DE102022100271A1

DE102022100271A1 - Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks und Verfahren

Info

Publication number: DE102022100271A1
Application number: DE102022100271.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Dyck
Original assignee: 4JET Microtech GmbH
Current assignee: 4JET Microtech GmbH
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-07-13

Abstract

Offenbart wird Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks (101), die Vorrichtung aufweisend: eine optische Anordnung zur Erzeugung eines ersten Teilstrahls (102) und eines zweiten Teilstrahls (104), wobei jeder von dem ersten Teilstrahl und dem zweiten Teilstrahl eine erste Komponente (106, 108) und eine zweite Komponente (126, 128) aufweist; wobei die erste Komponente (106) des ersten Teilstrahls (102) mit der ersten Komponente (108) des zweiten Teilstrahls (104) interferiert und ein erstes Interferenzmuster (110) bildet; wobei die zweite Komponente (126) des ersten Teilstrahls (102) mit der zweiten Komponente (128) des zweiten Teilstrahls (104) interferiert und ein zweites Interferenzmuster (130) bildet, welches sich von dem ersten Interferenzmuster (110) unterscheidet. Ferner wird ein entsprechendes Verfahren zur Erzeugung einer Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks (101) offenbart.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Interferenzstrukturierung.
HINTERGRUND
DE 10 2017 206968 B4 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Riblets mittels Interferenzstrukturierung, wobei zur Erzeugung von steilen Flanken an den Riblets der ursprüngliche Laserstrahl in vier Teilstrahlen aufgeteilt wird und diese wiederum zur Erzeugung der Interferenzstrukturen auf einer Lackoberfläche zur Überlappung gebracht werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Bekannte Verfahren zur Modifikation einer Struktur, die durch ein Interferenzmuster hergestellt wird, können einen hohen Aufwand (beispielsweise zusätzliche Strahlengänge) oder eine hohe Positioniergenauigkeit und Positioniergeschwindigkeit eines Prozesskopfes (welcher die Laserstrahlung abgibt, die das Interferenzmuster bildet) erfordern. Insbesondere erfordern schnelle Bewegungen des Prozesskopfes hohe Stellkräfte und eine sehr stabile Konstruktion, um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen.
Angesichts der oben beschriebenen Situation gibt es ein Bedürfnis für eine Technik, welche eine Interferenzstrukturierung erlaubt, während eines oder mehrere der oben angegebenen Probleme im Wesentlichen vermieden werden.
Diesem Bedürfnis wird durch die unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen. Einige vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird eine Vorrichtung bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspektes wird eine Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks bereitgestellt, die Vorrichtung aufweisend: eine optische Anordnung zur Erzeugung eines ersten Teilstrahls und eines zweiten Teilstrahls, wobei jeder von dem ersten Teilstrahl und dem zweiten Teilstrahl eine erste Komponente und eine zweite Komponente aufweist; wobei die erste Komponente des ersten Teilstrahls mit der ersten Komponente des zweiten Teilstrahls interferiert und ein erstes Interferenzmuster bildet; und wobei die zweite Komponente des ersten Teilstrahls mit der zweiten Komponente des zweiten Teilstrahls interferiert und ein zweites Interferenzmuster bildet, welche sich von dem ersten Interferenzmuster unterscheidet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird ein Verfahren bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspektes wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Erzeugen eines ersten Teilstrahls und eines zweiten Teilstrahls, von denen jeder eine erste Komponente und eine zweite Komponente aufweist; Erzeugen eines ersten Interferenzmusters durch Erzeugen einer Interferenz zwischen der ersten Komponente des ersten Teilstrahls mit der ersten Komponente des zweiten Teilstrahls; und Erzeugen eines zweiten Interferenzmusters durch Erzeugen einer Interferenz zwischen der zweiten Komponente des ersten Teilstrahls und der zweiten Komponente des zweiten Teilstrahls, wobei sich das zweite Interferenzmuster von dem ersten und Interferenzmuster unterscheidet.
BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks eine optische Anordnung zur Erzeugung eines ersten Teilstrahls und eines zweiten Teilstrahls auf. Gemäß einer Ausführungsform weist jeder der zwei Teilstrahlen eine erste Komponente und eine zweite Komponente auf. Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Teilstrahl und der zweite Teilstrahl konfiguriert, so dass die erste Komponente des ersten Teilstrahls mit der ersten Komponente des zweiten Teilstrahls interferiert und ein erstes Interferenzmuster bildet und das die zweite Komponente des ersten Teilstrahls mit der zweiten Komponente des zweiten Teilstrahls interferiert und ein zweites Interferenzmuster bildet, welche sich von dem ersten Interferenzmuster unterscheidet.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Verfahren zur Erzeugung einer Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks ein Erzeugen eines ersten Teilstrahls und eines zweiten Teilstrahls auf, von denen jeder eine erste Komponente und eine zweite Komponente aufweist. Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner ein Erzeugen eines ersten Interferenzmusters durch Erzeugen einer Interferenz zwischen der ersten Komponente des ersten Teilstrahls mit der ersten Komponente des zweiten Teilstrahls auf. Ferner weist das Verfahren gemäß einer Ausführungsform ein Erzeugen eines zweiten Interferenzmusters durch Erzeugen einer Interferenz zwischen der zweiten Komponente des ersten Teilstrahls und der zweiten Komponente des zweiten Teilstrahls auf, wobei sich das zweite Interferenzmuster von dem ersten Interferenzmuster unterscheidet.
Der hierin verwendete Begriff „Interferenzstrukturierung“ bezeichnet eine Strukturierung eines Objekts (genauer einer Oberfläche des Objekts) mittels Laserstrahlung, wobei die Laserstrahlung auf dem Objekt (bzw. der Oberfläche) ein Muster bildet, welches durch Interferenz erzeugt ist (d. h. ein sogenanntes Interferenzmuster). In diesem Sinne bezeichnet der Begriff Interferenzstrukturierung eine Veränderung einer Oberflächenkontur des Objekts.
