DE112012000019B4 - Glasfaserübertragung verwendendes Laseroptiksystem - Google Patents

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Abstract

Glasfaserübertragung verwendendes Laseroptiksystem (1), aufweisend: eine erste Glasfaser (3) zum Übertragen von von einem Laseroszillator (2) emittiertem Laserlicht; eine Kollimatorlinse (4) zum Kollimieren des von der ersten Glasfaser (3) emittierten Laserlichts; ein Linsenfeld (5) umfassend eine Vielzahl an Zellen zum Konvergieren des von der Kollimatorlinse (4) emittierten Laserlichts in eine Vielzahl an Punkten; eine Vielzahl an zweiten Glasfasern (6) mit jeweils einem kleineren Kerndurchmesser als die erste Glasfaser (3) und konfiguriert das durch das Linsenfeld (5) in den entsprechenden Punkt konvergierte Laserlicht aufzunehmen, wobei die zweiten Glasfasern (6) Ausgangsenden (6b) mit gegenseitig parallelen Axiallinien haben und linear in einer einzelnen Reihe angeordnet sind; und eine optische Linearisierungseinheit (7–11) zum Formen des von den zweiten Glasfasern (6) emittierten Laserlichts in Laserlicht mit einem linearen Querschnitt an einer beleuchteten Oberfläche (12), dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erste Glasfaser (3) einen Kerndurchmesser von A und eine NA von B hat, die zweiten Glasfasern (6) einen Kerndurchmesser von L und eine NA von K haben, das Laserlicht an der Kollimatorlinse (4) einen Strahldurchmesser D4 hat und der Durchmesser des jede Zelle des Linsenfeldes umschreibenden Kreises D5 ist, D4/D5 = (A × B)/(L × K) gilt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Laseroptiksystem, das Glasfasern zur Übertragung des von einem Oszillator erzeugten Laserlichts und zum Formen des Laserlichts in einen vorgeschriebenen Laserstrahl verwendet, und insbesondere auf ein zum Verwenden beim Ausglühen von Dünnfilmsilizium geeignetes Laseroptiksystem.
  • Die Laserausglühtechnologie ist als eine Technologie zum Kristallisieren oder anderweitigen Modifizieren der Oberfläche eines Werkstücks unter Verwendung von Laserlicht bekannt. Das konventionelle Laserausglühsystem bestand typischerweise aus einem einen Laseroszillator verwendenden Excimerlaser, der konfiguriert ist, einen Laserstrahl mit einem linearen oder rechteckigen Querschnitt herzustellen. Laserausglühsysteme, die einen Excimerlaser verwenden, werden in den Patentdokumenten 1 und 2 vorgeschlagen. Derartige konventionelle Systeme verwendeten normalerweise in einer gegenseitig senkrechten Beziehung angeordnete Felder zylindrischer Linsen, um das von einem Laseroszillator emittierte Laserlicht in einen Laserstrahl mit einer gleichmäßigen Intensitätsverteilung entlang einer bestimmten Querschnittsrichtung und einer hochkonzentrierten Intensitätsverteilung entlang einer auf der vorgenannten Querschnittsrichtung senkrechten Richtung, oder mit einem linearen Querschnitt zu formen.
  • In einem optischen System zum Formen des von einem Laseroszillator emittierten Laserlichts in einen Laserstrahl mit einem linearen Querschnitt ist, weil die relative Beziehung zwischen der lichtemittierenden Position des Laseroszillators und der Position, an der das Laserlicht in einen Laserstrahl mit einem linearen Querschnitt geformt wird, fixiert ist, die Freiheit in der Gestaltung, der Oberflächenbereich und das Volumen des Systems zum Durchführen des Ausglühens oder der optischen Beleuchtung erheblich eingeschränkt. Deshalb enthalten einige der kürzlich eingeführten Laseroptiksysteme eine an ein Laserausgangsende des Systems angepasste Glasfaser, um das Laserlicht unter Verwendung der Glasfaser zu übertragen. Das Verwenden der Glasfaser ermöglicht einen hohen Level an Freiheit in der Art, wie von dem Laseroszillator emittiertes Laserlicht übertragen wird und kann dadurch die mit der Gestaltung des Systems verbundenen Probleme beseitigen.
