WO2006119785A1

WO2006119785A1 - Vorrichtung zur aufteilung elektromagnetischer strahlung in eine mehrzahl gleicher teilstrahlen

Info

Publication number: WO2006119785A1
Application number: PCT/EP2005/004954
Authority: WO
Inventors: Wieland Hill
Original assignee: Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-16

Abstract

Vorrichtung zur Aufteilung elektromagnetischer Strahlung in eine Mehrzahl gleicher Teilstrahlen, umfassend eine Einrichtung (1, 20) zur Homogenisierung der aufzuteilenden Strahlung (4) sowie Aufteilmittel (2, 21) zur Aufteilung der von der Einrichtung (1, 20) homogenisierten Strahlung, wobei die Aufteilmittel (2, 21) ein Linsenarray (15) mit einer Mehrzahl von Linsenelementen zur Erzeugung der Mehrzahl von Teilstrahlen (19) umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung zur Aufteilung elektromagnetischer Strahlung in eine Mehrzahl gleicher Teilstrahlen, umfassend eine Einrichtung zur Homogenisierung der aufzuteilenden Strahlung sowie Aufteilmittel zur Aufteilung der von der Einrichtung homogenisierten Strahlung.

Es ist bekannt, elektromagnetische Strahlung, wie beispielsweise Laserstrahlung zu homogenisieren und anschließend auf eine Maske auftreffen zu lassen, die eine Vielzahl von gleichartigen Öffnungen aufweist. Durch diese Öffnungen wird eine Vielzahl von gleichartigen Teilstrahlen hindurch treten, die in einer Arbeitsebene auftreffen können. Mit derartigen Teilstrahlen kann beispielsweise in ein Werkstück eine Vielzahl gleicher Löcher gebohrt werden. Weiterhin können die Teilstrahlen auch zu lithographischen Zwecken verwendet werden.

Als nachteilig bei einem derartigen Stand der Technik erweist sich einerseits die unter Umständen sehr komplexe Maskengeometrie für die Erzeugung einer Vielzahl von Teilstrahlen. Andererseits erweist sich der oft sehr niedrige Füllfaktor der Muster auf der Maske als nachteilig. Beispielsweise können dabei bis zu 90% der auf die Maske auftreffenden Strahlung verloren gehen. Eine weitere Anwendungsbeschränkung ergibt sich aus den häufig sehr filigranen Strukturen der Maske, die keine Beaufschlagung mit großen Strahlungsintensitäten erlauben.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die effektiver aufgebaut ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Aufteilmittel ein Linsenarray mit einer Mehrzahl von Linsenelementen zur Erzeugung der Mehrzahl von Teilstrahlen umfassen. Die Aufteilung der Strahlung in gleiche Teilstrahlen erfolgt somit nicht in der Maske sondern in einem Linsenarray. Dieses kann dabei so gestaltet sein, dass die Verluste gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen deutlich verringert werden können.

Es kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Homogenisierung mindestens zwei Homogenisierungsmittel umfasst, die in Ausbreitungsrichtung der Strahlung hintereinander angeordnet sind . Dadurch kann die aufzuteilende Strahlung sowohl hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung, als auch hinsichtlich ihrer Winkelverteilung homogenisiert werden. Durch diese zweifache Homogenisierung kann besser gewährleistet werden, dass Teilstrahlen gleiche Eigenschaften, insbesondere einen gleichen Querschnitt in einer Arbeitsebene aufweisen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Homogenisierung eine erste Linse umfasst, die in Ausbreitungsrichtung der Strahlung zwischen den mindestens zwei Homogenisierungsmitteln angeordnet ist und als Fourierlinse dient. Durch diese Linse kann beispielsweise im Bereich der zweiten Homogenisierungsmittel das durch die ersten Homogenisierungsmittel hindurch getretene Strahlungsfeld derart überlagert werden, dass dieses Strahlungsfeld in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung räumlich homogen ist.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Homogenisierung eine zweite Linse umfasst, die in Ausbreitungsrichtung der Strahlung hinter den mindestens zwei Homogenisierungsmitteln angeordnet ist und als Fourierlinse dient. Durch diese Linse kann in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung hinter der zweiten Linse das durch die zweiten Homogenisierungsmittel hindurch getretene Strahlungsfeld derart überlagert werden, dass dieses Strahlungsfeld in der Ebene hinsichtlich der Winkel einzelner Anteile des Strahlungsfeldes homogen ist.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass eines oder jedes der mindestens zwei Homogenisierungsmittel die aufzuteilende Strahlung hinsichtlich zweier zueinander senkrechter und zur Ausbreitungsrichtung der Strahlung senkrechter Richtungen homogenisiert. Beispielsweise könnte bei Verwendung eines Laserdiodenbarrens als Strahlungsquelle das von diesem ausgehende Licht sowohl hinsichtlich der Fast-Axis als auch hinsichtlich der Slow- Axis homogenisiert werden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass eines oder jedes der mindestens zwei Homogenisierungsmittel einen Homogenisator umfasst.

Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass eines oder jedes der mindestens zwei Homogenisierungsmittel zwei Homogenisatoren umfasst. Durch zwei Homogenisatoren pro Homogenisierungsmittel wird die Effektivität der Homogenisierung erhöht.

Es kann vorgesehen sein, dass einer oder jeder der Homogenisatoren mindestens ein Linsenarray mit einer Mehrzahl von Linsenelementen umfasst. Alternative Homogenisatoren sind beispielsweise als stabförmiger Homogenisierer aufgebaut, der durch eine Vielzahl von inneren Reflexionen zur Homogenisierung der Strahlung beiträgt. Ein weiterer alternativer Homogenisator ist ein Diffuser. -A-

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das von den Aufteilmitteln umfasste Linsenarray und/oder das mindestens eine von der Einrichtung zur Homogenisierung umfasste Linsenarray Zylinderlinsen aufweist. Zylinderlinsen erlauben eine zwickellose Ausnutzung einer Substratfläche, so dass ein höherer Füllfaktor als bei rotationssymmetrischen Linsenelementen gegeben ist.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass eines oder jedes der Linsenarrays eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche für die aufzuteilende Strahlung aufweist, wobei auf der Eintrittsfläche und/oder auf der Austrittsfläche Zylinderlinsen angeordnet sind.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die auf der Austrittsfläche angeordneten Zylinderlinsen senkrecht oder parallel zu den auf der Eintrittsfläche angeordneten Zylinderlinsen sind.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung zumindest teilweise telezentrisch aufgebaut ist. Durch eine zumindest teilweise telezentrische Vorrichtung können beispielsweise eine Mehrzahl von senkrechten Bohrlöchern durch die Teilstrahlen effektiver erstellt werden.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die ersten und/oder die zweiten Homogenisierungsmittel zumindest teilweise in der Fokusebene der ersten Linse angeordnet sind.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Aufteilmittel eine Maske, insbesondere mit mindestens einer Öffnung für den Hindurchtritt von Strahlung, umfassen. Durch das Vorsehen eines Linsenarrays zur Aufteilung der Strahlung in Teilstrahlen kann die Maske sehr einfach gestaltet werden, insbesondere mit nur einer Öffnung versehen werden. Das durch die Öffnung vorgegebene Muster wird durch das Linsenarray auf die Teilstrahlen übertragen. Alternativ kann auch auf eine Maske verzichtet werden.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Maske in Ausbreitungsrichtung der Strahlung hinter der zweiten Linse, insbesondere in deren Fokusebene, angeordnet ist. Dadurch befindet sich die Maske in einer Ebene, in der die aufzuteilende Strahlung hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung und hinsichtlich ihrer Winkelverteilung homogen ist.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Aufteilmittel eine dritte Linse umfassen, die insbesondere als Fourierlinse dient.

Dabei kann die Maske in Ausbreitungsrichtung der Strahlung vor der dritten Linse, insbesondere in deren Fokusebene, angeordnet sein.

Weiterhin kann das von den Aufteilmitteln umfasste Linsenarray in Ausbreitungsrichtung der Strahlung hinter der dritten Linse, insbesondere in deren Fokusebene, angeordnet sein. Durch die dritte Linse kann die durch die Maske der Strahlung aufgeprägte räumliche Verteilung in eine Winkelverteilung im Bereich des Linsenarrays umgewandelt werden. Diese dem Muster der Maske entsprechende Winkelverteilung führt zur Aufteilung der Strahlung durch das Linsenarray in Teilstrahlen, die beispielsweise in einer Arbeitsebene einen Querschnitt aufweisen, der dem Muster der Maske entspricht.

