EP2898362A1 - Vorrichtung zur erzeugung einer linienförmigen intensitätsverteilung einer laserstrahlung in einer arbeitsebene - Google Patents

Vorrichtung zur erzeugung einer linienförmigen intensitätsverteilung einer laserstrahlung in einer arbeitsebene

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EP2898362A1
EP2898362A1 EP13771427.5A EP13771427A EP2898362A1 EP 2898362 A1 EP2898362 A1 EP 2898362A1 EP 13771427 A EP13771427 A EP 13771427A EP 2898362 A1 EP2898362 A1 EP 2898362A1
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EP
European Patent Office
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mirror
sections
intensity distribution
laser radiation
modules
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13771427.5A
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Inventor
Aleksei Mikhailov
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Original Assignee
Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG filed Critical Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG
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Publication of EP2898362A1 publication Critical patent/EP2898362A1/de
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    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat

Definitions

  • the present invention relates to a device for generating a linear intensity distribution of laser radiation in a working plane according to the preamble of claim 1.
  • a real light beam such as a laser beam with a Gaussian profile or a modified Gaussian profile or a top-hat profile, not an infinitesimal small, but an extended
  • top-hat distribution or top hat intensity distribution or top hat profile is meant an intensity distribution that is at least with respect to one direction in the
  • the device described therein comprises juxtaposed laser modules, each having a laser light source and
  • Optics include.
  • the optical means are designed such that the outgoing of the individual laser modules sections or
  • Partial beams of the laser radiation have a substantially linear beam cross-section, wherein the end edges of the line have a drop in intensity. This results in each of the sections or partial beams a trapezoidal profile.
  • the trapezoidal profiles of the individual partial beams or sections of the Laser radiation will be optical without the use
  • Overlap areas may have a greater and / or smaller intensity than the plateau areas.
  • Intensity distribution of the laser radiation can thus have undesirable inhomogeneities.
  • the problem underlying the present invention is the provision of a device of the type mentioned, which can achieve a more homogeneous intensity distribution.
  • the device comprises mirror means on which the portions of the laser radiation formed by the optical means can be reflected so that they from the mirror means in the working plane in the longitudinal direction of
  • the mirror means can be used to influence the joining of the individual sections.
  • the mirror means simultaneously act as an aperture for the individual sections of the laser radiation, so that edge regions of the sections with respect to the line longitudinal direction do not contribute to the linear intensity distribution.
  • the mirror means are designed such that each of the sections of the laser radiation is reflected more than once.
  • the mirror means may be formed such that each of the portions of the laser radiation is reflected three times. Due to the multiple reflections of
  • the mirror means comprise a plurality of mirror modules.
  • one of the mirror modules can be assigned to each of the sections of the laser radiation.
  • two of the mirror modules can also be assigned to each of the sections of the laser radiation. By both assignments, the entire device can be according to the desired length to be generated
  • the mirror means comprise two groups of mirror modules which are designed differently, in particular mirror-symmetrical to one another.
  • Groups of mirror modules can increase the variability of the device.
  • a first mirror module of a first of the two groups of mirror modules can be arranged next to a first mirror module of the second of the two groups of mirror modules.
  • the mirror modules of the two groups are alternately adjacent to one another
  • the device can be designed to save space.
  • mirror modules arranged side by side in the longitudinal direction of the line-shaped intensity distribution to be generated may be arranged offset to one another in the transverse direction of the line-shaped intensity distribution to be generated. This measure can reduce the space requirement of the device.
  • the mirror modules are designed and arranged in the device such that a section,
  • the laser radiation at least first once reflected on a mirror module of the first of the two groups of mirror modules and then reflected on a mirror module of the second of the two groups of mirror modules.
  • Focusing means comprises, which can focus the emanating from the mirror modules laser light in the working plane. In this way, a desired line width can be achieved in the transverse direction of the line to be generated.
  • the focusing means may comprise a focusing lens, in particular in the longitudinal direction of the line juxtaposed segments, preferably interconnected or interconnectable segments.
