TW202117392A - 用於雷射照射的轉換裝置 - Google Patents

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泛亞卡斯洛夫 格林姆
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Abstract

一種用於雷射照射（7）之轉換裝置（1），其包含在第一方向（x）上並排地配置之柱面透鏡（3）之第一陣列（2）及在該第一方向（x）上並排地配置之柱面透鏡（5）之第二陣列（4），其中，在該轉換裝置（1）之操作期間，待轉換之該雷射照射（7）首先穿過該第一陣列（2）且接著穿過該第二陣列（4），且其中在每一狀況下，該第一陣列（2）之該等柱面透鏡（3）中之一者與該第二陣列（4）之該等柱面透鏡（5）中之一者相關聯，以產生減縮望遠鏡之陣列，其中該第一陣列（2）之該等柱面透鏡（3）之圓柱軸線（6）與該第一方向（x）圍成大於45°且小於90°之角度（γ）。

Description

用於雷射照射的轉換裝置
本發明係關於根據申請專利範圍第1項或申請專利範圍第10項之前言的一種用於雷射照射之轉換裝置，及申請專利範圍第11項之前言的一種雷射裝置。
對於平板顯示器（Flat Panel Display）製造，最近已確立了紫外線（UV）二極體泵浦固態（DPSS）雷射作為可靠且維護成本低之雷射源。此處，可用此等類型之源解決例如用於可撓性OLED顯示器之雷射剝離（Laser Lift Off，LLO），及例如用於生產低溫多晶矽（Low Temperature Poly Silicon，LTPS）薄膜電晶體之退火（亦即，非晶矽層之結晶）應用。此等雷射與諸如準分子雷射之其他源相比具有低脈衝能量，從而增加了對在處理區域中產生緊密聚焦之光束點的需要。此外，必須使對工件之均一照明之強度分佈均勻，以達成一致的產品品質。
在US 7 782 535中，揭示了一種雷射裝置，其具有雷射光源及用於雷射照射之轉換裝置。雷射光源可被形成為倍頻Nd-YAG雷射或被形成為準分子雷射。自雷射光源射出之雷射照射在x方向及y方向兩者上具有例如圓形橫截面及光束品質因數Mx 2 = My 2 = 4。轉換裝置由一起形成望遠鏡陣列之柱面透鏡之兩個陣列組成。柱面透鏡之圓柱軸線以與柱面透鏡並排地配置之方向成45°之角度傾斜。此設計確保了穿過望遠鏡之部分光束之橫截面相對於柱面透鏡之軸線成鏡像。藉由此類設計可達成的是，關於一個方向之光束品質因數顯著地減縮且不會變得遠遠大於1，其中相對於在光束轉換之前的狀態，關於另一方向之光束品質因數增大。在關於垂直於線之方向之光束品質因數為約1的狀況下，可因此獲得具有長聚焦深度之極薄線性剖面。關於線之縱向範圍之光束品質因數在此狀況下同時顯著地增大的事實未被證明為不利，此係因為在線之縱向方向上不需要聚焦或不需要高程度之聚焦。相反地，由於在線之縱向方向上之光束品質因數增大，故一般而言，空間相干性亦顯著地減縮且特此在此方向上之光學干涉亦顯著地減縮。
此光束轉換方法係基於將雷射照射劃分成複數個部分光束。在劃分程序期間，產生了尖銳強度邊緣，其在大多數實現中伴隨著對柱面透鏡之間的中間區之照明。在此等區上傾斜之光會導致不當的能量損耗，此係因為表面之品質及形狀以及此等區域中之塗層常常在技術上受限制且未被很好地控制。此外，光束轉換裝置通常被設計為用於很好準直之入射光束之伸縮式系統。然而，此在大多數狀況下僅針對一個方向被實現。針對另一方向，入射光束可能具有明顯的發散度，此會導致對第二陣列之透鏡之過度照明，且因此導致光損耗。
