DE4219810A1 - Optisches System - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zur Einstellung von Strahlquerschnitten nach bestimmten Vorgaben sind sogenannte Axcion-Anordnungen bekannt, die erstmals von John H. McCleod in "The Akicon: A new type of optical element, Journal of optical Society of America, 44, 1954, S. 592" definiert wurden. Ähnliche Anordnungen, die dem selben Zweck dienen, wurden desweiteren bereits in der österreichischen Patentschrift AT 137 452 der Anmelderin beschrieben. Hierbei trifft ein Strahl mit kreisförmigem Strahlquerschnitt auf zwei zweiteilige reflektive Axicon- Anordnungen, die jeweils aus einer zentralen konischen Reflektor-Komponente sowie einer äußeren entgegengesetzt konischen Reflektor-Komponente bestehen. Die beiden Axicon- Anordnungen sind symmetrisch-zu einer Ebene angeordnet, die senkrecht zur optischen Achse steht. Nach zweimaliger Reflexion an den beiden ersten Reflektor-Komponenten trifft der Strahl auf die beiden Reflektor-Komponenten der zweiten Axicon-Anordnung und verläßt das optische System mit einem veränderten Strahlquerschnitt. Durch die Variation des Relativabstandes der beiden inneren Reflektor-Komponenten zu den beiden äußeren Reflektor-Komponenten ist nun die Ein­ stellung des gewünschten Strahlquerschnitts sowie der ent­ sprechenden Strahlparameter, wie etwa Innen- und Außen­ durchmesser des austretenden Strahles, möglich. Mit Hilfe einer derartigen Anordnung kann demzufolge die Transformation eines Strahles mit kreisförmigem Strahlquerschnitt in einen Strahl mit kreisringförmigem Strahlquerschnitt realisiert werden. Diese Transformation ist prinzipiell auch durch die Verwendung einer einzelnen, zweiteiligen derartigen Axicon- Anordnung möglich, wie etwa in der europäischen Patentschrift EP 0 224 622 beschrieben wird.

Für bestimmte Anwendungen, z. B. in der Materialbearbeitung oder in der refraktiven Cornea-Chirurgie ist neben der definierten Einstellbarkeit der Strahlquerschnitts-Parameter des Ausgangsstrahles jedoch auch ein möglichst homogener Intensitätsverlauf über den Gesamtquerschnitt des Ausgangs­ strahles erforderlich, da die Abtragungs-Charakteristik bestimmter Materialien stark von der Intensität der auf­ treffenden Strahlung abhängen kann. Bei einem inhomogenen Intensitätsverlauf im auftreffenden Strahlquerschnitt würde dann ein unerwünschtes Abtragungsergebnis resultieren.

Verwendet man nun zur Dimensionierung des Bearbeitungs- Strahlquerschnittes eine reflektive Axicon-Anordnung wie vorab beschrieben, so ist die erforderliche Intensitäts- Homogenität über den Strahlquerschnitt nicht gewährleistet. So wird ein kreisringförmiger Teil der Dicke d_K eines ein­ tretenden Strahlquerschnittes zwar wieder in einen kreis­ ringförmigen Teil des austretenden Strahlquerschnittes mit der gleichen Dicke d_K transformiert, da jedoch dieser Transformation ein bestimmtes - gewünschtes - Aufweit­ verhältnis zugrunde liegt, ist die resultierende Kreis­ ringfläche des Ausgangsstrahles im allgemeinen nicht identisch mit der Kreisringfläche des eintretenden - ursprünglichen - Strahlquerschnittes. Die Folge ist eine radiale Intensitätsverteilung im austretenden Strahl­ querschnitt, die im Gegensatz zum eintretenden Strahl­ querschnitt nicht mehr homogen in radialer Richtung ist, sondern vielmehr vom Strahlradius r abhängt. Eine derartige Intensitätsverteilung hat eine unerwünschte, von Ort zu Ort verschiedene Abtragung des Materialvolumens zur Folge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optisches System zur Transformation beliebiger Strahl­ querschnitte zu schaffen, das die definierte Einstellung von Strahlquerschnitts-Parametern erlaubt, und gleichzeitig eine radial-homogene Intensitätsverteilung des Eintrittsstrahls in eine ebenso radial-homogene Intensitätsverteilung des Aus­ trittsstrahls transformiert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Gemäß Anspruch 1 findet ein mindestens zweiteiliges optisches System Verwendung, dessen optische Eigenschaften so dimen­ sioniert sind, daß bestimmte Bedingungen für die Verhältnisse von Strahl-Parametern des ein- und austretenden Strahles stets erfüllt sind.