  • the structure of the focusing lens of individual segments supports the modular structure of the
  • the mirror means are designed such that the cross-section of at least one section, preferably of each of the sections, of the laser radiation is rotated by the mirror means by 90 °. In this way, the device can be made more compact and the individual sections can be tight
  • Fig. 1 is a perspective view of a plurality of
  • Laser light sources and optical means which may be part of a device according to the invention.
  • FIG. 3 is an enlarged detail view of Figure 2;
  • FIG. 6 shows a perspective partial view of the device according to FIG.
  • a device according to the invention comprises at least one
  • Laser light source for example, as a laser diode or as
  • Fig. 1 shows one of WO
  • 2008/006460 A1 taken example of a plurality of
  • Laser modules 1 which are each provided with laser light sources 2 and 3 optical means.
  • WO 2008/006460 A1 is hereby by
  • laser light sources 2 and optical means 3 can be provided.
  • Each of the laser light sources 2 forms together with the
  • the optical means 3 may therefore comprise, for example, homogenizers according to WO 2008/006460 A1, which include the line length and the
  • Sections 4 or partial beams of the laser radiation result in a homogeneous line-shaped intensity distribution in a working plane.
  • the homogenizers used according to WO 2008/006460 A1 can each have a plurality of cylindrical lenses in the form of a Have lens arrays. For example, the center distances (pitch) of the cylindrical lenses in the middle of the
  • Lens arrays are smaller than being on the edge. This is achieved in that the width of the cylindrical lenses in the direction in which they are
  • Cylindrical lenses however, be the same for all cylindrical lenses.
  • Laser light sources 2 and optical means 3 are provided in a different arrangement.
  • the lines of the laser modules 1 outgoing sections 4 of the laser radiation are arranged approximately perpendicular to the direction in which the sections 4 are arranged side by side.
  • FIGS. 2 and 6 show that the individual sections 4 propagate approximately in the Z direction.
  • the transverse direction which corresponds approximately to the Y direction, they have a linear intensity distribution, but are arranged next to one another in the X direction or successively in FIG. 2 and FIG.
  • adjacent sections 4 are arranged offset to one another in the transverse direction of the line or in the Y direction.
  • FIG. 2 two schematically illustrated parts of the laser modules 1 can be seen above. These are arranged so that the
  • Sections 4 of the laser radiation each tilted slightly against the Z direction.
  • the device undergoes each of the sections 4 of the laser radiation three reflections.
  • the device comprises mirror means, which are formed on mirror modules 5, 5 '.
  • the individual mirror modules 5, 5 ' are, in particular, one-piece or monolithic parts. In this case, two different groups of mirror modules 5, 5 'are provided.
  • the first group comprises mirror modules 5 of a first type, which are arranged on the right in FIG.
  • the second group includes
  • Mirror modules 5 'of a second type, which are arranged on the left in Fig. 4.
  • Each of the mirror modules 5, 5 ' has three reflective surfaces 7, 7', 8, 8 ', 9, 9'.
  • the substantially propagating in the Z direction portions 4 are reflected so that they then propagate in the negative X direction (see Fig. 4).
  • the portions 4 of the laser radiation are reflected so that they then move substantially in the negative or positive Y direction.
  • the portions 4 of the laser radiation are reflected downward in Fig. 4 in the Z direction.
  • the individual sections 4 of the laser radiation propagate after the threefold reflections still approximately in the same Z-direction, but are rotated in terms of their cross section by 90 °. Before the reflections, the longitudinal directions of the linear cross sections of the sections 4 extended approximately in the Y direction.
  • Reflections extend the longitudinal directions of the linear cross sections of the sections 4 in the X direction (see Fig. 3). In this way, after the three reflections, the line-shaped cross sections of the adjacent sections 4 of the laser radiation adjoin one another, so that a continuous line-shaped
  • Intensity distribution 10 in a working plane 11 results (see Fig. 4 and Fig. 5).
  • the mirror modules 5, 5 ' comprise projections 12, 12' which have on their outside the third reflective surfaces 9, 9 '. These projections 12, 12 'adjoin one another in the X direction.
  • the projections 12, 12 'and thus the third reflective surface 9, 9' in the X direction are slightly less extensive than the linear cross-sections of the incident on them
  • Sections 4 of the laser radiation The reflective surfaces 9, 9 'thus simultaneously act as an aperture through which the edges of the laser radiation.