自EP 1 528 425 A1已知在開始時所描述之類型之轉換裝置及雷射裝置。其中所描述之雷射裝置包含雷射二極體棒，雷射二極體棒之雷射照射將耦合至光纖中。雷射裝置進一步包含轉換裝置，轉換裝置包含由柱面透鏡之四個陣列構成之兩個單片透鏡望遠鏡。透鏡以與第一方向成45°而定向之前兩個陣列形成縮小克卜勒（Keppler）望遠鏡陣列。透鏡以與第一方向成-45°而定向之第三陣列及第四陣列形成縮小伽利略（Galileo）望遠鏡陣列。此兩個交叉望遠鏡使入射光束之橫截面相對於柱面透鏡之軸線成鏡像，且同時減縮其在出口處之橫截面。大小減縮意欲防止由雷射二極體棒之個別發射器發射之雷射光束重疊，並據稱改良了棒形照射之聚焦。
然而，在第一克卜勒望遠鏡後方之光束大小僅在一個方向上減縮。對於垂直方向，光束大小甚至會擴展，並部分地過度照明第二伽利略望遠鏡陣列之柱面透鏡。
本發明之基本問題係產生上文所提及之類型之轉換裝置及雷射裝置，其中損耗減縮。
根據本發明，此係藉由具有申請專利範圍第1項或申請專利範圍第10項之特性特徵的前述類型之轉換裝置及具有申請專利範圍第11項之特性特徵的前述類型之雷射裝置來達成。附屬請求項係關於本發明之較佳具體實例。
申請專利範圍第1項，希望第一陣列之柱面透鏡之圓柱軸線與第一方向圍成大於45°且小於90°之角度。以此方式，有可能至少部分地防止雷射照射射中第二陣列之柱面透鏡與第二陣列之相鄰透鏡之間的空間。
其限制條件可為，第二陣列之柱面透鏡之圓柱軸線平行於第一陣列之柱面透鏡之圓柱軸線。詳言之，第一陣列及/或第二陣列之柱面透鏡之圓柱軸線可與第一方向圍成大於46°且小於60°之角度。此角度範圍證明是有利於避免損耗。
有可能的是，第一陣列之所有柱面透鏡具有相同焦距及/或相同曲率半徑，及/或第二陣列之所有柱面透鏡具有相同焦距及/或相同曲率半徑。詳言之，第二陣列之柱面透鏡之焦距及半徑不同於第一陣列之柱面透鏡之焦距及半徑。
其限制條件可為，望遠鏡之減縮因數大於1，尤其是介於1.1與3之間。此減縮範圍亦被證明為有利於避免損耗。
詳言之，對於望遠鏡之減縮因數Γ，下式可適用：
Figure 02_image001
， 其中 F3 為第一陣列之柱面透鏡之焦距， F5 為第二陣列之柱面透鏡之焦距， R3 為第一陣列之柱面透鏡之曲率半徑，且 R5 為第二陣列之柱面透鏡之曲率半徑。
為了達成減縮，將第一陣列之柱面透鏡之焦距選擇為長於第二陣列之柱面透鏡之焦距。
其限制條件亦可為，第一陣列及/或第二陣列之柱面透鏡之圓柱軸線與第一方向（x）圍成一角度，對於該角度，下式適用：
Figure 02_image003
具有對應大的減縮因數之此類設計確保了即使是對於在入口處未完美準直之光，雷射照射亦不會射中第二陣列之柱面透鏡與相鄰透鏡之間的空間。此類損耗減縮轉換同時可提供通過陣列透鏡對之每一部分光束之橫截面相對於透鏡頂點之軸線的鏡像。
有可能的是，柱面透鏡之第一陣列及第二陣列形成於一個-尤其是單片-基板上。此會產生轉換裝置之緊湊且穩固的設計。此外，沒有必要對柱面透鏡之陣列之間的距離進行任何調整。
替代地，該等陣列亦可形成於不同基板上。亦有可能由個別柱面透鏡組裝陣列。此類設計可提供例如關於製造或熱穩定性之優點。
其限制條件可為，第一陣列及/或第二陣列之柱面透鏡為折射透鏡或梯度折射率透鏡。替代地，亦可設想繞射設計。
根據申請專利範圍第10項，希望第一陣列之柱面鏡之圓柱軸線與第一方向圍成大於45°且小於90°之角度。在此替代設計中，兩個陣列包含柱面鏡，尤其是凹柱面鏡，而非柱面透鏡。在具有柱面鏡之此設計中，可類似地實現附屬請求項2至9之特性。
根據申請專利範圍第11項，希望第一陣列之柱面透鏡之圓柱軸線與第一方向圍成大於45°且小於90°之角度。詳言之，轉換裝置可為根據本發明之轉換裝置。