Durch die Brennweite der Linsenelemente des Linsenarrays der Aufteilungsmittel lassen sich die Bildgröße und damit der Füllfaktor einstellen. Es besteht die Möglichkeit, die Arbeitsebene in die Brennebene der Linsenelemente des Linsenarrays zu legen oder aber die Teilstrahlen mit einer geeigneten Optik in eine Arbeitsebene abzubilden. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 a eine schematische Seitenansicht einer ersten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 1 b eine um 90° gedrehte Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 a;

Fig. 2a eine schematische Seitenansicht einer zweiten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ;

Fig. 2b eine um 90° gedrehte Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2a;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Maske einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Figuren sind kartesische Koordinatensysteme eingezeichnet, um das Verständnis der Orientierung der Vorrichtung beziehungsweise der Teile der Vorrichtung zu erleichtern.

Aus Fig. 1 a und Fig. 1 b ist ersichtlich, dass die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einrichtung zur Homogenisierung 1 und Aufteilmittel 2 zur Aufteilung der von der Einrichtung homogenisierten Strahlung umfasst. Weiterhin ist in Fig. 1 a und Fig. 1 b eine Arbeitsebene 3 eingezeichnet, in der beispielsweise mit der aufgeteilten elektromagnetischen Strahlung ein Werkstück bearbeitet werden kann. Alternative Anwendungen sind zum Beispiel Druckanwendungen oder lithografische Anwendungen. AIs von der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgeteilte elektromagnetische Strahlung kommt insbesondere Laserstrahlung 4 in Betracht.

In dem in Fig. 1 a und Fig. 1 b abgebildeten Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung zur Homogenisierung ein erstes Homogenisierungsmittel 5, eine sich daran in Ausbreitungsrichtung z der Laserstrahlung 4 anschließende erste Linse 6, ein sich daran in Ausbreitungsrichtung z anschließendes zweites Homogenisierungsmittel 7 sowie eine sich daran in Ausbreitungsrichtung z anschließende zweite Linse 8. Die erste und die zweite Linse 6, 8 sind rotationssymmetrisch ausgebildet, beispielsweise als plankonvexe oder bikonvexe Linse. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Linsen 6, 8 mit einer Zylindergeometrie zu versehen, wie die in Fig. 2a und Fig. 2b abgebildete Linse 38.

Das erste Homogenisierungsmittel 5 ist in dem in Fig . 1 a und Fig. 1 b abgebildeten Ausführungsbeispiel als Homogenisator 26 beziehungsweise als transparentes Substrat mit jeweils einem Array von Zylinderlinsen 9, 10 auf der Eintrittsfläche beziehungsweise auf der Austrittsfläche ausgebildet. Die nebeneinander angeordneten Zylinderlinsen 9 auf der Eintrittsfläche weisen eine in x-Richtung ausgerichtete Zylinderachse auf, wohingegen die nebeneinander auf der Austrittsfläche angeordneten Zylinderlinsen 10 eine in y-Richtung ausgerichtete Zylinderachse aufweisen. Die Zylinderlinsen 9, 10 sind somit zueinander gekreuzt und können auf sie auftreffende Laserstrahlung 4 in zwei zueinander senkrechten Richtungen ablenken.

Es besteht erfindungsgemäß durchaus die Möglichkeit, anstelle des in Fig. 1 a und 1 b abgebildeten ersten Homogenisierungsmittels 5 andere Homogenisierungsmittel vorzusehen. Hier könnte beispielsweise ein Stabhomogenisierer verwendet werden, bei dem durch innere Reflexionen das durch ihn hindurch tretende Licht homogenisiert wird. Alternativ dazu könnte auch ein Diffuser verwendet werden. Alternativ dazu könnten auch zwei in vergleichsweise kurzem Abstand hintereinander angeordnete Zylinderlinsenarrays verwendet werden, die beispielsweise ebenfalls jeweils auf der Eintritts- und der Austrittsfläche zueinander gekreuzte Zylinderlinsenarrays umfassen.

