KR102132846B1

KR102132846B1 - 표면을 레이저 가공하기 위한 가공 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102132846B1
Application number: KR1020167021946A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 아이펠; 라쎄 뷔싱; 알렉산더 가테; 마틴 트라웁; 아놀드 길네르; 옌스 홀트캄프; 요아힘 라일; 파트리크 그레츠키
Original assignee: 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2020-07-13
Also published as: DK3094444T3; KR20160107298A; ES2751474T3; DE102014200633B3; EP3094444A1; JP2017504483A; CN106102982B; WO2015107044A1; JP6430523B2; CN106102982A; EP3094444B1

Abstract

본 발명은 표면을 레이저 가공하기 위한 가공 장치에 관한 것으로서, 그러한 가공 장치로, 레이저 비임이 회전 유닛에 의해서 광학적 축 주위로 평행하게 회전적으로 변위될 수 있고, 변위된 레이저 비임이 발산 유닛에 의해서 복수의 부분적인 비임들로 산개될 수 있고, 복수의 부분적인 비임들의 각각이 집중될 수 있고, 부분적인 비임들의 일부가 결과적인 총 비임으로부터 제거될 수 있고, 부분적인 비임들의 광선들의 각도들이 서로에 대해서 작게 만들어질 수 있고, 나머지 부분적인 비임들이 시간의 함수로서 편향될 수 있고, 나머지 부분적인 비임들이 각각 집중될 수 있다.

Description

표면을 레이저 가공하기 위한 가공 장치 및 방법{MACHINING DEVICE AND METHOD FOR LASER MACHINING A SURFACE}

본 발명은 표면을 레이저 가공하기 위한 가공 장치에 관한 것으로서, 그러한 가공 장치에서 레이저 비임이 회전 유닛에 의해서 광학적 축 주위로 평행하게 회전적으로 변위될 수 있고, 변위된 레이저 비임이 발산 유닛에 의해서 복수의 부분적인 비임으로 산개될 수 있고, 복수의 부분적인 비임의 각각이 집중될 수 있고, 부분적인 비임의 일부가 결과적인 총 비임으로부터 제거될 수 있고, 부분적인 비임들의 광선들(rays)의 각도들이 서로에 대해서 작게 만들어질 수 있고, 나머지 부분적인 비임이 시간의 함수로서 편향될 수 있고, 나머지 부분적인 비임의 각각이 집중될 수 있다.

본 발명은 또한 상응하는 방법에 관한 것이다.

펄스형 또는 연속적인(연속적인 파동) 레이저 복사선으로 레이저 가공하는 경우에, 언제나 큰 평균 레이저 파워가 이용 가능하였는데, 이는 레이저 복사선 공급원의 지속적인 추가적인 개발 때문이다. 초단 펄스(ultrashort-pulse) 레이저 복사선 공급원 시장에서, 지난 몇 년간 산업적으로 이용 가능한 레이저 시스템의 평균 레이저 파워의 상당한 증가가 있어 왔다. 그에 따라, 50 내지 150 W 범위의 출력 파워를 가지는 산업적으로 적합한 초단 펄스 레이저 복사선 공급원을 오늘날 상업적으로 이용 가능할 수 있다. 400 W 이상의 파워를 가지는 레이저 공급원이 다가오는 몇 년 이내에 시장을 차지할 것이다. 큰 평균 파워는, 큰 세기의 이용에 의해서 또는 큰 표면의 조사(irradiation)에 의해서 레이저 프로세스를 가속하기 위한 목적으로 이용될 수 있다. 그러나, 많은 적용예에서, 특히 레이저 미세가공에서, 더 정밀한 기하형태를 달성하기 위해서 종종 작은 스폿 직경이 요구된다. 그러나, 지속적으로 작은 스폿 기하형태를 가지는 평균 레이저 파워의 증가에서, 일정한 가공 품질 상태에서의 프로세스 레이트(rate)의 증가는 조건부로만 달성될 수 있는데, 이는 에너지 입력이 너무 크기 때문이다. 그에 따라, 규정된 가공 지점에 대한 유효 레이저 파워 또는 레이저 세기의 최대 한계가 일반적으로 각각의 프로세스에 대해서 존재한다. 그럼에도 불구하고, 일정한 스폿 직경으로 프로세스 레이트를 증가시키기 위해서, 일반적으로 2가지 접근 방식이 추구될 수 있다: 제1 접근 방식은 공작물의 또는 레이저 스폿의 신속한 이동에 의한 공작물 상의 레이저 에너지의 일시적으로 빠른 분포이다. 제2 접근 방식은 레이저 파워를 보다 큰 표면 상으로 분할하는 것을 포함한다. 복수의 가공 지점으로 병렬 가공하는 것이 제2 접근 방식의 예로서 간주될 수 있다.

언급된 접근 방식은, 신속한 비임 이동 및/또는 비임 대형(formation)을 생성할 수 있는 스캐닝 시스템에 의해서 이용될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 예를 들어 검류계(galvanometer) 스캐너 또는 폴리곤(polygon) 스캐너와 같은, 일부 스캐닝 시스템이 시장에 존재한다.

평균 레이저 파워가 더 증가된 상태에서, 오늘날의 표준 스캐닝 시스템의 스캐닝 속력이 레이저 파워를 하나의 비임 내에서 이용하기에는 더 이상 충분하지 않다.

그에 따라, 본 발명의 목적은 표면의 레이저 가공을 위한 가공 장치를 제공하는 것이고, 그러한 가공 장치는, 심지어 매우 큰 레이저 파워에서도, 레이저로 표면을 큰 정밀도로 재가공할 수 있게 한다. 또한, 레이저 가공을 위한 상응하는 방법을 제공하는 것이 목적이다.

이러한 목적은 제1 항에 따른 표면의 레이저 가공을 위한 가공 장치에 의해서 그리고 제39항에 따른 레이저 가공을 위한 방법에 의해서 달성된다. 종속항은 본 발명에 따른 가공 장치의 그리고 본 발명에 따른 방법의 유리한 개선을 제공한다.

본 발명에 따라서, 표면의 레이저 가공을 위한 가공 장치가 제공되고, 그러한 장치로, 복수의 부분적인 비임이 피가공 표면 위에서 이동될 수 있다.

가공 장치가, 레이저 비임이 내부로 복사될 수 있는 레이저 비임 입구를 갖는다. 레이저 비임이 내부로 복사될 수 있는 방향을 여기에서 복사 방향으로 지칭한다. 복사되는 레이저 비임의 복사 방향이 또한 시스템의 광학적 축을 형성한다. 여기에서, 시스템의 광학적 축이, 연속적인 직선적 라인이나 임의의 가능한 현재의(present) 편향 거울의 경우에 상응하게 각도를 이루는 것으로 이해되어야 한다.

비임, 특히 레이저 비임 및 부분적인 비임에 의해서, 바람직하게는 상응하는 비임의 주요 광선 주위로 (바람직하게는 주요 광선에 수직한 방향으로 측정된) 특정의 각도 범위로 또는 특정의 간격 범위로 주요 광선으로부터 확장되는(spread) 소정 양의 광선이 존재한다는 것을 이해하여야 한다. 그에 따라, 바람직하게, 주요 광선 그리고 또한 그러한 주요 광선 주위의 소정 양의 광선이 각각의 비임에 대해서 할당된다. 각도 범위 및 간격 범위가 유한한 치수를 가질 수 있거나 극히 작을(infinitesimal) 수 있다. 비임이 시준되는(collimated) 경우에, 부분적인 비임이 각도 범위 대신에 간격 범위에 의해서 바람직하게는 규정된다. 여기에서, 광선에 의해서, 유리하게 비임의 파면(wavefront)에 수직인 직선 또는 광자의 비행 경로가 존재한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

대안적으로, 비임이, 기하형태적 광학장치(geometric optics)의 이미지에서, 자유로운 전파(propagation)에 걸쳐 변화되지 않는, 주요 광선에 대한, 각도를 각각 가지는, 많은 수의 광선으로서 설명될 수 있다. 전체적으로, 주요 광선과 다른 광선 사이의 모든 각도의 총계로부터, 각도 분포가 규정될 수 있다. 주요 광선이, 입구 동공(pupil)의 중심을 통해서 연장되는 광선일 수 있다. 바람직하게, 입구 동공은 광학적 시스템 내로의 레이저 복사 입구의 자유 개구(free aperture)이다. 레이저 비임이, 광학적 축에 수직인 평면 내에서, 레이저 비임의 일시적인 평균 국소적 에너지 분포로서 설명되는 세기 분포를 형성할 수 있다.

본 발명에 따라서, 레이저 비임 입구 뒤에서 복사 방향으로, 회전 유닛이 배치되고, 그러한 회전 유닛에 의해서 레이저 비임이 광학적 축에 대해서 오프셋 방향으로 간격을 두고 평행하게 변위될 수 있고, 그러한 오프셋 방향은 광학적 축 주위로 일시적으로 회전된다. 바람직하게, 간격이 영 보다 크지만 영도 될 수 있다.

회전 유닛이 레이저 비임 입구 뒤에서 복사 방향으로 배치된다는 사실은, 광학적 축 상에서 복사 방향으로 레이저 입구에서 내부로 복사되는 레이저 비임이 가공 장치 내로 진입한 후에 회전 유닛에 도달한다는 것을 의미한다. 회전 유닛은 레이저 비임을 전술한 간격 만큼 광학적 축에 대해서 평행하게 변위시킨다. 그에 따라, 레이저 비임이 광학적 축 상에서 회전 장치로 진입하는 한편, 레이저 비임은, 광학적 축에 대한 전술한 간격으로, 그러나 광학적 축에 평행하게, 회전 장치를 떠난다. 회전 유닛을 떠나는 레이저 비임에 대한 광학적 축의 방향이 여기에서 오프셋 방향으로 지정된다. 본 발명에 따라서, 오프셋 방향이 광학적 축 주위로 일시적으로 회전된다. 그에 따라, 회전 장치로부터 진출하는 레이저 비임은, 광학적 축 주위로 회전되는, 광학적 축에 수직인 평면 내의, 경로를 기술한다(describe). 만약 전술한 간격이 영이라면, 오프셋 방향이 규정되지 않는다.

바람직하게, 오프셋 방향이 광학적 축 주위의 폐쇄 경로를 따라서 그리고 특히 바람직하게는 원으로 회전되고, 그에 따라 전술한 경로가 원형이 된다.

또한, 본 발명에 따른 가공 장치가, 회전 유닛 뒤에서 복사 방향으로 배치되는 발산 유닛을 구비하고, 그러한 발산 유닛으로 레이저 비임이 복수의 부분적인 비임으로 산개될 수 있다. 발산 유닛이 바람직하게는 비임 스플리터(splitter)로서 간주될 수 있다. 그에 의해서, 부분적인 비임이 광학적 축에 수직인 평면 내에서 연속적인 세기 분포를 형성할 수 있으나, 부분적인 비임이 또한 바람직하게, 각각의 부분적인 비임에 대해서, 광학적 축에 수직인 전술한 평면 내에서 국소적인 최대 세기를 가지는 세기 분포를 가질 수 있다. 이러한 경우에, 부분적인 비임 각각이 개별적인 레이저 비임으로서 간주되거나 구성될 수 있다. 그에 의해서, 부분적인 비임이, 그들의 연부 영역 내의 부분적인 영역 내에서 광학적 축을 따라서, 인접하는 부분적인 비임과 중첩될 수 있거나, 서로 완전히 독립적으로 존재할 수 있다. 독립적으로 존재하는 경우에, 전술한 평면 내의 세기 분포가 불연속적이다. 부분적인 비임의 분포가 비임 스플리터의 구성에 의해서 결정된다.

바람직하게, 레이저 비임이 복수의 부분적인 비임으로 산개된다는 사실은 부분적인 비임의 주요 광선이 분산 유닛 뒤에서 발산적으로 연장된다는 것을 의미한다. 발산 유닛이 주요 광선을, 광학적 축에 대한 각각의 방향이 상이한 유한한 수의 또는 무한한 수의 새로운 주요 광선으로 분할하는 것으로, 발산 유닛의 기능이 유리하게 설명될 수 있다. 각각의 새로운 주요 광선에 대해서, 새로운 주요 광선과 관련하여, 발산 유닛 내로 입사하는 레이저 비임의 광선과 동일한 각도 분포를 가지는 소정 양의 광선이 존재한다. 이어서, 새로운 주요 광선이, 이러한 소정 양의 광선과 함께, 부분적인 비임으로서 간주될 수 있다. 그에 따라, 발산 유닛은 각도 개구 내의 입사 레이저 비임의 세기 분포의 변화를 유도한다.

연속적인 세기 분포 자체가, 발산 유닛에 의해서 형성되는 가간섭성(coherent) 세기 분포일 수 있다. 제1 모듈에 의해서, 이어서 각각의 부분적인 비임이, 근축적(paraxial) 기하형태 광학장치의 의미에서, 광학적 축에 수직인 배향을 가지는 공통 포컬 평면 상의 지점으로 집중될 수 있다. 연속적인 경우에, 그에 따라, 포컬 평면 내에 무한한 수의 지점 및 그에 따른 무한한 수의 부분적인 비임이 존재한다.

불연속적인 세기 분포의 예는, 레이저 비임을 유한한 수의 부분적인 비임으로 분할하는 비임 스플리터이다(예를 들어, 4x4 부분적인 비임의 격자(grating)로 분할한다). 그에 따라, 제1 모듈의 포컬 평면 내에서, 국소적으로 분리된 포컬 지점이 근축적 광학장치의 개념으로 포커싱에 의해서 생성될 수 있다. 회절-제한형 광학장치의 개념에서, 포컬 영역이 포컬 평면 내에서 생성될 수 있다.

발산 유닛에 의한 연속적인 세기 분포 및 불연속적인 세기 분포의 조합이 또한 이루어질 수 있다. 이러한 것의 예로서, "F"를 각각 형성하는, 4x4 영역의 격자의 형성이 언급될 수 있다.

발산 유닛에 의해서 생성되는 부분적인 비임의 총계가 여기에서 총 비임으로서 지칭된다.

그러나, 발산 유닛은 또한 광학적 축에 수직인 전술한 평면 내에서 임의의 세기 분포를 생성할 수 있다. 가장 단순한 경우에, 예를 들어, 발산 유닛이 이하의 격자 수학식에 따라 광선을 생성할 수 있고,

여기에서 n은 격자의 적분 차수(integral order)를 기술하고, λ는 레이저 비임의 파장을 기술하며, g는 격자 상수를 기술하고, θ_n 은 광학적 축에 대한 부분적인 비임의 주요 광선의 각도를 기술한다. 비임 스플리터의 구성에 따라서, 세기 분포 또는 복합 세기 분포의 2-차원적인 격자가 여기에서 생성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 발산 유닛이 광학적 축에 수직인 가상의 평면 내에서 연속적인 세기 분포를 형성하는 부분적인 비임을 형성할 수 있다. 이러한 경우에, 인접한 부분적인 비임들 중 하나가 다른 것으로 병합된다. 그에 의해서, 세기 분포가 임의 형상을 가질 수 있고, 세기 분포의 형상이 발산 유닛에 의해서 규정된다. 부분적인 비임에 대한 전술한 정의가 임의의 발산 유닛에 대해서 적용될 수 있다. 발산 유닛에 의해서 형성되는 각각의 총 비임이 임의 수의 부분적인 비임으로 이루어지는 것으로 표현될 수 있고, 주어진 부분적인 비임의 광선들이 상응하는 주요 광선 주위로 연장되는 각도 범위 또는 간격 범위가 또한 극히 작을 수 있다. 그러나, 다른 발산 유닛이 또한 중첩되지 않는 불연속적인 부분적인 비임들을 생성할 수 있고, 그 부분적인 비임의 광선들이 상응하는 주요 광선 주위에서 유한한, 비-소멸(non-disappearing) 각도 범위 또는 간격 범위로 확장된다.

