DE102018200037B4

DE102018200037B4 - Optische Anordnung zur Ausbildung von Strukturelementen mit schräg geneigten Oberflächen

Info

Publication number: DE102018200037B4
Application number: DE102018200037.9A
Authority: DE
Inventors: Mikhael El-Khoury; Andrés-Fabián Lasagni; Sabri Alamri; Tim Kunze; Bogdan Voisiat
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2038-01-04
Also published as: DE102018200037A1

Abstract

Optische Anordnung zur Ausbildung von Strukturelementen mit schräg geneigten Oberflächen in Bezug zu einer Oberfläche mittels direktem Laserinterferenzstrukturieren, bei der mit mindestens einem optischen Element ein von einer Laserstrahlungsquelle emittierter Laserstrahl in mindestens zwei Teilstrahlen (1, und 2), deren optische Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind, auf mindestens ein optisches Element (3, 4) undauf eine Oberfläche zur Ausbildung von Strukturelementen gerichtet sind; wobeidas mindestens eine optische Element (3, 4) in Bezug zur optischen Achse, in der die Teilstrahlen (1, 2) parallel zueinander ausgerichtet sind, senkrecht dazu translatorisch und dazuein optisches Element (3), das eine senkrecht zu den optischen Achsen der Teilstrahlen (1, 2) ausgerichtete translatorische Bewegung ausführt, ein fokussierendes optisches Element ist, wodurch der Einfallswinkel θ der auf die jeweilige Oberfläche auftreffenden Teilstrahlen 1, 2) veränderbar ist,oderein optisches Element (4), das eine senkrecht zu den optischen Achsen, mit denen die Teilstrahlen (1, 2) ausgerichtete translatorische Bewegung ausführt ein mit einer die Teilstrahlen (1, 2) reflektierenden Oberfläche versehenes Element ist, mit dem die Teilstrahlen (1, 2) in einem Winkel größer 0° auf die jeweilige zu strukturierende Oberfläche umlenkt und die Teilstrahlen (1, 2) in Abhängigkeit des vom optischen Element (4) mit der reflektierenden Oberfläche in Richtung der Achse in der die Teilstrahlen (1, 2) auf die reflektierende Oberfläche des optischen Elements (4) auftreffen bei einer translatorischen Bewegung zurück gelegten Weges der Einfallswinkel θ der Teilstrahlen (1, 2) auf die jeweilige Oberfläche beeinflussbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur Ausbildung von Strukturelementen mit schräg geneigten Oberflächen. Die schräg geneigten Oberflächen sind in Bezug zu einer Oberfläche geneigt, so dass sich Hinterschnitte an der Oberfläche - beispielsweise mit sägezahnförmigen Querschnitt, ergeben können. So ausgebildete Strukturelemente sind mittels direktem Laserinterferenzstrukturieren ausbildbar. Die schräge Neigung von Oberflächen, die an mit der Erfindung ausbildbaren Strukturelementen vorhanden ist, kann man in Bezug zu einer horizontal ausgerichteten Ebene verstehen. Die schräg geneigten Oberflächen sollten in einem Winkel ausgebildet sein, der mindestens 10 ° von einer parallelen Ausrichtung zu einer horizontal ausgerichteten Bezugsebene oder ggf. auch der Ebene der Oberfläche, die so strukturiert werden soll, abweichen. Anders ausgedrückt, sollte ein Neigungswinkel von mindestens 10° in Bezug zur Oberflächennormalen eingehalten sein.
Möglichkeiten zur Ausbildung von Strukturelementen, insbesondere dreidimensional ausgebildeten Strukturelementen, mittels direkter Laserinterferenzstrukturierung sind an sich bekannt. Dabei wird üblicherweise ein Laserstrahl in mehrere Teilstrahlen geteilt und diese Teilstrahlen werden dann so auf die zu strukturierende Oberfläche gerichtet, dass sie miteinander interferieren.