Die hinter dem ersten Homogenisierungsmittel 5 angeordnete erste Linse 6 dient als Fourierlinse, so dass im Bereich des zweiten Homogenisierungsmittels 7 ein homogenisiertes Strahlungsfeld erzeugt wird. Das Strahlungsfeld im Bereich des zweiten Homogenisierungsmittels 7 ist räumlich homogen, weil das erste Homogenisierungsmittel 5 Zylinderlinsen 9, 10 mit Brennweiten aufweist, die kleiner sind als der Abstand zwischen dem ersten Homogenisierungsmittel und der ersten Linse 6. Aus diesem Grund wird die auf das erste Homogenisierungsmittel auftreffende Laserstrahlung 4 in eine Vielzahl von Teilstrahlen aufgeteilt, die unterschiedliche Winkel zueinander haben. Diese Vielzahl von Teilstrahlen mit unterschiedlichen Winkeln werden durch die als Fourierlinse dienende erste Linse im Bereich des zweiten Homogenisierungsmittels 7 derart überlagert, dass ein räumlich homogenes Strahlungsfeld im Bereich des zweiten Homogenisierungsmittels 7 entsteht.

Das zweite Homogenisierungsmittel ist im in Fig. 1 a und Fig. 1 b abgebildeten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Homogenisator 33 beziehungsweise als transparentes Substrat mit einem Array von Zylinderlinsen 1 1 auf der Eintrittsfläche und einem Array von Zylinderlinsen 12 auf der Austrittsfläche ausgebildet. Die Zylinderlinsen 1 1 , 12 sind dabei genauso ausgerichtet wie die Zylinderlinsen 9, 10. Die Arrays von Zylinderlinsen 1 1 , 12 sind somit ebenfalls zueinander gekreuzt, so dass sie die auf sie auftreffende Strahlung in zwei zueinander senkrechten Richtungen ablenken können.

Das von dem ersten Homogenisierungsmittel 5 und der ersten Linse 6 im Bereich des zweiten Homogenisierungsmittels 7 erzeugte elektromagnetische Feld ist zwar räumlich homogen, kann aber eine inhomogene Winkelverteilung aufweisen. Durch das zweite Homogenisierungsmittel 7 und die mit einem entsprechenden Abstand hinter diesem angeordnete zweite, als Fourierlinse dienende Linse 8 wird im Bereich einer Maske 13 eine Feldverteilung der elektromagnetischen Strahlung erzielt, die sowohl räumlich als auch hinsichtlich der Winkel der einzelnen Teilstrahlen zueinander homogen ist. Hierzu ist wiederum der Abstand zwischen dem zweiten Homogenisierungsmittel 7 und der zweiten Linse 8 größer als die Brennweiten der Zylinderlinsen 1 1 , 12.

Die Aufteilmittel 2 umfassen neben der erwähnten Maske 13 eine in Ausbreitungsrichtung z hinter dieser angeordnete dritte Linse 14 und ein hinter dieser in Ausbreitungsrichtung z angeordnetes Linsenarray 15. Ein Ausführungsbeispiel einer Maske 13 ist in Fig. 3 abgebildet. Die Maske 13 weist in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel einen quadratischen Umriss und eine ovale Öffnung 16 auf, durch die die Laserstrahlung hindurch treten kann. Es besteht die Möglichkeit, anders gestaltete Masken 13 zu verwenden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, ganz auf eine Maske zu verzichten. Wenn beispielsweise in der Arbeitsebene 3 eine Mehrzahl von rechteckig ausgeleuchteten Flächen erwünscht ist, kann zwischen der zweiten Linse 2 und der dritten Linse 14 ein homogenes Feld mit einem rechteckigen Querschnitt erzeugt werden, das vermittels der Aufteilmittel 2 in eine Vielzahl von Teilstrahlen mit rechteckigem Querschnitt in der Arbeitsebene 3 aufgeteilt werden kann. Das in dem in Fig. 1 a und Fig. 1 b abgebildeten Ausführungsbeispiel durch die Maske 13 hindurch getretene Licht wird von der dritten Linse 14 auf das Linsenarray 15 abgebildet. Insbesondere dient dabei die dritte Linse 14 als Fourierlinse, weil sie eine durch die Maske 13 veränderte räumliche Verteilung in eine entsprechende Winkelverteilung im Bereich des Linsenarrays 15 umwandelt.