바람직하게, 발산 유닛이 마이크로 구조물 및/또는 나노 구조물의 패턴을 가지는 회절 광학적 요소일 수 있다. 게다가, 비임 스플리터가 또한 이색성(dichroic) 비임 스플리터, 예를 들어, 마이크로렌즈 어레이와 같은 굴절 광학적 요소, 또는 예를 들어 공간적 광 변조기, 홀로그램, 또는 격자 광 밸브와 같은 다른 고정형 또는 동적 회절 격자(fixed or dynamic diffraction grating)일 수 있다.

바람직하게, 발산 유닛이 시준된 부분적인 비임을 생성한다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 발산 유닛이 적어도 하나의 축, 특히 광학적 축 주위로, 바람직하게는 서로 수직인 그리고, 특히 바람직하게, 광학적 축을 포함하는 2 또는 3개의 축 주위로 회전식으로 장착될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가공 장치가, 발산 유닛 뒤에서 복사 방향으로 배치되는 제1 모듈을 구비하고, 그러한 제1 모듈로 복수의 부분적인 비임의 각각이 집중될 수 있다. 그에 따라, 발산 유닛에 의해서 생성된 각각의 부분적인 비임에서, 상응하는 부분적인 비임의 광선들이 서로를 향해서 편향되고, 그에 따라 그 광선들이 하나의 포컬 지점에서 각각 교차한다.

유리하게, 또한 부분적인 비임들의 주요 광선들의 각도들이 서로에 대해서 작게 구성될 수 있고, 게다가, 제1 모듈에 의해서, 특히 바람직하게는 모든 부분적인 비임들의 주요 광선들이 서로에 대해서 평행하게 만들어질 수 있다. 그에 따라, 부분적인 비임들이 제1 모듈에 의해서 편향될 수 있고, 그에 따라 제1 모듈 뒤의 부분적인 비임들의 주요 광선 방향들이 서로 평행하게 연장된다. 만약 발산 유닛에 의해서 생성된 부분적인 비임이 개별적인 레이저 광선 또는 개별적인 레이저 비임이라면, 이들이 제1 모듈 뒤에서 서로에 대해서 평행하게 연장될 수 있다. 제1 모듈이 또한 제1 릴레이 모듈로 지칭될 수 있다.

발산 유닛이 이러한 제1 모듈의 입구 동공 내에 위치되도록, 모듈이 바람직하게는 배치된다.

또한, 본 발명에 따른 가공 장치가, 제1 모듈 뒤에서 복사 방향으로 배치되는 선택 유닛을 구비하고, 그러한 선택 모듈로, 부분적인 비임의 일부가 제1 모듈에 의해서 생성되는 총 비임으로부터 제거될 수 있다. 바람직하게, 선택 유닛이 광학적 축을 따라서 영역 내에 배치되고, 그러한 영역 내에서 부분적인 비임들이 서로 중첩되지 않는데, 이는 제1 모듈에 의한 그 포커싱 때문이다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 선택 유닛이, 제거될 부분적인 비임의 복사 경로 내로 도입될 수 있는 거울을 가질 수 있고, 그러한 거울로, 바람직하게는 제거될 부분적인 비임이 흡수기 상으로 편향될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 거울이 2차원적으로 유리하게 이동될 수 있다. 결과적으로, 특정의 부분적인 비임이 총 비임으로부터 선택될 수 있는 한편, 나머지 부분적인 비임은 방해 없이 선택 모듈을 통과하고 가공 장치 내의 추가적인 복사 경로를 따른다.

또한, 선택 유닛이 유리하게 흡수기를 구비할 수 있고, 그러한 흡수기는 제거될 부분적인 비임의 복사 경로 내로 도입될 수 있다.

또한, 선택 유닛이 마스크를 구비할 수 있고, 그러한 마스크는 제거될 부분적인 비임의 복사 경로 내에서 이동될 수 있다. 또한, 이러한 마스크가, 이러한 목적을 위해서, 바람직하게는 2차원적으로, 동적으로 이동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 선택 유닛이 또한 마이크로거울 어레이를 구비할 수 있고, 그러한 마이크로거울 어레이 내에서 개별적인 부분적인 비임이 하나 이상의 이동 가능한 거울 상으로 충돌하고, 그러한 거울은 상응하는 부분적인 비임을 총 비임의 복사 경로로부터 흡수기 내로 지향시키거나, 총 비임으로부터 제거되지 않는 부분적인 비임의 전부를 가공 장치의 광학적 축의 방향으로 반사시키고, 그에 따라 제거될 부분적인 비임이 편향되지 않고 예를 들어 흡수기 상으로 충돌한다.

또한, 선택 유닛이, 부가적으로 또는 대안적으로, 마스크를 구비할 수 있고, 그러한 마스크가 제거될 부분적인 비임을 시준 및/또는 흡수한다. 그러한 마스크가 총 비임으로부터 부분적인 비임을 제거할 수 있다. 또한, 거울, 마스크 또는 정적 또는 동적 마이크로거울 어레이와 같은 전술한 유닛에 부가하여, 마스크가 이러한 상응하는 장치 뒤에서 복사 방향을 따라 이용될 수 있고, 그에 따라, 선택 유닛의 제1 부분에 의해서 제거되지 않는 부분적인 비임으로부터, 총 비임으로부터의 추가적인 부분적인 비임을 제거할 수 있다.

예를 들어 발산 유닛이 격자라면, 유입 레이저 비임이 주요 및 더 높은 차수(main and higher orders)로 분할된다. 게다가, 또한, 발산 유닛으로 결합된 레이저 비임의 비회절 광에 상응하는 영차(zero order)가 존재한다. 영차 및 더 높은 회절 차수가 종종 바람직하지 못한데, 이는 그러한 것들이 발산 유닛의 효율 감소를 유도할 수 있고 피가공 표면 내의 가공 프로세스를 방해할 수 있기 때문이다. 그러한 영차 및 더 높은 차수가 선택 유닛에 의해서, 특히 마스크의 수단에 의해서 총 비임으로부터 유리하게 제거될 수 있다.

그러한 마스크가 예를 들어 금속 시트, 코팅된, 투명 기판, 또는 보어 가공(boring)으로 제조된 적절한 격자를 가지는 거울일 수 있고, 코팅된 투명 기판의 경우에, 불-투명 코팅이 적절한 개구를 갖는다. 이어서, 마스크는 희망하는 주요 차수가 영향을 받지 않고 전파되게 하는 한편, 영차 및 선택하고자 하는 더 높은 회절 차수는 흡수기 내로 흡수되거나 편향된다.

유리하게, 적어도 하나의 부분적인 비임이 또한 선택 유닛에 의해서 제거될 수 있고, 그러한 부분적인 비임은 회절 광학적 요소에 의해서 생성된 회절 패턴의 주요 차수이다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 선택 유닛이, 전술한 바와 같이 광학적 축에 수직으로 이동 가능한 거울 또는 마스크, 그리고 또한, 전술한 바와 같은 개구부를 가지는 마스크를 구비할 수 있다. 그에 의해서, 개구부를 가지는 마스크가 이동 가능한 거울 또는 이동 가능한 마스크의 앞에 또는 바람직하게는 뒤에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 가공 장치가, 또한, 복사 방향으로 제1 모듈 뒤에, 바람직하게는 선택 유닛 뒤에 배치되는 제2 모듈을 구비하고, 그러한 제2 모듈로, 부분적인 비임들의 광선들의 각도들 각각이 서로에 대해서 작게 만들어질 수 있다. 그에 따라, 광선의 각도가, 제2 모듈로 입사되는 부분적인 비임의 각각에서, 제2 모듈로, 서로에 대해서 작게 만들어질 수 있다. 바람직하게, 부분적인 비임이 제2 모듈로 시준될 수 있다.

바람직하게, 부분적인 비임들의 광선들의 각도들이 서로에 대해서 각각 작게 만들어질 수 있는 본 발명의 실시예에 더하여, 제2 모듈로, 광학적 축 상의 상응하는 각도와 같이 점-반사된 그리고 제1 모듈 내로 진입할 때 상응하는 부분적인 비임들의 광선들이 서로에 대해서 가지는 그러한 각도들이 된다. 그에 따라, 만약 부분적인 비임 중 하나가 고려된다면, 그 광선이 서로에 대한 특정의 각도로 제1 모듈 내로 진입한다. 이러한 유리한 실시예에서, 광선이 서로에 대한 동일한 각도로 그러나 광학적 축 상에서 점-반사되어 제2 모듈을 떠난다. 그에 따라, 제1 모듈 내로의 진입과 대조적으로, 제2 모듈을 떠난 후에, 부분적인 비임이 뒤집어진다(upside-down).

본 발명의 바람직한 실시예에서, 부분적인 비임의 주요 광선이 제2 모듈에 의해서 수렴될 수 있다. 주요 비임들이 수렴될 수 있다는 것은, 주요 비임들이 서로 접근하도록 주요 비임들이 제2 모듈에 의해서 편향될 수 있다는 것을 의미한다. 그에 따라, 부분적인 비임의 주요 복사 방향이 제2 모듈에 의해서 변화되고, 그에 따라, 광학적 축에 수직인 방향으로, 부분적인 비임들의 주요 광선들 사이의 간격이 가장 작은 간격의 지점까지 광학적 축을 따라서 더 작게 만들어진다.

제2 모듈이 제2 릴레이 모듈로 지칭될 수 있다. 릴레이 모듈은, 주요 광선들이 서로에 대해서 가장 작은 간격을 가지는 광선 평면 내에서 제거된 부분적인 비임을 이미지화하기 위해서, 복사 방향으로 앞에 위치된 요소와 함께, 선택 유닛에 의해서, 특히 제1 모듈에 의한 총 비임의 차수를 감소시킬 수 있다. 여기에서, 총 비임은 그 가장 작은 직경을 갖는다. 이러한 평면 내에서, 각각의 부분적인 비임의 주요 광선들이 교차될 수 있다.

본 발명에 따른 가공 장치는 복사 방향으로 제2 모듈 뒤에, 바람직하게는 포커싱 유닛 앞에 편향 유닛을 가지며, 이러한 것으로, 부분적인 비임이 시간의 함수로서 편향될 수 있다.

그에 따라, 편향 유닛으로, 부분적인 비임의 주요 광선의 복사 방향이 편향될 수 있다. 바람직하게, 편향 유닛은, 제2 모듈에 의해서 유발되는 주요 광선들의 수렴으로 인해서 주요 광선들이 서로로부터 가장 작은 간격을 가지는 해당 지점에서 부분적인 비임들의 효과적인 편향을 유발한다.

바람직하게, 편향 유닛은 공작물의 가공 평면 내에서, 즉 피가공 표면 상에서 큰 역동성으로(with high dynamics) 부분적인 비임의 편향을 조정할 수 있게 한다. 바람직하게, 편향 유닛은, 2개의 공간적인 방향으로 광선 편향을 가능하게 하도록 서로에 대해서 수직으로 배치된 2개의 광선 편향기를 갖는다. 바람직하게, 검류계 스캐너가 편향 유닛으로서 이용된다. 또한, 예를 들어 다각형(polygon) 스캐너, 공진 스캐너, 피에조(piezo) 스캐너, MEM 반사부, 음향(acousto) - 또는 전기-광학 편향기(AOD 또는 EOD)와 같은, 다른 동적 광선 편향기가 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 가공 장치는, 총 비임의 나머지 부분적인 비임들 각각이 집중될 수 있게 하는 포커싱 유닛을 더 구비한다. 바람직하게, 그에 의해서, 부분적인 비임이 피가공 표면 상으로 집중될 수 있다.

바람직하게, 포커싱 유닛이 복사 방향으로 편향 유닛의 뒤에 배치된다. 바람직하게, 포커싱 유닛은, 또한, 복사 방향으로 어느 한 지점의 뒤에 배치되고, 그러한 지점에서, 제2 모듈에 의해서 수렴된 부분적인 비임들의 주요 광선들이 서로에 대해서 가장 작은 간격을 갖는다. 이러한 경우에, 그에 따라, 포커싱 유닛이 제2 모듈에 대한 간격을 가지고 광학적 축을 따라서 배치되고, 여기에서 부분적인 비임들의 주요 광선들이 다시 이격되어 이동된다. 이어서, 포커싱 유닛 뒤에서, 부분적인 비임들이 서로 평행하게 연장될 수 있다.

포커싱 유닛이 예를 들어 텔레센트릭(telecentric) 성질을 가지는 F-쎄타-교정된 렌즈(F-theta-corrected lens)일 수 있다. 광선 편향기와 함께, 결과적인 포커스가 유리하게 피가공 표면 상의 임의의 2-차원적인 경로 상으로 편향될 수 있다. 회전 유닛에 의해서 유발되는 회전 광선 오프셋이 복사 평면 내에서 반경(r')을 가지는 궤도 상에서의 부분적인 비임의 이동을 유도할 수 있고, 여기에서 부분적인 비임의 주요 광선이 제2 모듈 뒤에서 서로에 대해서 가장 작은 간격을 갖는다. 이러한 광선 오프셋은 포커싱 유닛의 광학적 축에 대한 비임의 배치를 유도할 수 있고, 그에 따라 비임이 광학적 축에 대한 그 주요 광선의 각도(β)로 공작물 상으로 충돌한다.

시준된 레이저 비임이 가공 장치의 레이저 비임 입구에서 진입하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 레이저 비임이 발산 유닛에 의해서 복수의 각각의 시준된 부분적인 비임으로 산개된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 이어서, 제1 모듈이 각각의 부분적인 비임을, 특히 바람직하게는 복사 방향에 수직인, 공통 평면 내로 바람직하게는 집중시킬 수 있다. 결과적으로, 총 비임의 부분적인 비임들이 복사 방향으로 제1 모듈 뒤에서 중첩하지 않는 영역이 초래된다. 바람직하게, 선택 유닛이, 부분적인 비임들이 중첩되지 않는 이러한 영역 내에 배치된다.

전술한 평면 뒤에서, 부분적인 비임들이, 본 발명의 이러한 실시예에서 초기에 발산적으로 각각 연장된다. 바람직하게, 부분적인 비임들이 이어서 제2 모듈에 의해서 각각 시준되고, 그에 따라 부분적인 비임들이 제2 모듈 뒤에서 각각 시준되어 연장된다. 그에 따라, 부분적인 비임이 이러한 경우에 시준되어 연장되고, 특히 그곳에서 제2 모듈에 의한 편향으로 인해서 부분적인 비임들이 수렴된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 발산 유닛, 제1 모듈 및 제2 모듈이 서로에 대해서 간격을 두고 배치되고, 그에 따라 발산 유닛은, 부분적인 비임들이, 제2 모듈 이후에, 서로에 대해서 가장 작은 간격을 가지는 전술한 평면 내에서 이미지화된다.

