DE102022121616A1 - Lasersystem und Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasersystem zur Laserbearbeitung eines Werkstücks (104) mittels eines Interferenzmusters (124), umfassend mindestens eine Laserstrahlquelle (106) zur Bereitstellung einer Mehrzahl von kohärenten Laserstrahlen (112), eine Verstärkungseinrichtung (118) zur Ausbildung von verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) durch Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen (112), eine Phaseneinstelleinrichtung (114) zur Einstellung einer jeweiligen Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen (112) und/oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) und einen Strahlkonvergenzbereich (130), in welchem auf den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) basierende oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) entsprechende Ausgangslaserstrahlen (102) zur Ausbildung des Interferenzmusters (104) konvergieren, wobei in dem Strahlkonvergenzbereich (130) zumindest Strahlanteile von unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen (102) konvergieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lasersystem und ein Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks mittels eines Interferenzmusters.
  • Aus der DE 10 2008 037 042 A1 ist eine Vorrichtung zur Formung eines Laserstrahls bekannt, umfassend Symmetrisiermittel, die derart mit dem zu formenden Laserstrahl wechselwirken können, dass nach der Wechselwirkung zumindest zwei in Querrichtung des Laserstrahls unterschiedliche Abschnitte oder Teilstrahlen des Laserstrahls zumindest punktweise oder bereichsweise räumlich kohärent zueinander sind, und Überlagerungsmittel zur Überlagerung der mindestens zwei Abschnitte oder Teilstrahlen miteinander, wobei die Überlagerungsmittel im Strahlweg des Laserstrahls hinter den Symmetrisiermitteln angeordnet sind.
  • Aus der DE 10 2018 105 254 B4 ist ein Verfahren zur Bearbeitung eines Objektes mittels interferierender Laserstrahlen bekannt, wobei ein kollimierter Laserstrahl erzeugt wird, die Intensitätsverteilung und/oder der Phasenverlauf über den Querschnitt des Laserstrahls beeinflusst wird, der Laserstrahls in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird, und die Teilstrahlen abgelenkt und fokussiert werden, sodass die Teilstrahlen in einer Bearbeitungszone in dem Material des Objektes zur Überlagerung kommen, wobei die Ablenkung und Fokussierung der Teilstrahlen eine Aberrationskorrektur umfasst.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Lasersystem und Verfahren bereitzustellen, welche flexibel und vielseitig einsetzbar sind sowie ein hohes Maß an Kontrolle von Eigenschaften des zur Laserbearbeitung des Werkstücks vorgesehenen Interferenzmusters ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Lasersystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Lasersystem mindestens eine Laserstrahlquelle zur Bereitstellung einer Mehrzahl von kohärenten Laserstrahlen umfasst, eine Verstärkungseinrichtung zur Ausbildung von verstärkten kohärenten Laserstrahlen durch Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen, eine Phaseneinstelleinrichtung zur Einstellung einer jeweiligen Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen und einen Strahlkonvergenzbereich, in welchem auf den verstärkten kohärenten Laserstrahlen basierende oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen entsprechende Ausgangslaserstrahlen zur Ausbildung des Interferenzmusters konvergieren, wobei in dem Strahlkonvergenzbereich zumindest Strahlanteile von unterschiedlichen und/oder benachbarten Ausgangslaserstrahlen konvergieren.
  • Mittels des Lasersystems und des ausgebildeten Interferenzmusters lässt sich insbesondere eine Laserbearbeitung des Werkstücks nach dem Prinzip der direkten Laserinterferenzstrukturierung durchführen, welche auch als „Direct Laser Interference Patterning“ (DLIP) bezeichnet wird.
  • Beispielsweise wird eine Laserbearbeitung des Werkstücks mittels des bereitgestellten Interferenzmusters im Bereich seiner Außenseite und/oder Oberfläche durchgeführt. Die Außenseite bzw. Oberfläche wird zur Laserbearbeitung mit dem Interferenzmuster beaufschlagt, um dort flächig Materialmodifikationen mit vorgegebenen Eigenschaften zu erzeugen. Beispielsweise lässt sich durch Beaufschlagung des Werkstücks mit dem Interferenzmuster an der Außenseite Material abtragen, oder es lassen sich Vertiefungen oder „Dimple-artige“ Strukturen erzeugen.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Lasersystems lassen sich beispielsweise Werkstücke bearbeiten, welche aus einem Glasmaterial und/oder Kunststoffmaterial und/oder metallischem Material gebildet sind oder ein solches umfassen.
  • Das erfindungsgemäße Lasersystem ermöglicht es beispielsweise, einen mittels der Laserstrahlquelle bereitgestellten Eingangslaserstrahl in die Mehrzahl von kohärenten Laserstrahlen aufzuteilen und die jeweiligen kohärenten Laserstrahlen dann zu verstärken und insbesondere jeweils räumlich getrennt voneinander zu verstärken. Die Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen kann beispielsweise mit getrennten Verstärkungselementen erfolgen. Dies ermöglicht eine räumlich flexible Positionierung und Ausrichtung der verstärkten kohärenten Laserstrahlen, auf deren Basis die Ausgangslaserstrahlen ausgebildet werden.
  • Darunter, dass zumindest Strahlanteile der unterschiedlichen und/oder benachbarten Ausgangslaserstrahlen konvergieren, ist zu verstehen, dass die unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen oder Anteile der unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen zur Ausbildung des Interferenzmusters konvergieren und/oder aufeinander zulaufen. Genauer gesagt konvergieren den unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen bzw. den Anteilen der unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen zugeordnete Poynting-Vektoren.
  • Ein kohärenter Laserstrahl und/oder verstärkter kohärenter Laserstrahl und/oder Ausgangslaserstrahl liegt insbesondere jeweils in Form eines Strahlenbündels und/oder einer Summe von Teilstrahlen mit einer bestimmten räumlichen Ausdehnung vor. Insbesondere sind diesem Strahlenbündel bzw. diesen Teilstrahlen jeweils ein Poynting-Vektor mit einer bestimmten Richtung oder mehrere Poynting-Vektoren mit unterschiedlichen Richtungen zugeordnet.
  • Unter unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen sind insbesondere Ausgangslaserstrahlen zu verstehen, welche aus unterschiedlichen und/oder benachbarten verstärkten kohärenten Laserstrahlen ausgebildet sind und/oder resultieren.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Phaseneinstelleinrichtung und die Verstärkungseinrichtung und/oder eine Aufteilungseinrichtung des Lasersystems als separate Komponenten des Lasersystems ausgebildet sind.
  • Insbesondere sind die kohärenten Laserstrahlen und/oder die verstärkten kohärenten Laserstrahlen innerhalb des Lasersystems als zumindest abschnittsweise in Lichtwellenleitern und insbesondere Einzelkernwellenleitern geführt. Insbesondere sind die kohärenten Laserstrahlen zwischen der Aufteilungseinrichtung und der Phaseneinstelleinrichtung und/oder zwischen der Phaseneinstelleinrichtung und den Verstärkungselementen jeweils in Lichtwellenleitern und insbesondere Einzelkernwellenleitern geführt. Es lässt sich dadurch insbesondere eine besonders flexible Positionierung und/oder Ausrichtung der verstärkten kohärenten Laserstrahlen und/oder der Ausgangslaserstrahlen ermöglichen.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die in dem Strahlkonvergenzbereich vorliegenden zueinander benachbarten Ausgangslaserstrahlen zumindest Strahlanteile aufweisen, welche einen Winkel von mindestens 0,2° und/oder höchstens 40° und bevorzugt von mindestens 1° und/oder höchstens 5° einschließen. Es lässt sich dadurch das Interferenzmuster auf technisch einfache Weise ausbilden.
  • Unter zueinander benachbarten Ausgangslaserstrahlen sind zueinander unmittelbar benachbarte Ausgangslaserstrahlen und/oder zueinander nächstliegende Ausgangslaserstrahlen und/oder Ausgangsstrahlen, welche zueinander nächste Nachbarn sind, zu verstehen. Insbesondere sind zwischen zueinander benachbarten Ausgangslaserstrahlen keine weiteren Ausgangslaserstrahlen angeordnet.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass in dem Strahlkonvergenzbereich zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen Strahlanteile aufweisen, die einen einer ersten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden ersten Winkel einschließen, wobei der erste Winkel mindestens 0,2° und/oder höchstens 40° beträgt und bevorzugt mindestens 1° und/oder höchstens 5° beträgt. Es lässt sich dadurch beispielsweise das Interferenzmuster zweidimensional ausbilden.
  • Dann kann es vorgesehen sein, dass in dem Strahlkonvergenzbereich zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen Strahlanteile aufweisen, die einen einer von der ersten Winkelkoordinate verschiedenen zweiten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden zweiten Winkel einschließen, wobei der zweite Winkel mindestens 0,2° und/oder höchstens 40° beträgt und bevorzugt mindestens 1° und/oder höchstens 5° beträgt. In diesem Fall sind in dem Strahlkonvergenzbereich insbesondere sowohl benachbarte Ausgangslaserstrahlen vorhanden, welche zueinander den nichtverschwindenden ersten Winkel einschließen, als auch Ausgangslaserstrahlen, welche zueinander den nichtverschwindenden zweiten Winkel einschließen.
