EP4547438A1 - Verfahren und vorrichtung zur dynamischen positionierung mehrerer laserstrahlen auf einer zielebene - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur dynamischen positionierung mehrerer laserstrahlen auf einer zielebene

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EP4547438A1
EP4547438A1 EP23736237.1A EP23736237A EP4547438A1 EP 4547438 A1 EP4547438 A1 EP 4547438A1 EP 23736237 A EP23736237 A EP 23736237A EP 4547438 A1 EP4547438 A1 EP 4547438A1
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EP
European Patent Office
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laser beams
target plane
microscanners
laser
beams
Prior art date
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Pending
Application number
EP23736237.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Vedder
Oskar Hofmann
Georg KÖNIG
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners

Definitions

  • the present invention relates to a device for the dynamic positioning of several laser beams on a target plane, which has at least one dynamic deflection device with which the laser beams can be directed onto the target plane and guided over a respective area of the target plane.
  • the invention also relates to a corresponding method that can be implemented with the device.
  • the available laser power of the laser beam source used is often higher than the power that can be effectively used for processing with a laser beam.
  • One possibility for efficient use of the available laser power is to divide the original laser beam into two or more partial beams with correspondingly lower individual powers.
  • the correct positioning on the target plane, especially on a workpiece to be machined, must be ensured for each partial beam.
  • a one-time fixed positioning of the individual partial beams relative to one another and a movement of the workpiece relative to this multi-beam matrix is usually too slow for sufficient process throughput.
  • the creation of non-periodic structures in the workpiece, non-plane machining surfaces, the machining of edge areas or the dynamic, location-adapted achievement of specific temperature profiles may also require an adjustment of the multi-beam matrix during machining.
  • This adaptation can relate to the number of partial beams, to the arrangement of the partial beams relative to one another, to the movement vectors of the individual beams in relation to one another and/or to the shape of the individual partial beams.
  • Modern laser positioning systems with mirrors that can be rotated via galvanometers and focusing optics enable the highly dynamic positioning of laser beams with scanning speeds > 10 m/s at standard focal lengths of up to 200 mm.
  • These systems can also be used in combination with multi-beam matrices, but then only enable positioning or Guidance of the multi-beam matrix as a whole.
  • the multiple laser beams are directed at the target plane via generally two rotatable or tiltable mirrors of a dynamic deflection device arranged one behind the other and guided over the target plane.
  • these systems lead to a distortion of the multi-beam matrix and thus to positioning errors of the individual beams in the target plane.
  • These positioning errors reduce the achievable precision of the machining process and/or the throughput, since at a given Precision the usable deflection angle of the laser positioning system is severely limited.
  • a completely separate positioning system could be used for each individual beam. This enables the exact and independent positioning of the individual beams, but also leads to significantly higher costs and increased space requirements and is also not scalable for a large number of partial beams.
  • DMD digital micromirror devices
  • LC liquid crystal
  • LCOS liquid crystal on silicon
  • DLPA027 available from: www. ti. com/ lit /wp/ dlpa027/ dlpa027.pdf
  • G. Zhu et al. “Thermal and optical performance characteristics of a spatial light modulator with high average power picosecond laser exposure applied to materials processing applications,” Procedia CIRP 2018; 74, 594 to 597 are described.
  • DMDs consist of a matrix of approximately 10 m large micromirrors that can be tilted highly dynamically into one of two possible positions. DMDs are usually used in such a way that the light from a light source is thrown onto the target (e.g. a screen) in one tilt position and falls into a beam trap in the other tilt position.
  • Each micromirror corresponds to a pixel of the image or video projection and can be switched on and off independently.
  • the micromirrors can be resonantly tilted at frequencies well above the eye's flicker fusion frequency to adjust the average brightness of a pixel.
  • processes in laser material processing take place on significantly shorter time scales.
  • Direct laser beam shaping with DMDs is possible, but therefore only allows binary intensity levels for each pixel. Since these systems were developed primarily for video projection, they are generally only suitable for laser powers ⁇ 150 W or significantly lower.
  • Liquid crystal systems use the birefringent properties of liquid crystals to locally and continuously adjust the amplitude and/or phase of light. By adjusting the amplitude, a laser beam can be shaped directly and/or divided into a multi-beam matrix. However, this process is subject to loss. Any local reduction in amplitude results in a loss of associated light output. The almost loss-free adjustment of the phase of the light is therefore more widespread. By cleverly adjusting the phase, the power density distribution can be adjusted almost arbitrarily in a plane behind the liquid crystal system.
  • multi-beam matrices with almost any beam positions can also be implemented.
  • undesirable artifacts almost always occur in the form of undesirable diffraction orders that cannot be completely suppressed.
  • static beam splitting these can e.g. B. can be filtered out with a mask, but with dynamic beam splitting this is not always possible.
  • Liquid crystal systems have so far been limited to repetition rates of a maximum of 120 Hz.
  • determining the required phase for a desired target distribution is not trivial and must be done when dynamically adjusting the power density distribution or Multi-beam matrix for every intermediate distribution or intermediate position.
  • the US 6515257 Bl uses an array of micromirrors to create through openings or Vias in chips.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for the independent dynamic positioning of several laser beams, in particular individual beams of a multi-beam laser system, on a target plane, with which an independent, highly dynamic positioning with high positioning accuracy, preservation of the beam quality and, above all, with requires little space.
  • the proposed device for the independent dynamic positioning of several laser beams on a target plane has at least one dynamic deflection device with which the laser beams can be directed onto the target plane and guided over an area of the target plane, and preferably also a device for generating the laser beams.
  • the multiple laser beams can be, for example, the partial beams of a multi-beam laser system, in which a static optical system or divides the laser beams of one or more laser beam sources into the desired number of partial beams.
  • the target plane can be, for example, a workpiece surface of a workpiece to be processed using laser radiation.
  • the laser beams can of course also be generated by several separate laser beam sources, for example laser diodes, and used in the proposed device without further beam splitting.
  • the dynamic deflection device has an arrangement of several preferably two-axis microscanners, each of which can be controlled independently of one another.
  • the number of microscanners is selected and the laser beams in the arrangement are guided in such a way that each laser beam is directed to the target plane via a different microscanner.
  • the device is characterized in that the microscanners have mirrors with an oval or rectangular mirror shape, each with a long and short axis, and are arranged in such a way that when the microscanner is in a zero position, the long axis of the oval or rectangular mirror shape is in a plane of incidence of the of the laser beam incident on the respective microscanner.
