DE10222491A1

DE10222491A1 - Method for targeted generating of refractive index modifications in volume transparent materials, requires laser radiation with transposition of material processing zones affecting refractive index modification

Info

Publication number: DE10222491A1
Application number: DE2002122491
Authority: DE
Inventors: Stefan Nolte; Matthias Will; Andreas Tuennermann
Original assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-11-27

Abstract

A method for targeted generating of refractive index modifications, in which pressure or stress distribution occurring in the material through laser radiation, the danger of unwanted refractive index changes is present. The laser radiation is directed with a transposition of material processing zones affecting the refractive index modification but not on the respective material area for the envisaged refractive index modification. The laser radiation affecting the refractive index modification with transposition of material processing zones is not on the respective material area, for the envisaged refractive index modification, but is directed on its surrounding area. An Independent claim is given for a device for carrying out the method for targeted generation of refractive index modifications.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gezielten Erzeugung von Brechzahlmodifikationen im Volumen transparenter Materialien mittels Laserstrahlung und Vorrichtungen zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for the targeted generation of Refractive index modifications in the volume of transparent materials using laser radiation and devices for advantageous implementation of the method.

Die Erzeugung von Brechzahlmodifikationen in transparenten Materialien ist für viele Anwendungen von großem Interesse. Dazu zählen neben der optischen Datenspeicherung insbesondere Anwendungen in der integrierten Optik (beispielsweise wellenleitende Strukturen, Verzweiger, Koppler, Modulatoren etc.). Derzeit werden solche Strukturen vorwiegend durch Ionenaustausch, Ionendiffusion, Laserbestrahlung spezieller photorefraktiver Materialien oder lithographische Verfahren hergestellt (z. B. W. Karthe, R. Müller: "Integrierte Optik", Leipzig, Akadem. Verlagsges. Geest & Portig, 1991, ISBN 3- 321-000080-6). Alle diese Verfahren sind jedoch auf die Erzeugung von zweidimensionalen Strukturen beschränkt. The creation of refractive index modifications in transparent materials is for many Applications of great interest. In addition to optical data storage, this includes in particular applications in integrated optics (e.g. wave-guiding Structures, splitters, couplers, modulators etc.). Such structures are currently in use mainly through ion exchange, ion diffusion, laser radiation more specifically photorefractive materials or lithographic processes (e.g. W. Karthe, R. Müller: "Integrated optics", Leipzig, Akadem. Verlagsges. Geest & Portig, 1991, ISBN 3- 321-000080-6). However, all of these methods are based on the generation of two-dimensional structures.

Im Jahre 1996 wurde gezeigt, dass sich mit Hilfe ultrakurzer Laserpulse permanente Brechzahlmodifikationen lokal im Volumen von Gläsern erzeugen lassen (K. M. Davis, K. Miura, N. Sugimoto, and K. Hirao: "Writing waveguides in glass with a femtosecond laser", Opt. Lett. 21, 1996, 1729). Dies eröffnet die Möglichkeit, nunmehr auch dreidimensionale Wellenleiterstrukturen zu realisieren. In 1996 it was shown that with the help of ultra-short laser pulses permanent Have refractive index modifications generated locally in the volume of glasses (K.M. Davis, K. Miura, N. Sugimoto, and K. Hirao: "Writing waveguides in glass with a femtosecond laser ", Opt. Lett. 21, 1996, 1729). This opens up the possibility, now also to realize three-dimensional waveguide structures.

Werden intensive ultrakurze Laserpulse in das Volumen optisch transparenter Materialien fokussiert, so kommt es bei geeigneten Parametern im Fokus zur Absorption der Laserstrahlung durch Multiphotonen- und/oder Avalancheprozesse. Bei hinreichend geringer linearer Absorption lässt sich die Energie somit lokal im Fokusbereich deponieren. In der Folge kommt es zu lokalen Struktur- und Brechungsindexmodifikationen. Als mögliche Ursachen für die Brechungsindexänderungen werden derzeit Farbzentren, Materialverdichtung oder thermo-mechanischer Stress diskutiert. Become intense ultra-short laser pulses in the volume of optically transparent materials focused, so with suitable parameters the focus is absorbed Laser radiation through multiphoton and / or avalanche processes. With sufficient With low linear absorption, the energy can thus be local in the focus area deposit. As a result, there are local structural and Refractive index modifications. Currently, possible causes for the refractive index changes Color centers, material densification or thermo-mechanical stress discussed.