  • VORVERÖFFENTLICHUNG(EN)
  • PATENTDOKUMENT(E)
    • Patentdokument 1: JP H10244392 A
    • Patentdokument 2: JP H10153746 A
  • Des Weiteren zeigen US 2007/0237475 A1 eine Vorrichtung zum Laserglühen mit einem Laseroszillator, US 5,396,571 A Vorrichtungen zur optischen Kopplung mit verbesserter Kopplungseffizienz ohne die optischen Komponenten zu beschädigen und JP 2006278491 A eine Bestrahlungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Laserstrahlen einer Vielzahl von Laserlichtquellen, die eine Ungleichmäßigkeit der Bestrahlung verhindern kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • MIT DER ERFINDUNG ZU ERREICHENDE AUFGABE
  • Die Leistung von Laseroszillatoren steigt zunehmend und einige der Laseroszillatoren, die jetzt auf dem Markt sind, sind geeignet, extrem hohe Ausgangsleistungen zu erzeugen. Wenn eine Glasfaser mit dem Ausgangsende eines Hochleistungslaseroszillators verbunden wird, könnte die Glasfaser beschädigt werden. Derartige Schäden treten typischerweise an dem Eingangsende der Glasfaser auf und das Schadensrisiko erhöht sich mit einer Erhöhung in der Energiedichte des Eingangslaserlichts. Die Dichte des Laserlichts in der Glasfaser kann durch ein Erhöhen des Kerndurchmessers der Glasfaser reduziert werden. Mit anderen Worten kann die Energiedichte des Ausgangslaserlichts reduziert werden, indem das Laserlicht unter Verwendung einer Glasfaser mit einem Kerndurchmesser, der für die gegebene Ausgangsleistung des Laseroszillators groß genug ist, konvergiert wird.
  • Auf der anderen Seite ist es erwünscht, dass das Lasersystem, das für den Zweck des Ausglühens und der optischen Beleuchtung ausgelegt ist, geeignet ist, Laserlicht einer hohen Energiedichte zu produzieren, weil eine hohe Energiedichte einen höheren Durchsatz und geringere Kosten für jedes ausgeglühte Produkt bedeutet. Es ist deshalb erwünscht, zusätzlich zum Erhöhen der Längsausdehnung des linearen Querschnitts den Querschnitt des Laserstrahls in eine lineare Form zu formen, in Hinsicht auf das Erhöhen der Energiedichte des Laserstrahls und das Ermöglichen des Bearbeitens eines großen Oberflächenbereichs in einem kurzen Zeitabschnitt.
  • Wenn ein Versuch, die Breite des Querschnitts des Laserstrahls zu reduzieren, mit dem Ziel gemacht wird, den Durchsatz mit Mitteln einer höheren Energiedichte zu erhöhen kann, abhängig von dem Ausgangswinkel des von der Glasfaser emittierten Laserstrahls, der optische Vergrößerungsfaktor das durch das Abbesche Beugungsgesetz auferlegte Limit überschreiten was in einem signifikanten Energieverlust resultieren wird. Darüber hinaus muss der Kerndurchmesser vergrößert werden, um Schaden an der Glasfaser zu verhindern, so dass der von dem Laseroszillator emittierte Laserstrahl nicht in einen linearen Strahl mit einem Querschnitt mit adäquat kleiner Breite geformt werden könnte.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel getätigt, solche Probleme zu lösen und hat als Hauptaufgabe, ein Laseroptiksystem bereitzustellen, wobei Glasfasern zum Übertragen des von einem Oszillator erzeugten Laserlichts verwendet werden, die das von dem Laseroszillator erzeugte Laserlicht in einen linearen Strahl mit einem Querschnitt mit einer dünnen Breite formen können, sogar dann, wenn die Glasfasern mit einem relativ großen Kerndurchmesser bereitgestellt werden.
