DE19503675C2

DE19503675C2 - Optisches Übertragungssystem

Info

Publication number: DE19503675C2
Application number: DE19503675A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Zumoto; Teruo Miyamoto; Toshinori Yagi; Masaaki Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2015-01-26
Also published as: JPH07227686A; DE19503675A1; JP3531199B2; GB9416650D0; US5684642A; GB2286900B; GB2286900A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Übertragungssystem nach dem Oberbegriff jeweils eines der Patentansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 und 9.

Aus der JP 5-138 387 A in: "Patents Abstracts of Ja pan", 1993, Sec. M-1482, Bd. 17/Nr. 520, ist ein op tisches Übertragungssystem bekannt, bei dem das von einer Laseranordnung emittierte Laserlicht durch ein Flüssigkristall-Lichtsteuerelement hindurchgeht, be vor es auf eine zu bearbeitende Oberfläche trifft. Die Querschnittsfläche und die Form des Laserlicht strahls können durch das Lichtsteuerelement in ge wünschter Weise eingestellt werden.

Weiterhin beschreibt die EP 0 286 165 A1 ein opti sches Übertragungssystem mit einer einen Laserstrahl emittierenden Laserquelle, einer nachfolgenden Lin senanordnung und einer anschließenden Sammellinse.

Die Kombination aus der Linsenanordnung und der Sam mellinse ist so ausgebildet, daß der Durchmesser des Laserstrahls, der auf die Eintrittsfläche einer hin ter der Sammellinse angeordneten optischen Faser trifft, unabhängig vom Grad der Divergenz des die La serquelle verlassenden Laserstrahls ist. Zwischen der Linsenanordnung und mehreren nebeneinander liegenden Sammellinsen mit jeweils nachfolgender optischer Fa ser kann ein Drehspiegel angeordnet sein, der je nach seiner Stellung das Laserlicht zu einer der Sammel linsen lenkt.

Die US 5 068 515 offenbart ein Übertragungssystem für einen Laserstrahl, in welchem eine über den Durchmes ser des Laserstrahls glockenförmige Intensitätsver teilung in eine rechteckförmige Intensitätsverteilung umgewandelt wird. Das Übertragungssystem enthält ein Mikroskopobjektiv, welches den Laserstrahl auf die Eintrittsfläche eines Multimodem-Lichtwellenleiters fokussiert, und eine vergrößernde Projektionsoptik, die die Austrittsfläche des Lichtwellenleiters auf der zu bestrahlenden Oberfläche eines Werkstücks ab bildet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Übertragungssystem vorzusehen, bei dem ein Lichtstrahl eine optimale Lichtintensitätsverteilung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse hat, wo durch es möglich ist, jede gewünschte Bearbeitung zu bewirken, mit dem es möglich ist, die Änderung des Auftreffwinkels auf eine optische Faser mit einfachen Mitteln und auf einfache Weise zu steuern. Diese Auf gabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die jeweils in einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 und 9 enthal tenen Merkmale. Vorteilhafte Ausbildungen einzelner dieser erfindungsgemäßen Übertragungssysteme ergeben sich aus den zugeordneten Unteransprüchen.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem vorgesehen, bei dem ein Planspiegel, dessen Winkel zur optischen Ach se geändert werden kann, und ein Keilsubstrat zwi schen dem Laseroszillator und der Kondensorlinse an geordnet sind, wobei die Verschiebung des Laser strahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse durch Änderung des Winkels des Planspiegels und zur selben Zeit durch Ersetzen des Keilsubstrats durch ein anderes Keilsubstrat mit einem unterschiedlichen Keilwinkel durchgeführt wird.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem vorgesehen, bei dem ein Planspiegel, dessen Winkel zur optischen Ach se geändert werden kann, und ein optisches Keilsub strat mit mehreren Keilwinkeln zwischen dem Laseros zillator und der Kondensorlinse angeordnet sind, wo bei das Verschieben des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse durch Änderung des Win kels des Planspiegels durchgeführt wird. Hierdurch ist es möglich, eine Änderung der Lichtintensitäts verteilung mit hoher Geschwindigkeit zu bewirken.

Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem vorgesehen, bei dem zwischen dem Laseroszillator und der Kondensor linse ein Planspiegel, dessen Winkel zur optischen Achse geändert werden kann, und optische Keilsubstra te mit unterschiedlichen Keilwinkeln, die aufeinander folgend in Umfangsrichtung angeordnet sind, vorgese hen, und die Verschiebung des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse wird durch Drehen der optischen Substrate gleichzeitig mit der Änderung des Winkels des Planspiegels durchgeführt. Hierdurch kann eine glatte und schnelle Änderung der Lichtin tensitätsverteilung realisiert werden.

Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem vorgesehen, bei welchem zwischen dem Laseroszillator und der Konden sorlinse ein Planspiegel, dessen Winkel zur optischen Achse veränderbar ist, und ein optisches Substrat mit einem konstanten Keilwinkel in radialer Richtung und sich fortlaufend veränderndem Keilwinkel in Umfangs richtung angeordnet sind, und die Verschiebung des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse wird durch Drehen des optischen Substrats gleichzeitig mit der Änderung des Winkels des Plan spiegels durchgeführt. Hierdurch ist es möglich, die durch die Grenze von Substratkeilen bewirkte Störung der Lichtintensitätsverteilung zu verhindern.

Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem vorgesehen, bei welchem ein Parabolspiegel zwischen dem Laseroszilla tor und der Kondensorlinse und ein Planspiegel mit veränderbarem Winkel in der Brennpunktposition des Parabolspiegels angeordnet sind und die Verschiebung des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur opti schen Achse durch Änderung des Winkels des Planspie gels durchgeführt wird. Hierdurch ist es möglich, ei ne einfache Konstruktion, eine herabgesetzte Anzahl von Treibelementen und eine Änderung des Auftreffwin kels mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen.

Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem vorgesehen, das die vorgenannte Einstellvorrichtung enthält und bei dem die Einstellung durch die Einstellvorrichtung realisiert wird durch Ausbildung der Lichtintensi tätsverteilung des auf die Kondensorlinse fallenden Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse in einer Ringform mit gewünschtem Innen- und Außendurchmesser. Hierdurch wird die axiale Symmetrie des sich ergebenden Bearbeitungsstrahls verbessert.

Bei dieser Ausbildung sind vorzugsweise zwei Axicon- Linsen einander gegenüberliegend zwischen dem La seroszillator und der Kondensorlinse angeordnet und die Ausbildung des Laserstrahls in eine Ringform mit gewünschtem Innen- und Außendurchmesser wird durch Veränderung des Abstands zwischen den beiden Axicon- Linsen durchgeführt.

Gemäß dem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem enthaltend die vorgenannte Einstellvorrichtung vorgesehen, bei der ein elliptischer Spiegel zwischen der Kondensorlinse und der Einlaß-Endfläche der optischen Faser, ein Planspiegel, dessen Winkel zur optischen Achse geän dert werden kann, in einer ersten Brennpunktposition des elliptischen Spiegels und die Einlaß-Endfläche der optischen Faser in einer zweiten Brennpunktposi tion des elliptischen Spiegels angeordnet sind, wobei die Einstellung durch die Einstellvorrichtung durch Änderung des Winkels des Planspiegels realisiert wird. Hierdurch ist es möglich, eine einfache Kon struktion, eine verringerte Anzahl von Treiberelemen ten und eine Änderung des Auftreffwinkels mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen.

Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Übertragungssystem enthaltend ein optisches Bestrahlungssystem vorgesehen, wobei das optische Bestrahlungssystem ein optisches Fokussier system mit zwei Linsengruppen aufweist und wobei, wenn der Abstand von einer zweiten Hauptebene der er sten Linsengruppe zu einer ersten Hauptebene der zweiten Linsengruppe gleich d ist, die Brennweite der ersten Linsengruppe gleich f₁ ist, die Brennweite der zweiten Linsengruppe gleich f₂ ist, der Abstand von einer vorbestimmten Position von fortgepflanztem Licht zu einer gegenstandsseitigen Brennpunktposition der ersten Linsengruppe gleich z₁ ist und der Abstand von einer bildseitigen Brennpunktposition der zweiten Linsengruppe zum zu bestrahlenden Gegenstand z₂, den folgenden Bedingungen genügt wird:

d = f₁ + f₂ + Δd

z₁ = f₁f₂z₂/(z₁Δd + f₁ ²).

Hierdurch ist es möglich, die Lichtintensitätsvertei lung in Richtung der optischen Achse einzustellen, wodurch der Lichtstrahl nahezu senkrecht auf den zu bestrahlenden Gegenstand gestrahlt wird, so daß die Konvergenzfähigkeit der Strahlenergie verbessert und eine große Brenntiefe erhalten wird.

Bei einer bevorzugten Ausbildung dieses Übertragungs systems genügt das optische Fokussiersystem weiterhin den folgenden Bedingungen:

-f₁ ²/(f₂ + Δds) < z₁ < f₁

f₁ < 0, f₂ < 0

Δd < 0.

Hierdurch ist es möglich, die Brenntiefe größer zu machen.

Bei einer alternativen bevorzugten Ausbildung dieses optischen Übertragungssystems ist ein optisches Fo kussiersystem vorgesehen, bei dem die zweite Linsen gruppe ein Satz aus einer Konkavlinse und einer Kon vexlinse ist, wobei, wenn die Brennweite der Verbund linse gleich f₂ ist, die Brennweite der Konkavlinse gleich f_A ist, die Brennweite der Konvexlinse gleich f_B ist, der Abstand zwischen einer zweiten Hauptebene der Konkavlinse und einer ersten Hauptebene der Kon vexlinse gleich d₃ ist, die Länge zwischen einer er sten Hauptebene der Konkavlinse und einer ersten Hauptebene der Verbundlinse gleiche z_A ist und der Abstand zwischen einer Hauptebene der Konvexlinse und einer zweiten Hauptebene der Verbundlinse gleich z_B ist, den folgenden Bedingungen genügt wird:

f₂ = f_Af_B/(f_A + f_B - d₃)

z_B = -d₃f₂/f_A (z_B, wenn positiver Wert, nach rechts)

z_A = -d₃f₂/f_B (z_A, wenn negativer Wert nach rechts).

Hierdurch kann die zweite Hauptebene der Verbundlinse auf der Gegenstandsseite positioniert werden und da her kann der Abstand zwischen den Linsen und dem zu bestrahlenden Gegenstand größer gemacht werden im Vergleich mit der Verwendung einer einzelnen Linse der Brennweite f₂.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Fi guren dargestellten Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems mit einstellbarem Auftreffwinkel des Laserstrahls auf die optische Faser, das nicht von der Erfindung Gebrauch macht,

Fig. 2 eine die Steuerung des Auftreffwinkels bei dem System nach Fig. 1 erläuternde Darstel lung,

Fig. 3(a) bis 3(d) die Beziehung zwischen dem Auftreffwinkel des Laserstrahls und der Intensitätsver teilung des austretenden oder übertragenen Laserstrahls erläuternde Darstellungen,

Fig. 4 den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine die Beziehung zwischen dem Keilwinkel und dem Drehwinkel des Planspiegels erläu ternde Darstellung,

Fig. 6(a) und 6(b) den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7(a) bis 7(c) den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem dritten Ausführungsbei spiel der Erfindung,

Fig. 8(a) bis 8 (c) den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem vierten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem siebenten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 den Aufbau eines optischen Übertragungssy stems gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 eine erläuternde Darstellung eines geform ten, von einem Laseroszillator emittierten Laserstrahls,

Fig. 14 eine erläuternde Darstellung eines geform ten, aus einer optischen Faser austretenden Laserstrahls,

Fig. 15 eine Darstellung zur Erläuterung eines Wech sels der Intensitätsverteilung eines aus der optischen Faser austretenden Laserstrahls,

Fig. 16 eine erläuternde Darstellung eines herkömm lichen optischen Übertragungssystems,

Fig. 17 eine Darstellung zur Erläuterung eines opti schen Fokussiersystems mit zwei Gruppen von Linsen gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung eines ande ren optischen Fokussiersystems mit zwei Gruppen von Linsen nach dem neunten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 19 eine Darstellung zur Erläuterung noch eines anderen optischen Fokussiersystems mit zwei Gruppen von Linsen nach dem neunten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 20 eine Darstellung zur Erläuterung eines wei teren optischen Fokussiersystems mit zwei Gruppen von Linsen nach dem neunten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 21 ein Diagramm zur Erläuterung eines optischen Fokussiersystems mit einer Gruppe von Linsen nach dem neunten Ausführungsbeispiel,

Fig. 22 eine Darstellung zur Erläuterung eines Ver fahrens zur Lichtbestrahlung gemäß dem zehn ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung, und

Fig. 23 ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfah rens zur Lichtbestrahlung gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung.

Bei dem optischen Übertragungssystem nach Fig. 1 wird ein Lichtstrahl unter einem bestimmten Winkel zur op tischen Achse einer optischen Faser eingeführt, um die Gestalt der Lichtintensitätsverteilung des aus der optischen Faser austretenden Lichtstrahls in eine von verschiedenen Formen zu steuern und zu verändern, einschließlich der Zylinderhutform und der Ringform.

Hierin sind ein Laseroszillator 1, eine Kondensorlin se 2, eine optische Faser 3, ein Auftreffwinkel Steuermechanismus 9 mit einem Einlaß 32 der optischen Faser 3 und einer XYθ-Stufe 8 und ein Auslaß 33 der optischen Faser gezeigt.

Gemäß Fig. 1 geht ein von dem Laseroszillator 1 emit tierter Laserstrahl 11 durch die Kondensorlinse 2 hindurch und wird hierdurch (Laserstrahl 12) zum Ein laß 32 der optischen Faser 3 hin gebündelt. Der Ein laß 32 der optischen Faser befindet sich in einer Brennpunktposition der Kondensorlinse 2. Weiterhin ist der Einlaß 32 mit der XYθ-Stufe 8 verbunden, die zusammen den Auftreffwinkel-Steuermechanismus 9 bil den. Durch den Mechanismus 9 erfolgt eine Steuerung derart, daß nur der Winkel zwischen der Endfläche der optischen Faser und der optischen Achse geändert wird ohne Abweichung der mittleren Position des Einlasses 32 von einem Sammelpunkt 18 des Laserstrahls 12. Fig. 2 zeigt einen Bewegungsort der XYθ-Stufe 8. Hierin bewegt sich ein Verbindungspunkt 81 der XYθ-Stufe 8 mit dem Einlaß 32 der optischen Faser, während er ei nen Ort beschreibt, der durch die folgenden Gleichun gen mit Bezug auf den Sammelpunkt 18 als dem Ursprung des durch die Kondensorlinse 2 gebündelten Laser strahls dargestellt wird:

X(θ) = R × cosθ

Y(θ) = R × sinθ,

worin R den Abstand zwischen der Mitte 18 des Einlaß endes und der Mitte 81 der Verbindung zwischen der XYθ-Stufe 8 und der optischen Faser 3 sowie θ einen Winkel zwischen der optischen Achse und der mittleren Achse der optischen Faser darstellen.