유리한 실시예에서, 제1 모듈 및 제2 모듈 각각이, 바람직하게는 영(zero)과 같거나 영에 근접하는 규정된 페츠발 합계(Petzval sum)를 가지는 2개의 포지티브 렌즈 및 하나의 네거티브 렌즈를 가질 수 있다. 그에 의해서, 제1 모듈이 바람직하게는 제2 모듈에 대해서 정확하게 반대로 배치된다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 가공 기계가, 복사 방향으로 발산 유닛 뒤에, 바람직하게는 제1 모듈 뒤에 배치되고 부분적인 비임들 사이의 또는 부분적인 비임들의 주요 광선들 사이의 간격이 변화될 수 있게 하는, 줌 시스템을 부가적으로 구비할 수 있다. 그에 따라, 부분적인 비임이 서로에 대한 주요 광선들의 특정의 간격으로 서로에 대해서 평행한 주요 광선 방향으로 줌 시스템 내로 진입하도록 그리고 주요 광선들의 상이한 간격들로 서로 평행하게 주요 광선 방향으로 줌 시스템으로부터 진출하도록, 줌 시스템이 유리하게 설계된다.

특히 바람직하게, 줌 시스템이 선택 유닛과 제2 모듈 사이에서 광학적 축을 따라서 배치될 수 있다.

줌 시스템이 총 비임을 유리하게 스케일링(scale)할 수 있고 그에 따라 서로에 대한 부분적인 비임들의 간격들을 변화시킬 수 있다. 유한한 또는 극히 작은 부분적인 비임의 임의의 연속적인 세기 분포의 경우에, 이러한 것이 줌 시스템에 의해서 스케일링될 수 있다.

바람직하게, 줌 시스템이 복사 방향으로 선택 유닛과 제2 모듈 사이에 배치된다.

줌 시스템이 예를 들어 고정형 포컬 거리 렌즈, 단속적인 또는 연속적인 위치를 가지는 이동 가능 렌즈 또는, 예를 들어 액체 렌즈와 같은, 능동적 요소를 가질 수 있고, 또는 그러한 것으로 이루어질 수 있고 특히 바람직하게는 동력화될(motorised) 수 있다. 바람직하게, 그에 의해서, 줌 시스템이, 특히 바람직하게는 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈에 의해서, 회전-대칭적이 될 수 있다. 결과적으로, 줌 시스템이 광학적 축에 수직인 양(both) 공간적 방향들을 따라 공통으로 스케일링될 수 있다. 대안적으로, 스케일링이 광학적 축에 수직인 각각의 방향으로 독립적으로 변화될 수 있도록, 줌 시스템이, 예를 들어, 원통형 표면 또는 비원통형 표면에 의해서 설계될 수 있다. 또한, 줌 기능이 또한 유리하게 왜곡 프리즘(anamorphotic prism)을 이용하는 것에 의해서 생성될 수 있다.

가능한 줌 범위가, 몇십 퍼센트일 수 있는 보다 큰 범위를 또한 포함할 수 있다.

또한, 줌 시스템을 발산 유닛과 포커싱 유닛 사이의 임의 위치에 배치할 수 있다. 또한, 줌 시스템이 이러한 영역 내의 렌즈 그룹의 일체형 구성요소일 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 줌 시스템이, 렌즈 축이 광학적 축에 대해서 동축적으로 배치된 그리고, 특히 바람직하게, 광학적 축을 따라서 상호 변위될 수 있는 복수의 회전-대칭적인 렌즈를 가질 수 있다. 렌즈의 간격을 서로에 대해서 조정하는 것에 의해서, 서로에 대한 부분적인 비임의 간격이 조정될 수 있다. 바람직하게, 짝수, 특히 바람직하게는 4개의 이러한 렌즈가 이용되는데, 이는 결과적으로 서로 평행하게 입사되는 부분적인 비임들이 서로 평행하게 줌 시스템을 떠나기 때문이다.

본 발명의 추가적인 유리한 실시예에서, 줌 시스템이 제1 그룹의 왜곡 프리즘 또는 쐐기 판, 그리고 바람직하게, 부가적으로, 제1 그룹에 대해서 광학적 축을 중심으로 90°만큼 회전된 제2 그룹의 왜곡 프리즘 또는 쐐기 판을 구비할 수 있다. 그에 의해서, 제1 그룹이 제2 그룹에 대해서 광학적 축을 중심으로 90°만큼 회전된다는 사실은, 광학적 축이 제1 그룹으로부터 제2 그룹까지 직선으로서 연장된다는 가정으로 회전이 표시된다는 것을 의미한다. 만약 예를 들어 편향 거울에 의해서 광학적 축이 제1 그룹과 제2 그룹 사이에서 굽혀진다면, 굽힘부가 없는 경우에, 광학적 축을 중심으로 서로에 대해서 90°만큼 회전되도록, 그룹들이 서로에 대해서 회전된다.

본 발명의 추가적인 유리한 실시예에서, 줌 시스템이 제1 그룹의 원통형 렌즈, 그리고 바람직하게, 부가적으로, 제1 그룹에 대해서 광학적 축을 중심으로 90°만큼 회전된 제2 그룹의 원통형 렌즈를 구비할 수 있다. 다시, 제1 그룹이 제2 그룹에 대해서 광학적 축을 중심으로 90°만큼 회전된다는 사실은, 광학적 축이 제1 그룹으로부터 제2 그룹까지 직선으로서 연장된다는 가정으로 회전이 표시된다는 것을 의미한다. 만약 예를 들어 편향 거울에 의해서 광학적 축이 제1 그룹과 제2 그룹 사이에서 굽혀진다면, 굽힘부가 없는 경우에, 광학적 축을 중심으로 서로에 대해서 90°만큼 회전되도록, 그룹들이 서로에 대해서 회전된다.

이러한 실시예에서, 제1 쌍의 프리즘 또는 원통형 렌즈 또는 제2 쌍의 프리즘 또는 원통형 렌즈의 각각이, 광학적 축에 수직이고 프리즘의 또는 쐐기 판의 비-평행 표면들에 평행하게 또는 원통형 렌즈들의 곡선형 표면에 평행하게 놓이는 축들 주위로 서로에 대해서 회전될 수 있다. 그에 의해서, 부분적인 비임이, 프리즘의 또는 쐐기 판의 비-평행 표면들 중 하나에 의해서, 프리즘 또는 쐐기 판 내로 입사되고 비-평행 표면들 중 다른 하나를 통해서 프리즘 또는 쐐기 판을 떠나는 것으로 가정되는데, 이는 결과적으로 복사 방향이 변화될 수 있기 때문이다. 동일한 것이 원통형 렌즈의 곡선형 표면에 대해서 적용된다.

그에 의해서, 프리즘이 중심으로 회전하는 축들이 각각의 그룹 내에서 서로에 대해서 평행하도록, 그룹의 프리즘이 각각 배치된다. 이러한 축은, 제2 그룹의 경우에, 전술한 바와 같이, 광학적 축 주위로 90°만큼 제1 쌍의 축에 대해서 회전된다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 각각의 그룹이 정확하게 2개의 프리즘 또는 2개의 쐐기 판 또는 4개의 원통형 렌즈를 포함한다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 가공 장치가 레이저 시스템을 부가적으로 구비하고, 그러한 레이저 시스템으로, 시준된 레이저 비임이 생성될 수 있고, 그러한 레이저 비임은 레이저 비임 입구에서 광학적 축 상으로 복사 방향을 따라 복사될 수 있다. 바람직하게, 레이저 시스템이 레이저 비임을 생성하기 위해서 비펄스형 레이저, 마이크로초 레이저, 나노초 레이저, 피코초 레이저 또는 펨토초 레이저를 갖는다. 레이저 비임의 파장이 적외선 범위, 예를 들어, 1,064 nm 또는 1,030 nm, 가시광선 범위, 예를 들어 532 nm 또는 515 nm, 또는, 또한 자외선 범위, 예를 들어 355 nm 또는 348 nm일 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 회전 유닛이 편평한 평면-평행 판으로서, 예를 들어 유리 판으로서 설계될 수 있고, 그러한 평면-평행 판은 바람직하게는 광학적 축에 대해서 각도 ≠ 0° 및 ≠ 90°만큼 틸팅되어 배치되고 광학적 축 주위로 회전될 수 있다. 만약 레이저 비임이 그러한 평면-평행 판 내에서 광학적 축 상으로 충돌한다면, 레이저 비임은 광학적 축에 대해서 평행하게 오프셋되어 평면-평행 판을 떠난다.

본 발명의 추가적인 유리한 실시예에서, 회전 유닛은, 광학적 축 주위로 회전될 수 있고 광학적 축을 따라서 연속적으로 배치된 적어도 2개의 쐐기 판을 구비하거나 적어도 2개의 쐐기 판으로 이루어질 수 있다. 그에 의해서, 광학적 축을 따라서 쐐기 판 상으로 입사하는 레이저 비임이 쐐기 판을 통과할 때 평행하게 오프셋되도록, 쐐기 판이 배치되고, 그에 따라, 그러한 레이저 비임은 광학적 축에 평행하나 영 보다 큰 광학적 축으로부터의 간격을 가지고 떠난다.

유리하게, 쐐기 판이 동일한 쐐기 각도 및 굴절률을 갖는다. 특히 바람직하게, 각각의 그룹에 의해서 유발되는 오프셋이 변화될 수 있도록, 각각의 그룹의 쐐기 판들의 각각의 서로에 대한 간격이 변화될 수 있다.

바람직하게, 쐐기 판들이 광학적 축에 수직인 평면을 중심으로 반사적으로 배치된다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 회전 유닛이 2개의 평면-평행 판을 가질 수 있고, 그러한 평면-평행 판은 광학적 축을 따라서 연속적으로 배치되고 광학적 축에 대해서 서로 독립적으로 틸팅될 수 있다.

본 발명의 추가적인 유리한 실시예에서, 회전 유닛이 2개의 거울들 사이에 배치된 평면-평행 판을 가질 수 있다. 그에 의해서, 광학적 축을 따라서 거울 중 하나 상으로 입사하는 레이저 비임이 이러한 거울에 의해서 평면-평행 판으로 반사되도록 그리고 평면-평행 판을 통과하도록 그리고 다른 거울 상으로 입사하도록, 그리고 그러한 다른 거울로부터 레이저 비임이 광학적 축에 평행한 방향으로 그리고 광학적 축에 대해서 영 보다 큰 간격 만큼 이격되어 반사되도록, 거울 및 평면-평행 판이 배치되고, 그러한 평면-평행 판이 회전 될 수 있다. 바람직하게, 거울이 광학적 축에 평행한 방향으로 변위될 수 있다. 바람직하게, 거울이, 또한, 광학적 축에 수직인 그리고 거울 표면에 평행한 축 주위로 회전 가능하다. 이러한 구성에 의해서, 진출하는 레이저 비임이 광학적 축에 대해서 오프셋되게 하는 간격이 조정될 수 있다.

양 거울을 이동시키는 것 그리고 틸팅 각도를 적응시키는 것에 의해서, 평면-평행 판 상으로의 레이저 비임의 입사각이 조정될 수 있다. 그에 의해서, 광선 오프셋 및 그에 따른 궤도 반경이 평면-평행 판에 의해서 조정되고, 그러한 반경은 입사 각도를 변화시키는 것에 의해서 변화될 수 있다. 바람직하게, 그에 의해서, 2개의 거울이 항상 상응하게 대칭적으로 변위되고, 그에 따라 평면-평행 판 상의 레이저 비임의 입사의 지점이 회전 유닛의 회전 축에 상응하고 그리고 그에 따라 회전 광선의 회전 축이 제2 거울 상에서의 반사 이후에 모든 각도 조정에 대해서 동일하다.

회전 유닛이 또한, 광학적 축 주위로 회전될 수 있는, 슈미트-페흐한(Schmidt-Pechan) 프리즘, 회전 K-거울 또는 도브(Dove) 프리즘을 구비하거나 그러한 것으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 가공 기계가 바람직하게, 부가적으로, 레이저 비임의 편광화 상태가 변화될 수 있게 하는 편광화 유닛을 구비할 수 있다. 그에 의해서, 레이저 비임의 편광화 방향이, 바람직하게는 편광화 유닛으로, 광학적 축을 중심으로 회전될 수 있다. 특히 바람직하게, 편광화 유닛이 복사 방향으로 회전 유닛의 앞에 배치된다.

본 발명에 따라서, 편광화 유닛이 본 발명의 이러한 실시예에서 광학적 축 주위로 회전될 수 있다. 편광화 유닛의 회전과 함께, 편광화 장치의 편광화 방향이 또한 그에 의해서 광학적 축 주위로 회전된다.

바람직하게, 편광화 유닛이 광학적 축 주위로 회전될 수 있는 회전 주파수가, 회전 유닛의 오프셋 방향이 광학적 축 주위로 회전하는 회전 주파수의 절반이다. 결과적으로, 이동 방향에 대한 그리고 레이저 비임의 위치에 대한 편광화 벡터의 규정된 배향이 달성될 수 있다.

특히 바람직하게, 편광화 장치가 여기에서 절반-파동 판(half-wave plate)이다. 대안적으로, 편광화 유닛이 또한 원형 편광화의 생산을 위한 4분(quater)-파동 판 또는 다른 유형의 편광화의 생성을 위한 지연기 판(retarder plate)의 조합이거나 그러한 것을 구비할 수 있다. 특히, 반경방향 편광화가 여기에서 생성될 수 있고, 그러한 경우에 편광화 벡터가 레이저 비임의 세기 분포의 중심에 대해서 반경방향으로 배향된다. 또한, 접선 방향 편광화가 생성될 수 있고, 그러한 경우에 편광화 벡터가 세기 분포의 중심에 대해서 접선방향으로 배향된다. 이는, 단편화된 4분-파동 판 또는 절반-파동 판을 이용하는 것에 의해서 가능해진다. 편광화 장치는, 또한, 접선방향 편광기, 반경방향 편광기, 또는 지연 판들의 조합일 수 있다.

전술한 편향 유닛이 바람직하게는 검류계 스캐너, 다각형 스캐너, 공진 스캐너, 피에조 스캐너, 마이크로거울 스캐너, MEM 거울일 수 있고 및/또는 광학적 축 주위로 회전식으로 장착되는 음향-광학적 편향기 또는 전기-광학 편향기 또는 쐐기 판들 또는 평면-평행 판들의 조합을 가질 수 있다. 편향 유닛으로서 전술한 장치가 개별적으로 또는 조합으로 또한 생성될 수 있고, 전술한 장치 중 하나 이상이 이용될 수 있다.

바람직하게, 편향 유닛의 유효 회전 지점이, 제1 및 제2 모듈에 의해서 생성되는 발산 유닛의 이미지가 위치되는 평면 내에 위치되도록, 편향 유닛이 배치된다. 편향 유닛의 2개의 편향 축들 사이의 공간적 중심(중앙(centroid))이 유효 회전 지점으로서 유리하게 간주될 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 가공 장치가 프로세스 가스 노즐을 가질 수 있고, 그러한 프로세스 가스 노즐에 의해서 적어도 하나의 가스 제트가, 부분적인 비임 중 하나 이상에 의해서 가공되는 표면의 해당 영역 상으로 표적화될 수 있다. 유리하게, 프로세스 가스 노즐이 포커싱 유닛과 피가공 표면 사이에 배치된다. 프로세스 가스 노즐이 가스 제트를 가공 지점 상으로 지향시킬 수 있고 그곳에서 액체 또는 기체 재료의 표적화된 방출을 실시할 수 있다. 유리하게, 프로세스 가스 노즐이 복수의 부분적인 노즐을 가질 수 있고, 그러한 부분적인 노즐 각각으로 부분적인 비임의 동작 영역이 표적화될 수 있다.