  • a mirror module 5 of the first group and a mirror module 5 'of the second group are alternately arranged in the X direction (see FIG. 6).
  • the sections 4 of the laser radiation emanating from a reflective surface 8 'of a mirror module 5' of the second type are subsequently reflected downwards in the Z direction by a reflective surface 9 of a mirror module 5 of the first type and vice versa (see Fig.4).
  • Fig. 5 and Fig. 6 show schematically that the device in the Z direction below the mirror modules 5, 5 'comprises focusing means 13, for example as a single cylindrical lens or as
  • Cylinder lens segments are formed. Even if the
  • FIG. 7 schematically illustrates the third to the third
  • FIGS. 5 and 6 furthermore show a window 15 of a housing from which the device can be surrounded.
  • Fig.5 also shows the reflections of the working plane, if any
  • Laser radiation 16 which may need to be guided in an unrepresented beam trap depending on the application.

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Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung einer Iinienförmigen Intensitätsverteilung (10) einer Laserstrahlung in einer Arbeitsebene (11), umfassend mindestens eine Laserlichtquelle (2), Optikmittel (3), die eine Mehrzahl von Abschnitten (4) der Laserstrahlung formen können, sowie Spiegelmittel, an denen die von den Optikmitteln (3) geformten Abschnitte (4) der Laserstrahlung derart reflektiert werden können, dass sie von den Spiegelmitteln in der Arbeitsebene (11) in Längsrichtung der zu erzeugenden Iinienförmigen Intensitätsverteilung (10) nebeneinander angeordnet und zu der Iinienförmigen Intensitätsverteilung (10) zusammenfügt werden. Dabei weisen die Spiegelmittel insbesondere eine Mehrzahl von Spiegelmodulen (5, 5') auf.

Description

„Vorrichtung zur Erzeugung einer linienförmigen
Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung in einer Arbeitsebene"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer linienförmigen Intensitätsverteilung einer Laserstrahlung in einer Arbeitsebene gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Definitionen: Mit Laserstrahl, Lichtstrahl, Teilstrahl oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, kein
idealisierter Strahl der geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl mit einem Gauß- Profil oder einem modifizierten Gauß-Profil oder einem Top-Hat-Profil, der keinen infinitesimal kleinen, sondern einen ausgedehnten
Strahlquerschnitt aufweist. Mit Top-Hat-Verteilung oder Top-Hat- Intensitätsverteilung oder Top-Hat-Profil ist eine Intensitätsverteilung gemeint, die sich zumindest hinsichtlich einer Richtung im
Wesentlichen durch eine Rechteckfunktion (rect (x)) beschreiben lässt. Dabei sollen reale Intensitätsverteilungen, die Abweichungen von einer Rechteckfunktion im Prozentbereich beziehungsweise geneigte Flanken aufweisen, ebenfalls als Top-Hat-Verteilung oder Top-Hat-Profil bezeichnet werden können.
Eine Vorrichtung der eingangs Art ist aus der WO 2008/006460 A1 bekannt. Die darin beschriebene Vorrichtung umfasst nebeneinander angeordnete Lasermodule, die jeweils eine Laserlichtquelle und
Optikmittel umfassen. Die Optikmittel sind derart gestaltet, dass die von den einzelnen Lasermodulen ausgehenden Abschnitte oder
Teilstrahlen der Laserstrahlung einen weitgehend linienförmigen Strahlquerschnitt aufweisen, wobei die endseitigen Ränder der Linie einen Intensitätsabfall aufweisen. Dadurch entsteht bei einem jeden der Abschnitte oder Teilstrahlen ein trapezähnliches Profil. Die trapezähnlichen Profile der einzelnen Teilstrahlen oder Abschnitte der Laserstrahlung werden ohne die Verwendung optischer
Überlappungsmittel so nebeneinander in die Arbeitsebene
eingebracht, dass sich die Abschnitte im Bereich der seitlichen
Flanken zu einer linienförmigen Intensitätsverteilung überlagern.