Dabei sollten die Strahlteilung und die Führung der Teilstrahlen mit möglichst geringen Leistungsverlusten erfolgen. Eine Differenz der Wege, die die Teilstrahlen bis zum Auftreffen auf die jeweilige zu strukturierende Oberfläche zurück legen, sollte vermieden, zumindest so klein als möglich gehalten werden. Außerdem sollten die Kosten für eine geeignete optische Anordnung und der Aufwand für die Ausbildung von Strukturelementen reduziert sein.
Für einige Anwendungen sind Strukturelemente gewünscht, deren äußere Oberflächen teilweise schräg geneigt sind. Dies kann zu einer geometrischen Oberflächenanisotropie führen, in deren Folge richtungsabhängige Oberflächeneigenschaften resultieren. Dies betrifft beispielsweise das Benetzungsverhalten einer Oberfläche, so dass die Richtung des Abflusses von Flüssigkeiten in eine bestimmte bevorzugte Richtung gesteuert werden kann. Darüber hinaus lassen sich weitere Oberflächenfunktionalitäten wie optische und tribologische Eigenschaften richtungsabhängig beeinflussen.
Bei der Röntgenstrahl-Lithographie mit kleinen Wellenlängen ist ein sehr aufwändiger und relativ großer Aufbau einer Anlage erforderlich. Es sind mehrere unterschiedliche Verfahrensschritte, insbesondere durch den Einsatz von Photoresists erforderlich, was die Fertigungszeit erhöht und die Prozesssicherheit nachteilig beeinflusst. Es können nicht alle beliebigen Werkstoffe an ihren Oberflächen damit strukturiert werden. Größere zusammenhängende Oberflächen können nicht oder nur sehr aufwändig bearbeitet werden. Außerdem muss der Strahlenschutz beachtet werden.
So sind aus DE 4106 151 A1 eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung metallischer Oberflächen durch Laserstrahlen bekannt.
DE 10 2008 015 281 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Lenkung von Laserstrahlen.
Ein Verfahren zum Markieren mit einem Laser, eine dazu ausgebildete Vorrichtung und eine Vorrichtung zur Erfassung einer Markierung gehen aus US 2009/0097126 A1 hervor.
Eine Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben sind in DE 2011011 734 A1 offenbart.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Ausbildung 2,5- bis dreidimensionaler Strukturelemente mit schräg geneigten Oberflächen mittels direkter Laserinterfenzstrukturierung anzugeben, die flexibel und effizient realisierbar sind, bei denen eine einfache Beeinflussung der geometrischen Verhältnisse der auszubildenden Strukturelemente gegeben ist und der Aufbau einer dazu einsetzbaren optischen Anordnung einfach aufgebaut ist und die Kosten reduziert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer optischen Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen optischen Anordnung zur Ausbildung von Strukturelementen mit schräg geneigten Oberflächen in Bezug zu einer Oberfläche mittels direktem Laserinterferenzstrukturieren wird mit mindestens einem optischen Element ein von einer Laserstrahlungsquelle emittierter Laserstrahl in mindestens zwei Teilstrahlen geteilt, deren optische Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Teilstrahlen sind auf mindestens ein fokussierendes Element und auf eine Oberfläche eines Gegenstands zur Ausbildung von Strukturelementen gerichtet.
Das mindestens eine optische Element ist in Bezug zur optischen Achse, in der die Teilstrahlen parallel zueinander ausgerichtet sind, senkrecht dazu translatorisch auslenkbar.
