DE4006618A1

DE4006618A1 - Verfahren und messvorrichtung zur laserstrahlanalyse

Info

Publication number: DE4006618A1
Application number: DE4006618A
Authority: DE
Inventors: Keming Dipl Phys Du; Peter Dr Rer Nat Loosen; Joachim Dipl Ing Franek
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-09-05
Anticipated expiration: 2010-03-03
Also published as: DE4006618C2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Meßstrahlung und eines Hauptstrahls aus einem auf einen ebenen Metallspiegel auftreffenden Strahl (Einfallsstrahl) eines Lasers oder anderer geeigneter elektromagnetischer Strahlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Meßvorrichtung für diese Strahlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, in der das Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung kommt sowie eine Meßvorrichtung für die zuvor genannte Strahlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Stand der Technik

Bei der Materialbearbeitung mit Laserstrahlen spielen Strahlparameter wie z. B. die Laserleistung und die Moden verteilung eine entscheidende Rolle. Um optimierte Bearbeitungsergebnisse zu erzielen, ist es deshalb erforder lich, daß die Strahlparameter während der Bearbeitung überwacht und entsprechend geregelt werden. Hierzu wird von dem Bearbeitungsstrahl ein Teil abgetrennt und zu Detektoren geleitet, die mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden sind.

So ist es bekannt, (siehe Fig. 1) von dem von einem Laser 1 ausgehenden Laserstrahl 2 einen Meßstrahl 3 mittels teil transmittierender Optik 4 abzuspalten und den abgespaltenen Meßstrahl einer Strahldiagnostik 5 zuzuleiten, während der reflektierte Anteil 6 auf das Werkstück 7 gerichtet wird. Für CO₂-Laser bestehen die teiltransmittierenden Optiken ausschließlich aus teuren Halbleiterkristallen und ihre Lebensdauer wird durch unvermeidliche Verunreinigung und Verschmutzung stark begrenzt. Bei Hochleistungslasern, deren mittlere Leistung bei mehreren Kilowatt oder darüber liegt, werden teiltransmittierende Optiken aber unpraktikabel aufgrund der Erwärmung und letztendlich des Versagens als eine Folge der begrenzten Belastbarkeit der reflektierenden Schicht.

Weiterhin ist die Verwendung von Metallspiegeln zur Erzeu gung einer Meßstrahlung in zwei Ausführungsarten bereits bekannt. Zum einen werden Metallspiegel verwendet, die mit in Matrixform angeordneten Löchern versehen sind, und bei denen die Laserleistung analysiert wird, die durch die Löcher hindurchtritt (DE 36 23 409 A1). Um bei dieser Anordnung den Bearbeitungsstrahl möglichst wenig zu beein flussen und eine Meßstrahlung zu erzeugen, die den Bearbei tungsstrahl möglichst originalgetreu repräsentiert, ist es erforderlich, daß die Anzahl der Löcher pro Flächeneinheit möglichst groß ist und der Durchmesser dieser Löcher möglichst klein ist. Mit abnehmendem Durchmesser der Löcher treten aber zunehmend Beugungserscheinungen auf, die eine originalgetreue Wiedergabe des Bearbeitungstrahls negativ beeinflussen.

Zum anderen finden sich Vorrichtungen, bei denen die Rest rauhigkeit der Spiegeloberfläche ausgenutzt wird; dabei wird die an den Restrauhigkeiten gestreute Laserleistung als Meßstrahlung benutzt, die dann von Detektoren erfaßt wird, die unter einem bestimmten Winkel zur Spiegeloberfläche angeordnet sind. Bei einer solchen Meßvorrichtung wird das Meßergebnis wesentlich vom Auftreffort der Laserstrahlung auf die Spiegeloberfläche bestimmt, da die Restrauhigkeit eine vom Ort der Spiegeloberfläche in undefinierter Weise abhängige Eigenschaft ist, die zudem von Spiegel zu Spiegel variiert.