본 발명에 따른 가공 장치가 레이저 삭마(ablation)에 의한 큰-면적의 주기적인 구조물의 생산을 위해서, 레이저 삭마에 의한 임의의 세기 분포의 생산을 위해서, 평행 레이저 드릴 가공을 위해서, 복수의 가공 지점을 이용한 레이저 컷팅을 위해서, 그리고 평행한 나선형 드릴 가공을 위해서 유리하게 이용될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 가공 장치가 가공 스폿의 고정된 패턴 또는 또는 임의의 세기 분포로 레이저 가공하기 위해서 또는 복수의 부분적인 비임으로 평행 가공하기 위해서 유리하게 이용될 수 있고, 상이한 광선 분포가 각각의 제거 평면 내에서 조정될 수 있고 그리고 결과적으로, 또한 보다 큰 그리고 비-주기적인 제거 기하형태의 경우에, 부분적인 비임의 수에 상응하게 곱해진(multiplied) 방전 파워가 달성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치가 얇은 호일 내의 주기적인 구조물의 큰-면적 생산을 위해서 이용될 수 있다. 생성되는 비임의 수에 따라서, 표준 단일 비임 가공에 대비하여 적어도 100의 인자 만큼의 프로세스 속력의 상당한 증가가 여기에서 보여진다. 특히 초단-펄스 가공의 분야에서, 이제까지 달성되지 못하였던 생산 레이트가 달성될 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 가공 장치가, 또한, 복사 방향으로 레이저 비임 입구 뒤에서 그리고 회전 유닛 앞에서 광학적 축을 따라서 배치되는 포커스-천이 유닛(focus-shift unit)을 가질 수 있고, 그러한 포커스-천이 유닛으로 레이저 비임의 광선들 사이의 각도가 조정될 수 있고, 그에 따라 포커스-천이 유닛 앞의 또는 포커스-천이 유닛 내의 지점으로부터 광학적 축 상으로의 광선의 투사에서 광선들이 포커스-천이 유닛 뒤의 광학적 축 상의 지점을 향해서 테이퍼(taper)되거나 이격되어 이동될 수 있고, 광학적 축을 따른 포커스-천이 유닛으로부터의 상응하는 지점의 간격이 변화될 수 있다. 간격이 바람직하게는 동적으로 변화될 수 있다. 그에 따라, 포커스-천이 유닛이 바람직하게, 간격의 변화를 가능하게 하는 조정 장치를 구비한다. 관련 유닛이 제1 모듈의 앞에서 제1 모듈의 포커스를 변위시키기 때문에, 포커스-천이 유닛이라는 용어가 선택되었다. 그에 따라, 제1 모듈은, 포커스-천이 유닛과 함께, 제1 모듈의 앞에서 제1 모듈에 대해서만 변위되는 포커스를 갖는다.

본 발명은 또한 표면의 레이저 가공을 위한 방법에 관한 것으로서, 레이저 비임이 복사 방향으로 광학적 축 상으로 복사되고, 레이저 비임은 오프셋 방향으로 광학적 축에 대한 간격에 의해서 평행하게 변위되고, 오프셋 방향은 광학적 축 주위로 일시적으로 회전되고, 레이저 비임은 복수의 부분적인 비임으로 산개되고, 부분적인 비임은, 광학적 축에 대해서 반경방향인 방향으로, 연속적 또는 불연속적인 세기 분포를 형성하고, 복수의 부분적인 비임이 총 비임을 나타내며, 부분적인 비임의 각각이 집중되고, 부분적인 비임의 일부가 총 비임으로부터 제거되고, 나머지 부분적인 비임들의 광선들 사이의 각도 각각이 더 작게 만들어지고, 부분적인 비임이, 시간의 함수로서 편향되고, 총 비임의 나머지 부분적인 비임과 그들의 광선들 사이의 각각의 감소된 각도가 각각 집중된다.

바람직하게, 편향 유닛은, 부분적인 비임의 원형 편향을 유도하는 이동을 실시한다. 그에 따라, 부분적인 비임이 나선형 드릴 가공 이동을 유리하게 실시한다.

레이저 기술에서 이용되는 언어에서, 방법이 많은 수의 부분적인 비임으로 동시적으로 나선형으로 드릴 가공하는 것으로 간주될 수 있다.

바람직하게, 회전 유닛의 회전이 편향 유닛의 편향과 동기화될 수 있다. 그에 따라, 편향 유닛이 회전 유닛과 동일한 주파수로 그리고 동일한 위상 파이(phase phi)로 이동될 수 있고 그에 따라 궤도를 기술한다. 이러한 방식으로, 표면 내의 수직 홀이 생성될 수 있다.

부분적인 비임이 피가공 표면 상에서 주기를 가지는 포컬 지점의 주기적인 배열체를 유리하게 형성할 수 있고, 레이저 가공이, 제1 가공 단계에서, 포컬 지점에서 실시되고, 그 후에 추가적인 가공 단계에서, 표면이 포컬 지점의 주기적인 배열체의 방향으로 표면의 평면 내에서 소정 거리 만큼 포컬 지점에 대해서 변위되고, 그러한 변위 후에, 표면의 추가적인 레이저 가공이 실시되고, 주기가 거리의 정수배이다. 이러한 방식으로, 격자 내의 표면의 균등한 거리의 가공이 가능해진다.

유리한 실시예에서, 비임 스플리터가 가공 중에 광학적 축 주위로 회전될 수 있고 공작물이 가공 장치에 대해서 이동될 수 있으며, 그에 따라 컷팅 갭이 공작물 내에 생성될 수 있다.

이하에서, 본 발명은 일부 도면을 참조한 예에 의해서 설명될 것이다. 그에 의해서, 동일한 참조 번호가 동일한 또는 상응하는 특징을 특징화한다. 예에서 설명된 특징이 또한 예들 사이에서 조합될 수 있고 구체적인 예와 독립적으로 생성될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 구성이다.
도 2는, 회전-대칭적인 렌즈를 가지는 줌 시스템을 가지는, 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 구성이다.
도 3은, 줌 시스템으로서 쐐기 판의 배열체를 가지는, 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 구성이다.
도 4는, 회전 유닛으로서 회전하는 평면-평행 판을 가지는, 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 구성이다.
도 5는, 틸팅 가능한 발산 유닛을 가지는, 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 구성이다.
도 6은, 부가적인 편광화(polarisation) 유닛을 가지는, 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 구성이다.
도 7은, 2개의 거울 및 하나의 평면-평행 판을 가지는, 회전 유닛의 실시예이다.
도 8은 원통형 렌즈의 2개의 그룹을 가지는, 줌 유닛의 구성이다.
도 9는 불연속적인 광선 분포 상의 왜곡 프리즘의 광학적 동작 원리를 설명한다.
도 10은, 개별적인 렌즈 위치의 상이한 구성들에서 회전-대칭적인 렌즈를 가지는 실시예에서 줌 시스템을 통한 3개의 상이한 부분적인 비임들의 광선들의 경로를 도시한다.
도 11은 제1 및 제2 모듈의 텔레센트릭 구성을 위한 줌 시스템을 가지지 않는 구성에서 발산 유닛으로부터 제1 모듈을 통해서 제2 모듈의 뒤까지의 3개의 부분적인 비임의 단순화된 경로이다.
도 12는 제1 모듈과 제2 모듈 사이의 발산 유닛과 함께 발산 유닛으로부터 제1 모듈을 통해서 제2 모듈의 뒤까지의 3개의 부분적인 비임의 단순화된 경로이다.
도 13은, 부분적인 비임들이 서로 최소의 간격을 가지는, 제2 모듈 뒤의 영역 내의 편향 유닛의 바람직한 배치를 도시한다.
도 14는 주요 광선에 대한, 부분적인 비임 내의 광선들 사이의 각도의 예시적인 형성, 및 부분적인 비임 내의 광선들 및 광학적 축에 대한 주요 광선의 각도에 미치는 제2 모듈의 영향을 도시한다.
도 15는 부분적인 비임들 중에서 하나의 부분적인 비임의 광선들의 각도 및 주요 광선들 사이의 각도에 미치는 제2 모듈의 영향을 도시한다.
도 16은 본 발명에 따른 가공 장치로 주기적인 패턴을 생산하기 위한 예시적인 스캐닝 경로이다.
도 17은 연속적인 세기 분포의 이미징의 개략도이다.
도 18은 불연속적인 세기 분포의 이미징의 개략도이다.

도 1은, 표면(23)을 레이저 가공하기 위한 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 실시예를 도시한다. 여기에서, 가공 장치가, 시준된 레이저 비임(2)을 방출하는 레이저 시스템(1)을 구비한다. 그에 의해서, 레이저가, 적용 분야에 따라서, 예를 들어, 비펄스형(CW 레이저), 단-펄스형, 예를 들어 나노초 레이저, 또는 바람직하게, 큰 가간섭성의 광을 방출하는, 초단 펄스형 레이저, 예를 들어, 피코초 레이저 및/또는 펨토초 레이저일 수 있다. 레이저의 파장이 예를 들어 적외선 범위, 예를 들어, 1,064 nm 또는 1,030 nm, 가시광선 범위, 예를 들어 532 nm 또는 515 nm, 또는, 또한 자외선 범위, 예를 들어 355 nm 또는 348 nm일 수 있다. 이하에서, 방출된 비임(2)의 직경이 d₀ 로 표시된다.

예를 들어 도 1의 가공 장치가, 복사 방향으로 레이저 시스템 뒤에 배치되고 레이저 비임이, 오프셋 방향으로, 광학적 축에 대해서 평행하게, 영 보다 큰 간격만큼 변위될 수 있게 하는 회전 유닛(28)을 가지며, 오프셋 방향은 광학적 축 주위로 일시적으로 회전된다.

레이저 비임이 광학적 축 상에서 복사 방향으로 회전 유닛 또는 가공 장치 내로 복사될 수 있는, 레이저 시스템(1)과 회전 유닛(28) 사이의 해당 영역이 여기에서 레이저 비임 입구로 지칭된다.

회전 유닛(28)은, 비-동작 상태에서, 광학적 축에 대해서 오프셋된 평행한 광선을 생성한다. 그에 의해서, 오프셋 비임(또는 그 주요 광선)과 광학적 축 사이의 간격이 r로 표시된다. 광학적 축이 x 축 상에 놓이는 좌표 시스템에서, 광학적 축이 좌표(z = 0, y = 0)를 갖는다. 시준된 레이저 비임이, 회전 유닛 상에 충돌할 때, d₁의 직경을 갖는다. 회전 유닛(28)의 회전에 의해서, 오프셋 비임이, 예를 들어 반경(r)을 가지는 궤도 상에서, 광학적 축 주위로 일시적으로 이동되고, 그러한 궤도의 중심이 광학적 축 상에 위치된다. 비임(29)이 시준되어 회전 유닛(28)을 떠나고 그에 따라, 이러한 예에서, 광학적 축에 수직인 단면을 도시하는 도 1의 부분적인 도면(A)에서 도시된 바와 같이, 광학적 축에 평행하게 궤도 상에서 이동된다. 유리하게, 회전 유닛이, 중공형 샤프트 모터에 의해서 작동될 수 있는 두께(t)의 회전하는 평면-평행 판일 수 있다. 그에 의해서, 회전 축에 수직인 표면이, 바람직하게는 0° 와 같지 않고 90°와 같지 않은 각도(α) 만큼 틸팅된다.

이러한 예에서, 판 두께(t) 및 각도(α)는 이하의 식에 따라 회전 유닛(28)으로부터 진출되는 비임(29)의 광선 오프셋(r)을 구축하고

여기에서 n₂ 는 판의 광학적 굴절률이고 n₁ 은 주위 매체의 굴절률이다. 모터는 예를 들어 50 내지 100 Hz 이상의 범위의 빠른 회전 속력으로 평면-평행 판이 회전될 수 있게 한다.

대안적으로, 광선 오프셋이, 예를 들어, 또한 서로에 대해서 위치가 조정될 수 있는 적어도 2개의 동기식으로 회전되는 쐐기 판들(왜곡 프리즘)의 조합에 의해서 생성될 수 있다. 회전되는 광학적 광선 오프셋을 유도하기 위한 추가적인 가능성으로서, 예를 들어, 회전되는 K-거울의 또는 회전되는 도프 프리즘(Dove prism)의, 회전하는 슈미트-페흐한 프리즘의 이용이 있다. 또한, 가변적으로 반경(r)을 생성할 수 있고, 그에 의해서 레이저 비임(29)이 광학적 축에 대해서 오프셋된다. 이는 보다 복잡한 구성을 가질 수 있다.

또한, 도 1의 가공 장치가, 복사 방향으로 회전 유닛 뒤쪽에 배치되고 레이저 비임이 복수의 부분적인 비임(4)으로 산개될 수 있게 하는 발산 유닛(3)을 구비하고, 그러한 부분적인 비임은, 광학적 축에 대해서 반경방향으로, 연속적인 또는 단속적인 세기 분포를 가질 수 있다.

발산 유닛에 의해서, 주요 광선이, 광학적 축에 대한 각각의 방향이 상이한 유한한 수의 또는 무한한 수의 새로운 주요 광선으로 분할될 수 있다. 각각의 새로운 주요 광선에 대해서, 새로운 주요 광선과 관련하여, 발산 유닛 내로 입사하는 레이저 비임의 각도 분포와 동일한 각도 분포를 가지는 소정량의 광선이 존재한다. 새로운 주요 광선이, 이러한 소정 양의 광선과 함께, 부분적인 비임을 형성한다. 그에 따라, 발산 유닛은 각도 개구 내의 입사 레이저 비임의 세기 분포의 변화를 유도한다.

예 1: 연속적인 세기 분포

유리하게, 연속적인 세기 분포 자체가, 발산 유닛에 의해서 형성되는 가간섭성 세기 분포이다. 제1 모듈에 의해서, 각각의 부분적인 비임이, 근축적 기하형태 광학장치의 의미에서, 광학적 축에 수직인 배향을 가지는 하나의 공통 포컬 평면 상의 지점으로 집중될 수 있다. 연속적인 경우에, 유리하게, 포컬 평면 내에 무한한 수의 지점 및 그에 따른 무한한 수의 부분적인 비임이 존재한다. 이러한 것의 예로서, "F" 문자의 생성이 언급될 수 있다. "F"의 가간섭성 세기 분포가 발산 유닛에 의해서 형성된다. 제1 모듈을 이용한 포커싱에 의해서, 문자 "F" 형태의 세기 분포가 제1 모듈의 포컬 평면 내에서 생성된다. 세기 분포 내의 각각의 지점이 개별적인 부분적 비임에 의해서 형성된다.

예 2: 불연속적인 세기 분포

불연속적인 세기 분포의 예는, 레이저 비임을 유한한 수의 부분적인 비임으로 분할하는 비임 스플리터이다(예를 들어, 4x4 부분적인 비임의 격자로의 분할). 제1 모듈의 포컬 평면 내에서, 근축적 광학장치의 개념에서의 포커싱의 결과로서, 국소적으로 분리된 포컬 지점들이 그에 따라 생성된다. 회절-제한형 광학장치의 개념에서, 포컬 영역이 포컬 평면 내에서 생성된다.