Dazu ist in einer ersten erfindungsgemäßen Alternative ein optisches Element, das eine senkrecht zu den optischen Achsen der Teilstrahlen ausgerichtete translatorische Bewegung ausführt, ein fokussierendes optisches Element. Mit der translatorischen Bewegung dieses fokussierenden Elements wird eine Fokussierung der Teilstrahlen in Richtung der jeweiligen Oberfläche und gleichzeitig der Einfallswinkel θ, der auf die jeweilige Oberfläche auftreffenden Teilstrahlen verändert. Dabei gilt, dass eine größere translatorische Bewegung weg von der optischen Achse zu größeren Einfallswinkeln bezüglich der Oberflächennormalen führt.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Alternative ist ein optisches Element, das eine senkrecht zu den optischen Achsen mit denen die Teilstrahlen ausgerichtete translatorische Bewegung ausführt, ein mit einer die Teilstrahlen reflektierenden Oberfläche versehenes Element. Mit dem eine die Teilstrahlen reflektierenden Oberfläche versehenen Element, sind die Teilstrahlen in einem Winkel größer 0°, bevorzugt einem Winkel zwischen 15° und 75 ° auf die jeweilige zu strukturierende Oberfläche gerichtet. Die Strahlengänge der Teilstrahlen werden in Abhängigkeit des vom optischen Element mit der reflektierenden Oberfläche in Richtung der Achse, in der die Teilstrahlen auf eine fokussierende Oberfläche eines optischen Elements auftreffen, bei einem bei einer translatorischen Bewegung zurück gelegten Weg, so beeinflusst, dass der Einfallswinkel θ der Teilstrahlen auf die jeweilige Oberfläche beeinflussbar ist.
Vorteilhaft kann dabei mindestens eine reflektierende Oberfläche eines der um mindestens eine Achse drehbaren optischen Elemente konkav parabolisch ausgebildet sein, dadurch kann ggf. auf ein zusätzliches im Strahlengang zwischen diesen beiden reflektierenden optischen Elementen und der jeweiligen Oberfläche angeordnetes fokussierendes optisches Element verzichtet werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die von einem weiteren optischen Element reflektierten Teilstrahlen auf die Oberfläche eines fokussierenden optischen Elements zu richten, bevor sie zur Ausbildung von Strukturelementen die jeweilige Oberfläche erreichen. In diesem Fall kann auf eine konkave Oberfläche mindestens eines der drehbaren optischen Elemente verzichtet werden.
Ein mit einer die Teilstrahlen reflektierenden Oberfläche versehenes translatorisch bewegbares optisches Element kann eine parabolisch konkav gekrümmte die Teilstrahlen reflektierende Oberfläche aufweisen. Allein oder zusätzlich dazu kann im Strahlengang der Teilstrahlen zwischen diesem optischen Element und der jeweiligen Oberfläche ein fokussierendes optisches Element angeordnet sein. Dieses fokussierende optische Element oder ein translatorisch bewegbares fokussierendes optisches Element sollte eine fokussierende optische Linse sein.
Der Einfallswinkel θ und/oder die Einfallsrichtung, mit dem die Teilstrahlen in Richtung der jeweiligen Oberfläche gerichtet sind, kann durch die von einem optischen Element, das als fokussierendes optisches Element ausgebildet ist, das mit einer die Teilstrahlen reflektierenden Oberfläche ausgebildet ist, mit der bei der translatorischen Bewegung zurück gelegten Wegstrecke d beeinflusst werden.
Generell sollte man unter dem Einfallswinkel θ den Winkel verstehen, der mittig zwischen den optischen Achsen der jeweiligen Teilstrahlen angeordnet ist und bezüglich der Oberflächennormalen aufgespannt wird.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Alternative kann der maximal erreichbare Einfallswinkel θ durch die numerische Apertur ((NA = n * (D/2f)) eines fokussierenden optischen Elements begrenzt sein. So kann ein maximal auf 30 ° veränderter Einfallswinkel θ bei einer optischen Linse als fokussierendes optisches Element mit einer Brennweite von 40 mm und einem Außendurchmesser von 50 mm erreicht werden.
Die optischen Elemente zur Strahlteilung und zur Ausrichtung der Teilstrahlen in Richtung auf eine jeweilige zu strukturierende Oberfläche können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden.
Mit der Erfindung können 2,5- bis dreidimensionale Strukturelemente an Oberflächen mit schräg geneigten Winkeln in Form von Mikrostrukturen mit erhöhter Flexibilität, was insbesondere die jeweiligen Neigungswinkel der schräg ausgebildeten Oberflächen von Strukturelementen betrifft, ausgebildet werden. Dabei muss die jeweilige Oberfläche nicht bewegt und insbesondere nicht geneigt werden, was sich insbesondere bei nicht planaren, nicht ebenen Oberflächen vorteilhaft auswirkt. Der für die Ausbildung von Strukturelementen mit schräg geneigter Oberfläche erforderliche Zeit- und anlagentechnische Aufwand kann infolge reduziert werden. Eine Variation der jeweiligen Neigungswinkel der Strukturelemente kann einfach und schnell allein durch eine Beeinflussung der optischen Anordnung mit einer Bewegung an einem oder maximal zwei optischen Elementen erreicht werden.