  • Darunter, dass Strahlanteile zueinander benachbarter Ausgangslaserstrahlen einen nichtverschwindenden Winkel einschließen, ist zu verstehen, dass zumindest Strahlanteilen der benachbarten Ausgangslaserstrahlen Poynting-Vektoren zugeordnet sind, welche zueinander den genannten nichtverschwindenden ersten Winkel bzw. zweiten Winkel einschließen.
  • Der erste Winkel erstreckt sich in einer ersten Richtung und/oder bezüglich einer ersten Winkelkoordinate. Der zweite Winkel erstreckt sich insbesondere in eine zweite Richtung und/oder bezüglich einer zweiten Winkelkoordinate (bezogen auf einen bestimmten Ausgangslaserstrahl, von welchem ausgehend der erste Winkel bzw. der zweite Winkel zu den benachbarten Ausgangslaserstrahlen gemessen wird). Diese zweite Richtung bzw. zweite Winkelkoordinate ist von der ersten Richtung bzw. ersten Winkelkoordinate des ersten Winkels α verschieden. Insbesondere ist die erste Richtung bzw. erste Winkelkoordinate quer oder senkrecht zur zweiten Richtung bzw. zweiten Winkelkoordinate orientiert.
  • Bei einer Beschreibung einer Orientierung der Ausgangslaserstrahlen in Kugelkoordinaten entspricht der ersten Winkel beispielsweise dem Polarwinkel und der zweite Winkel β dem Azimutwinkel.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass in dem Strahlkonvergenzbereich vorhandene benachbarte Ausgangslaserstrahlen und insbesondere alle in dem Strahlkonvergenzbereich vorhandenen benachbarten Ausgangslaserstrahlen derart zueinander ausgerichtet sind, dass jeweils zwei zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen entweder Strahlanteile aufweisen, welche einen nichtverschwindenden ersten Winkel einschließen, oder Strahlanteile aufweisen, welche einen nichtverschwindenden zweiten Winkel einschließen. Insbesondere weisen dann jeweils zwei benachbarte Ausgangslaserstrahlen, welche einen nichtverschwindenden ersten Winkel einschließen, einen verschwindenden zweiten Winkel auf, oder umgekehrt. Dies lässt sich beispielsweise realisieren, indem ein zweidimensionales Array aus verstärkten kohärenten Laserstrahlen auf eine Fokussiereinrichtung trifft, um die Ausgangslaserstrahlen auszubilden.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Ausgangslaserstrahlen in dem Strahlkonvergenzbereich als kollimierte Strahlenbündel und/oder ebene Wellen vorliegen. Insbesondere liegen die Ausgangslaserstrahlen in dem Strahlkonvergenzbereich als kollimierte Gaußstrahlen oder kollimierte gaußähnliche Strahlen vor.
  • Insbesondere liegen die jeweiligen Ausgangslaserstrahlen in dem Strahlkonvergenzbereich nicht als konvergierende Strahlen vor. Das bedeutet, dass ein bestimmter Ausgangslaserstrahl keine konvergierenden Strahlanteile und/oder Teilstrahlen aufweist. Insbesondere wird ein bestimmter Ausgangslaserstrahl nicht in einen Punkt fokussiert.
  • Dann ist jedem Ausgangslaserstrahl insbesondere ein einziger Poynting-Vektor mit einer eindeutigen Orientierung zugeordnet. Die jeweiligen Poynting-Vektoren dienen dann als Referenz zur Angabe des ersten Winkels und/oder des zweiten Winkel zwischen zwei benachbarten Ausgangslaserstrahlen. Insbesondere entspricht in diesem Fall der Poynting-Vektor eines bestimmten Ausgangslaserstrahls seiner Haupt-Propagationsrichtung.
  • Insbesondere laufen im Fall der als kollimierte Strahlenbündel vorliegende Ausgangslaserstrahlen die Ausgangslaserstrahlen in dem Strahlkonvergenzbereich zur Ausbildung des Interferenzmusters aufeinander zu, wobei in dem Strahlkonvergenzbereich zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen einen der ersten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden ersten Winkel einschließen, und/oder wobei in dem Strahlkonvergenzbereich zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen einen der zweiten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden zweiten Winkel einschließen.
  • Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Ausgangslaserstrahlen in dem Strahlkonvergenzbereich als divergente Strahlenbündel und/oder Kugelwellen und/oder Teilkugelwellen vorliegen. Unter einer Teilkugelwelle ist ein geometrischer Teilbereich und/oder ein Abschnitt einer Kugelwelle zu verstehen.
  • Dann ist insbesondere jedem Ausgangslaserstrahl eine Vielzahl von Poynting-Vektoren zugeordnet, wobei eine Richtung der Poynting-Vektoren für unterschiedliche Strahlanteile eines bestimmten Ausgangslaserstrahls unterschiedlich sein kann. Die jeweiligen Poynting-Vektoren dienen dann als Referenz zur Angabe des ersten Winkels und/oder des zweiten Winkel zwischen jeweiligen Strahlanteilen von zwei benachbarten Ausgangslaserstrahlen. Eine Haupt-Propagationsrichtung eines bestimmten Ausgangslaserstrahls entspricht dann insbesondere einer gemittelten Richtung über alle nichtverschwindenden Poynting-Vektoren des Ausgangslaserstrahls.
  • Im Fall der als divergente Strahlenbündel vorliegende Ausgangslaserstrahlen weisen diese insbesondere lediglich Strahlanteile auf, welche in dem Strahlkonvergenzbereich zur Ausbildung des Interferenzmusters aufeinander zulaufen, wobei in dem Strahlkonvergenzbereich lediglich Strahlanteile zueinander benachbarter Ausgangslaserstrahlen einen der ersten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden ersten Winkel einschließen, und/oder wobei in dem Strahlkonvergenzbereich lediglich Strahlanteile zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen einen der zweiten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden zweiten Winkel einschließen. Insbesondere weisen die zueinander benachbarten Ausgangslaserstrahlen in diesem Fall noch andere Strahlanteile auf, welche nicht aufeinander zulaufen, und/oder welche nicht den genannten ersten Winkel und/oder zweiten Winkel einschließen.
  • Die Ausgangslaserstrahlen werden insbesondere durch Kollimation und/oder Umlenkung der verstärkten kohärenten Laserstrahlen ausgebildet. Die Umlenkung erfolgt insbesondere derart, dass die Ausgangslaserstrahlen konvergieren, um das Interferenzmuster auszubilden.
  • Aus der Verstärkungseinrichtung und/oder aus Verstärkungselementen der Verstärkungseinrichtung ausgekoppelte verstärkte kohärente Laserstrahlen liegen insbesondere als divergente Strahlenbündel und/oder als Kugelwellen und/oder Teilkugelwellen vor.
  • Günstig kann es sein, wenn das Lasersystem eine Fokussiereinrichtung zur Kollimation und/oder Umlenkung von auf die Fokussiereinrichtung einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen aufweist. Es lassen sich dadurch beispielsweise als divergente Strahlenbündel vorliegende verstärkte kohärente Laserstrahlen kollimieren, um die Ausgangslaserstrahlen kollimiert bereitzustellen.
  • Die Fokussiereinrichtung kann grundsätzlich ein oder mehrere Fokussierelemente zur Kollimation und/oder Umlenkung der verstärkten kohärenten Laserstrahlen aufweisen. Beispielsweise ist oder umfasst das Fokussierelement ein F-Theta-Objektiv.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Fokussiereinrichtung ein Fokussierelement und insbesondere ein einziges Fokussierelement auf, wobei auf das Fokussierelement mehrere und insbesondere alle vorhandenen verstärkten kohärenten Laserstrahlen einfallen und wobei die verstärkten kohärenten Laserstrahlen mittels des Fokussierelements kollimiert und umgelenkt werden, um die Ausgangslaserstrahlen bereitzustellen. Es lässt sich dadurch das Lasersystem kompakt und mit einer verringerten Anzahl an optischen Komponenten ausführen.
  • Insbesondere wird mittels des Fokussierelements ein Ortsversatz von auf dieses einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen in einen Winkelversatz umgewandelt.
  • Beispielsweise sind die auf das Fokussierelement einfallenden benachbarten verstärkten kohärenten Laserstrahlen bezüglich einer ersten Raumrichtung und/oder bezüglich einer zweiten Raumrichtung mit einem Ortsversatz positioniert, wobei die zweite Raumrichtung quer und insbesondere senkrecht zur ersten Raumrichtung orientiert ist. Aus diesem Ortsversatz wird dann mittels des Fokussierelements ein Winkelversatz zwischen benachbarten austretenden Laserstrahlen ausgebildet. Diese austretenden Laserstrahlen entsprechen insbesondere den Ausgangslaserstrahlen. Es lässt sich somit der Winkel und/oder erste Winkel und/oder zweite Winkel zwischen den Ausgangslaserstrahlen ausbilden.