  • a microscanner is understood to mean a micro-opto-electro-mechanical system (MOEMS) from the class of micromirror actuators.
  • MOEMS micro-opto-electro-mechanical system
  • the scanning movement of an individual mirror in preferably two axes takes place rotationally, with the mirror being continuously tiltable in an angular range in the two axes, which are preferably perpendicular to one another.
  • the lateral dimensions The mirrors of the individual microscanners are in the millimeter range.
  • the mirrors of the microscanners in the proposed device have lateral dimensions (length x width) of at least (0.5 + x) mm x 0.5 mm and preferably maximum lateral dimensions of 10 mm x (10 - x) mm (where x > 0).
  • Such microscanners can be tilted continuously by >20° around the two tilting axes in a highly dynamic manner. Microscanners with smaller tilt angles can also be used. With resonant operation, tipping frequencies of up to 50 kHz can be achieved. A quasi-static operation of at least one axis of the microscanner is also possible, depending on the desired application.
  • each laser or partial beam can be positioned on the target plane independently of the others.
  • the microscanners have small dimensions, so that the proposed deflection device can be implemented in a space-saving manner.
  • the microscanners are preferably arranged in an array or matrix-shaped arrangement of several rows and columns in one plane or in several stages.
  • the center distances of the mirrors of the individual microscanners in each row and column are at most twice the extent of the mirrors in this row or column. Due to the resulting small distance between the individual laser beams or After passing through the dynamic deflection device, partial beams can, if necessary, be combined with a common focusing optics, for example. a single lens, common to all partial beams, can be focused into the target plane.
  • any process-adapted power density distributions can be generated in the target level using the device and the associated method. This applies above all to connected distributions of any shape, which are created by partially overlapping the individual laser beams or Partial beams are generated in the target plane. These power density distributions can be changed very quickly during processing due to the high dynamics of the microscanners. adapt, as is necessary, for example, when changing the feed direction, the feed speed, the local shape of a workpiece to be machined or the angle of incidence of the laser beams on the workpiece. Through such a highly dynamic adjustment of the power density distribution in the target plane, constant processing results can be achieved over the entire processing area when laser material processing a workpiece.
  • the laser beams can be positioned in the target plane in the form of a multi-beam matrix with fixed beam distances and dynamically guided over the target plane.
  • the microscanners are used controlled in such a way that the laser beams in the target plane form a pattern or a power density distribution, which is guided over at least one area of the target plane without change.
  • the laser beams can, for example, form a matrix of columns and rows of laser beams, in which adjacent laser beams in each row and adjacent laser beams in each column have a constant distance from one another.
  • Distortions of the multi-beam matrix e.g. B. due to the focusing optics or tilted or Curved target planes can be immediately compensated for using the microscanner.
  • dynamic and completely independent positioning and movement of the partial beams in the target plane can also be achieved.
  • the partial beams can be used to process a given geometry together independently of each other: Each partial beam processes a section of the overall geometry.
  • the method enables targeted generation, adjustment and positioning of power density distributions in the target plane by lining up and/or overlapping the partial beams.
  • the device for generating the laser beams - as an optional component of the proposed device - is designed in such a way that it emits at least four laser beams, which are directed onto the target plane via the dynamic deflection device.
  • the device can be scaled as desired, i.e. H .
  • the number of laser beams generated and deflected can be determined by appropriately designing the device Generating the laser beams and enlarging the array from microscanners can be easily enlarged.
  • the individual laser beams represent partial beams that are generated from a laser beam source with a suitable beam splitting device
  • diffractive beam splitting devices do not initially produce any parallel partial beams.
  • the mirrors of the microscanners in an alternative have an oval shape, with the microscanners being oriented in such a way that the long axis of the oval shape is in the zero position of the microscanners (i.e. when the mirrors are not deflected). the plane of incidence of the respective laser beams.
  • This allows the microscanners to be placed closer together perpendicular to the plane of incidence than would be the case with circular or square mirrors.
  • a corresponding rectangular shape - with pointed or rounded edges - with a greater length than width can also be used.
  • the proposed device and the associated method enable the highly dynamic, independent and scalable positioning of multiple laser beams or Partial beams of a multi-beam system.
  • the device is cost-efficient compared to solutions with several separate laser positioning systems, since microscanners are already cheaper than galvanometer-based 2D deflection devices.
  • the proposed device and the associated method can only be used with a single focusing optics, i.e. one for all laser beams or. Partial beams common optical lens or lens combination, are operated.
  • a time-consuming optimization for all possible combinations of individual beam positions, as in diffractive approaches, is therefore not necessary with the present invention.
  • the proposed device allows significantly lower switching times compared to known liquid crystal systems.
  • the targeted lighting of the individual microscanner mirrors also causes heating or Damage to the electronics under or between the mirrors is avoided.
  • the microscanner mirrors can be provided with modern reflective coatings to further increase the usable laser power.
  • the individual mirrors in DMDs are made of polished metal, usually aluminum, and therefore only achieve reflectance levels of around 90%, which significantly reduces the usable laser power.
  • the proposed device and the associated method therefore also enable dynamic laser beam shaping at laser powers that significantly exceed the damage threshold of beam shaping elements such as DMDs or liquid crystal systems.
  • Fig. 1 a schematic representation of the basic structure of an embodiment of the proposed device
  • Fig. 2 an example of the generation of multiple laser beams in the proposed device via a beam splitter
  • Fig. 3 an example of the generation of multiple laser beams in the proposed device via a mask
  • Fig. 4 three examples of the positioning and movement of the laser beams in the proposed method in a target plane.
  • the device has an (optional) device 1 for generating several laser beams 2, a dynamic deflection device 3 for dynamic two-dimensional deflection of the laser beams and - if necessary - focusing optics 4.
  • the dynamic deflection device 3 With the dynamic deflection device 3, the laser beams 2 are directed onto the target plane 5 and guided over this target plane, which in the present example represents the surface of the substrate 6 shown, for example a workpiece to be processed.
  • the focusing optics are used to focus the laser beams on the target plane if necessary.
  • multiple laser beams can be generated either by using multiple lasers, for example semiconductor lasers, or by using only one (or several) lasers, the laser beam of which is divided into several partial beams via a beam splitting device.
  • Figure 2 shows an example in which the device 1 for generating several laser beams is formed by a laser, not shown in this illustration, and an adjoining beam splitter 7, which divides the laser beam 13 of the laser into the desired number of partial beams 2.