Das Linsenarray 15 ist in dem in Fig. 1 a und Fig. 1 b abgebildeten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Substrat mit einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche ausgebildet, wobei auf der Eintrittsfläche eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Zylinderlinsen 17 vorgesehen ist, deren Zylinderachsen in x-Richtung ausgerichtet sind. Auf der Austrittsfläche ist eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Zylinderlinsen 18 vorgesehen, deren Zylinderachsen in y-Richtung ausgerichtet sind. Diese zueinander gekreuzten Zylinderlinsen 17, 18 bilden somit über die Fläche des Linsenarrays 15 eine Reihe von quadratischen oder rechteckigen Linsenelementen, die die der Form der Maske 13 beziehungsweise der Form der ovalen Öffnung 16 entsprechenden Winkelverteilungen der Laserstrahlung in eine Vielzahl von Teilstrahlen 19 umsetzen, die in der Arbeitsebene 3 einen der Maske 13 beziehungsweise der ovalen Öffnung 16 der Maske 13 entsprechenden Querschnitt aufweisen. In der Arbeitsebene 3 wird somit eine Vielzahl von Bildern der Maske 13 beziehungsweise der ovalen Öffnung 16 der Maske 13 erzeugt.

Bei der in Fig. 2a und Fig. 2b abgebildeten Ausführungsform sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 a und Fig. 1 b. Auch die Ausführungsform gemäß Fig. 2a und Fig. 2b umfasst eine Einrichtung 20 zur Homogenisierung sowie in Strahlausbreitungsrichtung z hinter dieser angeordnete Aufteilmittel 21 zur Aufteilung der von der Einrichtung 20 homogenisierten Strahlung. Die Einrichtung 20 zur Homogenisierung unterscheidet sich von der Einrichtung 1 gemäß Fig. 1 a und Fig. 1 b einerseits dadurch, dass sowohl das erste Homogenisierungsmittel 22 als auch das zweite Homogenisierungsmittel 23 jeweils zweistufig ausgebildet sind. Das erste Homogenisierungsmittel 22 umfasst somit zwei in Strahlausbreitungsrichtung hintereinander angeordnete Homogenisatoren 24, 25, die jeweils dem Homogenisierungsmittel 5 gemäß Fig. 1 a und Fig. 1 b entsprechen. Das bedeutet, dass ein jeder der Homogenisatoren 24, 25 auf der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche zueinander gekreuzte Arrays von Zylinderlinsen 27, 28, 29, 30 aufweist.

Weiterhin ist auch das zweite Homogenisierungsmittel 23 als zweistufiger Homogenisierer ausgebildet und umfasst ebenfalls zwei in Strahlrichtung hintereinander angeordnete Homogenisatoren 31 , 32, die den Homogenisatoren 24, 25 entsprechen. Somit weisen auch die Homogenisatoren 31 , 32 jeweils auf ihrer Eintritts- und ihrer Austrittsfläche zueinander gekreuzte Zylinderlinsen 34, 35, 36, 37 auf. Jeder der Homogenisatoren 24, 25, 31 , 32 kann somit die durch ihn hindurch tretende Strahlung hinsichtlich zweier zueinander senkrechter Richtungen homogenisieren.

Weiterhin unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß Fig. 2a und Fig. 2b von der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 a und Fig. 1 b dadurch, dass die zweite Ausführungsform einen telezentrischen Aufbau aufweist. Das bedeutet, dass beispielsweise die erste Linse 6 in einem Abstand von dem zweiten Homogenisator 25 des ersten Homogenisierungsmittels 22 angeordnet ist, der der Summe der Brennweiten f₃₀ der austrittsseitigen Zylinderlinsen und der Brennweite f₆ der ersten Linse beziehungsweise der Summe der Brennweiten f₂g der eintrittsseitigen Zylinderlinsen 29 und der Brennweite f₆ der ersten Linse entspricht. Die Anordnung der einzelnen Linsen in Ausbreitungsrichtung z ergibt sich aus Fig. 2a, bei der im unteren Bereich die Brennweiten der einzelnen Linsen sowie die Anordnung der einzelnen Linsen in z-Richtung auf einem sich in z-Richtung erstreckenden Strahl eingezeichnet sind.