  • Beispielsweise sind die auf das Fokussierelement einfallenden benachbarten verstärkten kohärenten Laserstrahlen als eindimensionales oder zweidimensionales Array bezüglich der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung positioniert.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Fokussiereinrichtung mehrere Fokussierelemente auf, wobei einem verstärkten kohärenten Laserstrahl jeweils ein Fokussierelement zugeordnet ist und wobei die verstärkten kohärenten Laserstrahlen jeweils mittels des zugeordneten Fokussierelements kollimiert werden.
  • Insbesondere weisen dann die auf das jeweilige Fokussierelement einfallenden und aus diesem austretenden verstärkten kohärenten dieselbe Haupt-Propagationsrichtung auf. Die auf das Fokussierelement einfallenden und/oder austretenden benachbarten verstärkten kohärenten Laserstrahlen weisen beispielsweise bezüglich der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung einen Ortsversatz auf und sind insbesondere bezüglich der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung als Array positioniert.
  • Zur Umlenkung der aus den jeweiligen Fokussierelementen austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen kann dann insbesondere eine Strahlumlenkeinrichtung vorgesehen sein, um die in dem Strahlkonvergenzbereich konvergierenden Ausgangslaserstrahlen auszubilden.
  • Bei einer Variante ist es vorgesehen, dass sowohl die auf die Fokussierelemente einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen als auch die aus diesen austretenden Laserstrahlen konvergierend positioniert sind. Beispielsweise sind dann Verstärkungselemente der Verstärkungseinrichtung und/oder die Fokussierelemente kreisförmig und/oder kugelförmig positioniert. Dadurch ist dann insbesondere keine separate Strahlumlenkeinrichtung erforderlich.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die vorhandenen Fokussierelemente und/oder die auf die vorhandenen Fokussierelemente einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen derart eingerichtet und angeordnet sind, dass aus den Fokussierelementen austretende Laserstrahlen den Strahlkonvergenzbereich ausbilden und den Ausgangslaserstrahlen entsprechen. Insbesondere erfolgt dann keine weitere Umlenkung und/oder Strahlformung der aus den Fokussierelementen austretenden Laserstrahlen.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Fokussierelemente und/oder die auf die Fokussierelemente einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen derart eingerichtet und angeordnet sind, dass aus den Fokussierelementen austretende Laserstrahlen zur Ausbildung des Interferenzmusters konvergieren. Insbesondere ist dann keine separate Strahlumlenkeinrichtung erforderlich. Die austretenden Laserstrahlen bilden dann den Strahlkonvergenzbereich aus und entsprechen den Ausgangslaserstrahlen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Lasersystem eine Strahlumlenkeinrichtung zur Umlenkung der verstärkten kohärenten Laserstrahlen aufweist, um die im Strahlkonvergenzbereich konvergierenden Ausgangslaserstrahlen auszubilden. Die Strahlumlenkeinrichtung weist beispielsweise eine Mehrzahl von Spiegelelementen auf, welche eingerichtet und angeordnet sind, die in die Strahlumlenkeinrichtung eintretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen umzulenken.
  • Bei einer Variante kann es vorgesehen sein, dass die aus der Verstärkungseinrichtung ausgekoppelten verstärkten kohärenten Laserstrahlen als divergente Strahlenbündel vorliegen, wobei eine Haupt-Propagationsrichtung von benachbarten verstärkten kohärenten Laserstrahlen parallel oder quer orientiert ist und wobei die verstärkten kohärenten Laserstrahlen den Ausgangslaserstrahlen entsprechen. Durch eine Anordnung der benachbarten kohärenten Laserstrahlen quer zueinander lassen sich bei dieser Variante insbesondere Strahlanteile der Ausgangslaserstrahlen erhöhen, welche zur Ausbildung des Interferenzmusters beitragen.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Interferenzmuster mindestens ein Interferenzelement zur Laserbearbeitung des Werkstücks aufweist, welches sich innerhalb des Interferenzmusters wiederholt und insbesondere mit regelmäßigen Abständen und insbesondere gleichen Abständen wiederholt.
  • Dadurch lassen sich beispielsweise regelmäßige und/oder periodische Strukturen an dem Werkstück erzeugen.
  • Das Interferenzmuster kann grundsätzlich eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional ausgebildet sein. Beispielsweise wird das Interferenzelement in einer, zwei oder drei räumlichen Dimensionen wiederholt.
  • Beispielsweise ist oder umfasst das Interferenzelement mindestens einen fokussierten Punkt und/oder mindestens eine fokussierte Linie, wie z.B. ein Muster aus Punkten und/oder Linien. Der mindestens eine fokussierte Punkt und/oder die mindestens eine fokussierte Linie dienen zur Laserbearbeitung des Werkstücks und weisen insbesondere eine oberhalb einer Schwelle liegende Intensität auf, welche zur Durchführung der Laserbearbeitung des Werkstücks erforderlich ist.
  • Günstig kann es sein, wenn das Interferenzelement innerhalb des Interferenzmusters mindestens 10-mal und insbesondere mindestens 100-mal und insbesondere mindestens 1000-mal wiederholt wird. Es lassen sich dadurch insbesondere großflächige periodische Strukturen an dem Werkstück in einem oder wenigen Arbeitsschritten erzeugen.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Phaseneinstelleinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Phasendifferenz zwischen allen vorhandenen kohärenten Laserstrahlen einzustellen und insbesondere separat einzustellen. Insbesondere ist die Phaseneinstelleinrichtung dazu eingerichtet, eine Phasenlage von jedem der kohärenten Laserstrahlen separat einzustellen.
  • Insbesondere umfasst die Phaseneinstelleinrichtung eine Mehrzahl von Phaseneinstellelementen, wobei vorzugsweise jedem kohärenten Laserstrahl ein Phaseneinstellelement zugeordnet ist. Die Einstellung der Phasenlage eines bestimmten kohärenten Laserstrahls kann dann beispielsweise mittels des diesem zugeordneten Phaseneinstellelement erfolgen.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn durch Einstellung und/oder Steuerung der Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen mittels der Phaseneinstelleinrichtung mindestens eine Eigenschaft des Interferenzmusters und/oder des Interferenzelements variierbar ist oder variiert wird. Es lässt sich dadurch beispielsweise eine dynamische Bearbeitung des Werkstücks durchführen. Das Interferenzmuster lässt sich dadurch ferner auf technisch einfache Weise an unterschiedliche Anwendungen anpassen.
  • Die mindestens eine Eigenschaft umfasst insbesondere einen Abstand der Interferenzelemente und/oder eine Periodizität der Interferenzelemente und/oder eine Spitzenintensität der Interferenzelemente und/oder ein Intensitätsprofil der Interferenzelemente und/oder eine geometrische Form der Interferenzelemente.
  • Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass im Betrieb des Lasersystems zumindest eine Teilmenge der Interferenzelemente des Interferenzmusters durch Steuerung und insbesondere ausschließlich durch Steuerung der Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen relativ zu dem Werkstück bewegt wird und/oder über das Werkstück gescannt wird.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass sich das Interferenzmuster bezüglich mindestens einer Raumrichtung über eine Erstreckungslänge von mindestens 0,5 mm und bevorzugt mindestens 1 mm und besonders bevorzugt mindestens 2 mm erstreckt. Beispielsweise erstreckt sich das Interferenzmuster in der mindestens einen Raumrichtung über eine Erstreckungslänge von höchstens 10 mm.
  • Insbesondere ist das Interferenzmuster über die Erstreckungslänge hinsichtlich seiner Eigenschaften homogen oder näherungsweise homogen ausgebildet, wie z.B. hinsichtlich einer Spitzenintensität und/oder eins Intensitätsprofils und/oder einer geometrischen Form von Interferenzelementen des Interferenzmusters.
  • Insbesondere ist das Interferenzmuster zeitlich statisch ausgebildet (bei zeitlich statischen Parametern hinsichtlich der jeweiligen Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen). Insbesondere ist das Interferenzmuster hinsichtlich seiner Erstreckungslänge zu einem bestimmten Zeitpunkt vollständig ausgebildet. Insbesondere liegen alle vorhandenen Interferenzelemente des Interferenzmusters gleichzeitig vor.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Verstärkungseinrichtung bezüglich einer Haupt-Propagationsrichtung der kohärenten Laserstrahlen nach der Phaseneinstelleinrichtung angeordnet ist. Es lässt sich dadurch insbesondere die jeweilige Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen mittels der Phaseneinstelleinrichtung bei verringerter Leistung einstellen (verglichen mit einer Leistung der verstärkten kohärenten Laserstrahlen). Dies ermöglicht eine technisch einfachere Realisierung der Phaseneinstelleinrichtung.
  • Es ist allerdings grundsätzlich auch möglich, dass die Phaseneinstelleinrichtung nach der Verstärkungseinrichtung angeordnet ist.