  • MITTEL ZUM ERREICHEN DER AUFGABE
  • Um eine solche Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung ein Laseroptiksystem (1) bereit, das Glasfaserübertragung verwendet, aufweisend: eine erste Glasfaser (3) zum Übertragen von von einem Laseroszillator (2) emittiertem Laserlicht; eine Kollimatorlinse (4) zum Kollimieren des von der ersten Glasfaser emittierten Laserlichts; ein Linsenfeld (5), umfassend eine Vielzahl an Zellen zum Konvergieren des von der Kollimatorlinse emittierten Laserlichts in eine Vielzahl von Punkten; eine Vielzahl an zweiten Glasfasern (6) mit jeweils einem kleineren Kerndurchmesser als die erste Glasfaser konfiguriert, das durch das Linsenfeld in den entsprechenden Punkt konvergierte Laserlicht aufzunehmen, wobei die zweiten Glasfasern Ausgangsenden (6b) mit gegenseitig parallelen Axiallinien haben und linear in einer einzelnen Reihe angeordnet sind; und eine optische Linearisierungseinheit (7–11) zum Formen des von den zweiten Glasfasern emittierten Laserlichts in Laserlicht mit einem linearen Querschnitt an einer beleuchteten Oberfläche (12),
    wobei dann, wenn die erste Glasfaser einen Kerndurchmesser von A und eine NA von B hat, die zweiten Glasfasern einen Kerndurchmesser von L und eine NA von K haben, das Laserlicht an der Kollimatorlinse einen Strahldurchmesser D4 hat und der Durchmesser des jede Zelle des Linsenfeldes umschreibenden Kreises D5 ist, D4/D5 = (A × B)/(L × K) gilt. Infolge dieser Anordnung kann das von der ersten Glasfaser emittierte Laserlicht in die zweiten Glasfasern mit einem minimalen Energieverlust eingeführt werden, so dass ein linearer Strahl von einer hohen Intensität (hohen Energiedichte) erhalten werden kann.
  • Infolge dieser Anordnung wird ferner das von der ersten Glasfaser emittierte Laserlicht in eine Vielzahl an Punkten unter Verwendung des Linsenfeldes konvergiert und dann zu den zweiten Glasfasern transmittiert, deren Ausgangsenden in einer einzelnen Reihe angeordnet sind, so dass der Schaden an der ersten Glasfaser durch ein Erhöhen des Kerndurchmessers der ersten Glasfaser vermieden werden kann und ein linearer Strahl mit einer großen Längsausdehnung verglichen mit der Breitenausdehnung erhalten werden kann. Durch geeignetes Verändern der Anzahl der Zellen des Linsenfeldes und der Anzahl der zweiten Glasfasern kann die Breitenausdehnung des linearen Strahls nach Wunsch ausgewählt werden.
  • Gemäß eines gewissen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, wenn die erste Glasfaser einen Kerndurchmesser von A hat, eine NA (numerische Apertur) in Breitenrichtung einer Kondensorlinse, die das Laserlicht auf die beleuchtete Oberfläche konvergiert, N ist und eine Breitenausdehnung des Laserlichts auf der beleuchteten Oberfläche C ist, C < A erfüllt, insofern N < 1 ist.
  • Infolge dieser Anordnung kann N frei gewählt werden, während der Abstand zwischen der Kondensorlinse und der beleuchteten Oberfläche entsprechend gewählt ist und ein linearer Strahl, der die Bedingung, dass C < A ist, erfüllt, kann erreicht werden, insofern N < 1 ist.
  • Gemäß noch eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die optische Linearisierungseinheit auf: Eine erste zylindrische Linse (7) zum Brechen des von jeder zweiten Glasfaser emittierten Laserlichts in einer Richtung (Y-Achse), entlang welcher die zweiten Glasfasern angeordnet sind; eine zweite zylindrische Linse (8) zum Brechen des von jeder zweiten Glasfaser emittierten Laserlichts senkrecht (X-Achse) zu der Richtung, entlang welcher die zweiten Glasfasern angeordnet sind; ein zylindrisches Linsenfeld (9) zum Brechen des von der ersten und zweiten zylindrischen Linse emittierten Laserlichts in der Richtung entlang welcher die zweiten Glasfasern angeordnet sind; eine dritte zylindrische Linse (10) zum Brechen des von dem zylindrischen Linsenfeld emittierten Laserlichts in einer Richtung, entlang welcher die zweiten Glasfasern angeordnet sind, unter Verwendung der Köhlerschen Beleuchtungstheorie; und eine vierte zylindrische Linse (11) zum Brechen des von dem zylindrischen Linsenfeld emittierten Laserlichts senkrecht zu einer Richtung, entlang welcher die zweiten Glasfasern angeordnet sind, unter Verwendung einer optischen Bilderzeugungsbeziehung bezüglich der zweiten zylindrischen Linse.