예 3: 불연속과 연속 사이의 조합

발산 유닛(3)이 예를 들어 비임 스플릿터(3)일 수 있다. 오프셋 레이저 비임(29)이, 회전 유닛(28) 이후에, 하나 이상의 이러한 발산 유닛 상으로 충돌하고, 오프셋 레이저 비임이 그러한 발산 유닛을 통과하거나 발산 유닛에서 반사된다. 선택적으로, 발산 유닛 또는 유닛들(3)이, 바람직하게는 3차원적으로, 회전식으로 장착될 수 있다. 발산 유닛이, 예를 들어, 마이크로구조물의 패턴을 가지는 회절 광학적 요소일 수 있다.

발산 유닛(3)은 레이저 비임(29)을 부분적인 비임들로 이루어진 총 비임(4)으로 분할한다. 이러한 부분적인 비임의 분포가 발산 유닛(3)의 구성에 의해서 결정된다. 대안적으로, 발산 유닛이 또한 임의적인 세기 분포를 생성할 수 있다.

가장 단순한 경우에, 비임 스플리터가 이하의 격자 수학식에 따라서 비임을 분할할 수 있고,

여기에서 n은 격자의 적분 차수를 기술하고, λ는 레이저 비임의 파장을 기술하며, g는 격자 상수를 기술하고, θ_n 은 광학적 축에 대한 부분적인 비임의 각도를 기술한다.

비임 스플리터의 구성에 따라서, 세기 분포 또는 복합 세기 분포의 2-차원적인 격자가 생성될 수 있다.

바람직하게, 비임 스플리터가, 이하의 2개의 격자 수학식에 따라서 2-차원적인 비임 분포를 생성하는, 회절 광학적 요소(DOE)이다.

그리고

여기에서 n 및 m은 정수이고, 그리고

이다.

레이저 파워가 바람직하게는 부분적인 비임들로 거의 균질하게 분포되고, 그에 따라

가 적용되고, P_n 은 부분적인 비임(n)의 파워를 기술하고, η 은 비임 스플리터의 효율을 기술하며, P₀ 는 진입하는 레이저 비임(29)의 파워를 기술하고, N 및 M은 비임 스플리터의 가장 큰 차수를 기술하며, 그리고 δp_n 은 비임 스플리터의 생산-발생 불균일성(production-occasioned inhomogeneity)을 기초로 하는 부분적인 비임의 파워의 개별적인 변동을 기술한다. 가장 큰 파워를 가지는 부분적인 비임의 파워(P_max)와 가장 작은 파워를 가지는 부분적인 비임의 파워(P_min)의 차이 즉,

는 비임 스플리터의 품질에 결정적이다.

이상과 같이 규정되는 소위 균일성은 부분적인 비임의 레이저 파워의 최대 상대적 편차를 나타낸다.

희망하는 부분적인 비임에 더하여, 또한 바람직하지 못한 더 높은 차수의 회절이 비임 스플리터(3)로 발생될 수 있다. 마찬가지로, 이러한 것이 총 비임(4)의 일부일 수 있다.

마찬가지로, 비임 스플리터에 의해서 셋팅된 세기 분포 또는 시준된 부분적 비임으로 만들어진 총 비임(4)이, 광학적 축에 수직인 평면을 도시한 부분적인 도면(B)에서 도시된 바와 같이, 레이저 비임(29)의 회전으로 인한 회전 이동을 실시한다. 이러한 회전 이동이, 이러한 예에서, 추가적인 광학적 비임 경로로 전달될 수 있다.

도 1에 도시된 가공 장치가, 복사 방향으로 발산 유닛(3) 뒤에서, 릴레이 모듈(5)로 지칭될 수 있는 제1 모듈(5)을 구비하고, 그러한 제1 모듈로 복수의 부분적인 비임(4)이 복사 방향으로 평행하게 연장되는 총 비임 내에서 서로 평행해질 수 있다. 이에 의해서, 모듈(5)을 떠나는 부분적인 비임의 전체가 총 비임으로서 지정된다. 이러한 부분적인 비임들의 복사 방향들이 제1 모듈(5) 뒤에서 서로 평행하다.

각각의 부분적인 비임이 하나의 평면(10) 내에 집중되도록, 릴레이 모듈(5)이 또한 부분적인 비임의 포커싱을 실시할 수 있고, 그러한 평면(10)은 바람직하게는 모든 부분적인 비임에 대해서 동일하고 광학적 축에 대해서 수직이다.

도 1에 도시된 가공 장치는, 복사 방향으로 제1 모듈(5) 뒤에, 여기에서 단순한 거울일 수 있는 광선 편향기(6)를 구비한다. 광선 편향기(6)는, 그 수직 표면으로, 광학적 축에 대해서 45°의 각도로 배치되고 그에 따라 90°의 각도 만큼 부분적인 비임의 편향을 실시한다. 그러한 광선 편향기에 의해서, 광학적 축 및 복사 방향이 또한 상응하는 각도 만큼 편향되고, 그에 따라, 도시된 예에서, 광학적 축은 광선 편향기(6)의 뒤에서, 광선 편향기(6)의 앞의 광학적 축에 대해서 90°의 각도가 된다는 것을 항상 생각하여야 한다.

도 1에 도시된 가공 장치는, 복사 방향으로 광선 편향기(6) 뒤에서, 선택 유닛을 가지며, 그러한 선택 유닛은, 한편으로 거울(24)을, 그리고 다른 한편으로 마스크(8)를 갖는다. 선택 유닛에 의해서, 총 비임의 부분적인 비임의 일부가 제거될 수 있다. 도시된 예에서, 복사 방향을 따라서 흡수기(24*) 내로 입사되는 부분적인 비임의 일부를 반사시키도록, 거울(24)이 배향된다. 거울(24)은 여기에서 이동 가능한 구성을 가지고 결과적으로 일부 부분적인 비임의 광선 경로 내로 도입될 수 있다.

이어서, 총 비임의 나머지 부분적인 비임(7*)이 마스크(8) 상으로 충돌하고, 이는 추가적인 부분적인 비임을 나머지 총 비임(7*)으로부터 제거한다. 예를 들어, 발산 유닛(3)이 격자를 기초로 하는 경우에, 영차 및 더 큰 차수의 회절이 마스크(8)로 총 비임(7*)으로부터 제거될 수 있다.

예를 들어, 마스크(8)가 금속 시트, 코팅된 투명 기판일 수 있고, 코팅된 투명 기판에서는 불투명한 코팅이 적절한 개구부를 가지거나 희망하는 주요 차수가 영향을 받지 않고 전파될 수 있게 하는 보어 가공된 규정된 격자를 가지는 거울일 수 있다. 선택하고자 하는 영차 및 더 높은 차수가 마스크(8)에 의해서 흡수되거나 흡수기, 예를 들어 광선 흡수기(24*) 내로 편향될 수 있다.

선택 유닛은, 도시된 예에서, 총 비임의 부분적인 비임이 중첩되지 않는 광학적 축을 따른 영역 내에 배치된다. 이는, 특히 부분적인 비임을 평면(10) 상으로 각각 포커싱하는 제1 모듈(5)에 의해서 달성될 수 있다. 결과적으로, 부분적인 비임은 평면(10) 앞의 그리고 뒤의 영역 내에서 중첩되지 않는다. 그에 상응하여, 이러한 영역 내에서, 선택 유닛이 거울(24) 및 마스크(8)와 함께 배치될 수 있다.

도 1의 부분적인 도면(C)은 또한, 개별적인 부분적인 비임의 회전이 평면(10)으로 전달되는 것을 도시한다.

복사 방향으로 마스크(8) 및 평면(10) 뒤에, 추가적인 광선 편향기(11)가 배치되고, 그러한 광선 편향기는 다시 그 수직 표면으로 광학적 축에 대해서 45°의 각도로 위치되고 그에 따라 90°의 각도 만큼 부분적인 비임 그리고 또한 광학적 축 및 복사 방향을 편향시킨다.

복사 방향으로 광선 편향기(11) 뒤에서, 도 1에 도시된 가공 장치가 광학적 줌 시스템(12)을 가지고, 그러한 광학적 줌 시스템에 의해서 총 비임의 부분적인 비임들 사이의 간격이 변화될 수 있다. 그에 따라, 줌 시스템(12)이 고정된, 단속적인 또는 연속적인 조정에 의해서 마스크(8)를 통과하는 부분적인 비임의 총 비임(9)을 스케일링하고(scale) 그에 따라, 이러한 세기 분포의 스케일링의 임의적인 세기 분포의 경우에, 스폿 간격의 변화를 가능하게 한다. 줌 시스템이 예를 들어 교환 가능한 고정형 포컬 길이 렌즈, 단속적인 또는 연속적인 위치를 가지는 이동 가능 렌즈 또는, 예를 들어 액체 렌즈와 같은, 능동적 요소를 가질 수 있고, 바람직하게는 동력화될 수 있다.

가변 스케일링의 효과가 도 1의 부분적인 도면(B)에서 도시되어 있다. 여기에서 이중 화살표는, 회전 비임들 사이의 간격이 변화될 수 있다는 것을 나타낸다.

줌 시스템이 발산 유닛(3)과 포커싱 유닛(20) 사이의 임의 위치에 대안적으로 배치될 수 있거나, 장치 및 이러한 영역 내의 렌즈 그룹 중 하나의 일체형 구성요소일 수 있다는 사실을 참조한다.

도 1의 가공 장치는, 복사 방향으로 줌 시스템(12) 뒤에, 제2 릴레이 모듈(14)로 지정될 수 있는 추가적인 모듈(14)을 구비한다. 이러한 제2 모듈로, 평행한 방향들로 줌 시스템(12)으로부터 진출하는 부분적인 비임들(9)이 수렴될 수 있고, 그에 따라 그러한 부분적인 비임들이 하나의 광선 평면(25) 내에서 서로에 대해서 최소 간격을 가질 수 있다. 만약 부분적인 비임이 제1 모듈(5)에 의해서 평면(10) 상으로 각각 집중된다면, 그러한 부분적인 비임이 제2 릴레이 모듈(14) 상에서 각각 발산적으로 충돌할 수 있다. 이는, 모듈(14)이 부분적인 비임을 각각 시준하는 경우에 유리하다.

제2 모듈(14)이, 그 배향에서, 광학적 축과 관련하여 제1 모듈(5)에 정확하게 반대로 배치될 수 있고, 그에 따라 양자 모두가 함께 비임 스플리터(3)를 광선 평면(25) 내로 이미지화할 수 있다.

광선 평면(25) 내에서, 제2 모듈(14)로부터 진출하는 총 비임(15)의 부분적인 비임들의 광선 축들이 교차될 수 있다.

도 1의 가공 장치가, 복사 방향으로 제2 모듈 뒤에 배치되는 편향 유닛을 부가적으로 구비하고 여기에서 비임 편향기(16 및 18)를 갖는다. 바람직하게, 광선들이 주위에서 편향되는 유효 지점이 광선 평면(25) 내에 위치되도록, 편향 유닛이 배치된다. 광선 편향기(16 및 18)는 공작물(23)의 가공 평면 내에서 큰 역동성의 레이저 비임의 조정 가능한 편향을 허용한다. 여기에서 광선 편향기들이 서로에 대해서 수직으로 배치되고, 그에 따라 광선 편향기들은 2개의 공간적인 방향을 따른 광선 편향을 가능하게 한다. 바람직하게, 여기에서 광선 편향기가 검류계 스캐너일 수 있다. 대안적으로, 다각형 스캐너, 공진 스캐너, 피에조 스캐너, MEM 거울, 음향 - 또는 전기-광학 편향기와 같은, 다른 동적 광선 편향기가 이용될 수 있다.

도 1에 도시된 가공 장치가, 복사 방향으로 광선 편향 유닛 뒤에, 포커싱 유닛(20)을 가지며, 그러한 포커싱 유닛으로, 총 비임(s)의 나머지 부분적인 비임들(19)이 서로에 대해서 평행해질 수 있다. 제2 모듈(14)이 부분적인 비임을 각각 시준한다면, 포커싱 유닛(20)이, 또한, 부분적인 비임의 각각을 피가공 평면(23) 내로 집중시킬 수 있고, 그에 따라 포커싱 유닛이 포커싱 렌즈 시스템(20)이 된다. 포커싱 렌즈 시스템이, 예를 들어, 텔레센트릭 성질을 가지는 F-쎄타-교정된 렌즈(F-theta-corrected lens)일 수 있다. 광선 편향기(16 및 18)와 함께, 결과적인 포커스가 공작물(23) 상의 임의의 2-차원적인 경로 상으로 편향될 수 있다. 회전 유닛(28)에 의해서 유발되는 회전 광선 오프셋은, 광선 평면(25) 내에서, 반경(r')를 가지는 궤도 상에서의 부분적인 비임의 이동을 유도한다. 광선 오프셋은 포커싱 렌즈 시스템의 광학적 축에 대한 레이저 비임의 조정을 유도하고, 그에 따라 레이저 비임은, 도 1의 부분적인 도면(F)에서 도시된 바와 같이, 광학적 축에 대한 각도(β)로 공작물 상으로 충돌한다.

집중된 그리고 조정된 총 비임(21)이, 공작물(23) 상에서, 비임 스플리터 및 나머지 가공 광학장치에 의해서 결정되는 세기 분포를 형성한다. 예로서, 2-차원적인 격자의 경우에, 균등한 거리의 격자 지점 간격을 가지는 격자 지점들 형태의 포커스로 만들어진 격자가 가공 평면(23) 내에서 각각의 공간적인 방향으로 생성될 수 있다. 줌 유닛(12)에 의한 총 비임(13)의 스케일링은 큰 정밀도의 가공 평면(23) 내의 격자 지점 간격의 변화를 허용한다.

선택적으로, 프로세스 가스 노즐이 포커싱 유닛(20)과 공작물(23) 사이에서 도입되고, 그러한 프로세스 가스 노즐은 가스 제트를 가공 지점 상으로 지향시키고 액체 또는 기체 재료의 특정의 방출을 유도할 수 있다. 그에 의해서, 프로세스 가스 노즐이 하나의 부분적인 광선의 동작 영역을 각각 커버하는 복수의 부분적인 노즐을 가지도록, 프로세스 가스 노즐이 설계될 수 있다.

요약하면, 도 1의 예는 그에 따라 다음과 같이 생산될 수 있다.

