JP2009503596A - 光ビーム整形装置 - Google Patents

Abstract

作業面において特に線状強度分布（２８）を生成するための装置であって、マルチモード・レーザビーム（８）を発することができるレーザ光源（１）であって、レーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）に対して垂直な第１の方向（ｘ）に関する回折係数（Ｍｘ^２）が１よりも大きいだけでなく、拡散方向（ｚ）に対して垂直な第２の方向（ｙ）に関する回折係数（Ｍｙ^２）も１よりも大きいレーザ光源（１）を有する装置において、ビーム変換手段（３）であって、レーザビーム（８）またはレーザビーム（８）の部分ビーム（１４）をその第１方向（ｘ）に関する回折係数（Ｍｘ^２）が増大する、またその第２方向（ｙ）に関する回折係数（Ｍｙ^２）が減少するように変換できるべく該装置に配置されるビーム変換手段（３）をさらに有することを特徴とする装置。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に従う光ビームを整形するための装置に関する。

定義：レーザビームの拡散方向とは、特にそれが平面波でなく、少なくとも部分的に発散している場合には、平均的拡散方向を意味する。光ビーム、部分ビーム、またはビームとは、他に明確に規定されないかぎり、幾何光学の理想化ビームではなく、たとえば無限小ではない拡張された光線断面を有するガウス形状または修正ガウス形状のレーザビームのような実光線を意味する。

冒頭に述べた形式の装置は公知である。当該形式の装置の代表的なレーザ光源は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザまたはエキシマレーザなどである。たとえば、単一モードレーザとして稼働しないＮｄ−ＹＡＧレーザはおよそ８〜２５の回折係数（ビーム品質係数）Ｍ^２を有する。この回折係数Ｍ^２は、レーザビームの品質に対する数値である。たとえば、純ガウス形状のレーザビームの回折係数Ｍ^２は１である。回折係数Ｍ^２は、レーザビームのモード数にほぼ相当する。

回折係数Ｍ^２は、レーザビームの焦点合わせ能力に対して影響を及ぼす。ガウス形状のレーザビームについては、焦点領域におけるサイズｄおよびビームウエストは焦点を合わせるべきレーザビームの波長λに比例し、また焦点を合わせるべきレンズの開口数ＮＡに反比例する。つまり、焦点領域におけるレーザビームのサイズについては、次の式が成り立つ。

ガウス形状を持たない、あるいは１よりも大きい回折係数Ｍ^２を有するレーザビームでは、焦点領域における最小サイズおよび焦点領域における光ビームウエストは下記式に従って回折係数にさらに比例する。

したがって、回折係数が大きい程、レーザビームの焦点合わせは難しくなる。ここで注目すべきは、回折係数Ｍ^２はレーザビームの拡散方向に垂直な２つの方向に関して異なる大きさとなり得ることである。この場合に異なるのは、たとえばｘで表される第１の方向に関する回折係数Ｍｘ^２と、たとえば該第１方向に垂直なｙで表される第２の方向に関する回折係数Ｍｙ^２とである。すなわち、回折係数Ｍｘ^２は回折係数Ｍｙ^２よりも大きい、あるいは小さいことが全く可能である。

ここで注目すべきは、半導体レーザ特にレーザ・ダイオードバーはいわゆる速軸方向、つまり活性層に垂直な方向に関して１または１よりも有意でない程度に大きい回折係数Ｍｙ^２を有することである。該方向に垂直ないわゆる遅軸方向、つまり活性層に平行な方向に関して、回折係数Ｍｘ^２は極めて大きく、たとえば１００以上である。そのため、半導体レーザは当該装置のレーザ光源として適していない。

さらに技術水準において、レーザビームは作業面への焦点合わせの前に規則的に均質化される。これはたとえば多数のレンズを備えたレンズアレイによって行われるが、レーザビームはこれらのレンズによって多数の部分ビームに分割されて、作業面において重なる。もちろん、これらの部分ビームの数を随意には増やせないことが判明している。なぜなら、部分ビーム数が過大であれば、作業面における部分ビームの重なりの際にビーム間の干渉による高周波振動が生じるからである。これによって、作業面における光ビーム品質の劣化が起こる恐れがある。この高周波振動の発生に対する基準は、拡散方向に垂直な方向におけるレーザ光線の空間的コヒーレンスである。この空間的コヒーレンスが劣化する程、光線はより多数の部分ビームに分割できるが、重なりの際の高周波振動は惹起されない。場合によっては、前記の回折係数Ｍ^２およびＭｘ^２または回折係数Ｍｙ^２は空間的コヒーレンスに対する基準となり得るため、回折係数が大きければ場合によっては部分光線数を増大させることができる。

