DE102021131456A1 - line optics system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linienoptiksystem (10) zum Erzeugen einer definierten Laserlinie (28) auf einer Arbeitsebene (29), mit: mindestens einer Laserlichtquelle (12) zum Erzeugen mindestens eines Laserstrahls (20); einer ersten optischen Anordnung (14), die dazu eingerichtet ist, aus dem mindestens einen Laserstrahl (20) mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen (22, 22', 22'', 22''') zu erzeugen, wobei jede Eingangsstrahlgruppe (22, 22', 22'', 22''') mindestens zwei Teilstrahlen (30', 30'', 30'') aufweist; einer Strahlmischeinheit (16), die dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen (22, 22', 22'', 22''') miteinander zu mischen, um mindestens zwei gemischte Ausgangsstrahlgruppen (24, 24', 24'', 24''') zu erzeugen; und einer zweiten optischen Anordnung (18), die dazu eingerichtet ist, einen kombinierten Beleuchtungsstrahl (26) aus den mindestens zwei gemischten Ausgangsstrahlgruppen (24, 24', 24'', 24''') entlang eines Strahlengangs zu erzeugen, wobei der kombinierte Beleuchtungsstrahl (26) eine Strahlrichtung definiert, die die Arbeitsebene (29) schneidet, wobei der kombinierte Beleuchtungsstrahl (28) im Bereich der Arbeitsebene die definierte Laserlinie (28) ausbildet.The present invention relates to a line optics system (10) for generating a defined laser line (28) on a working plane (29), having: at least one laser light source (12) for generating at least one laser beam (20); a first optical arrangement (14), which is set up to generate at least two input beam groups (22, 22', 22'', 22''') from the at least one laser beam (20), each input beam group (22, 22' , 22'', 22''') has at least two partial beams (30', 30'', 30''); a beam mixing unit (16) which is set up to mix the at least two input beam groups (22, 22', 22'', 22''') with one another in order to produce at least two mixed output beam groups (24, 24', 24'', 24 ''') to create; and a second optical arrangement (18) which is set up to generate a combined illumination beam (26) from the at least two mixed output beam groups (24, 24', 24'', 24''') along a beam path, the combined The illumination beam (26) defines a beam direction which intersects the working plane (29), the combined illumination beam (28) forming the defined laser line (28) in the area of the working plane.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linienoptiksystem zum Erzeugen einer definierten Laserlinie auf einer Arbeitsebene.The present invention relates to a line optics system for generating a defined laser line on a working plane.
Ein solches Linienoptiksystem ist dem Grunde nach aus
Die linienförmige Laserbeleuchtung eines solchen Linienoptiksystems kann vorteilhaft dazu verwendet werden, um ein Werkstück thermisch zu bearbeiten. Das Werkstück kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial auf einer Glasplatte sein, die als Trägermaterial dient. Das Kunststoffmaterial kann insbesondere eine Folie sein, auf der organische lichtemittierende Dioden, sogenannte OLEDs, und/oder Dünnschichttransistoren hergestellt werden. OLED-Folien werden zunehmend für Displays in Smartphones, Tablet-PCs, Fernsehgeräten und anderen Geräten mit Bildschirmanzeige verwendet. Nach Herstellung der elektronischen Strukturen muss die Folie von dem Glasträger gelöst werden. Dies kann mit einer Laserbeleuchtung in Form einer dünnen Laserlinie geschehen, die mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Glasplatte bewegt wird und dabei die Haftverbindung der Folie durch die Glasplatte hindurch löst. Eine derartige Anwendung wird in der Praxis häufig als LLO bzw. Laser Lift Off bezeichnet.The line-shaped laser illumination of such a line optics system can advantageously be used to thermally process a workpiece. The workpiece can be, for example, a plastic material on a glass plate, which serves as a carrier material. The plastic material can in particular be a film on which organic light-emitting diodes, so-called OLEDs, and/or thin-film transistors are produced. OLED films are increasingly being used for displays in smartphones, tablets, televisions and other screen display devices. After the electronic structures have been produced, the film must be detached from the glass carrier. This can be done with laser illumination in the form of a thin laser line, which is moved at a defined speed relative to the glass plate and in doing so detaches the adhesive bond of the film through the glass plate. In practice, such an application is often referred to as LLO or Laser Lift Off.
Eine weitere vielgenutzte Anwendung für die sequentielle Beleuchtung eines Werkstücks mit einer definierten Laserlinie kann das zeilenweise Aufschmelzen von amorphem Silizium auf einer Trägerplatte sein. Die Laserlinie wird auch hier mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Werkstückoberfläche bewegt. Durch das Aufschmelzen und anschließende Abkühlen kann das vergleichsweise kostengünstige amorphe Silizium in höherwertigeres polykristallines Silizium umgewandelt werden. Eine derartige Anwendung wird in der Praxis häufig als Solid State Laser Annealing SLA, als Sequential Lateral Solidification (SLS) oder als Excimer Laser Annealing (ELA) bezeichnet.Another frequently used application for the sequential illumination of a workpiece with a defined laser line can be the line-by-line melting of amorphous silicon on a carrier plate. Here, too, the laser line is moved at a defined speed relative to the workpiece surface. The comparatively inexpensive amorphous silicon can be converted into higher-quality polycrystalline silicon by melting it and then cooling it down. In practice, such an application is often referred to as Solid State Laser Annealing SLA, Sequential Lateral Solidification (SLS) or Excimer Laser Annealing (ELA).
Für derartige Anwendungen wird eine Laserlinie auf der Arbeitsebene benötigt, die in der einen Richtung möglichst lang ist, um eine möglichst breite Arbeitsfläche zu erfassen, und die im Vergleich dazu in der anderen Richtung sehr kurz ist, um eine für den jeweiligen Prozess benötigte Energiedichte bereitzustellen. Wünschenswert ist dementsprechend eine lange, dünne Laserlinie mit einem sehr großen Aspektverhältnis von Linienlänge zu Linienbreite. Für typische Anwendungen kann eine Linienlänge von 100mm und mehr bei einer Linienbreite in einer Größenordnung von 20µm wünschenswert sein. Man bezeichnet die Richtung, in der die Laserlinie verläuft, üblicherweise als lange Achse (LA) und die Linienbreite als kurze Achse (SA, Short Axis)) des sogenannten Strahlprofils. In der Regel soll die Laserlinie in beiden Achsen einen definierten Intensitätsverlauf aufweisen. Wünschenswert ist häufig, dass die Laserlinie in der langen Achse ein möglichst rechteckiges oder trapezförmiges Intensitätsprofil besitzt, wobei Letzteres vorteilhaft sein kann, wenn mehrere Laserlinien zu einer längeren Gesamtlinie aneinandergesetzt werden sollen. In der kurzen Achse ist je nach Anwendung häufig ein rechteckförmiges Intensitätsprofil (sogenanntes Top Hat Profil) oder ein Gaußprofil gewünscht.Such applications require a laser line on the working plane that is as long as possible in one direction in order to cover the widest possible working area and that is very short in comparison in the other direction in order to provide the energy density required for the respective process . Accordingly, a long, thin laser line with a very large aspect ratio of line length to line width is desirable. For typical applications, a line length of 100mm and more with a linewidth of the order of 20µm may be desirable. The direction in which the laser line runs is usually referred to as the long axis (LA) and the line width as the short axis (SA) of the so-called beam profile. As a rule, the laser line should have a defined intensity curve in both axes. It is often desirable for the laser line to have an intensity profile that is as rectangular or trapezoidal as possible in the long axis, with the latter being advantageous if several laser lines are to be joined together to form a longer overall line. Depending on the application, a rectangular intensity profile (so-called top hat profile) or a Gaussian profile is often desired in the short axis.