시준된 레이저 비임(2)이 레이저 시스템(1)으로부터 방출되고 후속하여 회전 유닛(28) 상에 충돌하고, 그러한 충돌은 광선 오프셋(r)을 유도하며, 그에 따라 레이저 비임은 광학적 시스템 축 주위의 궤도를 기술한다(도 1 -이미지(A) 참조). 후속하여, 시준된 광 비임이 회절 광학적 요소(DOE)를 통과한다. 비임 스플리터는 레이저 비임(29)을 각각의 시준된 부분적인 비임의 펜슬(pencil)(4)로, 예를 들어 n x n(예를 들어, n = 14)으로 분할한다. 광학적 축에 대한 회절 광학적 요소의 회전이 그에 의해서 바람직하게는 조정되고, 그에 따라 DOE의 광선 분포를 포함하는 직사각형의 연부가 각각 광선 편향 유닛(16 또는 18)의 스캐너 축 중 하나에 평행하게 각각 배향된다. 펜슬(4)이 릴레이 모듈(5) 상에 충돌하고, 이는 평면(10) 상에서 광선을 집중시킨다. 광선 편향기(6)에 의한 광선의 편향 이후에, 집중된 총 비임(7)은, 부분적인 비임들이 공간적으로 분리되는 영역을 통과한다. 그에 의해서 광선 선택 모듈이 바람직하게는 2개의 이동 가능한 축 및 직사각형 거울을 가지며, 그러한 직사각형 거울은 축의 이동으로 인해서 총 비임(7)의 부분적인 영역을 광선 흡수기(24*) 내로 편향시킨다. 비임(7*)은 광선 선택 모듈(24) 뒤에서 마스크(8) 상에 충돌한다. 마스크(8)는 총 비임(7*)으로부터 추가적인 부분적인 비임을 선택하고 그에 따라, 예를 들어, 프로세스에 바람직하지 않은 더 큰 차수를 필터링한다. 마스크(8) 뒤에서, 청정화된(cleaned) 총 비임(9)이 진출되고, 그 부분적인 비임이 릴레이 모듈(5) 내에서의 포커싱에 의해서 광선 평면(10) 내에서 집중된다. 광선 검출기(11)에 의한 편향 이후에, 비임(9)이 줌 시스템(12) 내로 커플링된다. 줌 시스템(12)은 공작물(23) 상의 개별적인 부분적 비임들의 간격을 공간적으로 조작하기 위한 목적으로 총 비임(9)을 스케일링한다. 줌-렌즈 시스템(12)에 의한 스케일링 이후에, 총 비임(13)이 제2 릴레이 모듈(14) 내로 진입하고, 그에 따라 비임 스플리터(3)의 스케일링된 이미징이 요소(16 및 18)로 이루어진 동적 광선 편향기의 유효 회전 축(25) 내에서 이루어진다. 광선 편향기(16 및 18)에 의해서 편향된 총 비임(19)이 포커싱 렌즈 시스템(20)에 의해서 공작물(23) 상으로 집중된다. 집중된 총 비임(21)이, 공작물(23) 상에서, 비임 스플리터 및 나머지 가공 렌즈 시스템에 의해서 결정되는 세기 분포를 형성한다. 그에 의해서, 공작물(23) 상의 완전한 부분적인 비임의 회전(x, y plane)이 광선 확산 방향의 축(광학적 축) 주위의 비임 스플리터(3)의 회전에 의해서 조작된다. 포커싱 유닛의 광학적 축에 대한 레이저 비임의 조정이 회전 유닛(28)의 광선 오프셋(r)에 의해서 이루어진다. 바람직하게, 고정된 회전 주파수를 가지는 궤도가 공작물(23) 상에서 커버되도록(도 1 - 이미지(E) 참조), 동적 광선 편향기(16 및 18)가 이동된다. 그에 의해서, 이러한 궤도를 각각의 부분적인 광선이 통과한다. 그에 의해서, 회전 유닛(28)이 바람직하게는 광선 편향기(16 및 18)와 동기식으로 이동되고, 그에 따라 회전 유닛(28)의 그리고 궤도의 회전 주파수가 정합된다(match). 이는, 궤도의 각각의 접선과 일정한 조정 각도를 형성하는 레이저 비임을 유도한다.

도 2는, 표면(23)을 레이저 가공하기 위한 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 추가적 실시예를 도시한다.

도시된 구성요소는 도 1에서 도시되고 설명된 구성요소에 상응한다. 도 2에서, 줌 시스템(12)이, 예를 들어, 광학적 축을 따라서 상호 변위될 수 있는 4개의 회전-대칭적 렌즈들에 의해서 생성된다.

시준된 레이저 비임(2)이 레이저 시스템(1)으로부터 방출되고 후속하여 회전 유닛(28) 상에 충돌하고, 그러한 충돌은 광선 오프셋(r)을 유도하며, 그에 따라 레이저 비임은 광학적 시스템 축 주위의 궤도를 기술한다. 후속하여, 시준된 레이저 비임이 비임 스플리터(3)를 통과한다. 비임 스플리터는 레이저 비임(29)을 각각의 시준된 부분적인 비임들로 이루어진 펜슬(4)로 분할한다. 펜슬(4)이 릴레이 모듈(5) 상에 충돌하고, 이는 평면(10) 상에서 광선을 집중시킨다. 광선 편향기(6)에 의한 비임의 편향 이후에, 집중된 총 비임(7)은, 부분적인 비임들이 공간적으로 분리되는 영역을 통과한다. 그에 의해서, 동적으로 배치 가능한 광선 선택 모듈(24)에 의해서 선택된 광선이 필터링되고 광선 흡수기(24*) 상으로 편향된다. 비임(7*)은 광선 선택 모듈(24) 뒤에서 마스크(8) 상에 충돌한다. 마스크(8)는 총 비임(7*)으로부터 추가적인 부분적인 비임을 선택하고 그에 따라, 예를 들어, 프로세스에 바람직하지 않은 더 큰 차수를 필터링한다. 마스크(8) 뒤에서, 청정화된 총 비임(9)이 진출되고, 그 부분적인 비임이 릴레이 모듈(5) 내에서의 포커싱에 의해서 광선 평면(10) 내에서 집중된다. 광선 검출기(11)에 의한 편향 이후에, 비임(9)이 4-렌즈-줌 시스템(12) 내로 커플링된다. 줌 시스템(12)이 개별적인 광선의 공간적 각도 분포에 영향을 미치고 그에 따라 공작물(23) 상에서의 개별적인 부분적인 비임의 간격을 공간적으로 조작하기 위한 목적으로 총 비임(13)을 형성하도록 총 비임(9)을 스케일링한다. 그에 의해서, 필요한 확대를 달성하기 위해서, 줌(12) 내에 형성된 렌즈가 모델-기반의 규정된 위치(model-based predefined position) 상으로 동적으로 이동된다. 줌-렌즈 시스템(12)에 의한 스케일링 이후에, 스케일링된 총 비임(13)이 제2 릴레이 모듈(14) 내로 진입하고, 그에 따라 비임 스플리터(3)의 스케일링된 이미징이 요소(16 및 18)로 이루어진 동적 광선 편향기의 유효 회전 축(25) 내에서 이루어진다. 광선 편향기(16 및 18)에 의해서 편향된 총 비임(19)이 포커싱 렌즈 시스템(20)에 의해서 공작물(23) 상으로 집중된다. 집중된 총 비임(21)이, 공작물(23) 상에서, 비임 스플리터 및 나머지 가공 렌즈 시스템에 의해서 결정되는 세기 분포를 형성한다.

도 3은 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 추가적 실시예를 도시한다. 다시, 도시된 요소가 도 1에 도시된 요소와 상응하고, 그에 따라 그곳에서 주어진 설명이 여기에서 또한 적용될 수 있다. 그러나, 도 3에서, 줌 시스템은 2개의 왜곡 프리즘(26 및 27)의 쌍에 의해서, 즉 쐐기 판(26 및 27)의 쌍으로 생성된다.

시준된 레이저 비임(2)이 레이저 시스템(1)으로부터 방출되고 후속하여 회전 유닛(28) 상에 충돌하고, 그러한 충돌은 광선 오프셋(r)을 유도하며, 그에 따라 레이저 비임이 궤도를 기술한다. 후속하여, 시준된 레이저 비임이 비임 스플리터(3)를 통과한다. 비임 스플리터는 레이저 비임(29)을 각각의 시준된 부분적인 비임들로 이루어진 펜슬(4)로 분할한다. 펜슬(4)이, 줌 시스템으로서의 역할을 하는 왜곡 프리즘(26)의 쌍에 충돌한다. 프리즘들(26)의 서로에 대한 상대적인 회전을 통해서, 각도 분포가 하나의 축을 따라서 조작될 수 있고 그에 따라 광선 분리의 변화가 관련 축을 따라서 공작물(23) 상에서 달성될 수 있다. 조작된 펜슬이 릴레이 모듈(5) 상에 충돌하고, 이는 평면(10) 상에서 광선을 집중시킨다. 광선 편향기(6)에 의한 비임의 편향 이후에, 집중된 총 비임(7)은, 부분적인 비임들이 공간적으로 분리되는 영역을 통과한다. 그에 의해서, 동적으로 배치 가능한 광선 선택 모듈(24)에 의해서 선택된 비임이 필터링되고 광선 흡수기(24*) 상으로 편향된다. 비임(7*)은 광선 선택 모듈(24) 뒤에서 마스크(8) 상에 충돌한다. 마스크(8)는 총 비임(7*)으로부터 추가적인 부분적인 비임을 선택하고 그에 따라, 예를 들어, 프로세스에 바람직하지 않은 더 큰 차수를 필터링한다. 마스크(8) 뒤에서, 청정화된 총 비임(9)이 진출되고, 그 부분적인 비임이 릴레이 모듈(5) 내에서의 포커싱에 의해서 광선 평면(10) 내에서 집중된다. 광선 편향기(11)에 의한 편향 이후에, 비임(9)이, 제1 프리즘(26)의 쌍에 수직으로 배치된 제2 왜곡 프리즘(27)의 쌍 내로 커플링되고 그에 따라 공작물(23) 상의 광선 간격의 제2 공간적 축을 조작한다. 프리즘-줌 시스템(27)에 의한 스케일링 이후에, 총 비임(13)이 제2 릴레이 모듈(14) 내로 진입하고, 그에 따라 비임 스플리터(3)의 스케일링된 이미징이 요소(16 및 18)로 이루어진 동적 광선 편향기의 유효 회전 축(25) 내에서 이루어진다. 광선 편향기(16 및 18)에 의해서 편향된 총 비임(19)이 포커싱 렌즈 시스템(20)에 의해서 공작물(23) 상으로 집중된다. 집중된 총 비임(21)이, 공작물(23) 상에서, 비임 스플리터 및 나머지 가공 렌즈 시스템에 의해서 결정되는 세기 분포를 형성한다. 그에 의해서, 공작물(23) 상의 가공 평면 내의 부분적인 비임의 회전이 비임 스플리터(3)의 회전을 통해서 광선 확산 방향에 직교적으로 조작된다.

도 4는 본 발명에 따른 가공 장치의 추가적 실시예를 도시한다. 도시된 요소는 본질적으로 도 1에서 도시된 요소에 상응한다. 그에 따라, 도 1과 관련된 설명이 도 4에 적용될 수 있다. 도 4에서, 회전 유닛(28)이, 광학적 축을 따라서 상호 변위 가능한 4개의 렌즈에 의해서, 틸팅된 평면-평행 판 및 줌 장치(12)로서 설계된다. 조정된 평면-평행 판 상에서의 굴절에 의해서, 광선 오프셋이 굴절 법칙에 따라서 유도된다. 비임(29)이 광학적 축에 대해서 평행하게 그리고 시준되어 판을 떠난다. 평면-평행 판의 회전은 광학적 축 주위로 회전하고 그에 따라 원형 이동을 실시하는 오프셋 비임을 유도한다. 대안적으로, 광학적 축에 대한 평면-평행 판의 조정 각도가 또한 영이 될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 오프셋이 영이 될 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 추가적 실시예를 도시한다. 그에 따라, 도시된 요소가 도 1에 도시된 요소에 상응하고, 그에 따라 도 1와 관련된 설명이 도 5에 적용될 수 있다. 도 5에서, 발산 유닛(3)이 광학적 축에 대해서 틸팅될 수 있다. 바람직하게, 발산 유닛이 회절 광학적 요소일 수 있다. 발산 유닛(3)을 틸팅하는 것에 의해서, 공작물 평면(23) 내의 부분적인 비임 배열체의 주기가 영향을 받을 수 있다. 이는, 예를 들어, 몇 마이크로미터의 해상도 범위 내에서 몇 나노미터 범위 까지의 스폿 주기의 미세 조정을 위해서 이용될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 가공 장치의 예시적인 추가적 실시예를 도시한다. 구성이 도 1에 도시된 구성에 상응하고, 그에 따라 도 1와 관련된 설명이 도 6에 적용될 수 있다. 그러나, 도 1에 부가적으로, 도 6에 도시된 구성이, 레이저 비임의 편광화 상태를 공간적으로 그리고 동적으로 변화시키는 광-편광화 유닛(30)을 갖는다. 도시된 예에서, 광-편광화 유닛(30)이 레이저 시스템(1)과 회전 유닛(28) 사이에 배치된다.

선형으로 편광화된, 시준된 레이저 비임(2)이 레이저 시스템(1)으로부터 방출되고 후속하여 광 편광화 유닛(30) 상에 충돌하고, 그러한 충돌은 레이저 비임의 편광화 상태를 공간적으로 그리고 동적으로 변화시킨다. 그에 의해서, 광 편광화 유닛(30)이 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 바람직한 경우에, 광 편광화 유닛이, 광학적 축 주위의 편광화 방향의 회전을 실시할 수 있는 회전 장착된 절반-파동 판으로 이루어진다. 절반-파동 판이 큰 주파수로 광학적 축 주위로 회전될 수 있고, 그에 따라 선형적으로 편광화된 레이저의 편광화 방향의 급속 회전이 가능해진다. 바람직하게, 그에 의해서, 절반-파동 판의 회전 주파수가 회전 유닛(28)의 회전 주파수의 정확하게 절반 만큼 크다. 편광화에서 수정된 레이저 비임(31)이 편광화 유닛(30)을 떠나고 후속하여 회전 유닛(28) 상에 충돌하고, 그러한 충돌은 광선 오프셋(r)을 유도하며, 그에 따라 레이저 비임이 궤도를 기술한다. 후속하여, 시준된 레이저 비임이 비임 스플리터(3)를 통과한다. 비임 스플리터는 레이저 비임(29)을 각각의 시준된 부분적인 광선들로 이루어진 펜슬(4)로 분할한다. 펜슬(4)이 릴레이 모듈(5) 상에 충돌하고, 이는 평면(10) 상에서 광선을 집중시킨다. 광선 편향기(6)에 의한 광선의 편향 이후에, 집중된 총 비임(7)은, 부분적인 비임들이 공간적으로 분리되는 영역을 통과한다. 그에 의해서, 동적으로 배치 가능한 광선 선택 모듈(24)에 의해서 선택된 광선이 필터링되고 광선 흡수기(24*) 상으로 편향된다. 비임(7*)은 광선 선택 모듈(24) 뒤에서 마스크(8) 상에 충돌한다. 마스크(8)는 총 비임(7*)으로부터 추가적인 부분적인 비임을 선택하고 그에 따라, 예를 들어, 프로세스에 바람직하지 않은 더 큰 차수를 필터링한다. 마스크(8) 뒤에서, 청정화된 총 비임(9)이 진출되고, 그 부분적인 비임이 릴레이 모듈(5) 내에서의 포커싱에 의해서 광선 평면(10) 내에서 집중된다. 광 검출기(11)에 의한 편향 이후에, 비임(9)이 줌 시스템(12) 내로 커플링된다. 줌 시스템(12)은 공작물(23) 상의 개별적인 부분적 비임들의 간격을 공간적으로 조작하기 위한 목적으로 총 비임(9)을 스케일링한다. 줌-렌즈 시스템(12)에 의한 스케일링 이후에, 총 비임(13)이 제2 릴레이 모듈(14) 내로 진입하고, 그에 따라 비임 스플리터(3)의 스케일링된 이미징이 요소(16 및 18)로 이루어진 동적 광선 편향기의 유효 회전 축(25) 내에서 이루어진다. 동적 광선 편향기(16 및 18)에 의해서 편향된 총 비임(19)이 포커싱 렌즈 시스템(20)에 의해서 공작물(23) 상으로 집중된다. 집중된 총 비임(21)이, 공작물(23) 상에서, 비임 스플리터 및 나머지 가공 렌즈 시스템에 의해서 결정되는 세기 분포를 형성한다. 그에 의해서, 공작물(23) 상의 부분적인 비임의 회전이 비임 스플리터(3)의 회전을 통해서 광선 확산 방향에 직교적으로 조작된다. 바람직하게는 편광화 유닛(30)의, 회전 유닛(28)의 그리고 동적 광선 편향기(16 및 18)의 동기적인 이동에 의해서, 이동 방향에 대한 그리고 레이저 비임을 조정하기 위한 편광화 벡터의 규정된 배향이 달성된다.