有可能的是，雷射光源被設計為半導體雷射，尤其是被設計為雷射二極體棒，例如被設計為具有彼此隔開約200 μm之距離之複數個發射器的雷射二極體棒。其限制條件可為，雷射裝置包含配置於雷射光源與轉換裝置之間的至少一個快軸準直透鏡，尤其是其中快軸準直透鏡在垂直於第一方向之第二方向上準直由雷射光源發射之雷射照射。對於此類雷射二極體棒，複數個發射器之照射光場可被對稱化且其聚焦性能由轉換裝置以最小光損耗而改良。
替代地，存在的可能性是，雷射光源可發射多模式雷射照射，其中關於垂直於雷射照射之傳播方向之第一方向的光束品質因數大於1，尤其是大於2，且關於垂直於與傳播方向垂直之第一方向之第二方向的光束品質因數大於1，尤其是大於2，轉換裝置之陣列在雷射裝置中經設計及配置成使得入射於轉換裝置上之雷射照射被轉換為使得：雷射照射之光束品質因數相對於第一方向增大，且雷射照射之光束品質因數相對於第二方向減縮。詳言之，雷射光源可為Nd-YAG雷射或準分子雷射或二極體泵浦固態（DPSS）雷射，例如紫外線DPSS雷射。亦就此類雷射光源而言，光束整形損耗可由轉換裝置減縮。
圖1中所展示的根據本發明之轉換裝置1之具體實例包含在第一方向x上並排地配置之柱面透鏡3之第一陣列2及亦在第一方向x上並排地配置之柱面透鏡5之第二陣列4。陣列2、4配置於基板之前側及後側上，使得第一陣列2之柱面透鏡3與第二陣列4之柱面透鏡5相對。此處，柱面透鏡3、5單片地形成於基板上。
第一陣列2之柱面透鏡3及第二陣列4之柱面透鏡5各自經定向成使得其圓柱軸線6與x方向形成角度γ（參見圖1），其大於45°，尤其是介於46°與60°之間。此外，第一陣列2之所有柱面透鏡4之焦距及曲率半徑相同。此外，第二陣列3之所有柱面透鏡5之焦距及曲率半徑亦相同。
希望在轉換裝置1之操作期間，待轉換之雷射照射首先穿過第一陣列2且接著穿過第二陣列4，藉此雷射照射由第一陣列2之柱面透鏡3劃分成複數個部分光束。穿過第一陣列2之柱面透鏡3之部分光束穿過第二陣列4之相對柱面透鏡5。
個別部分光束由相對於x方向傾斜之柱面透鏡3、5轉換，使得在穿過轉換裝置1之後，個別部分光束之橫截面相對於柱面透鏡3、5之對應頂點線8顯得成鏡像，如圖6中示意性地所展示，其中輸入光束ABCD轉換成輸出光束A'B'C'D'。
在為多模式雷射照射且關於第一方向x及第二方向y兩者之光束品質因數Mx 2 、My 2 大於2之雷射照射的狀況下，可藉由轉換而達成的是，雷射照射之光束品質因數Mx 2 相對於第一方向x增大，且雷射照射之光束品質因數My 2 相對於第二方向y減縮。用於此類雷射照射之典型雷射光源為例如Nd-YAG雷射或準分子雷射或紫外線二極體泵浦固態（DPSS）雷射。
第一陣列2及第二陣列4之相對柱面透鏡3、5各自形成望遠鏡，尤其是克卜勒望遠鏡。形成望遠鏡之相對柱面透鏡3、5之間的距離等於此等透鏡之焦距之總和。
此處，第一陣列2之柱面透鏡3之焦距大於第二陣列4之柱面透鏡5之焦距，從而使由相對柱面透鏡3、5形成之望遠鏡為減縮望遠鏡。望遠鏡之減縮因數Γ大於1，尤其是介於1.1與3之間。
圖7示意性地繪示了雷射照射7入射於柱面透鏡3之第一陣列2上，藉此為了簡單起見，此處僅指示四個柱面透鏡3。雷射照射7具有狹長橢圓形橫截面。用p標示鄰近柱面透鏡3之頂點線8之距離。雷射光束7由第一陣列2劃分成複數個部分光束7a、7b、7c、7d。
圖8展示了此等部分光束7a、7b、7c、7d入射於柱面透鏡5之第二陣列4上。可看出，部分光束7a、7b、7c、7d相對於頂點線8成鏡像並在大小上根據減縮因數Γ減縮。此減縮促成了以下事實：部分光束7a、7b、7c、7d未入射於第二陣列4之個別柱面透鏡5與相鄰透鏡之間的過渡區域中。