Die Intensitätsverteilung von Linienoptiksystemen besteht aus einer homogenen Intensitätsverteilung in der langen Achse des Strahlprofils und einem schmalen Profil entlang der kurzen Achse. Die Homogenität der langen Achse ist in der Regel gestört durch lokale Inhomogenitäten, welche vom Strahlformungsprinzip herrühren oder ihre Ursache in der Oberflächenbeschaffenheit von Optiken haben. Die Sensibilität gegenüber solchen Störungen sinkt, indem die verwendete Strahlquelle an räumlicher Kohärenz verliert.The intensity distribution of line optics systems consists of a homogeneous intensity distribution in the long axis of the beam profile and a narrow profile along the short axis. The homogeneity of the long axis is usually disturbed by local inhomogeneities, which originate from the beam shaping principle or are caused by the surface properties of the optics. Sensitivity to such interference decreases because the beam source used loses spatial coherence.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Linienoptiksystem bereitzustellen, das einen möglichst homogenen Intensitätsverlauf der Laserlinie ermöglicht. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die räumliche Kohärenz und störende Irregularitäten zu reduzieren.Against this background, it is an object of the present invention to provide a line optical system that has as homogeneous a Intensity profile of the laser line allows. In particular, it is an object of the present invention to reduce spatial coherence and spurious irregularities.
Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt durch ein Linienoptiksystem zum Erzeugen einer definierten Laserlinie auf einer Arbeitsebene gelöst. Das Linienoptiksystem weist mindestens eine Laserlichtquelle zum Erzeugen mindestens eines Laserstrahls, eine erste optische Anordnung, eine Strahlmischeinheit, und eine zweite optische Anordnung auf. Die erste optische Anordnung ist dazu eingerichtet, aus dem mindestens einen Laserstrahl mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen zu erzeugen, wobei jede Eingangsstrahlgruppe mindestens zwei Teilstrahlen aufweist. Die Strahlmischeinheit ist dazu eingerichtet, die mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen miteinander zu mischen, um mindestens zwei gemischte Ausgangsstrahlgruppen zu erzeugen. Die zweite optische Anordnung ist dazu eingerichtet, einen kombinierten Beleuchtungsstrahl aus den mindestens zwei gemischten Ausgangsstrahlgruppen entlang eines Strahlengangs zu erzeugen, wobei der kombinierte Beleuchtungsstrahl eine Strahlrichtung definiert, die die Arbeitsebene schneidet, wobei der kombinierte Beleuchtungsstrahl im Bereich der Arbeitsebene die definierte Laserlinie ausbildet.According to one aspect, this object is achieved by a line optics system for generating a defined laser line on a working plane. The line optics system has at least one laser light source for generating at least one laser beam, a first optical arrangement, a beam mixing unit, and a second optical arrangement. The first optical arrangement is set up to generate at least two input beam groups from the at least one laser beam, each input beam group having at least two partial beams. The beam mixing unit is set up to mix the at least two input beam groups with one another in order to generate at least two mixed output beam groups. The second optical arrangement is set up to generate a combined illumination beam from the at least two mixed output beam groups along a beam path, with the combined illumination beam defining a beam direction that intersects the working plane, with the combined illumination beam forming the defined laser line in the area of the working plane.
Die mindestens eine Laserlichtquelle kann eine UV-Laserlichtquelle zum Erzeugen eines UV-Laserstrahls oder eine IR-Laserlichtquelle zur Erzeugung eines IR-Laserstrahls sein. Die mindestens eine Laserlichtquelle kann dazu eingerichtet sein, mehr als einen Laserstrahl zu erzeugen. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Laserlichtquellen vorgesehen sein, wobei jede Laserlichtquelle dazu eingerichtet ist, jeweils einen Laserstrahl zu erzeugen.The at least one laser light source can be a UV laser light source for generating a UV laser beam or an IR laser light source for generating an IR laser beam. The at least one laser light source can be set up to generate more than one laser beam. In particular, a plurality of laser light sources can be provided, each laser light source being set up to generate a respective laser beam.
Die erste optische Anordnung erzeugt die Eingangsstrahlgruppen mittels Bündelung der Teilstrahlen zu den entsprechenden Eingangsstrahlgruppen. Vorzugsweise ist die Anzahl der Teilstrahlen in jeder Eingangsstrahlgruppe gleich. Vorzugsweise sind die Eingangsstrahlgruppen zueinander inkohärent.The first optical arrangement generates the input beam groups by bundling the partial beams to form the corresponding input beam groups. The number of partial beams in each input beam group is preferably the same. Preferably, the input beam groups are mutually incoherent.
Die Teilstrahlen können durch Strahlteilung des mindestens einen Laserstrahls, der mindestens einen Laserlichtquelle erzeugt werden. Insbesondere kann für jede Eingangsstrahlgruppe jeweils eine Laserlichtquelle vorgesehen sein, die jeweils einen Laserstrahl erzeugt. Jeder Laserstrahl kann dann in Teilstrahlen aufgeteilt werden, die dann zu der jeweiligen Eingangsstrahlgruppe gebündelt werden. Alternativ kann die Anzahl der Teilstrahlen der Anzahl der Laserlichtquellen entsprechen, wobei jeder Laserstrahl einer Laserlichtquelle einen Teilstrahl bildet.The partial beams can be generated by beam splitting of the at least one laser beam, the at least one laser light source. In particular, a laser light source can be provided for each input beam group, each of which generates a laser beam. Each laser beam can then be divided into sub-beams, which are then bundled to form the respective input beam group. Alternatively, the number of partial beams can correspond to the number of laser light sources, with each laser beam of a laser light source forming a partial beam.
