DE102019202222B4

DE102019202222B4 - Ablenkspiegel aus Diamant sowie Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102019202222B4
Application number: DE102019202222.7A
Authority: DE
Inventors: Carlo Holly; Martin Traub; Dieter Hoffmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: DE102019202222A1

Abstract

Ablenkspiegel für optische Strahlung, der durch ein einzelnes monolithisches Substrat aus Diamant gebildet ist, das zumindest an einer Vorderseite mit einer reflektierenden Schicht oder Schichtfolge beschichtet und mit einer inneren Strukturierung (7) zur Verringerung eines Trägheitsmoments des Substrats versehen ist, wobei die Strukturierung (7) so gewählt ist, dass durch die Beschichtung mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge verursachte mechanische Spannungen im Substrat zumindest zum Teil ausgeglichen werden, und entweder die reflektierende Schicht oder Schichtfolge auch an der Rückseite des Substrats aufgebracht wird oder an der Rückseite des Substrats eine Schicht oder Schichtfolge aufgebracht wird, durch die im Vergleich zu einem Zustand ohne eine derartige Schicht oder Schichtfolge ein höherer Anteil optischer Strahlung, die über die Vorderseite des Substrats in das Substrat eintritt, über die Rückseite wieder aus dem Substrat austritt.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ablenkspiegel für optische Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, der ein monolithisches Substrat aus Diamant aufweist, das an einer Vorderseite mit einer reflektierenden Schicht oder Schichtfolge beschichtet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ablenkspiegels.
Ablenkeinheiten für die Lasermaterialbearbeitung bestehen häufig aus Galvanometerscannern, auf deren Achsen Ablenkspiegel angeordnet sind, einer oder mehreren Optiken zur Fokussierung des Laserstrahls auf die Bearbeitungsebene und einer Steuereinheit. Darüber hinaus können motorisierte Fokussiereinheiten eingesetzt werden. Durch die Ablenkeinheit soll die Position des Laserfokus möglichst präzise und schnell in der Bearbeitungsebene eingestellt oder verändert werden. Die hierbei eingesetzten Ablenkspiegel sollten ein möglichst geringes Trägheitsmoment aufweisen, um schnell und mit geringer Energie bewegt werden zu können. Sie sollten weiterhin eine hohe laserinduzierte Zerstörschwelle aufweisen, um sie auch bei hohen Laserleistungen (Pulsspitzenleistungen) einsetzen zu können. Weiterhin sollte sich die reflektierende optische Oberfläche im Einsatz nicht aufgrund dynamischer Belastung verformen, da dies zu Abbildungsfehlern führt.
Konventionelle Ablenkspiegel mit Glas-, Keramik- oder Quarzsubstraten geraten bedingt durch immer höhere Leistungsdichten sowie Anforderungen an Leichtbau- und Materialbeständigkeit an ihre Grenzen. Der Einsatz von synthetischem CVD-Diamant (CVD: Chemical Vapor Deposition) als Substratmaterial bietet aufgrund des sehr hohen Brechungsindex, der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit, der hohen Härte, des hohen Elastizitätsmoduls und der Medienbeständigkeit, darunter auch die Belastbarkeit bei kurzwelliger Strahlung, ein großes Potential für Hochleistungslaseranwendungen. Der Diamant wird dabei in einem Plasma aus der Gasphase abgeschieden. Durch die fortlaufende Optimierung des Diamant-Abscheideverfahrens entstehen neue Möglichkeiten für Diamantanwendungen. Spiegel aus Diamant weisen überragende Materialeigenschaften (höhere Wärmeleitfähigkeit, geringe Absorption, höhere Resonanzfrequenz) gegenüber Quarzglas, Siliciumcarbid (SiC) und Beryllium auf und erfüllen daher die Anforderungen an hohe Zerstörschwellen. Bei gleichem Verhältnis von maximaler Verformung des Substrates zur Winkelbeschleunigung ergibt sich für die Substratdicke die Abhängigkeit $d ~ \sqrt{\frac{ρ}{E}},$
wobei ρ die Materialdichte und E das Elastizitätsmodul ist. Damit ergibt sich für rechteckige Planplatten ein Verhältnis der Dicken von Diamant zu SiC von d_Diamant/d_Sic = 0,67. Da polykristalline Diamantsubstrate wirtschaftlich nur bis zu Dicken von wenigen mm (< 3mm) herstellbar sind, können die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu wesentlich dickeren Substraten aus herkömmlichen Materialien ohne weitere Maßnahmen nicht erreicht werden.