  • this beam splitter 7 is a static optical system, for example a diffractive optical element as in Figure 2 or a mask as in Figure 3.
  • a dynamically adjustable beam splitter e.g. LOOS
  • B dynamically adjustable beam splitter
  • the partial beams 2 generated do not run parallel and are suitably aligned parallel via an optical device 8 and directed onto the dynamic deflection device 3.
  • this dynamic deflection device 3 is formed by a microscanner matrix 9, as indicated in FIGS. 2 and 3.
  • Each partial beam 2 preferably hits one of the microscanners 10 or . on its two-dimensional, continuously tiltable mirror.
  • the plane of the sheet represents the plane of incidence in Figures 2 and 3.
  • the micromirrors of the microscanners 10 have a rectangular shape whose long axis lies in this plane of incidence.
  • the micromirrors In the direction perpendicular to the plane of the sheet, the micromirrors then have a smaller extent.
  • the representation in Figures 2 and 3 is only schematic, so that the small distances between the microscanners 10 are not shown.
  • the individual microscanners can be controlled independently of each other. Further optical elements can be arranged after the microscanner matrix 9, for example for focusing the multi-beam matrix into the target plane 5. For this purpose, a common focusing optics 4 is indicated in FIGS. 2 and 3.
  • a device for parallelizing the individual partial beams 2 can generally be dispensed with, since they already run parallel to one another.
  • the laser beam 13 from the laser beam source is used for this purpose before hitting the mask 11, it is suitably expanded and correspondingly collimated, as indicated in FIG. 3 with the beam shape of the laser beam 13.
  • each partial beam 2 can be positioned and moved in a highly dynamic manner in the target plane 5, independently of the other partial beams 2.
  • the number of partial beams 2 generated is not limited to the number shown in the figures.
  • Figures 2 and 3 show in the sheet plane 3 and . 4 partial beams, but in the case of a rectangular matrix with the same number of mirrors in each row and column actually produce nine or sixteen partial rays in space. This number can be scaled as desired by generating a larger number of partial beams by increasing the number of microscanners 10 in the microscanner matrix 9.
  • the generation of partial beams for a non-rectangular matrix is of course also possible.
  • FIG. 4 shows three operating modes in highly schematic form, in which the laser spots 12 generated on the target plane 5 and their exemplary direction of movement are indicated.
  • a multi-beam matrix of four partial beams with fixed beam spacing is dynamically positioned in the Target level . Distortions of the multi-beam matrix, e.g. B. due to the focusing optics or tilted or Curved workpiece surfaces can also be compensated for during the movement of this multi-beam matrix in the target plane, indicated by the arrows.
  • the middle representation of the figure shows an operating mode in which the individual partial beams or Laser spots 12 can be positioned dynamically and completely independently of each other and moved in the target plane.
  • the movement is again indicated by the arrows as an example.
  • This means that a given geometry can be processed together with the partial beams independently of one another, with each partial beam being used to process a portion of the overall geometry.
  • a targeted generation, adaptation and positioning of power density distributions in the target plane can also be achieved by lining up and/or overlapping the partial beams or whose laser spots 12 take place in the target plane 5, as is indicated schematically in the right-hand representation of the figure.
  • it can then be moved over the target plane in the direction indicated by the arrow and, if necessary, also modified during the movement.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur dynamischen Positionierung mehrerer Laserstrahlen (2) auf einer Zielebene (5) weist wenigstens eine dynamische Ablenkeinrichtung (3) auf, mit der die Laserstrahlen (2) auf die Zielebene (5) gerichtet und über jeweils einen Bereich der Zielebene (5) geführt werden können. Die dynamische Ablenkeinrichtung (3) weist dabei eine Anordnung (9) aus mehreren ein- und/oder zweiachsigen Mikroscannern (10) auf, die jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Die Anzahl der Mikroscanner (10) ist so gewählt und die Laserstrahlen (2) werden in der Anordnung (9) so geführt, dass jeder Laserstrahl (2) über einen anderen Mikroscanner (10) auf die Zielebene (5) gerichtet wird. Die Mikroscanner (10) weisen dabei Spiegel mit einer ovalen oder rechteckigen Spiegelform auf und sind so angeordnet, dass in einer Nullstellung der Mikroscanner (10) eine lange Achse der ovalen oder rechteckigen Spiegelform in einer Einfallsebene des auf den jeweiligen Mikroscanner (10) einfallenden Laserstrahls (2) liegt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen
Positionierung mehrerer Laserstrahlen auf einer
Zielebene
Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Vorrichtung zur dynamischen Positionierung mehrerer Laserstrahlen auf einer Zielebene , die wenigstens eine dynamische Ablenkeinrichtung aufweist , mit der die Laserstrahlen auf die Zielebene gerichtet und über j eweils einen Bereich der Zielebene geführt werden können . Die Erfindung betri f ft auch ein entsprechendes Verfahren, das mit der Vorrichtung umsetzbar ist .
In der Lasermaterialbearbeitung liegt die verfügbare Laserleistung der verwendeten Laserstrahlquelle oft über der Leistung, die für die Bearbeitung mit einem Laserstrahl ef fektiv genutzt werden kann . Eine Möglichkeit zur ef fi zienten Nutzung der verfügbaren Laserleistung liegt in der Aufteilung des ursprünglichen Laserstrahls in zwei oder mehrere Teilstrahlen mit entsprechend geringeren Einzelleistungen . Dabei muss j edoch für j eden Teilstrahl die korrekte Positionierung auf der Zielebene , insbesondere auf einem zu bearbeitenden Werkstück, sichergestellt werden . Eine einmalige feste Positionierung der einzelnen Teilstrahlen zueinander und eine Bewegung des Werkstücks relativ zu dieser Vielstrahl-Matrix ist für einen ausreichenden Prozess-Durchsatz meist zu langsam . Es wird daher eine Möglichkeit zur hochdynamischen Positionierung der Vielstrahl-Matrix auf dem Werkstück benötigt , ohne dass die Positioniergenauigkeit der Einzelstrahlen darunter leidet . Die Erzeugung von nicht-periodischen Strukturen im Werkstück, nicht-plane Bearbeitungsoberflächen, die Bearbeitung von Randbereichen oder die dynamische , ortangepasste Erzielung spezi fischer Temperaturprofile kann zudem eine Anpassung der Vielstrahl-Matrix während der Bearbeitung erfordern . Diese Anpassung kann sich auf die Anzahl der Teilstrahlen, auf die Anordnung der Teilstrahlen relativ zueinander, auf die Bewegungsvektoren der Einzelstrahlen im Verhältnis zueinander und/oder auf die Form der einzelnen Teilstrahlen beziehen .