Es können so anisotrope Hologramme als Schutz vor Produktpiraterie, antimikrobiologisch wirkende Oberflächen, Oberflächen mit anisotropen tribologischen oder adhäsiven Eigenschaften realisiert werden. Ebenso kann ein anisotropes Benetzungsverhalten und/oder mechanische Eigenschaften gezielt eingestellt werden. Zudem können auch Oberflächen mit anisotropen Reflexionsverhalten oder einer anisotropen optischen Gitterfunktion umgesetzt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. In den einzelnen Figuren gezeigte und zu dem jeweiligen Beispiel beschriebene Merkmale sind nicht auf das jeweilige Einzelbeispiel beschränkt. Merkmale können unabhängig vom jeweiligen Beispiel oder der jeweiligen einzelnen Darstellung in einer Figur miteinander kombiniert werden.
Dabei zeigen:

1a und b in schematischer Form ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung durch Nutzen eines fokussierenden optischen Elementes mit jeweils unterschiedlicher Ausrichtung auf eine zu strukturierende Oberfläche einfallender Teilstrahlen;
2 in schematischer Form auf eine Oberfläche gerichtete miteinander interferierende Teilstrahlen, bei einem Einfallswinkel θ ungleich 90 ° parallel zur Oberfläche und ungleich 0° senkrecht zur Oberfläche;
3a und b in schematischer Form ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung durch Nutzen eines translatorisch beweglichen reflektierenden Elementes in Kombination mit einem fokussierendem optischen Element mit jeweils unterschiedlicher Ausrichtung auf eine zu strukturierende Oberfläche einfallender Teilstrahlen;
4a bis c in schematischer Form ein Beispiel einer optischen Anordnung, die nicht unter die Erfindung fällt, durch Nutzen eines reflektierenden Optiksystems bestehend aus mindestens zwei Elementen mit jeweils unterschiedlicher möglichen Ausrichtung auf eine zu strukturierende Oberfläche einfallender Teilstrahlen und
5 ein Diagramm der Abhängigkeit der Interferenzperiode Λ mit der Strukturelemente ausgebildet werden können vom jeweiligen Einfallswinkel θ der Teilstrahlen auf die jeweilige Oberfläche für drei Ausgangsinterferenzperioden.

Bei allen gezeigten Beispielen ist auf die Darstellung der optischen Elemente, mit denen die Teilstrahlen 1 und 2 erzeugt werden, verzichtet worden. Dazu kann man auf an sich bekannte technische Lösungen zurückgreifen.
In 1a und 1b sind jeweils zwei Ansichten eines Teils einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung gezeigt. Die Teilstrahlen 1 und 2 werden mit mindestens einem optischen Element, das in einem Behältnis 7 angeordnet ist, erzeugt und durch ein optisches Element 3, das als fokussierende optische Linse ausgebildet ist, auf die zu strukturierende Oberfläche eines Gegenstands 8 gerichtet, so dass sie in einem Bereich an der jeweiligen Oberfläche miteinander interferieren.
Das optische Element 3 ist dabei so angeordnet, dass es in einer senkrecht zu der optischen Achse OA, die mittig zwischen den Teilstrahlen 1 und 2 angeordnet ist, translatorisch bewegbar ist. Verläuft die optische Achse OA der Teilstrahlen 1 und 2 exakt in der optischen Achse des fokussierenden optischen Elements 3 treffen die Teilstrahlen 1 und 2 zur Ausbildung von Strukturelementen so auf die jeweilige Oberfläche auf, das keine schräg geneigte Oberfläche an Strukturelementen auftritt. Wird dagegen das fokussierende optische Element 3 seitlich translatorisch verschoben, wie dies in den unteren Darstellungen der 1a und b gezeigt ist, so erfolgt eine Veränderung des Einfallswinkels θ und es werden Strukturelemente mit schräg geneigter Oberfläche ausgebildet.