Wenn die optische Faser 3 einen Auftreffwinkel hat, ändert sich somit die Intensitätsverteilung des La serstrahls in eine Position 20 (nachfolgend als die "Modusumwandlungsebene" bezeichnet), die in einem be stimmten Abstand oder weiter von der Auslaß-Endfläche der optischen Faser angeordnet ist. Die Ergebnisse eines mit einem Helium-Neon-Laser durchgeführten Ex periments werden nachfolgend gezeigt.

Fig. 3(a) zeigt den Aufbau einer Laborvorrichtung. Hierin sind ein Helium-Neon-Laser 50, eine plankon vexe Linse 60 mit 40 mm Brennweite, eine XYθ-Stufe 8, eine optische Faser 70 vom Kern-Mantel-Typ mit einem 40 µm-Kern, 5 m Länge, N. A. (neutrale Achse) = 0,2, und eine CCD-Kamera 90 gezeigt.

Der Laserstrahl 51 vom Helium-Neon-Laser 50 wurde in einem gebündelten Zustand (Auftreffstrahl 52) in eine Einlaß-Endfläche 72 der optischen Faser 70 mittels der plankonvexen Linse 60 mit einer Brennweite von 40 mm eingeführt, und die Intensitätsverteilung eines austretenden oder Übertragenen Strahls 53 wurde ge messen unter Verwendung der CCD-Kamera 90 in einer Position mit einem Abstand von etwa 20 min von einer Auslaß-Endfläche 73. Die erhaltenen Ergebnisse sind wie in den Fig. 3(b), 3(c) und 3(d,) gezeigt. Es ist ersichtlich, daß, wenn der Auftreffwinkel in kleinen Schritten von 0°, wie in Fig. 3(b) gezeigt ist, in kleinen Schritten größer gemacht wird bis zum in Fig. 3(d) gezeigten Winkel, die Intensitätsverteilung des Laserstrahls sich von einer im wesentlichen Gaußschen Form in eine im wesentlichen rechteckige Form und weiter in eine im wesentlichen Ringform ändert. Somit kann die Intensitätsverteilung des austretenden La serstrahls durch Änderung des Auftreffwinkels auf die optische Faser geändert werden.

Gemäß Fig. 1 geht der aus der optischen Faser 3 aus tretende Laserstrahl 13 durch die erste Linse 6 hin durch, wodurch das Bild mit der Lichtintensitätsver teilung in der Modusumwandlungsebene 20 nahe der Mas ke 7 gebildet wird. Ein Teil der gebildeten Lichtin tensitätsverteilung wird durch die Maske 7 entfernt und danach wird die Lichtintensitätsverteilung zu ei nem durch eine zweite Linse 4 mit hoher Auflösung zu bestrahlenden Gegenstand 5 übertragen, um eine Bear beitung oder Behandlung wie Schweißen, Schneiden oder Oberflächenveränderung zu bewirken.

Obgleich das Bild mit der Lichtintensitätsverteilung in der Modusumwandlungsebene 20 durch die erste Linse 6 einmal nahe der Maske 7 gebildet ist, ein Teil der gebildeten Lichtintensitätsverteilung durch die Maske 7 entfernt wird und die Lichtintensitätsverteilung danach durch die zweite Linse 4 mit hoher Auflösung zum Gegenstand 5 übertragen wird, kann als optisches Bestrahlungssystem zum Strahlen des fortgepflanzten Lichtstrahls auf den Gegenstand 5 ein optisches Sys tem verwendet werden, das eine einzige Linse zum Übertragen des Bildes der Lichtintensitätsverteilung in der Modusumwandlungsebene 20 zum Gegenstand 5 be nutzt.

Ausführungsbeispiel 1

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Begleitenden Zeichnungen beschrieben. Bei diesem Ausführungsbei spiel wird ein Auftreffwinkel-Steuermechanismus der in Fig. 4 gezeigten Ausbildung verwendet.

Hierin sind ein Planspiegel 110 und Keilsubstrate 111 und 112 gezeigt. Der Winkel des Planspiegels 110 wird gemäß der folgenden Gleichung in einer solchen Weise eingestellt, daß der Laserstrahl nach dem Passieren des Keilsubstrats 111 parallel zur optischen Achse wird. Unter Bezug auf Fig. 5 genauer ausgedrückt, wird, wenn der Keilwinkel des Keilsubstrats 112 gleich θ_W, der Brechungsindex des den Keil bildenden Materials gleich n_W und der Auftreffwinkel des Laser strahls gleich θ_L sind, der Winkel des Planspiegels 110 wie folgt dargestellt:

θ_L = (π/2 + sin^-1(n_W × sinθ_W) - θ_W)/2,

wobei die Einheit des Winkels der Radiant ist. In Fig. 5 bezeichnen die Bezugszahl 113 einen Pfad des Laserstrahls und die Bezugszahl 110a die mittlere Drehachse des Planspiegels 110.

Der Auftreffwinkel wird geändert durch Ersetzen des Keilsubstrats durch ein Keilsubstrat 112 mit einem unterschiedlichen Keilwinkel, und zur selben Zeit durch Einstellung des Winkels des Planspiegels auf einen durch die obige Gleichung erhaltenen Winkel.

Die anderen Teile sind dieselben wie in Fig. 1, so daß auf deren Erläuterung hier verzichtet wird. Durch Verwendung der obigen Konstruktion ist es möglich ei ne einfachere Ausbildung als bei dem Übertragungssy stem nach Fig. 1 zu erhalten und einen höheren Ge schwindigkeitsantrieb als die Bewegung des Einlasses der optischen Faser zu erzielen.

Ausführungsbeispiel 2

Ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung wird nachfolgend mit Bezug auf die beglei tenden Zeichnungen beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Auftreffwin kel-Steuermechanismus der in den Fig. 6(a) und 6(b) gezeigten Ausbildung verwendet. In Fig. 6(a) ist ein besonderer Keil 120 mit beispielsweise zwei Keilwin keln (siehe Fig. 12(b)) dargestellt. Der Winkel eines Planspiegels 110 wird gemäß den folgenden Gleichungen in einer solchen Weise eingestellt, daß der den be sonderen Keil 120 passierende Laserstrahl parallel zur optischen Achse wird. Genauer gesagt, wenn wie im vorhergehenden Beispiel 4 das besondere Keilsubstrat 120 Keilwinkel gleich θ_W1 und θ_W2 hat, der Brechungs index des den Keil bildenden Materials gleich n_W und die Laserauftreffwinkel gleich θ_L1 und θ_L2 sind, dann wird der Planspiegel 110 auf einen Winkel mit der Einheit Radiant eingestellt, der durch die folgenden Gleichungen dargestellt ist:

θ_L1(π/2 + sin^-1(n_W × sinθ_W1) - θ_W1)/2

θ_L2(π/2 + sin^-1(n_W × sinθ_W2) - θ_W2/2.