Mindestens einige der Aspekte und Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände basieren auf der Idee, dass eine Struktur, welche durch Bearbeitung mit einem Laserspot, welcher ein Interferenzmuster aufweist, erzeugt wird, dadurch veränderbar oder optimierbar wird, dass durch zwei oder mehr Komponenten der interferierenden Teilstrahlen zwei verschiedene Interferenzmuster gleichzeitig in demselben Laserspot erzeugt werden können, die durch Überlagerung eine Intensitätsverteilung innerhalb des Laserspots liefern, welche geeignet ist zur Erzeugung der gewünschten Struktur auf einem Werkstück. Auf diese Weise ist es möglich, die Intensitätsverteilung eines Interferenzmusters durch Überlagerung mit einem zweiten Interferenzmuster zu modifizieren, ohne dass zusätzliche Teilstrahlen erforderlich sind. Es versteht sich, dass die Intensitätsverteilung, welche sich durch Überlagerung des ersten Interferenzmusters und des zweiten Interferenzmusters ergibt und daher hierin auch als Gesamtintensitätsverteilung bezeichnet wird, durch Interferenz erzeugt ist und somit ebenfalls als Interferenzmuster (beispielsweise als ein Gesamtinterferenzmuster) bezeichnet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Gegenstände erfolgt daher eine Änderung oder Anpassung einer Struktur, welche durch eine Intensitätsverteilung in einem Laserspot erzeugt wird, durch Erzeugen von zwei (oder mehr) verschiedenen Interferenzmustern mit verschiedenen Komponenten der interferierenden Teilstrahlen, die sich in dem Laserspot überlagern.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Laserspot ein Laserfleck, welcher auf dem Objekt, das strukturiert werden soll, erzeugt wird. In diesem Sinne bezeichnet der Begriff Laserspot, wie er hierin verwendet wird, die Laserstrahlung, die auf dem Objekt auftrifft und die in einer Auftreff-Ebene die gewünschte Intensitätsverteilung, welche durch Interferenz erzeugt ist, aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die optische Anordnung konfiguriert, um mindestens zwei interferierende Teilstrahlen zu erzeugen, wobei die mindestens zwei interferierenden Teilstrahlen den ersten Teilstrahl und den zweiten Teilstrahl umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheidet sich eine Phasendifferenz zwischen den ersten Komponenten (d. h. zwischen der ersten Komponente des ersten Teilstrahls und der ersten Komponente des zweiten Teilstrahls) von einer Phasendifferenz zwischen den zweiten Komponenten (d. h. zwischen der zweiten Komponente des ersten Teilstrahls und der zweiten Komponente des zweiten Teilstrahls). Gemäß einer Ausführungsform sind dadurch das erste Interferenzmuster und das zweite Interferenzmuster gegeneinander versetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Komponente und die zweite Komponente des ersten Teilstrahls Komponenten eines elektrischen Feldvektors des ersten Teilstrahls, welche eine Polarisation des ersten Teilstrahls definieren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Komponente und die zweite Komponente des zweiten Teilstrahls Komponenten eines elektrischen Feldvektors des zweiten Teilstrahls, welche eine Polarisation des zweiten Teilstrahls definieren. Mit anderen Worten können die ersten und zweiten Komponenten des ersten Teilstrahls und die ersten und zweiten Komponenten des zweiten Teilstrahls durch eine geeignete Einstellung der Polarisation des ersten Teilstrahls und eine geeignete Einstellung der Polarisation des zweiten Teilstrahls erzeugt werden.
In der Realität kann es vorkommen, dass eine erste Komponente und eine zweite Komponente nicht exakt senkrecht aufeinander stehen und dadurch auch eine erste Komponente und eine zweite Komponente miteinander interferieren. Der Einfluss einer Interferenz von einer der ersten Komponenten mit einer der zweiten Komponenten auf die gesamte Intensität, welche der erste Teilstrahl und der zweite Teilstrahl erzeugen, wird jedoch vernachlässigbar sein, jedenfalls wenn für die betreffenden Komponenten die Abweichung von einer senkrechten Orientierung gering ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung eine Polarisationsvorrichtung (hierin auch als erste Polarisationsvorrichtung bezeichnet) auf, welche die Polarisation des ersten Teilstrahls definiert.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Polarisationsvorrichtung (beispielsweise die erste Polarisationsvorrichtung) ein optisches Element auf, welches konfiguriert ist, um Komponenten eines elektrischen Feldvektors eines einfallenden ersten Ausgangs-Teilstrahls unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des ersten Ausgangs-Teilstrahls einzustellen und somit den ersten Teilstrahl zu erzeugen. Mit anderen Worten erzeugt die Polarisationsvorrichtung aus dem einfallenden ersten Ausgangs-Teilstrahl den ersten Teilstrahl, der in Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände beschrieben ist. Der Begriff „einfallend“ bezieht sich hier auf die erste Polarisationsvorrichtung und gibt hier an, dass der erste Ausgangs-Teilstrahl auf die erste Polarisationsvorrichtung einfällt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung eine weitere Polarisationsvorrichtung auf (hierin auch als zweite Polarisationsvorrichtung gezeichnet, welche die Polarisation des zweiten Teilstrahls definiert.
Gemäß einer Ausführungsform weist die weitere Polarisationsvorrichtung ein optisches Element auf, welches konfiguriert ist, um Komponenten eines elektrischen Feldvektors eines einfallenden zweiten Ausgangs-Teilstrahls unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des zweiten Ausgangs-Teilstrahls einzustellen und somit den zweiten Teilstrahl zu erzeugen. Mit anderen Worten erzeugt die weitere Polarisationsvorrichtung aus dem einfallenden zweiten Ausgangs-Teilstrahl den zweiten Teilstrahl, wie er in Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände beschrieben ist. Der Begriff „einfallend“ bezieht sich hier auf die weitere (zweite) Polarisationsvorrichtung und gibt an, dass der zweite Ausgangs-Teilstrahls auf die weitere Polarisationsvorrichtung einfällt.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein optisches Element einer Polarisationsvorrichtung eine sogenannte Wellenplatte (engl. „wave plate“), beispielsweise eine Lambda-Viertel-Platte, eine Lambda-Halbe-Platte oder eine Kombination von mindestens zwei Wellenplatten. Wie den Fachleuten bekannt ist, ist mit einer Lambda-Halbe-Platte die Polarisation eines einfallenden linear polarisierten Ausgangs-Teilstrahls um einen beliebigen Winkel drehbar, abhängig davon, wie die optische Achse der Lambda-Halbe-Platte zu der Polarisation des Eingangsstrahls orientiert ist. Mit einer Lambda-Viertel-Platte ist aus einer linearen Polarisation eine zirkulare oder elliptische Polarisation erzeugbar.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Polarisation des ersten Teilstrahls eine lineare Polarisation und die Polarisation des zweiten Teilstrahls ist eine elliptische Polarisation.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein optisches Element ein transmissives optisches Element sein. Beispielsweise kann das separate optische Element plattenförmig sein, wie beispielsweise die vorstehend genannte Wellenplatte. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das optische Element ein reflexives optisches Element sein, beispielsweise eine Beschichtung. Gemäß einer Ausführungsform kann das reflexive optische Element eine Beschichtung eines Spiegels sein. Reflexive optische Elemente können beispielsweise für langweilige Laserstrahlung besonders geeignet sein, beispielsweise für Laserstrahlung eines CO2-Lasers.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Interferenzmuster ein Linienmuster. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform das erste Interferenzmuster ein erstes Linienmuster, welches eine Mehrzahl von parallelen ersten Linien aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Interferenzmuster ein zweites Linienmuster, welches eine Mehrzahl von parallelen zweiten Linien aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich die ersten Linien in einer Längsrichtung und die zweiten Linien sind in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung bezüglich den ersten Linien versetzt. Mit anderen Worten sind das erste Linienmuster und das zweite Linienmuster quer zu einer Längsrichtung der Linien relativ zueinander versetzt.