In 1a ist das fokussierende optische Element 3 in eine Richtung und in 1b in die entgegengesetzte Richtung, in Bezug zur optischen Achse OA (mit gestrichelter Linie verdeutlicht) des fokussierenden optischen Elements 3 in einer Mittelstellung und der optischen Achse OA der beiden noch parallel zueinander ausgerichteten Teilstrahlen 1 und 2, translatorisch verschoben. Dementsprechend kann auch die Neigungsrichtung der schräg geneigten Oberfläche von Strukturelementen mit der Bewegungsrichtung des translatorisch bewegten fokussierenden optischen Elements 3 beeinflusst werden.
Der Neigungswinkel der schräg geneigten Oberflächen von Strukturelementen und ggf. auch die Interferenzperiode Λ kann mit dem jeweils zurück gelegten Weg d beeinflusst werden (5).
In 2 ist schematisch der Bereich oberhalb der jeweiligen Oberfläche eines Gegenstands 8 gezeigt, in dem zwei Teilstrahlen 1 und 2 miteinander interferieren und wie sich der veränderte Einfallswinkel θ mit dem die Teilstrahlen 1 und 2 auf die jeweilige Oberfläche auftreffen auf die Interferenzperiode Λ auswirken kann.
Bei dem in den 3a und b gezeigten zweiten Beispiel treffen die vorab erhalten Teilstrahlen 1 und 2 auf eine reflektierende Oberfläche des optischen Elements 4 auf. Die reflektierende Oberfläche des optischen Elements 4 ist bei dem gezeigten Beispiel um 45 ° in Bezug zur den bis dahin parallel zueinander ausgerichteten optischen Achsen OA der beiden Teilstrahlen 1 und 2 ausgerichtet. Dadurch werden die beiden Teilstrahlen 1 und 2 um 90° umgelenkt und auf ein starr befestigtes und demzufolge nicht translatorisch bewegbares oder um eine Achse verschwenkbares fokussierendes optisches Element 9 gerichtet, mit dem die Teilstrahlen auf die jeweilige Oberfläche eines Gegenstandes 8 so gerichtet werden, dass sie miteinander dort interferieren.
In den oberen Darstellungen der 3a und b ist das eine reflektierende Oberfläche aufweisende optische Element 4 so angeordnet, dass die Achse, die parallel und mittig zu den parallel zueinander ausgerichteten optischen Achsen der beiden Teilstrahlen 1 und 2 angeordnete optische Achse OA (gestrichelte Linie) mittig auf die reflektierende Oberfläche des optischen Elements 4 auftrifft und die Teilstrahlen von dort so reflektiert werden, dass die Teilstrahlen 1 und 2 mit jeweils gleichem Abstand von der optischen Achse des fokussierenden optischen Elements 9 auftreffen. So können Strukturelemente ausgebildet werden, die keine schräg geneigte Oberfläche aufweisen.
Wird das optische Element 4 parallel zu den parallel zueinander ausgerichteten optischen Achsen der Teilstrahlen 1 und 2 bevor diese auf die reflektierende Oberfläche des optischen Elements 4 auftreffen, translatorisch aus der vorab genannten Position bewegt, verändert sich der Einfallswinkel θ der Teilstrahlen 1 und 2, so dass entsprechend schräg geneigte Oberflächen an Strukturelementen auf der jeweiligen Oberfläche des Gegenstands 8 ausgebildet werden können.
Auch hier kann die Einfallsrichtung der Teilstrahlen 1 und 2 und dementsprechend die Neigungsrichtung der schräg geneigten Oberflächen von Strukturelementen durch die Bewegungsrichtung bei der translatorischen Bewegung der reflektierenden Oberfläche des optischen Elements 4 beeinflusst werden. Dies kann man den unteren Darstellungen der 3a und b entnehmen.