  • Günstig kann es sein, wenn die Verstärkungseinrichtung mehrere Verstärkungselemente zur Verstärkung eines jeweiligen kohärenten Laserstrahls aufweist, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente stabförmig und/oder als Faserverstärker ausgebildet sind. Die Verstärkungselemente lassen sich insbesondere geometrisch flexibel anordnen. Beispielsweise lassen sich diese als Array anordnen. Dies ermöglicht eine geometrisch flexible und einfache Positionierung und Ausrichtung der aus den Verstärkungselementen ausgekoppelten verstärkten kohärenten Laserstrahlen.
  • Insbesondere ist ein Verstärkungselement jeweils einem bestimmten kohärenten Laserstrahl zugeordnet. Insbesondere ist eine Haupt-Propagationsrichtung des aus dem jeweiligen Verstärkungselement ausgekoppelten verstärkten kohärenten Laserstrahls parallel zu einer Vorzugsrichtung und/oder Längsmittelachse des Verstärkungselements orientiert.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Verstärkungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsleistung der jeweiligen verstärkten kohärenten Laserstrahlen einzustellen und insbesondere die Ausgangsleistung für jeden verstärkten kohärenten Laserstrahl separat einzustellen. Beispielsweise kann die Ausgangsleistung eines bestimmten verstärkten kohärenten Laserstrahls mittels eines diesem verstärkten kohärenten Laserstrahls zugeordneten Verstärkungselements eingestellt werden.
  • Vorzugsweise lässt sich dann die Ausgangsleistung von Null bis zu einem Maximalwert steuern. Durch eine Wahl der Ausgangsleistung von Null kann dann eine Deaktivierung des entsprechenden verstärkten kohärenten Laserstrahls und insbesondere des aus diesem ausgebildeten Ausgangslaserstrahls erfolgen, sodass diese insbesondere nicht mehr zur Ausbildung des Interferenzmusters beitragen.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das Lasersystem eine Aufteilungseinrichtung zur Aufteilung eines mittels der Laserstrahlquelle bereitgestellten Eingangslaserstrahls in mehrere kohärente Laserstrahlen aufweist. Es lassen sich dadurch beispielsweise die vorhandenen kohärenten Laserstrahlen mittels einer einzigen Laserstrahlquelle bereitstellen.
  • Es ist grundsätzlich auch möglich, dass das Lasersystem mehrere Laserstrahlquellen aufweist, wobei dann mittels einer jeweiligen Laserstrahlquelle ein oder mehrere kohärente Laserstrahlen bereitgestellt werden.
  • Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Lasersystem eine Vorschubeinrichtung zur Einstellung einer Position und/oder Orientierung des Werkstücks relativ zu dem Interferenzmuster aufweist. Insbesondere ist die Vorschubeinrichtung zur Durchführung einer Bewegung des Werkstücks relativ zu dem Interferenzmuster eingerichtet.
  • Insbesondere ist das Werkstück zur Durchführung der Laserbearbeitung an einer Werkstückhalterung des Lasersystems anordenbar und/oder fixierbar.
  • Die Laserstrahlquelle stellt insbesondere gepulste Laserstrahlung und insbesondere Ultrakurzpulslaserstrahlung bereit. Insbesondere sind der mittels der Laserstrahlquelle bereitgestellte Eingangslaserstrahl und/oder die kohärenten Laserstrahlen und/oder die verstärkten kohärenten Laserstrahlen und/oder die Ausgangslaserstrahlen gepulste Laserstrahlen und insbesondere Ultrakurzpulslaserstrahlen.
  • Erfindungsgemäß ist es bei dem eingangs genannten Verfahren vorgesehen, dass mittels mindestens einer Laserstrahlquelle eine Mehrzahl von kohärenten Laserstrahlen bereitgestellt wird, durch Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen mittels einer Verstärkungseinrichtung verstärkte kohärente Laserstrahlen ausgebildet werden und eine jeweilige Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen mittels einer Phaseneinstelleinrichtung eingestellt wird, wobei auf den verstärkten kohärenten Laserstrahlen basierende oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen entsprechende Ausgangslaserstrahlen ausgebildet werden, welche zur Ausbildung des Interferenzmusters in einem Strahlkonvergenzbereich konvergieren, wobei in dem Strahlkonvergenzbereich zumindest Strahlanteile von unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen konvergieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere ein oder mehrere weitere Merkmale und/oder Vorteile des erfindungsgemäßen Lasersystems auf. Vorteilhafte Ausführungsformen wurden bereits im Zusammenhang mit dem Lasersystem erläutert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere mittels des erfindungsgemäßen Lasersystems ausführbar. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren mittels des erfindungsgemäßen Lasersystems ausgeführt.
  • Darunter, dass eine erste Einrichtung und/oder ein erstes Element des Lasersystems nach einer zweiten Einrichtung und/oder einem zweiten Element des Lasersystems angeordnet ist, ist vorliegend zu verstehen, dass die in dem Lasersystem geführten Laserstrahlen, wie z.B. der Eingangslaserstrahl und/oder die kohärenten Laserstrahlen und/oder die verstärkten kohärenten Laserstrahlen, zeitlich zuerst auf die zweite Einrichtung und/oder das zweite Element treffen und anschließend auf die erste Einrichtung und/oder das erste Element. Die zweite Einrichtung und/oder das zweite Element ist dann vor der ersten Einrichtung und/oder dem ersten Element angeordnet. Diese Angaben sind stets auf die Haupt-Propagationsrichtung der jeweiligen Laserstrahlen zu beziehen.
  • Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Lasersystems, wobei ein Strahlenverlauf in einer ersten Querschnittsebene angedeutet ist;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts des Lasersystems gemäß 1, wobei ein Strahlenverlauf in einer zur ersten Querschnittsebene senkrecht orientierten zweiten Querschnittsebene angedeutet ist;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Ausführungsform des Lasersystems mit einem Fokussierelement zur Kollimation und Umlenkung von verstärkten kohärenten Laserstrahlen;
    • 4 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Ausführungsform des Lasersystems mit einer Mehrzahl von Fokussierelementen zur Kollimation der jeweiligen verstärkten kohärenten Laserstrahlen und einer Strahlumlenkeinrichtung zu deren Umlenkung;
    • 5 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform des Lasersystems mit einer Mehrzahl von Fokussierelementen;
    • 6 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Ausführungsform des Lasersystems ohne Fokussierelemente;
    • 7 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform des Lasersystems ohne Fokussierelemente;
    • 8a-8c Graustufendarstellungen eines Beispiels eines zur Laserbearbeitung eines Werkstücks vorgesehenen Interferenzmusters bei unterschiedlichen Maßstäben;
    • 9a-9c Graustufendarstellungen eines weiteren Beispiels eines zur Laserbearbeitung eines Werkstücks vorgesehenen Interferenzmusters bei unterschiedlichen Maßstäben; und
    • 10 eine Graustufendarstellung eines weiteren Beispiels eines zur Laserbearbeitung eines Werkstücks vorgesehenen Interferenzmusters.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines Lasersystems ist in den 1, 2 und 3 schematisch gezeigt und dort mit 100 bezeichnet. Im Betrieb des Lasersystems 100 werden mehrere Ausgangslaserstrahlen 102 bereitgestellt, welche ein zur Laserbearbeitung eines Werkstücks 104 vorgesehenes Interferenzmuster ausbilden. Das ausgebildete Interferenzmuster basiert insbesondere auf dem Prinzip der direkten Laserinterferenzstrukturierung (engl. Direct Laser Interference Patterning, DLIP).
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Lasersystem 100 eine Laserstrahlquelle 106, mittels welcher ein Eingangslaserstrahl 108 bereitgestellt wird, wobei der Eingangslaserstrahl 108 mittels einer Aufteilungseinrichtung 110 in eine Vielzahl von kohärenten Laserstrahlen 112 aufgeteilt wird.
  • Die mittels der Laserstrahlquelle 106 bereitgestellten Laserstrahlen, wie z.B. der Eingangslaserstrahls 108 und/oder die kohärenten Laserstrahlen 112, sind beispielsweise linear polarisierte Laserstrahlen. Insbesondere weisen diese Laserstrahlen eine hohe Strahlqualität auf, wobei ein Strahlqualitätsfaktor und/oder M2-Wert kleiner als 1,5 ist.
  • Insbesondere weist jeder der kohärenten Laserstrahlen 112 eine mittlere Leistung im Bereich von 10 W und 500 W auf.
  • Insbesondere sind die mittels der Laserstrahlquelle 106 bereitgestellten Laserstrahlen gepulste Laserstrahlen, wobei Laserpulse dieser Laserstrahlen vorzugsweise eine Pulsdauer zwischen 10 ps und 1000 ps und/oder eine Repetitionsrate zwischen 100 kHz und 1 MHz aufweisen.
  • Die Aufteilungseinrichtung 110 kann beispielsweise faseroptisch realisiert sein und/oder mindestens einen faseroptischen Strahlteiler umfassen. Ein faseroptischer Strahlteiler umfasst beispielsweise einen Eingangswellenleiter, mit welchem ausgangsseitig weitere Wellenleiter zur Strahlaufteilung verbunden sind und insbesondere durch Spleißen verbunden sind.
