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Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung.
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Materialbearbeitung mit Lasern hat mittlerweile Einzug in sehr viele Bereiche der Herstellung von Verbraucher- und Industriegütern gefunden. Prominente Beispiele sind das Verschweißen von Fahrzeug-Karosserieteilen, das Schneiden von Metallplatten, Kunststofffolien oder Glasscheiben, die Mikromaterialbearbeitung z.B. beim Herstellen von Medizinprodukten wie Stents für die Behandlung von verengten Blutgefäßen, das thermische Härten von Stahloberflächen oder Laser-Lift-Off-Verfahren, bei denen dünne funktionale Halbleiterschichten von transparenten Trägern abgelöst werden.
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All diesen Laseranwendungen ist gemeinsam, dass normalerweise ein Laserstrahl auf das zu bearbeitende Werkstück fokussiert wird, um die im Laserstrahl vorhandene Leistung oder Energie in einem kleinen Fleck zu vereinen und somit die Intensität zu erhöhen. Ein solcherart manipulierter Laserstrahl weist in der Regel keine gleichmäßige Intensitätsverteilung innerhalb der Größe des Flecks auf, sondern hat in der Mitte eine wesentlich höhere Intensität als an den Rändern. Oft entspricht diese Intensitätsverteilung einer Gaußverteilung, die mathematisch durch die Gleichung
beschrieben wird, wobei I
0 die Intensität im Maximum ist, w
0 ein Maß für die Breite der Verteilung und das Maximum bei z=0 liegt.
1 zeigt schematisch eine solche Gaußverteilung.
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Für manche Arten der Laser-Materialbearbeitung ist ein solches Gaußprofil vorteilhaft. Es gibt aber Verfahren, bei denen das zu bearbeitende Material durch die hohe Intensität in der Spitze der Gaußverteilung beschädigt wird. Für solche Verfahren ist ein flaches Intensitätsprofil, wie es in 2 gezeigt ist, vorteilhaft.
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Eine solche abgeflachte oder homogenisierte Intensitätsverteilung kann mit verschiedenen optischen Vorrichtungen erzeugt werden, die bekannt sind und in Anlagen zur Manipulation von Laserstrahlen eingesetzt werden, wie z.B. Linsenarray-Homogenisierer oder asphärische Teleskope. Linsenarray - Homogenisierer sind in der Literatur mehrfach beschrieben worden (siehe z.B. „Homogenisierung von Laserstrahlen", R. Völkel, M. Zimmermann, in Photonik 3, Seite 76 - 79, 2006) und werden mit großem Erfolg in optischen Anlagen eingesetzt, in denen der Laserstrahl in Spots mit mehreren Millimetern Abmessung (bis hin zu größer 1 Meter) homogenisiert wird. Diese Homogenisierer basieren auf dem Prinzip, den einfallenden Laserstrahl in viele Teilstrahlen zu zerlegen, die anschließend räumlich überlagert werden. Nachteile von Linsenarray-Homogenisierern sind die relativ großen optischen Verluste, die häufig im Bereich von 20% oder höher liegen, die im Vergleich zu einer einfachen Strahlfokussierung geringere Tiefenschärfe sowie das Problem, Feldgrößen von <1 Millimeter nur mit sehr hohen Verlusten erzeugen zu können.
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Asphärische Teleskope haben wesentlich geringere Verluste als Linsenarray-Homogenisierer und eine relativ große Tiefenschärfe (siehe z.B. „Beam Shaping? Easy!" von A. Laskin in Industrial Laser Solutions July 2006, Seite 17 - 19). Ihr Funktionsprinzip beruht auf einer gleitenden, vom Abstand von der optischen Achse abhängigen Strahlaufweitung. In der Mitte, wo der einfallende Laserstrahl mit der Gauß 'sehen Intensitätsverteilung eine hohe Intensität aufweist, wird der Strahl stark aufgeweitet (die Intensität über eine große Fläche verteilt), und an den Rändern mit geringer Intensität wird der Strahl nur wenig aufgeweitet oder sogar komprimiert, um die geringe Intensität auf eine kleine Fläche zu konzentrieren. Auch mit ihnen lassen sich Feldgrößen von <1 Millimeter nicht ohne weiteres erzeugen. Ihr größtes Problem ist aber die sehr große Empfindlichkeit auf räumliche Dejustierungen des eintreffenden Laserstrahls. Bereits Abweichungen von einigen 10µm der Strahllage von der optischen Achse oder von der vorgegebenen Strahlgröße machen sich deutlich durch Inhomogenitäten am Ausgang bemerkbar. Diese Empfindlichkeit limitiert ihre Verwendbarkeit sehr stark, da viele Laser keine absolut feste Strahlachse aufweisen, sondern die Strahlrichtung etwas variieren kann, hervorgerufen durch Temperaturschwankungen, interne Leistungsstabilisierungs-Vorrichtungen oder einfach durch Alterung.