Auch hier sind Einfallswinkel θ, Neigungswinkel der schräg geneigten Oberflächen von Strukturelementen und Interferenzperiode Λ mit dem Weg d, der von der reflektierenden Oberfläche des optischen Elements 4 in Bezug zur Mittelstellung, bei der die Teilstrahlen 1 und2 auf die Oberfläche des fokussierenden Elements 9 mit senkrechter Ausrichtung in Bezug zur jeweiligen Oberfläche eines Gegenstands 8 ausgerichtet sind, kontrollierbar.
In den 4a bis c sind weitere Beispiele einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung mit zwei optischen Elementen 5, 6 gezeigt, die eine reflektierende Oberfläche aufweisen, auf die die Teilstrahlen 1 und 2 auftreffen und dabei jeweils ein Richtungsänderung erfahren.
Die reflektierende Oberfläche des im Strahlengang der Teilstrahlen 1 und 2 zuerst angeordneten optischen Elements 5 kann in einem Winkel in Bezug zur optischen Achse OA der beiden Teilstrahlen 1 und 2, bevor diese auf diese reflektierende Oberfläche auftreffen, so ausgerichtet sein, dass sie auf die reflektierende Oberfläche des weiteren optischen Elements 6 auftreffen und von dort in Richtung der jeweiligen Oberfläche eines Gegenstands 8 reflektiert werden.
In 4a ist gezeigt, dass die reflektierenden Oberflächen des optischen Elements 5 und des weiteren optischen Elements 6 so ausgerichtet sind, dass der Einfallswinkel θ der Teilstrahlen 1 und 2 senkrecht in Bezug zur jeweiligen Oberfläche ausgerichtet ist und dadurch keine schräg geneigten Oberflächen an Strukturelementen ausgebildet werden.
In der Darstellung von 4b kann die reflektierende Oberfläche des weiteren optischen Elements 6 um eine senkrecht zur optischen Achse der Teilstrahlen 1 und 2, die auf diese reflektierende Oberfläche auftreffenden um einen Winkel verschwenkt werden, was mit den Doppelpfeilen gekennzeichnet ist. Diese Achse weist hier in die Zeichnungsebene hinein. Durch diese Verschwenkung der reflektierenden Oberfläche des weiteren optischen Elements 6 wird der Einfallswinkel θ, mit dem die Teilstrahlen 1 und 2 auf die jeweilige Oberfläche des Gegenstands 8 auftreffen, verändert und es können schräg geneigte Oberflächen an Strukturelementen ausgebildet werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, das optische Element 5 auf das die Teilstrahlen 1 und 2 zuerst auftreffen, um eine parallele Achse, die senkrecht zur optischen Achse der auftreffenden Teilstrahlen 1 und 2 ausgerichtet ist und in die Zeichnungsebene senkrecht hinein weist, analog zu dem weiteren optischen Element 6 um eine eigene Drehachse zu verschwenken. Auch dadurch kann der Einfallswinkel θ und der Neigungswinkel der schräg geneigten Oberflächen von Strukturelementen beeinflusst werden. Es können auch beide optischen Elemente 5 und 6 jeweils um eine eigene Achse entsprechend verschwenkt werden, um diese Effekte zu erreichen.
Bei dem in 4c gezeigten Beispiel sind das optische Element 5 und das weitere optische Element 6 miteinander verbunden und können um eine Achse A, die zwischen dem optischen Element 5 und dem weiteren optischen Element 6 angeordnet ist, gemeinsam um einen bestimmten vorgebbaren Winkel verschwenkt werden. Diese Achse A ist ebenfalls senkrecht zur optischen Achse OA der von den optischen Elementen 5 und 6 unbeeinflussten Teilstrahlen 1 und 2 ausgerichtet und weist in die Zeichnungsebene senkrecht hinein, wie dies auch bei den anderen bereits beschriebenen Achsen, der Fall sein kann.
Mit dem Abstand der Achse A, um die die beiden optischen Elemente 5 und 6 gemeinsam verschwenkt werden können, jeweils zu den beiden optischen Elementen 5 und 6 kann ein Hebelverhältnis ausgenutzt werden, mit dem bei kleinem Schwenkwinkel der beiden optischen Elemente 5 und 6 ein größerer Einfallswinkel θ der Teilstrahlen 1 und 2 erreicht werden kann.