本発明が対象とする課題は、レーザビームをより良好に直線状焦点領域に焦点合わせできる、および／またはレーザビームをより良好に均質化できる冒頭に述べた形式の装置を提供することである。

この目的は、本発明に従う請求項１の特徴を備えた冒頭に述べた形式の装置によって達成される。従請求項のそれぞれは、本発明の好ましい実施形態に関するものである。

請求項１に基づいて提供されるのは、該装置がさらにビーム変換手段を備えており、該手段はそれがレーザビームまたはレーザビームの部分ビームをその回折係数が第１方向に関して増大する、またその回折係数が第２方向に関して減少するように変換できるべく該装置に配置されることである。

その際に前記ビーム変換手段は、レーザビームまたはその部分ビームのそれぞれの第１方向に関する回折係数および／または空間的コヒーレンス特性が第２方向に関する回折係数および／または空間的コヒーレンス特性と交換されるように、レーザビームまたはレーザビームの部分ビームを変換することができる。

このようにして両方向のうちの一方に対する回折係数はビーム変換前よりも顕著に減少し得るのに対して、両方向のうちの他方に対するビーム変換後の回折係数はビーム変換前よりも顕著に増大し得ることが判明している。その一因は、レーザビームを多数の部分ビームに分割することにもある。この分割は、ビーム変換手段において、あるいは該ビーム変換手段の前に別途配置される光線分割手段において行うことができる。その際に両方向のうちの拡散方向に垂直な方向に関して、回折係数が低減できる、特に分割光線数で除算できる。

本発明に従う装置によって、一方向に関する回折係数は顕著に減少して１を大幅に超えないが、別方向に関する回折係数はビーム変換前の状態に比べて増大することが達成される。但し、本発明に従う装置によって作業面において極めて細いラインが生成されるべき場合には、該ラインの長手方向に垂直な方向において極めて小さな光線ウエストに対する高度の焦点合わせを行い得ることが重要である。したがって、この方向に関する極めて小さな回折係数によって、極めて細い線状輪郭が達成される。特に、その場合には「シルクハット」形状を持つ極めて精密な強度分布を得ることができる。同時に該ラインの長手方向に関する回折係数が顕著に増大することは短所とはならない。なぜなら、ラインの長手方向では強い焦点合わせは要求されないからである。逆に、ライン長手方向における回折係数の増大によって、通常はこの方向の空間的コヒーレンスも顕著に減少する。それが意味するのは、この長手方向において極めて多数の並置されたレンズを備えたレンズアレイを均質化のために使用できることであり、それによって高周波振動などの望ましくない干渉作用が作業面に惹起されることはない。したがって、本発明に従う装置によって、付加的にライン長手方向における均質性の改良が達成できる。

前記ビーム変換手段により、レーザビームおよび個別の部分ビームをレーザビームの作業方向のまわりに０度でない角度、特に９０度だけ回転させることができる。その変更形態としてビーム変換手段は個別の部分ビームを、変換されるべき部分ビームの断面がレーザビームの拡散方向に平行な面において変換されるべき部分ビームの断面に対して反射されて現れる断面に移行すべく、変換させることができる。ビーム変換手段の両実施形態により、拡散方向に垂直な両方向に関する回折係数の交換が達成される。

たとえば、その際にビーム変換手段は、そのシリンドリカル軸が第１方向および第２方向と４５度の角度をなす少なくとも１つのシリンドリカルレンズ・アレイを有することができる。変更形態として、それらのシリンドリカル軸が第１方向および第２方向と４５度および−４５度の角度をなす互いに平行または交差したシリンドリカルレンズを備えた２つの前後に配置されたシリンドリカルレンズ・アレイを使用することもできる。部分ビームのそれぞれが前記の単独シリンドリカルレンズ・アレイまたは複数シリンドリカルレンズ・アレイを通過する際に、部分ビームは９０度だけ回転される、あるいは拡散方向に平行な面において反射される。