Stand der Technik
Moderne Laser-Positioniersysteme mit über Galvanometer drehbaren Spiegeln und einer Fokussieroptik ermöglichen die hochdynamische Positionierung von Laserstrahlen mit Scan-Geschwindigkeiten > 10 m/ s bei üblichen Brennweiten von bis zu 200 mm . Diese Systeme können auch in Kombination mit Vielstrahl-Matri zen verwendet werden, ermöglichen dann aber nur die Positionierung bzw . Führung der Vielstrahl-Matrix als Ganzes . Die mehreren Laserstrahlen werden dabei über in der Regel zwei hintereinander angeordnete rotier- oder kippbare Spiegel einer dynamischen Ablenkeinrichtung auf die Zielebene gerichtet und über die Zielebene geführt . Diese Systeme führen allerdings , j e nach Ablenkwinkel , zu einer Verzerrung der Vielstrahl-Matrix und somit zu Positionierf ehlern der Einzelstrahlen in der Zielebene . Diese Positionierf ehler reduzieren die erreichbare Präzision des Bearbeitungsprozesses und/oder den Durchsatz , da bei einer vorgegebenen Präzision der nutzbare Ablenkwinkel des Laser- Positioniersystems stark limitiert ist .
Aus 0. Hofmann et al . , „Highly dynamic positioning of individual laser beams in a multi-beam system for laser surface processing" , Procedia CIRP 2020 ; 94 : 812- 816 , wird eine optische Kompensation der Verzerrung von Vielstrahl-Matri zen bei der Nutzung von modernen Laser- Positioniersystemen für vier Teilstrahlen vorgeschlagen, die zwischen der Einrichtung zur Erzeugung der Vielstrahl-Matrix und der dynamischen Ablenkeinrichtung eingesetzt wird . Es handelt sich dabei um eine Kombination aus rotierbaren planparallelen Platten und Fokus-Shi f tern . Weitere Anpassungen der Vielstrahl- Matrix sind mit diesem Ansatz j edoch nicht möglich . Auch eine Erweiterung dieses Ansatzes für mehr als vier Teilstrahlen ist allein schon aus Platzgründen nicht realistisch .
Alternativ könnte für j eden Einzelstrahl auch ein komplett eigenes Positioniersystem eingesetzt werden . Dies ermöglicht die exakte und unabhängige Positionierung der Einzelstrahlen, führt j edoch auch zu deutlich höheren Kosten und erhöhtem Platzbedarf und ist zudem nicht sinnvoll für eine hohe Anzahl von Teilstrahlen skalierbar .
Weiterhin sind Systeme für die dynamische Licht- und Laserstrahl formung bekannt , die die Erzeugung von nahezu beliebigen Leistungsdichteverteilungen in einer vorgegebenen Zielebene ermöglichen . Die beiden Schlüssel-Technologien in diesem Bereich sind sogenannte Digital-Micromirror-Devices ( DMD) und Flüssigkristall-Systeme (liquid crystal (LC) bzw. liquid crystal on silicon (LCOS) ) , wie sie beispielsweise in Texas Instruments, Laser Power Handling for DMD's: DLPA027, available from: www. ti . com/ lit /wp/ dlpa027/ dlpa027.pdf, und in G. Zhu et al., „Thermal and optical performance characteristics of a spatial light modulator with high average power picosecond laser exposure applied to materials processing applications", Procedia CIRP 2018; 74, 594 bis 597 beschrieben sind.
DMDs bestehen aus einer Matrix von etwa 10 m großen Mikrospiegeln, die hochdynamisch in eine von zwei möglichen Positionen gekippt werden können. DMDs werden in der Regel so eingesetzt, dass das Licht einer Lichtquelle in einer Kippposition auf das Ziel (z.B. eine Leinwand) geworfen wird und in der anderen Kippposition in eine Strahlfalle fällt. Jeder Mikrospiegel entspricht dabei einem Pixel der Bild- bzw. Videoprojektion und kann unabhängig ein- und ausgeschaltet werden. Zur Änderung der (scheinbaren) Helligkeit eines Pixels können die Mikrospiegel mit Frequenzen weit über der Flimmer-Verschmelzungsfrequenz des Auges resonant verkippt werden, um die mittlere Helligkeit eines Pixels anzupassen. Prozesse in der Lasermaterialbearbeitung laufen jedoch auf deutlich kürzeren Zeitskalen ab. Die direkte Laserstrahlformung mit DMDs ist möglich, erlaubt daher aber nur binäre Intensitätsstufen für jedes Pixel. Da diese Systeme vor allem für die Videoprojektion entwickelt wurden, sind sie in der Regel nur für Laserleistungen <150 W oder deutlich niedriger geeignet. Flüssigkristall-Systeme nutzen die doppelbrechende Eigenschaft der Flüssigkristalle zur lokalen und kontinuierlichen Anpassung der Amplitude und/oder Phase von Licht . Über eine Anpassung der Amplitude kann ein Laserstrahl direkt geformt und/oder in eine Multistrahl-Matrix aufgeteilt werden . Dieser Vorgang ist j edoch verlustbehaftet . Jede lokale Verringerung der Amplitude führt zum Verlust der damit verbundenen Lichtleistung . Weiter verbreitet ist daher die nahezu verlustfreie Anpassung der Phase des Lichts . Durch eine geschickte Anpassung der Phase kann in einer hinter dem Flüssigkristall-System liegenden Ebene die Leistungsdichteverteilung nahezu beliebig angepasst werden . Mittels sogenannter di f fraktiver Phasenverteilungen lassen sich auch Vielstrahl-Matri zes mit nahezu beliebigen Strahl-Positionen realisieren . Bei der di f fraktiven Strahlteilung treten j edoch auch fast immer unerwünschte Artefakte in Form von unerwünschten Beugungsordnungen auf , die nicht vollständig unterdrückt werden können . Bei der statischen Strahlteilung können diese z . B . mit einer Maske herausgefiltert werden, bei der dynamischen Strahlteilung ist dies j edoch nicht immer möglich . Flüssigkristall-Systeme sind bisher zudem auf Wiederholungsraten von maximal 120 Hz begrenzt . Zusätzlich ist die Bestimmung der benötigten Phase für eine gewünschte Zielverteilung nicht trivial und muss bei einer dynamischen Anpassung der Leistungsdichteverteilung bzw . Vielstrahl-Matrix für j ede Zwischenverteilung bzw . Zwischenposition erfolgen .