대안적으로, 편광화 유닛이 또한 원형 편광화의 생산을 위한 4분-파동 판 또는 다른 유형의 편광화의 생성을 위한 지연기 판의 조합으로서 설계될 수 있다. 바람직하게, 이러한 목적을 위해서, 단편화된(segmented) 사분-파동 또는 절반-파동 판의 이용에 의해서, 편광화 벡터가 레이저 비임의 세기 분포의 중심에 대해서 반경방향으로 배향되는 경우의 반경방향 편광화 또는 편광화 벡터가 세기 분포의 중심에 대해서 접선방향으로 배향되는 경우의 접선방향 편광화의 생성이 포함된다.

도 7은, 예로서, 입사 레이저 비임(2)을 양(r) 만큼 평행하게 변위시키는 회전 유닛(28)의 생성을 도시하고, 도시된 실시예는 간격(r)이 가변적으로 조정될 수 있게 한다. 구성은, 입사 레이저 비임(2)을 평면-평행 판(28b) 상으로 반사하는 제1 거울(28a)을 구비한다. 레이저 비임이 평면-평행 판(28b)을 통과하고 그에 의해서 그 입사 방향에 대해서 평행하게 오프셋된다. 진출되는 레이저 비임이 제2 거울(28c) 상으로 충돌하고, 그 제2 거울은, 방출되는 레이저 비임(29)이 입사 레이저 비임(2)에 평행하게 연장되나, 양(r) 만큼 오프셋되도록, 배향된다. 평면-평행 판(28b)이 회전 구성을 갖는다. 바람직하게, 그에 의해서, 평면-평행 판(28b)이, 평면-평행 판 상의 레이저 비임의 입사 지점을 통해서 연장되는 축 주위로 회전된다. 2개의 거울(28a 및 28c)을 이동시키는 것 그리고 틸팅 각도를 적응시키는 것에 의해서, 평면-평행 판(28b) 상으로의 레이저 비임의 입사각(α)이 조정될 수 있다. 평면-평행 판에 의해서, 도 1에서 설명된 바와 같이 규정된 광선 오프셋이 그에 의해서 셋팅되고 그에 따라 입사각을 변화시키는 것에 의해서 변화될 수 있는 궤도 반경(r)이 셋팅된다. 그에 의해서, 2개의 거울이 항상 상응하게 대칭적으로 변위되고, 그에 따라 평면-평행 판 상의 레이저 비임의 입사의 지점이 회전 유닛의 회전 축에 상응하고 그에 따라 제2 거울(28c) 상에서의 반사 이후의 회전 광선의 회전 축이 모든 각도 조정에 대해서 동일하다.

도 8은, 예로서, 제1 모듈(5)과 제2 모듈(14) 사이에 배치된 원통형 렌즈(12a)의 제1 그룹 및 원통형 렌즈(12b)의 제2 그룹을 가지는 줌 유닛의 구성을 도시한다. 원통형 렌즈의 원통형 축이 제2 그룹의 렌즈(12b) 내의 광학적 축 주위로 90°만큼 제1 그룹의 렌즈(12a)에 대해서 회전된다. 제1 그룹의 원통형 렌즈(12a)에 의해서, 제1 방향을 따른 부분적인 비임들 사이의 간격이 광학적 축에 대해서 수직으로 스케일링되고 그리고, 제2 그룹의 원통형 렌즈(12b)에 의해서, 부분적인 비임들의 간격이 제1 방향에 수직인 방향으로 스케일링된다.

도 9는 불연속적인 광선 분포 상의 왜곡 프리즘의 광학적 동작 원리를 도시한다. 프리즘(91 및 92)을 서로에 대해서 틸팅시키는 것에 의해서, 부분적인 비임(93, 93')의 간격들의 서로에 대한 스케일링이 이루어질 수 있다. 그에 의해서, 원통형 렌즈(91 및 92)를 상호 틸팅시키는 것이 광학적 축에 수직인 틸트 축 주위로 이루어진다. 프리즘(91 및 92)의 틸트 축에 수직이고 광학적 축에 평행한 평면 내에 있는 각도 만큼 프리즘(91 및 92)을 틸팅시키키는 것에 의해서, 부분적인 비임(93, 93')이 편향된다. 만약 프리즘(91 및 92)이 특정의 각도 만큼 서로에 대해서 틸팅된다면, 부분적인 비임(93)이 θ₁ 만큼 편향되고, 그에 따라 부분적인 비임(93)이 부분적인 비임(93')과 같이 연장된다. 제1 모듈(5)을 통과한 후에, 간격(d₁) 만큼의 부분적인 비임(93)의 변위가 결과적으로 제1 모듈(5)의 포컬 평면(10) 내에서 생성된다. 도 9는, 예를 들어, 상이한 각도들(θ₂ 및 θ₃)을 그에 따라 간격(d₂ 및 d₃) 만큼의 포컬 평면(10) 내의 상이한 변위들을 유도하는 프리즘(91 및 92)의 3개의 상이한 위치들에 대한 부분적인 비임(93)의 이러한 변위를 도시한다.

도 9의 하부 영역에서, 포컬 지점이 포컬 평면(10) 내에 있다. 프리즘(91 및 92)을 틸팅시키는 것에 의해서, 하나의 차원 내의 포컬 지점들 사이의 상이한 간격들이 생성된다는 것이 감지될 수 있다.

도 10은, 개별적인 렌즈 위치의 다양한 구성들에서, 4개의 회전-대칭적인 렌즈(L4, L5, L6 및 L7)로 구성된 줌 시스템(12)을 통한 3개의 상이한 부분적인 비임들의 광선들의 경로를 도시한다. 4개의 렌즈(L4, L5, L6 및 L7)의 출력부에서의 부분적인 비임들(7a, 7b 및 7c)의 간격이 이러한 렌즈들의 서로에 대한 간격에 의존한다는 것이 감지될 수 있다. 도 10의 상부 부분적 도면에서, 부분적인 비임들(7a, 7b 및 7c)이 출력부에서 서로에 대해서 가장 작은 간격을 갖는다. 가장 하부의 부분적인 도면에서, 부분적인 비임들이 서로에 대해서 가장 큰 간격을 갖는다.

도 10에서, 부분적인 비임(7a, 7b 및 7c)이 많은 수의 광선의 펜슬로서 도시되어 있다. 이러한 광선들 중 하나가 주요 광선으로 간주될 수 있다. 이어서, 줌 시스템이 주요 광선들의 간격들을 서로에 대해서 스케일링한다.

도 11은, 단순화된 방식으로, 줌 시스템이 없는 구성에서 발산 유닛(3)으로부터 제1 모듈(5)을 통해서 제2 모듈(14) 뒤까지의 3개의 상이한 부분적인 비임의 광선 경로를 도시한다.

발산 유닛(3)은 도시된 예에서 비-도시된 레이저 비임을 3개의 부분적인 비임(7a, 7b 및 7c)으로 산개시킨다. 각각의 부분적인 비임이 많은 수의 광선을 가지며, 도 11에서, 그러한 광선의 각각의 주요 광선(71a, 71b 및 71c) 그리고 또한 2개의 추가적인 광선이 예로서 도시되어 있다.

도 11에서, 부분적인 비임(7a, 7b 및 7c)이 시준된 발산 유닛(3)을 떠나며, 그에 따라 부분적인 비임의 모든 광선이 상응하는 주요 광선(71a, 71b 또는 71c)에 각각 평행하게 연장된다. 부분적인 비임(7a)에서, 그에 따라 광선이 주요 광선(71a)에 평행하게 연장되는 한편, 광선이 부분적인 비임(7b) 내에서 주요 광선(71b)에 평행하게 연장된다.

제1 모듈은, 도시된 예에서, 주요 광선들(71a, 71b 및 71c)의 각도들을 서로에 대해서 작게 만든다. 도 11에서, 이는 주요 광선(71a, 71b 및 71c)의 평행화(parallelisation)를 유도한다. 동시에, 제1 모듈(5)이 부분적인 비임(7a, 7b 및 7c) 각각을 집중시킨다. 포컬 평면(10)을 통과한 후에, 부분적인 비임들 각각이 다시 멀리 이동되고 발산적으로 제2 모듈(14) 상에 충돌한다. 도시된 예에서, 이는 부분적인 비임들 각각을 시준하고, 그에 따라 각각의 부분적인 비임이 시준되어 연장된다. 동시에, 제2 모듈(14)이 부분적인 비임을 편향시키고, 그에 따라 부분적인 비임의 주요 광선(71a, 71b 및 71c)이 서로를 향해서 연장되고 도 11에 도시된 구성의 우측 단부에서 교차된다.

발명에 따른 구성의 다른 요소가 명료함을 위해서 여기에서 생략되었다.

도 12는, 도 11에 도시된 구성에 상응되나, 줌 시스템(12)을 부가적으로 가지는 구성을 도시한다. 줌 시스템(12)이 주요 광선들(71a, 71b 및 71c)의 서로에 대한 간격을 변화시켜, 도시된 예에서 그 간격들을 보다 작게 만든다는 것이 감지될 수 있다. 발명에 따른 장치의 다른 요소가 명료함을 위해서 도 12에서 생략되었다.

도 13은 제2 모듈(14) 뒤의 영역 내에서 2개의 동적으로 이동 가능한 거울(16 및 18)을 가지는 검류계 스캐너를 가지는 바람직한 구성에서의 편향 유닛(16 및 18)의 바람직한 배치의 도면을 도시한다. 바람직하게, 제2 모듈(14)에 의한 편향으로 인해서 주요 광선들이 교차하는 지점이 거울(16)과 거울(18) 사이의 중간에 정확히 위치되도록, 편향 유닛의 거울(16 및 18)이 배치된다.

이미 앞서서 설명한 바와 같이, 거울(16 및 18)에 의한 편향 이후의 부분적인 광선(7a, 7b 및 7c)이, 여기에서 F-θ 렌즈인 포컬 유닛(20)을 통과한다. 포컬 유닛(20)이 부분적인 비임을 피가공 표면(23) 상으로 각각 집중시킨다.

도 14는 주요 광선(71)에 대한 광선들(72a, 72b 72c 및 72d) 사이의 각도의 규정 그리고 또한 부분적인 비임들 내의 광선(72a, 72b, 72c 및 72d)에 그리고 또한 광학적 축에 대한 주요 광선(71)의 각도에 미치는 제2 모듈(14)의 영향을 도시한다.

부분적인 비임(7)이 광학적 축(OA)에 대한 그 부분적인 비임의 주요 광선의 각도(θ_HA)로 제2 모듈(14) 상으로 충돌한다. 제2 모듈(14)은 광학적 축에 대한 주요 광선의 각도를 각도(Δ_HB)로 변화시키고, 그러한 각도(Δ_HB)는, 도시된 예에서, 각도(θ_HA) 보다 작다.

주요 광선(71)에 대한 광선(72a)의 각도가 θ_3a로 표시되고, 주요 광선(71)에 대한 광선(72b)의 각도가 θ_2a 로 표시되며, 주요 광선(71)에 대한 광선(72c)의 각도가 θ_1a로 표시된다. 제1 모듈(14)은 광선(72a, 72b, 72c 및 72d)의 각도를 각각 주요 광선(71)에 비해서 작게 만들고, 그에 따라 진출 광선(θ_1b, θ_2b 및 θ_3b)의 각도가 각각 입사 주요 광선에 대한 입사 광선의 각도(θ_1a, θ_2a 및θ_3a) 보다 작다.

도 15는 제2 모듈의, 도 14에 도시된, 광선에 미치는 영향, 그리고 부가적으로 상이한 부분적인 광선들의 주요 광선들 사이의 각도에 미치는 영향을 도시한다. 상응하는 주요 광선에 대한 광선의 각도에 미치는 영향과 관련하여, 도 14를 참조한다.

상부 부분적인 광선(7a)의 주요 광선이 71a로서 표시되고 하부 부분적인 비임(7b)의 주요 광선이 71b로서 지정된다.

주요 광선(71a 및 71b)이 서로를 향해서 약간 연장되는 각도(θ_H1 _-H2-A)로 제2 모듈(14) 상으로 충돌한다. 제2 모듈(14)에 의해서, 주요 광선들이 서로를 향해서 편향되고, 그에 따라 주요 광선들이 제2 모듈(14) 뒤에서 각도(θ_H1 _-H2-B)로 보다 크게 서로를 향해서 연장된다.

도 14에 이미 도시된 바와 같이, 각각의 주요 광선(71a 또는 71b)에 대한 개별적인 광선의 각도가 제2 모듈(14)에 의해서 더 작아진다.

도 16은 본 발명에 따른 장치로 주기적인 패턴을 생성하기 위한 스캐닝 전략을 도시한다. 인접한 부분적인 비임들의 중간 공간이 여기에서 구조물로 채워진다. 그에 의해서, 구조물의 주기가 스폿 주기의, 즉, 가공 표면(23) 상의 부분적인 비임의 주기의 정인자(integral divisor)이다.

그에 의해서, 스폿 주기의 간격을 가지는 가공 지점(레이저 초점)으로 만들어지는 패턴이 편향 유닛에 의해서 스캔 윤곽을 따라서 이동되고 그에 따라 구조물을 생성한다. 후속하여, 패턴이 구조물의 제1 주기 만큼 제1 축 방향을 따라서 변위되고, 패턴이 다시 동일한 스캔 윤곽을 따라서 편향 유닛으로 이동된다. 이러한 것이, 스폿 주기의 길이를 가지는 제1 축 방향을 따른 영역이 구조물로 채워질 때까지 실시된다. 그에 따라, 주기적인 구조물의 폐쇄된 라인이 생성된다. 후속하여, 패턴이 편향 유닛에 의해서 제1 축 방향에 수직인 제2 축 방향을 따라 구조물의 제2 주기만큼 변위된다. 다시, 이러한 패턴이 편향 유닛에 의해서 스캔 윤곽을 따라서 이동되고 구조물의 다음 라인이 이미 설명한 과정에 의해서 생성된다. 이러한 전략은, 주기적인 구조물의 폐쇄 영역이 생성될 때까지, 도 16에 따라서, 실시된다.

도 17은 연속적인 세기 분포의 표시를 위한 가능한 광선 경로를 도시한다. 그에 의해서, 그러한 표시는 무한한 수의 픽셀로 이루어지고, 인접한 지점들의 간격(DX)이 무한히 작다. 부분적인 비임이 각각의 픽셀로 할당될 수 있따. 그에 따라, 무한한 수의 부분적인 비임이 복사 방향으로 포커싱 유닛의 앞에 존재하고, 그러한 부분적인 비임들의 주요 광선들이 극히 작은 각도(Δθ) 만큼만 그들의 방향을 따라 달라진다.