In jeder Eingangsstrahlgruppe verlaufen die Teilstrahlen vorzugsweise parallel zueinander. Alternativ kann jede Eingangsstrahlgruppe auch konvergierende oder divergierende Teilstrahlen aufweisen. Die Teilstrahlen jeder Eingangsstrahlgruppe überlappen nicht. Dies bedeutet, dass in einer Eingangsstrahlgruppe benachbarte Teilstrahlen voneinander beabstandet sind. Die benachbarten Teilstrahlen weisen dabei zueinander einen definierten Abstand auf. Vorzugsweise ist der definierte Abstand in allen Eingangsstrahlgruppen gleich. Insbesondere weisen benachbarte Teilstrahlen in jeder Eingangsstrahlgruppe einen Versatz in einer lateralen Richtung auf. Der Versatz kann in allen Eingangsstrahlgruppen gleich sein. Jede Strahlgruppe weist eine Strahlrichtung auf. Die Strahlrichtung definiert die Ausbreitungsrichtung der Strahlgruppe. Der Begriff „lateral“ ist in diesem Zusammenhang somit als senkrecht zur Strahlrichtung der jeweiligen Strahlgruppe zu verstehen.In each input beam group, the partial beams preferably run parallel to one another. Alternatively, each input beam group can also have converging or diverging partial beams. The sub-beams of each input beam group do not overlap. This means that in an input beam group, adjacent sub-beams are spaced apart. The adjacent partial beams are at a defined distance from one another. The defined distance is preferably the same in all input beam groups. In particular, adjacent sub-beams in each input beam group have an offset in a lateral direction. The offset can be the same in all input beam groups. Each beam group has a beam direction. The beam direction defines the propagation direction of the beam group. In this context, the term "lateral" is to be understood as perpendicular to the beam direction of the respective beam group.
Die Strahlmischeinheit ist dazu eingerichtet, die mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen miteinander zu mischen, um mindestens zwei gemischte Ausgangsstrahlgruppen zu erzeugen. Jede Ausgangsstrahlgruppe weist, wie auch die Eingangsstrahlgruppen, Teilstrahlen auf. In jeder Ausgangsstrahlgruppe verlaufen die Teilstrahlen vorzugsweise parallel zueinander. Alternativ kann jede Ausgangsstrahlgruppe auch konvergierende oder divergierende Teilstrahlen aufweisen. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Eingangsstrahlgruppen der Anzahl der Ausgangsstrahlgruppen. Die Anzahl der Teilstrahlen in jeder Ausgangsstrahlgruppe ist mindestens vier. Insbesondere ist die Anzahl der Teilstrahlen jeder Ausgangsstrahlgruppe gleich oder größer der Anzahl aller Teilstrahlen der Eingangsstrahlgruppen. Beispielsweise weist eine Ausgangsstrahlgruppe mindestens vier Teilstrahlen auf, wenn die Anzahl der Eingangsstrahlgruppen zwei ist und die Anzahl der Teilstrahlen je Eingangsstrahlgruppe ebenfalls zwei ist. Vorzugsweise ist die Anzahl der Teilstrahlen in jeder Eingangsstrahlgruppe drei. Bei zwei Eingangsstrahlgruppen weist jede Ausgangsstrahlgruppe dann mindestens sechs Teilstrahlen auf.The beam mixing unit is set up to mix the at least two input beam groups with one another in order to generate at least two mixed output beam groups. Like the input beam groups, each output beam group has partial beams. In each output beam group, the partial beams preferably run parallel to one another. Alternatively, each output beam group can also have converging or diverging partial beams. Preferably, the number of input beam groups corresponds to the number of output beam groups. The number of sub-beams in each output beam group is at least four. In particular, the number of partial beams of each output beam group is equal to or greater than the number of all partial beams of the input beam groups. For example, an output beam group has at least four sub-beams if the number of input beam groups is two and the number of sub-beams per input beam group is also two. Preferably, the number of sub-beams in each input beam group is three. With two input beam groups, each output beam group then has at least six partial beams.
Jede Ausgangsstrahlgruppe wird durch Mischen der Eingangsstrahlgruppen erzeugt. Zum Mischen werden die Teilstrahlen jeder Eingangsstrahlgruppen in Teilgruppen aufgeteilt. Die Teilstrahlen können einmal oder mehrfach geteilt werden, so dass zwei oder mehr Teilgruppen gebildet werden. Die Teilgruppen aus den Eingangsstrahlgruppen werden zu den Ausgangsstrahlgruppen zusammengeführt. Insbesondere werden Teilgruppen aus jeder Eingangsstrahlgruppen zu jeweils einer Ausgangsstrahlgruppe zusammengeführt. Beispielsweise kann jeder Teilstrahl jeder Eingangsstrahlgruppe der Anzahl der Ausgangsstrahlgruppen entsprechend geteilt werden, so dass jede Ausgangsstrahlgruppe aus den geteilten Teilstrahlen jeder Eingangsstrahlgruppe gebildet wird.Each output beamgroup is created by merging the input beamgroups. For mixing, the sub-beams of each input beam group are divided into sub-groups. The sub-beams can be split once or multiple times so that two or more sub-groups are formed. The subgroups from the input beam groups are combined to form the output beam groups. In particular, subgroups from each input beam group are combined to form an output beam group in each case. For example, each sub-beam of each input beam group can correspond to the number of output beam groups be split accordingly, so that each output beam group is formed from the split sub-beams of each input beam group.
Mit anderen Worten folgen die Teilstrahlen jeder Eingangsstrahlgruppe in der Strahlmischeinheit einem Strahlengang, entlang dessen ein oder mehrere optische Elemente zum Mischen der Teilstrahlen vorgesehen sind. Insbesondere können die optischen Elemente die Teilstrahlen jeder Eingangsstrahlgruppe aufteilen und zu den Ausgangsstrahlgruppen bündeln. In dem Strahlengang weist jeder Strahl, insbesondere jeder Teilstrahl einer Strahlgruppe oder Teilgruppe, eine Strahlrichtung entlang des Strahlengangs auf. Die Strahlrichtung definiert die Ausbreitungsrichtung des Strahls.In other words, the partial beams of each input beam group in the beam mixing unit follow a beam path along which one or more optical elements are provided for mixing the partial beams. In particular, the optical elements can split the partial beams of each input beam group and focus them to form the output beam groups. In the beam path, each beam, in particular each sub-beam of a beam group or sub-group, has a beam direction along the beam path. The beam direction defines the propagation direction of the beam.