上記形式のビーム変換手段は、現行技術、たとえば欧州特許出願公開第１００６３８２号明細書、欧州特許出願公開第１６１７２７５号明細書および欧州特許出願公開第１５２８４２５号明細書から公知である。そこでは、速軸方向の極めて小さな回折係数Ｍｙ^２と遅軸方向の極めて大きな回折係数Ｍｘ^２を有する半導体レーザの極めて不均質なレーザビームは、当然ながらビーム変換および適切なコリメーション後のレーザビームが両方向における同等の光線品質を示すように変換される。本発明では、公知のビーム変換手段が逆の作用のために利用される。変換前に両方向に関してそれ程相違していない、あるいは少なくともほぼ等しい大きさの回折係数Ｍｙ^２およびＭｘ^２を有するレーザビームは、ビーム変換後に両方向の一方に関する回折係数が両方向の他方に関する回折係数とは顕著に相違するように、変換される。

レーザ光源はＮｄ−ＹＡＧレーザとして、あるいはエキシマレーザとして構成することができる。その際に、Ｎｄ−ＹＡＧレーザは、たとえば基本周波数において、あるいは２倍または３倍周波数などで稼働できる。

本発明のさらなる特徴および長所は、添付図面を参照した以下の複数の好適な実施形態に基づいて詳しく説明される。

いくつかの図面には、方向を分かりやすくするためのデカルト座標系が記入されている。

図１に概略表示されているのは、本発明に従う装置を構成するレーザ光源１、光線分割手段２、ビーム変換手段３、光線結合手段４、均質化手段５、ならびに作業面７においてレーザビームの線状強度分布を生成できるレンズユニット６である。

レーザ光源１は、たとえば周波数倍増Ｎｄ−ＹＡＧレーザまたはエキシマレーザとして構成することができる。図６では、レーザ光源１から発せられるレーザビーム８がたとえば円形断面を有することが示されている。さらに、レーザビーム８はｘ方向にも、またｙ方向にも回折係数Ｍｘ^２＝Ｍｙ^２＝４を有することが図６に示されている。

光線分割手段２は、図２ａおよび図２ｂに詳細に示されている。光線分割手段２の前に、交差した２面シリンドリカルレンズ１０および１１からなる望遠鏡９が配置される。望遠鏡９により、レーザビーム８はｘ方向に関して拡大され、またｙ方向に関して縮小される（図２ａおよび図２ｂを参照）。

光線分割手段２はシリンドリカルレンズ・アレイとして構成されており、このシリンドリカルレンズ・アレイのシリンドリカル軸はｙ方向に延びている。特に、凸シリンドリカル面１２のアレイは光線分割手段の入射面に、また凹シリンドリカル面１３のアレイは光線分割手段の出射面に設けられる。これらのシリンドリカル面の焦点距離を適切に選択し、かつそれらの間隔を適切に選択することによって、光線分割手段２からｘ方向に互いに離れた４つの部分ビーム１４を発することができる。図２ｃには、これらの部分ビーム１４が正方形断面を有することが示されている。

４よりも多いあるいは少ないシリンドリカル面１２，１３を設けることによって、４よりも多いあるいは少ない部分ビーム１４を生成することは全く可能である。たとえば、８または１３のシリンドリカル面１２，１３を設けることができる。

図２ｃからさらに読み取れるのは、これらの部分ビーム１４のそれぞれがｘ方向に回折係数Ｍｘ^２＝１を有し、ｙ方向に回折係数Ｍｙ^２＝４を有することである。したがって、特にｘ方向については４つのすべての部分ビーム１４に対して、合わせて回折係数Ｍｘ^２＝４が得られる。