Gemäß den Unteransprüchen 2 und 3 ist dies wahlweise mit reflektiven oder aber transmissiven Axicon-Anordnungen realisierbar.

Die erforderlichen Konuskonturen der einzelnen Reflektor­ komponenten einer reflektiven Axicon-Anordnung, die sich aus der Bedingung nach Anspruch 1 ergeben, sind-explizit Gegen­ stand von Unteranspruch 4.

Entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen optischen Systemes ist, daß trotz der Transformation eines kreis­ förmigen Eingangs-Strahlquerschnittes in einen beliebig großen kreisringförmigen Ausgangs-Strahlquerschnitt eine konstante Intensität über den gesamten Querschnitt des austretenden Strahles gewährleistet ist. Diese Ausgangs­ strahl-Intensität kann z. B. identisch mit der Intensität im Strahlquerschnitt des eintretenden Strahles sein. Dadurch ist bei der Materialbearbeitung ein definiertes Ablationsergebnis gesichert.

Gegenstand von Unteranspruch 5 ist eine Vorrichtung zum definierten Abtragen von Teilbereichen einer beliebigen Oberfläche, wobei neben Strahlquelle und Steuereinrichtung ein oder mehrere optische Systeme nach Anspruch 1 vorgesehen sind. Diese sind wahlweise in den Strahlengang einschwenkbar. Hierbei ist für jedes Transformationsverhältnis bzw. jeden gewünschten Ausgangsstrahlquerschnitt bei gleichbleibendem Eingangsstrahl ein optisches System nach Anspruch 1 vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen optischen Systemes sind Gegenstand der Unteransprüche 7-9. Hierbei sind neben dem erfindungsgemäßen optischen System Elemente im Strahlengang angeordnet, die ein definiertes Abschatten von Teilbereichen des resultierenden Ausgangs­ strahlquerschnittes ermöglichen, der durch ein optisches System für ein bestimmtes Aufweitverhältnis erzeugt wurde. Damit wird erreicht, daß die Positionierungs-Anforderungen beim Aneinanderfügen von beaufschlagten Teilbereichen herabgesetzt werden.

Gegenstand des Unteranspruches 10 ist ein Verfahren, in dem das erfindungsgemäße optische System zum definierten Abtragen von Oberflächen eingesetzt wird. Dies kann gemäß den Unter­ ansprüchen 11 oder 12 der Einsatz in der refraktiven Cornea- Chirurgie bzw. in der Materialbearbeitung sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen opti­ schen Systemes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Fig. 1-6.

Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Teiles des erfindungs­ gemäßen optischen Systemes zur Erläuterung relevanter Größen;

Fig. 2 eine Darstellung von möglichen Eintritts- und Austritts-Strahlquerschnitten;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen optischen Systemes mit zwei reflek­ tiven Axicon-Elementen;

Fig. 4 eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, in dem das erfindungsgemäße optische System im Strahlen­ gang angeordnet ist.

Fig. 5 das Aneinanderfügen teilweise abgeschatteter Strahlbereiche;

Fig. 6 die Abschattung zentraler Strahlbereiche mittels eines koaxial verschiebbaren Zylinders innerhalb des erfindungsgemäßen optischen Systemes.