Nachteilig ist hierbei, dass aufgrund der Form der Flanken die
Überlappbereiche eine größere und/oder kleinere Intensität aufweisen können als die Plateau-Bereiche. Die linienförmige
Intensitätsverteilung der Laserstrahlung kann also unerwünschte Inhomogenitäten aufweisen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die eine homogenere Intensitätsverteilung erzielen kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Vorrichtung Spiegelmittel umfasst, an denen die von den Optikmitteln geformten Abschnitte der Laserstrahlung derart reflektiert werden können, dass sie von den Spiegelmitteln in der Arbeitsebene in Längsrichtung der zu
erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung nebeneinander angeordnet und zu der linienförmigen Intensitätsverteilung
zusammenfügt werden. Durch die Spiegelmittel kann gezielt auf das Aneinanderfügen der einzelnen Abschnitte Einfluss genommen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Spiegelmittel gleichzeitig als Apertur für die einzelnen Abschnitte der Laserstrahlung wirken, so dass hinsichtlich der Linienlängsrichtung Randbereiche der Abschnitte nicht zu der linienförmigen Intensitätsverteilung beitragen.
Insbesondere wenn die einzelnen Abschnitte vor der Reflexion an den Spiegelmitteln ein trapezförmiges Profil beziehungsweise abfallende Flanken in den Randbereichen der Linie aufweisen, kann durch ein Abschneiden von Teilen der abfallenden Flanken oder insbesondere durch ein Abschneiden der gesamten abfallenden Flanken erreicht werden, das in der Arbeitsebene nur plateauähnliche Profile
aneinander gereiht werden. Dies kann zu einer sehr guten
Homogenität der Intensitätsverteilung in der Arbeitsebene führen.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Spiegelmittel derart ausgebildet sind, dass ein jeder der Abschnitte der Laserstrahlung mehr als einmal reflektiert wird. Beispielsweise können die Spiegelmittel derart ausgebildet sein, dass ein jeder der Abschnitte der Laserstrahlung dreimal reflektiert wird. Durch die Mehrfachreflexionen der
Laserstrahlung an den Spiegelmitteln können die miteinander zu verbindenden Abschnitte in eine gewünschte Anordnung gebracht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Spiegelmittel eine Mehrzahl von Spiegelmodulen umfassen. Durch das Vorsehen von Spiegelmodulen kann durch Hinzufügen weiterer Spiegelmodule und gegebenenfalls durch das Hinzufügen weiterer Lasermodule die Länge der zu
erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung vergrößert werden.
Dabei kann einem jeden der Abschnitte der Laserstrahlung eines der Spiegelmodule zugeordnet sein. Alternativ können auch einem jeden der Abschnitte der Laserstrahlung zwei der Spiegelmodule zugeordnet sein. Durch beide Zuordnungen lässt sich die gesamte Vorrichtung entsprechend der gewünschten Länge der zu erzeugenden
linienförmigen Intensitätsverteilung skalieren. Es kann vorgesehen sein, dass an einem jeden der Spiegelmodule eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen ausgebildet ist. Dadurch können an einem Spiegelmodul die gegebenenfalls durchzuführenden Mehrfachreflexionen stattfinden.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Spiegelmittel zwei Gruppen von Spiegelmodulen umfassen, die unterschiedlich gestaltet sind, insbesondere spiegelsymmetrisch zueinander sind. Durch die
Verwendung zweier Gruppen von zueinander unterschiedlichen
Gruppen von Spiegelmodulen kann die Variabilität der Vorrichtung vergrößert werden.
Beispielsweise kann dabei in Längsrichtung der zu erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung ein erstes Spiegelmodul einer ersten der beiden Gruppen von Spiegelmodulen neben einem ersten Spiegelmodul der zweiten der beiden Gruppen von Spiegelmodulen angeordnet sein. Insbesondere sind dabei in Längsrichtung der zu erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung die Spiegelmodule der beiden Gruppen einander abwechselnd nebeneinander
angeordnet. Durch das nebeneinander Anordnen der
unterschiedlichen Module kann die Vorrichtung platzsparender gestaltet werden.