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Beide bekannte Lösungen sowie andere, auf gleichen Funktionsprinzipien beruhende wie z.B. Kaleidoskope, weisen also Nachteile auf, die ihren Einsatz bei der Erzeugung von Laserfeldern mit Abmessungen weit unterhalb 1 Millimeter und mit abgeflachten Intensitätsprofilen nicht sinnvoll machen.
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Die
DE 43 41 553 C1 betrifft eine Vorrichtung zum Homogenisieren der Lichtverteilung eines Laserstrahls. Im Strahlengang eines Laserstrahls ist ein optisches System vorgesehen, das einen Strahlteiler und drei Umlenkspiegel aufweist. Der vom Strahlteiler reflektierte und von den Umlenkspiegeln umgelenkte Teilstrahl sowie der vom Strahlteiler transmittierte Teilstrahl sind zu einem Gesamtstrahl zusammengeführt, dessen Teilstrahlen einen Versatz aufweisen. Durch die beiden einen Versatz aufweisenden Teilstrahlen ergibt sich eine sehr hohe Homogenität des Laserstrahlbündels, wobei der Gesamtstrahl die gleiche Strahldivergenz aufweist wie der Primärstrahl.
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US 2009/0039245 A1 betrifft ein Massenspektrometer mit einem Laser und einer Zoomlinse. Die Zoomlinse ist derart angeordnet, eine Vergrößerung eines Laserstrahls zu verändern, welcher auf einen Zielbereich gerichtet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System bereitzustellen, mit dem mit einfachen Mitteln und relativ einfacher Justierbarkeit eine stabile Homogenisierung der Intensität von Laserstrahlung erreichbar ist. Insbesondere soll das optische System Laserstrahlung homogenisieren, die eine Ausgangsintensitätsverteilung in Form einer Gauß-Verteilung oder eine andere Verteilung mit einer ausgeprägten Intensitätsspitze hat.
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Hierfür stellt die Erfindung ein optisches System gemäß Anspruch 1 bereit. Spezifische Ausführungsformen werden in den Ansprüchen 2 bis 10 definiert.
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Im Strahlengang hinter dem Strahlkombinierer ist eine Abbildungsoptik angeordnet, mit der die teilweise überlagerten und versetzten Teilstrahlen telezentrisch abgebildet werden. Bei einer solchen telezentrischen Abbildung laufen die Hauptstrahlen (Mittelachsen) der beiden teilweise überlagerten Teilstrahlen nach der Abbildungsoptik (schematisch in Form einer Sammellinse) im Wesentlichen parallel zueinander, kreuzen sich also nicht innerhalb von praktisch relevanten Entfernungen. Die beiden Teilstrahlen gehen dann aus von einem gemeinsamen Brennpunkt der Abbildungsoptik (insbesondere Sammellinse), treffen unter unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf die optische Achse auf die Abbildungsoptik und werden durch die Abbildungsoptik im Wesentlichen parallel ausgerichtet derart, dass die beiden Teilstrahlen, die immer noch die relative Intensitätsverteilung der Ausgangsstrahlung haben, sich überlappend versetzt zueinander verlaufen. Hierdurch wird bei einer Gauß-Verteilung der Intensität der Ausgangsstrahlung eine Glättung (Homogenisierung) dahingehend erreicht, dass bei leichter Verbreiterung der Strahlung die Intensitätsspitze abgebaut wird.
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Bei Einsatz einer solchen telezentrischen Fokussierung ergibt sich als ganz wesentlicher Vorteil für das optische System eine erhöhte Tiefenschärfe und der Bereich vor und hinter der Fokusebene, in dem noch mit im wesentlichen gleichen Bedingungen mit der Laserstrahlung gearbeitet werden kann, ist wesentlich vergrößert.