Die zweite optische Anordnung ist dazu eingerichtet, einen kombinierten Beleuchtungsstrahl aus den mindestens zwei gemischten Ausgangsstrahlgruppen entlang eines Strahlengangs zu erzeugen. Der kombinierte Beleuchtungsstrahl hat im Bereich der Arbeitsebene ein linienförmiges Strahlprofil. Der kombinierte Beleuchtungsstrahl erzeugt somit in der Arbeitsebene die definierte Laserlinie. Mit anderen Worten Besitz der kombinierte Beleuchtungsstrahl im Bereich der Arbeitsebene ein Strahlprofil, das senkrecht zu der Strahlrichtung eine lange Achse mit einer Langachsstrahlbreite und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite aufweist. Die zweite optische Anordnung weist entlang des Strahlengangs eine Reihe von optischen Elementen auf, wie beispielweise Linsen- und/oder Spiegelelemente, auf, die dazu eingerichtet sind, das Strahlprofil im Bereich der Arbeitsebene zu erzeugen. Die zweite optische Anordnung kann relativ zu der Arbeitsebene entlang einer Bewegungsrichtung bewegbar sein, um ein Werkstück mit Hilfe des kombinierten Beleuchtungsstrahls zu bearbeiten.The second optical arrangement is set up to generate a combined illumination beam from the at least two mixed output beam groups along a beam path. The combined illumination beam has a linear beam profile in the area of the working plane. The combined illumination beam thus generates the defined laser line in the working plane. In other words, the combined illumination beam in the region of the working plane has a beam profile which has a long axis with a long-axis beam width and a short axis with a short-axis beam width perpendicular to the beam direction. The second optical arrangement has a number of optical elements along the beam path, such as lens and/or mirror elements, which are set up to generate the beam profile in the area of the working plane. The second optical arrangement can be movable relative to the working plane along a direction of movement in order to process a workpiece with the aid of the combined illumination beam.
Das Prinzip der der Strahlmischung zweier einzelner Laserstrahlen wurde bereits in der
Das erfindungsgemäße Linienoptiksystem umfasst das Prinzip, Strahlgruppen, welche zueinander inkohärent sind, in mehrere Anteile zu spalten. Diese Anteile sind wiederum zueinander inkohärent und werden durchmischt, so dass die Ausleuchtung der Linienformenden Optiken stets homogen ist, selbst wenn ein Strahl oder eine Strahlgruppe ausfällt. Durch die Maßnahme reduziert sich insbesondere die räumliche Kohärenz und die störenden Irregularitäten werden reduziert.The line optics system according to the invention comprises the principle of splitting beam groups that are incoherent with one another into a number of parts. These parts are in turn incoherent with one another and are mixed so that the illumination of the line-forming optics is always homogeneous, even if a beam or a group of beams fails. The measure reduces in particular the spatial coherence and the disturbing irregularities are reduced.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit vollumfänglich gelöst.The task set at the outset is thus achieved in full.
In einer ersten Ausgestaltung weist die Strahlmischeinheit mindestens einen Strahlteiler auf, der dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen zu überlagern, um die mindestens zwei Ausgangsstrahlgruppen zu erzeugen.In a first configuration, the beam mixing unit has at least one beam splitter that is set up to superimpose the at least two input beam groups in order to generate the at least two output beam groups.
Dadurch wird auf einfache Weise eine Durchmischung der Eingangsstrahlgruppen erreicht. Ein Strahlteiler ist ein optisches Element, das einen Strahl in zwei neue Strahlen aufteilt. Ein Strahlteiler kann daher auch eine Strahlgruppe, die aus mehreren Teilstrahlen besteht in zwei Teilgruppen aufteilen. Dabei wird jeder Teilstrahl der Strahlgruppe aufgeteilt, wobei ein erster Strahlanteil jedes Teilstrahls in eine erste Richtung und ein zweiter Strahlanteil jedes Teilstrahls in eine zweite Richtung verlaufen. Die Strahlanteile der Teilstrahlen in jeder Richtung bilden jeweils eine Teilgruppe. Wenn zwei Strahlgruppen auf einen Strahlteiler treffen, werden die Strahlgruppen mittels des Strahlteilers überlagert. Vorzugsweise treffen die beiden Strahlgruppen aus unterschiedlichen Richtungen auf den Strahlteiler. Insbesondere sind die Strahlrichtungen der Strahlgruppen orthogonal zueinander. Dabei werden die Strahlgruppen derart aufgeteilt, dass die Strahlrichtung der erzeugten Teilgruppen gleich ist. Mit anderen Worten verläuft immer eine Teilgruppe der einen Strahlgruppe in derselben Strahlrichtung wie eine Teilgruppe der anderen Strahlgruppe, wobei diese parallel verlaufenden Teilgruppen wiederum eine Strahlgruppe bilden. Mit anderen Worten ist jeder Strahlteiler dazu eingerichtet, zwei Strahlgruppen derart zu überlagern, das aus den beiden Strahlgruppen zwei überlagerte Strahlgruppen gebildet werden.As a result, mixing of the input beam groups is achieved in a simple manner. A beam splitter is an optical element that splits a beam into two new beams. A beam splitter can therefore also split a beam group, which consists of several partial beams, into two sub-groups. In this case, each partial beam of the beam group is divided, with a first beam portion of each partial beam running in a first direction and a second beam portion of each partial beam running in a second direction. The beam components of the partial beams in each direction each form a subgroup. When two beam groups meet a beam splitter, the beam groups are superimposed by means of the beam splitter. The two beam groups preferably strike the beam splitter from different directions. In particular, the beam directions of the beam groups are orthogonal to one another. The beam groups are divided in such a way that the beam direction of the generated subgroups is the same. In other words, a subgroup of one beam group always runs in the same beam direction as a subgroup of the other beam group, these subgroups running parallel in turn forming a beam group. In other words, each beam splitter is set up to superimpose two beam groups in such a way that two superimposed beam groups are formed from the two beam groups.
Wenn die Anzahl der Eingangsstrahlgruppen beispielsweise zwei ist, kann ein Strahlteiler zum Durchmischen vorgesehen sein. In der Regel erfolgt dabei die Strahlteilung gleichmäßig, was bedeutet, dass der Strahlteiler in gleiche Anteile teilt. Mit anderen Worten sind der Transmissionskoeffizient und der Reflektionskoeffizient in diesem Fall gleich groß.If the number of input beam groups is two, for example, a beam splitter can be provided for mixing. As a rule, the beam is split evenly, which means that the beam splitter divides into equal parts. In other words, the transmission coefficient and the reflection coefficient are equal in this case.