Die Keilwinkel des besonderen Keilsubstrats sind nicht auf zwei wie im obigen Beispiel beschränkt. Es kann eine Struktur verwendet werden, die drei oder mehr Keilwinkel hat. Mit der Bezugszahl 110a wird ei ne mittlere Drehachse des Planspiegels 110 bezeich net.

Der Auftreffwinkel wird geändert, indem der Winkel des Planspiegels entsprechend jedem Keilwinkel des besonderen Keilsubstrats entsprechend einem durch die obigen Gleichungen erhaltenen Winkel eingestellt wird.

Die anderen Teile sind dieselben wie in Fig. 1, so daß auf deren Erläuterung hier verzichtet wird. Durch Verwendung der obigen Konstruktion ist es möglich, die Lichtintensitätsverteilung mit einer größeren Ge schwindigkeit als beim ersten Ausführungsbeispiel zu ändern.

Ausführungsbeispiel 3

Nachfolgend wird noch ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beglei tenden Zeichnungen beschrieben.

In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Auftreffwin kel-Steuermechanismus der in den Fig. 7(a) bis 7(c) gezeigten Ausbildung verwendet. In Fig. 7(a) sind ein besonderes Substrat 130 aus Keilsubstraten mit unter schiedlichen Keilwinkeln, die fortlaufend in Umfangs richtung angeordnet sind, und ein Motor 131 darge stellt. Fig. 7(b) ist eine Draufsicht auf das beson dere Substrat 130 und Fig. 7(c) ist eine Schnittan sicht entlang der Linie A-A in Fig. 7 (b). Der Winkel des einzustellenden Planspiegels 110 wird gemäß der selben Gleichung wie im Ausführungsbeispiel 1 gesteu ert, so daß der Laserstrahl nach dem Hindurchgehen durch das besondere Keilsubstrat 130 parallel zur op tischen Achse wird. Die Bezugszahl 110a bezeichnet eine mittlere Drehachse. Der Auftreffwinkel wird durch miteinander synchrone Drehung des Planspiegels und des besonderen Substrats verändert.

Auf die Erläuterung der anderen Teile wird hier ver zichtet, da sie dieselben wie in Fig. 1 sind. Durch Verwendung der obigen Ausbildung ist es möglich, eine größere Anzahl von Winkeln zu verwenden und damit ei ne glattere und schnellere Änderung der Lichtintensi tätsverteilung zu bewirken.

Ausführungsbeispiel 4

Nachfolgend wird noch ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Auftreffwinkel-Steuerme chanismus der in den Fig. 8(a) bis 8(c) gezeigten Ausbildung verwendet.

In Fig. 8(a) ist ein besonderes Keilsubstrat 140 dar gestellt, bei dem der Keilwinkel in radialer Richtung konstant ist und sich in Umfangsrichtung fortlaufend ändert. Fig. 8(b) ist eine Draufsicht auf das beson dere Keilsubstrat 140 und Fig. 8(c) ist eine Schnit tansicht entlang der Linie A-A in Fig. 8 (b). Der Win kel eines einzustellenden Planspiegels 110 wird gemäß derselben Gleichung wie beim Ausführungsbeispiel 4 in der Weise gesteuert, daß der Laserstrahl nach dem Hindurchgehen durch das besondere Keilsubstrat 140 parallel zur optischen Achse wird. Die Bezugszahl 110a in Fig. 8(a) bezeichnet eine mittlere Drehachse des Planspiegels 110. Der Auftreffwinkel wird durch zueinander synchrone Drehung des Planspiegels und des besonderen Keilsubstrats verändert.

Auf eine Erläuterung der anderen Teile wird hier ver zichtet, da sie dieselben wie in Fig. 1 sind. Durch Verwendung der obigen Ausbildung ist es möglich, die durch die Keilgrenzen im Ausführungsbeispiel 3 be wirkte Störung der Lichtintensitätsverteilung zu ver meiden.

Ausführungsbeispiel 5

Es wird noch ein anderes Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Bei diesem Ausführungsbei spiel wird ein Auftreffwinkel-Steuermechanismus der in Fig. 9 gezeigten Ausbildung verwendet.

Fig. 9 zeigt einen Parabolspiegel 150 mit einer obe ren Öffnung und einen Planspiegel 110. Die mittlere Drehachse 110a des Planspiegels 110 befindet sich an einem Brennpunkt des Parabolspiegels 150. Der Auf treffwinkel wird durch Änderung des Winkels des Plan spiegels 110 verändert.

Auf eine Erläuterung der anderen Teile wird hier ver zichtet, da sie dieselben wie in Fig. 1 sind. Durch Verwendung der obigen Ausbildung ist es möglich, eine einfachere Konstruktion, eine verringerte Anzahl von Antriebselementen und eine Änderung des Auftreffwin kels mit höherer Geschwindigkeit im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zu erzielen.

Ausführungsbeispiel 6

Es folgt die Beschreibung noch eines anderen Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel wird ein Auftreffwinkel-Steuermechanis mus der in Fig. 10 gezeigten Ausbildung verwendet.

Fig. 10 zeigt ein optisches Zoomsystem zur Ausdehnung des Laserstrahls, welches beispielsweise aus zwei Linsen gebildet ist, und eine Lichtabschirmplatte 170. Der Durchmesser des Laserstrahls wird durch das optische Zoomsystem 160 erweitert. Der aus dem opti schen Zoomsystem 160 austretende Laserstrahl wird durch die Lichtabschirmplatte 170 in seinem mittleren Bereich kreisförmig abgeschirmt, wodurch er eine Ringform erhält. Der so geformte Laserstrahl wird dann durch die Kondensorlinse 2 zur Mitte der Einlaß- Endfläche der optischen Faser gebündelt.

Der Auftreffwinkel wird geändert, indem die Lichtab schirmplatte 170 durch eine andere mit unterschiedli chem Innen- und Außendurchmesser ersetzt wird. Die Ausbildung des optischen Zoomsystems ist nicht auf das dargestellte beschränkt. Es kann jedes andere op tische Zoomsystem verwendet werden, wenn es nur die Funktion der Erweiterung des Strahldurchmessers hat. Es kann auch auf das optische Zoomsystem verzichtet werden, wenn der Strahldurchmesser ausreichend groß ist.

Auf die Erläuterung der anderen Teile wird hier ver zichtet, da sie dieselben wie in Fig. 1 sind. Durch Verwendung der obigen Ausbildung wird die axiale Sym metrie des erhaltenen Bearbeitungsstrahls verbessert.

Ausführungsbeispiel 7

Es wird nun noch ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Bei diesem Ausführungsbei spiel wird ein Auftreffwinkel-Steuermechanismus der in Fig. 11 dargestellten Ausbildung verwendet.

Gemäß Fig. 11 bewirkt ein optisches Zoomsystem 150 die Erweiterung des Laserstrahls, welches beispiels weise aus zwei Linsen zusammengesetzt ist. Weiterhin sind zwei Axicon-Linsen 180 und 181 sowie ein in Richtung der optischen Achse bewegbarer Tisch 182 ge zeigt.