Durch einen Versatz der ersten Linien und der zweiten Linien in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung kann eine Intensitätsverteilung erreicht werden, die sich von der Intensitätsverteilung eines einzelnen Intensitätsmusters unterscheidet. Insbesondere kann beispielsweise eine Intensitätsverteilung erreicht werden, welche von einer Sinusform abweicht.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste Linienmuster und das zweite Linienmuster parallel zueinander angeordnet, beispielsweise erstrecken sich sowohl die ersten Linien (d. h. die Linien des ersten Linienmusters) als auch die zweiten Linien (d. h. die Linien des zweiten Linienmusters) in der Längsrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Linienmuster und das zweite Linienmuster periodische Linienmuster. Beispielsweise haben gemäß einer Ausführungsform das erste Linienmuster und der zweite Linienmuster die gleiche Periodenlänge. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Linienmuster und das zweite Linienmuster senkrecht zu der Längsrichtung gegeneinander versetzt, insbesondere ein um einen Betrag, der kleiner ist als die halbe Periodenlänge. Es wird angemerkt, dass allgemein hierin ein Versatz in einer ersten Richtung (z.B. ein Versatz senkrecht zu der Längsrichtung) einen Versatz ein einer zweiten Richtung (z.B. einen Versatz in der Längsrichtung) nicht ausschließt. Hierbei ist hervorzuheben, dass der Versatz des zweiten Linienmusters ein Versatz mit Bezug auf den Laserspot ist. Mit anderen Worten sind das erste Linienmuster und das zweite Linienmuster bezüglich eines räumlichen Gebiets, in welchem sich der erste Teilstrahl und der zweite Teilstrahl überlappen und dadurch das betreffende Linienmuster erzeugen, versetzt.
Gemäß einer Ausführungsform haben das erste Linienmuster und das zweite Linienmuster senkrecht zu der Längsrichtung der Linien eine sinusförmige Intensitätsverteilung. Durch den Versatz der beiden Linienmuster ergibt sich in der Summe eine Intensitätsverteilung (Gesamtintensitätsverteilung), die von einer Sinusform abweicht, obwohl diese Intensitätsverteilung lediglich durch eine 2-Strahlinterferenz erzeugt ist. Eine mögliche Anwendung einer solchen Intensitätsverteilung ist beispielsweise die Erzeugung von Riblets, d. h. von kleinen Rippen auf einer Oberfläche, die vorgesehen ist, einer Strömung ausgesetzt zu werden, wobei die Riblets den Strömungswiderstand der Oberfläche in der Strömung reduzieren. Gemäß einer Ausführungsform sind das erste Linienmuster und das zweite Linienmuster ausgebildet und bezüglich des Laserspots angeordnet, um eine verbesserte Riblet-Struktur zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform weist die verbesserte Riblet-Struktur mindestens eines von dem folgenden auf: breitere Täler zwischen den einzelnen Rippen; schmälere Riblets (d. h. eine geringere Ausdehnung der Rippen in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Rippen); steilere Flanken der Riblets; einen kleineren Spitzenradius der Riblets (spitzere Rippen). Eine entsprechende Intensitätsverteilung, welche geeignet ist, um die verbesserte Riblet-Struktur zu erzeugen, umfasst demnach: ein breiteres Intensitätsmaximum senkrecht zu der Längsrichtung der Linien; eine steilere Flanke der Intensität im Übergang zwischen Intensitätsmaximum und Intensitätsminimum; ein geringerer Zwischenraum zwischen den Intensitätsmaxima bei halber Intensität (d. h. bei einer Intensität die in der Mitte zwischen der Intensität des Intensitätsmaximum und des Intensitätsminimums liegt).
Gemäß einer Ausführungsform kann die Oberfläche eine Oberfläche eines Flugzeugs sein, einer Windkraftanlage, einer Turbinenschaufel, einer Pipeline, eines Hochgeschwindigkeitszuges, eines Schiffs oder eines anderen Luftfahrtvehikels sein, um nur einige Anwendungen zu nennen. Eine Dimensionierung der Riblets erfolgt abhängig vom beabsichtigten Einsatzzweck. Beispiele für typische Abmessungen sind in der DE 10 2017 206 968 B4 erläutert. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Furchenabstand von zwei benachbarten Furchen von Furchenmitte zu Furchenmitte gemessen. Ein typischer Furchenabstand beträgt gemäß einer Ausführungsform zwischen 40 µm und 200 µm.
Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung einen Strahlteiler auf, welche eingerichtet ist, um einen Eingangs-Laserstrahl zu empfangen und den Eingangs-Laserstrahl in mindestens zwei Ausgangs-Teilstrahlen zu teilen, wobei der erste Teilstrahl auf einem der mindestens zwei Ausgangs-Teilstrahlen basiert und der zweite Teilstrahl auf einem anderen der mindestens zwei Ausgangs-Teilstrahlen basiert. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Begriff „basieren“ unter anderem, dass der erste bzw. der zweite Teilstrahl auf Basis des betreffenden Ausgangs-Teilstrahls erzeugt wird, beispielsweise unter Änderung der Polarisation des Ausgangs-Teilstrahls. Der Begriff „basieren“ umfasst ferner eine Ausführungsform, gemäß welcher der erste bzw. der zweite Teilstrahl dem unveränderten Ausgangs-Teilstrahl entspricht. Beispielsweise kann der erste Teilstrahl dem unveränderten ersten Ausgangs-Teilstrahl entsprechen (falls der erste Ausgangs-Teilstrahl bereits die gewünschte Polarisation aufweist), während der zweite Teilstrahl durch Änderung der Polarisation des zweiten Ausgangs-Teilstrahls erzeugt wird.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuervorrichtung auf zum Bewegen des Laserspots über das Werkstück und dadurch Bewirken einer Interferenzstrukturierung des Werkstücks mit der Intensitätsverteilung, wie sie das erste Interferenzmuster und das zweite Interferenzmuster liefern. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise eine programmierbare Steuervorrichtung sein oder kann eine fest verdrahtete Steuervorrichtung sein.