Darüber hinaus sind im Bereich der Fotographie teiltransmit tierende Optiken bekannt, an denen mittels Reflexionsbeugung ein Teil des einfallenden Lichtes abgespalten und einem Detektor zugeführt wird (siehe z. B. OS-DE 31 29 164). Auf einen solchen Gegenstand bezieht sich die vorliegende Erfindung aber nicht.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus dem einfallen den Hauptstrahl (Einfallsstrahl) eines Hochleistungslasers mit einer Ausgangsleistung von einigen Kilowatt oder mehr einen definierten, den Hauptstrahl möglichst originalgetreu wiedergebenden und diesen möglichst wenig störenden Anteil als Meßstrahlung abzuspalten, insbesondere zur On-line-Er fassung von Strahlparametern, z. B. bei der Materialbear beitung mittels Laserstrahlung. Weiterhin gehört es zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bei teiltransmit tierenden Strahlteilern auftretenden, durch die hohe Lei stung des Lasers bedingten, thermischen Probleme zu vermei den oder zumindest zu vermindern, so daß die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Spiegel im Vergleich zu den eben genannten teiltransmittierenden Optiken wesentlich höher ist und die Kosten, insbesondere im Vergleich zu teiltransmittierenden Optiken aus Halbleiterkristallen, deutlich reduziert werden. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einer Vorrichtung nach An spruch 2 oder mittels einer Meßvorrichtung nach Anspruch 12.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß mit dem Metallspiegel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung nach Anspruch 2 unter Ausnutzung des Verfah rens nach Anspruch 1 aus dem einfallenden Hauptstrahl (Einfallsstrahl) eines Hochleistungslasers ein im Gegensatz zum Stand der Technik definierter, den Hauptstrahl möglichst originalgetreu wiedergebender und diesen möglichst wenig störender Anteil als Meßstrahlung abgespalten und analysiert werden kann, insbesondere zur On-line-Erfassung von Strahl parametern, zum Beispiel bei der Materialbearbeitung mittels Laserstrahl. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch die Verwendung eines Metallspiegels zur Erzeugung der Meßstrahlung die bei teiltransmittierenden Stahlteilern auftretenden, durch die hohe Leistung des Lasers bedingten, thermischen Probleme vermieden oder zumindest erheblich vermindert werden. Dadurch wird die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Spiegel im Vergleich zu den teiltransmittierenden Optiken wesentlich höher und die Kosten, insbesondere im Vergleich zu teiltransmittierenden Optiken aus Halbleiterkristallen, können deutlich reduziert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine Laserstrahlmeßvorrichtung nach dem Stand der Technik mit einer teiltrans mittierenden Optik zur Erzeugung der Meßstrahlung.

Fig. 2 Riefenspiegel mit geraden, äquidistanten Riefen in Schnittdarstellung.

Fig. 3 schematische Darstellung der Wirkungs weise des Riefenspiegels aus Fig. 2.

Fig. 4 Riefenspiegel nach Art einer Fresnel schen Zonenplatte in Aufsicht (oben) und in Schnittdarstellung (unten) und die Wirkung auf einen senkrecht einfallenden Laserstrahl (unten).

Fig. 5 schematische Darstellung der Wirkungs weise des Riefenspiegels aus Fig. 4 in der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

Fig. 6 Riefenspiegel nach Fig. 4 mit gleichbleibender Riefenbreite, wobei nur in solche Fresnel-Zonen Riefen einge bracht sind, die näherungsweise gleichen Abstand voneinander haben (in Aufsicht (oben) und in Schnittdarstellung (unten)).

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In den Fig. 2 und 3 ist eine erste Ausführungsform des Metallspiegels 8 der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung geoffenbart. Dabei ist eine Oberfläche des hochreflektie renden und hochbelastbaren Metallspiegels 8 von geraden und äquidistanten Riefen 9 durchzogen (Riefenspiegel), die die Breite b und den Abstand a voneinander haben und gegen die Ebene der Oberfläche um den Winkel α geneigt sind. Dabei nimmt die Gesamtfläche aller Riefen, im Gegensatz zu einem handelsüblichen Reflexionsgitter, nur einen kleinen Bruch teil der Gesamtspiegelfläche ein.

Um nun aus dem Strahl 10 eines Lasers oder anderer elektro magnetischer Strahlung ausreichender Kohärenz eine definier te Meßstrahlung abzuspalten, die den Hauptstrahl 12 möglichst originalgetreu wiedergibt und ihn möglichst wenig stört, läßt man diesen Strahl 10 unter einem Winkel β (0° < β < 90°) zum Einfallslot 11 auf den Riefenspiegel auftreffen. Von diesem wird der größte Teil 12 des Einfallsstrahls ungestört geometrisch-optisch reflektiert, während der auf die Riefen auftreffende Teil der Laserstrahlung aus dem Einfallsstrahl gebeugt wird und unter dem Winkel

die n-te Beugungsordnung 13 und somit der n-te Meßstrahl 13 entsteht. Von diesen Meßstrahlen sind in der Praxis nur wenige, unter den in Gleichung (3) festgelegten Bedingungen praktisch nur einer, zur Messung geeignet.