Anhand von Fig. 1 und Fig. 2 werden im folgenden wichtige Größen des erfindungsgemäßen optischen Systemes definiert. Dargestellt ist in Fig. 1 ein Teil eines Strahlbündels einer beliebigen Strahlungsquelle, wobei das Strahlbündel auf zwei im Strahlengang angeordnete Reflektorelemente (1, 2) trifft. Hierbei ist in Fig. 1 lediglich eine Hälfte der kompletten Anordnung dargestellt, d. h. der rotations-symmetrisch zur optischen Achse (3) angeordnete, untere Teil der beiden Reflektor-Elemente (1, 2) sowie der untere Teil des eintreten­ den und austretenden Strahlbündels sind nicht dargestellt. Von den beiden Reflektor-Elementen (1, 2) ist ferner lediglich ein Teil der gesamten Reflektorfläche dargestellt. Vom ein­ tretenden Strahlbündel wird im folgenden ein kreisringför­ miges Teilbündel mit der infinitesimalen Kreisringdicke δr_i und dem mittleren Abstand r_i von der optischen Achse (3) betrachtet. Nach der Reflexion dieses Teilstrahlenbündels am ersten (1) und zweiten Reflektor-Element (2) verläßt ein ebenfalls kreisringförmiges Teilstrahlenbündel parallel zur optischen Achse (3) das erfindungsgemäße optische System. Das austretende Teilstrahlenbündel besitzt den mittleren Abstand r_a von der optischen Achse (3) und weist die infinitesimale Kreisringdicke δ_a auf. Je nach der eingestellten Winkelposi­ tion der beiden Reflektor-Elemente (1, 2) zur optischen Achse (3) sowie in Abhängigkeit der Relativposition der beiden Reflektor-Elemente (1, 2) entlang der optischen Achse (3) erfolgt eine mehr oder weniger große Aufweitung des eintre­ tenden Strahlbündels in ein austretendes kreisringförmiges Strahlbündel, wobei das Verhältnis r_a/r_i im folgenden als Aufweitverhältnis A bezeichnet wird. Mit Hilfe einer derarti­ gen Anordnung ist demzufolge die Transformation eines eintre­ tenden kreisförmigen Strahlbündels in ein kreisringförmiges Strahlbündel möglich, wobei das Aufweitverhältnis A sowie die Kreisring-Parameter des Austrittsbündels definiert einstell­ bar sind. Dies wird anhand von Fig. 2 noch einmal veranschau­ licht, wo ein eintretendes, kreisförmiges Strahlbündel mit dem Strahlradius r_O in ein kreisringförmiges Strahlbündel mit dem Kreisring-Innendurchmesser r_ID, dem -Außendurchmesser r_AD sowie der Kreisring-Dicke δ_D transformiert wurde.

Um bei der Verwendung eines derartigen optischen Systemes, z. B. in der Materialbearbeitung, ein definiertes Abtragungs­ ergebnis zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn der trans­ formierte Strahlquerschnitt die gleiche - möglichst homogene - Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt aufweist wie der eintretende Strahl. Dies ist jedoch bei Axikon-Anord­ nungen, die bei Querschnitten, die die Symmetrieachse enthal­ ten, ungekrümmte Oberflächenschnitte aufweisen, nicht gewähr­ leistet. Bei der Transformation eines beliebigen kreisring­ förmigen Teilstrahlenbündels mit Hilfe derartiger Axikon- Anordnungen bleibt zwar dessen Kreisringdicke erhalten, nicht jedoch dessen Abstand von der optischen Achse. Da sich demzu­ folge die effektive Strahlquerschnittsfläche ändert, hat dies auch bei homogener Intensität im eintretenden Strahl eine Intensitätsinhomogenität im austretenden Strahl zur Folge. Die mittlere Intensität des austretenden Teilstrahlenbündels ist hierbei um das reziproke Aufweitverhältnis 1/A = r_i/r_a reduziert, wobei r_i und r_a in diesem Fall als mittlere Kreis­ ringradien des ein- und austretenden Strahles definiert sind. Soll demzufolge ein achsparalleler Teilstrahl eines eintre­ tenden Strahles der infinitesimalen Dicke δr_i mit dem mitt­ leren Abstand r_i von der optischen Achse in einen ebenfalls achsenparallelen Teilstrahl der infinitesimalen Dicke δr_a mit dem mittleren Abstand r_a von der optischen Achse bei gleich­ zeitiger Homogenität der Strahlungsquelle und des austreten­ den Strahles transformiert werden, so muß die Bedingung

δr_i/δr_a = q _* (r_a/r_i) (I)

durch das verwendete optische System für jeden eintretenden infinitesimalen Teil-Kreisring bzw. Teilstrahl mit der Dicke δr_i stets erfüllt sein. Mit q wird hierbei das - konstante - Intensitätsverhältnis zwischen aus- und eintretendem Strahl bezeichnet. Die Differentialgleichung (I) wird gelöst durch

r_a² = q _* r_i² + r_ID² (Ia),

wobei sich die Integrationskonstante r_ID aus der Randbe­ dingung des gewünschten Aufweitverhältnisses ergibt.