  • Es ist grundsätzlich auch möglich, dass zur Bereitstellung der kohärenten Laserstrahlen 112 mehrere Laserstrahlquellen 106 vorhanden sind. Beispielsweise werden dann mittels einer jeweiligen Laserstrahlquelle 106 ein oder mehrere kohärente Laserstrahlen 112 bereitgestellt.
  • Die aus der Aufteilungseinrichtung 110 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 112 sind vorzugsweise in Lichtwellenleitern und/oder Lichtleitfasern geführt, wobei die kohärenten Laserstrahlen 112 beispielsweise, wie in 1 angedeutet, jeweils in Einzelkernwellenleitern geführt sein können. Es ist grundsätzlich auch möglich, zur Führung der kohärenten Laserstrahlen 112 Multikernwellenleiter vorzusehen.
  • Zur Einstellung einer jeweiligen Phasendifferenz zwischen den einzelnen kohärenten Laserstrahlen 112 ist eine Phaseneinstelleinrichtung 114 vorgesehen, welche vorzugsweise mehrere Phaseneinstellelemente 116 umfasst. Mittels eines bestimmten Phaseneinstellelements 116 ist eine Phase eines diesem zugeordneten kohärenten Laserstrahls 112 einstellbar.
  • Beispielsweise ist mehreren oder allen kohärenten Laserstrahlen 112 jeweils ein Phaseneinstellelement 116 zugeordnet. Im Fall von N kohärenten Laserstrahlen 112 umfasst die Phaseneinstelleinrichtung 114 beispielsweise N-1 oder N Phaseneinstellelemente 116. Es lässt sich dadurch insbesondere eine jeweilige Phasendifferenz zwischen allen vorhandenen kohärenten Laserstrahlen 112 einstellen.
  • Die Phaseneinstelleinrichtung 114 und/oder die Phaseneinstellelemente 116 können beispielsweise in Lichtwellenleiter integriert sein, in welchen die kohärenten Laserstrahlen 112 geführt sind.
  • Zur Verstärkung der jeweiligen kohärenten Laserstrahlen 112 umfasst das Lasersystem 100 eine Verstärkungseinrichtung 118, welche vorzugsweise mehrere Verstärkungselemente 120 umfasst. Beispielsweise ist ein Verstärkungselement 120 jeweils einem bestimmten kohärenten Laserstrahl 112 zugeordnet. Durch Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen 112 mittels der Verstärkungseinrichtung 118 werden verstärkte kohärente Laserstrahlen 113 ausgebildet.
  • Bezogen auf eine Haupt-Propagationsrichtung 122 sind die Verstärkungseinrichtung 118 bzw. die Verstärkungselemente 120 nach der Phaseneinstelleinrichtung 114 bzw. den Phaseneinstellelementen 116 angeordnet, d.h. die jeweiligen kohärenten Laserstrahlen 112 durchlaufen die Phaseneinstellelemente 116 zuerst und anschließend die Verstärkungselemente 120.
  • Unter der Haupt-Propagationsrichtung 122 ist eine jeweilige Hauptrichtung und/oder mittlere Richtung des Eingangslaserstrahls 108 bzw. der kohärenten Laserstrahlen 112 bzw. der verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 bzw. der Ausgangslaserstrahlen 102 zu verstehen, in welche diese durch das Lasersystem 100 propagieren. Insbesondere entspricht die jeweilige Haupt-Propagationsrichtung 122 einer Hauptrichtung und/oder mittleren Richtung von dem entsprechenden Laserstrahl zugeordneten Poynting-Vektoren.
  • Insbesondere werden aus der Phaseneinstelleinrichtung 114 ausgekoppelte kohärente Laserstrahlen 112 in die Verstärkungseinrichtung 118 eingekoppelt. Insbesondere werden mittels der Phaseneinstelleinrichtung 114 die jeweiligen Phasendifferenzen zwischen den kohärenten Laserstrahlen 112 vor deren Einkopplung in die Verstärkungseinrichtung 118 eingestellt.
  • Die Verstärkungselemente 118 können insbesondere separat und/oder räumlich getrennt voneinander angeordnet und /oder ausgerichtet werden. Die Verstärkungselemente 120 sind beispielsweise stabförmig ausgebildet und/oder als Faserverstärker ausgebildet. Beispielsweise sind oder umfassen die Verstärkungselemente 120 „rod-type photonic crystal fiber amplifiers“, wie sie z.B. aus J. Limpert et al., „High-power rod-type photonic crystal fiber laser," Opt. Express 13, 1055-1058 (2005) bekannt sind.
  • Es ist auch möglich, dass die Verstärkungseinrichtung 118 und/oder die Verstärkungselemente 120 als Multikernwellenleiter ausgebildet sind und/oder in einen Multikernwellenleiter integriert sind. Die einzelnen kohärenten Laserstrahlen 112 und/oder verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 sind dann insbesondere im Fernfeld voneinander getrennt.
  • Alle vorhandenen Verstärkungselemente 120 sind vorteilhafterweise gleichartig ausgebildet und/oder als Gleichteile ausgebildet.
  • Unter den Ausgangslaserstrahlen 102 des Lasersystems 100 sind diejenigen kohärenten Laserstrahlen zu verstehen, welche im Betrieb des Lasersystems 100 mittels der Verstärkungseinrichtung 118 verstärkt sind und derart ausgebildet und/oder eingerichtet sind, dass sie ein zur Laserbearbeitung des Werkstücks 104 vorgesehenes Interferenzmuster 124 ausbilden. Die Ausgangslaserstrahlen 102 sind folglich die zur Ausbildung des Interferenzmusters 124 beitragenden und/oder eingerichteten Laserstrahlen.
  • Die Ausgangslaserstrahlen 102 laufen auf das Interferenzmuster 124 konvergent und/oder aus unterschiedlichen Richtungen kommend zu. Die Ausgangslaserstrahlen 102 verlaufen insbesondere in einem dem Interferenzmuster 124 zugeordneten Strahlkonvergenzbereich 130 des Lasersystems 100 oder bilden einen dem Interferenzmuster 124 zugeordneten Strahlkonvergenzbereich 130 des Lasersystems 100 aus.
  • Die Ausgangslaserstrahlen 102 sind folglich die zur Ausbildung des Interferenzmusters 124 beitragenden Laserstrahlen. Je nach Ausführungsform basieren die Ausgangslaserstrahlen 102 auf den mittels der Verstärkungseinrichtung 118 verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 oder entsprechen diesen.
  • Das mittels den bereitgestellten Ausgangslaserstrahlen 102 ausgebildete Interferenzmuster 124 erstreckt sich beispielsweise in einer Ebene oder in einem dreidimensionalen Volumen.
  • Es ist vorgesehen, dass das Werkstück 104 zur Laserbearbeitung mit dem ausgebildeten Interferenzmuster 124 beaufschlagt wird. Das Lasersystem 100 kann eine Werkstückhalterung 126 aufweisen, an welcher das Werkstück 104 anordenbar und/oder fixierbar ist, um dieses mit dem Interferenzmuster 124 zu beaufschlagen.
  • Ferner kann das Lasersystem 100 eine Vorschubeinrichtung 128 aufweisen, welche zur Einstellung einer Position und/oder Orientierung des Werkstücks 104 relativ zu dem Interferenzmuster 124 eingerichtet ist und/oder welche zur Durchführung einer Bewegung des Werkstücks 104 relativ zu dem Interferenzmuster 124 eingerichtet ist. Beispielsweise ist die Vorschubeinrichtung 128 eingerichtet, um die Werkstückhalterung 126 und das daran angeordnete Werkstück 104 relativ zu dem Interferenzmuster 124 zu bewegen und insbesondere entlang einer vorgegebenen Trajektorie zu bewegen.
  • Zur Ausbildung des Interferenzmusters 124 ist es notwendig, dass die zu dessen Ausbildung beitragenden Ausgangslaserstrahlen 102 konvergierend zueinander orientiert sind und einen nichtverschwindenden Winkel zueinander aufweisen. Genauer gesagt weisen die jeweiligen Haupt-Propagationsrichtungen 122 und/oder Poynting-Vektoren 132 der benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102 einen nichtverschwindenden Winkel zueinander auf.
  • Bei einer ersten Variante des Lasersystems 100 sind alle vorhandenen Ausgangslaserstrahlen 102 in einer gemeinsamen Ebene oder Fläche angeordnet (siehe beispielsweise die in 1 gezeigten drei Ausgangslaserstrahlen 102), wobei zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen 102 einen nichtverschwindenden ersten Winkel o zueinander aufweisen und jeweils unter diesem ersten Winkel α aufeinander zulaufen, d.h. zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen 102 laufen in Richtung des auszubildenden Interferenzmusters 124 unter dem ersten α Winkel aufeinander zu.
  • Der erste Winkel α erstreckt sich insbesondere in eine erste Richtung und/oder bezüglich einer ersten Winkelkoordinate.