Bei diesem Spiegel ist das sogenannte Teilungsverhältnis (aus dem Hauptstrahl ausgebeugte Leistung/einfallenden Laserleistung) näherungsweise gegeben durch:

Wie weiterhin in Fig. 2 angedeutet, ist der Winkel α, mit dem die Riefen in das Spiegelmaterial eingebracht sind, so gewählt, daß die Richtung für geometrisch-optische Reflexion an einer Riefenfläche mit der Richtung für die erste Beu gungsordnung übereinstimmt (Blaze-Winkel), so daß Einfalls winkel δ_E und Ausfallswinkel δ_A, jeweils bezogen auf die Riefennormale 14 den gleichen Wert haben (δ_E = δ_A). Ist λ die Wellenlänge der einfallenden Strahlung und ß der Winkel zwischen dem Einfallsstrahl und dem Lot, so ergibt sich dieser Winkel α zu

Damit wird erreicht, daß ein möglichst hoher Anteil der auf die Riefen auftreffenden Laserleistung in die erste Beu gungsordnung eingebracht wird. Dieser Meßstrahl verläßt unter dem Winkel

γ = 2 · α + β (4)

die Oberfläche des Metallspiegels 8.

Fig. 3 zeigt schematisch die Wirkungsweise eines solchen Riefenspiegels bei einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung. Der vom Laser kommende Einfallsstrahl 10 fällt unter einem spitzen Winkel auf den Riefenspiegel auf und wird zum größten Teil 12 ungestört, geometrisch-optisch, reflektiert. Lediglich der auf die Riefen auftreffende Anteil des Ein fallsstrahls wird ausgebeugt (reflexionsgebeugt abgespalten er Anteil 15 in Fig. 3 nur teilweise dargestellt) und zwar unter oben genannten Bedingungen zum größten Teil in die erste Beugungsordnung. Um schon nach kurzen Wegen der abgebeugten Strahlung von Detektoren erfaßbare Interferenz maxima zu erhalten, insbesondere für das Maximum der ersten Beugungsordnung, können diese Maxima in die Brennebene eines geeigneten sammelnden Elements, z. B. einer Linse, abge bildet werden. Unter Umständen liegen die Maxima dann so dicht, daß von einem Detektor mehrere Maxima gleichzeitig erfaßt werden. In diesem Fall liefern sehr schmale Riefen noch ein ausreichendes Meßsignal und der Hauptstrahl wird noch weniger gestört. Darüber hinaus ist es möglich, ver schiedene Laserstrahlparameter gleichzeitig zu messen, indem mehrere Detektoren verschiedene Beugungsordnungen erfassen. Sollen dagegen neben der oder den ersten Beugungsordnung(en) auch die höheren Beugungsordnungen zur Messung eines Laser strahlparameters herangezogen und einem Detektor zugeleitet werden, so müssen weitere geeignete sammelnde Elemente dem Detektor vorgeschaltet werden.

Um mit der bisher beschriebenen Anordnung schon nach kurzen Wegen eine ausreichende Trennung von ausfallendem Haupt strahl 12 und abgebeugten Meßstrahl 13 zu erreichen, müssen Riefenbreite b und Riefenabstand a sehr klein gewählt werden. Dadurch werden hohe Anforderungen an die Fertigungs technik solcher Riefenspiegel gestellt.

In einer zweiten Ausführungsform wird die bisher beschrie bene Ausführungsform aus Fig. 2 und 3 dahingehend verein facht, daß die geometrischen Abmessungen a und b in Fig. 2 ohne Berücksichtigung von Beugungsphänomenen so dimensio niert werden, daß sie zum einen fertigungstechnisch einfach herstellbar sind und zum anderen das gewünschte Teilungsver hältnis ergeben. Bei einem solchen Spiegel wird also ledig lich die durch den Anstellwinkel α jeder Riefe hervorgeru fene geometrisch-optische Reflexion ausgenutzt. Allerdings ist der ausfallende Meßstrahl durch die unvermeidlichen Beugungsphänomene stark "ausgefranst", so daß auf jeden Fall geeignete sammelnde Elemente nachgeschaltet werden müssen, damit der Meßstrahl von einem Detektor erfaßt werden kann.