圖4及圖5繪示了雷射照射之個別光束如何由轉換裝置1轉換。僅示意性地展示了該等望遠鏡中之一者。為了闡明起見而將柱面透鏡3、5繪製為單獨的透鏡。然而，其可由如圖1中所展示之單片基板之入口表面及出口表面形成。
自圖5可看出，第一陣列2之柱面透鏡3之焦距F3 大於第二陣列4之柱面透鏡5之焦距F5 ，且因此，在穿過第二陣列4之圓柱透鏡5之後在距光軸9之距離H處進入第一陣列2之柱面透鏡3的光束將具有距光軸9之較小距離H'。同樣適用於在距光軸9之較小距離h處進入第一陣列2之柱面透鏡3的光束。圖5展示了在穿過第二陣列4之柱面透鏡5之後，此光束具有距光軸9之甚至更小的距離h'。圖4以前視圖展示了此等條件。
因此，下式適用：
Figure 02_image005
,                                  [方程式1] 其中R3 為第一陣列2之柱面透鏡3之半徑，且R5 為第二陣列4之柱面透鏡5之半徑。當使用轉換裝置用於異向性光束塑形以產生雷射線時，柱面透鏡3、5之半徑R3 、R5 可為數毫米。
憑藉圖4，可導出望遠鏡之角度γ與減縮因數Γ之間的關係。可看出，
Figure 02_image007
係針對
Figure 02_image009
。由此得出角度γ：
Figure 02_image011
[方程式2]
同時滿足方程式1及2會提供出射部分光束橫截面相對於柱面透鏡3、5之頂點線8的鏡像。
自圖4可進一步導出，在第一陣列2之柱面透鏡3上在x方向上具有延伸x的光束在第二陣列4之柱面透鏡5上在y方向上具有延伸y'（參見圖4）。對於y'，則下式適用：
Figure 02_image013
[方程式3]
因此，自圖4可進一步導出，在第一陣列2之圓柱透鏡3上在y方向上具有延伸y的光束在第二陣列4之圓柱透鏡5上在x方向上具有延伸x'（參見圖4）。對於x'，則下式適用：
Figure 02_image015
[方程式4]
自該等方程式可看出，轉換裝置之輸出處的片段之高度及寬度減小了tan (γ)倍，其限制條件為
Figure 02_image017
。
根據此等考慮因素，亦可在仿射映射之背景中描述轉換裝置在入射強度分佈上之工作原理，仿射映射保留以下性質： 1. 共線性 2. 平行性 3. 集之凸性 4. 沿著線之長度之比率 5. 點之加權集合之重心。
轉換裝置之仿射映射應在影像空間中被表示為
Figure 02_image019
Figure 02_image021
並在角空間中被表示為
Figure 02_image023
，且理解如下：
Figure 02_image025
Figure 02_image027
，                                        [方程式5] 其中
Figure 02_image029
Figure 02_image031
。                                                               [方程式6]
此處，
Figure 02_image033
表示相對於y軸之縮放運算。對於相對於頂點線8之鏡像及縮放，需要基轉換，該基轉換由眾所周知的2D旋轉矩陣
Figure 02_image035
給出。此外，在角空間及影像空間中之縮放展現了反轉行為，且因此必須反轉
Figure 02_image037
。
在簡短的簡化計算之後，此轉換為：
Figure 02_image039
Figure 02_image041
，
Figure 02_image043
[方程式7]
因此，方程式（3）及（4）為沿著座標向量之輸入向量之特殊狀況並由下式獲得：
Figure 02_image045
Figure 02_image047