Wenn die Anzahl der Eingangsstrahlgruppen beispielsweise drei ist, können drei Strahlteiler zum Durchmischen vorgesehen sein. Um eine gleichmäßige Aufteilung der Strahlanteile zu ermöglichen, können die Strahlteiler in diesem Fall unterschiedliche Transmissionskoeffizienten und Reflektionskoeffizienten haben.If the number of input beam groups is three, for example, three beam splitters can be provided for mixing. In this case, the beam splitters can have different transmission coefficients and reflection coefficients in order to enable the beam components to be divided evenly.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Weglängenunterschiede, die die Teilstrahlen oder die Strahlgruppen in der Strahlmischeinheit durchlaufen, derart dimensioniert, dass sie länger als die longitudinale Kohärenzlänge der Laserlichtquelle sind.In a further embodiment, the path length differences through which the partial beams or the beam groups pass in the beam mixing unit are dimensioned in such a way that they are longer than the longitudinal coherence length of the laser light source.
Wie zuvor bereits erläutert, werden die Teilstrahlen einer Eingangsstrahlgruppe in der Strahlmischeinheit in Teilgruppen aufgeteilt. Die Strahlanteile eines Teilstrahls bzw. die Teilgruppen können dann unterschiedliche Weglängen in der Strahlmischeinheit durchlaufen. Der Weglängenunterschied ist dabei länger als die longitudinale Kohärenzlänge der Laserlichtquelle, insbesondere des mindestens einen Laserstrahls, aus dem der Teilstrahl in der ersten optischen Anordnung erzeugt wurde. Auf diese Weise wird die räumliche Kohärenz weiter reduziert.As already explained above, the sub-beams of an input beam group are divided into sub-groups in the beam mixing unit. The beam components of a sub-beam or the sub-groups can then run through different path lengths in the beam mixing unit. The path length difference is longer than the longitudinal coherence length of the laser light source, in particular of the at least one laser beam from which the partial beam was generated in the first optical arrangement. In this way, the spatial coherence is further reduced.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Strahlmischeinheit ein Justageelement auf, das dazu eingerichtet ist, eine der zu mischenden Eingangsstrahlgruppen lateral zu versetzen.In a further refinement, the beam mixing unit has an adjustment element which is set up to laterally offset one of the input beam groups to be mixed.
Wie zuvor bereits erläutert, weist jede Strahlgruppe eine Strahlrichtung auf. Der Begriff „lateral“ ist in diesem Zusammenhang somit als senkrecht zur Strahlrichtung der Eingangsstrahlgruppe zu verstehen. Das Justageelement dazu eingerichtet vor dem Mischen der Eingangsgruppen eine der Eingangsstrahlgruppen lateral, sprich senkrecht zu ihrer Strahlrichtung, zu versetzen. Mittels des Justageelements kann somit die Überlagerung der Teilstrahlen in jeder Ausgangsstrahlgruppe eingestellt werden. Wie zuvor erläutert, wird die Ausgangsstrahlgruppe durch mehrere Teilgruppen der Eingangsstrahlgruppen gebildet. Mittels des Justageelements wird somit die laterale Position einer der Teilgruppen bezüglich der anderen Teilgruppen in der Ausgangsstrahlgruppe eingestellt. Mit anderen Worten werden durch ein laterales Versetzen der Teilstrahlen einer Eingangsstrahlgruppe die entsprechenden Teilstrahlen in jeder Ausgangsstrahlgruppe ebenfalls lateral verschoben. Mittels des Justageelements lässt sich somit einstellen, wie die Teilstrahlen in jeder Ausgangsstrahlgruppe überlagert sind.As previously explained, each beam group has a beam direction. In this context, the term "lateral" is to be understood as perpendicular to the beam direction of the input beam group. The adjustment element is set up to displace one of the input beam groups laterally, that is to say perpendicularly to its beam direction, before the input groups are mixed. The superimposition of the partial beams in each output beam group can thus be adjusted by means of the adjustment element. As previously explained, the output beam group is formed by several subgroups of the input beam groups. The lateral position of one of the subgroups with respect to the other subgroups in the output beam group is thus adjusted by means of the adjustment element. In other words, by laterally offsetting the partial beams of an input beam group, the corresponding partial beams in each output beam group are also laterally shifted. The adjustment element can thus be used to set how the partial beams are superimposed in each output beam group.
Das Justageelement kann beispielsweise ein Umlenkspiegel sein, wobei die Eingangsstrahlgruppe in einer ersten Richtung auf den Umlenkspiegel trifft und in einer zweiten Richtung von dem Spiegel reflektiert wird. Zum lateralen Versetzen kann der Umlenkspiegel in der ersten und/oder zweiten Richtung translatorisch bewegt werden.The adjustment element can be a deflection mirror, for example, with the input beam group impinging on the deflection mirror in a first direction and being reflected by the mirror in a second direction. For lateral displacement, the deflection mirror can be moved translationally in the first and/or second direction.
Die Strahlmischeinheit kann auch mehrere Justageelemente aufweisen, wobei jedes Justageelement dazu eingerichtet ist, jeweils eine der zu mischenden Eingangsstrahlgruppen lateral zu versetzen. Insbesondere kann für jede Eingangsstrahlgruppe ein Justageelement vorgesehen sein.The beam mixing unit can also have a plurality of adjustment elements, each adjustment element being set up to laterally offset one of the input beam groups to be mixed. In particular, an adjustment element can be provided for each input beam group.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Justageelement dazu eingerichtet, eine der zu mischenden Eingangsstrahlgruppen derart lateral zu versetzen, dass die Teilstrahlen in den Ausgangsstrahlgruppen gegenseitig überlappen.In a further refinement, the adjustment element is set up to laterally offset one of the input beam groups to be mixed in such a way that the partial beams in the output beam groups overlap one another.