Durch Bewegen der Probe relativ zum Laserstrahl (vgl. Fig. 1) lassen sich ausgedehnte Bereiche mit modifizierter Brechzahl erzeugen und dadurch schließlich auch wellenleitende Strukturen generieren. Dabei kann die Probe im Wesentlichen senkrecht oder parallel zur Laserstrahlachse verschoben werden. Die Größe der Brechzahlmodifikationen und die daraus resultierenden Wellenleitungseigenschaften hängen von den Parametern der Laserstrahleinwirkung im Material ab. Dies betrifft neben der Pulsenergie und der Fokussierungsgeometrie auch die Verfahrgeschwindigkeit der Probe bzw. die Repetitionsrate des Lasers. By moving the sample relative to the laser beam (cf. FIG. 1), extensive areas with a modified refractive index can be generated and ultimately wave-guiding structures can also be generated. The sample can be shifted essentially perpendicular or parallel to the laser beam axis. The size of the refractive index modifications and the resulting waveguide properties depend on the parameters of the laser beam exposure in the material. In addition to the pulse energy and the focusing geometry, this also affects the speed of movement of the sample and the repetition rate of the laser.

Die Möglichkeit, im Materialbearbeitungsareal der Laserstrahlung gewünschte Brechzahlerhöhungen ohne nachteilige Beeinflussung anderer (benachbarter) Bereiche (störende Brechzahlveränderungen) hervorzurufen, ist aber auf wenige Materialien, wie beispielsweise Quarzglas, beschränkt. Während sich bei diesen Materialien mit entsprechenden Parametern der Lasermaterialbearbeitung eine gewünschte Brechzahlerhöhung im laserbestrahlten Areal erreichen lässt, zeigen andere Materialien möglicherweise auf Grund der durch die Lasereinwirkung entstehenden Druck- und Stressverteilungen unerwünschte Brechzahlveränderungen, welche in Bezug auf den bestimmungsgemäßen Einsatz des laserbehandelten Materials, insbesondere in seiner Eigenschaft als Wellenleiter, sehr störend sein kann, da das eingekoppelte Licht dann in Bereichen außerhalb der Laserbestrahlungsareale geführt wird und somit unerwünschte Strahlgeometrien erzeugt werden. Fig. 2 zeigt beispielhaft die Mikroskopaufnahme eines Wellenleiters in kristallinem Quarz, wobei im Polarisationskontrast das laserbestrahlte Areal dunkel erscheint, was auf Streuung, Absorption oder einen abgesenkten Brechungsindex hinweist. Deutlich sichtbar sind aber auch im Polarisationskontrast hell erscheinende Zonen mit unerwünschter Brechzahlerhöhung außerhalb des Laserbestrahlungsareals, die möglicherweise durch die entstandenen Druck- und Stressverteilungen hervorgerufen wurden und, wie gesagt, sehr störend wirken können. The possibility of causing desired increases in the refractive index in the material processing area of the laser radiation without adversely affecting other (adjacent) areas (disturbing refractive index changes) is limited to a few materials, such as quartz glass. While these materials can be used to achieve a desired increase in the refractive index in the laser-irradiated area with the appropriate parameters for laser material processing, other materials may show undesirable changes in refractive index due to the pressure and stress distributions caused by the laser exposure, which changes in relation to the intended use of the laser-treated material, especially in its property as a waveguide, can be very disruptive, since the injected light is then guided in areas outside the laser irradiation area and thus undesired beam geometries are generated. Fig. 2 shows an example of the microscope photograph of a waveguide in crystalline quartz, wherein the laser-irradiated area appears dark in polarization contrast, indicative of scattering, absorption, or a lowered refractive index. Zones that appear bright in the polarization contrast with an undesirable increase in refractive index outside the laser irradiation area, which may have been caused by the pressure and stress distributions that have arisen and, as stated, can be very disruptive.