。                                   [方程式8]
在圖2及圖3中展示了雷射裝置，其包含作為雷射光源10之雷射二極體棒。在根據圖3之俯視圖中僅展示了此雷射二極體棒之三個發射器。例如，雷射二極體棒可為具有22個發射器及980 nm之波長的高功率棒。個別發射器各自在慢軸方向上之大小可為130 μm，該慢軸方向在所展示之實例中對應於x方向。個別發射器各自在快軸方向上之大小可為1.6 μm，該快軸方向在所展示之實例中對應於y方向。個別發射器可在慢軸方向或x方向上具有200 μm之間距。在慢軸方向或x方向上之數值孔徑可為± 4.25°。在快軸方向或y方向上之數值孔徑可為± 24.5°。
雷射裝置進一步包含在雷射光源10與轉換裝置1之間的快軸準直透鏡11。快軸準直透鏡11在y方向上或在快軸方向上準直由個別發射器發射之雷射照射7。例如，快軸準直透鏡11可具有0.16 mm之焦距。
為了與此類雷射二極體棒一起使用，轉換裝置1之柱面透鏡3、5之半徑可為約0.2 mm至1.5 mm。
藉由轉換裝置1之所描述設計，即使在將雷射二極體棒用作雷射光源10時，亦可藉由不將雷射照射入射至第二陣列4之鄰近圓柱透鏡5之區域中而減縮損耗。
1:轉換裝置 2:第一陣列 3:柱面透鏡 4:第二陣列 5:柱面透鏡 6:圓柱軸線 7:雷射照射/雷射光束 7a:部分光束 7b:部分光束 7c:部分光束 7d:部分光束 8:頂點線 9:光軸 10:雷射光源 11:快軸準直透鏡 ABCD:輸入光束 A'B'C'D':輸出光束 F3:焦距 F5:焦距 H:距離 H':較小距離 h:較小距離 Mx 2:光束品質因數 My 2:光束品質因數 p:距離 R3:半徑 R5:半徑 V-V:箭頭 x:第一方向 x':延伸 y:第二方向 y':延伸 z:傳播方向 γ:角度 Γ:減縮因數
基於較佳例示性具體實例參考隨附圖示之以下描述，本發明之其他特徵及優點將變得清楚，圖示中： [圖1]展示根據本發明之轉換裝置之具體實例的透視圖； [圖2]展示根據本發明之雷射裝置之具體實例的示意性側視圖； [圖3]展示根據圖2之雷射裝置的俯視圖； [圖4]展示根據本發明之轉換裝置之具體實例之細節的示意性前視圖，其中示意性地指示了雷射照射； [圖5]展示根據圖4中之箭頭V - V的示意性截面； [圖6]展示根據本發明之轉換裝置之具體實例之細節的示意性前視圖，其中示意性地指示了雷射照射； [圖7]展示根據本發明之轉換裝置之具體實例之第一陣列之細節的前視圖，其中示意性地指示了雷射照射； [圖8]展示根據圖6之轉換裝置之第二陣列之細節的前視圖，其中示意性地指示了雷射照射。
在該等圖中，相同及功能上相同的部件係用相同的附圖標記來標示。此外，為了更好地定向而在一些圖中插入了笛卡爾（Cartesian）座標系統。
1:轉換裝置
2:第一陣列
3:柱面透鏡
4:第二陣列
5:柱面透鏡
6:圓柱軸線
x:第一方向
y:第二方向
z:傳播方向
γ:角度

Claims (15)

  1. 一種用於雷射照射（7）之轉換裝置（1），其包含在第一方向（x）上並排地配置之柱面透鏡（3）之第一陣列（2）及在該第一方向（x）上並排地配置之柱面透鏡（5）之第二陣列（4），其中，在該轉換裝置（1）之操作期間，待轉換之該雷射照射（7）首先穿過該第一陣列（2）且接著穿過該第二陣列（4），且其中在每一狀況下，該第一陣列（2）之所述柱面透鏡（3）中之一者與該第二陣列（4）之所述柱面透鏡（5）中之一者相關聯，以使得產生減縮望遠鏡之陣列，其特徵在於，該第一陣列（2）之所述柱面透鏡（3）之圓柱軸線（6）與該第一方向（x）圍成大於45°且小於90°之角度（γ）。
