WO2012048872A1 - Optisches system zur aufteilung eines laserstrahls mit kaskadierten, verstellbaren strahlteilern - Google Patents

Optisches system zur aufteilung eines laserstrahls mit kaskadierten, verstellbaren strahlteilern Download PDF

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WO2012048872A1
WO2012048872A1 PCT/EP2011/005128 EP2011005128W WO2012048872A1 WO 2012048872 A1 WO2012048872 A1 WO 2012048872A1 EP 2011005128 W EP2011005128 W EP 2011005128W WO 2012048872 A1 WO2012048872 A1 WO 2012048872A1
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WO
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optical system
cascade
beam splitter
adjustable
splitters
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Application number
PCT/EP2011/005128
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Wahl
Tobias Baier
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Manz Ag
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Publication of WO2012048872A1 publication Critical patent/WO2012048872A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors

Definitions

  • the invention relates to an optical system for dividing a
  • Laser beam or a laser beam to a plurality of partial beams with at least one cascade of a plurality of beam splitters, of which
  • At least one beam splitter is adjustably arranged.
  • an optical system in which a plurality of beam splitters are arranged one after the other in the beam direction, ie in a cascaded manner.
  • the beam splitters are each arranged to be either rotatable about an axis perpendicular to the beam splitter plane or to be linearly displaceable parallel to the beam splitter plane. This can be different
  • Regions of the beam splitter with different division ratio are brought into the beam path of the laser beam.
  • the distance of the rays in a focal plane is always the same and can not be changed.
  • CONFIRMATION COPY For applications such as the structuring of surfaces, it is advantageous if the distance between the partial beams can be adjusted.
  • Object of the present invention is therefore to provide an optical system for dividing a laser beam, in which the distance of partial beams is adjustable to each other.
  • an optical system for splitting a laser beam or a laser beam onto a plurality of partial beams with at least one cascade of a plurality of beam splitters, of which
  • At least one beam splitter is adjustably arranged, wherein the
  • At least one adjustable beam splitter is arranged rotatably about a rotation axis, which runs parallel to a focal plane of the partial beams.
  • each beam splitter is arranged individually adjustable, so that different distances between the sub-beams can be generated, or that the beam splitter together, d. H. synchronous, movable.
  • the optical system according to the invention has particular advantages in the application in the doping of solar cells. From EP 1 738 402 B1, for example, it is known to produce a doped region in a solid body by bringing a medium containing a dopant into contact with a surface of the solid.
  • Irradiation with laser pulses becomes an area of the solid below the surface contacted with the medium is melted, so that the dopant diffuses into the molten region and recrystallized during the cooling of the molten region.
  • the laser beam is focused with a line focus on the solid. If, however, the contact resistance between contact fingers and a silicon substrate is to be reduced in a solar cell with this method, the silicon substrate must be melted in many adjacent areas in order to be able to carry out the doping there. With the optical system according to the invention it is now possible to melt several areas where the contact fingers are to be applied simultaneously by the adjacent partial beams. The fact that the position of the partial beams is variable with each other, the same optical system for
  • the optical system is preferably arranged on a processing head, which is arranged stationary during the processing of a substrate. A substrate to be processed can be moved relative to the machining head.
  • At least one of the beam splitters of at least one cascade is arranged immovably.
  • the position of the partial beam generated by this beam splitter can therefore not be changed. He can thus serve as a reference and the distance or the position of the other partial beams can relative to the position of
  • Partial beam of this beam splitter can be adjusted. Also, a calibration of the optical system is possible.
  • each cascade may have a fixed beam splitter.
  • the first beam splitter can be immovable in each cascade.
  • a plurality of cascades of beam splitters may be provided. This has the advantage of being less
  • the adjustable beam splitters are adjustable via a motor drive.
  • the adjustment of the position of the partial beams can be automated.
  • a motorized adjustment may be much more accurate than a manual one
  • a sensor arrangement for detecting the position of the partial beams can be provided. This makes it possible to check whether the partial beams are the
  • optical system according to the invention is in particular intended to generate partial beams, the one
  • Each partial beam can be adjustable within a range of +/- 2 mm.
  • the sensor arrangement for detecting the position of the sub-beams is connected to a control and / or controller which controls the drives of the adjustable beam splitters.
  • a previously introduced into a substrate track can be detected and tracked with a sensor and in case of deviations of the track from a desired position, the position of the partial beams can be tracked.
  • system-related tolerances can be mutually compensated in this way.
  • the areas processed by the partial beams can thus be positioned precisely and thus aligned with preceding or subsequent process steps.
  • one of the cascade upstream beam shaping arrangement may be provided.