Diesem sich in z-Richtung erstreckenden Strahl lässt sich beispielsweise entnehmen, dass ebenfalls die Austrittsfläche des ersten Homogenisators 31 des zweiten Homogenisierungsmittels 23 von der ersten Linse 6 um eine Strecke beabstandet ist, die der Brennweite f₆ der ersten Linse 6 entspricht. Weiterhin lässt sich Fig. 2a entnehmen, dass die Homogenisatoren 24, 25 beziehungsweise 31 , 32 jeweils um eine Strecke voneinander beabstandet sind, die den Brennweiten f₂7, ha beziehungsweise f₃₄, f3₅ der ersten Homogenisatoren 24, 31 entsprechen.

Weiterhin lässt sich Fig. 2a entnehmen, dass die Maske 13 von der zweiten Linse 8 ebenfalls um eine Strecke beabstandet ist, die der Brennweite f₈ der zweiten Linse 2 entspricht.

Die von dem Aufteilmittel 21 umfasste dritte Linse 38 ist nicht rotationssymmetrisch ausgeführt, sondern weist jeweils auf der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche eine konvexe Zylinderlinse auf, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Es ergeben sich somit hinsichtlich der x-Richtung und der y-Richtung unterschiedliche Brennweiten f_38x und f_38y. Aus Fig. 2a ist ersichtlich, dass der Abstand zwischen der Maske 13 und der dritten Linse 38 so gewählt ist, dass der Abstand zwischen der Eintrittsfläche der dritten Linse 38 und der Maske 13 der Brennweite der Eintrittsfläche f_38y entspricht, wohingegen der Abstand zwischen der Maske 13 und der Austrittsfläche der Linse 38 der Brennweite der Austrittsfläche f_38x entspricht. Die Aufteilmittel 21 umfassen weiterhin ein Linsenarray 15, das dem Linsenarray 15 gemäß Fig. 1 a und Fig. 1 b entspricht. Fig. 2a lässt sich wiederum entnehmen, dass der Abstand zwischen der Austrittsfläche der dritten Linse 38 und der Austrittsfläche des Linsenarrays 15 der Summe der Brennweiten dieser Austrittsflächen f_38x beziehungsweise f₁₈ entspricht, wohingegen der Abstand zwischen den Eintrittsflächen der dritten Linse 38 und der Eintrittsfläche des Linsenarrays 15 der Summe der Brennweiten f_38y beziehungsweise f 17 entspricht. Weiterhin lässt sich Fig. 2a entnehmen, dass die Arbeitsebene 3 von der Austrittsfläche des Linsenarrays 15 im Abstand der Brennweiten f₁₈ der Zylinderlinsen 18 der Austrittsfläche sowie von der Eintrittsfläche des Linsenarrays 15 im Abstand der Brennweiten f₁₇ der Zylinderlinsen 17 der Eintrittsfläche angeordnet ist.

Durch die vorbeschriebene aus Fig. 2a ersichtliche Anordnung ergibt sich somit für die Vorrichtung gemäß Fig. 2a und Fig. 2b ein telezentrischer Aufbau, der insbesondere das Bohren von senkrechten Bohrlöchern ermöglicht.

Bezugszeic he n liste

, 20 Einrichtung zur Homogenisierung , 21 Aufteilmittel Arbeitsebene Laserstrahlung , 22 erstes Homogenisierungsmittel erste Linse , 23 zweites Homogenisierungsmittel zweite Linse , 10 Zylinderlinsen von 5 1 , 12 Zylinderlinsen von 7 3 Maske 4, 38 dritte Linse 5 Linsenarray 6 Apertur in 13 7, 18 Zylinderlinsen von 15 9 Teilstrahlen erster Homogenisator 5 zweiter Homogenisator 6 Homogenisator von 5 7, 28 Zylinderlinsen von 24 9, 30 Zylinderlinsen von 25 1 erster Homogenisator von 23 2 zweiter Homogenisator von 23 3 Homogenisator von 7 , 25 Zylinderlinsen von 31 , 37 Zylinderlinsen von 32