  2. 如請求項1之轉換裝置（1），其中，該第二陣列（4）之所述柱面透鏡（5）之所述圓柱軸線（6）平行於該第一陣列（2）之所述柱面透鏡（3）之所述圓柱軸線（6）。
  3. 如請求項1或2之轉換裝置（1）， 其中，該第一陣列及/或該第二陣列（2、4）之所述柱面透鏡（3、5）之所述圓柱軸線（6）與該第一方向（x）圍成大於46°且小於60°之角度（γ）。
  4. 如請求項1或2之轉換裝置（1）， 其中，該第一陣列（2）之所有柱面透鏡（3）具有相同焦距（F3 ）及/或相同曲率半徑（R3 ），及/或該第二陣列（4）之所有柱面透鏡（5）具有相同焦距（F5 ）及/或相同曲率半徑（R5 ）。
  5. 如請求項1或2之轉換裝置（1）， 其中，所述望遠鏡之減縮因數
    Figure 03_image049
    大於1，尤其是介於1.1與3之間。
  6. 如請求項1或2之轉換裝置（1），其中，對於所述望遠鏡之減縮因數
    Figure 03_image049
    ，其適用於下列算式：
    Figure 03_image051
    ， 其中 F3 為該第一陣列（2）之所述柱面透鏡（3）之焦距， F5 為該第二陣列（4）之所述柱面透鏡（5）之焦距， R3 為該第一陣列（2）之所述柱面透鏡（3）之曲率半徑，且 R5 為該第二陣列（4）之所述柱面透鏡（5）之曲率半徑。
  7. 如請求項1或2之轉換裝置（1）， 其中，該第一陣列及/或該第二陣列（2、4）之所述柱面透鏡（3、5）之所述圓柱軸線（6）與該第一方向（x）圍成一角度（γ），對於該角度，其適用於下列算式：
    Figure 03_image053
    。
  8. 如請求項1或2之轉換裝置（1）， 其中，所述柱面透鏡（3、5）之該第一陣列及該第二陣列（2、4）形成於一個，尤其是單片的，基板上。
  9. 如請求項1或2之轉換裝置（1）， 其中，該第一陣列及/或該第二陣列（2、4）之所述柱面透鏡（3、5）為折射透鏡或梯度折射率透鏡。
  10. 一種用於雷射照射之轉換裝置，其包含在第一方向上並排地配置之柱面鏡之第一陣列及在該第一方向上並排地配置之柱面鏡之第二陣列，其中，在該轉換裝置之操作期間，待轉換之該雷射照射首先由該第一陣列反射且接著由該第二陣列反射，且其中在每一狀況下，該第一陣列之所述柱面鏡中之一者與該第二陣列之所述柱面鏡中之一者相關聯，以使得產生減縮望遠鏡之陣列，其特徵在於，該第一陣列之所述柱面鏡之圓柱軸線與該第一方向圍成大於45°且小於90°之角度（γ）。
  11. 一種雷射裝置，其包含 雷射光源（10），其在該雷射裝置之操作期間發射雷射照射（7）， 轉換裝置（1），其用於自該雷射光源（10）發出之該雷射照射（7），該轉換裝置具有在第一方向（x）上彼此緊鄰地配置之柱面透鏡（3）或柱面鏡之第一陣列（2）及在該第一方向（x）上彼此緊鄰地配置之柱面透鏡（5）或柱面鏡之一第二陣列（4），在每一狀況下，該第一陣列（2）之所述柱面透鏡（3）或所述柱面鏡中之一者被分配給該第二陣列（4）之所述柱面透鏡（5）或所述柱面鏡中之一者，以此分配方式使得穿過該第一陣列（2）之柱面透鏡（3）或由該第一陣列之所述柱面鏡反射的該雷射照射（7）之一部分光束（7a、7b、7c、7d）至少實質上穿過該第二陣列（4）之該相關聯柱面透鏡（5）或至少實質上由該第二陣列之所述柱面鏡反射，且其中在該第一陣列（2）之該柱面透鏡（3）或該柱面鏡上的此部分光束（7a、7b、7c、7d）之橫截面大於在該第二陣列（4）之該相關聯柱面透鏡（5）或該柱面鏡上的該部分光束（7a、7b、7c、7d）之橫截面，尤其是其中該轉換裝置（1）為根據請求項1至10中任一項之轉換裝置（1）， 其特徵在於，該第一陣列（2）之所述柱面透鏡（3）或所述柱面鏡之圓柱軸線（6）與該第一方向（x）圍成大於45°且小於90°之角度（γ）。