Der Durchmesser des Laserstrahls wird durch das opti sche Zoomsystem 150 erweitert. Der aus dem optischen Zoomsystem austretende Laserstrahl geht durch die beiden Axicon-Linsen 180 und 181 hindurch, die einan der gegenüber angeordnet sind und von denen die eine auf dem in Richtung der optischen Achse bewegbaren Tisch 182 angeordnet ist. Die Gestalt des durch die Axicon-Linsen hindurchgehenden Laserstrahls wird in eine Ringform umgewandelt. Der Durchmesser des so ringförmig gewordenen Laserstrahls wird dann verän dert, indem eine Axicon-Linse in Richtung der opti schen Achse bewegt wird, um hierdurch dessen Auf treffwinkel auf die optische Faser zu steuern. Die Ausbildung des optischen Zoomsystems ist nicht auf die dargestellte begrenzt. Jedes andere optische Zoomsystem kann verwendet werden, wenn es nur die Funktion der Erweiterung des Strahldurchmessers hat.

Auf eine Erläuterung der anderen Teile wird hier ver zichtet, da sie dieselben wie in Fig. 1 sind. Durch Verwendung der obigen Ausbildung ist es möglich, den Energieverlust im Vergleich zum Ausführungsbeispiel 6, bei dem eine Lichtabschirmplatte verwendet wird, zu vermeiden.

Ausführungsbeispiel 8

Es wird nachfolgend noch ein anderes Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Bei diesem Aus führungsbeispiel wird ein Auftreffwinkel-Steuermecha nismus der in Fig. 12 dargestellten Ausbildung ver wendet.

In Fig. 12 sind ein elliptischer Spiegel 190 mit ei ner oberen Öffnung und ein Planspiegel 110 gezeigt. Die mittlere Drehachse 110a des Planspiegels 110 be findet sich an einem ersten Brennpunkt des ellipti schen Spiegels 190, während die Einlaß-Endfläche 32 der optischen Faser sich an einem zweiten Brennpunkt des elliptischen Spiegels befindet. Da der Laser strahl vom ersten Brennpunkt des elliptischen Spie gels die Eigenschaft hat, sich zum zweiten Brennpunkt hin zu bündeln, kann der Auftreffwinkel durch Ände rung des Winkels des Planspiegels gesteuert werden.

Die anderen Teile sind dieselben wie in Fig. 1, so daß auf ihre Erläuterung hier verzichtet wird. Durch Verwendung der obigen Ausbildung ist es wie beim Aus führungsbeispiel 5 möglich, eine einfache Konstrukti on, eine verringerte Anzahl von Antriebselementen und eine Änderung des Auftreffwinkels mit hoher Geschwin digkeit zu erreichen.

Ausführungsbeispiel 9

Es wird nachfolgend noch ein anderes Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf das in den vor hergehenden Ausführungsbeispielen verwendete optische Fokussiersystem 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Lichtintensitätsverteilung in Richtung der optischen Achse eingestellt, und insbesondere wird die Brenntiefe unter Berücksichtigung der Bearbeitung verbessert.

Fig. 13 zeigt einen geformten Zustand des Laser strahls 11. In dieser Figur hat der Laserstrahl 11, welcher ein Strahl vom gewöhnlichen Typ ist, eine sehr große Kohärenz, und selbst wenn der vom Laseros zillator 1 emittierte Strahl 11 endlich ist, kann es so angesehen werden, daß der Strahl von einer Punkt quelle 1a emittiert ist, die sich in der Krümmungs mitte der Wellenoberfläche auf der Laser-Austritts seite befindet. Auf der anderen Seite muß der Laser strahl von der Auslaß-Endfläche der optischen Faser oder vom Fokussierungspunkt hiervon als eine Gruppe von Punktquellen angesehen werden, nämlich als Licht strahl von einer Lichtquellen-Oberfläche 200. Diese Bedingung kann in Form von Lichtstrahlen wie in Fig. 14 ausgedrückt werden.

In diesem Fall ist die Lichtintensitätsverteilung wie in Fig. 15 dargestellt. Das heißt, die Lichtintensi tätsverteilung ändert sich von einer Rechteckform an einer Endfläche der optischen Faser in eine Chevron- Form mit einem leicht steigenden Fußbereich, wenn der Lichtstrahl sich fortpflanzt.

Ein derartiges herkömmliches optisches System, wel ches den Lichtstrahl auf den zu bestrahlenden Gegen stand 5 fokussiert, ist in Fig. 16 gezeigt. Dieses optische System verwendet eine einzelne Linse 4 oder einen Satz von Linsen mit derselben Funktion. Wenn die Brennweite der Linse 4 oder der kombinierten Lin sen gleich f, der Abstand von einem Ende 200 der op tischen Faser zu einer ersten Hauptebene der Linse 4 oder der kombinierten Linsen gleich a und der Abstand zu einer zweiten Hauptebene hiervon gleich b sind, wird der folgenden Beziehung genügt:

1/f = 1/a + 1/b.

In diesem Fall ist der Zustand der Lichtstrahlen wie in Fig. 16 gezeigt. Das heißt, der Strahl expandiert, wenn er sich von einer Fokussierposition A' von A am Faserende 200 entfernt, wodurch das Problem auftritt, daß die Brenntiefe klein ist.

Auf der anderen Seite wird in diesem Ausführungsbei spiel 9, wie in Fig. 17 gezeigt ist, ein zwei Gruppen von Linsen aufweisendes optisches System 4 verwendet zum Strahlen des Laserstrahls 13 von der optischen Faser auf den zu bestrahlenden Gegenstand 5. In Fig. 17 sind eine erste Linsengruppe 401, eine zweite Lin sengruppe 402 und der Laserstrahl 415 dargestellt. Die erste und die zweite Linsengruppe 401, 402 sind so angeordnet, daß eine bildseitige Brennpunktpositi on f₁' der ersten Linsengruppe und eine gegenstands seitige Brennpunktposition f₂ der zweiten Linsengrup pe miteinander zusammenfallen. Genauer gesagt, bei Verwendung der Brennweiten f₁ und f₂ der ersten bzw. zweiten Linsengruppe wird der Abstand d₁ zwischen ei ner zweiten Hauptebene der ersten Linsengruppe 401 und einer ersten Hauptebene der zweiten Linsengruppe 402 auf d₁ = f₁ + f₂ eingestellt. Weiterhin sind beide Linsengruppen so angeordnet, daß der folgenden Bezie hung genügt wird:

z₂ = M₂z₁, M = f₂/f₁,

worin z₁ den Abstand zwischen einer gegenstandsseiti gen Brennpunktposition f₁ der ersten Linsengruppe 401 und dem Faserende A und z₂ den Abstand zwischen einer bildseitigen Brennpunktposition f₂' der zweiten Lin sengruppe und der Position A' des zu bestrahlenden Gegenstands darstellen.

In diesem Fall ist der Zustand der Lichtstrahlen wie in Fig. 17 dargestellt. Wenn in die Richtung, die sich von der Fokussierposition A' des Faserendes A weg erstreckt, gesehen wird, ist ersichtlich, daß der Lichtstrahl 16 nahezu senkrecht zum Gegenstand 5 ge strahlt wird und daß daher die Konvergenzfähigkeit der Strahlenergie hoch ist und eine große Brenntiefe erhalten wird im Vergleich mit dem vorhergehenden, eine Linsengruppe aufweisenden Fokussiersystem.

Es ist die in Fig. 18 gezeigte Ausbildung, die eine weitere Verbesserung gegenüber der obigen Ausbildung mit sich bringt. Gemäß Fig. 18 wird der Abstand von der zweiten Hauptebene der ersten Linsengruppe 401 zur ersten Hauptebene der zweiten Linsengruppe 402 wie folgt eingestellt:

d₂ = f₁ + f₂ + Δd, (Δd < 0).