  • the beamforming arrangement may include one or more diffractive optical elements, for example, to evenly distribute the intensity of the beam. As a result, the beam energy can be almost completely utilized.
  • one of the cascade upstream beam splitter can be provided which splits a beam on two cascades or on a cascade and another at least one further cascade upstream beam splitter.
  • This allows a laser beam to be split into several cascades. This can result in a more compact design of the optical system. It is particularly preferred if the beam splitters of at least one cascade each have a fixed (beam) division ratio. This has the advantage that the optical system can be made very compact. Additional optical components for setting the
  • the beam splitters of at least one cascade each have an adjustable division ratio.
  • the division ratio can be set variably with a ⁇ / 2 plate.
  • a ⁇ / 2 plate In this case, preferably
  • the beam splitters are preferably non-polarizing beam splitters.
  • Fig. 1 is a schematic view of a first embodiment of an optical system
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an inventive
  • FIG. 1 shows an optical system 10, to which a laser beam 11 is supplied by a laser generator, not shown here.
  • Laser beam 11 passes through an optical element 12 to a
  • the expanded laser beam 1 is fed to a beam shaping arrangement 16, which here has only one diffractive optical element.
  • a beam shaping arrangement 16 which here has only one diffractive optical element.
  • the resulting beam 15, which, however, still represents a laser beam within the meaning of the invention, is in turn deflected by two mirrors 17, 18 and fed to a cascade 19.
  • the beam splitter 27 is thus actually a reflector, but is considered in the context of the invention as a beam splitter.
  • Partial beams 28-35 which are passed via lenses 36-43 to a focal plane 44. In this case, all sub-beams 28 - 35 in the
  • Focal plane 44 the distance X on.
  • all beam splitters 20-27 are arranged rotatable about an axis of rotation, which is aligned parallel to the focal plane 44.
  • the position of the partial beams 28-35 in the focal plane 44 can thus be changed.
  • the partial beam 28 can be moved in the double arrow direction Y.
  • the cascade 19 is set up such that the partial beams have a spacing in the range 15-20 mm in the focal plane 44. It can be provided that the partial beams 28 - 35 in
  • Double arrow direction Y +/- 2 mm are adjustable.
  • the optical system 10 may further comprise a sensor assembly 45, with which the beam shape and length of each individual
  • Partial beam 28 - 35 can be measured. By measuring the partial beams 28 - 35 z. B. be determined if the
  • Beamforming arrangement 16 works properly. Furthermore, it can be determined whether the partial beams 28-35 the correct position
  • the drives also not shown, the beam splitter 20 - 27 can control, and the location of
  • Partial beams 28 - 35 are regulated.
  • a laser beam 51 is deflected to form a beam-shaping arrangement 54, where a division into identical partial beams likewise takes place.
  • Beam splitter 56 50% of the radiation is transmitted and reaches the mirror 57. The other half of the radiation is reflected at the beam splitter 56 and fed to a cascade 58 of beam splitters 59-62. At The beam splitter 59 is reflected 75% of the incident radiation and thereby passes to the beam splitter 60. The remaining 25% of the
  • Beam splitters 60 are reflected 33% of the incoming radiation here and deflected downwards, whereby the partial beam 64 is formed. The remaining 67% of the radiation will be forwarded to
  • Beam splitter 61 where 50% of the radiation is reflected and the
  • Part beam 65 forms.
  • the second half of the radiation is transmitted and reaches the beam splitter 62, which reflects 100% and thereby forms the partial beam 66.
  • the beam splitters 60, 61, 62 are at least limited rotatable about an axis parallel to the focal plane 67.
  • the beam splitter 59 is rigid, ie
  • the partial beam 63 thus always has the same position or position in the focal plane 67.
  • the partial beam 63 can thus be taken as a reference and the position of the partial beams 64, 65, 66 can be adjusted relative to the partial beam 63 by the
  • Beam splitter 60, 61, 62 are rotated about an axis of rotation parallel to the focal plane 67 and parallel to the respective beam splitter plane.
  • motors can be provided, via which the beam splitters 60, 61, 62 are adjustable.
  • Beam splitters 70 - 73 is supplied.
  • the beam splitter 70 is 25% reflective and 75% transmissive. This means that 75% of the beam coming from the mirror 68 is allowed to pass through and to the
  • Beam splitters 71 arrive, while 25% of the beam are deflected downward and form the partial beam 74. At the beam splitter 71 33% of the radiation is reflected and deflected as a partial beam 75 down, while 67% are allowed through. At the beam splitter 72 are 50% of
  • the beam splitter 73 is again completely reflective, so that the entire incoming radiation is deflected downward as a partial beam 77.