このようにして個別の部分ビーム１４に分割されたレーザビームは、図３ａ〜図３ｃに示されたビーム変換手段３に入る。ビーム変換手段３は、ビーム変換手段３の入射面上の凸シリンドリカル面１５のアレイおよび出射面上の凹シリンドリカル面１６のアレイを備えたシリンドリカルレンズ・アレイも有する。その際に、シリンドリカル面１５，１６のシリンドリカル軸は、ｙ方向およびｘ方向に対してα＝４５度の角度で傾斜している。各部分ビーム１４はビーム変換手段３を通過した後に、拡散方向ｚに平行な面において反射されるように変換される。図２ｃおよび図３ｄでは、部分ビーム１４がどのように部分ビーム１７に変換されるかを示している。その際に、図２ｃの左側の部分ビーム１４および図３ｄの左側の部分ビーム１７のそれぞれは、それらの各辺に文字ａ，ｂ，ｃ，ｄを付されている。これらの文字ａ，ｂ，ｃ，ｄの交換は、これらの部分ビーム１４，１７の対角線に対応する見本にしたがって行われる。この変換は、ｚ方向のまわりの９０度の回転およびその後の辺ａ，ｃの交換と表示することができるであろう。

図３ｄから見て取れるのは、部分ビーム１７の回折係数が部分ビーム１４の回折係数とは異なることである。特に部分ビーム１７のそれぞれでは、ｘ方向に対する回折係数Ｍｘ^２は４であり、またｙ方向に対する回折係数Ｍｙ^２は１である。したがって、ｘ方向については４つのすべての部分ビーム１７に対する回折係数Ｍｘ^２は合わせて１６となる。

各部分ビーム１７はビーム変換手段３を通過した後に、光線結合手段４に当たる。光線結合手段４は光線分割手段２に対応して、光線結合手段４の入射面上の凹シリンドリカル面１８のアレイおよび出射面上の凸シリンドリカル面１９のアレイにより構成される。光線結合手段４に続いて別の望遠鏡２０が光路に配置されるが、それは適切に配置されたシリンドリカルレンズ２１，２２を介して光線をｙ方向に拡大する。

図４ｃは、光線結合手段４および望遠鏡２０を通過した後のレーザビーム２３の断面を示す。このレーザビーム２３は、正方形断面を持つ単一のレーザビームであることが分かる。その際に、特にｘ方向に対する回折係数Ｍｘ^２は１６であり、またｙ方向に対する回折係数Ｍｙ^２は１である。

このレーザビーム２３は、前後に配置された２つのシリンドリカルレンズ２４，２５のアレイとして構成された均質化手段５を通過する（図５ａおよび図５ｂを参照）。その際に、シリンドリカルレンズ２４，２５のアレイはｚ方向におけるシリンドリカルレンズのほぼ焦点距離を以て互いに離れて配置される。ビーム変換およびそれに関連する回折係数Ｍｘ^２の４から１６への増大により、ｘ方向に対は最大１６個のシリンドリカルレンズ２４，２５を配置することができるのであり、作業面７における望ましくない干渉作用も生じない。

均質化手段５を通過した後に、レーザビームは互いに離れた２つのシリンドリカルレンズ２６，２７として構成されたレンズユニット６を通過するが、このシリンドリカルレンズ２６のシリンドリカル軸はｙ方向に、またシリンドリカル軸２７はｘ方向に延びる。レンズユニット６により、レーザビームは作業面７において線状強度分布２８が生成するように焦点合わせされる（図７参照）だけでなく、シリンドリカルレンズ２４，２５により異なる方向および／または同じ方向に伝搬する個別のレーザビームも作業面７において重なる。これは、シリンドリカルレンズ・アレイならびにフィールドレンズとして機能してレーザビームを作業面で重ねる後置レンズによる均質化のための、それ自体公知の原理である。したがって、レンズユニット６は焦点合わせ手段として機能し、均質化に寄与する。

作業面７における線状強度分布２８は、たとえば図７から見て取ることができる。この線状強度分布２８は概略的に表示されており、１０ｍｍ〜１０００ｍｍの長さ、たとえばおよそ１００ｍｍの長さ、ならびに１μｍ〜１００μｍの幅、たとえば１０μｍの幅を有し得る。つまり、本発明に従う装置によれば、マルチモード・レーザ光源を用いた場合でも極めて狭い幅および場合によっては大きな精密深度も有する焦点領域が生成できることが判明する。１０μｍ以下の幅を有する線状強度分布２８を得ることは、全く可能である。それは、たとえば使用するレンズの開口数により左右される。