Aufgrund dieses nichtlinearen Zusammenhanges zwischen r_i und r_a kann die Beziehung (I) nach einer Relativ-Verschiebung der reflektierenden Flächen in Richtung der optischen Achse zur Variation des Aufweitverhältnisses A nicht mehr für alle korrespondierenden Paare r_i und r_a erfüllt sein. Eine belie­ bige Variation des Aufweitverhältnisses A kann demnach nicht bei gleichzeitiger Erhaltung der Homogenität realisiert werden. Das verwendete optische System ist deshalb so zu dimensionieren, daß die Abstände eines achsparallelen Strahls von der optischen Achse vor und nach dem Durchgang durch das optische System den Bedingungen (I) bzw. (Ia) genügen. Hier­ bei kann neben einer reflektiven optischen Anordnung, wie im folgenden erläutert wird, prinzipiell ebenso eine transmis­ sive, d. h. brechende optische Anordnung eingesetzt werden.

Die Konturen der Reflektor-Elemente (1, 2), die den Bedingun­ gen (I) und (Ia) genügen, werden durch die Koordinate z beschrieben, die parallel zur optischen Achse (3) verläuft. Als (willkürlicher) Ursprung dieser Koordinate ist in Fig. 1 der Punkt O auf der optischen Achse (3) gewählt worden. Mit z_i wird hierbei die Konuskontur des zentralen Reflektor- Elementes (1) bezeichnet, während die Konuskontur des äußeren Reflektor-Elementes (2) durch die Koordinate z_a charakteri­ siert wird.

Bei der im folgenden in Fig. 3 dargestellten, möglichen Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems, beste­ hend aus zwei Reflektorelementen (4, 5), werde ein eintreten­ der Strahl, der parallel zur optischen Achse (3) einfällt, von einer ersten reflektierenden Oberfläche, d. h. dem ersten Reflektorelement (5), im Zentrum um 90° abgelenkt. Die rota­ tionssysmmetrische, reflektierende Fläche des ersten, zentra­ len Reflektorelementes (5) weist demzufolge im Grenzfall r → 0 einen Winkel α = 45° auf, wobei r als radiale Koordinate in der Ebene der Strahlquerschnittsfläche definiert sei. Wird gleichzeitig ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Aus­ tritts-Strahlradius r_ID = 1 gesetzt, so ist oben angeführte Bedingung (I) zur Homogenitätserhaltung sowie die Bedingung, daß achsparallele eintretende Strahlen in achsparallele Aus­ gangsstrahlen transformiert werden, durch folgende Konus­ konturen z_i (r_i) bzw. z_a (r_i) der beiden Reflektor-Elemente (4, 5) erfüllt, wobei z jeweils als parallel zur optischen Achse (3) verlaufende Koordinate definiert ist

z_a (r_a) ergibt sich aus der Kombination der beiden Beziehungen (III) und (Ia).

Die beiden rotationssymmetrisch zur optischen Achse (3) angeordneten Reflektor-Elemente (4, 5) in Fig. 3 besitzen Konuskonturen z_i (r_i) und z_a (r_i), die die Bedingungen (II) und (III) erfüllen. Anhand des ebenfalls dargestellten Strah­ lenganges ist deutlich zu erkennen, daß für achsnah eintre­ tende Strahlen eine andere optische Wirkung resultiert als für achsfern eintretende Strahlen. Hierdurch wird das unter­ schiedliche Aufweitverhältnis für diese unterschiedlichen Strahlen kompensiert und derart die Homogenität im Austritts- Strahlquerschnitt gewährleistet. Nach dem Passieren des erfindungsgemäßen optischen Systemes trifft das transfor­ mierte Strahlbündel beispielsweise auf eine beliebige Ober­ fläche (6), die bearbeitet werden soll.