Stand der Technik
Ablenkspiegel aus Diamant für Strahlablenkungssysteme sind bislang kommerziell nicht erhältlich. Herkömmliche, kommerziell verfügbare Ablenkspiegel (Planoptiken) für Hochleistungs-Galvanometer-Scanner weisen eine kleine Zerstörschwelle in Folge von Absorption in Substrat und Beschichtung auf und/oder limitieren die Ablenkgeschwindigkeit aufgrund ihrer Masse und ihres Trägheitsmoments im Falle von SiC und aufgrund ihrer dynamischen Deformation im Falle von Quarzglas. Bei Ablenkspiegeln aus Beryllium besteht das Problem ihrer schlechten Beschichtbarkeit und ihrer Toxizität.
Aus der WO 2015/086419 A1 ist ein Ablenkspiegel aus synthetischem Diamant bekannt, der für Hochleistungslaseranwendungen geeignet ist. Das Spiegelsubstrat ist hierzu mit einer speziellen Schichtfolge aus einer metallischen Schicht, einer Verbindungsschicht sowie mehreren dielektrischen Schichten beschichtet.
Die DE 103 39 220 B4 beschreibt einen Spiegel für eine Ablenkeinheit in einem Lasersystem, der aus mehreren einzelnen Diamantsegmenten zusammengesetzt ist. Durch diesen Aufbau soll die Planität bei größeren Spiegeln verbessert werden, da die Abweichung von der optimalen Ebenheit bei größeren Spiegeln durch eine Eigenspannung im Substrat hervorgerufen wird. In der bevorzugten Ausgestaltung dieser Druckschrift wird das Trägersubstrat, das für die Herstellung des Diamants eingesetzt wird, ganz oder teilweise entfernt, um die Trägheitsmasse des Spiegels gering zu halten. Durch partielles Abätzen des Trägersubstrats können Verstrebungen und Rippen stehengelassen werden, die zur zusätzlichen Versteifung des Spiegels beitragen.
Die DE 199 55 574 A1 beschreibt einen masseoptimierten Spiegel zur Laserbearbeitung, bspw. aus Diamant, der möglichst dünn ausgeführt und mit einer zusätzlichen Kühleinrichtung betrieben wird. Die Rückseite des Spiegels wird in einer Ausgestaltung durch Rippen strukturiert, um dadurch eine höhere Stabilität und gegebenenfalls auch eine verbesserte Kühlbarkeit zu erreichen.
Die DE 10 2014 201 622 A1 befasst sich mit der Problematik der Verbiegung eines Spiegels durch mechanische Spannungen, die bei der Beschichtung der Vorderseite des Spiegelsubstrats auftreten. Zur Lösung wird eine geeignete Form des Substrats vorgeschlagen, die nach Aufbringung der Beschichtung dann erst die gewünschte Form ergibt. Eine ähnliche Technik ist auch in der US 2008 / 0 153 010 A1 beschrieben.
Die DE 10 2011 051 198 A1 offenbart die Herstellung eines gewichtsoptimierten Ablenkspiegels durch Materialabtrag zur Ausbildung einer rückseitigen oder inneren Versteifungsstruktur. Zur Vermeidung von mechanischen Spannungen wird bei dieser Druckschrift vorgeschlagen, den Materialabtrag erst nach Aufbringen der Reflexionsschicht vorzunehmen, damit durch die Beschichtung verursachte mechanische Spannungen noch durch das vollständige Substrat aufgenommen werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Ablenkspiegel für optische Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, anzugeben, der ein geringes Trägheitsmoment und eine hohe Steifigkeit aufweist und dessen reflektierende Oberfläche nicht oder nur zu einem für die Anwendung vernachlässigbaren Anteil durch innere Spannungen beeinträchtigt wird. Weiterhin soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ablenkspiegels angegeben werden.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Ablenkspiegel und dem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ablenkspiegels sowie des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Der vorgeschlagene Ablenkspiegel für optische Strahlung weist ein monolithisches Substrat aus Diamant auf, das zumindest an der Vorderseite mit einer reflektierenden Schicht oder Schichtfolge beschichtet und mit einer inneren Strukturierung zur Verringerung des Trägheitsmoments des Substrats versehen ist. Unter der Vorderseite ist hierbei die Seite des Ablenkspiegels zu verstehen, an der die einfallende optische Strahlung reflektiert werden soll. Die Rückseite ist entsprechend die der Vorderseite gegenüberliegende Seite des Substrats. Unter der inneren Strukturierung ist die Bildung einer makroskopischen Struktur zu verstehen, beispielsweise durch Bildung von Stegen oder Ausnehmungen. Bei dem vorgeschlagenen Ablenkspiegel, insbesondere einem Planspiegel, ist diese Strukturierung so gewählt, dass durch die Beschichtung mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge verursachte mechanische Spannungen im Substrat zumindest zum Teil durch die Strukturierung ausgeglichen werden.