  • Infolge dieser Anordnung kann das von den zweiten Glasfasern emittierte Laserlicht in einen linearen Strahl mit einer gleichmäßigen Intensitätsverteilung auf der beleuchteten Oberfläche sowohl in der Breitenrichtung als auch in der Längsrichtung geformt werden.
  • Gemäß eines gewissen Aspekts der vorliegenden Erfindung kann das Glasfaserübertragung verwendende Laseroptiksystem auf Laserausglühsysteme angewandt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Ausglühvorgang mit einem hohen Durchsatz unter Verwendung eines linearen Laserstrahls mit einer kleinen Breitenausdehnung (mit einer hohen Energiedichte) und einer großen Längsausdehnung erreicht werden.
  • EFFEKT DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das von den Glasfasern emittierte Laserlicht in einen linearen Strahl mit einer kleinen Breitenausdehnung mit einem minimalen Energieverlust geformt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Laseroptiksystems, das Glasfasern zum Übertragen von Laserlicht verwendet;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Laseroptiksystems;
  • 3 zeigt eine Gestaltung der Eingangsenden und der Ausgangsenden der in 2 gezeigten Glasfasern; und
  • 4 zeigt Graphen, die die Intensitätsverteilung des Laserlichts auf der beleuchteten Oberfläche zeigen.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN) DER ERFINDUNG
  • Nun wird die vorliegende Erfindung im Folgenden näher anhand einer konkreten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Laseroptiksystems 1, das Glasfasern zum Übertragen von Laserlicht verwendet. Insbesondere zeigt 1(A) eine Frontansicht des optischen Systems, und 1(B) zeigt eine Seitenansicht des optischen Systems. Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, umfasst das Laseroptiksystem 1 einen Laseroszillator 2 mit einer ersten Glasfaser 3, die mit einem Laserausgangsende davon verbunden ist. Die erste Glasfaser 3 wird mit einem relativ großen Kerndurchmesser bereitgestellt, der groß genug ist, um Schaden an der ersten Glasfaser 3 zu vermeiden, wenn sie dem von dem Laseroszillator 2 emittierten Laserlicht ausgesetzt ist und emittiert Laserlicht mit einem vorgeschriebenen divergenten Öffnungswinkel von einem Ausgangsende davon. An dem Ausgangsende der ersten Glasfaser 3 ist eine Kollimatorlinse 4 angelegt, welche das von der ersten Glasfaser 3 emittierte Laserlicht in einen parallelen Strahl transformiert.
  • Ein sphärisches Linsenfeld 5 ist an dem Ausgangsende der Kollimatorlinse 4 bereitgestellt. Das sphärische Linsenfeld 5 umfasst eine Zellenmatrix 5a, die sowohl entlang einer X-Achse und einer Y-Achse, die senkrecht zueinander sind, angeordnet ist, und jede Zelle 5a besteht aus einer sphärischen Linse mit einer quadratischen Form in Draufsicht. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das sphärische Linsenfeld 5 neun Zellen 5a, die in einer drei mal drei Anordnung angeordnet sind. Der parallele Laserstrahl, der in das sphärische Linsenfeld 5 eintritt, wird durch jede der Zellen 5a in einen einzelnen Punkt konvergiert (dadurch entstehen in diesem Fall 9 Punkte).
  • Das Ausgangsende des sphärischen Linsenfeldes 5 ist mit einer Zahl an zweiten Glasfasern 6 verbunden, die der Zahl der durch das sphärische Linsenfeld 5 gebildeten Punkten entspricht (neun in der 3 × 3 Anordnung der dargestellten Ausführungsform), wobei jede zweite Glasfaser 6 einen kleineren Kerndurchmesser als die erste Glasfaser 3 hat. Das Eingangsende 6a jeder zweiten Glasfaser 6 befindet sich an der Position, an der der Lichtpunkt durch die entsprechende Zelle 5a des sphärischen Linsenfeldes 5 gebildet wird oder an dem Brennpunkt der entsprechenden Zelle 5a des sphärischen Linsenfeldes 5, wie in 3(A) gezeigt wird. Mit anderen Worten befinden sich die Eingangsenden der zweiten Glasfasern 6 in den Mitten der entsprechenden Zellen 5a in Draufsicht.