  • the beam splitters 70 - 73 are arranged rotatable about an axis parallel to the focal plane 67. Although two cascades are provided, it is sufficient if the beam splitter 59 is arranged rigidly.
  • Partial beams 74, 75, 76, 77 can also be part of the beam 63rd
  • the beam splitter 60 and 71 are the same, the beam splitter 61 and 72 correspond, as well as the beam splitter 62 and 73. Also be in an embodiment according to the Fig. 2 are lenses 78 - 85 for

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Abstract

Bei einem optischen System (10) zur Aufteilung eines Laserstrahls (11) oder eines Laserstrahlbündels (15) auf mehrere Teilstrahlen (28 - 35) mit zumindest einer Kaskade (19) von mehreren Strahlteilern (20 - 27), von denen mindestens ein Strahlteiler (20 - 27) verstellbar angeordnet ist, ist der zumindest eine Strahlteiler (20 - 27) um eine Drehachse drehbar angeordnet, die parallel zu einer Brennebene (44) der Teilstrahlen (28 - 35) verläuft.

Description

OPTISCHES SYSTEM ZUR AUFTEILUNG EINES LASERSTRAHLS MIT KASKADIERTEN, VERSTELLBAREN STRAHLTEILERN
B e s c h r e i b u n g :
Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Aufteilung eines
Laserstrahls oder eines Laserstrahlbündels auf mehrere Teilstrahlen, mit zumindest einer Kaskade von mehreren Strahlteilern, von denen
mindestens ein Strahlteiler verstellbar angeordnet ist.
Aus der JP 11347775 A ist ein optisches System bekannt, bei dem mehrere Strahlteiler in Strahlrichtung hintereinander, also kaskadiert angeordnet sind . Die Strahlteiler sind jeweils entweder um eine Achse senkrecht zur Strahlteilerebene drehbar oder parallel zur Strahlteilerebene linear verschiebbar angeordnet. Dadurch können unterschiedliche
Bereiche des Strahlteilers mit unterschiedlichem Teilungsverhältnis in den Strahlengang des Laserstrahls gebracht werden. Der Abstand der Strahlen in einer Brennebene ist stets gleich und nicht veränderbar.
Eine ähnliche Offenbarung wie die japanische Druckschrift enthält die US 5,798,867, wobei die Strahlteiler in diesem Fall lediglich linear verschiebbar angeordnet sind, um unterschiedliche
Strahlteilungsverhältnisse zu realisieren.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Für Anwendungen wie die strukturierende Bearbeitung von Oberflächen, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen den Teilstrahlen eingestellt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein optisches System zur Aufteilung eines Laserstrahls bereitzustellen, bei dem der Abstand von Teilstrahlen zueinander einstellbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein optisches System zur Aufteilung eines Laserstrahls oder eines Laserstrahlbündels auf mehrere Teilstrahlen, mit zumindest einer Kaskade von mehreren Strahlteilern, von denen
mindestens ein Strahlteiler verstellbar angeordnet ist, wobei der
zumindest eine verstellbare Strahlteiler um eine Drehachse drehbar angeordnet ist, die parallel zu einer Brennebene der Teilstrahlen verläuft. Durch eine Drehung des verstellbaren Strahlteilers um eine Drehachse parallel zur Brennebene wird demnach der Teilstrahl dieses Strahlteilers unterschiedlich abgelenkt, sodass sich seine Position in der Brennebene verändert. Dadurch kann der Abstand zwischen zwei Teilstrahlen
eingestellt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mehrere verstellbare Strahlteiler vorgesehen sind. Es kann vorgesehen sein, dass jeder Strahlteiler individuell verstellbar angeordnet ist, sodass auch unterschiedliche Abstände zwischen den Teilstrahlen erzeugbar sind, oder dass die Strahlteiler gemeinsam, d. h. synchron, bewegbar sind.
Das erfindungsgemäße optische System hat insbesondere Vorteile in der Anwendung bei der Dotierung von Solarzellen. Aus der EP 1 738 402 Bl ist es beispielsweise bekannt, einen dotierten Bereich in einem Festkörper zu erzeugen, indem ein Medium, welches einen Dotierstoff enthält, mit einer Oberfläche des Festkörpers in Kontakt gebracht wird. Durch
Bestrahlung mit Laserimpulsen wird ein Bereich des Festkörpers unterhalb der mit dem Medium kontaktierten Oberfläche aufgeschmolzen, sodass der Dotierstoff in den aufgeschmolzenen Bereich eindiffundiert und während des Abkühlens der aufgeschmolzene Bereich rekristallisiert.