Andererseits kann jedoch eine Lichtführung gerade in nicht direkt mit dem Laser bestrahlten Bereichen durchaus vorteilhaft sein, weil dort weniger Defekte existieren als in dem direkten lasermodifizierten Bereich und sich daher geringere Dämpfungswerte ergeben können. Hinzu kommt, dass bei kristallinem Material im Laserfokus eine Amorphisierung stattfindet. Sollen die kristallinen Materialeigenschaften jedoch ausgenutzt werden, so ist nur eine definierte und störungsfreie Lichtleitung in dem nicht laserbestrahlten kristallinen Bereich verwertbar. On the other hand, however, directing the light cannot be done directly with the laser irradiated areas can be quite advantageous because there are fewer defects than in the direct laser-modified area and therefore lower attenuation values result can. In addition, amorphization occurs with crystalline material in the laser focus takes place. However, if the crystalline material properties are to be exploited, that is only a defined and interference-free light guide in the non-laser-irradiated crystalline Area usable.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit Laserstrahlung definierte Brechzahlmodifikationen in weitgehend beliebigen für Licht transparenten Materialien zu erzeugen, ohne dass auf Grund der Bestrahlungswirkung im Material hervorgerufene unerwünschte Brechzahlveränderungen auftreten. The object of the invention is to modify the refractive index with laser radiation to produce largely any materials that are transparent to light, without relying on Undesirable effects caused by the radiation effect in the material Refractive index changes occur.

Erfindungsgemäß wird durch die Laserstrahlung nicht, wie gewohnt, unmittelbar das Materialareal für die beabsichtigte Brechzahlmodifikation bestrahlt, sondern die Laserstrahlung wird auf den Umgebungsbereich des besagten Materialareals gerichtet. Dabei wird die Laserstrahlung derart auf einen oder mehrere Punkte bzw. einen/mehrere ausgedehnte Bereiche in der Umgebung des zu modifizierenden Materialareals gerichtet, dass sich die Wirkungen dieser Bestrahlungen in dem zu modifizierenden Materialareal überlagern und dadurch dort die gewünschte Brechzahländerung hervorrufen. Die Bestrahlung der Umgebungsbereiche kann dabei gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Auch kann die Bestrahlung mit einem oder mehreren Laserstrahlen auf den Rand bzw. die Peripherie des Materialareals für die beabsichtigte Brechzahlmodifikation erfolgen und dabei sehr variabel sein sowie vor allem besonders auf den Laserbearbeitungseffekt in Abhängigkeit der Materialeigenschaften sowie der Parameter für die Laserbearbeitung zugeschnitten werden. Damit sind sehr spezielle Laserbearbeitungen möglich, die auch in Materialien, wie beispielsweise Quarz, welche bislang die vorbeschriebenen störenden Materialveränderungen zeigten, Brechzahlmodifikationen ohne diese störenden Nebeneffekte erlauben. According to the invention, the laser radiation does not, as usual, directly Irradiated material area for the intended refractive index modification, but the Laser radiation is directed onto the surrounding area of said material area. there the laser radiation is thus directed to one or more points or one / more directed extensive areas in the vicinity of the material area to be modified, that the effects of these irradiations in the material area to be modified overlay and thereby cause the desired refractive index change there. The Irradiation of the surrounding areas can take place simultaneously or in succession. Irradiation with one or more laser beams on the edge or the Periphery of the material area for the intended refractive index modification and be very variable as well as especially on the laser processing effect in Dependence of the material properties and the parameters for laser processing be tailored. This enables very special laser processing, which is also possible in Materials such as quartz, which so far have been the disruptive ones described above Material changes showed refractive index modifications without these disturbing Allow side effects.