Weiterhin können dabei in Längsrichtung der zu erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung nebeneinander angeordnete Spiegelmodule in Querrichtung der zu erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung versetzt zueinander angeordnet sein. Auch diese Maßnahme kann den Platzbedarf der Vorrichtung verringern.
Es kann vorgesehen sein, dass die Spiegelmodule derart ausgebildet und in der Vorrichtung angeordnet sind, dass ein Abschnitt,
vorzugsweise jeder Abschnitt, der Laserstrahlung zuerst mindestens einmal an einem Spiegelmodul der ersten der beiden Gruppen von Spiegelmodulen reflektiert und danach an einem Spiegelmodul der zweiten der beiden Gruppen von Spiegelmodulen reflektiert wird. Eine derartige Gestaltung nutzt das Zusammenspiel der Spiegelmodule aus, so dass sich insgesamt eine höhere Effektivität der Vorrichtung ergibt.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung weiterhin
Fokussiermittel umfasst, die das von den Spiegelmodulen ausgehende Laserlicht in die Arbeitsebene fokussieren können. Auf diese Weise kann in Querrichtung der zu erzeugenden Linie eine gewünschte Linienbreite erzielt werden.
Dabei können die Fokussiermittel eine Fokussierlinse umfassen, die insbesondere in Linienlängsrichtung nebeneinander angeordnete Segmente, vorzugsweise miteinander verbundene oder miteinander verbindbare Segmente aufweist. Der Aufbau der Fokussierlinse aus einzelnen Segmenten unterstützt den modularen Aufbau der
Vorrichtung, so dass auch hinsichtlich der Fokussiermittel eine
Skalierung auf die gewünschte Linienlänge vorgenommen werden kann.
Es kann vorgesehen sein, die Spiegelmittel derart ausgebildet sind, dass der Querschnitt mindestens eines Abschnitts, vorzugsweise eines jeden der Abschnitte, der Laserstrahlung von den Spiegelmitteln um 90° gedreht wird. Auf diese Weise kann die Vorrichtung kompakter gestaltet werden und die einzelnen Abschnitte können dicht
aneinander anschließen. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von
Laserlichtquellen und Optikmitteln, die Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sein können;
Fig.2 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung und der von dieser erzeugten Laserstrahlung, wobei die Spiegelmodule nicht abgebildet sind;
Fig.3 eine vergrößerte Detailansicht der Fig.2;
Fig.4 eine Fig.3 im Wesentlichen entsprechende Ansicht mit
Spiegelmodulen;
Fig.5 eine Seitenansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Fokussiermitteln und einem
Gehäusefenster;
Fig.6 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung gemäß
Fig.5;
Fig.7 eine schematische Verdeutlichung der von den
Spiegelmodulen ausgehenden Laserstrahlung.
In den Figuren werden gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In einigen der Figuren sind zur Erleichterung der Orientierung kartesische Koordinatensysteme eingezeichnet. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens eine
Laserlichtquelle, die beispielsweise als Laserdiode oder als
Laserdiodenbarren ausgebildet ist. Fig. 1 zeigt ein der WO
2008/006460 A1 entnommenes Beispiel einer Mehrzahl von
Lasermodulen 1, die jeweils mit Laserlichtquellen 2 und Optikmitteln 3 versehen sind. Die WO 2008/006460 A1 wird hiermit durch
Bezugnahme zu einem Teil der vorliegenden Anmeldung gemacht.
In dem in Fig. 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel der WO
2008/006460 A1 sind sieben Laserlichtquellen 2 und sieben diesen zugeordnete Optikmittel 3 dargestellt, die jeweils einen Abschnitt 4 einer Laserstrahlung mit einer zumindest abschnittsweise
linienförmigen Intensitätsverteilung erzeugen. Es können mehr oder weniger Laserlichtquellen 2 und Optikmittel 3 vorgesehen werden.
Eine jede der Laserlichtquellen 2 bildet zusammen mit den
zugehörigen Optikmitteln 3 ein Lasermodul 1, das separat
ausgetauscht werden kann. Weiterhin kann durch eine Vermehrung der Anzahl der Lasermodule 1 die Länge der zu erzielenden
linienförmigen Intensitätsverteilung vergrößert werden.