Gemäß Ausführungsformen des ersten Aspektes ist die Vorrichtung eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einem oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes oder des zweiten Aspektes.
Gemäß Ausführungsformen des zweiten Aspektes ist das Verfahren eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einem oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes oder des zweiten Aspektes.
Sofern nichts anderes angegeben ist, sind Zahlenwerte einschließlich eines ±5 %-Fensters zu verstehen, d. h. beispielsweise eine Angabe „senkrecht“ bzw. 90 Grad umfasst gemäß einer Ausführungsform einen Winkel innerhalb eines Intervalls von (90 Grad ± 5 %) = [94,5 Grad; 85,5 Grad] und eine Prozentangabe von 50 % umfasst gemäß einer Ausführungsform eine Prozentangabe innerhalb eines Intervalls von 50 % ± 5 % = [47,5 %; 52,5 %]. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind Zahlenwerte einschließlich eines ±10 %-Fensters zu verstehen.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände beschrieben, wobei beispielsweise auf ein Verfahren zur Interferenzstrukturierung eines Objekts und eine Vorrichtung Bezug genommen wird. Es sollte hervorgehoben werden, dass natürlich jede Kombination von Merkmalen verschiedener Aspekte, Ausführungsformen und Beispiele möglich ist. Insbesondere werden einige Ausführungsformen mit Bezug auf ein Verfahren beschrieben, während andere Ausführungsformen mit Bezug auf eine Vorrichtung beschrieben werden. Wiederum andere Ausführungsformen werden mit Bezug auf eine Steuervorrichtung zum Interagieren weiteren Elementen der Vorrichtung beschrieben werden. Jedoch wird der Fachmann der vorstehenden und der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen entnehmen, dass, solange es nicht anders angegeben ist, Merkmale verschiedener Aspekte, Ausführungsformen und Beispiele kombinierbar sind und solche Kombinationen von Merkmalen als durch diese Anmeldung offenbart anzusehen sind. Beispielsweise ist selbst ein Merkmal, welches sich auf ein Verfahren bezieht, mit einem Merkmal kombinierbar, welches sich auf eine Vorrichtung bezieht, und umgekehrt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen, auf welche die beanspruchte Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen dieses Dokuments sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.
Figurenliste

1 bis 3 veranschaulichen die Erzeugung einer Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
4 zeigt das Werkstück aus 3 in vergrößerter Darstellung.
5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Laserspot, wie er mit Bezug auf die 3 beschrieben wurde.
6 zeigt ein weiteres Werkstück während einer Interferenzstrukturierung des Werkstücks gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
7 zeigt schematisch eine zeitliche Abfolge von Laserspots gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
8 und 9 veranschaulichen die zeitliche Veränderung des elektrischen Feldvektors und einer ersten Komponente (X-Komponente) und einer zweiten Komponente (Y-Komponente) des ersten Teilstrahls gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
10 und 11 veranschaulichen die zeitliche Veränderung des elektrischen Feldvektors und einer ersten Komponente (X Komponente) und einer zweiten Komponente (Y-Komponente) des zweiten Teilstrahls gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
12 zeigt eine Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
13 zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird angemerkt, dass in verschiedenen Figuren ähnliche oder identische Elemente oder Komponenten mit denselben Bezugszahlen versehen sind, oder mit Bezugszahlen, die sich nur in der ersten Ziffer unterscheiden. Solche Merkmale bzw. Komponenten, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten in einer anderen Figur gleich oder zumindest funktionsgleich sind, werden nur bei ihrem ersten Auftreten in dem nachfolgenden Text detailliert beschrieben und die Beschreibung wird bei nachfolgendem Auftreten dieser Merkmale und Komponenten (bzw. der entsprechenden Bezugszahlen) nicht wiederholt.
1 bis 3 veranschaulichen die Erzeugung einer Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks 101 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände. 1 bis 3 geben die Größenverhältnisse der entsprechenden Elemente nicht maßstabsgetreu wieder, sondern dienen lediglich deren Erläuterung.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Erzeugen eines ersten Teilstrahls 102 und eines zweiten Teilstrahls 104. Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Teilstrahl 102 eine erste Komponente 106 auf, beispielsweise wie in 1 schematisch dargestellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Teilstrahl 104 eine erste Komponente 108 auf, beispielsweise wie in 1 schematisch dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform erzeugen die erste Komponente 106 des ersten Teilstrahls 102 und die erste Komponente 108 des zweiten Teilstrahls 104 ein erstes Interferenzmuster 110. Das erste Interferenzmuster 110 ist räumlich auf den Laserspot 112 begrenzt, d. h. auf das räumliche Gebiet, in welchem der erste Teilstrahl 102 und der zweite Teilstrahl 104 überlappen. Die Grenzen des Laserspots 112 sind in 1 schematisch durch die gestrichelten Linien bei 114 dargestellt.
In 1 ist ferner die Intensität 116 des Interferenzmusters 110 dargestellt. Das Interferenzmuster 110 weist eine Mehrzahl von Intensitätsmaxima auf, von denen in 1 einige bei 118 angegeben sind. Das Intensitätsmuster weist ferner eine Mehrzahl von Intensitätsminima 120 auf.
Gemäß einer Ausführungsform hat das erste Interferenzmuster 110 eine sinusförmige oder näherungsweise sinusförmige Intensitätsverteilung, beispielsweise wie in 1 dargestellt.
Bei einer Interferenzstrukturierung des Werkstücks 101 erfolgt ein Abtrag von Material des Werkstücks 101 im Bereich der Intensitätsmaxima 118, so dass im Bereich der Intensitätsmaxima 118 entsprechende Furchen 122 in dem Werkstück 101 erzeugt werden, beispielsweise wie in 1 dargestellt. Hierbei ist zu beachten, dass der Abtrag in der Realität nicht linear mit der Intensität erfolgt, sondern dass es eine gewisse Schwellintensität gibt, unterhalb der kein Abtrag von Material des Werkstücks 101 erfolgt. Folglich spiegelt die Form der Furchen 122 in dem Werkstück 101 nicht exakt die Form des Intensitätsmusters 110 wider.
Ferner in 1 dargestellt ist eine Mittellinie 124 zwischen den beiden Teilstrahlen 102, 104. Das Interferenzmuster 110, der Laserspot 112 und die von dem Interferenzmuster 110 in dem Werkstück 101 erzeugten Furchen 122 sind gemäß einer Ausführungsform bezüglich dieser Mittellinie 124 ausgerichtet, beispielsweise wie in 1 dargestellt.
Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Teilstrahl 102 eine zweite Komponente 126 auf und der zweite Teilstrahl 104 weist eine zweite Komponente 128 auf, wie in 2 schematisch dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform sind die zweite Komponente 126 des ersten Teilstrahls 102 und die zweite Komponente 128 des zweiten Teilstrahls 104 konfiguriert, zum Erzeugen eines zweiten Interferenzmusters 130, welches sich von dem ersten Interferenzmuster 110 unterscheidet.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht das zweite Interferenzmuster 130 dem ersten Interferenzmuster 110, wobei allerdings das zweite Interferenzmuster 130 bezüglich des Laserspots 112 (d.h. bezüglich des ersten Teilstrahls 102 und des zweiten Teilstrahls 104) relativ zu dem ersten Interferenzmuster 110 versetzt ist, beispielsweise um einen Versatz 132, beispielsweise wie in 2 dargestellt. Mit anderen Worten ist gemäß einer Ausführungsform der Laserspot 112 bezüglich des ersten Teilstrahls 102 und des zweiten Teilstrahls 104 an derselben Stelle, während die betreffenden Interferenzmuster 110, 130, welche von den ersten Komponenten 106, 108 bzw. den zweiten Komponenten 126, 128 erzeugt werden, relativ zueinander versetzt sind (um den Versatz 132). Gemäß einer Ausführungsform sind beide Interferenzmuster 110, 130 sinusförmig oder näherungsweise sinusförmig und weisen einen Phasenversatz auf, beispielsweise wie in 1 und 2 schematisch dargestellt.
Während 1 und 2 die ersten Komponenten 106, 108 bzw. die zweiten Komponenten 126, 128 zum leichteren Verständnis getrennt darstellen, ist in 3 der erste Teilstrahl 102 und der zweite Teilstrahl 104 mit beiden Komponenten dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform sind die ersten Komponenten 106, 126 in Phase, beispielsweise wie in 3 dargestellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zweiten Komponenten 108, 128 außer Phase, wie in 3 dargestellt. Mit anderen Worten unterscheidet sich eine Phasendifferenz zwischen den ersten Komponenten 106, 108 von einer Phasendifferenz zwischen den zweiten Komponenten 126, 128. Auf diese Weise erzeugen im Einklang mit einer Ausführungsform die ersten Komponenten 106, 108 der beiden Teilstrahlen das erste Interferenzmuster 110 und die zweiten Komponenten 126, 128 erzeugen das zweite Interferenzmuster 130.
Die Intensität des ersten Interferenzmusters 110 und die Intensität des zweiten Interferenzmusters 130 addieren sich und resultieren in einer Intensitätsverteilung, die hierin auch als Gesamtintensitätsverteilung bezeichnet wird, um anzugeben, dass die Intensitätsverteilung auf einer Summe von Einzelverteilungen der betreffenden Interferenzmuster basiert.
Die Gesamtintensitätsverteilung (in 3 nicht dargestellt) resultiert (unter Berücksichtigung der nichtlinearen Abhängigkeit des Abtrags von Material des Werkstücks 101 von der Intensität) in einer modifizierten Oberflächenstruktur 134 mit verbreiterten Vertiefungen 122, wie sie beispielhaft schematisch in 3 dargestellt ist.
4 zeigt das Werkstück 101 aus 3 in vergrößerter Darstellung.
Verglichen mit einer Oberflächenstruktur, welche mit einem sinusförmigen Interferenzmuster 110 erzielbar ist (beispielhaft in 1 dargestellt), haben die Vertiefungen 122 der modifizierten Oberflächenstruktur 134 bei halber Tiefe (d. h. bei der Hälfte der Gesamttiefe 135 der Vertiefungen 122) eine größere Breite 136. Folglich sind bei der modifizierten Oberflächenstruktur 134 bei halber Tiefe die Rippen 140 zwischen den Furchen 122 von geringerer Breite 138, was auch zu spitzeren Rippen 140 führt, beispielsweise wie in 4 dargestellt.
5 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Laserspot 112, wie er mit Bezug auf die 3 beschrieben wurde. In 5 sind schematisch die Intensitätsmaxima 118 des ersten Interferenzmusters 110 als auch die Intensitätsmaxima 119 des zweiten Interferenzmusters 130 dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform ist sowohl das erste Interferenzmuster 110 als auch das zweite Interferenzmuster 130 ein Linienmuster, beispielsweise wie in 5 dargestellt. Wie mit Bezug auf 2 beschrieben, sind in einer Ausführungsform das erste Interferenzmuster 110 und das zweite Interferenzmuster 130 mit Bezug auf den Laserspot 112 und senkrecht zu einer Längsrichtung 131 der Linien um einen Versatz 132 gegeneinander versetzt, beispielsweise wie in 5 dargestellt.
Wenn der in 5 dargestellte Laserspot 112 in der Längsrichtung 131 verschoben wird, ist eine sich in der Längsrichtung 131 erstreckende Furche in dem Werkstück 130 (in 5 nicht dargestellt) erzeugbar. Die Verschiebung in der Längsrichtung 131 kann gemäß einer Ausführungsform schrittweise erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Verschiebung in der Längsrichtung kontinuierlich.
6 zeigt ein weiteres Werkstück 101 während einer Interferenzstrukturierung des Werkstücks gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
Gemäß einer Ausführungsform wird auf einer Oberfläche 174 des Werkstücks 101 eine Gesamtintensitätsverteilung 176 erzeugt, welches ein erstes Interferenzmuster 110 und ein zweites Interferenzmuster 130 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände umfasst (in 6 nicht dargestellt, siehe hierzu 1 bis 3). Gemäß einer Ausführungsform ist die Gesamtintensitätsverteilung ein Linienmuster. Gemäß einer Ausführungsform weist das Linienmuster der Gesamtintensitätsverteilung 176 im Vergleich zu einer sinusförmigen Intensitätsverteilung relativ breite Gebiete auf, in denen ein Abtrag erfolgt, von in 6 denen einige mit der Bezugszahlen 178 gekennzeichnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform erzeugt die Gesamtintensitätsverteilung 176 (d. h. das erste Interferenzmuster 110 und das zweite Interferenzmuster 130) in dem Werkstück 101 eine Vielzahl von Furchen, von denen in 6 einige mit der Bezugszahlen 122 gekennzeichnet sind. Gemäß einer Ausführungsform werden die Furchen 122 mit großer Länge dadurch erzeugt, dass das erste Interferenzmuster 110 und das zweite Interferenzmuster 130 (mit anderen Worten die Gesamtintensitätsverteilung 176) und das Werkstück 101 relativ zueinander bewegt werden, beispielsweise geradlinig in der Längsrichtung 131 der linienförmigen Abtragsgebiete 178 (bzw. der Intensitätsmaxima) der Gesamtintensitätsverteilung 176 bewegt werden, beispielsweise wie in 6 dargestellt. Auf diese Weise ergeben sich in dem Werkstück 101 eine Vielzahl von parallelen Furchen 122. Zwischen den Furchen 122 verbleiben gemäß einer Ausführungsform schmale Rippen, von denen in 6 einige mit der Bezugszahlen 180 gekennzeichnet sind. Gemäß einer Ausführungsform sind die Furchen 122 bzw. die Rippen 180 angeordnet und ausgebildet, um einen Strömungswiderstand des Werkstücks 101 bei einer vorgesehenen Strömung zu reduzieren. Wie den Fachleuten bekannt ist, muss eine Tiefe der Furchen bzw. ein Abstand der Rippen an die vorgesehenen Strömungsverhältnisse angepasst werden, d. h. die Strömungswiderstand-reduzierende Wirkung wird in optimaler Weise nur bei den vorgesehenen Strömungsverhältnissen, auf welche die Furchen und Rippen angepasst sind, erreicht.