Für eine Relativbewegung des Bearbeitungsobjektes parallel zum Laserstrahl ist dabei ein Ringfokus der Laserstrahlung in der Ebene senkrecht zur Bewegungsachse vorteilhaft. Die Laserstrahlung wird ringförmig auf die Peripherie des Materialareals für die beabsichtigte Brechzahlmodifikation fokussiert. Im Zentrum des Ringfokus, in welchem keine Laserstrahlung auftritt, also im Mittelpunkt des besagten Materialareals für die beabsichtigte Brechzahlmodifikation, kommt es durch die Fokusgeometrie zum stärksten Druckanstieg im Material und damit zur höchsten Brechzahlmodifikation. For a relative movement of the processing object parallel to the laser beam, there is a Ring focus of the laser radiation in the plane perpendicular to the axis of movement is advantageous. The Laser radiation is aimed at the periphery of the material area for the intended purpose Refractive index modification focused. At the center of the ring focus, in which none Laser radiation occurs, i.e. in the center of the material area for the intended refractive index modification, the focus geometry leads to the strongest Pressure increase in the material and thus the highest refractive index modification.

Bei einer Relativbewegung des Bearbeitungsobjektes transversal zur Strahlungsrichtung erweist sich ein Mehrfachfokus, beispielsweise zwei auf die gegenüberliegenden Randpunkte des Materialareals für die beabsichtigte Brechzahlmodifikation gerichtete Foki (Doppelfokus), mit definierten Abstand als zweckmäßig, wobei die bei der besagten Relativbewegung von dem Doppelfokus gebildete Achse im Wesentlichen senkrecht zur Strahlungsrichtung der Laserstrahlung (Schreibrichtung) verläuft. Die Mehrfachfoki können dabei sowohl durch separate Strahlerzeugungssysteme oder durch entsprechende optische Elemente, wie Keilplatten und Linsen, aus einem einzigen Laserstrahl gebildet werden. With a relative movement of the processing object transversely to the radiation direction a multiple focus turns out, for example two on the opposite Focus points of the material area for the intended refractive index modification (Double focus), with a defined distance as expedient, with the said Relative movement of the axis formed by the double focus essentially perpendicular to The radiation direction of the laser radiation (writing direction) runs. The multiple foci can either by separate beam generation systems or by appropriate optical elements, such as wedge plates and lenses, are formed from a single laser beam become.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie von Anordnungen zur Verfahrensdurchführung genannt. Advantageous refinements of the method and of Arrangements for carrying out the process called.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. The invention will now be described with reference to one in the drawing Embodiment will be explained in more detail.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 schematische Darstellungen von Vorrichtungen zur parallelen (Fig. 1a) und transversalen (Fig. 1b) Brechzahlmodifikation mittels Laserstrahlbearbeitung Fig. 1 shows schematic representations of devices for parallel ( Fig. 1a) and transverse ( Fig. 1b) refractive index modification by means of laser beam processing

Fig. 2 Mikroskopaufnahme (Querschnitt) eines auf bekannte Weise im kristallinen Quarz erzeugten Wellenleiters mit unerwünschten Brechzahlveränderungen Fig. 2 microscope image (cross section) of a waveguide produced in a known manner in crystalline quartz with undesirable changes in refractive index

Fig. 3 Gegenüberstellung bekannter und erfindungsgemäßer Lasereinwirkung anhand der ortsaufgelösten Brechzahlmodifikation Fig. 3 Comparison of known and inventive laser exposure based on the spatially resolved refractive index modification

Fig. 4 Laserstrahlung mit ringförmiger Intensitätsverteilung (Doughnut) für Brechzahlmodifikationen in paralleler Relativbewegung zwischen Laserstrahlung und Bearbeitungsobjekt Fig. 4 laser radiation with an annular intensity distribution (donut) for refractive index modifications in parallel relative movement between the laser radiation and the processing object

Fig. 5, 6 Laserstrahlung mit Doppelfokus für Brechzahlmodifikationen in transversaler Relativbewegung zwischen Laserstrahlung und Bearbeitungsobjekt Fig. 5, 6, laser radiation with a double focus for refractive index modification in the transverse relative movement between laser radiation and the machining object