Die Optikmittel 3 können also beispielweise Homogenisatoren gemäß der WO 2008/006460 A1 umfassen, die die Linienlänge und die
Flankenform jedes einzelnen Abschnitts 4 der Laserstrahlung so einstellen, dass in der Arbeitsebene durch Überlagerung der
einzelnen Linien der Abschnitte eine linienförmige
Intensitätsverteilung entsteht. Die zusammengesetzten sieben
Abschnitte 4 oder Teilstrahlen der Laserstrahlung ergeben eine homogene linienförmige Intensitätsverteilung in einer Arbeitsebene.
Die verwendeten Homogenisatoren gemäß der WO 2008/006460 A1 können jeweils eine Mehrzahl von Zylinderlinsen in Form eines Linsenarrays aufweisen. Beispielsweise können dabei die Mittenabstände (Pitch) der Zylinderlinsen in der Mitte des
Linsenarrays kleiner als am Rand sein. Dies wird dadurch erreicht, dass die Breite der Zylinderlinsen in der Richtung, in der sie
nebeneinander angeordnet sind, von der Mitte nach außen zunimmt. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Mittenabstand von der Mitte nach außen abnimmt. Dabei kann die Brennweite der
Zylinderlinsen jedoch für sämtliche Zylinderlinsen gleich sein.
Durch diese Ausgestaltung der Optikmittel ergibt sich eine
Intensitätsverteilung der einzelnen Abschnitte 4 der Laserstrahlung, die in der Mitte ein ausgedehntes Plateau aufweist und am Rand steil abfällt. Es ergibt sich also ein mehr oder weniger langgestrecktes trapezförmiges Profil.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird eine Vorrichtung beschrieben bei der vergleichbare Lasermodule 1 aus
Laserlichtquellen 2 und Optikmitteln 3 in einer anderen Anordnung vorgesehen sind. Insbesondere sind dabei die Linien der von den Lasermodulen 1 ausgehenden Abschnitte 4 der Laserstrahlung etwa senkrecht zu der Richtung angeordnet, in der die Abschnitte 4 nebeneinander angeordnet sind.
Fig.2 und Fig. 6 zeigen, dass die einzelnen Abschnitte 4 sich etwa in Z-Richtung ausbreiten. Sie weisen in Querrichtung, die etwa der Y- Richtung entspricht, eine linienförmige Intensitätsverteilung auf, sind dabei aber in X-Richtung nebeneinander beziehungsweise in Fig.2 und Fig.6 hintereinander angeordnet. Dabei sind jeweils benachbarte Abschnitte 4 in Querrichtung der Linie beziehungsweise in Y-Richtung versetzt zueinander angeordnet. ln Fig. 2 sind oben noch zwei schematisch abgebildete Teile der Lasermodule 1 erkennbar. Diese sind so angeordnet, dass die
Abschnitte 4 der Laserstrahlung jeweils etwas gegen die Z-Richtung gekippt verläuft.
Im abgebildeten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung erfährt ein jeder der Abschnitte 4 der Laserstrahlung drei Reflektionen. Dazu umfasst die Vorrichtung Spiegelmittel, die an Spiegelmodulen 5, 5' ausgebildet sind. Die einzelnen Spiegelmodule 5, 5' sind insbesondere einstückige oder monolithische Teile. Dabei sind zwei unterschiedliche Gruppen von Spiegelmodulen 5, 5' vorgesehen.
Die erste Gruppe umfasst Spiegelmodule 5 einer ersten Art, die in Fig. 4 rechts angeordnet sind. Die zweite Gruppe umfasst
Spiegelmodule 5' einer zweiten Art, die in Fig. 4 links angeordnet sind. Die beiden Arten der Spiegelmodule 5, 5' weisen eine
unterschiedliche Händigkeit auf. Sie sind spiegelsymmetrisch zueinander relativ zu einer X-Z-Ebene (siehe Fig. 4).