  • Die Axiallinien der Eingangsenden 6a der zweiten Glasfasern 6 sind parallel zu der optischen Axiallinie angelegt. Parallel zu der optischen Achse sein, wie es hier verwendet wird, bedeutet, parallel zu der Rotationssymmetrieachse jeder Zelle 5a (die als die optische Axiallinie bezeichnet wird) zu sein, anstelle der Mitte des tatsächlichen Lichtstrahls, der durch jede Zelle 5a geht. Der Laserstrahl, der durch jede Zelle 5a konvergiert wurde, tritt in das Eingangsende 6a der entsprechenden zweiten Glasfaser 6 ein und wird durch die zweite Glasfaser 6 übertragen.
  • Wenn mit jeder Zelle 5a des sphärischen Linsenfeldes 5 ein Punkt gebildet wird, sollte der Winkel des Laserstrahls, der in die entsprechende zweite Glasfaser 6 eintritt, die NA der zweiten Glasfaser 6 nicht überschreiten und der Durchmesser des Punktes sollte den Kerndurchmesser der zweiten Glasfaser 6 nicht überschreiten.
  • Wenn der Kerndurchmesser der ersten Glasfaser 3 A ist, die NA der ersten Glasfaser 3 B ist, der Kerndurchmesser der zweiten Glasfaser 6 L ist und die NA der zweiten Glasfaser 6 K ist, ist A > L und B > K erfüllt. Wenn der Strahldurchmesser an der Kollimatorlinse 4 D4 ist und der Durchmesser des jede Zelle 5a des sphärischen Linsenfeldes 5 umschreibende Kreis D5 ist, dann hält die folgende Beziehung. D4/D5 = (A × B)/(L × K) (1)
  • Durch Wählen des Kerndurchmessers und der NA der zweiten Glasfaser 6 auf diese Weise, kann das Laserlicht, das die erste Glasfaser 4 verlässt, in die zweiten Glasfasern 6 mit minimalem Energieverlust eingeführt werden.
  • Die zweiten Glasfasern 6 sind sanft gekrümmt und die Ausgangsenden 6a davon sind in einer einzigen linearen Reihe angeordnet, die sich parallel zu der Y-Achse erstreckt, um ein lineares Laserlicht auf der beleuchteten Oberfläche 12 bereitzustellen, wie in 3(B) gezeigt. Die Axiallinien der Ausgangsenden 6b der zweiten Glasfasern 6 erstrecken sich parallel zueinander und sind, in der dargestellten Ausführungsform, in regelmäßigen Abständen angeordnet.
  • Das Laserlicht, das jede der zweiten Glasfasern 6 verlässt, wird in einen parallelen Strahl mit einem elliptischen (oder ovalen) Querschnitt durch eine zylindrische Linse 7 zum Kollimieren in der Längsrichtung (Y-Achse) und eine zylindrische Linse 8 zum Kollimieren in der Breitenrichtung (X-Achse) kollimiert.
  • Das durch die zylindrische Linse 8 in einen elliptischen (ovalen oder trackförmigen) Querschnitt kollimierte Laserlicht wird in ein zylindrisches Linsenfeld 9 basierend auf der Köhlerschen Beleuchtungstheorie und in eine zylindrische Linse 10 eingeführt, um eine gleichmäßige Energieverteilung entlang der Längsrichtung auf der beleuchteten Oberfläche 12 zu erreichen. Die Ausdehnung M des Laserstrahls auf der beleuchteten Oberfläche 12, wie entlang der Längsrichtung gemessen, wird durch Multiplizieren des Vergrößerungsfaktors, der durch die Brennweiten des zylindrischen Linsenfeldes 9 und der zylindrischen Linse 10 bestimmt wird, mit der Zellenausdehnung des zylindrischen Linsenfeldes 9 bestimmt.
  • Der in den elliptischen Querschnitt kollimierte Laserstrahl wird in der Breitenrichtung gemäß der optischen Bilderzeugungsbeziehung zwischen der zylindrischen Linse 8 und einer weiteren zylindrischen Linse 11 konvergiert. Die Ausdehnung C des Laserstrahls auf der beleuchteten Oberfläche 12, wie entlang der Breitenrichtung gemessen, wird durch Multiplizieren des Vergrößerungsfaktors, der durch die Brennweiten der zylindrischen Linse 8 und der zylindrischen Linse 11 bestimmt wird, mit dem Kerndurchmesser jeder zweiten Glasfaser 6 bestimmt. Die Ausdehnung C des Laserstrahls auf der beleuchteten Oberfläche 12, wie entlang der Breitenrichtung gemessen, steht mit L und A derart in Beziehung, dass C < L < A ist.