Wie eingangs erläutert verlaufen die Teilstrahlen in jeder Eingangsstrahlgruppe parallel zueinander und sind voneinander beabstandet. Das Justageelement kann nun die Teilstrahlen einer Eingangsstrahlgruppe derart lateral versetzen, dass die entsprechenden Teilstrahlen der Ausgangstrahlengruppe in der Ausgangstrahlengruppe in der lateralen Richtung zwischen den anderen Teilstrahlen liegen, so dass die Teilstrahlen der Ausgangstrahlengruppe miteinander überlappen. Wenn die Teilstrahlen in einer Ausgangsstrahlgruppe überlappen, hat die Ausgangsstrahlgruppe ein zusammenhängendes Strahlprofil. Dies hat den Vorteil, dass die nachfolgenden Optiken, wie beispielsweise ein Strahltransformator, homogener ausgeleuchtet werden. Es werden unter anderem die Peakintensitäten reduziert, was vorteilhaft bzgl. der Zerstörschwelle und des Degradationsverhaltens der Optik ist. Vorzugsweise ist der definierte Abstand benachbarter Teilstrahlen in allen Eingangsstrahlgruppen gleich groß, wobei der definierte Abstand benachbarter Teilstrahlen kleiner als die laterale Ausdehnung jedes Teilstrahls ist. Die Teilgruppen der Eingangsstrahlgruppen können nun derart mittels des Justageelements in der lateralen Richtung relativ zueinander versetzt sein, dass die benachbarten Teilstrahlen miteinander überlappen. Insbesondere kann der Versatz der Teilgruppen zueinander in der lateralen Richtung der Hälfte des Versatzes der Teilstrahlen in den jeder Teilgruppe entsprechen.As explained at the outset, the partial beams in each input beam group run parallel to one another and are spaced apart from one another. The adjustment element can now laterally displace the partial beams of an input beam group in such a way that the corresponding partial beams of the output beam group are in the output beam group in the lateral direction between the other partial beams, so that the partial beams of the output beam group overlap with one another. When the sub-beams in an output beam group overlap, the output beam group has a coherent beam profile. This has the advantage that the following optics, such as a beam transformer, are illuminated more homogeneously. Among other things, the peak intensities are reduced, which is advantageous with regard to the damage threshold and the degradation behavior of the optics. The defined distance between adjacent partial beams is preferably the same in all input beam groups, with the defined distance between adjacent partial beams being smaller than the lateral extent of each partial beam. The sub-groups of the input beam groups can now be offset relative to one another in the lateral direction by means of the adjustment element in such a way that the adjacent sub-beams overlap with one another. In particular, the offset of the sub-groups relative to one another in the lateral direction can correspond to half the offset of the sub-beams in each sub-group.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die erste optische Anordnung mindestens einen Strahlteiler auf, wobei der mindestens eine Strahlteiler dazu eingerichtet ist, aus dem mindestens einen Laserstrahl eine Mehrzahl von Teilstrahlen zu erzeugen.In a further configuration, the first optical arrangement has at least one beam splitter, the at least one beam splitter being set up to generate a plurality of partial beams from the at least one laser beam.
Mittels der mindestens einen Laserlichtquelle werden ein oder mehrere Laserstrahlen erzeugt. Jeder Strahlteiler ist dazu eingerichtet, einen Laserstrahl zu teilen. Um aus einem Laserstrahl drei oder mehr Teilstrahlen zu erzeugen, können beispielsweise mehrere Strahlteiler im Strahlengang hintereinander angerordnet werden. Aus dem einen oder mehreren Laserstrahlen können dadurch durch Strahlteilung eine Mehrzahl von Teilstrahlen erzeugt werden, die größer als die Anzahl der Laserstrahlen ist. Insbesondere kann für jede Eingangsstrahlgruppe jeweils eine Laserlichtquelle vorgesehen sein, die jeweils einen Laserstrahl erzeugt. Jeder Laserstrahl kann dann mittels einem oder mehreren Strahlteilern in Teilstrahlen aufgeteilt werden, die die jeweilige Eingangsstrahlgruppe bilden. Als Strahlteiler können beispielsweise verschiedene optische Bauelemente eingesetzt werden, beispielsweise halbdurchlässige Spiegel oder Prismen.One or more laser beams are generated by means of the at least one laser light source. Each beam splitter is configured to split a laser beam. In order to generate three or more partial beams from a laser beam, several beam splitters can be arranged one behind the other in the beam path, for example. A plurality of partial beams, which is greater than the number of laser beams, can thereby be generated from the one or more laser beams by beam splitting. In particular, a laser light source can be provided for each input beam group, each of which generates a laser beam. Each laser beam can then be divided into partial beams by means of one or more beam splitters, which form the respective input beam group. Various optical components, for example semi-transparent mirrors or prisms, can be used as beam splitters.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die erste optische Anordnung mindestens zwei Strahlbündeleinheiten auf, wobei jede Strahlbündeleinheit dazu eingerichtet ist, jeweils mindestens zwei der erzeugten Teilstrahlen zu je einer der Eingangsstrahlgruppen zu bündeln.In a further refinement, the first optical arrangement has at least two beam bundle units, each beam bundle unit being set up to bundle at least two of the generated partial beams into one of the input beam groups.
Die Strahlbündeleinheiten weist beispielsweise optische Bauelemente auf, die die entsprechenden Teilstrahlen einer Eingangsstrahlgruppe parallel zueinander ausrichten, so dass diese parallel zueinander verlaufen, nachdem sie die Strahlbündeleinheit passiert haben. Als Strahlbündeleinheit können beispielsweise verschiedene optische Bauelemente eingesetzt werden, beispielsweise Spiegel oder Prismen.The beam bundle units have, for example, optical components that align the corresponding partial beams of an input beam group parallel to one another, so that they run parallel to one another after they have passed the beam bundle unit. Various optical components, for example mirrors or prisms, can be used as the beam bundle unit.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die zweite optische Anordnung mindestens einen Strahltransformator auf, der dazu eingerichtet ist, die Teilstrahlen der Ausgangsstrahlgruppen in einer Richtung quer zu der Strahlrichtung aufzuweiten.In a further refinement, the second optical arrangement has at least one beam transformer which is set up to expand the partial beams of the output beam groups in a direction transverse to the beam direction.
Mit der Ausgestaltung mittels eines Strahltransformators kann das Aspektverhältnis des kombinierten Beleuchtungsstrahls noch weiter und/oder noch effizienter im Hinblick auf die gewünschte Laserlinie optimiert werden. Vorteilhaft können die Ausgangsstrahlgruppen auf diese Weise eine Aufweitung in Richtung der langen Achse erhalten. Beispielsweise kann entweder ein Strahltransformator für alle Ausgangsstrahlgruppen oder je ein Strahltransformator für jede Ausgangsstrahlgruppe vorgesehen sein. Der Strahltransformator kann auch Umformoptik genannt werden.With the configuration using a beam transformer, the aspect ratio of the combined illumination beam can be optimized even further and/or even more efficiently with regard to the desired laser line. In this way, the output beam groups can advantageously be expanded in the direction of the long axis. For example, either one beam transformer can be provided for all output beam groups or one beam transformer for each output beam group. The beam transformer can also be called forming optics.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die zweite optische Anordnung einen - vorzugsweise abbildenden - Homogenisierer auf, der dazu eingerichtet ist, die Teilstrahlen der Ausgangsstrahlgruppen in der langen Achse homogen zu verteilen.In a further refinement, the second optical arrangement has a—preferably imaging—homogenizer which is set up to distribute the partial beams of the output beam groups homogeneously in the long axis.