Eine Vorrichtung zur Materialbearbeitung, in dem das erfin­ dungsgemäße optische System im Strahlengang angeordnet ist, wird anhand von Fig. 4 beschrieben. Eine Strahlungsquelle (7), z. B. ein geeigneter Laser, emittiert in zeitlicher Folge Strahlungspulse. Diese Strahlungspulse mit einem bestimmten Strahlquerschnitt gelangen auf das erfindungsgemäße optische System (9), durch das eine definierte Einstellung der ge­ wünschten Strahlquerschnittsparameter möglich ist, mit denen die Oberfläche (10) beaufschlagt wird. Sollen innerhalb des jeweiligen Materialbearbeitungsverfahrens in zeitlicher Folge unterschiedliche Bereiche der zu bearbeitenden Oberfläche (10) mit gleicher Intensität von den Strahlungspulsen beauf­ schlagt werden, so sind hierfür mehrere erfindungsgemäße op­ tische Systeme im Strahlengang zur Verfügung zu stellen, die allesamt der Bedingung (I) genügen müssen. Dies ist erforder­ lich, da jedes dieser optischen Systeme (9) einen bestimmten Strahlquerschnitt bei gleichzeitig homogen-konstanter Inten­ sität über den Strahlquerschnitt lediglich für ein definier­ tes Aufweitverhältnis A gewährleistet. Die unterschiedlich große Strahlaufweitung wird dabei mittels der entsprechend angepaßten Skalierungsbedingung r_ID = 1 erreicht. In einer geeigneten Vorrichtung ist es möglich, mehrere derartige op­ tische Systeme (9) auf einem Revolver oder einer Scheibe (12) anzuordnen, die mittels eines geeigneten Antriebes (13) das definierte Einschwenken des jeweils erforderlichen optischen Systemes (9) in den Strahlengang erlauben. Neben den erfindungsgemäßen optischen Systemen zur Erzeugung kreisringförmiger Strahlquerschnitte können auf einer derartigen Scheibe (12) weiterhin Kreisblenden mit verschiedenen Durchmessern angeordnet werden, um ein Beaufschlagen zentraler Strahlbereiche zu ermöglichen. Die Steuerung sowohl der Strahlungsquelle (7), d. h. beispielsweise deren Pulsfolge, als auch des Antriebes (13) zum Einschwenken des jeweils erforderlichen optischen Systemes (9) bzw. der entsprechenden Scheibe (12) übernimmt innerhalb der beschriebenen Vorrichtung eine Steuereinheit (8), z. B. ein geeigneter Rechner. Weiterhin ist es möglich, den Abtragungsprozeß zu überwachen, was mittels des Pfeiles (11) schematisch dargestellt wird, und diese Daten der Steuereinheit (8) zur Verfügung zu stellen.

Durch die verschiedenen, zuschaltbaren optischen Systeme im Strahlengang einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung, wie in Fig. 4 beschrieben, ist somit eine größere Fläche im Ver­ gleich zum primären Strahlquerschnitt bearbeitbar. Die erfor­ derliche Leistung der Strahlungsquelle kann dabei entspre­ chend niedriger ausgelegt werden.

Als zweckmäßig erweist sich weiterhin, die jeweils beauf­ schlagten Bereiche der Oberfläche derart aneinanderzufügen, daß effektiv bearbeitete Bereiche der Oberfläche durch die Überlagerung teilweise abgeschatteter Strahlbereiche erzeugt werden. Durch ein solches Aneinanderfügen beaufschlagter Teilbereiche werden die Positionierungsanforderungen herab­ gesetzt. Eine derartige Überlagerung von nacheinander beauf­ schlagten Teilbereichen (15, 16, 17) sowie der resultierende beaufschlagte Gesamtbereich (18) ist in Fig. 5 dargestellt. Die einzelnen Teilbereiche (15, 16, 17) ergeben sich dabei aus der teilweisen Abschattung eines kreis- oder kreisringförmi­ gen Strahlenbündels.

Eine derartige Abschattung eines kreisringförmigen Strahlen­ bündels von außen her kann beispielsweise bei einer reflekti­ ven Axicon-Anordnung, wie in Fig. 6 dargestellt, durch eine zusätzliche Irisblende (23) im Strahlengang erfolgen, die der reflektiven Axikon-Anordnung nachgeordnet ist und die das variable Abschatten äußerer Kreisringbereiche ermöglicht. Die Abschattung eines kreisringförmigen Strahlenbündels von innen her ist mit Hilfe eines eines koaxial angeordneten Zylinders (19) möglich, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Der Zylinder (19) ist im Strahlengang vor dem jeweiligen optischen System angeordnet und entlang der optischen Achse (20) definiert verschiebbar. Hierdurch können variable Anteile des Strahlenbündels, die an der zentralen, ersten Reflektorkomponente (21) reflektiert werden, abgeschattet werden. Die Konuskonturen der beiden Reflektorelemente (21, 22) sind in Fig. 6 lediglich schematisch dargestellt, d. h. diese Konuskonturen genügen nicht den beschriebenen Anforderungen. Kombiniert man ein erfindungsgemäßes optisches System, das eine Strahlaufweitung und -Transformation für ein bestimmtes Aufweitverhältnis garantiert, mit einer Irisblende und einem koaxial verschiebbaren Zylinder im Strahlengang, so ist hiermit beispielsweise die aufeinanderfolgende Beaufschlagung von einzelnen Teil-Kreisringen möglich, ohne für jeden Teil-Kreisring ein separates optisches System in den Strahlengang einschwenken zu müssen.