Ein jedes der Spiegelmodule 5, 5' weist drei reflektierende Flächen 7, 7', 8, 8', 9, 9' auf. An den ersten reflektierenden Flächen 7, 7' werden die im Wesentlichen in Z-Richtung propagierenden Abschnitte 4 so reflektiert, dass sie sich danach in negativer X-Richtung ausbreiten (siehe Fig. 4). An den zweiten reflektierenden Flächen 8, 8' werden die Abschnitte 4 der Laserstrahlung so reflektiert, dass sie sich danach im Wesentlichen in negativer beziehungsweise positiver Y- Richtung bewegen. An den dritten reflektierenden Flächen 9, 9' werden die Abschnitte 4 der Laserstrahlung nach unten in Fig. 4 in Z- Richtung reflektiert. Die einzelnen Abschnitte 4 der Laserstrahlung propagieren nach den dreifachen Reflexionen immer noch etwa in der gleichen Z-Richtung, sind aber hinsichtlich ihres Querschnitts um 90° gedreht. Vor den Reflektionen erstreckten sich die Längsrichtungen der linienförmigen Querschnitte der Abschnitte 4 etwa in Y-Richtung. Nach den
Reflexionen erstrecken sich die Längsrichtungen der linienförmigen Querschnitte der Abschnitte 4 in X-Richtung (siehe dazu Fig. 3). Auf diese Weise schließen nach den drei Reflexionen die linienförmigen Querschnitte der benachbarten Abschnitte 4 der Laserstrahlung aneinander an, so dass sich eine durchgehende linienförmige
Intensitätsverteilung 10 in einer Arbeitsebene 11 ergibt (siehe Fig. 4 und Fig. 5).
Die Spiegelmodule 5, 5' umfassen Vorsprünge 12, 12', die auf ihrer Außenseite die dritten reflektierenden Flächen 9, 9' aufweisen. Diese Vorsprünge 12, 12' schließen in X-Richtung aneinander an.
Insbesondere sind die Vorsprünge 12, 12' und damit die dritten reflektierenden Fläche 9, 9' in X-Richtung etwas weniger ausgedehnt, als die linienförmigen Querschnitte der auf sie auftreffenden
Abschnitte 4 der Laserstrahlung. Die reflektierenden Flächen 9, 9' wirken somit gleichzeitig als Apertur, durch die die Ränder der
Intensitätsverteilung der Abschnitte 4 abgeschnitten werden.
Insbesondere wenn die einzelnen Abschnitte 4 ein trapezförmiges Profil aufweisen, wird durch dieses Abschneiden der Ränder
gewährleistet, dass in der Arbeitsebene 11 Intensitätsverteilungen mit beinahe vollständigem Top-Hat-Profil aneinander angrenzen und in der Addition eine homogene linienförmige Intensitätsverteilung 10 ergeben.
In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sind in X- Richtung jeweils abwechselnd ein Spiegelmodul 5 der ersten Gruppe und ein Spiegelmodul 5' der zweiten Gruppe angeordnet (siehe Fig. 6). In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel ist weiterhin ersichtlich, dass die von einer reflektierenden Fläche 8' eines Spiegelmoduls 5' der zweiten Art ausgehenden Abschnitte 4 der Laserstrahlung anschließend von einer reflektierenden Fläche 9 eines Spiegelmoduls 5 der ersten Art nach unten in Z-Richtung reflektiert werden und umgekehrt (siehe Fig.4).
Fig.5 und Fig. 6 zeigen schematisch, dass die Vorrichtung in Z- Richtung unterhalb der Spiegelmodule 5, 5' Fokussiermittel 13 umfasst, die beispielsweise als einzelne Zylinderlinse oder als
Mehrzahl von in X-Richtung aneinander angrenzenden
Zylinderlinsensegmenten ausgebildet sind. Selbst wenn die
Fokussiermittel 13 in X-Richtung aus mehreren
Zylinderlinsensegmenten bestehen, beeinträchtigt dies die
Homogenität in Linienlängsrichtung (X-Richtung) nicht, weil wie Fig. 7 schematisch veranschaulicht die an den dritten reflektierenden
Flächen 9, 9' reflektierten Abschnitte 4 der Laserstrahlung eine gewisse Divergenz aufweisen, wie durch die übertrieben dargestellten Teilstrahlen 14 angedeutet wird.