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Mit den erfindungsgemäßen Anordnungen ist erreicht, dass weniger als 10 %, bevorzugt weniger als 5 % der einfallenden Laserstrahlung verloren geht. Auch wird erreicht, dass die Tiefenschärfe des Fokus, also der Bereich entlang der optischen Achse, in dem die Strahlabmessung sich nicht wesentlich ändert, mindestens so groß ist wie bei dem nicht homogenisierten Strahl.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Strahlteiler und/oder der Strahlkombinierer in einer polarisierenden Optik ausgeführt, insbesondere als Dünnschicht-Polarisatoren.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Blick auf die Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch eine Intensitätsverteilungskurve einer Laserstrahlung mit Gauß-Profil.
- 2 zeigt prinzipiell eine abgeflachte Intensitätsverteilung.
- 3 zeigt die typische Fokussierung eines Laserstrahls mit Gauß-Profil durch eine Sammellinse.
- 4 zeigt eine erfindungsgemäße Überlagerung von zwei Teilstrahlen, die jeweils ein Gauß-Profil aufweisen.
- 5 zeigt ein optisches System zum Erzeugen von zwei Teilstrahlen.
- 6 zeigt ein optisches System ähnlich 5, wobei die Teilstrahlen seitlich versetzt und teilweise überlappend überlagert werden.
- 7 zeigt ein optisches System mit telezentrischer Abbildung der Teilstrahlen.
- 8 zeigt Messergebnisse, wie sie mit einem System gemäß 7 erreicht werden.
- 9 bis 12 zeigen eine Variante des optischen Systems zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung.
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Die nachfolgend insbesondere mit Blick auf 7 beschriebene Erfindung ermöglicht das Erzeugen von Feldgrößen (Arbeitsfelder für die Laserstrahlung) bis hinunter zu einigen zehn µm bei einer gleichzeitigen Effizienz von über 90% (die durch das System eingefügten Verluste liegen im Bereich von 5 bis 10%). Zudem ist es möglich, im Vergleich zu einem einfachen Fokus eines Laserstrahls die Tiefenschärfe mindestens gleich zu halten oder sogar noch zu vergrößern.
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3 zeigt grundsätzlich die Fokussierung eines Laserstrahls mit Gauß-Verteilung der Intensität durch eine Sammellinse. Der einfallende Laserstrahl 10 fällt auf die fokussierende Linse 60, die den Stahl 70 fokussiert und in der Fokusebene wiederum ein Gauß-ähnliches Intensitätsprofil 100 erzeugt.
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4 zeigt den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung, nämlich die Überlagerung von zwei Teilstrahlen mit jeweils einer Gauß'schen Intensitätsverteilung, die unter einem solchen Abstand zueinander versetzt sind, dass die durch die Überlagerung entstehende einhüllende Intensitätskurve (in 4 fett gezeichnet) dem abgeflachten und homogenisierten Strahlprofil gemäß 2 weitgehend entspricht.
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5 zeigt grundsätzlich eine Möglichkeit, einen Laserstrahl 10 in zwei Teilstrahlen zu zerlegen und durch einen Strahlkombinierer wieder zu überlagern. Der einfallende Laserstrahl 10 wird mittels des Strahlteilers 20 in zwei Teilstrahlen 80, 90 aufgeteilt, die beide gleiche Intensität haben. Spiegel 30, 40 sowie der Strahlkombinierer 50 lenken den Strahl 80 so um, dass er exakt mit dem durch den Strahlteiler 20 und den Strahlkombinierer 50 durchgehenden Strahl 90 überlappt. Beide Teilstrahlen werden im Strahlengang nach dem Strahlkombinierer 50 durch eine Fokuslinse 60 fokussiert und bilden, wie in 3, eine Gauß'schen Intensitätsverteilung 100 in der Fokusebene der fokussierenden Linse 60.
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6 zeigt die Möglichkeit, mit einer derartigen Anordnung ein abgeflachtes (homogenisiertes) Intensitätsprofil gemäß 4 zu erzeugen. Der Strahlkombinierer 50 ist so gestaltet, dass er den auf der einen Seite auftreffenden Teilstrahl 80 vollständig reflektiert, während der rückseitig auftreffende Teilstrahl 90 geradlinig mit minimalen Verlusten den Strahlkombinierer 50 passiert.