Durch die innenliegende Strukturierung des Substrats aus Diamant kann eine wirtschaftliche Herstellbarkeit bei ausreichender Steifigkeit des Substrats erreicht werden. Die Struktur führt dabei einerseits zu einer Erhöhung der Steifigkeit des entsprechend teilweise gedünnten Substrats und ermöglicht auf der anderen Seite eine Reduzierung der Masse und damit des Trägheitsmoments im Vergleich zu einem Substrat gleicher Steifigkeit ohne eine derartige Struktur. Hierbei wurde erkannt, dass durch diese Strukturierung auch Spannungen im Substrat zumindest zum Teil ausgeglichen werden können, die durch die Beschichtung des Substrats mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge verursacht werden. Die hierfür geeignete Ausgestaltung der Struktur bzw. Strukturierung kann entweder durch vorherige Simulation, beispielsweise durch ein iteratives Verfahren mit Hilfe von Finite-Elemente-Programmen, oder durch geeignete Vorversuche mit Messungen ermittelt werden.
In einer ersten Alternative ist die reflektierende Schicht oder Schichtfolge auch auf der Rückseite des Substrats aufgebracht. Durch eine entsprechend symmetrische Ausgestaltung der Strukturierung und der Beschichtungen wird erreicht, dass sich die durch die Beschichtungen hervorgerufenen Spannungen im Substrat gegenseitig aufheben, so dass diese die reflektierende Oberfläche des Substrats nicht beeinträchtigen. Dies kann in einer zweiten Alternative auch durch Aufbringen einer anderen Schicht oder Schichtfolge auf die Rückseite des Substrates erreicht werden, die ähnliche mechanische Eigenschaften wie die reflektierende Schicht oder Schichtfolge der Vorderseite aufweist bzw. vergleichbare mechanische Spannungen induziert. Insbesondere sollte hierzu der effektive Wärmedehnungskoeffizient der beiden Schichten (näherungsweise zu bestimmen aus Schichtdicken und Schichtmaterialien) ähnlich und/oder die beim Beschichtungsprozess, insbesondere beim Sputtern, eingebrachte Druckspannung vergleichbar sein. Diese rückseitige Schicht oder Schichtfolge ist so gewählt, dass im Vergleich zu einem Zustand ohne eine derartige Schicht oder Schichtfolge ein höherer Anteil optischer Strahlung, die über die Vorderseite des Substrats in das Substrat eintritt, über die Rückseite wieder aus dem Substrat austritt. Dadurch wird eine unerwünschte Aufheizung des Substrats reduziert.
Der Einsatz des vorgeschlagenen Ablenkspiegels in Galvanometer-Ablenkeinheiten ermöglicht höhere Arbeits- bzw. Ablenkgeschwindigkeiten und höhere Laserleistung. Bei dem Diamantmaterial kann es sich um monokristallinen oder polykristallinen CVD-Diamant oder auch um natürlichen Diamant handeln. Die (vorderseitige) optische Oberfläche des Diamantsubstrats wird vorzugsweise mittels dielektrischer Beschichtung verspiegelt. Es kann auch eine reflektierende Schichtfolge aus einer oder mehreren dielektrischen Schichten, auch in Verbindung mit einer oder mehreren metallischen Schichten, eingesetzt werden. Insbesondere können die Diamantsubstrate vor der dielektrischen Beschichtung mit einer metallischen Beschichtung versehen werden. Diese kann drei Eigenschaften erfüllen. Erstens kann die Metallisierung nach Aufbringung nachbehandelt, zum Beispiel poliert, werden, um die erforderliche Oberflächengüte für den Spiegel zu bieten. Die Anforderungen an das Diamantsubstrat sind dann geringer und die Herstellung des Substrats wird kostengünstiger, da kleine Poren in der Diamantoberfläche durch die Metallisierung geschlossen werden. Zweitens wird die dielektrische Beschichtung nicht direkt auf den Diamant aufgebracht, so dass die Gefahr lokaler Ablösung der dielektrischen Beschichtung reduziert wird. Das Metall dient dann als Haftschicht. Drittens kann Reststrahlung, die nicht durch die dielektrische Beschichtung (zum Beispiel bei Einfall unter großen Winkeln) reflektiert wird, an der Metallisierung reflektiert werden. Ist die Absorption durch die Metallisierung geringer als eine Absorption der Strahlung durch das Substrat, so wird die Aufheizung des Spiegels dadurch reduziert.