Die Ausgestaltung mittels eines Homogenisierers erleichtert eine sehr homogene Intensitätsverteilung entlang der langen Achse, was für viele Anwendungen wünschenswert ist. Der Homogenisierer ist insbesondere im Strahlengang nach dem Strahltransformator angeordnet. Der Homogenisierer kann auch Homogenisierungsoptik genannt werden.The design using a homogenizer facilitates a very homogeneous intensity distribution along the long axis, which is desirable for many applications. In particular, the homogenizer is arranged in the beam path after the beam transformer. The homogenizer can also be called homogenization optics.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die zweite optische Anordnung ein Transformationslinsenmittel auf, das dazu eingerichtet ist, die Ausgangsstrahlgruppen zu dem kombinierten Beleuchtungsstrahl zu überlagern.In a further refinement, the second optical arrangement has a transformation lens means which is set up to superimpose the output beam groups to form the combined illumination beam.
Die Transformationslinsenmittel dienen zum Formen des Strahlprofils in der Arbeitsebene. Das Transformationslinsenmittel kann beispielweise ein oder mehrere optische Elemente (bspw. Fourierlinse) entlang des Strahlengangs aufweisen, die das linienförmige Strahlprofil im Bereich der Arbeitsebene zu erzeugen. Dabei bewirken die optischen Elemente vorzugsweise auch eine Strahlformung in der kurzen Achse. Das Transformationslinsenmittel ist insbesondere im Strahlengang nach dem Homogenisierer angeordnet. Das Transformationslinsenmittel kann auch Gesamtheit an Großoptiken genannt werden.The transformation lens means are used to shape the beam profile in the working plane. The transformation lens means can have, for example, one or more optical elements (e.g. Fourier lens) along the beam path, which generate the line-shaped beam profile in the area of the working plane. In this case, the optical elements preferably also bring about beam shaping in the short axis. The transformation lens means is arranged in particular in the beam path after the homogenizer. The transformation lens means can also be called a set of large optics.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines neuen Linienoptiksystems; -
2 eine vereinfachte Darstellung der Bildung einer Eingangsstrahlgruppe; -
3 eine schematische Darstellung eines Strahlengangs gemäß einem Ausführungsbeispiel des neuen Linienoptiksystems; -
4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Strahlmischeinheit, die in Ausführungsbeispielen des neuen Linienoptiksystems zum Einsatz kommen kann; -
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Strahlmischeinheit, die in Ausführungsbeispielen des neuen Linienoptiksystems zum Einsatz kommen kann; -
6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Strahlmischeinheit, die in Ausführungsbeispielen des neuen Linienoptiksystems zum Einsatz kommen kann; und -
7 eine schematische Darstellung der Strahlmischeinheit aus6 mit verschobenem Justageelement.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a new line optical system; -
2 a simplified representation of the formation of an input beam group; -
3 a schematic representation of a beam path according to an embodiment of the new line optics system; -
4 a schematic representation of a first embodiment of a beam mixing unit that can be used in exemplary embodiments of the new line optics system; -
5 a schematic representation of a second embodiment of a beam mixing unit that can be used in exemplary embodiments of the new line optics system; -
6 a schematic representation of a third embodiment of a beam mixing unit, which can be used in exemplary embodiments of the new line optics system; and -
7 a schematic representation of the jet mixing unit6 with shifted adjustment element.
In
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Werkstück eine Oberflächenschicht aus amorphem Silizium beinhalten, die mit Hilfe der Laserlinie 28 zu polykristallinem Silizium umgewandelt wird. Zur Bearbeitung kann die Laserlinie 28 dabei in einer Bewegungsrichtung relativ zu der Arbeitsebene 29 bewegt werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Werkstück eine transparente Trägerplatte sein, von der eine anhaftende Folie, beispielsweise eine OLED-Folie, gelöst werden soll.In some embodiments, the workpiece may include a surface layer of amorphous silicon that is converted to polycrystalline silicon using
Das Linienoptiksystem 10 weist mindestens eine Laserlichtquelle 12 auf. Die Laserlichtquelle 12 kann in bevorzugten Ausführungsbeispielen ein Festkörperlaser sein. Die Laserlichtquelle 12 erzeugt mindestens einen Laserstrahl 20. In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Laserlichtquelle 12 eine Mehrzahl von Laserstrahlen erzeugen. In alternativen Ausführungsbeispielen weist das Linienoptiksystem 10 eine Mehrzahl von Laserlichtquellen 12 auf, wobei jede Laserlichtquelle 12 mindestens einen Laserstrahl 20 erzeugt.The line optics system 10 has at least one
Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren eine erste optische Anordnung 14 auf. Die erste optische Anordnung 14 ist dazu eingerichtet, aus dem mindestens einen Laserstrahl 20 mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen 22 zu erzeugen. Jede Eingangsstrahlgruppe 22 weist mindestens zwei Teilstrahlen auf. In jeder Eingangsstrahlgruppe 22 verlaufen die Teilstrahlen vorzugsweise parallel zueinander. Vorzugsweise weist jede Eingangsstrahlgruppe 22 dieselbe Anzahl an Teilstrahlen auf.The line optics system 10 also has a first
In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die erste optische Anordnung 14 einen oder mehrere Strahlteiler auf, mittels denen der mindestens eine Laserstrahl 20 in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt wird. Alternativ kann, wenn das Linienoptiksystem 10 eine Mehrzahl von Laserlichtquellen 12 aufweist, die Anzahl der Teilstrahlen der Anzahl der Laserlichtquellen 12 entsprechen, wobei jeder Laserstrahl 20 einer Laserlichtquelle 12 einen Teilstrahl bildet. Die erste optische Anordnung 14 kann des Weiteren für jede Eingangsstrahlgruppe 22 eine Strahlbündeleinheit aufweisen, die die Teilstrahlen zu den Eingangsstrahlgruppen 22 bündelt.In preferred exemplary embodiments, the first
Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren eine Strahlmischeinheit 16 auf. Die Strahlmischeinheit 16 ist dazu eingerichtet, die mindestens zwei Eingangsstrahlgruppen 22 miteinander zu mischen, um mindestens zwei gemischte Ausgangsstrahlgruppen 24 zu erzeugen. Jede Ausgangsstrahlgruppe 24 weist mindestens vier Teilstrahlen auf. In jeder Ausgangsstrahlgruppen 24 verlaufen die Teilstrahlen vorzugsweise parallel zueinander.The line optics system 10 also has a
Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren eine zweite optische Anordnung 18 auf. Die zweite optische Anordnung 18 ist dazu eingerichtet, einen kombinierten Beleuchtungsstrahl 26 aus den mindestens zwei gemischten Ausgangsstrahlgruppen 24 entlang eines Strahlengangs zu erzeugen. Der kombinierte Beleuchtungsstrahl 26 definiert eine Strahlrichtung, die die Arbeitsebene 29 schneidet. Der kombinierte Beleuchtungsstrahl 26 besitzt im Bereich der Arbeitsebene 29 ein Strahlprofil, das senkrecht zu der Strahlrichtung eine lange Achse mit einer Langachsstrahlbreite und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite aufweist. Mit anderen Worten hat der kombinierte Beleuchtungsstrahl 26 hat im Bereich der Arbeitsebene 29 ein linienförmiges Strahlprofil. Der kombinierte Beleuchtungsstrahl 26 erzeugt somit in der Arbeitsebene 29 die Laserlinie 28.The line optics system 10 also has a second
In
In
Der Strahlteiler 38 ist relativ zu der Strahlrichtung der beiden Eingangsstrahlgruppen 22', 22'' um 45° gedreht. Die Strahlrichtungen der beiden Eingangsstrahlgruppen 22', 22'' orthogonal zueinander. Insbesondere treffen die beiden Eingangsstrahlgruppen 22', 22'' auf unterschiedlichen Seiten auf den Strahlteiler 38. Der Strahlteiler 38 teilt jede Eingangsstrahlgruppe 22', 22'' in jeweils zwei Teilgruppen, die zu den beiden Ausgangsstrahlgruppen 24', 24'' überlagert werden. Ausgehend von dem Strahlteiler 38 sind die Strahlrichtungen der beiden Ausgangsstrahlgruppen 24', 24'' orthogonal zueinander.The
Die Strahlmischeinheit 16 weist des Weiteren einen Umlenkspiegel 40 auf, der die Ausgangsstrahlgruppe 24' um 90° umlenkt. Nach dem Umlenken verlaufen die Ausgangsstrahlgruppen 24', 24'' parallel zueinander. Aufgrund der Anordnung des Umlenkspiegels 40 durchläuft die Ausgangsstrahlgruppe 24' in der Strahlmischeinheit 16 eine längere Wegstrecke als die Ausgangsstrahlgruppe 24''. Vorzugsweise ist der Weglängenunterschied derart dimensioniert, dass er länger als die longitudinale Kohärenzlänge der Laserquelle ist. Mit anderen Worten sind die beiden Eingangsstrahlgruppen 22', 22'' eingangs zueinander inkohärent. Ausgangs umfassen die Ausgangsstrahlgruppen 24', 24'' insgesamt vier zueinander inkohärente Teilgruppen.The
In der Regel erfolgt die Strahlteilung gleichmäßig, d.h. der Strahlteiler 38 teilt in gleiche Anteile. Abweichungen davon sind auch möglich. Dies wird am Beispiel der
In
Der erste Strahlteiler 38' überlagert die Eingangsstrahlgruppen 22'' und 22''' zu einer ersten und einer zweiten gemischten Strahlgruppe. Der zweite Strahlteiler 38'' überlagert die Eingangsstrahlgruppe 22` und die erste gemischten Strahlgruppe zu der Ausgangsstrahlgruppe 24' und einer dritten gemischten Strahlgruppe. Der dritte Strahlteiler 38' überlagert die zweite gemischte Strahlgruppe und die dritte gemischten Strahlgruppe zu den Ausgangsstrahlgruppen 24'' und 24'''. Eingangsseitig verlaufen die drei Eingangsstrahlgruppen 22', 22'', 22''' parallel zueinander. Ausgangsseitig verlaufen die drei Ausgangsstrahlgruppen 24', 24'', 24''' ebenfalls parallel zueinander.The first beam splitter 38' combines the
Die Strahlmischeinheit 16 weist des Weiteren drei Umlenkspiegel 40', 40'', 40''' auf. Der Umlenkspiegel 40` lenkt die Eingangsstrahlgruppe 22''' auf den Strahlteiler 38'. Der Umlenkspiegel 40'' lenkt die zweite gemischte Strahlgruppe auf den Strahlteiler 38'''. Der Umlenkspiegel 40''' lenkt die Ausgangsstrahlgruppe 24''' derart um, dass sie parallel zu den anderen Ausgangsstrahlgruppen verläuft.The
Auch in der Strahlmischeinheit der
In den
Das Justageelement 42 ist dazu eingerichtet, die Eingangsstrahlgruppe 22'' lateral, sprich senkrecht zur Strahlrichtung, zu versetzen, bevor die Eingangsstrahlgruppe 22'' auf den Strahlteiler 38 trifft. Vorzugsweise ist das Justageelement 42 ein Umlenkspiegel, der bewegbar ausgestaltet ist. Die Eingangsstrahlgruppe 22'' verläuft eingangs in einer ersten Richtung parallel zu der Eingangsstrahlgruppe 22'. Die Eingangsstrahlgruppe 22'' trifft in der ersten Richtung auf den Umlenkspiegel und wird dann in einer zweiten Richtung von dem Spiegel in Richtung des Strahlteilers 38 reflektiert. Zum lateralen Versetzen kann der Umlenkspiegel in der ersten und/oder zweiten Richtung translatorisch bewegt werden. Im Ausführungsbeispiel der
Mittels des Justageelements 42 lässt sich somit einstellen, an welcher Position die Eingangsstrahlgruppe 22' auf den Strahlteiler 38 trifft. Dadurch ist auch die laterale Position der Teilgruppen der Eingangsstrahlgruppe 22' in den Ausgangsstrahlgruppen 24', 24'' einstellbar. Insbesondere kann mittels des Justageelements 42 eingestellt werden, wie die Teilgruppen der beiden Eingangsstrahlgruppe 22', 22" überlagert werden.The
Die Eingangsstrahlgruppe 22' hat ein Strahlprofil 44' und die Eingangsstrahlgruppe 22'' hat ein Strahlprofil 44''. Das Strahlprofil 44', 44'' jeder Eingangsstrahlgruppe 22" wird durch die einzelnen Teilstrahlen gebildet. Die Teilstrahlen sind in der lateralen Richtung äquidistant voneinander beabstandet. Benachbarte Teilstrahlen in jeder Eingangsstrahlgruppe 22', 22'' weisen zueinander einen definierten Abstand auf. Die Teilstrahlen überlappen nicht miteinander. Der definierte Abstand benachbarter Teilstrahlen ist kleiner als die laterale Ausdehnung jedes Teilstrahls. In der Ausführungsform der
Die Ausgangsstrahlgruppe 24' hat ein Strahlprofil 46' und die Ausgangsstrahlgruppe 24'' hat ein Strahlprofil 46''. Die Strahlprofile 46', 46'' werden durch Überlagerung der Strahlprofile 44', 44'' gebildet.The output beam group 24' has a beam profile 46' and the output beam group 24'' has a beam profile 46''. The beam profiles 46', 46'' are formed by superimposing the beam profiles 44', 44''.
In den
In
In
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- US 2006182155 A1 [0002, 0008, 0019]US2006182155 A1 [0002, 0008, 0019]
- WO 2018/019374 A1 [0006]WO 2018/019374 A1 [0006]
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