenigstens einer reflektierenden Oberfläche (480), welche innerhalb des optischen Systems erzeugtes Streulicht in Richtung des absorbierenden Bereichs (490, 491, 493) ablenkt, • wobei der absorbierende Bereich (490, 491, 493) oberhalb des Strahlenganges angeordnet ist.Optical system comprising: a housing; At least one absorbent region provided on the housing ( 490 . 491 . 493 ), and • at least one reflective surface ( 480 ), which scattered light generated within the optical system in the direction of the absorbing region ( 490 . 491 . 493 ), where the absorbing area ( 490 . 491 . 493 ) is arranged above the beam path. Optisches System nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierende Bereich (490, 491, 493) am Gehäuse ausgebildet ist.Optical system according to claim 18 or 19, characterized in that the absorbing region ( 490 . 491 . 493 ) is formed on the housing. Optisches System nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierende Bereich (493) eine rippenförmige Struktur (494) aufweist.Optical system according to one of claims 18 to 20, characterized in that the absorbing region ( 493 ) a rib-shaped structure ( 494 ) having. Optisches System nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierende Bereich (493) oberhalb des Strahlenganges angeordnet ist.Optical system according to one of claims 18 to 21, characterized in that the absorbing region ( 493 ) is arranged above the beam path. Optisches System nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktive Kühlvorrichtung zum Kühlen des absorbierenden Bereichs (490, 491, 493) vorgesehen ist.Optical system according to one of claims 18 to 22, characterized in that an active cooling device for cooling the absorbent region ( 490 . 491 . 493 ) is provided. Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere eines optischen Systems nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das optische System ein Gehäuse und wenigstens ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes optisches Element (101, 102, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 503) aufweist, welches zumindest eine optisch wirksame Fläche aufweist, wobei im Betrieb des optisches Systems Licht auf diese Fläche unter einem Auftreffwinkel von maximal 60° zur Flächennormalen auftrifft, mit dem Schritt: Unterstützen einer Spülgasströmung von einer unmittelbaren Umgebung des optischen Elementes in einen Aufnahmebereich (120, 220, 320).Method for operating an optical system, in particular an optical system according to one of the preceding claims, wherein the optical system comprises a housing and at least one optical element ( 101 . 102 . 201 . 202 . 301 . 302 . 401 . 402 . 501 . 503 ), which has at least one optically effective surface, wherein in operation of the optical system light impinges on this surface at an impact angle of maximum 60 ° to the surface normal, comprising the step of: supporting a purge gas flow from an immediate vicinity of the optical element into a receiving region (US Pat. 120 . 220 . 320 ). Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung, wobei die Vorrichtung ein optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 23 aufweist.Apparatus for laser material processing, wherein the device is an optical system according to one of the claims 1 to 23.
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