In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden Weiterent wicklungen des Riefenspiegels beschrieben, die den Vorteil haben, daß der auslaufende Meßstrahl fokussiert wird, und somit ohne zusätzliche sammelnde Elemente direkt von einem Detektor erfaßt werden kann.

Die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Metallspiegel 8, wie sie im folgenden beschrieben werden (Fig. 4 bis 6), lehnen sich grundsätzlich an die Fresnel′sche Zonenplatte an. Zu deren Beschreibung werden üblicherweise sogenannte Fresnel′sche Kreise mit den Radien:

r_j = (j _* λ _* f)^1/2 für j = 1, 2, 3 . . . (5)

eingeführt und die von den Kreisen mit den Radien r_j und r_j+1 gebildeten Kreisringe als Fresnel′sche Zonen bezeichnet. Je größer der Radius ist, desto enger liegen diese Fresnelzonen beieinander. Wird nun in jede zweite, vierte, sechste, ... (allgemein 2n-te) Fresnelzone eine Riefe 9 eingebracht und der Laserstrahl 10 fällt lotrecht ein, so kommt es auf der Mittelsenkrechten 16 im Abstand f von der Spiegeloberfläche zur konstruktiven Interferenz mit der Phasenverschiebung von λ der von den Riefen 9 reflexi onsgebeugt ausgehenden Teilwellen, und der von den Riefen 9 erfaßte Teil des Einfallsstrahls wird zumindest teilweise in diesem Punkt F fokussiert. Selbstverständlich existieren auf der Mittelsenkrechten noch weitere Fokuspunkte, sofern die von den Riefen 9 ausgehenden Teilwellen in weiteren Punkten, nämlich in diesen möglichen Fokuspunkten, mit einer Phasen verschiebung von

n _* λ (n = 2, 3, . . .)

miteinander interferieren können. Um ein ausreichendes Meßsignal zu erhalten, muß nicht in jede 2n-te Zone der in Gleichung (5) beschriebenen Fresnelzonen eine Riefe 9 einge bracht sein, sondern es werden Zonen mit dem nachfolgenden Index j ausgewählt und in diese die Riefen 9 eingebracht:

j = 2 _* n _* i für n = 1, 2, 3, . . .
und i = 1, 2, 3, . . . (6)

Ein solcher Riefenspiegel ist in Fig. 4 in Aufsicht (oben) und in Schnittdarstellung (unten) dargestellt. Bei einer solchen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallspiegel 8 sind an die Breite der Riefen 9 zwei Bedingungen zu stellen:

1. Zur Aufrechterhaltung der Bedingung der konstruktiven Interferenz dürfen die Riefen 9 nicht so breit sein, daß sie sich von der Fresnelzone j in die nächste Fresnel zone j+1 erstrecken.
2. Wie Gleichung (5) zeigt, liegen die Fresnelzonen nach außen immer dichter, so daß auch die Dichte der Riefen 9 nach außen hin zunimmt. Damit der ausgebeugte Meßstrahl 13 aber eine originalgetreue Abbildung des einfallenden Laserstrahls 10 darstellen soll, muß aus den äußeren Bereichen des Spiegels ebensoviel Laserleistung aufge sammelt werden wie aus den inneren Spiegelbereichen. Daher muß die Riefenbreite nach außen hin so reduziert werden, daß die Flächen aller Riefen gleich sind. Dies ist der Fall, wenn in jeder Fresnelzone das Verhältnis von Riefenbreite zu Zonenbreite konstant ist.

Ebenso wie bei der Spiegelkonfiguration mit den geraden äquidistanten Riefen (Fig. 2 und 3), werden die Riefenwinkel α_i auch bei dem Fresnelschen Riefenspiegel so gewählt, daß die Richtung für geometrisch-optische Reflexion an jeder Riefe 9 mit der Richtung der in den Fokuspunkt gebeugten Leistung übereinstimmt (Blaze-Winkel). Im Gegensatz zu Fig. 2 ist bei der Fresnelschen Spiegelkonfiguration jedoch notwendig, daß der Anstellwinkel α_i der Riefen 9 mit zunehmendem Radius r derart zunimmt, daß die an den Riefen 9 gebeugte Laserleistung im Fokuspunkt gesammelt wird.