Bei dem in 4c gezeigten Beispiel ist die Achse A in der Mitte zwischen den reflektierenden Oberflächen, auf die die Teilstrahlen 1 und 2 zur Reflexion und Umlenkung auftreffen, der optischen Elemente 5 und 6 angeordnet, so dass in diesem Fall keine Hebelwirkung ausgenutzt wird.
Mit 5 wird deutlich, wie sich unterschiedliche Einfallswinkel θ der Teilstrahlen auf die Interferenzperiode Λ im Falle der ersten und zweiten erfindungsgemäßen Alternative auswirken können. Dabei gilt die folgende Gleichung: $\land = λ/ (2 sin (({tan}^{- 1} (d + x/2) - {tan}^{- 1})) / 2)$
Dabei sind λ die Laserwellenlänge, x der Abstand zwischen den Teilstrahlen, f die Brennweite und d die zurück gelegte Wegstrecke eines fokussierenden optischen Elementes 3 oder eines optischen Elements 4 mit reflektierender Oberfläche auf die die Teilstrahlen auftreffen.

Claims

Optische Anordnung zur Ausbildung von Strukturelementen mit schräg geneigten Oberflächen in Bezug zu einer Oberfläche mittels direktem Laserinterferenzstrukturieren, bei der mit mindestens einem optischen Element ein von einer Laserstrahlungsquelle emittierter Laserstrahl in mindestens zwei Teilstrahlen (1, und 2), deren optische Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind, auf mindestens ein optisches Element (3, 4) und auf eine Oberfläche zur Ausbildung von Strukturelementen gerichtet sind; wobei das mindestens eine optische Element (3, 4) in Bezug zur optischen Achse, in der die Teilstrahlen (1, 2) parallel zueinander ausgerichtet sind, senkrecht dazu translatorisch und dazu ein optisches Element (3), das eine senkrecht zu den optischen Achsen der Teilstrahlen (1, 2) ausgerichtete translatorische Bewegung ausführt, ein fokussierendes optisches Element ist, wodurch der Einfallswinkel θ der auf die jeweilige Oberfläche auftreffenden Teilstrahlen 1, 2) veränderbar ist, oder ein optisches Element (4), das eine senkrecht zu den optischen Achsen, mit denen die Teilstrahlen (1, 2) ausgerichtete translatorische Bewegung ausführt ein mit einer die Teilstrahlen (1, 2) reflektierenden Oberfläche versehenes Element ist, mit dem die Teilstrahlen (1, 2) in einem Winkel größer 0° auf die jeweilige zu strukturierende Oberfläche umlenkt und die Teilstrahlen (1, 2) in Abhängigkeit des vom optischen Element (4) mit der reflektierenden Oberfläche in Richtung der Achse in der die Teilstrahlen (1, 2) auf die reflektierende Oberfläche des optischen Elements (4) auftreffen bei einer translatorischen Bewegung zurück gelegten Weges der Einfallswinkel θ der Teilstrahlen (1, 2) auf die jeweilige Oberfläche beeinflussbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dass ein von einer Laserstrahlungsquelle emittierter Laserstrahl mit mindestens einem Strahlteiler oder einem diffraktiven optischen Element in die mindestens zwei Teilstrahlen (1, 2) geteilt wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer die Teilstrahlen (1, 2) reflektierenden Oberfläche versehenes translatorisch bewegbares optisches Element (4) eine parabolisch konkav gekrümmte die Teilstrahlen (1, 2) reflektierende Oberfläche aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel θ und/oder die Einfallsrichtung, mit dem die Teilstrahlen (1, 2) in Richtung der jeweiligen Oberfläche gerichtet sind, durch die von einem optischen Element (3), das als fokussierendes optisches Element ausgebildet ist, oder einem optischen Element (4), das mit einer die Teilstrahlen (1, 2) reflektierenden Oberfläche ausgebildet ist, mit der bei der translatorischen Bewegung zurück gelegten Wegstrecke d beeinflussbar ist.