In diesem Fall wird eine Fokussierbeziehung wie folgt ausgedrückt:

z₂ = M(f₂/f₁)z₁,

M = f₁f₂/(z₁Δd + f₁ ²).

Diese Gleichungen können wie folgt geschrieben wer den:

z₁ = f₁f₂z₂/(z₁Δd + f₁ ²).

Durch Änderung von Δd ist es möglich, die Fortpflan zungsbedingung des Strahls in seiner Position A' auf dem Gegenstand und den folgenden Positionen zu än dern. Im Vergleich mit dem einfachen Fall von Δd = 0 kann die Brenntiefe noch größer gemacht werden. Ins besondere wird die obige Wirkung vergrößert, wenn den folgenden Bedingungen genügt wird:

f₁ < 0, f₂ < 0, Δd < 0 und

-f₁ ²/(f₂ + Δd) < z₁ < f₁.

Das optische System, das die Brenntiefe vergrößert, wurde vorstehend beschrieben, doch wird bei der tat sächlichen Bearbeitung Staub von dem Gegenstand 5 er zeugt, so daß, wenn sich die Linse 4 in der Nähe des Gegenstands 5 befindet, der Staub sich auf der Lin senoberfläche absetzt und beispielsweise solche Pro bleme wie die Verschlechterung der Durchlässigkeit von Licht auftreten. Es ist daher wünschenswert, daß der Abstand (Arbeitsabstand) zwischen dem Gegenstand 5 und der Linse 4 groß ist. So ist es in diesem Aus führungsbeispiel notwendig, als eine einzelne Linsen gruppe einen Satz von Linsen mit einem großen Ar beitsabstand zu verwenden, wie nachfolgend beschrie ben wird.

Eine Ausbildung von Konkavlinse 403/Konvexlinse 404 gemäß Fig. 19 zeigt dieselbe Funktion wie eine ein zelne Linse 402. In diesem Fall ist es durch geeigne te Einstellung der Brennweite der Konkavlinse und der Konvexlinse sowie des Abstands zwischen beiden Linsen möglich, die erste und die zweite Hauptebene dieser Verbundlinse auf der rechten Seite der Konvexlinse 404 auszubilden. Genauer gesagt, wenn die Brennweite der Konkavlinse 403 gleich f_A, die der Konvexlinse 404 gleich f_B und der Abstand zwischen einer zweiten Hauptebene der Konkavlinse 403 und einer ersten Haup tebene der Konvexlinse 404 gleich d₃ sind, dann wird die Brennweite f₂ der Verbundlinse durch die folgende Gleichung gegeben:

f₂ = f_Af_B/(f_A + f_B - d₃).

Wenn weiterhin der Abstand zwischen einer ersten Hauptebene der Konkavlinse 403 und der Verbundlinse gleich z_A und der Abstand zwischen einer zweiten Hauptebene der Konvexlinse 404 und der Verbundlinse gleich z_B sind, sind beide durch die folgenden Glei chungen gegeben:

z_B = -d₃f₂/f_A (z_B, wenn positiver Wert, nach rechts),

z_A = -d₃f₂/f_A (z_A, wenn positiver Wert, nach rechts).

Da f_A die Brennweite der Konkavlinse 403 ist, besteht die Bedingung f_A < 0, und da die Brennweite f₂ der Verbundlinse und d₃ beide größer als 0 sind, besteht die Bedingung z_B < 0. Durch geeignete Auswahl der Werte von d₃, f_A und f₂ wird es möglich, die zweite Hauptebene der Verbundlinse auf der Gegenstandsseite zu positionieren, so daß es möglich ist, den Linsen- Gegenstand-Abstand im Vergleich zu der Verwendung ei ner einzelnen Linse mit der Brennweite f₂ zu vergrö ßern.

In dem Fall eines derartigen optischen Fokussiersys tems mit zwei Gruppen von Linsen, wie in den Fig. 17 oder 18 gezeigt ist, ist die Brennweite groß, aber es besteht das Problem, daß der Arbeitsabstand kurz ist im Vergleich mit dem optischen Fokussiersystem, das eine einzelne Gruppe von Linsen verwendet.

Um dieses Problem zu bewältigen, kann der Arbeitsab stand ausgedehnt werden durch Verwendung eines derar tigen Satzes von Linsen, der eine Verschiebung der zweiten Hauptebene von der Linsenposition bewirkt, wie vorstehend erläutert ist. Fig. 20 zeigt ein Bei spiel, bei dem die zweite Linsengruppe 402 in dem op tischen Fokussiersystem mit zwei Gruppen von Linsen gemäß Fig. 17 oder 18 aus einem Satz aus der Konkav linse 403 und der Konvexlinse 404 gebildet ist, um den Arbeitsabstand zu vergrößern. Wie die Abstände berechnet werden, ist bereits vorstehend beschrieben worden.

Auch im Fall des optischen Fokussiersystems mit einer einzelnen Linsengruppe 4, das vorstehend in Verbin dung mit Fig. 16 erläutert wurde, kann, wie in Fig. 21 gezeigt ist, ein optisches System mit einem großen Arbeitsabstand durch Verwendung eines Satzes aus Kon kav- und Konvexlinse gebildet werden.

Obgleich in dem obigen Ausführungsbeispiel das Licht von der Auslaß-Endfläche der optischen Faser als Licht von der Lichtquellen-Oberfläche 200 angesehen wurde, kann das Licht vom Fokussierpunkt oder das Licht von der Maskenposition beispielsweise im Aus führungsbeispiel 1 als das Licht von der Lichtquel len-Oberfläche angesehen werden, wobei die gleiche Ausbildung wie vorstehend verwendet wird.

Ausführungsbeispiel 10

Wenn eine Bearbeitung durchgeführt wird unter Verwen dung irgendeines der in den obigen Ausführungsbei spielen beschriebenen optischen Übertragungssysteme nach der Erfindung, dann kann die Intensitätsvertei lung des bestrahlenden Lichts für jeden bestimmten Bereich des zu bestrahlenden Gegenstands verändert werden.

Fig. 22 illustriert ein Konzept des Bestrahlungsver fahrens. Wie darin gezeigt ist, wird eine Bestrahlung durchgeführt unter Verwendung einer flachen Intensi tätsverteilung, einer konkaven Intensitätsverteilung und einer Intensitätsverteilung mit großer Spitze für die Bereiche A, B bzw. 0. Dieses Verfahren erlaubt die Durchführung eines Schweiß-, Schneid- Markiervor ganges und so weiter gleichzeitig in einer einzigen Operation und erlaubt auch die Behandlung von Dicken und Materialien, die zwischen den einzelnen Bereichen unterschiedlich sind.

Ausführungsbeispiel 11

Bei dem optischen Übertragungssystem nach der vorlie genden Erfindung kann eine Ausbildung verwendet wer den, in der als Laseroszillator ein solcher vom Im pulsoszillationstyp eingesetzt wird und in der die Lichtintensitätsverteilung in einem Impuls des Laser strahls verändert wird und diese Veränderung in einem Impuls für jeden Impuls wiederholt wird.