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Bei der Anordnung gemäß 6 ist der geradlinig durch den Strahlkombinierer 50 durchgehende Teilstrahl 90 nach dem Strahlkombinierer 50 mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet und der am Strahlkombinierer 50 reflektierte Teilstrahl 80 ist mit dem Bezugszeichen 130 gekennzeichnet. Der Strahlkombinierer 50 ist dabei im Vergleich zur Anordnung gemäß 5 um einen Winkel gekippt, derart, dass die beiden den Strahlkombinierer 50 verlassenden Teilstrahlen unter unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf die optische Achse der Sammellinse 60 auf diese auftreffen. 6 zeigt auch schematisch die Brennweite „f“ der Sammellinse 60. Der kleine Winkel zwischen den Teilstrahlen führt dazu, dass die Fokuslinse 60 die beiden Strahlen 140, 150 nicht an der exakt gleichen Stelle in der Fokusebene fokussiert, sondern mit einem Abstand. Dadurch entsteht etwa in der Fokusebene das gewünschte abgeflachte Strahlprofil 110.
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Allerdings führt die Kreuzung der beiden Strahlen hinter der Fokuslinse dazu, dass sich das resultierende Strahlprofil ändert, wenn sich der Abstand von der Fokuslinse in Strahlausbreitungsrichtung ändert. Dort wo sich die beiden Strahlen kreuzen, also kurz hinter der Fokusebene, entsteht wieder ein gaußförmiges Strahlprofil 100. Weiter hinter der Fokusebene laufen die Teilstrahlen auseinander und es entsteht das Strahlprofil 120 gemäß 6 mit einem ausgeprägten Minimum in der Mitte. Diese Anordnung hat also eine vergleichsweise geringe Tiefenschärfe bezüglich der angestrebten Intensitätsverteilung 110.
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Die Anordnung gemäß 7 zeigt eine Abwandlung der 6, mit der eine für viele Anwendungen erforderliche größere Tiefenschärfe mit einfachen Mitteln erreicht wird. Bei 7 sind die Abbildungsoptik in Form der Sammellinse 60 und der Strahlkombinierer 50 in Form des einseitig durchlässigen und auf der anderen Seite totalreflektierenden Spiegels telezentrisch angeordnet, d.h. der gemeinsame Ausgangspunkt der beiden Teilstrahlen am Strahlkombinierer 50 liegt, wie in 7 dargestellt, zumindest annähernd im Fokus der Sammellinse 60 (Brennweite: „f“) und die beiden vom Strahlkombinierer 50 ausgehenden Teilstrahlen fallen in die Linse 60 unter einem leicht unterschiedlichen Winkel (in den Fign. etwas übertrieben dargestellt). Die Einfallswinkel in Bezug auf die Linse 60 sind so gewählt, dass die beiden Teilstrahlen 140, 150, welche die Sammellinse 60 zumindest annähernd parallel verlassen, zusammen das gewünschte Intensitätsprofil gemäß 4 ergeben.
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Um also den telezentrischen Fall zu erreichen, soll der Auftreffpunkt der Laserstrahlen auf dem Strahlkombinierer 50 genau in der Brennebene der Fokuslinse 60 liegen, wie es in 7 angedeutet ist. Dieser Auftreffpunkt auf Element 50 ist im Abstand f von der Fokuslinse angeordnet. Die Strahlen 140 und 150 laufen dann hinter der Fokuslinse 60 einander teilweise überlagernd (überlappend) parallel mit gleicher Strahlpropagation. Das bedeutet, dass die beiden Gaußprofile immer den gleichen Abstand voneinander haben und die Form der Intensitätsverteilung über einen großen Abstandsbereich von der Fokuslinse erhalten bleibt (100, 110, 120). Lediglich die Flanken des Profils sind im Fokus am steilsten und werden mit zunehmendem Abstand vom Fokus weniger steil, hervorgerufen durch die Gauß'sche Strahlpropagation.
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8 vergleicht gemessene Strahlprofile, die mit Anordnungen wie in 3 und in 7 erzeugt wurden. Die linke Spalte zeigt Gaußprofile mit einer Anordnung nach 3. Links neben den Messkurven sind die Abstände von der Fokusebene in µm angezeigt und rechts die gemessenen Halbwertsbreiten („FWHM“ = Full Width at Half Maximum = Volle Breite bei halber Peakhöhe). Man sieht, dass die minimale Halbwertsbreite 115µm beträgt (Fokusposition „-500µm, best focus“) und auf 130µm bzw. 139µm zunimmt, wenn man um -1500µm bzw. +1500µm in Strahlausbreitungsrichtung aus dem Fokus herausgeht. Das entspricht einer Zunahme der Halbwertsbreite um 13% bzw. 21%, was für die meisten Verfahren der Lasermaterialbearbeitung zu viel ist.