  • Das in diesem Fall resultierende Interferenzmuster 124 erstreckt sich zweidimensional in der genannten gemeinsamen Ebene der Ausgangslaserstrahlen 102 und insbesondere ausschließlich in dieser Ebene (bei dem in 1 gezeigten Beispiel die z-x-Ebene).
  • Bei dem Beispiel gemäß 1 ist die erste Variante dadurch realisiert, dass die aus den Verstärkungselementen 120 austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 in der ersten Raumrichtung x zueinander beabstandet positioniert sind und in eine Fokussiereinrichtung 134 des Lasersystems 100 eingekoppelt werden. Die Fokussiereinrichtung 134 weist ein oder mehrere Fokussierelemente 136 auf, welche jeweils eine Fokussieroptik und/oder ein F-Theta-Objektiv umfassen oder als solche ausgebildet sind. Die auf die Fokussiereinrichtung 134 einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 verlaufen beispielsweise parallel zueinander und/oder in einer zur ersten Raumrichtung x parallelen Ebene. Beispielsweise sind die Verstärkungselemente 120 und/oder die aus diesen austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 bezüglich der ersten Raumrichtung x als Array angeordnet.
  • Die verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 treten insbesondere als divergentes Strahlenbündel 138 und/oder als Kugelwellen oder zumindest als Teilbereiche von Kugelwellen aus den jeweiligen Verstärkungselementen 120 aus (z.B. angedeutet in 6) und fallen in dieser Form auf die Fokussiereinrichtung 134 ein. Die Fokussiereinrichtung 134 ist zur Kollimation der jeweiligen auf diese einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 ausgebildet. Die Ausgangslaserstrahlen 102, welche jeweils aus einem auf die Fokussiereinrichtung 134 einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahl 113 gebildet sind, treten jeweils als kollimiertes Strahlenbündel 140 und/oder als ebene Wellen aus der Fokussiereinrichtung 134 aus (z.B. angedeutet in 3).
  • Bei dem in den 1, 2 und 3 gezeigten Beispiel ist allen vorhandenen verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 ein einziges Fokussierelement 136 zugeordnet. Benachbarte verstärkte kohärente Laserstrahlen 113 treffen mit einem Ortsversatz bezüglich der ersten Raumrichtung x auf das Fokussierelement 136, wobei aus dem Ortsversatz nach dem Fokussierelement 136 ein Winkelversatz zwischen den aus den verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 ausgebildeten Ausgangslaserstrahlen 102 in Form des genannten ersten Winkels α zwischen benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102 resultiert.
  • Der Ortsversatz der verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 bzw. der hieraus resultierende erste Winkel α kann für alle oder für eine Teilmenge der verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 bzw. Ausgangslaserstrahlen 102 derselbe sein. Es ist allerdings auch möglich, dass der Ortsversatz bzw. erste Winkel o zwischen verschiedenen benachbarten verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 bzw. Ausgangslaserstrahlen 102 unterschiedlich gewählt wird.
  • Bei einer zweiten Variante sind mehrere Ebenen oder Flächen vorhanden, in welchen die vorhandenen Ausgangslaserstrahlen 102 verlaufen, wobei insbesondere jeweils unterschiedliche Teilmengen von Ausgangslaserstrahlen 102 unterschiedlichen Ebenen zugeordnet sind. Die einer bestimmten Teilmenge zugeordneten Ausgangslaserstrahlen 102 verlaufen dann in derselben Ebene oder Fläche.
  • Bei dem Beispiel gemäß 1, 2 und 3 kann die zweite Variante dadurch realisiert sein, dass sowohl zueinander in der ersten Raumrichtung x zueinander beabstandete verstärkte kohärente Laserstrahlen 113 vorhanden sind als auch verstärkte kohärente Laserstrahlen 113, welche in einer zur ersten Raumrichtung x quer und insbesondere senkrecht orientierten zweiten Raumrichtung y zueinander beabstandet sind. Beispielsweise sind die Verstärkungselemente 120 und/oder die aus diesen austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 als zweidimensionales Array bezüglich der ersten Raumrichtung x und der zweiten Raumrichtung y angeordnet.
  • Es sind dann sowohl zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen 102 vorhanden, welche einen nichtverschwindenden ersten Winkel α zueinander aufweisen und jeweils unter diesem ersten Winkel o aufeinander zulaufen ( 1), als auch zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen 102, welche einen nichtverschwindenden zweiten Winkel β zueinander aufweisen und jeweils unter diesem zweiten Winkel β aufeinander zulaufen (2).
  • Der zweite Winkel β erstreckt sich insbesondere in eine zweite Richtung und/oder bezüglich einer zweiten Winkelkoordinate (bezogen auf einen bestimmten Ausgangslaserstrahl 102, von welchem ausgehend der erste Winkel α bzw. zweite Winkel β zu den benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102 gemessen wird). Diese zweite Richtung bzw. zweite Winkelkoordinate ist von der ersten Richtung bzw. ersten Winkelkoordinate des ersten Winkels α verschieden. Insbesondere ist die erste Richtung quer oder senkrecht zur zweiten Richtung orientiert.
  • Bei einer Beschreibung der Orientierung der Ausgangslaserstrahlen 102 in Kugelkoordinaten entspricht der ersten Winkel α beispielsweise dem Polarwinkel und der zweite Winkel β dem Azimutwinkel.
  • Das im Fall der zweiten Variante ausgebildete Interferenzmuster 124 erstreckt sich dreidimensional im Raum (bei dem in 1 gezeigten Beispiel in allen drei Raumrichtungen x, y und z).
  • Die in dem Strahlkonvergenzbereich 130 konvergierend verlaufenden Ausgangslaserstrahlen 102 werden somit bei den vorstehend beschriebenen Varianten mittels des Ortsversatzes der auf das Fokussierelement 136 einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 und dem daraus resultierenden Winkelversatz in Form des ersten Winkels α und/oder des zweiten Winkels β realisiert.
  • Zur Ausbildung des Interferenzmusters 124 muss der Winkelversatz zwischen benachbarten Ausgangslaserstrahlen in einem bestimmten Bereich liegen. Der theoretisch mögliche Bereich, in welchem die Ausbildung des Interferenzmusters 124 erfolgen kann, liegt zwischen 2° und 180°. Bevorzugt weisen der erste Winkel α und/oder der zweite Winkel β Werte zwischen 15° und 25° auf.
  • Das in 4 gezeigte Beispiel unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Beispielen dadurch, dass die Fokussiereinrichtung 134 mehrere Fokussierelemente 136 umfasst und dass zur Ausbildung des Winkelversatzes zwischen den Ausgangslaserstrahlen 102 das Lasersystem 100 eine Strahlumlenkeinrichtung 142 aufweist. Ansonsten weist dieses Beispiel denselben Aufbau und/oder dieselbe Funktionsweise wie die vorstehend beschriebenen Beispiele auf.
  • Bei dem gezeigten Beispiel ist jedem der Verstärkungselemente 120 und/oder jedem der aus den Verstärkungselementen 120 austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 ein Fokussierelement 136 und insbesondere ein einziges Fokussierelement 136 zugeordnet.
  • Die verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 treten aus den jeweils zugeordneten Verstärkungselementen 120 als divergente Strahlenbündel 138 aus und werden mittels den Fokussierelementen 136 in kollimierte Strahlenbündel 140 umgewandelt. Die aus den jeweiligen Fokussierelementen 136 austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 sind beispielsweise parallel zueinander orientiert.
  • Somit bewirken die Fokussiereinrichtung 134 und/oder die Fokussierelemente 136 bei diesem Beispiel eine Kollimation der jeweiligen verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 und insbesondere keine Fokussierung derselben.
  • Zur Ausbildung der in dem Strahlkonvergenzbereich 130 konvergierenden und das Interferenzmuster 124 ausbildenden Ausgangslaserstrahlen 102 werden die aus den Fokussierelementen 136 austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 in die Strahlumlenkeinrichtung 142 eingekoppelt. Diese ist dazu eingerichtet, aus den eingekoppelten verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 die Ausgangslaserstrahlen 102 mit dem vorstehend beschriebenen Winkelversatz auszubilden. Die benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102 sind dann konvergent zueinander ausgerichtet und weisen zueinander jeweils den nichtverschwindenden ersten Winkel α und/oder zweiten Winkel β auf.
  • Die Stahlumlenkeinrichtung 142 kann beispielsweise mehrere Spiegelelemente 144 aufweisen, welche derart eingerichtet und angeordnet sind, dass aus den eingekoppelten verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113, welche beispielsweise parallel zueinander orientiert sind, die konvergierenden Ausgangslaserstrahlen 102 ausgebildet werden.
  • Bei dem in 5 gezeigten Beispiel weist die Fokussiereinrichtung 134, analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 4, eine Mehrzahl von Fokussierelementen 136 auf, wobei ein bestimmtes Fokussierelement 136 eine Kollimation des diesem zugeordneten verstärkten kohärenten Laserstrahls 113 bewirkt. Beispielsweise ist jedem Verstärkungselement 120 ein Fokussierelemente 136 zugeordnet.