  • In diesem Glasfaserübertragung verwendenden Laseroptiksystem 1 kann, wenn die breitengerichtete NA der zylindrischen Linse 11, die das Laserlicht auf die beleuchtete Oberfläche 12 bezüglich der Breitenrichtung konvergiert, N ist und der Abstand zwischen der zylindrischen Linse 11 und der beleuchteten Oberfläche 12 angemessen gewählt ist, durch Variation von N insofern N < 1 erfüllt ist, die Ausdehnung C des Laserstrahls auf der beleuchteten Oberfläche 12 entlang der Längsrichtung gewählt werden und die Ausdehnung C kann kleiner als A gemacht werden, ohne einen signifikanten Energieverlust zu erleiden.
  • In diesem Glasfaserübertragung verwendenden Laseroptiksystem 1 kann auf der beleuchteten Oberfläche 12 eine wie in 4 gezeigte Lichtintensitätsverteilung erreicht werden. 4(A) zeigt die Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts entlang der Breitenrichtung (X-Achse) und 4(B) zeigt die Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts entlang der Längsrichtung (Y-Achse). Wie in 4 gezeigt erreicht das Glasfaserübertragung verwendende Laseroptiksystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine substanziell gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung entlang der gesamten Ausdehnung C in Breitenrichtung und eine substanziell gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung entlang der gesamten Ausdehnung M in Längsrichtung auf der beleuchteten Oberfläche 12.
  • Das von der ersten Glasfaser 3 emittierte Laserlicht wird durch die Kollimatorlinse 4 kollimiert und in die zweiten Glasfasern 6 mit einem kleineren Kerndurchmesser über das sphärische Linsenfeld 5 eingeführt. Die Ausgangsenden 6b der zweiten Glasfasern 6 mit einem kleineren Kerndurchmesser sind linear in einer einzelnen Reihe angeordnet. Unter Verwendung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips bezüglich der Längsrichtung (Y-Achse) der Ausgangsenden 6b und unter Verwendung der optischen Bilderzeugungsbeziehung zwischen den zwei Linsen bezüglich der Breitenrichtung (X-Achse) der Ausgangsenden 6b kann ein Laserstrahl mit einer linearen Querschnittsform und einer gleichmäßigen Lichtintensitätsverteilung auf der beleuchteten Oberfläche 12 in einer Weise erreicht werden, wie es ohne Verwenden der optischen Komponenten der vorliegenden Erfindung, die von dem sphärischen Linsenfeld 5 bis zu den zweiten Glasfasern 6 reichen, zu erreichen ziemlich unmöglich war.
  • Das Glasfaserübertragung verwendende Laseroptiksystem 1, das auf diese Weise Laserlicht auf die beleuchtete Oberfläche 12 strahlen kann, ist hochgradig geeignet zur Verwendung beim Ausglühen von Dünnfilmsilizium.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf eine spezifische Ausführungsform beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht durch die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Z. B. enthielt das sphärische Linsenfeld 5 der dargestellten Ausführungsform Zellen in einer 3 mal 3-Anordnung, kann aber auch in einer Matrix mit verschiedenen Anzahlen an Reihen und Spalten angeordnet werden. Auch kann jede Zelle 5 nicht in quadratischer Form sein, sondern kann auch rechteckig, hexagonal oder anderweitig geformt sein. Die Formen und Gestaltungen der verschiedenen Komponenten der vorliegenden Erfindung können, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, verändert werden.