Die innere Strukturierung des Substrats kann mittels Laserstrahlung oder alternativen subtraktiven Fertigungsverfahren wie beispielsweise Focused Ion Beam (FIB), E-Beam- oder Ultraschallabtrag erfolgen. Alternativ können die strukturierten Substrate auch in einer Negativform gewachsen werden. Vorzugsweise wird gepulste Laserstrahlung eingesetzt, um den Diamant lokal abzutragen. Beim laserbasierten Abtrag werden der Laserstrahl durch eine optische Vorrichtung oder das Substrat relativ zum Laserstrahl mittels eines Positionssystems ausgerichtet sowie Laserstrahl und Substrat zueinander bewegt. Durch den laserbasierten Abtrag können große Strukturtiefen von mehr als 1mm erreicht werden. Alternativ kann der Abtrag auch mittels selektiven laserinduzierten Ätzens vorgenommen werden. Der Abtrag erfolgt so, dass ein Volumen im Inneren des Substrats entfernt wird. Bei der inneren Strukturierung bleiben sowohl die Spiegeloberfläche als auch die Rückseite des Spiegels unverändert, so dass diese planen Flächen gleichermaßen beschichtet werden können. Die Topologie der Substrate wird dabei so gestaltet, dass bei möglichst geringer Masse bzw. geringem Massenträgheitsmoment um die Rotationsachse eine maximal zulässige dynamische Deformation der Spiegeloberfläche nicht überschritten wird. Die Struktur wird vorzugsweise mit Hilfe von iterativen Finite-Elemente-Programmen ausgelegt. Da der Abtrag mit Submikrometer-Genauigkeit erfolgt, können über ein scannendes Verfahren komplexe Topologien vom Substrat abgetragen werden.
Die Beschichtung des Substrats mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge kann sowohl nach der Strukturierung als auch bereits vor der Strukturierung des Substrats durchgeführt werden. Bei einer Strukturierung im Anschluss an die Beschichtung kann die reflektierende Oberfläche des Substrats auch während des Strukturierungsprozesses hinsichtlich ihrer Planität überwacht werden, beispielsweise mittels interferometrischer Messung. Der Strukturierungsprozess wird dann bei Erkennung einer beginnenden Deformation der Spiegeloberfläche an dieser Stelle gestoppt und an einer anderen Stelle des Substrats fortgeführt oder vollständig beendet. Eine für die Anwendung unkritische, geringe Deformation kann dabei toleriert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Form der Strukturierung vorab durch ein Optimierungsverfahren ermittelt. Bei diesem Optimierungsverfahren wird unter der Annahme einer Rotation des Ablenkspiegels um eine Rotationsachse - entsprechend dem Einsatz in einem Galvanometer-Scanner - und einer thermischen Quelle - aufgrund der Absorption eines Laserstrahls - das Trägheitsmoment des Substrats um die Rotationsachse, die Deformation des Substrats durch die Rotation und die Temperatur des Substrats minimiert. Geeignete Optimierungsverfahren sind dem Fachmann bekannt. Auf diese Weise wird ein für den beabsichtigen Einsatz optimal geeigneter Ablenkspiegel mit hoher erster Eigenfrequenz, geringem Trägheitsmoment, guter Wärmeverteilung und geringen dynamischen Deformationen erhalten.
Der vorgeschlagene Ablenkspiegel eignet sich vor allem für dynamische Anwendungen, bei denen der Ablenkspiegel vollständig oder teilweise um eine Rotationsachse rotiert wird. Ein Beispiel hierfür sind Galvanometer-Scanner für den Einsatz mit Hochleistungslasern. Der Ablenkspiegel ermöglicht hohe Arbeitsgeschwindigkeiten der Ablenkeinheit aufgrund der reduzierten Massenträgheit und höhere Zerstörschwellen der Spiegel aufgrund der geringeren Absorption im Substrat.