In Fig. 1 sind zwei an sich bekannte Vorrichtungen zur Brechzahlmodifikation mittels Laserstrahlbearbeitung schematisch dargestellt. Ein Laserstrahl 1 wird jeweils über ein Objektiv 2 auf ein Bearbeitungsareal 3 bzw. 4 eines Bearbeitungsobjektes 5 bzw. 6 fokussiert, wobei das Material des Bearbeitungsobjektes 5 bzw. 6 eine Brechzahlmodifikation erfährt. In Fig. 1a wird das Bearbeitungsobjekt 5 transversal zum fokussierten Laserstrahl bewegt (Bewegung in x-Richtung), wodurch eine linienförmige brechzahlspezifische Struktur 7 im Bearbeitungsobjekt 5 "geschrieben" wird. In Fig. 1 two known devices for refractive index modification by means of laser beam processing are shown schematically. A laser beam 1 is focused via a lens 2 on a processing area 3 or 4 of a processing object 5 or 6 , the material of the processing object 5 or 6 undergoing a refractive index modification. In FIG. 1 a, the processing object 5 is moved transversely to the focused laser beam (movement in the x direction), as a result of which a line-shaped structure 7 specific to the refractive index is “written” in the processing object 5 .

Bei Fig. 1b wird das Bearbeitungsobjekt 6 parallel zum fokussierten Laserstrahl bewegt. Durch diese Bewegung in z-Richtung entsteht im Bearbeitungsobjekt 6 eine linienförmige brechzahlspezifische Struktur 8. In Fig. 1b, the processing object 6 is moved parallel to the focused laser beam. This movement in the z direction creates a linear refractive index-specific structure 8 in the processing object 6 .

Fig. 2 zeigt beispielhaft die Mikroskopaufnahme einer an sich bekannten laserinduzierten Brechzahlmodifikation in kristallinem Quarz, wobei im Polarisationskontrast das laserbestrahlte Areal 9 im Zentrum der Mikroskopaufnahme dunkel erscheint. Deutlich sichtbar sind aber auch im Polarisationskontrast rechts und links neben dem laserbestrahlten Areal 9 zwei hell erscheinende Zonen 10, 11 mit unerwünschter Brechzahlveränderung, die möglicherweise durch die entstandenen Druck- und Stressverteilungen hervorgerufen wurden und für den bestimmungsgemäßen Einsatz des dargestellten Wellenleiters störend sein können. Fig. 2 shows an example of the microscopic photograph of a known laser-induced refractive index modification in crystalline quartz, where in the laser-irradiated area 9 polarization contrast appears dark in the center of the micrograph. Also clearly visible in the polarization contrast on the right and left next to the laser-irradiated area 9 are two bright zones 10 , 11 with undesirable changes in refractive index, which may have been caused by the pressure and stress distributions that have arisen and can be disruptive for the intended use of the waveguide shown.

In Fig. 3 sind schematisch die bei unterschiedlichen Materialien auftretenden Brechzahlverteilungen (Brechzahl n) im Querschnitt durch die modifizierten Bereiche dargestellt. Der laserbestrahlte Bereich ist jeweils durch einen Pfeil symbolisiert. In Fig. 3a ist ein Brechzahlverlauf skizziert, wie er bekannter Weise zur Erzeugung eines Wellenleiters gewünscht ist und z. B. in Quarzglas durch die Bestrahlung mit ultrakurzen Laserpulsen erzeugt wird. Dagegen zeigen Fig. 3b und 3c unerwünschte Brechzahlmodifikationen, die insbesondere für das gezielte Erzeugen von Wellenleitern störend wirken können. Durch die erfindungsgemäße Bestrahlung (Fig. 3d) mehrerer Bereiche (in diesem Ausführungsbeispiel zwei Bereiche) außerhalb des zu modifizierenden Bereiches und im festgelegten Abstand zueinander überlagern sich aber bei solchen Materialien und Bearbeitungsparametern die Brechungsindexmodifikationen derart, dass eine bestimmungsgemäße Brechzahlmodifikation erzeugt und dadurch beispielweise eine bestimmungsgemäße Ausbildung eines Wellenleiters ermöglicht wird. Die in Fig. 3d skizzierte Brechungsindexverteilung ist durch Überlagerung der Brechungsindexverteilungen (vgl. Fig. 3b) entstanden. In Fig. 3, the refractive index distributions occur in different materials (refractive index n) are illustrated in cross section through the modified regions schematically. The laser-irradiated area is symbolized by an arrow. In Fig. 3a, a refractive index curve is sketched, as is known to be desired for producing a waveguide and z. B. is produced in quartz glass by irradiation with ultrashort laser pulses. In contrast, Fig. 3b and 3c undesirable refractive index modifications that can interfere in particular for the selective generating of waveguides. Due to the irradiation according to the invention ( FIG. 3d) of several areas (in this exemplary embodiment two areas) outside the area to be modified and at a fixed distance from one another, the refractive index modifications overlap in such materials and processing parameters in such a way that an intended refractive index modification and thereby, for example, an intended one Formation of a waveguide is made possible. The refractive index distribution sketched in FIG. 3d was created by superimposing the refractive index distributions (cf. FIG. 3b).