In Fig.5 und Fig. 6 ist weiterhin ein Fenster 15 eines Gehäuses ersichtlich, von dem die Vorrichtung umgeben sein kann. Fig.5 zeigt weiterhin die von der Arbeitsebene gegebenenfalls reflektierte
Laserstrahlung 16, die unter Umständen je nach Anwendung in eine nicht abgebildete Strahlfalle geführt werden muss.

Claims

Patentansprüche:
Vorrichtung zur Erzeugung einer linienförmigen
Intensitätsverteilung (10) einer Laserstrahlung in einer
Arbeitsebene (11), umfassend mindestens eine Laserlichtquelle
(2),
Optikmittel (3), die eine Mehrzahl von Abschnitten (4) der Laserstrahlung formen können, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Spiegelmittel umfasst, an denen die von den Optikmitteln
(3) geformten Abschnitte (4) der Laserstrahlung derart reflektiert werden können, dass sie von den Spiegelmitteln in der Arbeitsebene (11) in Längsrichtung der zu erzeugenden linienförmigen
Intensitätsverteilung (10) nebeneinander angeordnet und zu der linienförmigen Intensitätsverteilung (10) zusammenfügt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelmittel gleichzeitig als Apertur für die einzelnen
Abschnitte (4) der Laserstrahlung wirken, so dass hinsichtlich der Linienlängsrichtung Randbereiche der Abschnitte (4) nicht zu der linienförmigen Intensitätsverteilung (10) beitragen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelmittel derart ausgebildet sind, dass ein jeder der Abschnitte (4) der Laserstrahlung mehr als einmal reflektiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelmittel derart ausgebildet sind, dass ein jeder der
Abschnitte
(4) der Laserstrahlung dreimal reflektiert wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelmittel eine Mehrzahl von Spiegelmodulen (5, 5') umfassen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einem jeden der Abschnitte (4) der Laserstrahlung eines der Spiegelmodule (5, 5') zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einem jeden der Abschnitte (4) der Laserstrahlung zwei der Spiegelmodule (5, 5') zugeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass an einem jeden der Spiegelmodule (5, 5') eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (7, 7', 8, 8', 9, 9') ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Spiegelmittel zwei Gruppen von Spiegelmodulen (5, 5') umfassen, die unterschiedlich gestaltet sind, insbesondere spiegelsymmetrisch zueinander sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung der zu erzeugenden linienförmigen
Intensitätsverteilung (10) ein erstes Spiegelmodul (5) einer ersten der beiden Gruppen von Spiegelmodulen (5, 5') neben einem ersten Spiegelmodul (5') der zweiten der beiden Gruppen von Spiegelmodulen (5, 5') angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass in Längsrichtung der zu erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung (10) die Spiegelmodule (5, 5') der beiden Gruppen einander abwechselnd nebeneinander angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass in Längsrichtung der zu erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung (10) nebeneinander angeordnete Spiegelmodule (5, 5') in Querrichtung der zu erzeugenden linienförmigen Intensitätsverteilung (10) versetzt zueinander angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Spiegelmodule (5, 5') derart
ausgebildet und in der Vorrichtung angeordnet sind, dass ein Abschnitt (4), vorzugsweise jeder Abschnitt (4), der
Laserstrahlung zuerst mindestens einmal an einem
Spiegelmodul (5) der ersten der beiden Gruppen von
Spiegelmodulen (5, 5') reflektiert und danach an einem
Spiegelmodul (5') der zweiten der beiden Gruppen von
Spiegelmodulen (5, 5') reflektiert wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin Fokussiermittel (13) umfasst, die das von den Spiegelmodulen (5, 5')
ausgehende Laserlicht in die Arbeitsebene (11) fokussieren können.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussiermittel (13) eine Fokussierlinse umfassen, die insbesondere in Linienlängsrichtung nebeneinander
angeordnete Segmente, vorzugsweise miteinander verbundene oder miteinander verbindbare Segmente aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelmittel derart ausgebildet sind, dass der Querschnitt mindestens eines Abschnitts (4),
vorzugsweise eines jeden der Abschnitte (4), der Laserstrahlung von den Spiegelmitteln um 90° gedreht wird.
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