  • Die Fokussierelemente 136 und/oder die auf die Fokussierelemente 136 treffenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 sind derart eingerichtet und angeordnet, dass die aus den Fokussierelementen 136 austretenden Laserstrahlen bereits konvergent zueinander verlaufen sowie den beschriebenen Winkelversatz zueinander aufweisen, um das Interferenzmuster 124 auszubilden. Diese austretenden Laserstrahlen entsprechen somit den Ausgangslaserstrahlen 102 bzw. weisen die beschriebenen Eigenschaften der Ausgangslaserstrahlen 102 auf.
  • Beispielsweise sind die Verstärkungselemente 120 derart angeordnet und/oder eingerichtet, dass die aus diesen ausgekoppelten und auf die Fokussierelemente 136 treffenden kohärenten Laserstrahlen 120 bereits den genannten Winkelversatz in Form des ersten Winkels α und/oder des zweiten Winkels β aufweisen. Entsprechend weisen dann bei diesem Beispiel die aus den Fokussierelementen 136 ausgekoppelten Ausgangslaserstrahlen 102 den Winkelversatz zueinander auf, um das Interferenzmuster 124 auszubilden.
  • Die Verstärkungselemente 120 sind beispielsweise stabförmig und/oder als „rod-type photonic crystal fiber amplifiers“ ausgebildet, wobei die jeweilige Haupt-Propagationsrichtung 122 des aus einem bestimmten Verstärkungselement 120 austretenden verstärkten kohärenten Laserstrahls 113 parallel oder zumindest näherungsweise parallel zu einer Längsmittelachse 146 des Verstärkungselements 120 ausgebildet ist. Beispielsweise sind dann die Längsmittelachsen 146 von benachbarten Verstärkungselementen 120 mit dem Winkelversatz in Form des ersten Winkels α und/oder des zweiten Winkels β zueinander ausgerichtet. Jeweilige Mittelpunkte der Verstärkungselemente 120 sind beispielsweise kreisförmig und/oder kugelförmig positioniert.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 liegen die Ausgangslaserstrahlen 102 jeweils als kollimierte Strahlenbündel 140 und/oder in Form von ebenen Wellen vor. In diesem Fall ist den Ausgangslaserstrahlen 102 jeweils genau ein Poynting-Vektor 132 zugeordnet, welcher der Haupt-Propagationsrichtung 122 entspricht. Der Poynting-Vektor 132 ist in diesem Fall eine global einheitliche Eigenschaft des jeweiligen kollimierten Ausgangslaserstrahls 102.
  • Bei den in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen des Lasersystems 100 werden die zur Ausbildung des Interferenzmusters 124 vorgesehenen Ausgangslaserstrahlen 102 in Form von divergenten Strahlenbündeln 138 und/oder Kugelwellen bereitgestellt. In diesem Fall ist der Poynting-Vektor 132 stets senkrecht zur Orientierung der Wellenfront der Kugelwellen eines bestimmten Ausgangslaserstrahls 102 ausgerichtet und somit lokal unterschiedlich orientiert (angedeutet in 6). Die einem bestimmten Ausgangslaserstrahl 102 zugeordneten nichtverschwindenden Poynting-Vektoren 132 decken somit einen bestimmten Winkelbereich ab. Unter der Haupt-Propagationsrichtung 122 des Ausgangslaserstrahls 102 ist dann eine gemittelte Richtung über alle nichtverschwindenden Poynting-Vektoren 132 zu verstehen.
  • Die Verstärkungselemente 120 sind derart angeordnet und/oder eingerichtet, dass zumindest Strahlanteile von aus diesen ausgekoppelten benachbarten Laserstrahlen Poynting-Vektoren 132 mit einem Winkelversatz in Form des ersten Winkels α und/oder des zweiten Winkels β aufweisen.
  • Beispielsweise sind die Verstärkungselemente 120 derart angeordnet und/oder eingerichtet, dass die aus diesen ausgekoppelten und auf die Fokussierelemente 136 treffenden Ausgangslaserstrahlen 102 bereits den genannten Winkelversatz in Form des ersten Winkels α und/oder des zweiten Winkels β aufweisen. Entsprechend weisen dann bei diesem Beispiel die aus den Fokussierelementen 136 ausgekoppelten Strahlenteile der Ausgangslaserstrahlen 102 den geeigneten Winkelversatz zueinander auf, um das Interferenzmuster 124 auszubilden. Diese aus den Verstärkungselementen 120 austretenden Laserstrahlen entsprechen somit in diesem Fall den Ausgangslaserstrahlen 102 bzw. weisen zumindest anteilsweise die notwendigen Eigenschaften zur Ausbildung des Interferenzmusters 124 auf.
  • Insbesondere sind bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 6 und 7 keine Fokussiereinrichtung 134 und/oder keine Fokussierelemente 136 zur Kollimation der aus den Verstärkungselementen 120 austretenden Laserstrahlen vorgesehen.
  • Bei dem in 6 gezeigten Beispiel sind die Längsmittelachsen 146 der Verstärkungselemente 120 und/oder die Haupt-Propagationsrichtungen 122 von benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102 parallel oder zumindest näherungsweise parallel orientiert. Zur Vergrößerung der jeweiligen Strahlanteile von benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102, welche einen geeigneten Winkelversatz in Form des ersten Winkels α und/oder des zweiten Winkels β aufweisen, um das Interferenzmuster 124 auszubilden, kann es vorgesehen sein, dass die jeweiligen Haupt-Propagationsrichtungen 122 der benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102 konvergierend zueinander einen angewinkelt werden (7). Die Haupt-Propagationsrichtungen 122 der benachbarten Ausgangslaserstrahlen 102 weisen dann einen nichtverschwindenden ersten Winkel α und/oder zweiten Winkel β zueinander auf, welcher beispielsweise zwischen 1° und 180° betragen kann.
  • Ein erstes Beispiel eines mittels des Lasersystems 100 ausgebildeten Interferenzmusters 124 ist in den 8a, 8b und 8c als Graustufendarstellung bei unterschiedlichen Maßstäben gezeigt, wobei hellere Grauwerte für höhere Intensitäten stehen. Das Interferenzmuster 124 weist ein Interferenzelement 150 auf, welches sich in zumindest einer Raumrichtung x, y, z mehrfach wiederholt, wobei die sich wiederholenden Interferenzelemente 150 in dieser zumindest einen Raumrichtung zueinander beabstandet sind und insbesondere mit jeweils gleichem Abstand zueinander benachbart angeordnet sind. Bei dem in den 8a bis 8c gezeigten Beispiel ist das Interferenzelement 150 als einzelner Punkt und/oder Fokuspunkt ausgebildet.
  • Beispielsweise wiederholt sich das Interferenzelement 150 flächig in der ersten Raumrichtung x und in der zweiten Raumrichtung y oder als dreidimensionales Volumen in allen drei Raumrichtungen. Das Interferenzelement 150 bildet insbesondere das Interferenzmuster 124 aus.
  • Bei dem in den 9a bis 9c gezeigten Beispiel ist das Interferenzelement 150 als streifenförmig und/oder als einzelner fokussierter Streifen ausgebildet.
  • Bei dem in 10 gezeigten Beispiel besteht das Interferenzelement 150 aus einem Punktmuster und/oder aus einer Mehrzahl von fokussierten Punkten.
  • Das Lasersystem 100 funktioniert wie folgt:
    • Im Betrieb des Lasersystems 100 wird das Interferenzmuster 124 mittels den Ausgangslaserstrahlen 102 ausgebildet und das an der Werkstückhalterung 126 angeordnete Werkstück 124 mit dem Interferenzmuster 124 beaufschlagt, um die Laserbearbeitung durchzuführen.
  • Eine typische Anwendung kann beispielsweise darin bestehen, eine großflächige Bearbeitung des Werkstücks 104 an einer Außenseite 152 des Werkstücks 104 und/oder im Bereich einer Außenseite 152 des Werkstücks 104 durchzuführen. Beispielsweise lassen sich an der Außenseite 152 mittels des Interferenzmusters 124 periodische Strukturen mit vorgegebenen Eigenschaften erzeugen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Werkstück 124 zur Durchführung der Laserbearbeitung mittels der Vorschubeinrichtung 128 relativ zu dem Interferenzmuster 124 positioniert und/oder ausgerichtet wird, und/oder relativ zu dem Interferenzmuster 124 bewegt wird.
  • Durch Änderung der zwischen den kohärenten Laserstrahlen 112 vorliegenden Phasendifferenzen mittels den Phaseneinstellelementen 116 lassen sich entsprechend die Phasendifferenzen zwischen den verstärkten kohärenten Laserstrahlen 113 und/oder zwischen den Ausgangslaserstrahlen 102 ändern. Es lassen sich dadurch Eigenschaften des Interferenzmusters 124 und/oder der Interferenzelemente 150 des Interferenzmusters 124 anpassen.