Die DE 10 2020 107 760 Al of fenbart eine
Laserbearbeitungsvorrichtung, bei der ein Array aus Mikrospiegelscannern zur dynamischen Ablenkung der Teilstrahlen eingesetzt wird . Die US 6515257 Bl nutzt ein Array aus Mikrospiegeln zur Erzeugung von Durchgangsöf fnungen bzw . Vias in Chips .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur unabhängigen dynamischen Positionierung mehrerer Laserstrahlen, insbesondere von Einzelstrahlen eines Vielstrahl-Lasersystems , auf einer Zielebene anzugeben, mit denen eine unabhängige hochdynamische Positionierung bei hoher Positioniergenauigkeit , Erhaltung der Strahlqualität und vor allem mit geringem Platzbedarf ermöglicht wird .
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 9 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sowie des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Aus führungsbeispielen entnehmen .
Die vorgeschlagene Vorrichtung zur unabhängigen dynamischen Positionierung mehrerer Laserstrahlen auf einer Zielebene weist wenigstens eine dynamische Ablenkeinrichtung auf , mit der die Laserstrahlen auf die Zielebene gerichtet und über j eweils einen Bereich der Zielebene geführt werden können, und vorzugsweise auch eine Einrichtung zur Erzeugung der Laserstrahlen . Bei den mehreren Laserstrahlen kann es sich beispielsweise um die Teilstrahlen eines Vielstrahl-Lasersystems handeln, bei dem ein statisches optisches System den oder die Laserstrahlen eines oder mehrerer Laserstrahlquellen in die gewünschte Anzahl von Teilstrahlen aufteilt . Die Zielebene kann beispielsweise eine Werkstückoberfläche eines mittels Laserstrahlung zu bearbeitenden Werkstücks sein . Die Laserstrahlen können selbstverständlich auch durch mehrere getrennte Laserstrahlquellen, beispielsweise Laserdioden, erzeugt und ohne weitere Strahlaufteilung bei der vorgeschlagenen Vorrichtung genutzt werden . Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung weist die dynamische Ablenkeinrichtung eine Anordnung aus mehreren vorzugsweise zweiachsigen Mikroscannern auf , die j eweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind . Die Anzahl der Mikroscanner ist dabei so gewählt und die Laserstrahlen in der Anordnung sind so geführt , dass j eder Laserstrahl über einen anderen Mikroscanner auf die Zielebene gerichtet wird . Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus , dass die Mikroscanner Spiegel mit einer ovalen oder rechteckigen Spiegel form j eweils mit langer und kurzer Achse aufweisen und so angeordnet sind, dass in einer Nullstellung der Mikroscanner die lange Achse der ovalen oder rechteckigen Spiegel form in einer Einfallsebene des auf den j eweiligen Mikroscanner einfallenden Laserstrahls liegt .
Unter einem Mikroscanner ist dabei in bekannter Weise ein mikro-opto-elektro-mechanisches System (MOEMS ) aus der Klasse der Mikrospiegelaktoren zu verstehen . Die scannende Bewegung eines Einzelspiegels in vorzugsweise zwei Achsen erfolgt dabei rotatorisch, wobei der Spiegel in den zwei Achsen, die vorzugsweise senkrecht zueinander stehen, kontinuierlich in einem Winkelbereich kippbar ist . Die lateralen Abmessungen der Spiegel der einzelnen Mikroscanner liegen im Millimeterbereich . Vorzugsweise weisen die Spiegel der Mikroscanner bei der vorgeschlagenen Vorrichtung laterale Abmessungen ( Länge x Breite ) von wenigstens ( 0 , 5 + x ) mm x 0 , 5 mm auf und vorzugsweise maximale laterale Abmessungen von 10 mm x ( 10 - x ) mm (wobei x > 0 ) . Derartige Mikroscanner können hochdynamisch um die beiden Kippachsen kontinuierlich um > 20 ° gekippt werden . Auch Mikroscanner mit kleineren Kippwinkeln können eingesetzt werden . Bei resonanter Betriebsweise können dabei Kippfrequenzen von bis zu 50 kHz erreicht werden . Auch eine quasi-statische Betriebsweise zumindest einer Achse der Mikroscanner ist j e nach gewünschter Anwendung möglich .
Durch die getrennte Ansteuerbarkeit der bei der vorgeschlagenen Vorrichtung eingesetzten Mikroscanner kann j eder Laser- oder Teilstrahl unabhängig von den anderen auf der Zielebene positioniert werden . Die Mikroscanner weisen geringe Abmessungen auf , so dass sich die vorgeschlagene Ablenkeinrichtung raumsparend realisieren lässt . Die Mikroscanner sind dabei vorzugsweise in einer array- oder matrixf örmigen Anordnung aus mehreren Zeilen und Spalten in einer Ebene oder auch in mehreren Stufen angeordnet . In einer bevorzugten Ausgestaltung betragen die Mittenabstände der Spiegel der einzelnen Mikroscanner dabei in j eder Zeile und Spalte maximal dem Doppelten der Ausdehnung der Spiegel in dieser Zeile oder Spalte . Aufgrund des daraus resultierenden geringen Abstandes der einzelnen Laserstrahlen bzw . Teilstrahlen nach Durchgang durch die dynamische Ablenkeinrichtung können diese bei Bedarf mit einer gemeinsamen Fokussieroptik, also bspw . einer einzelnen, allen Teilstrahlen gemeinsamen Linse , in die Zielebene fokussiert werden .
Aufgrund der voneinander unabhängigen Positionierbarkeit lassen sich mit der Vorrichtung und dem zugehörigen Verfahren beliebige prozessangepasste Leistungsdichte-Verteilungen in der Zielebene erzeugen . Dies betri f ft vor allem zusammenhängende Verteilungen beliebiger Form, die durch teilweises Überlappen der einzelnen Laserstrahlen bzw . Teilstrahlen in der Zielebene erzeugt werden . Diese Leistungsdichte- Verteilungen lassen sich aufgrund der hohen Dynamik der Mikroscanner während der Bearbeitung sehr schnell ändern bzw . anpassen, wie dies beispielsweise bei Änderungen der Vorschubrichtung, der Vorschubgeschwindigkeit , der lokalen Form eines zu bearbeitenden Werkstücks oder des Einfallswinkels der Laserstrahlen auf dem Werkstück erforderlich ist . Durch eine derartige hochdynamische Anpassung der Leistungsdichte- Verteilung in der Zielebene können konstante Bearbeitungsergebnisse über den gesamten Bearbeitungsbereich bei der Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks erzielt werden .