In Fig. 4 wird als Ausführungsbeispiel der Erfindung mit dem Laserstrahl 1 über eine Strahlformungsoptik 12, beispielsweise eine aus Übersichtsgründen nicht näher dargestellte an sich bekannte diffraktive Optik, in einem Bearbeitungsobjekt 13, welches in z- Koordinatenrichtung (parallel zur Achse des Laserstrahls 1) bewegt wird, eine ringförmige Laserintensitätsverteilung 14 (ein sog. Doughnut) zur Lasermaterialbearbeitung erzeugt. In Fig. 4 of the invention with the laser beam 1 via a beam shaping optical system 12 is as an exemplary embodiment, for example, for reasons of clarity not shown in more detail in known diffractive optics, in a processing object 13, which moves (parallel to the axis of the laser beam 1) in the z coordinate direction an annular laser intensity distribution 14 (a so-called donut) for laser material processing is generated.

Mit dieser ringförmigen Laserintensitätsverteilung 14 wird die Brechzahl des Materials vom Bearbeitungsobjekt 13 derart verändert, dass im Zentrum der ringförmigen Laserintensitätsverteilung 14 die bestimmungsgemäße Brechzahlmodifikation bewirkt wird, um dieses zentrale Areal der bestimmungsgemäßen Brechzahlmodifikation herum jedoch keine nennenswerten unerwünschten Brechzahlveränderungen (vgl. Zonen 10, 11 in Fig. 2) auftreten. Mit der besagten und in Fig. 4 durch einen Pfeil angedeuteten z-Koordinatenbewegung des Bearbeitungsobjektes 13 relativ zur ringförmigen Laserintensitätsverteilung 14 wird im Bearbeitungsobjekt 13 eine linienförmige Struktur 15 modifizierter Brechzahl, beispielsweise zur Verwendung als optischer Wellenleiter, erzeugt. With this annular laser intensity distribution 14 , the refractive index of the material from the processing object 13 is changed in such a way that the intended refractive index modification is effected in the center of the annular laser intensity distribution 14 , but around this central area of the intended refractive index modification no significant undesirable refractive index changes (see zones 10 , 11 in Fig. 2) occur. A linear structure 15 of modified refractive index, for example for use as an optical waveguide, is generated in the processing object 13 with the said z-coordinate movement of the processing object 13 relative to the annular laser intensity distribution 14 , which is indicated by an arrow in FIG. 4.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Laserstrahl 1 wird über eine optische Keilplatte 16 und eine Linse 17 zu einem Laser-Doppelfokus 18 gebündelt, der in einem Bearbeitungsobjekt 19 in den zwei Arealen des Laser-Doppelfokus 18 jeweils eine Lasermaterialbearbeitung derart bewirkt, dass im Zentrum zwischen den beiden Bearbeitungsarealen des Laser-Doppelfokus 18 eine bestimmungsgemäße Brechzahlmodifikation des Material vom Bearbeitungsobjekt 19 hervorgerufen wird, ohne dass wiederum in dessen Umgebung eine unerwünschte Brechzahländerung gegeben ist. Mit der ebenfalls durch einen Pfeil angedeuteten y-Koordinatenbewegung des Bearbeitungsobjektes 15 senkrecht zur Achse des Laserstrahls 1 wird im Bearbeitungsobjekt 19 eine linienförmige Struktur 20 "geschrieben". Fig. 5 shows a second embodiment of the invention. The laser beam 1 is bundled via an optical wedge plate 16 and a lens 17 to form a laser double focus 18 , which in a processing object 19 in the two areas of the laser double focus 18 effects laser material processing such that in the center between the two processing areas of the laser Double focus 18, an intended refractive index modification of the material is caused by the processing object 19 , without in turn causing an undesirable change in the refractive index in its surroundings. With the y-coordinate movement of the processing object 15, likewise indicated by an arrow, perpendicular to the axis of the laser beam 1 , a linear structure 20 is "written" in the processing object 19 .