In Fig. 5 ist schematisch dargestellt, wie in einer erfin dungsgemäßen Meßvorrichtung der Metallspiegel 8 nach Art der Fresnelschen Zonenplatte eingesetzt wird. Damit der Meß strahl 13 vom Einfallsstrahl 10 und Hauptstrahl 12 getrennt werden kann, muß der Riefenspiegel exzentrisch unter einem spitzen Einfallswinkel beaufschlagt werden. Der von den Riefen reflexionsgebeugt abgespaltene Meßstrahl 13 wird im Abstand f von der Oberfläche des Riefenspiegels im Fokus punkt F fokussiert, so daß er ohne zusätzliche sammelnde Elemente von einem oder mehreren dort positionierten Detek toren 17 erfaßt werden kann und die Meßsignale einer elek tronischen Auswerteeinheit 18 zugeleitet werden können.

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der Fresnelschen Spiegelkonfiguration dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist im Gegensatz zu der in Fig. 4 dargestellten Ausfüh rungsform nicht in jeder Fresnelzone eine Riefe eingebracht, sondern es wurden nur solche Fresnelzonen für Riefen 9 ausgewählt, die näherungsweise gleichen Abstand voneinander haben. Sollen die Riefen 9 näherungsweise den Abstand a voneinander haben, so ergibt sich der Index j der auszuwäh lenden Fresnelzonen nach der Beziehung:

Damit ist die Dichte der Riefen 9 über dem Radius näherungs weise konstant und die Riefen 9 können, wie in Fig. 6 dargestellt, konstante Breite besitzen. Diese spezielle Ausführungsform hat gegenüber der Ausführungsform aus Fig. 4 den Vorteil, daß der Laserstrahl periodisch abgetastet wird und somit auch eine originalgetreue Abbildung des Laserstrahls erzeugt wird, wenn die Verteilung der Intensität über den Laserstrahlquerschnitt stark variiert. Ebenso wie in Fig. 4 werden auch bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel die Riefenwinkel α_i so gewählt, daß die Richtung für geometrisch-optische Reflexion an jeder Riefe mit der Richtung der in den Fokuspunkt gebeugten Leistung übereinstimmt.

Eine fertigungstechnisch besonders einfache Anfertigung dieser Riefenspiegel ergibt sich, wenn diese Spiegel auf luftgelagerten Diamant-Drehmaschinen gefertigt werden; auf diesen Anlagen kann in einem Bearbeitungsvorgang sowohl die Fertigung der Hauptspiegelfläche als auch die Fertigung der Riefen erfolgen.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Meßvorrichtung und das ihr zugrundeliegende Verfahren selbstverständlich nicht auf Hochleistungslaser beschränkt ist, sondern bei allen Lasern anwendbar ist, bei denen Metallspiegel zur Reflexion verwendet werden können. Darüber hinaus kann mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung anstatt Laserstrahlung auch alle andere elektromagnetische Strahlung untersucht werden, die von Metallspiegeln in ausreichender Weise reflektiert wird und die im Falle der ersten Ausführungsform sowie der Fresnelschen Spiegelkonfi gurationen eine für die Vorrichtung ausreichende Kohärenz sowie eine mit einem Laserstrahl vergleichbare Parallelität besitzt.

Bezugszeichenliste

1 Laser
2 Laserstrahl
3 durch Teiltransmission erzeugter Meßstrahl
4 teiltransmittierende Optik
5 Strahldiagnostik
6 reflektierter Anteil des Laserstrahls 2
7 Werkstück
8 Metallspiegel
9 Riefen
10 Einfallsstrahl
11 Einfallslot zur Spiegeloberfläche
12 reflektierter Anteil des Einfallsstrahls = Hauptstrahl
13 gebeugter Anteil des Einfallsstrahls für eine Beugungsordnung = durch Reflexionsbeugung erzeugter Meßstrahl für diese Ordnung
14 Riefennormale
15 Teil des an den Riefen reflexionsgebeugt abgespaltenen Anteils des Einfallsstrahls (= Meßstrahlung)
16 Mittelsenkrechte
17 Detektor, nicht maßstabsgerecht
18 elektronische Auswerteeinheit, nicht maßstabsgerecht