Claims

Patentansprüche:

1 . Vorrichtung zur Aufteilung elektromagnetischer Strahlung in eine Mehrzahl gleicher Teilstrahlen , umfassend

eine Einrichtung ( 1 , 20) zur Homogenisierung der aufzuteilenden Strahlung (4);

Aufteilmittel (2, 21 ) zur Aufteilung der von der Einrichtung (1 , 20) homogenisierten Strahlung ;

dadurch gekennzeichnet, dass

d ie Aufteilmittel (2, 21 ) ein Linsenarray (15) mit einer Mehrzahl von Linsenelementen zur Erzeugung der Mehrzahl von Teilstrahlen ( 1 9) umfassen .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1 , 20) zur Homogenisierung mindestens ein Linsenarray mit einer Mehrzahl von Linsenelementen umfasst.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ( 1 , 20) zur Homogenisierung mindestens zwei Homogenisierungsmittel (5, 7, 22, 23) umfasst, die in Ausbreitungsrichtung (z) der Strahlung hintereinander angeordnet sind .

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Homogen isierung ( 1 , 20) eine erste Linse (6) umfasst, die in Ausbreitungsrichtung (z) der Strahlung zwischen den mindestens zwei Homogenisierungsmitteln (5, 7, 22, 23) angeordnet ist und als Fourierlinse dient.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Homogenisierung (1 , 20) eine zweite Linse (8) umfasst, die in Ausbreitungsrichtung (z) der Strahlung hinter den mindestens zwei Homogenisierungsmitteln (5, 7, 22, 23) angeordnet ist und als Fourierlinse dient.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder jedes der mindestens zwei Homogenisierungsmittel (5, 7, 22, 23) die aufzuteilende Strahlung (4) hinsichtlich zweier zueinander senkrechter und zur Ausbreitungsrichtung (z) der Strahlung senkrechter Richtungen (x, y) homogenisiert.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder jedes der mindestens zwei Homogenisierungsmittel (5, 7) einen Homogenisator (26, 33) umfasst.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder jedes der mindestens zwei Homogenisierungsmittel (22, 23) zwei Homogenisatoren (24, 25, 31 , 32) umfasst.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder jeder der Homogenisatoren (24, 25, 26, 31 , 32, 33) mindestens ein Linsenarray mit einer Mehrzahl von Linsenelementen umfasst.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Aufteilmitteln (2, 21 ) umfasste Linsenarray (15) und/oder das mindestens eine von der Einrichtung (1 , 20) zur Homogenisierung umfasste Linsenarray Zylinderlinsen (9, 10, 1 1 , 12, 17, 18, 27, 28, 29, 30, 34, 35, 36, 37) aufweist.

1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder jedes der Linsenarrays (15) eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche für die aufzuteilende Strahlung aufweist, wobei auf der Eintrittsfläche und/oder auf der Austrittsfläche Zylinderlinsen (9, 10, 1 1 , 12, 17, 18, 27, 28, 29, 30, 34, 35, 36, 37) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Austrittsfläche angeordneten Zylinderlinsen (10, 12, 18, 28, 30, 35, 37) senkrecht oder parallel zu den auf der Eintrittsfläche angeordneten Zylinderlinsen (9, 1 1 , 17, 27, 29, 34, 36) sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest teilweise telezentrisch aufgebaut ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Homogenisierungsmittel (5, 7, 22, 23) zumindest teilweise in der Fokusebene der ersten Linse (6) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilmittel (2, 21 ) eine Maske (13), insbesondere mit mindestens einer Öffnung (16) für den Hindurchtritt von Strahlung, umfassen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13) in Ausbreitungsrichtung (z) der Strahlung hinter der zweiten Linse (8), insbesondere in deren Fokusebene, angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilmittel (2, 21 ) eine dritte Linse (14, 38) umfassen, die insbesondere als Fourierlinse dient.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13) in Ausbreitungsrichtung (z) der Strahlung vor der dritten Linse (14, 38), insbesondere in deren Fokusebene, angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Aufteilmitteln (2, 21 ) umfasste Linsenarray (15) in Ausbreitungsrichtung (z) der Strahlung hinter der dritten Linse (14, 38), insbesondere in deren Fokusebene, angeordnet ist.