7 zeigt schematisch eine zeitliche Abfolge von Laserspots 112 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine Verschiebung des Laserspots 112 in einer Querrichtung 181, die sich senkrecht zu der Längsrichtung 131 erstreckt. Beispielsweise werden gemäß einer Ausführungsform nacheinander eine Mehrzahl von Laserspots 112 in der Querrichtung 181 und einander überlappend erzeugt, beispielsweise wie in 7 dargestellt. Bei geeigneter Ausgestaltung der optischen Anordnung (beispielsweise wie in der DE 10 2019 119 790 A1 beschrieben) bleibt die Phasenbeziehung der Intensitätsmaxima 118 des ersten Interferenzmusters 110 als auch die Phasenbeziehung der Intensitätsmaxima 119 des zweiten Interferenzmusters 130 in den aufeinanderfolgenden Laserspots 112 erhalten, beispielsweise wie in 7 dargestellt.
Für eine flächige Bearbeitung des Werkstücks (in 7 nicht dargestellt) kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein kontinuierlicher Vorschub des Werkstücks und des Laserspots relativ zueinander in der Längsrichtung 131 erfolgt, während mittels eines Galvanometerscanners (z. B. gleichzeitig) eine Verschiebung des Laserspots 112 in der Querrichtung 181 erfolgt. Gemäß einer Ausführungsform wird durch den Galvanometerscanner der Vorschub in der Längsrichtung 131 korrigiert, um sowohl in einer Hinrichtung (beispielsweise in 7 von links nach rechts) als auch in einer Rückrichtung (beispielsweise in 7 von rechts nach links) die Laserspots 112 zeilenweise entlang der Querrichtung 181 zu positionieren, wobei die Zeilen in der Hinrichtung als auch in der Rückrichtung parallel zueinander angeordnet sind, beispielsweise wie dies in der DE 10 2019 119 790 A1 beschrieben ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Teilstrahl 102 linear polarisiert und der zweite Teilstrahl 104 ist elliptisch polarisiert.
8 und 9 veranschaulichen die zeitliche Veränderung des elektrischen Feldvektors 142 und einer ersten Komponente 144 (X-Komponente) und einer zweiten Komponente 146 (Y-Komponente) des ersten Teilstrahls 102 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
8 zeigt den elektrischen Feldvektor 142 zu einem Zeitpunkt, in welchem die elektrische Feldstärke maximal ist (d. h. in welchem der elektrische Feldvektor eine 142 eine maximale Länge aufweist.
9 zeigt den elektrischen Feldvektor 142 zu einem Zeitpunkt, in welchem die elektrische Feldstärke gegenüber der maximalen elektrischen Feldstärke (vergleiche 8) reduziert ist, d. h. der elektrische Feldvektor 142 weist gegenüber der maximalen Länge (vergleiche 8) eine reduzierte Länge auf. Wie erläutert ist der erste Teilstrahl 102 gemäß einer Ausführungsform linear polarisiert, d. h. die erste Komponente 144 und die zweite Komponente 146 sind in Phase, mit einer sich sinusförmig verändernden Amplitude. Auf diese Weise ist die räumliche Lage des elektrischen Feldvektors über die Zeit konstant und es ändert sich lediglich die Länge (Amplitude) des elektrischen Feldvektors 142 sinusförmig über die Zeit.
10 und 11 veranschaulichen die zeitliche Veränderung des elektrischen Feldvektors 148 und einer ersten Komponente 150 (X Komponente) und einer zweiten Komponente 152 (Y-Komponente) des zweiten Teilstrahls 104 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Teilstrahl 104 elliptisch polarisiert, d. h. die erste Komponente 150 und die zweite Komponente 152 des elektrischen Feldvektors 148 sind außer Phase. Mit anderen Worten erreichen die erste Komponente 150 und die zweite Komponente 152 zu verschiedenen Zeitpunkten ihre maximale Amplitude.
Beispielhaft zeigt 10 den elektrischen Feldvektor zu einem Zeitpunkt, in welchem die zweite Komponente 152 ihre maximale Amplitude aufweist, wohingegen die Amplitude der ersten Komponente 150 geringer ist als die maximale Amplitude.
11 zeigt den elektrischen Feldvektor 148 zu einem Zeitpunkt, in welchem die erste Komponente 150 ihre maximale Amplitude aufweist, während die zweite Komponente 152 eine reduzierte Amplitude aufweist, die bezüglich der maximalen Amplitude reduziert ist.
Die erste Komponente 150 und die zweite Komponente 152 des elektrischen Feldvektors 148 sind demnach gemäß einer Ausführungsform außer Phase, wodurch der elektrische Feldvektor 148 räumlich rotiert, wobei seine Spitze in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung die Form einer Ellipse beschreibt, entsprechend der elliptischen Polarisation des zweiten Teilstrahls 104.
12 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks 101 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung 100 eine Laserquelle 154 auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung 100 eine optische Anordnung 156 auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung 156 einen Strahlteiler 158 auf, welcher eingerichtet ist, um einen Eingangs-Laserstrahl 160 von der Laserquelle 154 zu empfangen und den Eingangs-Laserstrahl 160 in mindestens zwei Ausgangs-Teilstrahlen 162, 164 zu teilen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung 156 ein erstes optisches Element 166 auf, welches konfiguriert ist, um die Komponenten eines elektrischen Feldvektors des ersten Ausgangs-Teilstrahls 162 unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des ersten Ausgangs-Teilstrahls 162 einzustellen und somit den ersten Teilstrahl 102 zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform bildet das erste optische Element 166 eine erste Polarisationsvorrichtung der optischen Anordnung 156.
Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung 156 ein weiteres, zweites optisches Element 168 auf, welches konfiguriert ist, um Komponenten eines elektrischen Feldvektors des zweiten Ausgangs-Teilstrahls 164 unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des zweiten Ausgangs-Teilstrahls 164 einzustellen und somit den zweiten Teilstrahl 104 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung 156 mindestens ein Strahlführungselement 170 auf, beispielsweise eine Mehrzahl von Strahlführungselementen 170, beispielsweise wie in 12 dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform sind die Strahlführungselemente 170 eingerichtet und angeordnet, um mindestens einen von dem Eingangs-Laserstrahl 160, dem ersten Ausgangs-Teilstrahl 162, dem zweiten Ausgangs-Teilstrahl 164, dem ersten Teilstrahl 102 und dem zweiten Teilstrahl 104 zu führen, beispielsweise wie in 12 dargestellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die optische Anordnung 156 eingerichtet, um den ersten Teilstrahl 102 und den zweiten Teilstrahl 104 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände unter einem Vereinigungswinkel 172 auf dem Werkstück 101 zu überlagern und dadurch einen Laserspot 112 zu erzeugen, welcher das erste Interferenzmuster 110 und das zweite Interferenzmuster 130 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände aufweist. Das erste Interferenzmuster 110 und das zweite Interferenzmuster 130 sind in 12 nicht dargestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Laserquelle 154 nicht Teil der Vorrichtung 100. In diesem Falle ist die Laserquelle 154 mit der Vorrichtung 100 optisch koppelbar. Beispielsweise kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass die Laserquelle 154 mit dem Strahlteiler 158 optisch koppelbar ist, so dass der Eingangs-Laserstrahl 160 der Laserquelle 154 von dem Strahlteiler 158 empfangbar ist.
13 zeigt eine weitere Vorrichtung 200 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung 200 eine optische Anordnung 256 auf, welche im Wesentlichen analog zu der optischen Anordnung 156 von 12 ausgebildet ist. Allerdings weist die optische Anordnung 256 in 13 im Gegensatz zu der optischen Anordnung 156 aus 12 keine transmissiven optischen Elemente zum Retardieren von optischen Komponenten der Ausgangs-Teilstrahlen 162, 164 auf. Vielmehr weist gemäß einer Ausführungsform die optische Anordnung 256 ein erstes reflexives optisches Element 182 (beispielsweise einen Spiegel) auf, welches konfiguriert ist, um Komponenten eines elektrischen Feldvektors des ersten Ausgangs-Teilstrahls 162 unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des ersten Ausgangs-Teilstrahls einzustellen und somit den ersten Teilstrahl 102 zu erzeugen. Ferner weist die optische Anordnung gemäß einer Ausführungsform ein zweites reflexives optisches Element (beispielsweise einen Spiegel) 184 auf, welches konfiguriert ist, um Komponenten eines elektrischen Feldvektors des zweiten Ausgangs-Teilstrahls 164 unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des zweiten Ausgangs-Teilstrahls 164 einzustellen und somit den zweiten Teilstrahl 104 zu erzeugen. Im Übrigen sind gemäß einer Ausführungsform die Komponenten der Vorrichtung 200 identisch oder zumindest funktionsgleich zu den entsprechenden Komponenten der Vorrichtung 100 aus 12 ausgebildet.
Es sollte angemerkt werden, dass eine optische Anordnung, wie sie hierin beschrieben ist, nicht auf die dezidierten Entitäten beschränkt ist, wie sie in einigen Ausführungsformen beschrieben sind. Vielmehr können die hierin offenbarten Gegenstände auf zahlreichen Weisen implementiert werden, während sie immer noch die offenbarte spezifische Funktionalität liefern.
Gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände ist jede hierin offenbarte Entität (z. B. Komponenten, Elemente, Einheiten und Vorrichtungen) nicht auf eine dezidierte Entität beschränkt, wie sie in einigen Ausführungsformen beschrieben sind. Vielmehr können die hierin beschriebenen Gegenstände auf verschiedene Weisen mit verschiedener Granularität auf Vorrichtungs-Niveau oder auf Funktions-Niveau bereitgestellt sein, während sie immer noch die angegebene Funktionalität liefern. Ferner sollte angemerkt werden, dass gemäß Ausführungsformen eine separate Entität für jede der hierin offenbarten Funktionen bereitgestellt sein kann. Gemäß anderer Ausführungsformen kann eine Entität konfiguriert sein, um zwei oder mehr Funktionen, wie sie hierin beschrieben sind, zu liefern. Gemäß nochmals anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr Entitäten (z. B. Komponenten, Einheiten und Vorrichtungen) konfiguriert sein, um zusammen eine Funktion, wie sie hierin beschrieben ist, zu liefern.
Eine Definition einer optischen Anordnung bzw. einer optischen Geometrie unter Bezugnahme auf eine Laserstrahlung kann selbstverständlich auch analog definiert werden unter Bezugnahme auf einen Strahlungsweg der Laserstrahlung, und umgekehrt. Insofern offenbart hierin jede Bezugnahme auf eine Laserstrahlung analog eine Bezugnahme auf einen Strahlungsweg der Laserstrahlung, und umgekehrt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale verschiedener Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit offenbarten Ausführungsformen eine Vielzahl von Kombinationen verschiedener Ausführungsformen als offenbart anzusehen sind. Ferner sollte erwähnt werden, dass Begriffe wie „ein“ oder „eines“ eine Mehrzahl nicht ausschließen. Begriffe wie „enthaltend“ oder „aufweisend“ schließen weitere Merkmale oder Verfahrensschritte nicht aus. Folglich steht gemäß einer Ausführungsform der Begriff „aufweisend“ oder „enthaltend“ für „unter anderem aufweisend“. Gemäß einer weiteren Ausführungsform steht der Begriff „aufweisend“ oder „enthaltend“ für „bestehend aus“. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Begriff „eingerichtet“ unter anderem die Bedeutung „konfiguriert, um“.
Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend ausgelegt werden sollten. Ferner sollte angemerkt werden, dass Bezugszeichen in der Beschreibung und die Bezugnahme der Beschreibung auf die Zeichnungen nicht als den Umfang der Beschreibung einschränkend ausgelegt werden sollen. Vielmehr veranschaulichen die Zeichnungen nur eine exemplarische Implementierung einer bestimmten Kombination von mehreren Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände, wobei jede andere Kombination von Ausführungsformen ebenso möglich und mit dieser Anmeldung als offenbart anzusehen ist.