Figurenliste
Der vorgeschlagene Ablenkspiegel sowie das zugehörige Verfahren werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 ein Beispiel für den Einsatz des vorgeschlagenen Ablenkspiegels in einer Ablenkeinheit für Laserstrahlung;
2 ein Beispiel für den vorgeschlagenen Ablenkspiegel mit innerer Strukturierung von der Seite (Teilabbildung A) und in perspektivischer Ansicht (Teilabbildung B) ;
3 ein Beispiel für die Vorgehensweise zur Auslegung der Spiegelstruktur.

Wege zur Ausführung der Erfindung
Der vorgeschlagene Ablenkspiegel eignet sich besonders für die dynamische Ablenkung von Hochleistungslaserstrahlung mit Hilfe eines Galvanometer-Scanners. 1 zeigt beispielhaft eine derartige Anwendung, bei der ein Laserstrahl 5 über einen Galvanometer-Scanner auf eine Bearbeitungsebene 4 gerichtet wird. Der Laserstrahl 5 wird dabei über zwei durch Galvanometer-Antriebe 2 bewegte Ablenkspiegel 1, 6 zur Durchführung einer Scanbewegung dynamisch abgelenkt und über eine F-Theta-Optik 3 in die Bearbeitungsebene 4 fokussiert. Die Bewegung bzw. Rotation eines dieser Ablenkspiegel 6 ist in der 1 angedeutet. Für sehr hohe Ablenkgeschwindigkeiten müssen die Ablenkspiegel 1, 6 eine kleine Masse und damit geringe Trägheit aufweisen. Sie müssen andererseits jedoch ausreichend steif sein, um durch die bei der Rotation auftretenden Trägheitskräfte nicht deformiert zu werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein geeigneter Ablenkspiegel aus Diamant für diese Anforderungen bereitgestellt.
Ein Beispiel für den vorgeschlagenen Ablenkspiegel 1 mit innerer Strukturierung ist in 2 dargestellt. In dieser Abbildung ist lediglich das strukturierte Spiegelsubstrat abgebildet, nicht jedoch die vorderseitige und ggf. rückseitige Beschichtung. Die Strukturierung 7 weist in diesem Beispiel mehrere Ausnehmungen 8 im Inneren des Substrates auf, zwischen denen Stege 9 verbleiben, wie dies in der Seitenansicht der 2A und der perspektivischen Ansicht der 2B zu erkennen ist.
Beim dielektrischen Beschichten der Spiegelsubstrate entstehen bedingt durch das Beschichtungsverfahren mechanische Spannungen zwischen dem Grundsubstrat (Diamantsubstrat) und der Beschichtung. Diese Verspannungen relaxieren teilweise nach dem Beschichtungsprozess und können somit zu einer Deformation der Spiegeloberfläche, also zu einem Formfehler bzw. einer Formabweichung, führen. Diese Formabweichung wird bei dem vorgeschlagenen Ablenkspiegel und dem zugehörigen Verfahren verringert oder vermieden. Hierzu wird das Substrat im Inneren strukturiert, so dass die Rückseite plan bleibt und in gleicher Weise wie die Spiegeloberfläche beschichtet werden kann. Die durch die Beschichtung(en) auftretenden Verspannungen induziert an Vorder- und Rückseite kompensieren sich auf diese Weise gegenseitig und minimieren so die Formabweichung.