Das Konzept dieses Bestrahlungsverfahrens ist in Fig. 23 gezeigt. Wenn der Ausgangsimpuls "EIN" ist (Laser strahl wird emittiert), dann wird im Bereich A eine große Spitzenintensitätsverteilung verwendet, während im Bereich B eine flache Intensitätsverteilung mit kleiner Spitze verwendet wird, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Auf diese Weise kann die Energiedichte für das verwendete Material verändert werden, so daß es mög lich ist, einen Schweiß-, Schneid- und Stanzvorgang mit hoher Qualität durchzuführen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswahl der In tensitätsverteilung in einem Impuls nicht auf das vorbeschriebene Beispiel beschränkt. Es kann jede ge eignete Kombination verwendet werden.

Claims

1. Optisches Übertragungssystem, enthaltend:
einen Laseroszillator (1),
eine optische Faser (3) zum Fortpflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emittierten Laser strahls über einen vorbestimmten Weg,
eine Kondensorlinse (2) zum Bündeln des Laser strahls vom Laseroszillator (1) in die optische Faser (3), und
ein optisches Übermittlungssystem zum Übermit teln eines in einer Ebene mit einem vorbestimm ten Abstand von einer Auslaß-Endfläche (33) der optischen Faser (3) und senkrecht zu einer opti schen Achse angeordneten Bildes zu einem zu be strahlenden Gegenstand (5),
gekennzeichnet durch
eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Auf treffwinkels des durch die Kondensorlinse (2) gebündelten Laserstrahls (12) auf die optische Faser (3) durch Bewegen des Laserstrahls in ei ner Ebene senkrecht zur optischen Achse in einem festen Zustand einer Einlaß-Endfläche (32) der optischen Faser (3) zu einer Brennpunktposition der Kondensorlinse (2), und während die optische Achse des von dem Laseroszillator (1) emittier ten Laserstrahls und die der Kondensorlinse (2) parallel zueinander gehalten werden, wobei ein Planspiegel (110), dessen Winkel zur optischen Achse geändert werden kann, und ein optisches Keilsubstrat (111) zwischen dem Laseroszillator (1) und der Kondensorlinse (2) angeordnet sind und die Bewegung des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse durchgeführt wird durch Auswechseln des optischen Keilsubstrats (111) gegen ein anderes optisches Keilsubstrat (112) mit einem unterschiedlichen Keilwinkel gleichzeitig mit einer Änderung des Winkels des Planspiegels (110).

2. Optisches Übertragungssystem, enthaltend:
einen Laseroszillator (1),
eine optische Faser (3) zum Fortpflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emittierten Laser strahls über einen vorbestimmten Weg,
eine Kondensorlinse (2) zum Bündeln des Laser strahls vom Laseroszillator (1) in die optische Faser (3), und
ein optisches Übermittlungssystem zum Übermit teln eines in einer Ebene mit einem vorbestimm ten Abstand von einer Auslaß-Endfläche (33) der optischen Faser (3) und senkrecht zu einer opti schen Achse angeordneten Bildes zu einem zu be strahlenden Gegenstand (5), gekennzeichnet durch
eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Auf treffwinkels des durch die Kondensorlinse (2) gebündelten Laserstrahls (12) auf die optische Faser (3) durch Bewegen des Laserstrahls in ei ner Ebene senkrecht zur optischen Achse in einen festen Zustand einer Einlaß-Endfläche (32) der optischen Faser (3) zu einer Brennpunktposition der Kondensorlinse (2), und während die optische Achse des von dem Laseroszillator (1) emittier ten Laserstrahls und die der Kondensorlinse (2) parallel zueinander gehalten werden, wobei ein Planspiegel (110), dessen Winkel zur optischen Achse geändert werden kann, und ein optisches Keilsubstrat (120) mit mehreren Keilwinkeln zwi schen dem Laseroszillator (1) und der Kondensor linse (2) angeordnet sind und die Bewegung des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur opti schen Achse durch Ändern des Winkels des Plan spiegels (110) durchgeführt wird.

3. Optisches Übertragungssystem, enthaltend:
einen Laseroszillator (1),
eine optische Faser (3) zum Fortpflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emittierten Laser strahls über einen vorbestimmten Weg,
eine Kondensorlinse (2) zum Bündeln des Laser strahls vom Laseroszillator (1) in die optische Faser (3), und
ein optisches Übermittlungssystem zum Übermit teln eines in einer Ebene mit einem vorbestimm ten Abstand von einer Auslaß-Endfläche (33) der optischen Faser (3) und senkrecht zu einer opti schen Achse angeordneten Bildes zu einem zu be strahlenden Gegenstand (5), gekennzeichnet durch
eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Auf treffwinkels des durch die Kondensorlinse (2) gebündelten Laserstrahls (12) auf die optische Faser (3) durch Bewegen des Laserstrahls in ei ner Ebene senkrecht zur optischen Achse in einem festen Zustand einer Einlaß-Endfläche (32) der optischen Faser (3) zu einer Brennpunktposition der Kondensorlinse (2), und während die optische Achse des von dem Laseroszillator (1) emittier ten Laserstrahls und die der Kondensorlinse (2) parallel zueinander gehalten werden, wobei ein Planspiegel (110), dessen Winkel zur optischen Achse geändert werden kann, und ein optisches scheibenartiges Substrat (130), welches in Um fangsrichtung fortlaufend Keilsubstrate mit un terschiedlichen Keilwinkeln aufweist, zwischen dem Laseroszillator (1) und der Kondensorlinse (2) angeordnet sind und die Bewegung des Laser strahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse durch Drehen des optischen Substrats (130) synchron mit einer Änderung des Winkels des Planspiegels (110) durchgeführt wird.

4. Optisches Übertragungssystem, enthaltend: einen Laseroszillator (1),
eine optische Faser (3) zum Fortpflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emittierten Laser strahls über einen vorbestimmten Weg, eine Kon densorlinse (2) zum Bündeln des Laserstrahl vom Laseroszillator (1) in die optische Faser (3), und
ein optisches Übermittlungssystem zum Übermit teln eines in einer Ebene mit einem vorbestimm ten Abstand von einer Auslaß-Endfläche (33) der optischen Faser (3) und senkrecht zu einer opti schen Achse angeordneten Bildes zu einem zu be strahlenden Gegenstand (5), gekennzeichnet durch
eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Auf treffwinkels des durch die Kondensorlinse (2) gebündelten Laserstrahls (12) auf die optische Faser (3) durch Bewegen des Laserstrahls in ei ner Ebene senkrecht zur optischen Achse in einem festen Zustand einer Einlaß-Endfläche (32) der optischen Faser (3) zu einer Brennpunktposition der Kondensorlinse (2), und während die optische Achse des von dem Laseroszillator (1) emittier ten Laserstrahls und die der Kondensorlinse (2) parallel zueinander gehalten werden, wobei ein Planspiegel (110), dessen Winkel zur optischen Achse geändert werden kann, und ein optisches scheibenartiges Substrat (140) mit einem kon stanten Keilwinkel in radialer Richtung und sich fortlaufend änderndem Keilwinkel in Umfangsrich tung zwischen dem Laseroszillator (1) und der Kondensorlinse (2) angeordnet sind und die Bewe gung des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse durch Drehen des optischen Substrats (140) synchron mit einer Änderung des Winkels des Planspiegels (110) durchgeführt wird.