Zusammenfassend bleibt festzustellen:
Offenbart wird Vorrichtung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks 101, die Vorrichtung aufweisend: eine optische Anordnung zur Erzeugung eines ersten Teilstrahls 102 und eines zweiten Teilstrahls 104, wobei jeder von dem ersten Teilstrahl und dem zweiten Teilstrahl eine erste Komponente 106, 108 und eine zweite Komponente 126, 128 aufweist; wobei die erste Komponente 106 des ersten Teilstrahls 102 mit der ersten Komponente 108 des zweiten Teilstrahls 104 interferiert und ein erstes Interferenzmuster 110 bildet; wobei die zweite Komponente 126 des ersten Teilstrahls 102 mit der zweiten Komponente 128 des zweiten Teilstrahls 104 interferiert und ein zweites Interferenzmuster 130 bildet, welches sich von dem ersten Interferenzmuster 110 unterscheidet. Ferner wird ein entsprechendes Verfahren zur Erzeugung einer Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks 101 offenbart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017206968 B4 [0002, 0033]
DE 102019119790 A1 [0061, 0062]

Claims

Vorrichtung (100, 200) zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks (101), die Vorrichtung aufweisend: eine optische Anordnung (156, 256) zur Erzeugung eines ersten Teilstrahls (102) und eines zweiten Teilstrahls (104), wobei jeder von dem ersten Teilstrahl (102) und dem zweiten Teilstrahl (104) eine erste Komponente (106, 144, 108, 150) und eine zweite Komponente (126, 146, 128, 152) aufweist; wobei die erste Komponente (106, 144) des ersten Teilstrahls (102) mit der ersten Komponente (108, 150) des zweiten Teilstrahls (104) interferiert und ein erstes Interferenzmuster (110) bildet; wobei die zweite Komponente (126, 146) des ersten Teilstrahls (102) mit der zweiten Komponente (128, 152) des zweiten Teilstrahls (104) interferiert und ein zweites Interferenzmuster (130) bildet, welches sich von dem ersten Interferenzmuster (110) unterscheidet.
Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 1, wobei eine Phasendifferenz zwischen den ersten Komponenten (106, 144, 108, 150) sich von einer Phasendifferenz zwischen den zweiten Komponenten (126, 146, 128, 152) unterscheidet und dadurch das erste Interferenzmuster (110) und das zweite Interferenzmuster (130) gegeneinander versetzt sind.
Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Komponente (106, 144) und die zweite Komponente (126, 146) des ersten Teilstrahls (102) Komponenten eines elektrischen Feldvektors (142) des ersten Teilstrahls (102) sind, welche eine Polarisation des ersten Teilstrahls (102) definieren; wobei die erste Komponente (108, 150) und die zweite Komponente (128, 152) des zweiten Teilstrahls (104) Komponenten eines elektrischen Feldvektors (148) des zweiten Teilstrahls (104) sind, welche eine Polarisation des zweiten Teilstrahls (104) definieren; insbesondere wobei die Polarisation des ersten Teilstrahls (102) eine lineare Polarisation ist; und die Polarisation des zweiten Teilstrahls (104) eine elliptische Polarisation ist.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die optische Anordnung (156, 256) eine Polarisationsvorrichtung aufweist, welche die Polarisation des ersten Teilstrahls (102) definiert.
Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 4, wobei die Polarisationsvorrichtung ein optisches Element (166, 182) aufweist, welches konfiguriert ist, um Komponenten eines elektrischen Feldvektors eines einfallenden ersten Ausgangs-Teilstrahls (162) unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des ersten Ausgangs-Teilstrahls (162) einzustellen und somit den ersten Teilstrahl (102) zu erzeugen.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die optische Anordnung eine weitere Polarisationsvorrichtung aufweist, welches die Polarisation des zweiten Teilstrahls definiert; insbesondere wobei die weitere Polarisationsvorrichtung ein optisches Element (168, 184) aufweist, welches konfiguriert ist, um Komponenten eines elektrischen Feldvektors eines einfallenden zweiten Ausgangs-Teilstrahls (164) unterschiedlich stark zu retardieren und dadurch die Polarisation des zweiten Ausgangs-Teilstrahls (164) einzustellen und somit den zweiten Teilstrahl (104) zu erzeugen.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Interferenzmuster (110) ein erstes Linienmuster ist, welches eine Mehrzahl von parallelen ersten Linien aufweist; und wobei das zweite Interferenzmuster (130) ein zweites Linienmuster ist, welches eine Mehrzahl von parallelen zweiten Linien aufweist.
Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 7, wobei die ersten Linien sich in einer Längsrichtung (131) erstrecken und die zweiten Linien in einer Richtung (181) senkrecht zu der Längsrichtung (131) mit Bezug auf die ersten Linien versetzt sind.
Vorrichtung (100, 200) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Anordnung einen Strahlteiler (158) aufweist, welcher eingerichtet ist, um einen Eingangs-Laserstrahl (160) zu empfangen und den Eingangs-Laserstrahl (160) in mindestens zwei Ausgangs-Teilstrahlen (162, 164) zu teilen, wobei der erste Teilstrahl (102) auf einem Ausgangsteilstrahl (162) der mindestens zwei Ausgangs-Teilstrahlen (162, 164) basiert und der zweite Teilstrahl (104) auf einem anderen Ausgangsteilstrahl (164) der mindestens zwei Ausgangs-Teilstrahlen (162, 164) basiert.
Verfahren zur Erzeugung einer Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung zur Interferenzstrukturierung eines Werkstücks (101), das Verfahren aufweisend: Erzeugen eines ersten Teilstrahls (102) und eines zweiten Teilstrahls (104), von denen jeder eine erste Komponente (106, 144, 108, 150) und eine zweite Komponente (126, 146, 128, 152) aufweist; Erzeugen eines ersten Interferenzmusters (110) durch Erzeugen einer Interferenz zwischen der ersten Komponente (106, 144) des ersten Teilstrahls (102) mit der ersten Komponente (108, 150) des zweiten Teilstrahls (104); Erzeugen eines zweiten Interferenzmusters (130) durch Erzeugen einer Interferenz zwischen der zweiten Komponente (126, 146) des ersten Teilstrahls (102) und der zweiten Komponente (128, 152) des zweiten Teilstrahls (104), wobei sich das zweite Interferenzmuster (130) von dem ersten Interferenzmuster (110) unterscheidet.