Ｙ方向つまり線状強度分布２８の長手方向に垂直な方向では、レーザビームはガウス分布あるいはシルクハット分布あるいは他の任意の分布を示すことができる。

図８には、光線結合手段の別の実施形態が示されている。この光線結合手段は、フーリエレンズまたは複数のフーリエレンズとして機能するレンズ手段２９を有する。すなわち、ビーム変換手段３の出射面３０は入射側フーリエ面およびレンズ手段２９の焦点面に配置され、また均質化手段５の入射面３１は出射側フーリエ面およびレンズ手段２９の焦点面に配置される。したがって、均質化手段５の入射面３１へのビーム変換手段３の出射面３０における強度分布のフーリエ変換が行われる。

同時に、図８にそれらのうちの２つが示されている個々の部分ビーム１７は、均質化手段５の入射面３１において互いに重なり合う。その際に異なる方向からの各部分ビーム１７が入射面３１に入るという事実のゆえに、均質化手段５のシリンドリカルレンズ２４，２５の数が低減できる、特に部分ビーム１７の数、したがってビーム変換手段３のシリンドリカル面１６の数に相当する係数だけ低減できる。

レンズ手段２９は、単一のレンズあるいは複数のレンズとして構成することができる。レンズ手段２９が複数のレンズとして構成される場合には、ビーム変換手段３の出射面３０がレンズ手段２９の入射側システム焦点面に配置され、また均質化手段５の入射面３１がレンズ手段２９の出射側システム焦点面に配置されるように、これらのレンズが装置内に設けられる。

さらにレンズ手段２９の単一のレンズあるいは複数のレンズは、そのシリンドリカル軸がＹ方向に延びるシリンドリカルレンズとして構成することができる。

図８には、レーザビームをＹ方向に関してコリメートするためのレンズ手段３２が点線で示されている。これらのレンズ手段３２はオプション仕様であり、ビーム変換手段３とレンズ手段２９との間に配置することができる。レンズ手段３２は、単一のレンズあるいは複数のレンズとして構成することができる。さらにレンズ手段３２の単一のレンズあるいは複数のレンズは、そのシリンドリカル軸がＸ方向に延びるシリンドリカルレンズとして構成することができる。

本発明に従う装置の概略構成図である。 本発明に従う装置の光線分割手段の側面図である。 図２ａに従う光線分割手段の平面図である。 図２ａおよび図２ｂに従う光線分割手段を通過したレーザビームの断面図である。 本発明に従う装置のビーム変換手段の側面図である。 図３ａに従うビーム変換手段の平面図である。 図３ａに従うビーム変換手段の透視図である。 図３ａ〜図３ｃに従うビーム変換手段を通過したレーザビームの断面図である。 本発明に従う装置の光線結合手段の側面図である。 図４ａに従う光線結合手段の平面図である。 図４ａおよび図４ｂに従う光線結合手段を通過したレーザビームの断面図である。 本発明に従う装置の均質化および焦点合わせ手段の側面図である。 図５ａに従う均質化および焦点合わせ手段の平面図である。 本発明に従う装置を通過する前のレーザビームの断面図である。 作業面におけるレーザビームおよび本発明に従う装置通過後のレーザビームの断面図である。 本発明に従う装置のビーム変換手段、均質化手段および光線結合手段の第２の実施形態の側面図である。

Claims (24)