도 18은 불연속적인 세기 분포의 표현을 위한 가능한 광선 경로를 도시한다. 이러한 경우에, 표시는 d　>　0의 공간적 분리를 가지는 유한한 수의 픽셀로 이루어진다. 이미지 공간 내의 지점의 각각에 대해서, 부분적인 비임이 복사 방향으로 포커싱 유닛의 앞에 존재한다. 부분적인 비임의 주요 광선들이 영이 아닌 각도 만큼 그들의 방향으로 달라진다.

Claims

표면을 레이저 가공하기 위한 가공 장치로서,
레이저 비임이 광학적 축 상에서 복사 방향으로 내부로 복사될 수 있는 레이저 비임 입구,
복사 방향으로 레이저 비임 입구 뒤쪽에 배치되는 회전 유닛으로서, 상기 회전 유닛에 의해서 상기 레이저 비임이 오프셋 방향으로 소정 간격 만큼 상기 광학적 축에 대해서 평행하게 변위될 수 있고, 상기 오프셋 방향은 상기 광학적 축 주위로 일시적으로(temporally) 회전하는, 회전 유닛,
복사 방향으로 상기 회전 유닛의 뒤에 배치되는 적어도 하나의 발산 유닛으로서, 상기 발산 유닛으로, 상기 레이저 비임이 복수의 부분적인 비임들로 산개될 수 있고, 상기 복수의 부분적인 비임들은 상기 광학적 축에 대해서 반경방향으로 연속적인 또는 불연속적인 세기 분포를 형성하고, 상기 복수의 부분적인 비임들이 총 비임을 나타내는, 적어도 하나의 발산 유닛,
복사 방향으로 상기 발산 유닛 뒤에 배치되고 상기 부분적인 비임들의 각각이 집중될 수 있게 하는 제1 모듈,
복사 방향으로 상기 제1 모듈 뒤에 배치되고 상기 부분적인 비임들의 일부가 상기 총 비임으로부터 제거될 수 있게 하는 선택 유닛,
복사 방향으로 상기 제1 모듈 뒤에 배치되고 상기 부분적인 비임들의 광선들의 각도들이 각각 서로에 대해서 작게 만들어질 수 있게 하는 제2 모듈,
복사 방향으로 상기 제2 모듈 뒤에 배치되고 상기 부분적인 비임들이 시간의 함수로서 편향될 수 있게 하는 편향 유닛, 및
복사 방향으로 상기 제2 모듈 뒤에 배치되고 상기 총 비임의 나머지 부분적인 비임들이 각각 집중될(focused) 수 있게 하는 포커싱 유닛(focusing unit)을 포함하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 모듈이 복사 방향으로 상기 선택 유닛의 뒤에 배치되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
복사 방향으로 상기 발산 유닛 뒤에 배치되고 총 비임의 부분적인 비임들 사이의 간격 및 부분적인 비임들의 주요 광선들 사이의 간격 중 적어도 하나가 스케일링될 수 있게 하는, 줌 시스템을 더 구비하는, 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 줌 시스템이 상기 선택 유닛과 상기 제2 모듈 사이에서 상기 광학적 축을 따라서 배치되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 비임이 상기 발산 유닛에 의해서 복수의 각각의 시준된 부분적인 비임들로 산개될 수 있고,
상기 제1 모듈이 상기 부분적인 비임들을 각각 공통 평면 내로 집중시킬 수 있으며, 그에 따라 상기 부분적인 비임들은, 복사 방향으로 상기 공통 평면의 앞과 뒤의 영역 내에서, 중첩되지 않고, 그리고
상기 선택 유닛이, 상기 부분적인 비임들이 중첩되지 않는 상기 영역 내에 배치되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 부분적인 비임들의 주요 광선들 사이의 각도가 제1 모듈에 의해서 변화될 수 있는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 발산 유닛이 상기 광학적 축 및 상기 광학적 축에 대해서 수직인 축 중 적어도 하나의 주위로 회전식으로 장착되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 발산 유닛이, 회절 광학적 요소, 하나 이상의 이색성 비임 스플리터, 하나 이상의 굴절 광학적 요소, 하나 이상의 마이크로렌즈 어레이, 하나 이상의 고정형 또는 동적 회절 격자, 하나 이상의 공간 광 변조기, 하나 이상의 홀로그램 및 하나 이상의 격자 광 밸브 중 적어도 하나를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상이거나 선택된 하나 이상을 포함하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 선택 유닛이, 제거될 부분적인 비임들의 복사 경로 내로 도입될 수 있는 흡수기를 구비하거나, 상기 선택 유닛이, 제거될 부분적인 비임들의 복사 경로 내로 도입될 수 있고 상기 제거될 부분적인 비임들이 흡수기 상으로 편향될 수 있게 하는 거울을 구비하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 선택 유닛이 많은 수의 마이크로거울로 이루어지거나 많은 수의 마이크로거울을 구비하는 정적 또는 동적 마이크로거울 어레이를 구비하고, 제거될 부분적인 비임들의 하나 이상의 각각이 마이크로거울에 의해서 흡수기 상으로 편향될 수 있는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 선택 유닛이, 상기 총 비임로부터 상기 부분적인 비임들의 일부를 선택적으로 제거하기 위해 상기 부분적인 비임들을 마스킹하거나 흡수하는 이동 가능한 마스크를 구비하는, 가공 장치.
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제1항에 있어서,
상기 발산 유닛이 회절 광학적 요소이고, 상기 선택 유닛으로, 상기 회절 광학적 요소에 의해서 생성되는 모든 차수의 회절 패턴이 상기 비임으로부터 제거될 수 있고, 상기 차수가 주요 차수가 아니거나 영의 차수인, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 발산 유닛이 회절 광학적 요소이고, 상기 선택 유닛으로, 상기 회절 광학적 요소에 의해서 생성되는 회절 패턴의 주요 차수인 적어도 하나의 부분적인 비임들이 제거될 수 있는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 모듈의 입구 동공 내에 배치되는 상기 발산 유닛이 상기 나머지 부분적인 비임들의 주요 광선들을 서로에 대해서 수렴하고, 그에 따라 상기 주요 광선들이 상기 제2 모듈과 상기 포커싱 유닛 사이에서 상기 광학적 축을 따라서 평면 내에서 서로에 대해서 최소 간격을 가질 것이고 상기 평면 뒤로 포커싱 유닛까지 이격되어 이동되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 모듈로, 상기 부분적인 비임들의 광선들의 각도들은 서로에 대해서 각각 작게 만들어져, 상응하는 부분적 비임들이 제1 모듈 내로 진입할 때 서로에 대해 가지는 상응하는 각도와 같이 그러한 각도들이 되고, 광학적 축 상에서 점-반사되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 포커싱 유닛이, 상기 나머지 부분적인 비임들의 주요 광선들을 서로 평행하게 만드는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 포커싱 유닛이, 상기 나머지 부분적인 비임들의 주요 광선들을 피가공 표면 상으로 포커싱하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
레이저 시스템을 추가적으로 구비하고, 상기 레이저 시스템으로, 레이저 비임이 복사 방향으로 상기 광학적 축 상에 생성될 수 있고, 상기 레이저 비임이 상기 레이저 비임 입구에서 진입하는, 가공 장치.
제19항에 있어서,
상기 레이저 시스템이 레이저 비임을 생성하기 위해서 비펄스형 레이저, 마이크로초 레이저, 나노초 레이저, 피코초 레이저 또는 펨토초 레이저를 구비하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 모듈 및 제2 모듈 중 적어도 하나가, 규정된 페츠발 합계를 가지거나 그로 구성되는 적어도 하나의 포지티브 렌즈 및 적어도 하나의 네거티브 렌즈를 구비하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
복사 방향으로 상기 레이저 비임 입구 뒤에서 그리고 상기 회전 유닛 앞에서 상기 광학적 축을 따라서 배치되는 포커스-천이(focus-shift) 유닛을 추가적으로 구비하고, 상기 포커스-천이 유닛으로 상기 레이저 비임의 광선들 사이의 각도가 조정될 수 있고, 그에 따라 상기 포커스-천이 유닛 앞의 또는 상기 포커스-천이 유닛 내의 광학적 축 상의 지점으로부터 광선의 투사에서 상기 광선들이 상기 포커스-천이 유닛 뒤의 광학적 축 상의 지점을 향해서 테이퍼되거나 이격되어 이동될 수 있고, 상기 포커스-천이 유닛의 뒤의 광학적 축 상의 상기 지점의 상기 포커스-천이 유닛으로부터의 간격이 상기 광학적 축을 따라서 변화될 수 있는, 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 줌 시스템이, 렌즈 축들이 상기 광학적 축에 대해서 동축적으로 배치되는 복수의 회전-대칭적 렌즈를 구비하는, 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 줌 시스템이 제1 그룹의 왜곡 프리즘을 구비하고, 상기 제1 그룹의 프리즘이 상기 광학적 축에 대해서 수직이고 상기 프리즘의 비-평행 표면들에 평행한 축 주위로 상호 회전 가능한, 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 줌 시스템이 제1 그룹의 원통형 렌즈 및 상기 제1 그룹에 대해서 상기 광학적 축 주위로 90°만큼 회전된 제2 그룹의 원통형 렌즈를 구비하고, 상기 제1 그룹의 원통형 렌즈 및 상기 제2 그룹의 원통형 렌즈가 각각 상기 광학적 축을 따라서 상호 변위될 수 있고, 상기 제1 그룹이 상기 발산 유닛과 상기 제1 모듈 사이에 배치되고, 그리고 상기 제2 그룹이 상기 선택 유닛과 상기 제2 모듈 사이에 배치되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 유닛이, 상기 광학적 축에 대해서 틸팅되어 배치되고 상기 광학적 축 주위로 회전될 수 있는 편평한 평면-평행 판을 구비하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 유닛이 적어도 2개의 쐐기 판을 가지는 배열체를 구비하거나 그러한 배열체로 이루어지고, 상기 쐐기 판이 상기 광학적 축 주위로 회전될 수 있는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 유닛이, 슈미트-페흐한 프리즘, 회전 K-거울 또는 도브 프리즘을 구비하거나 그러한 프리즘으로 이루어질 수 있고, 상기 프리즘이 상기 광학적 축 주위로 회전될 수 있는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 유닛이, 2개의 거울들 사이에 배치된 평면-평행 판을 구비하고, 상기 광학적 축을 따라서 상기 거울 중 하나 상으로 입사되는 레이저 비임이 거울에 의해서 평면-평행 판으로 반사되고, 상기 평면-평행 판을 통과하고 그리고 다른 거울 상으로 입사되도록 상기 거울 및 평면-평행 판이 배치되며, 상기 다른 거울로부터 상기 레이저 비임이 상기 광학적 축에 평행한 방향으로 그리고 상기 광학적 축에 대한 영 보다 큰 간격으로 반사되고, 상기 평면-평행 판이 회전 가능하고, 그리고 상기 거울이 상기 광학적 축에 평행한 방향으로 변위될 수 있는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학적 축 주위로 회전 가능하고 상기 레이저 비임의 편광화 상태가 변화될 수 있게 하는 편광화 유닛을 더 구비하고, 상기 레이저 비임의 편광화 방향이 상기 편광화 유닛에 의해서 상기 광학적 축 주위로 회전될 수 있고, 상기 편광화 유닛이 상기 복사 방향으로 상기 회전 유닛의 앞에 배치되는, 가공 장치.
제30항에 있어서,
상기 편광화 유닛이 상기 광학적 축 주위로 회전될 수 있는 회전 주파수가, 상기 회전 유닛의 오프셋 방향이 상기 광학적 축 주위로 회전하는 회전 주파수의 절반인, 가공 장치.
제30항에 있어서,
상기 편광화 유닛이 절반-파동 판, 4분-파동 판, 접선방향 편광기, 반경방향 편광기, 또는 지연 판들의 조합인, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 편향 유닛이 상기 광학적 축 주위로 회전식으로 장착되는 하나 이상의 검류계 스캐너, 하나 이상의 다각형 스캐너, 하나 이상의 공진 스캐너, 하나 이상의 피에조 스캐너, 하나 이상의 MEM 거울, 하나 이상의 마이크로거울 스캐너, 하나 이상의 음향-광학적 편향기 또는 전기-광학 편향기 및 쐐기 판들 또는 평면-평행 판들 중 적어도 하나의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 구비하는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 편향 유닛의 유효 회전 지점이 상기 제1 및 제2 모듈에 의해서 생성되는 상기 발산 유닛의 이미지와 정합되도록, 상기 편향 유닛이 배치되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 포커싱 유닛이 F-쎄타 렌즈를 구비하거나 F-쎄타 렌즈인, 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 편향 유닛이 상기 포커싱 유닛 앞에서 상기 광학적 축을 따라서 배치되는, 가공 장치.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 프로세스 가스 노즐을 더 구비하고, 상기 프로세스 가스 노즐로, 적어도 하나의 가스 제트가, 상기 부분적인 비임들 중 하나 이상에 의해서 가공되는 표면의 해당 영역 상으로 표적화될 수 있는, 가공 장치.
제37항에 있어서,
상기 프로세스 가스 노즐이, 상기 부분적인 비임들에 의해서 가공되는 표면의 영역을 각각 표적화하는 복수의 부분적인 노즐을 구비하는, 가공 장치.
표면을 레이저 가공하기 위한 방법으로서, 레이저 비임이 복사 방향으로 광학적 축 상으로 복사되고,
상기 레이저 비임이 오프셋 방향으로 상기 광학적 축에 대해서 간격을 두고 평행하게 변위되고, 상기 오프셋 방향이 상기 광학적 축 주위로 일시적으로 회전하며,
상기 레이저 비임이 복수의 부분적인 비임들로 산개되고, 상기 부분적인 비임들은, 상기 광학적 축에 대한 반경방향으로, 연속적인 또는 불연속적인 세기 분포를 형성하며,
상기 복수의 부분적인 비임들이 총 비임을 나타내며,
상기 부분적인 비임들 각각이 집중되며,
상기 부분적인 비임들의 일부가 상기 총 비임으로부터 제거되고,
상기 부분적인 비임들의 나머지 광선들 사이의 각도 각각이 보다 작게 만들어지며,
상기 부분적인 비임들이, 시간의 함수로서, 편향되고, 상기 부분적인 비임들의 광선들 사이의 각도가 각각 감소되고, 그리고
상기 총 비임의 나머지 부분적인 비임들이 각각 집중되는, 표면을 레이저 가공하기 위한 방법.
제39항에 있어서,
상기 편향은 상기 비임의 원형 편향인, 표면을 레이저 가공하기 위한 방법.
제39항에 있어서,
상기 오프셋 방향으로의 회전은 상기 비임의 편향과 동기화되는, 표면을 레이저 가공하기 위한 방법.
제39항에 있어서,
상기 부분적인 비임들이 피가공 표면 상에서 주기를 가지는 포컬 지점의 주기적인 배열체를 형성하고,
상기 표면을 레이저 가공하기 위한 방법은,
포컬 지점에 레이저 가공을 실시하는 제1가공 단계; 및
상기 표면이 포컬 지점의 주기적인 배열체의 방향으로 상기 표면의 평면 내에서 소정 거리 만큼 상기 포컬 지점에 대해서 변위되는 상기 표면의 변위 후에, 상기 표면의 추가적인 레이저 가공을 실시하는 제2가공 단계를 더 포함하고,
상기 주기가 상기 소정 거리의 정수배인, 표면을 레이저 가공하기 위한 방법.
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