5. Optisches Übertragungssystem, enthaltend: einen Laseroszillator (1),
eine optische Faser (3) zum Fortpflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emittierten Laser strahls über einen vorbestimmten Weg, eine Kon densorlinse (2) zum Bündeln des Laserstrahl vom Laseroszillator (1) in die optische Faser (3), und
ein optisches Übermittlungssystem zum Übermit teln eines in einer Ebene mit einem vorbestimm ten Abstand von einer Auslaß-Endfläche (33) der optischen Faser (3) und senkrecht zu einer opti schen Achse angeordneten Bildes zu einem zu be strahlenden Gegenstand (5), gekennzeichnet durch
eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Auf treffwinkels des durch die Kondensorlinse (2) gebündelten Laserstrahls (12) auf die optische Faser (3) durch Bewegen des Laserstrahls in ei ner Ebene senkrecht zur optischen Achse in einem festen Zustand einer Einlaß-Endfläche (32) der optischen Faser (3) zu einer Brennpunktposition der Kondensorlinse (2), und während die optische Achse des von dem Laseroszillator (1) emittier ten Laserstrahls und die der Kondensorlinse (2) parallel zueinander gehalten werden, wobei ein Parabolspiegel (150) zwischen dem Laseroszilla tor (1) und der Kondensorlinse (2) sowie ein Planspiegel (110), dessen Winkel verändert wer den kann, in einer Brennpunktposition des Para bolspiegels (150) angeordnet sind, und daß die Bewegung des Laserstrahls in einer Ebene senk recht zur optischen Achse durch Ändern des Win kels des Planspiegels (110) durchgeführt wird.

6. Optisches Übertragungssystem, enthaltend:
einen Laseroszillator (1),
eine optische Faser (3) zum Fortpflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emittierten Laser strahls über einen vorbestimmten Weg, eine Kon densorlinse (2) zum Bündeln des Laserstrahl vom Laseroszillator (1) in die optische Faser (3), und
ein optisches Übermittlungssystem zum Übermit teln eines in einer Ebene mit einem vorbestimm ten Abstand von einer Auslaß-Endfläche (33) der optischen Faser (3) und senkrecht zu einer opti schen Achse angeordneten Bildes zu einem zu be strahlenden Gegenstand (5), gekennzeichnet durch
eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Auf treffwinkels des durch die Kondensorlinse (2) gebündelten Laserstrahls (12) auf die optische Faser (3) durch Formen der Intensitätsverteilung des auf die Kondensorlinse (2) auftreffenden La serstrahls in einer Ebene senkrecht zur opti schen Achse in eine Ringform mit gewünschtem In nen- und Außendurchmesser.

7. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Axicon-Linsen (180, 181) einander gegenüber zwischen dem La seroszillator (1) und der Kondensorlinse (2) an geordnet sind und das Formen des Laserstrahls in eine Ringform mit gewünschtem Innen- und Außen durchmesser durch Ändern des Abstands zwischen den Axicon-Linsen (180,181) durchgeführt wird.

8. Optisches Übertragungssystem, enthaltend: einen Laseroszillator (1),
eine optische Faser (3) zum Fortpflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emittierten Laser strahls über einen vorbestimmten Weg, eine Kon densorlinse (2) zum Bündeln des Laserstrahl vom Laseroszillator (1) in die optische Faser (3), und
ein optisches Übermittlungssystem zum Übermit teln eines in einer Ebene mit einem vorbestimm ten Abstand von einer Auslaß-Endfläche (33) der optischen Faser (3) und senkrecht zu einer opti schen Achse angeordneten Bildes zu einem zu be strahlenden Gegenstand (5), dadurch gekennzeich net, daß ein elliptischer Spiegel (190) zwischen der Kondensorlinse (2) und der Einlaß-Endfläche (32) der optischen Faser (3), ein Planspiegel (110), dessen Winkel zur optischen Achse verän dert werden kann, in einer ersten Brennpunktpo sition des elliptischen Spiegels (190) und die Einlaß-Endfläche (32) der optischen Faser (3) in einer zweiten Brennpunktposition des ellipti schen Spiegels (190) angeordnet sind, und daß eine Einstellvorrichtung den Auftreffwinkel des durch die Kondensorlinse (2) gebündelten Laser strahls auf die optische Faser (3) durch Ändern des Winkels des Planspiegels (110) einstellt.

9. Optisches Übertragungssystem enthaltend:
einen Laseroszillator (1),
ein optisches Fortpflanzungssystem zum Fort pflanzen eines von dem Laseroszillator (1) emit tierten Laserstrahls über einen vorbestimmten Weg,
ein optisches Bestrahlungssystem zum Strahlen des fortgepflanzten Laserstrahls auf einen zu bestrahlenden Gegenstand (5), und eine Einstell vorrichtung zum Einstellen der Lichtintensitäts verteilung in Richtung einer optischen Achse und in der Nähe des zu bestrahlenden Gegenstands (5), dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bestrahlungssystem ein optisches Fokussiersystem enthält zum Fokussieren eines Lichtstrahls von einer Lichtquelle mit einer vorbestimmten Ver größerung auf einen zu bestrahlenden Gegenstand (5), wobei das optische Fokussiersystem zwei Linsengruppen (401, 402) aufweist, und wenn der Abstand von einer zweiten Hauptebene der ersten Linsengruppe (401) zu einer ersten Hauptebene der zweiten Linsengruppe (402) gleich d, die Brennweiten der ersten (401) und der zweiten (402) Linsengruppe gleich f₁ bzw. f₂, der Ab stand von einer Auslaß-Endfläche (33) einer op tischen Faser (3) zu einer gegenstandsseitigen Brennpunktposition der ersten Linsengruppe (401) gleich 21 und der Abstand von einer bildseitigen Brennpunktposition der zweiten Linsengruppe (402) zum zu bestrahlenden Gegenstand (5) gleich 22 sind, dann ist den folgenden Bedingungen ge nügt:
d = f₁ + f₂ + Δd
z₁ = f₁f₂z₂/(z₁Δd + f₁ ²).

10. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Fokus siersystem zwei Linsengruppen (401, 402) auf weist, und wenn die Brennweiten der ersten und zweiten Gruppe gleich f₁ bzw. f₂ und der Abstand von der Auslaß-Endfläche (33) der optischen Fa ser (3) zu der gegenstandsseitigen Brennpunktpo sition der ersten Linsengruppe (401) gleich 21 sind, dann ist den folgenden Bedingungen genügt:
-f₂/(f₂ + Δd) < z₁ < f₁
f₁ < 0, f₂ < 0
Δd < 0.

11. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linsen gruppe (402) ein Satz aus Konkavlinse (403) und Konvexlinse (404) ist, und wenn die Brennweite dieser Verbundlinse gleich f₂, die der Kon kavlinse (403) gleich f_A, die der Konvexlinse (404) gleich f_B, der Abstand zwischen einer zweiten Hauptebene der Konkavlinse (403) und ei ner ersten Hauptebene der Konvexlinse (404) gleich d₃, der Abstand zwischen einer ersten Hauptebene der Konkavlinse (403) und einer er sten Hauptebene der Verbundlinse gleich z_A und der Abstand zwischen einer zweiten Hauptebene der Konvexlinse (404) und einer zweiten Haup tebene der Verbundlinse gleich z_B sind, ist den folgenden Bedingungen genügt:
f₂ = f_Af_B/(f_A + f_B = d₃)
z_B = -d₃f₂/f_A (z_B, wenn positiver Wert, nach rechts)
z_A = -d₃f₂/f_A (z_A, wenn negativer Wert, nach rechts).