1. 光ビームを整形するための、特に、作業面において特に線状強度分布（２８）を生成するための装置であって、マルチモード・レーザビーム（８）を発することができるレーザ光源（１）であって、レーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）に対して垂直な第１の方向（ｘ）について回折係数（Ｍｘ^２）が１よりも大きいだけでなく、拡散方向（ｚ）に対して垂直な第２の方向（ｙ）に関する回折係数（Ｍｙ^２）も１よりも大きいレーザ光源（１）を有する装置において、ビーム変換手段（３）であって、レーザビーム（８）またはレーザビーム（８）の部分ビーム（１４）をその第１方向（ｘ）についての回折係数（Ｍｘ^２）が増大する、またその第２方向（ｙ）についての回折係数（Ｍｙ^２）が減少するように変換できるべく該装置に配置されるビーム変換手段（３）をさらに有することを特徴とする装置。
2. ビーム変換手段（３）は、レーザビーム（８）またはレーザビーム（８）の部分ビーム（１４）を、レーザビーム（８）またはその部分ビーム（１４）のそれぞれの第１方向（ｘ）に関する回折係数（Ｍｘ^２）および／または空間的コヒーレンス特性が第２方向（ｙ）に関する回折係数（Ｍｙ^２）および／または空間的コヒーレンス特性と交換されるように変換できることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ビーム変換手段（３）はレーザビーム（８）および個別の部分ビーム（１４）を、レーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）のまわりに０度でない角度、特に９０度だけ回転させることができることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. ビーム変換手段（３）はレーザビーム（８）および個別の部分ビーム（１４）を、変換されるべき部分ビーム（１４）の断面がレーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）に平行な面において変換されるべき部分ビーム（１４）の断面に対して反射されて現れる断面に移行すべく変換させることができることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. ビーム変換手段（３）は、そのシリンドリカル軸が第１方向（ｘ）および第２方向（ｙ）と４５度の角度をなす少なくとも１つのシリンドリカルレンズ・アレイを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 該装置はレーザビーム（８）を多数の部分ビーム（１４）に分割する光線分割手段（２）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. ビーム変換手段（３）はレーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）において光線分割手段（２）の後に配置されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 光線分割手段（２）はビーム変換手段（３）の一部であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
9. 光線分割手段（２）は少なくとも１つのシリンドリカルレンズ・アレイを有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 該装置はレーザビーム（８）を作業面（７）に焦点合わせさせるための焦点合わせ手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 該装置はレーザビーム（８）を均質化するための均質化手段（５）を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 均質化手段（５）は少なくとも１つのシリンドリカルレンズ・アレイを有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 該装置はレーザビーム（８）の焦点合わせを行う、および／または均質化するために寄与できるレンズユニット（６）を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 該装置はビーム変換手段（３）による変換後に各部分ビーム（１７）を集合できる光線結合手段（４）を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 光線結合手段（４）は少なくとも１つのシリンドリカルレンズ・アレイを有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 光線結合手段はレンズ手段（２９）を有し、該レンズ手段（２９）はビーム変換手段（３）から出るレーザビーム（８）の強度分布のフーリエ変換を実行できるように、ビーム変換手段（３）の後に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. レンズ手段（２９）は、レーザビーム（８）の均質化手段（５）の入射面（３１）へのビーム変換手段（３）の出射面（３０）における強度分布のフーリエ変換を実行できるように、ビーム変換手段（３）と均質化手段（５）との間に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. レンズ手段（２９）は、ビーム変換手段（３）から出る個別の部分ビーム（１７）を特に均質化手段（５）の入射面（３１）において重ねることができるように、ビーム変換手段（３）の後に配置されることを特徴とする請求項１６または１７のいずれか１項に記載の装置。
19. レンズ手段（２９）は特に単一または複数のシリンドリカルレンズとして構成される１または複数のレンズを有することを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の装置。
20. レーザ光源（１）は半導体レーザとして製作されないことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
21. ビーム変換前のレーザ光源（１）のレーザビーム（８）において、レーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）に対して垂直な第１方向（ｘ）に関する回折係数（Ｍｘ^２）が２よりも大きく、特に４よりも大きく、好ましくは６よりも大きいだけでなく、拡散方向（ｚ）に対して垂直な第２方向（ｙ）に関する回折係数（Ｍｙ^２）も２よりも大きく、特に４よりも大きく、好ましくは６よりも大きいことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
22. ビーム変換前のレーザ光源（１）のレーザビーム（８）において、レーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）に対して垂直な第１方向（ｘ）に関する回折係数（Ｍｘ^２）が拡散方向（ｚ）に対して垂直な第２方向（ｙ）に関する回折係数（Ｍｙ^２）よりも最大１０倍大きい、特に最大５倍大きい、好ましくは最大２倍大きいことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
23. ビーム変換前のレーザ光源（１）のレーザビーム（８）において、レーザビーム（８）の拡散方向（ｚ）に対して垂直な第１方向（ｘ）に関する回折係数（Ｍｘ^２）が拡散方向（ｚ）に対して垂直な第２方向（ｙ）に関する回折係数（Ｍｙ^２）に等しいことを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
24. レーザ光源（１）はＮｄ−ＹＡＧレーザまたはエキシマレーザとして製作されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。

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