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren, bei dem eine derartige dynamische Ablenkeinrichtung zur dynamischen Positionierung der Laserstrahlen auf der Zielebene genutzt wird, lassen sich unterschiedliche Betriebsmodi realisieren, die natürlich auch beliebig kombiniert werden können . So können die Laserstrahlen in Form einer Vielstrahl-Matrix mit festen Strahlabständen in der Zielebene positioniert und dynamisch über die Zielebene geführt werden . Dabei werden die Mikroscanner so angesteuert , dass die Laserstrahlen in der Zielebene ein Muster oder eine Leistungsdichte-Verteilung bilden, das oder die ohne Veränderung über wenigstens einen Bereich der Zielebene geführt wird . Die Laserstrahlen können dabei beispielsweise eine Matrix aus Spalten und Zeilen von Laserstrahlen bilden, in der benachbarte Laserstrahlen j eder Zeile und benachbarte Laserstrahlen j eder Spalte einen konstanten Abstand zueinander aufweisen . Verzerrungen der Vielstrahl-Matrix, z . B . durch die Fokussieroptik oder verkippte bzw . gekrümmte Zielebenen können dabei über die Mikroscanner unmittelbar ausgeglichen werden . Je nach Anwendung kann auch eine dynamische und vollständig unabhängige Positionierung und Bewegung der Teilstrahlen in der Zielebene verwirklicht werden . So lassen sich die Teilstrahlen nutzen, um unabhängig voneinander eine vorgegebene Geometrie gemeinsam zu bearbeiten : Jeder Teilstrahl bearbeitet dabei ein Teilstück der Gesamtgeometrie . Weiterhin ermöglicht das Verfahren eine gezielte Erzeugung, Anpassung und Positionierung von Leistungsdichte-Verteilungen in der Zielebene durch Aneinanderreihung und/oder Überlapp der Teilstrahlen .
Vorzugsweise ist die Einrichtung zur Erzeugung der Laserstrahlen - als optionaler Bestandteil der vorgeschlagenen Vorrichtung - so ausgebildet , dass sie wenigstens vier Laserstrahlen emittiert , die über die dynamische Ablenkeinrichtung auf die Zielebene gerichtet werden . Die Vorrichtung lässt sich dabei beliebig skalieren, d . h . die Anzahl der erzeugten und abgelenkten Laserstrahlen lässt sich durch entsprechende Ausgestaltung der Einrichtung zur Erzeugung der Laserstrahlen und Vergrößerung des Arrays aus Mikroscannern problemlos vergrößern .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung, bei der die einzelnen Laserstrahlen Teilstrahlen darstellen, die aus einer Laserstrahlquelle mit einer geeigneten Strahlaufteilungseinrichtung erzeugt werden, befindet sich zwischen der Strahlaufteilungseinrichtung und der dynamischen Ablenkeinrichtung vorzugsweise eine optische Einrichtung zur Parallelisierung - und bei Bedarf auch zur Kollimierung - der Laserstrahlen, damit diese unter dem gleichen Winkel auf das Array von Mikroscannern auftref fen . Typischerweise erzeugen di f fraktive Strahlaufteilungseinrichtungen zunächst keine parallelen Teilstrahlen .
Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung und dem vorgeschlagenen Verfahren weisen die Spiegel der Mikroscanner in einer Alternative eine ovale Form auf , wobei die Mikroscanner so orientiert sind, dass die lange Achse der ovalen Form bei einer Nullstellung der Mikroscanner ( also in nicht ausgelenktem Zustand der Spiegel ) in der Einfallsebene der j eweiligen Laserstrahlen liegt . Dadurch lassen sich die Mikroscanner senkrecht zur Einfallsebene näher beieinander platzieren als dies bei kreisrunden oder quadratischen Spiegeln der Fall wäre . Anstelle der ovalen Form kann in gleicher Weise auch eine entsprechend rechteckige Form - mit spitzen oder mit abgerundeten Kanten - mit einer größeren Länge als Breite genutzt werden . Die vorgeschlagene Vorrichtung und das zugehörige Verfahren ermöglichen die hochdynamische , unabhängige und skalierbare Positionierung mehrerer Laserstrahlen bzw . Teilstrahlen eines Vielstrahl-Systems . Die Vorrichtung ist im Vergleich zu Lösungen mit mehreren getrennten Laserpositionier-Systemen kostenef fi zient , da Mikroscanner bereits j etzt günstiger sind als Galvanometer-basierte 2D-Ablenkeinrichtungen . Die vorgeschlagene Vorrichtung und das zugehörige Verfahren können zudem in vielen Fällen nur mit einer einzelnen Fokussieroptik, also einer für alle Laserstrahlen bzw . Teilstrahlen gemeinsamen optischen Linse oder Linsenkombination, betrieben werden . Weiterhin existiert ein analytischer und häufig sogar linearer Zusammenhang zwischen den Auslenkwinkeln des j eweiligen Mikrospiegels und der Strahlposition in der Zielebene . Somit können die benötigten Auslenkwinkel direkt aus den gewünschten Strahlpositionen berechnet werden . Eine zeitaufwändige Optimierung für alle möglichen Kombinationen aus individuellen Strahlpositionen wie bei di f fraktiven Ansätzen ist also bei der vorliegenden Erfindung nicht nötig . Die vorgeschlagene Vorrichtung erlaubt gegenüber bekannten Flüssig-Kristallsystemen deutlich geringere Schalt zelten .