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung einer Meßstrahlung und eines Hauptstrahls aus einem auf einen ebenen Metallspiegel auftreffenden Strahl (Einfallsstrahl) eines Lasers oder anderer elektomagnetischer Strahlung ausreichender Kohärenz durch Reflektieren des Einfallsstrahls an dem Metallspiegel und Erzeugen eines regulär, geometrisch- optisch reflektierten Hauptstrahls, sowie einer von diesem Hauptstrahl abgespaltenen Meßstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Einfallsstrahls (10) von Riefen (9) erfaßt wird, die in der gesamten Oberfläche des ebenen Metallspiegels (8) eingebracht sind (Riefenspiegel), daß dieser Teil des Einfallsstrahls (10) an den Riefen (9) durch Reflexionsbeugung abgespalten wird, daß sich die von den Riefen (9) ausgehenden Teilwellen in wenigstens einer bestimmten Richtung verstärkend überlagern (konstruktive Interferenz) und somit wenig stens einen Meßstrahl (13) bilden, daß dazu die Riefen (9) eine entsprechend definierte Geometrie und einen entsprechend definierten Abstand voneinander haben, und daß der auf die ebenen Flächen zwischen den Riefen (9) auftreffende Anteil des Einfallsstrahls vom Metall spiegel (8) als Hauptstrahl (12) ungestört geometrisch-optisch reflektiert wird.

2. Meßvorrichtung für einen Laserstrahl oder andere elektromagnetische Stahlung ausreichender Kohärenz mit einem ebenen Metallspiegel zur Reflexion des auf den Metallspiegel auftreffenden Strahles (Einfallsstrahl) und zur Erzeugung eines regulär geometrisch-optisch reflektierten Hauptstrahls sowie einer von diesem Hauptstrahl abgespaltenen Meßstrahlung, einem oder mehreren Detektoren zur Messung der Parameter der Meßstrahlung sowie einer elektronischen Auswerteinheit zur Analyse dieser Parameter, dadurch gekennzeichnet, daß in der gesamten Oberfläche des ebenen Metallspiegels (8) Riefen (9) eingebracht sind (Riefenspiegel), daß dabei diese Riefen (9) eine derart definierte Geometrie und einen derart definierten Abstand voneinander haben, daß sowohl der auf die Riefen (9) auftreffende Anteil des Einfallsstrahls (10) durch Reflexionsbeugung als Meßstrahlung (15) abgespalten wird, als auch daß sich die von den Riefen (9) ausgehenden Teilwellen in wenigstens einer bestimmten Richtung verstärkend überlagern (konstruktive Interferenz) und somit wenig stens einen Meßstrahl (13) bilden, daß dabei mindestens ein Detektor (17) in der Meßstrahlung (15) angeordnet ist und von einem Detektor wenigstens ein Meßstrahl (13) erfaßt wird, daß ferner der auf die ebenen Flächen zwischen den Riefen (9) auftreffende Anteil des Ein fallsstrahls (10) den Metallspiegel (8) ungestört, geometrisch-optisch reflektiert als Hauptstrahl (12) verläßt und daß schließlich die Aufteilung des Verhält nisses zwischen Meßstrahlung (15) und Hauptstrahl (12) durch Festlegung der Anzahl und der Flächen der Riefen (9) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefen (9) gerade und äquidistant in der Spiegeloberfläche eingebracht sind und daß der Anstell winkel, mit dem die Riefen (9) in die Oberfläche des ebenen Metallspiegels (8) eingebracht sind, für jede Riefe den gleichen Wert hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Anstellwinkels derart gewählt ist, daß unter Berücksichtigung des Einfallswinkels des Ein fallsstrahls (10) und dem dadurch festgelegten Aus fallswinkel des geometrisch-optisch reflektierten Hauptstrahls (12) jeweils bezogen auf die Normale zur Spiegeloberfläche, eine für die jeweilige Meßvorrich tung ausreichende Trennung zwischen dem Hauptstrahl (12) und wenigstens einem Meßstrahl (13) nach für diese Meßvorrichtung ausreichenden Wegen dieser Strahlen erreicht wird.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fokussierung des jeweils zur Messung vorgese henen vom Riefenspiegel auslaufenden Meßstrahls (13) wenigstens ein sammelndes Element nachgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefen (9) kreisringförmig nach Art einer Fresnelschen Zonenplatte in die Spiegeloberfläche eingebracht sind, daß nur in jede 2ni-te Zone (n = 1, 2, 3, ... und i = 1, 2, 3, ...) eine Riefe (9) einge bracht ist, daß der Wert des Anstellwinkels der Riefen (9) derart mit zunehmendem Radius steigt und die Lage der Riefen (9) innerhalb jeder Fresnel-Zone derart gewählt ist, daß sich die von den Riefen reflexionsge beugt ausgehenden Teilwellen in wenigstens einem Punkt, der einen von der Wellenlänge dieser Strahlung und der Breite der Fresnelzonen abhängigen Abstand vom Mittel punkt der Fresnelschen Zonenplatte hat, verstärkend überlagern (konstruktive Interferenz) und somit wenig stens einen Meßstrahl (13) bilden und daß dadurch der von den Riefen erfaßte Teil des Einfallsstrahls (10) in diesem Punkt zumindest teilweise fokussiert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Meßstrahlung (15) mit einem oder mehreren Detektoren (17) in dem Fokuspunkt erfolgt, in dem die von den Riefen (9) kommenden Teilwellen mit einer solchen Phasenverschiebung miteinander interferieren, die für Teilwellen, die von Riefen (9) aus jeder 2n-ten Zone (n = 1, 2, 3, ...) ausgehen, einer Phasenverschiebung von einer Wellenlänge entspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Riefen (9) derart mit zunehmendem Radius abnimmt, daß das Verhältnis von Riefenbreite zu Zonenbreite von Zone zu Zone konstant bleibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefen (9) nur in solche Fresnel-Zonen einge bracht sind, die näherungsweise gleichen Abstand voneinander haben und daß die Breite der Riefen (9) konstant über den Radius ist, ohne dabei die Breite einer Fresnel-Zone zu übersteigen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnelsche Zonenplatte vom einfallenden Strahl (10) exzentrisch unter spitzem Winkel beauf schlagt wird.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Riefen (9), mit dem diese in die Oberfläche des ebenen Metallspiegels (8) einge bracht sind, so ausgelegt wird, daß die Richtung der geometrisch-optischen Reflexion an jeder Riefe (9) mit der Beugungsrichtung der für den Meßstrahl (13) gewähl ten Beugungsordnung übereinstimmt. (Blaze-Winkel).