Dabei wird der Laserstrahl mit einem Linienfokus auf dem Festkörper fokussiert. Wenn jedoch mit diesem Verfahren der Übergangswiderstand zwischen Kontaktfingern und einem Siliziumsubstrat bei einer Solarzelle verringert werden soll, so muss in sehr vielen nebeneinander liegenden Bereichen das Siliziumsubstrat aufgeschmolzen werden, um dort die Dotierung durchführen zu können. Mit dem erfindungsgemäßen optischen System ist es nun möglich, mehrere Bereiche dort, wo die Kontaktfinger aufgebracht werden sollen, gleichzeitig durch die nebeneinander liegenden Teilstrahlen aufzuschmelzen. Dadurch, dass die Lage der Teilstrahlen zueinander veränderbar ist, kann dasselbe optische System für
unterschiedlich dimensionierte Solarzellen eingesetzt werden. Außerdem kann eine Justage erfolgen, wenn z. B. in einem vorhergehenden Prozess gewisse Toleranzen nicht eingehalten wurden. Das optische System ist vorzugsweise an einem Bearbeitungskopf angeordnet, der während der Bearbeitung eines Substrats ortsfest angeordnet ist. Ein zu bearbeitendes Substrat kann relativ zum Bearbeitungskopf bewegt werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn zumindest einer der Strahlteiler zumindest einer Kaskade unbewegbar angeordnet ist. Die Position des durch diesen Strahlteiler erzeugten Teilstrahls kann demnach nicht verändert werden. Er kann somit als Referenz dienen und der Abstand bzw. die Lage der anderen Teilstrahlen kann relativ zur Lage des
Teilstrahls dieses Strahlteilers eingestellt werden. Auch eine Kalibrierung des optischen Systems ist dadurch möglich.
Wenn in Strahlrichtung gesehen der erste Strahlteiler zumindest einer Kaskade unbewegbar angeordnet ist, können sämtliche nachfolgenden Strahlteiler bewegbar angeordnet sein und relativ zum ersten Strahlteiler ausgerichtet werden. Wenn mehrere Kaskaden vorgesehen sind, kann jede Kaskade einen unbewegbaren Strahlteiler aufweisen. Dabei kann in jeder Kaskade der erste Strahlteiler unbewegbar sein. Es ist jedoch ausreichend, insbesondere wenn mehrere Kaskaden hintereinander angeordnet sind, wenn lediglich eine Kaskade (an beliebiger Position) einen Strahlteiler aufweist, der unbewegbar ist. Sämtliche anderen bewegbaren Strahlteiler können dann relativ zu diesem Strahlteiler bzw. der Lage des Teilstrahls dieses Strahlteilers eingestellt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Kaskaden von Strahlteilern vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass weniger
unterschiedliche Strahlteiler verwendet werden müssen, um das optische System aufzubauen. In beiden Kaskaden können dieselben Strahlteiler verwendet werden. Würde für die gleiche Anzahl von Teilstrahlen nur eine Kaskade verwendet, so müsste für jeden Teilstrahl ein Strahlteiler mit unterschiedlichem Teilungsverhältnis eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die verstellbaren Strahlteiler über einen motorischen Antrieb verstellbar sind. Dadurch lässt sich die Verstellung der Lage der Teilstrahlen automatisieren. Zudem ist eine motorische Verstellung unter Umständen sehr viel genauer als eine manuelle
Verstellung. Außerdem können bei motorischen Antrieben sämtliche Motoren gleichzeitig für eine Verstellung angesteuert werden und müssen die Strahlteiler nicht nacheinander verstellt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann eine Sensoranordnung zur Erfassung der Lage der Teilstrahlen vorgesehen sein. Dadurch ist eine Kontrolle möglich, ob die Teilstrahlen die
gewünschte Lage aufweisen. Das erfindungsgemäße optische System ist insbesondere dafür vorgesehen, Teilstrahlen zu erzeugen, die einen
Abstand < 20 mm aufweisen. Jeder Teilstrahl kann dabei in einem Bereich +/- 2 mm verstellbar sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sensoranordnung zur Erfassung der Lage der Teilstrahlen mit einer die Antriebe der verstellbaren Strahlteiler ansteuernden Regelung und/oder Steuerung verbunden ist. Beispielsweise kann eine bereits vorher in ein Substrat eingebrachte Spur mit einem Sensor erfasst und verfolgt und bei Abweichungen der Spur von einer Soll-Lage kann die Lage der Teilstrahlen nachgeführt werden. Außerdem können auf diese Art und Weise systembedingte Toleranzen gegenseitig kompensiert werden. Die von den Teilstrahlen bearbeiteten Bereiche können somit exakt positioniert und somit auf vorausgehende oder nachfolgende Prozessschritte ausgerichtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine der Kaskade vorgeordnete Strahlformungsanordnung vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Strahlformungsanordnung ein oder mehrere diffraktive optische Elemente aufweisen, um beispielsweise die Intensität des Strahls gleichmäßig zu verteilen. Dadurch kann die Strahlenergie fast vollständig ausgenutzt werden.