Durch die gezielte Beleuchtung der einzelnen Mikroscanner-Spiegel wird zudem eine Erwärmung bzw . Beschädigung der Elektronik unter oder zwischen den Spiegeln vermieden . Zusätzlich können die Mikroscanner- Spiegel mit modernen Reflexionsbeschichtungen versehen werden, um die nutzbare Laserleistung weiter zu erhöhen . Demgegenüber bestehen die einzelnen Spiegel bei DMDs aus poliertem Metall , in der Regel Aluminium, und erreichen damit nur Reflexionsgrade von etwa 90% , was die nutzbare Laserleistung erheblich reduziert . Die vorgeschlagene Vorrichtung und das zugehörige Verfahren ermöglichen daher auch die dynamische Laserstrahlformung bei Laserleistungen, die die Zerstörschwelle von Strahl formungselementen wie DMDs oder Flüssigkristall-Systemen deutlich übersteigen .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorgeschlagene Vorrichtung und das zugehörige Verfahren werden nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert . Hierbei zeigen :
Fig . 1 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus einer Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung;
Fig . 2 ein Beispiel für die Erzeugung mehrerer Laserstrahlen bei der vorgeschlagenen Vorrichtung über einen Strahlteiler ;
Fig . 3 ein Beispiel für die Erzeugung mehrerer Laserstrahlen bei der vorgeschlagenen Vorrichtung über eine Maske ; und
Fig . 4 drei Beispiele für die Positionierung und Bewegung der Laserstrahlen bei dem vorgeschlagenen Verfahren in einer Zielebene .
Wege zur Ausführung der Erfindung
Ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau der vorgeschlagenen Vorrichtung ist in Figur 1 dargestellt . Die Vorrichtung weist eine ( optionale ) Einrichtung 1 zur Erzeugung mehrerer Laserstrahlen 2 , eine dynamische Ablenkeinrichtung 3 zur dynamischen zweidimensionalen Ablenkung der Laserstrahlen und - bei Bedarf - eine Fokussieroptik 4 auf . Mit der dynamischen Ablenkeinrichtung 3 werden die Laserstrahlen 2 auf die Zielebene 5 gerichtet und über diese Zielebene geführt , die im vorliegenden Beispiel die Oberfläche des dargestellten Substrates 6 , beispielsweise eines zu bearbeitenden Werkstücks darstellt . Die Fokussieroptik dient der gegebenenfalls notwendigen Fokussierung der Laserstahlen auf die Zielebene .
Die Erzeugung mehrerer Laserstrahlen kann bei der vorliegenden Vorrichtung entweder durch Einsatz mehrerer Laser, beispielsweise Halbleiterlaser, oder auch durch Einsatz nur eines ( oder auch mehrerer ) Lasers erfolgen, dessen ( oder deren) Laserstrahl über eine Strahlaufteilungseinrichtung auf mehrere Teilstrahlen aufgeteilt wird . Figur 2 zeigt hierzu ein Beispiel , bei der die Einrichtung 1 zur Erzeugung mehrerer Laserstrahlen durch einen in dieser Darstellung nicht dargestellten Laser und einen sich anschließenden Strahlteiler 7 gebildet wird, der den Laserstrahl 13 des Lasers in die gewünschte Anzahl von Teilstrahlen 2 aufteilt . Bei diesem Strahlteiler 7 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um ein statisches optisches System, beispielweise ein di f fraktives optisches Element wie in Figur 2 oder eine Maske wie in Figur 3 . Alternativ ist auch ein dynamisch anpassbarer Strahlteiler ( z . B . LOOS ) möglich, durch den z . B . mit deutlich geringerer Dynamik wie die Ablenkeinrichtung einzelne Strahlen ein- und ausgeschaltet werden können . Im Falle des di f fraktiven optischen Elementes der Figur 2 verlaufen die erzeugten Teilstrahlen 2 nicht parallel und werden über eine optische Einrichtung 8 geeignet parallel ausgerichtet und auf die dynamische Ablenkeinrichtung 3 gerichtet . Diese dynamische Ablenkeinrichtung 3 wird bei der vorgeschlagenen Vorrichtung durch eine Mikroscanner- Matrix 9 gebildet , wie dies in den Figuren 2 und 3 angedeutet ist . Dabei tri f ft j eder Teilstrahl 2 vorzugsweise mittig auf einen der Mikroscanner 10 bzw . auf dessen zweidimensional kontinuierlich kippbaren Spiegel . Die Blattebene stellt in den Figuren 2 und 3 die Einfallsebene dar . Die Mikrospiegel der Mikroscanner 10 weisen in diesen Beispielen eine rechteckige Form auf , deren lange Achse in dieser Einfallsebene liegt . In der Richtung senkrecht zur Blattebene weisen die Mikrospiegel dann eine geringere Ausdehnung auf . Die Darstellung in den Figuren 2 und 3 ist nur schematisch, so dass die geringen Abstände der Mikroscanner 10 nicht dargestellt sind . Die einzelnen Mikroscanner sind dabei unabhängig voneinander ansteuerbar . Nach der Mikroscanner-Matrix 9 können weitere optische Elemente , beispielsweise zur Fokussierung der Vielstrahl-Matrix in die Zielebene 5 , angeordnet sein . In den Figuren 2 und 3 ist hierzu eine gemeinsame Fokussieroptik 4 angedeutet .
Bei Nutzung einer Maske 11 zur Strahlaufteilung, wie dies in Figur 3 schematisch dargestellt ist , kann in der Regel auf eine Einrichtung zur Parallelisierung der einzelnen Teilstrahlen 2 verzichtet werden, da diese bereits parallel zueinander verlaufen . Der Laserstrahl 13 aus der Laserstrahlquelle wird hierzu vor dem Auftref fen auf die Maske 11 geeignet aufgeweitet und entsprechend kollimiert , wie dies in Figur 3 mit der Strahl form des Laserstrahls 13 angedeutet ist .
Mit Hil fe der einzelnen Mikroscanner 10 kann bei der vorgeschlagenen Vorrichtung und dem zugehörigen Verfahren j eder Teilstrahl 2 unabhängig von den anderen Teilstrahlen 2 in der Zielebene 5 hochdynamisch positioniert und bewegt werden . Die Anzahl der erzeugten Teilstrahlen 2 ist dabei nicht auf die in den Figuren dargestellte Anzahl begrenzt . Figuren 2 und 3 zeigen dabei in der Blattebene 3 bzw . 4 Teilstrahlen an, erzeugen j edoch im Falle einer rechteckigen Matrix mit gleicher Anzahl von Spiegeln in j eder Zeile und Spalte tatsächlich j eweils neun bzw . sechzehn Teilstrahlen im Raum . Diese Zahl kann bei entsprechender Erzeugung einer größeren Anzahl an Teilstrahlen durch Vergrößerung der Anzahl der Mikroscanner 10 in der Mikroscanner-Matrix 9 beliebig skaliert werden . Auch die Erzeugung von Teilstrahlen für eine nicht-rechteckige Matrix ist selbstverständlich möglich .