Ein Beispiel für die Vorgehensweise bei der Auslegung des vorgeschlagenen Ablenkspiegels wird im Folgenden in Verbindung mit 3 erläutert. Hierbei wird von einer initialen Dichtefunktion ρ₀(x,y,z) ausgegangen. Die für eine konstante dynamische Ebenheit erforderliche Substratdicke ist näherungsweise proportional zum Aperturdurchmesser bzw. zur lateralen Abmessung des Spiegels. Daraus ergibt sich ein Parameterfenster für die wirtschaftliche Herstellbarkeit von Spiegeln aus z.B. polykristallinem Diamant für Aperturdurchmesser unter 50mm. Im ersten Schritt erfolgt die Definition eines Gestaltungsraums, in dem mit Hilfe des genannten Zusammenhangs für gegebene laterale Abmessungen eine maximale Substratdicke ermittelt wird. Anschließend erfolgt eine iterative numerische Analyse (Topologieoptimierung) mit dem Ziel einer Minimierung der Energiedichte des elastischen Feldes (Minimierung der Deformation), des Massenträgheitsmomentes um die Rotationsachse und der Temperatur im Substrat, wie dies im Ablaufdiagramm der 3 beispielhaft dargestellt ist. Für die mechanische und thermische Analyse werden Randbedingungen aufgebracht und es erfolgt die Definition eines geometrischen Bereiches des Spiegelvolumens, von dem Material entfernt werden kann, ohne die mechanische Einspannung oder die optischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Zu den Randbedingungen zählen Trägheitskräfte, thermische Quellen durch absorbierte Laserstrahlung und Eigenspannungen, die durch das Aufbringen einer optischen Beschichtung induziert werden. Diese Eigenspannungen entstehen z.B. durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Substrat- und Beschichtungsmaterialien oder durch das Beschichtungsverfahren, insbesondere beim Sputtern. Während der Topologieoptimierung wird die Materialdichte im Gestaltungsraum iterativ derart variiert, dass die vorgegebene Zielfunktion einen minimalen Wert annimmt. In der Iteration kann ein Laplace-Filter oder eine Randbedingung für die Gradienten zur Glättung der Dichtefunktion eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Ablenkspiegel
2: Galvanometer-Antrieb
3: F-Theta-Optik
4: Bearbeitungsebene
5: Laserstrahl
6: Ablenkspiegel
7: Strukturierung
8: Ausnehmungen
9: Stege

Claims

Ablenkspiegel für optische Strahlung, der durch ein einzelnes monolithisches Substrat aus Diamant gebildet ist, das zumindest an einer Vorderseite mit einer reflektierenden Schicht oder Schichtfolge beschichtet und mit einer inneren Strukturierung (7) zur Verringerung eines Trägheitsmoments des Substrats versehen ist, wobei die Strukturierung (7) so gewählt ist, dass durch die Beschichtung mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge verursachte mechanische Spannungen im Substrat zumindest zum Teil ausgeglichen werden, und entweder die reflektierende Schicht oder Schichtfolge auch an der Rückseite des Substrats aufgebracht wird oder an der Rückseite des Substrats eine Schicht oder Schichtfolge aufgebracht wird, durch die im Vergleich zu einem Zustand ohne eine derartige Schicht oder Schichtfolge ein höherer Anteil optischer Strahlung, die über die Vorderseite des Substrats in das Substrat eintritt, über die Rückseite wieder aus dem Substrat austritt.
Ablenkspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Rückseite des Substrats aufgebrachte Schicht oder Schichtfolge vergleichbare mechanische Spannungen induziert wie die reflektierende Schicht oder Schichtfolge.
Ablenkspiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (7) so gewählt ist, dass der Ablenkspiegel (1) ein möglichst geringes dynamisches Trägheitsmoment bei möglichst großer Steifigkeit aufweist.
Ablenkspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht durch eine dielektrische Schicht gebildet ist.
Ablenkspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schichtfolge durch eine Schichtfolge aus wenigstens einer dielektrischen Schicht auf einer metallischen Schicht gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Ablenkspiegels (1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche, bei dem eine Vorderseite eines monolithischen Substrats aus Diamant mit einer reflektierenden Schicht oder Schichtfolge beschichtet wird, wobei das Substrat vor oder nach der Beschichtung mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge innen strukturiert wird, um ein Trägheitsmoment des Substrats zu verringern, und wobei die Strukturierung so durchgeführt wird, dass durch die Beschichtung verursachte mechanische Spannungen im Substrat zumindest zum Teil ausgeglichen werden, und entweder auch die Rückseite mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge beschichtet wird oder an der Rückseite des Substrats eine Schicht oder Schichtfolge aufgebracht wird, durch die im Vergleich zu einem Zustand ohne eine derartige Schicht oder Schichtfolge ein höherer Anteil optischer Strahlung, die über die Vorderseite des Substrats in das Substrat eintritt, über die Rückseite wieder aus dem Substrat austritt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch lasergestützten Materialabtrag erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung des Substrats nach der Beschichtung mit der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge erfolgt, wobei eine Oberflächenform der reflektierenden Schicht oder Schichtfolge während der Strukturierung vermessen und überwacht und die Strukturierung so durchgeführt wird, dass Formabweichungen der Oberflächenform von einer Sollform minimiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form der Strukturierung vorab durch ein Optimierungsverfahren ermittelt wird, mit dem unter der Annahme einer Rotation des Ablenkspiegels um eine Rotationsachse und einer thermischen Quelle durch Absorption eines Laserstrahls das Trägheitsmoment des Substrats um die Rotationsachse, eine Deformation des Substrats und eine Temperatur im Substrat minimiert werden.