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Anders der Fall nach 7 mit zwei nebeneinander gelegten, teilweise überlagerten Gaußprofilen und telezentrischer Fokussierung. Die gemessenen Daten sind in der rechten Spalte von 8 gezeigt. Wieder stehen links neben den Messkurven die Abstände von der Fokusebene und rechts die Halbwertsbreiten. Da zwei Gaußkurven nebeneinander gelegt wurden, ist die Halbwertsbreite größer als in dem Fall mit der einfachen Gaußkurve in der linken Spalte. Das kann aber mit einer kürzeren Brennweite der Fokuslinse kompensiert werden. Die minimale Halbwertsbreite (Fokusposition) beträgt 200µm. Geht man um 1000µm oder mehr aus der Fokusposition heraus, vergrößert sich die Halbwertsbreite auf maximal 208µm. Das entspricht einer Zunahme von 4%. Man sieht außerdem, dass die Intensitätsverteilungen, wie erwartet, keine ausgeprägte scharfe Spitze aufweisen, sondern abgerundet sind. Diese Abrundung führt zu einer verringerten Spitzenintensität und somit zu einer Verringerung der Gefahr der Beschädigung des Werkstücks.
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Um den Verlust an Laserleistung in der Anordnung nach 7 so gering wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, einen Strahlteiler 20 einzusetzen, der eine Teilung in durchgelassenen und reflektierten Strahl von je etwa 50% erzeugt und einen Strahlkombinierer 50, der die beiden Strahlen wieder möglichst verlustarm kombiniert, d.h. den durchgehenden Strahl 90 möglichst ungehindert passieren lässt und den umgelenkten Strahl 80 möglichst verlustfrei reflektiert. Dafür wird vorzugsweise eine polarisierende Optik eingesetzt, aber auch andere Arten von Strahlteilern und Strahlkombinierern sind denkbar.
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Als polarisierende Optik werden bevorzugt so genannte Dünnschicht-Polarisatoren eingesetzt. Das sind optische Substrate mit einer speziellen Beschichtung, die Licht mit p-Polarisation (Schwingungsebene des elektrischen Vektors parallel zu der Ebene aus einfallendem Strahl und der Senkrechten auf der Substratoberfläche) hindurchtreten lässt und Licht mit s-Polarisation (Schwingungsebene des elektrischen Vektors senkrecht zu der Ebene aus einfallendem Strahl und zur Senkrechten auf der Substratoberfläche) reflektiert. Beides, die Transmission der p-Polarisation und die Reflektion der s-Polarisation, findet mit sehr geringen Verlusten von nur 2-3% statt. Ein gleicher Dünnschicht-Polarisator kann als Strahlkombinierer 50 verwendet werden. Der umgelenkte Strahl 80 ist s-polarisiert, da er von dem Strahlteiler 20 reflektiert wurde, und wird deshalb auch von dem Strahlkombinierer 50 mit geringen Verlusten reflektiert, und der transmittierte Strahl 90 ist p-polarisiert und wird deshalb von beiden Elementen 20 und 50 nahezu verlustfrei durchgelassen. Die Spiegel 30 und 40 sind handelsübliche Laserspiegel mit einer Reflexion von typisch 99,5% oder besser, d.h. ihr Verlust summiert sich zu maximal 1% auf. Die gesamten Verluste der Anordnung aus 7 betragen deshalb typisch 5%, maximal 10% und sind somit geringer als die von Linsenarray-Homogenisierern.
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Wenn für die Elemente 20 und 50 polarisierende Optik verwendet wird, dann lässt sich die Strahlteilung in zwei gleich intensive Strahlen sowohl mit polarisierten wie auch mit nicht polarisierten Laserstrahlen erreichen. Im Fall von völlig unpolarisierten Strahlen wird automatisch eine Teilung mit gleichen Anteilen erfolgen, da ein unpolarisierter Strahl gleiche Anteile mit allen Polarisationsrichtungen beinhaltet. Ist der Laserstrahl linear polarisiert, dann kann mit einer so genannten Lambda/2-Platte die Polarisationsrichtung des Laserstrahls vor dem Auftreffen auf den Strahlteiler 20 so gedreht werden, dass gleiche Anteile an p- und s-Polarisation existieren. Das gleiche gilt auch für teilpolarisierte Laserstrahlen. Aus diesem Grund ist eine Ausführung mit polarsierender Optik die bevorzugte Ausführung. Es sind aber auch andere Methoden denkbar wie geometrische Strahlteilung durch Spiegel, die zu einem gewissen Teil (etwa 50%) in den Laserstrahl ragen und somit einen Teil reflektieren und den anderen Teil durchlassen. Die Feinjustage der Strahlteilung zu gleichen Anteilen kann dann durch Verschieben der Spiegel erfolgen.