12. Meßvorrichtung für einen Laserstrahl oder andere elektromagnetische Stahlung mit einem ebenen Metall spiegel zur Reflexion des auf den Metallspiegel auftref fenden Strahles (Einfallsstrahl) und zur Erzeugung eines von der ebenen Oberfläche reflektierten Haupt strahls sowie einer vom diesem Hauptstrahl abgespal tenen Meßstrahlung, einem oder mehreren Detektoren zur Messung der Parameter der Meßstrahlung sowie einer elektronischen Auswerteeinheit zur Analyse dieser Parameter, dadurch gekennzeichnet, daß in der gesamten Oberfläche des ebenen Metallspie gels (8) Riefen (9) eingebracht sind (Riefenspiegel), daß dabei die Geometrie der Riefen (9) und ihre Anord nung in der Spiegeloberfläche derart gestaltet sind, daß der auf die Riefen (9) auftreffende Anteil des Einfallsstrahls (10) unter weitestgehender Aus schließung von Beugungsphänomenen an den Riefen (9) geometrisch-optisch reflektiert wird und den Meßstrahl (13) bildet, daß dabei mindestens ein Detektor (17) im Meßstrahl (13) angeordnet ist, daß der auf die ebenen Flächen zwischen den Riefen (9) auftreffende Anteil des Einfallsstrahls (10) den Metallspiegel (8) geome trisch-optisch reflektiert als Hauptstrahl (12) verläßt und daß schließlich die Aufteilung des Verhältnisses zwischen der Meßstrahlung (15) und dem Hauptstrahl (12) durch Festlegung der Anzahl und der Flächen der Riefen (9) einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fokussierung des von den Riefen (9) ausgehenden Meßstrahls (13) mindestens ein sammelndes Element nachgeschaltet ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Riefenspiegel ein hochbelastbarer Metallspiegel (8) verwendet wird.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12 sowie 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche aller Riefen (9) sehr klein ist im Verhältnis zur gesamten Spiegeloberfläche, so daß der vom Einfallsstrahl (10) als Meßstrahlung (15) abgespal tene Anteil nur einen Bruchteil des einfallenden Wellenfeldes ausmacht und der größte Teil ungestört geometrisch-optisch als Hauptstrahl (12) reflektiert wird.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse der abgeteilten Meßstrahlung (15) bei der Materialbearbeitung mittels Laser (1) im on-line- Betrieb erfolgt und daß mit den ermittelten Meßstrah lungsparametern eine Regelung des Hauptstrahls (12) ermöglicht wird.