  12. 如請求項11之雷射裝置，其中，該雷射光源（10）被設計為半導體雷射，尤其是被設計為雷射二極體棒，例如被設計為具有彼此隔開約200 μm之距離之複數個發射器的雷射二極體棒。
  13. 如請求項11或12之雷射裝置， 其中，該雷射裝置包含配置於該雷射光源（10）與該轉換裝置（1）之間的至少一個快軸準直透鏡（11），尤其是其中該快軸準直透鏡（11）在垂直於該第一方向（x）之一第二方向（y）上準直由該雷射光源（10）發射之該雷射照射（7）。
  14. 如請求項11之雷射裝置，其中，該雷射光源（10）可發射多模式雷射照射，其中關於垂直於該雷射照射（7）之傳播方向（z）之該第一方向（x）的光束品質因數（Mx 2 ）大於1，尤其是大於2，且關於垂直於該傳播方向（z）之該第二方向（y）的光束品質因數（My 2 ）大於1，尤其是大於2，該轉換裝置（1）之所述陣列（2、4）在該雷射裝置中經設計及配置成使得入射於該轉換裝置（1）上之該雷射照射（7）被轉換為使得：該雷射照射（7）之該光束品質因數（Mx 2 ）相對於該第一方向（x）增大，且該雷射照射（7）之該光束品質因數（My 2 ）相對於該第二方向（y）減縮。
  15. 如請求項11或14之雷射裝置， 其中，該雷射光源（10）被設計為Nd-YAG雷射，或被設計為準分子雷射，或被設計為紫外線二極體泵浦固態（DPSS）雷射。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7230968B2 (en) * 2003-07-10 2007-06-12 Nippon Steel Corporation Semiconductor laser device and solid-state laser device using same
EP1528425B1 (de) 2003-10-30 2010-09-08 LIMO Patentverwaltung GmbH & Co. KG Anordnung und Vorrichtung zur optischen Strahlbündeltransformation
WO2006066706A2 (en) * 2004-12-22 2006-06-29 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh Optical illumination system for creating a line beam
KR100951370B1 (ko) 2006-06-02 2010-04-08 리모 파텐트페어발퉁 게엠베하 운트 코. 카게 빔 형성 장치
DE102007057868B4 (de) * 2007-11-29 2020-02-20 LIMO GmbH Vorrichtung zur Erzeugung einer linienförmigen Intensitätsverteilung
EP2283549A4 (en) * 2008-05-08 2013-08-28 Oclaro Photonics Inc HIGH BRIGHTNESS DIODE OUTPUT METHODS AND DEVICES
KR101738155B1 (ko) * 2015-06-10 2017-05-22 주식회사 필옵틱스 라인 빔 형성 장치

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