Fig. 6 zeigt ebenfalls die Bündelung des Laserstrahls 1 zu dem Laser-Doppelfokus 18 über die kombinatorische Anordnung von Keilplatte und Linse, wobei jedoch eine im Vergleich zu Fig. 5 in der Form anders ausgebildete Keilplatte 21 der Linse 17 vorgelagert ist. Die Funktionsweise ist dieselbe wie zu Fig. 5 beschrieben. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Laserstrahl
2 Objektiv
3, 4 Bearbeitungsareal
5, 6, 13, 19 Bearbeitungsobjekt
7, 8, 15, 20 Struktur
9 laserbestrahltes Areal
10, 11 Zone mit unerwünschter Brechzahlveränderung
12 Strahlformungsoptik
14 ringförmige Laserintensitätsverteilung
16, 21 optische Keilplatte
17 Linse
18 Laser-Doppelfokus
n Brechzahl
Fig. 6 also bundling shows the laser beam 1 to the laser dual focus 18 through the combinatorial array of wedge plate and lens, but wherein a is upstream in comparison with Fig. 5 differently designed in the form of wedge plate 21 of the lens 17. The mode of operation is the same as described for FIG. 5. List of the reference numerals used 1 laser beam
2 lens
3 , 4 processing area
5 , 6 , 13 , 19 processing object
7 , 8 , 15 , 20 structure
9 laser-irradiated area
10 , 11 zone with undesirable change in refractive index
12 beam shaping optics
14 circular laser intensity distribution
16 , 21 optical wedge plate
17 lens
18 Laser double focus
n refractive index

Claims

1. Method for the targeted generation of refractive index modifications in the volume of transparent materials by means of laser radiation, in particular for the processing of materials in which, for example due to the so-called pressure or stress distribution resulting from the laser radiation in the material, there is a risk of undesirable changes in refractive index characterized in that the laser radiation with an overlay of material processing zones acting on the refractive index modification is not directed at the respective material area for the intended refractive index modification, but at its surrounding area.

2. The method according to claim 1, characterized in that the laser radiation in one circular focus on the periphery of the material area for the intended Refractive index modification is directed.

3. The method according to claim 2, characterized in that with a relative movement the ring-shaped focusing in one plane between material and laser radiation is perpendicular to the axis of movement of this relative movement.

4. The method according to claim 1, characterized in that the laser radiation by at least two radiation foci on the edge area of the material area for the intended refractive index modification is directed.

5. The method according to claim 4, characterized in that the radiation foci each are generated by different laser arrangements.

6. The method according to claim 4, characterized in that the radiation foci by locally separately focusing optical means of a laser beam are generated.

7. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that at least one beam shaping lens ( 2 , 12 , 16 , 17 ) is provided which focuses the laser radiation ( 1 ) on the surroundings of the respective material area for the intended refractive index modification.

8. The device according to claim 7 for performing the method according to claims 2 and 6, characterized in that a laser beam ( 1 ) is provided, in the beam path a beam shaping optics, for example a diffractive or special refractive optics ( 12 ) or an axicon in combination with a focusing element, such as a lens, for annular focusing ( 14 ) of the laser beam ( 1 ).

9. The device according to claim 7 for performing the method according to claims 4 and 6, characterized in that a laser beam ( 1 ) is provided in the beam path, a beam shaping optics ( 17 , 18 ) for generating at least two radiation foci ( 18 ) of the laser beam ( 1 ) is arranged.

10. The device according to claim 9, characterized in that the beam shaping optics for generating two radiation foci ( 18 ) of the laser beam ( 1 ) consists of a wedge plate ( 16 ) and a lens ( 17 ).

11. The device according to claim 7 for performing the method according to claims 2 or 4 and 5, characterized in that several laser beams, each with a separate one Beam shaping optics are provided for beam focusing.