  • Im Betrieb des Lasersystems 100 kann durch Variation der Phasendifferenzen mittels den Phaseneinstellelementen 116 beispielsweise ein Abstand 154 zwischen zueinander benachbarten Interferenzelementen 150 angepasst werden. Ferner kann beispielsweise eine Periodizität der Interferenzelemente 150 angepasst werden, wie z.B. eine Regelmäßigkeit der Positionierung der Interferenzelemente 150. Außerdem lassen sich beispielsweise ein Intensitätsprofil und/oder eine geometrische Form der Interferenzelemente 150 anpassen. Beispielsweise können die Interferenzelemente 150 und/oder ausgewählte Interferenzelemente 150 durch Steuerung der Phasendifferenzen und insbesondere ausschließlich durch Steuerung der Phasendifferenzen mittels den Phaseneinstellelementen 116 über das Werkstück 104 gescannt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • α
    erster Winkel
    β
    zweiter Winkel
    x
    erste Raumrichtung
    y
    zweite Raumrichtung
    100
    Lasersystem
    102
    Ausgangslaserstrahl
    104
    Werkstück
    106
    Laserstrahlquelle
    108
    Eingangslaserstrahl
    110
    Aufteilungseinrichtung
    112
    kohärenter Laserstrahl
    113
    verstärkter kohärenter Laserstrahl
    114
    Phaseneinstelleinrichtung
    116
    Phaseneinstellelement
    118
    Verstärkungseinrichtung
    120
    Verstärkungselement
    122
    Haupt-Propagationsrichtung
    124
    Interferenzmuster
    126
    Werkstückhalterung
    128
    Vorschubeinrichtung
    130
    Strahlkonvergenzbereich
    132
    Poynting-Vektor
    134
    Fokussiereinrichtung
    136
    Fokussierelement
    138
    divergentes Strahlenbündel
    140
    kollimiertes Strahlenbündel
    142
    Strahlumlenkeinrichtung
    144
    Spiegelelement
    146
    Längsmittelachse
    148
    Mittelpunkt
    150
    Interferenzelement
    152
    Außenseite
    154
    Abstand
  • 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 102008037042 A1 [0002]
    • DE 102018105254 B4 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • J. Limpert et al., „High-power rod-type photonic crystal fiber laser,“ Opt. Express 13, 1055-1058 [0091]

Claims (17)

  1. Lasersystem zur Laserbearbeitung eines Werkstücks (104) mittels eines Interferenzmusters (124), umfassend mindestens eine Laserstrahlquelle (106) zur Bereitstellung einer Mehrzahl von kohärenten Laserstrahlen (112), eine Verstärkungseinrichtung (118) zur Ausbildung von verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) durch Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen (112), eine Phaseneinstelleinrichtung (114) zur Einstellung einer jeweiligen Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen (112) und/oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) und einen Strahlkonvergenzbereich (130), in welchem auf den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) basierende oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) entsprechende Ausgangslaserstrahlen (102) zur Ausbildung des Interferenzmusters (104) konvergieren, wobei in dem Strahlkonvergenzbereich (130) zumindest Strahlanteile von unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen (102) konvergieren.
  2. Lasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Strahlkonvergenzbereich (130) vorliegenden zueinander benachbarten Ausgangslaserstrahlen (102) zumindest Strahlanteile aufweisen, welche einen Winkel (α, β) von mindestens 0,2° und/oder höchstens 40° und bevorzugt von mindestens 1° und/oder höchstens 5° einschließen.
  3. Lasersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlkonvergenzbereich (130) zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen (102) Strahlanteile aufweisen, die einen einer ersten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden ersten Winkel (α) einschließen, wobei der erste Winkel (α) mindestens 0,2° und/oder höchstens 40° beträgt und bevorzugt mindestens 1° und/oder höchstens 5° beträgt.
  4. Lasersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlkonvergenzbereich (130) zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen (102) Strahlanteile aufweisen, die einen einer von der ersten Winkelkoordinate verschiedenen zweiten Winkelkoordinate zugeordneten nichtverschwindenden zweiten Winkel (β) einschließen, wobei der zweite Winkel (β) mindestens 0,2° und/oder höchstens 40° beträgt und bevorzugt mindestens 1° und/oder höchstens 5° beträgt.
  5. Lasersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlkonvergenzbereich (130) vorhandene benachbarte Ausgangslaserstrahlen (102) derart zueinander ausgerichtet sind, dass jeweils zwei zueinander benachbarte Ausgangslaserstrahlen (102) entweder Strahlanteile aufweisen, welche einen nichtverschwindenden ersten Winkel (α) einschließen, oder Strahlanteile aufweisen, welche einen nichtverschwindenden zweiten Winkel (β) einschließen.
  6. Lasersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangslaserstrahlen (102) in dem Strahlkonvergenzbereich (130) als kollimierte Strahlenbündel (140) vorliegen, oder dass die Ausgangslaserstrahlen (102) in dem Strahlkonvergenzbereich (130) als divergente Strahlenbündel (138) vorliegen.
  7. Lasersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fokussiereinrichtung (134) zur Kollimation und/oder Umlenkung von auf die Fokussiereinrichtung (134) einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113).
  8. Lasersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussiereinrichtung (134) ein Fokussierelement (136) und insbesondere ein einziges Fokussierelement (136) aufweist, wobei auf das Fokussierelement (136) mehrere und insbesondere alle vorhandenen verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) einfallen und wobei die verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) mittels des Fokussierelements (136) kollimiert und umgelenkt werden, um die Ausgangslaserstrahlen (102) bereitzustellen.
  9. Lasersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussiereinrichtung (134) mehrere Fokussierelemente (136) aufweist, wobei einem verstärkten kohärenten Laserstrahl (113) jeweils ein Fokussierelement (136) zugeordnet ist und wobei die verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) jeweils mittels des zugeordneten Fokussierelements (136) kollimiert werden.
  10. Lasersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorhandenen Fokussierelemente (136) und/oder die auf die vorhandenen Fokussierelemente (136) einfallenden verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) derart eingerichtet und angeordnet sind, dass aus den Fokussierelementen (136) austretende Laserstrahlen den Strahlkonvergenzbereich (130) ausbilden und den Ausgangslaserstrahlen (102) entsprechen.
  11. Lasersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Strahlumlenkeinrichtung (142) zur Umlenkung der verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113), um die im Strahlkonvergenzbereich (130) konvergierenden Ausgangslaserstrahlen (102) auszubilden.
  12. Lasersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Verstärkungseinrichtung (118) ausgekoppelten verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) als divergente Strahlenbündel (138) vorliegen, wobei eine Haupt-Propagationsrichtung (122) von benachbarten verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) parallel oder quer orientiert ist und wobei die verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) den Ausgangslaserstrahlen (102) entsprechen.
  13. Lasersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferenzmuster (124) mindestens ein Interferenzelement (150) zur Laserbearbeitung des Werkstücks (104) aufweist, welches sich innerhalb des Interferenzmusters (124) wiederholt und insbesondere mit regelmäßigen Abständen (154) wiederholt.
  14. Lasersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferenzelement (150) innerhalb des Interferenzmusters (124) mindestens 10-mal und insbesondere mindestens 100-mal und insbesondere mindestens 1000-mal wiederholt wird.
  15. Lasersystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einstellung der Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen (112) oder verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) mittels der Phaseneinstelleinrichtung (114) mindestens eine Eigenschaft des Interferenzmusters (124) und/oder des Interferenzelements (150) variierbar ist oder variiert wird, wobei die mindestens eine Eigenschaft insbesondere einen Abstand (154) der Interferenzelemente (150) und/oder eine Periodizität der Interferenzelemente (150) und/oder eine Spitzenintensität der Interferenzelemente (150) und/oder ein Intensitätsprofil der Interferenzelemente (150) und/oder eine geometrische Form der Interferenzelemente (150) umfasst.
  16. Lasersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung (118) mehrere Verstärkungselemente (120) zur Verstärkung eines jeweiligen kohärenten Laserstrahls (112) aufweist, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (120) stabförmig und/oder als Faserverstärker ausgebildet sind.
  17. Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks mittels eines Interferenzmusters (124), bei dem mittels mindestens einer Laserstrahlquelle (106) eine Mehrzahl von kohärenten Laserstrahlen (112) bereitgestellt wird, durch Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen (112) mittels einer Verstärkungseinrichtung (118) verstärkte kohärente Laserstrahlen (113) ausgebildet werden und eine jeweilige Phasendifferenz zwischen den kohärenten Laserstrahlen (112) und/oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) mittels einer Phaseneinstelleinrichtung (114) eingestellt wird, wobei auf den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) basierende oder den verstärkten kohärenten Laserstrahlen (113) entsprechende Ausgangslaserstrahlen (102) ausgebildet werden, welche zur Ausbildung des Interferenzmusters (124) in einem Strahlkonvergenzbereich (130) konvergieren, wobei in dem Strahlkonvergenzbereich (130) zumindest Strahlanteile von unterschiedlichen Ausgangslaserstrahlen (102) konvergieren.
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