Mögliche Anwendungen für das erfindungsgemäße optische System liegen in der Materialbearbeitung mit Lasern, wo definiert einstellbare Strahlquerschnitte gefordert sind, die ein mög­ lichst homogenes Intensitätsprofil aufweisen sollen. Eine weitere, bereits angedeutete Anwendung, liegt in der refrak­ tiven Corneachirurgie, um einen definierten Abtrag der Augen­ hornhaut sicherzustellen und derart eine Sehfehlerkorrektur zu erzielen.

Claims (12)

1. Optisches System zur definierten Einstellung von Strahl­ querschnitts-Parametern, bestehend aus mindestens zwei separaten optischen Elementen, die symmetrisch zur opti­ schen Achse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein achsenparalleler Eingangsstrahl mit einem Strahl­ radius r_i von den beiden optischen Elementen in einen ebenfalls achsenparallelen Ausgangsstrahl mit dem Strahlradius r_a transformierbar ist, wobei die optischen Eigenschaften der beiden einzelnen optischen Elemente gewährleisten, daß die Bedingung δr_i/δr_a = q * (r_a/r_i)erfüllt ist, wobei δr_i die infinitesimale Dicke eines Kreisringsegementes des Eingangsstrahles ist, δr_a die infinitesimale Dicke dieses Kreisringsegmentes nach dem Durchgang durch das optische System und q das - kon­ stante - Intensitätsverhältnis zwischen ein- und austre­ tendem Strahl ist und der austretende Strahl dadurch eine homogene Intensität über den gesamten Strahlquer­ schnitt besitzt.

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei reflektive Axicon-Elemente (4, 5) im Strahlengang angeordnet sind.

3. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei transmissive Axicon-Elemente im Strahlengang angeordnet sind.

4. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein zentrales Axicon-Element (5) rotations­ symmetrisch zur optischen Achse (3) angeordnet ist, eine reflektierende Oberfläche besitzt und einen eintretenden Strahl, der mit der optischen Achse (3) zusammenfällt, im Zentrum um 90° aus seiner Ausbreitungsrichtung auslenkt und für die Konuskontur z_i (r_i) des zentralen Axicon-Elementes (5) mit z als parallel zur optischen Achse verlaufender Koordinate gilt und für die Konuskontur z_a (r_i) des äußeren Axicon- Elementes (4), das ebenfalls symmetrisch zur optischen Achse (3) angeordnet ist und ebenfalls eine reflektie­ rende Oberfläche besitzt gilt:

5. Vorrichtung zum definierten Abtragen von Oberflächen, bestehend aus einer Steuereinheit (8) und einer Strah­ lungsquelle (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens ein optisches System nach Anspruch 1 oder einem der folgenden enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere optische Systeme im Strahlengang angeordnet sind, die wahlweise in den Strahlengang einbringbar sind und jeweils ein definiertes Aufweitverhältnis zwischen ein- und austretendem Strahlenbündel gewährleisten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente im Strahlengang angeordnet sind, die ein defi­ niertes Abschatten von Teilbereichen des jeweils resul­ tierenden Ausgangsstrahlquerschnittes erlauben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Irisblende im Strahlengang dem optischen System nachgeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (19) im Strahlengang vor dem optischen System angeordnet ist, der symmetrisch zur optischen Achse (20) angeordnet ist und entlang dieser definiert verschiebbar ist.

10. Verfahren zum definierten Abtragen einer Oberfläche mit einer Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sukzessive Teilbereiche (15, 16, 17) der abzutra­ genden Oberfläche beaufschlagt werden, wobei diese Teil­ bereiche (15, 16, 17) durch die Abschattung von Teilen des resultierenden Ausgangsstrahlquerschnittes entstehen und der beaufschlagte Gesamtbereich (18) durch Aneinanderfü­ gen einzelner Teilbereiche (15, 16, 17) zusammensetzbar ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verwendung in der refraktiven Cornea-Chirurgie.

12. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verwendung in der Materialbearbeitung.