Die Vorrichtung kann in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden, die aber auch beliebig kombiniert werden können . Figur 4 zeigt hierzu stark schematisiert drei Betriebsmodi , bei denen die auf der Zielebene 5 erzeugten Laserspots 12 und deren beispielhafte Bewegungsrichtung angedeutet sind . In der ersten Darstellung dieser Figur erfolgt eine dynamische Positionierung einer Vielstrahl-Matrix aus vier Teilstrahlen mit festen Strahlabständen in der Zielebene . Verzerrungen der Vielstrahl-Matrix, z . B . durch die Fokussieroptik oder verkippte bzw . gekrümmte Werkstückoberflächen können dabei auch während der mit den Pfeilen angedeuteten Bewegung dieser Vielstrahl- Matrix in der Zielebene ausgeglichen werden .
In der mittleren Darstellung der Figur ist ein Betriebsmodus dargestellt , bei dem die einzelnen Teilstrahlen bzw . Laserspots 12 dynamisch und vollständig unabhängig voneinander positioniert und in der Zielebene bewegt werden . Die Bewegung ist dabei wiederum durch die Pfeile beispielhaft angedeutet . Damit kann mit den Teilstrahlen unabhängig voneinander eine vorgegebene Geometrie gemeinsam bearbeitet werden, wobei j eder Teilstrahl zur Bearbeitung eines Teilstücks der Gesamtgeometrie genutzt wird .
Auch eine gezielte Erzeugung, Anpassung und Positionierung von Leistungsdichteverteilungen in der Zielebene kann durch Aneinanderreihung und/oder Überlapp der Teilstrahlen bzw . deren Laserspots 12 in der Zielebene 5 erfolgen, wie dies in der rechten Darstellung der Figur schematisch angedeutet ist . Die dort durch Aneinanderreihung bzw . teilweisen Überlapp der Laserspots 12 einer Viel zahl von Laserstrahlen erzeugte Leistungsdichteverteilung, bspw . zur Erzielung spezi fischer Temperaturprofile , kann dann beispielsweise in der mit dem Pfeil angedeuteten Richtung über die Zielebene bewegt und gegebenenfalls auch während der Bewegung modi fi ziert werden . Bezugs zeichenliste
I Einrichtung zur Erzeugung mehrerer Laserstrahlen 2 Laser- bzw . Teilstrahlen
3 dynamische Ablenkeinrichtung
4 Fokussieroptik
5 Zielebene
6 Substrat 7 Strahlteiler
8 optische Einrichtung zur Parallelisierung
9 Mikroscanner-Matrix
10 Mikroscanner
I I Maske 12 Laserspot
13 Laserstrahl

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zur dynamischen Positionierung mehrerer Laserstrahlen (2) auf einer Zielebene
(5) , die wenigstens eine dynamische Ablenkeinrichtung (3) aufweist, mit der die Laserstrahlen (2) auf die Zielebene (5) gerichtet und über jeweils einen Bereich der Zielebene (5) geführt werden können, wobei die dynamische Ablenkeinrichtung (3) eine Anordnung (9) aus mehreren ein- und/oder zweiachsigen Mikroscannern (10) aufweist, die jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind, wobei die Anzahl der Mikroscanner (10) so gewählt und die Laserstrahlen (2) in der Anordnung so geführt sind, dass jeder Laserstrahl (2) über einen anderen Mikroscanner (10) auf die Zielebene (5) gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroscanner (10) Spiegel mit einer ovalen oder rechteckigen Spiegelform aufweisen und so angeordnet sind, dass in einer Nullstellung der Mikroscanner (10) eine lange Achse der ovalen oder rechteckigen Spiegelform in einer Einfallsebene des auf den jeweiligen Mikroscanner (10) einfallenden Laserstrahls (2) liegt. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung (1) zur Erzeugung der Laserstrahlen (2) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zur Erzeugung der Laserstrahlen so ausgebildet ist, dass sie wenigstens vier Laserstrahlen (2) emittiert, die über die dynamische Ablenkeinrichtung (3) auf die Zielebene (5) gerichtet werden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroscanner (10) in einer array- oder matrixf örmigen Anordnung aus mehreren Zeilen und Spalten so angeordnet sind, dass Mittenabstände der Spiegel der einzelnen Mikroscanner in jeder Zeile und Spalte maximal dem Doppelten der Ausdehnung der Spiegel in dieser Zeile oder Spalte betragen . Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 oder 4 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zur Erzeugung der Laserstrahlen aus mehreren nebeneinander angeordneten Laserstrahlquellen gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 oder 4 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zur Erzeugung der Laserstrahlen eine oder mehrere Laserstrahlquellen und eine oder mehrere Strahlauf teilungs- einrichtungen (7, 11) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einrichtung (1) zur Erzeugung der Laserstrahlen und der dynamischen Ablenkeinrichtung (3) eine optische Einrichtung (8) zur Parallelisierung der Laserstrahlen
(2) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dynamischen Ablenkeinrichtung
(3) und der Zielebene (5) eine allen Laserstrahlen (2) gemeinsame Fokussieroptik
(4) angeordnet ist. Verfahren zur dynamischen Positionierung mehrerer Laserstrahlen (2) auf einer Zielebene (5) , bei dem die Laserstrahlen (2) mit der dynamischen Ablenkeinrichtung (3) nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche auf die Zielebene
(5) gerichtet werden, wobei die Anzahl der Mikroscanner (10) so gewählt wird und die Laserstrahlen (2) so über die dynamische Ablenkeinrichtung geführt werden, dass jeder Laserstrahl (2) über einen anderen Mikroscanner (10) auf die Zielebene (5) gerichtet wird . Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroscanner (10) so angesteuert werden, dass die Laserstrahlen (2) in der Zielebene (5) ein Muster oder eine Leistungsdichteverteilung bilden, das oder die ohne Veränderung über wenigstens einen Bereich der Zielebene (5) geführt wird . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen (2) in der Zielebene (5) eine Matrix aus Spalten und Zeilen von Laserstrahlen bilden, in der benachbarte Laserstrahlen jeder Zeile und benachbarte Laserstrahlen jeder Spalte den gleichen Abstand zueinander aufweisen. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroscanner (10) so angesteuert werden, dass die Laserstrahlen (2) vollkommen unabhängig voneinander über die Zielebene (5) geführt werden. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroscanner (10) so angesteuert werden, dass die Laserstrahlen (2) in der Zielebene (5) ein Muster oder eine Leistungsdichteverteilung bilden, das oder die sich während der Führung der Laserstrahlen (2) über die Zielebene nach einer Vorgabe verändert.
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