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Die 9 bis 12 zeigen eine Variante des optischen Systems zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung.
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Bei dem in den 9 bis 12 gezeigten optischen System werden drei Teilstrahlen, die jeweils ein Gauß-Profil haben, einander teilweise überlagert. In den 1 bis 12 sind einander entsprechende oder funktionsähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, gegebenenfalls durch einen ' ergänzt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Biprisma eingesetzt um zwei zueinander versetzte Teilstrahlen mit jeweils Gauß-Profil herzustellen. Dies ist in 9 schematisch dargestellt. Ein einfallender Laserstrahl mit Gauß-Profil 202 wird durch das Biprisma 200 in zwei Teilstrahlen 204, 206 aufgeteilt, die jeweils annähernd ein Gauß-Profil aufweisen. Das Biprisma 200 tritt insoweit an die Stelle des Spiegels 50 beim Ausführungsbeispiel gemäß 7. Bei der optischen Anordnung gemäß 9 verbleibt zwischen den beiden Teilstrahlen 204, 206 auf der zentralen Achse A eine Strahlungslücke L, also ein Bereich, in dem praktisch keine Laserstrahlung vorhanden ist.
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10 zeigt den Einsatz einer Linse 210 (funktionsähnlich der Linse 60 gemäß 7), die zu einer telezentrischen Abbildung der beiden Teilstrahlen 204, 206 führt, mit einer Strahlungslücke L dazwischen.
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11 zeigt den Einsatz des optischen Systems gemäß 10 in der Gesamtanordnung. Der Eingangsstrahl 10' wird durch den Strahlteiler 20' in einen durchgehenden Teilstrahl 90' (z.B. mit 50 % der Gesamtintensität) und in einen Teilstrahl 80' aufgeteilt (mit z.B. den restlichen 50 % der durchgelassenen Strahlungsintensität). Im Strahlungsast des Teilstrahls 80' ist das Biprisma 200 angeordnet und hat dort die in 10 gezeigten optischen Funktionen. Der Spiegel 50' lässt den Teilstrahl 90' geradlinig durch. Dieser Teilstrahl hat das Gauß-Profil 212 (G) (siehe 11). In der Fokalebene der Linse 212 liegen die zwei angenäherten Gaußverteilungen der Strahlen 204, 206 nebeneinander und werden in der Arbeitsebene E gemäß 12 mit dem mittleren Teilstrahl 212 zu einer homogenisierten Gesamt-Intensitätsverteilung 214 durch die dargestellte Überlagerung kombiniert. Das Kennzeichen „G“ in den Figuren bedeutet „Gauß-Profil“. Wie in 11 dargestellt ist, haben die durch das Biprisma 200 gebildeten Teilstrahlen 204, 206 in der Fokalebene der Linse 210 eine angenäherte Gaußverteilung mit halber Halbwertsbreite des Ausgangsstrahls 10'.
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Die in 12 gezeigte optimale Intensitätsverteilung 214 der kombinierten Gesamtstrahlung wird insbesondere dann erreicht, wenn die beiden Teilstrahlen 204, 206 mit halber Halbwertsbreite gerade im Maximum eine Entfernung haben, die gleich ist der Halbwertsbreite der durchgelassenen zentralen Strahlung 212. Die beiden Teilstrahlen 204, 206 haben deshalb ohne weitere Maßnahmen die halbe Halbwertsbreite der Ausgangsstrahlung 10' da durch die geometrische Teilung des Strahls im Biprisma 200 das Strahlparameterprodukt geteilt wird. Das Biprisma 200 wird vorteilhaft so angeordnet, dass der Überkreuzungspunkt der beiden Teilstrahlen 204, 206 im rückwärtigen Fokus der Fokussierlinse 210 und auf dem Strahlkombinierer liegt. Damit ergibt sich der oben beschriebene telezentrische Strahlengang und die große Tiefenschärfe der zusammengefügten flachen Strahlungsverteilung 214.