  • GLOSSAR
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Glasfaserübertragung verwendendes Laseroptiksystem
    2
    Laseroszillator
    3
    Erste Glasfaser
    4
    Kollimatorlinse
    5
    Sphärisches Linsenfeld
    6
    Zweite Glasfaser
    6a
    Eingangsende
    6b
    Ausgangsende
    7
    Zylindrische Linse (erste zylindrische Linse)
    8
    Zylindrische Linse (zweite zylindrische Linse)
    9
    Zylindrisches Linsenfeld
    10
    Zylindrische Linse (dritte zylindrische Linse)
    11
    Zylindrische Linse (vierte zylindrische Linse)
    12
    Beleuchtete Oberfläche
    A
    Kerndurchmesser der ersten Glasfaser 3
    B
    NA der ersten Glasfaser 3
    L
    Kerndurchmesser der zweiten Glasfasern 6
    K
    NA der zweiten Glasfasern 6
    N
    NA der Linse zum Konvergieren des Laserstrahls auf die beleuchtete Oberfläche 12 entlang der Breitenrichtung
    C
    Querschnittsausdehnung des Laserstrahls auf der beleuchteten Oberfläche 12 entlang der Breitenrichtung
    M
    Querschnittsausdehnung des Laserstrahls auf der beleuchteten Oberfläche 12 entlang der Längsrichtung
    D4
    Strahldurchmesser an der Kollimatorlinse 4
    D5
    Durchmesser des die Zellen 5a des sphärischen Linsenfeldes 5 umschreibenden Kreises

Claims (3)

  1. Glasfaserübertragung verwendendes Laseroptiksystem (1), aufweisend: eine erste Glasfaser (3) zum Übertragen von von einem Laseroszillator (2) emittiertem Laserlicht; eine Kollimatorlinse (4) zum Kollimieren des von der ersten Glasfaser (3) emittierten Laserlichts; ein Linsenfeld (5) umfassend eine Vielzahl an Zellen zum Konvergieren des von der Kollimatorlinse (4) emittierten Laserlichts in eine Vielzahl an Punkten; eine Vielzahl an zweiten Glasfasern (6) mit jeweils einem kleineren Kerndurchmesser als die erste Glasfaser (3) und konfiguriert das durch das Linsenfeld (5) in den entsprechenden Punkt konvergierte Laserlicht aufzunehmen, wobei die zweiten Glasfasern (6) Ausgangsenden (6b) mit gegenseitig parallelen Axiallinien haben und linear in einer einzelnen Reihe angeordnet sind; und eine optische Linearisierungseinheit (7–11) zum Formen des von den zweiten Glasfasern (6) emittierten Laserlichts in Laserlicht mit einem linearen Querschnitt an einer beleuchteten Oberfläche (12), dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erste Glasfaser (3) einen Kerndurchmesser von A und eine NA von B hat, die zweiten Glasfasern (6) einen Kerndurchmesser von L und eine NA von K haben, das Laserlicht an der Kollimatorlinse (4) einen Strahldurchmesser D4 hat und der Durchmesser des jede Zelle des Linsenfeldes umschreibenden Kreises D5 ist, D4/D5 = (A × B)/(L × K) gilt.
  2. Glasfaserübertragung verwendendes Laseroptiksystem (1) nach Anspruch 1, wobei, wenn die erste Glasfaser (3) einen Kerndurchmesser von A hat, eine breitengerichtete NA einer Kondensorlinse, die das Laserlicht auf die beleuchtete Oberfläche (12) konvergiert, N ist und eine Breitenausdehnung des Laserlichts auf der beleuchteten Oberfläche (12) C ist, C < A erfüllt ist, insofern N < 1 ist.
  3. Glasfaserübertragung verwendendes Laseroptiksystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die optische Linearisierungseinheit aufweist: eine erste zylindrische Linse (7) zum Brechen des von jeder zweiten Glasfaser (6) emittierten Laserlichts in einer Richtung, entlang welcher die zweiten Glasfasern (6) angeordnet sind; eine zweite zylindrische Linse (8) zum Brechen des von jeder zweiten Glasfaser (6) emittierten Laserlichts senkrecht zu der Richtung entlang welcher die zweiten Glasfasern (6) angeordnet sind; ein zylindrisches Linsenfeld (9) zum Brechen des von der ersten und zweiten zylindrischen Linse emittierten Laserlichts in der Richtung, entlang welcher die zweiten Glasfasern (6) angeordnet sind; eine dritte zylindrische Linse (10) zum Brechen des von dem zylindrischen Linsenfeld emittierten Laserlichts in einer Richtung, entlang welcher die zweiten Glasfasern (6) angeordnet sind unter Verwendung der Köhlerschen Beleuchtungstheorie; und eine vierte zylindrische Linse (11) zum Brechen des von dem zylindrischen Linsenfeld emittierten Laserlichts senkrecht zu einer Richtung entlang welcher die zweiten Glasfasern (6) angeordnet sind, unter Verwendung einer optischen Bilderzeugungsbeziehung bezüglich der zweiten zylindrischen Linse (8).
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