Weiterhin kann ein der Kaskade vorgeordneter Strahlteiler vorgesehen sein, der einen Strahl auf zwei Kaskaden oder auf eine Kaskade und einen weiteren zumindest einer weiteren Kaskade vorgeordneten Strahlteiler aufteilt. Dadurch kann ein Laserstrahl auf mehrere Kaskaden aufgeteilt werden. Hieraus kann sich ein kompakterer Aufbau des optischen Systems ergeben. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Strahlteiler zumindest einer Kaskade jeweils ein festes (Strahl-)Teilungsverhältnis aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass das optische System sehr kompakt aufgebaut werden kann. Zusätzliche optische Komponenten zur Einstellung des
Teilungsverhältnisses können eingespart werden.
Alternativ kann es jedoch vorgesehen sein, dass die Strahlteiler zumindest einer Kaskade jeweils ein einstellbares Teilungsverhältnis aufweisen.
Beispielsweise kann das Teilungsverhältnis mit einem λ/2-Plättchen variabel eingestellt werden. In diesem Fall werden vorzugsweise
polarisierende Strahlteiler eingesetzt. Werden dagegen Strahlteiler mit festem Teilungsverhältnis eingesetzt, sind die Strahlteiler vorzugsweise nicht polarisierende Strahlteiler.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten
Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines optischen Systems;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
optischen Systems.
Die Fig. 1 zeigt ein optisches System 10, dem ein Laserstrahl 11 von einem hier nicht dargestellten Lasergenerator zugeführt wird. Der
Laserstrahl 11 gelangt durch ein optisches Element 12 auf einen
Spiegel 13, wo er umgelenkt und einem Strahlaufweiter 14 zugeführt wird. Der aufgeweitete Laserstrahl 1 wird im Ausführungsbeispiel einer Strahlformungsanordnung 16, die hier lediglich ein diffraktives optisches Element aufweist, zugeführt. Im Ausführungsbeispiel wird hier der
Laserstrahl 1 zum Zwecke der Strahloptimierung auf eine große Zahl (hier 27) identischer Teilstrahlen, die einen kleinen Winkel zueinander aufweisen, aufgeteilt. Das so entstandene Strahlenbündel 15, welches jedoch immer noch einen Laserstrahl im Sinne der Erfindung darstellt, wird über zwei Spiegel 17, 18 wiederum umgelenkt und einer Kaskade 19 zugeführt. Im Ausführungsbeispiel weist die Kaskade 19 acht
Strahlteiler 20 - 27 auf. An den Strahlteilern 20 - 26 wird ein Teil des einfallenden Strahls reflektiert und nach unten abgelenkt und ein Teil des Strahls 15 durchgelassen. Am Strahlteiler 27 erfolgt schließlich eine hundertprozentige Reflektion, sodass auch hier lediglich ein Teilstrahl erzeugt wird. Der Strahlteiler 27 ist somit eigentlich ein Reflektor, wird aber im Sinne der Erfindung als Strahlteiler betrachtet.
Auf diese Weise entstehen im Ausführungsbeispiel acht
Teilstrahlen 28 - 35, die über Linsen 36 - 43 auf eine Brennebene 44 geleitet werden. Dabei weisen alle Teilstrahlen 28 - 35 in der
Brennebene 44 den Abstand X auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Strahlteiler 20 - 27 um eine Drehachse, die parallel zur Brennebene 44 ausgerichtet ist, drehbar angeordnet. Durch Drehen der Strahlteiler 20 - 27 lässt sich somit die Lage der Teilstrahlen 28 - 35 in der Brennebene 44 verändern. Beispielsweise kann durch Drehen des Strahlteilers 20 der Teilstrahl 28 in die Doppelpfeilrichtung Y bewegt werden.
Vorzugsweise ist die Kaskade 19 so eingerichtet, dass die Teilstrahlen einen Abstand im Bereich 15 - 20 mm in der Brennebene 44 aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Teilstrahlen 28 - 35 in
Doppelpfeilrichtung Y +/- 2 mm verstellbar sind.
Das optische System 10 kann weiterhin eine Sensoranordnung 45 aufweisen, mit der die Strahlform und -läge jedes einzelnen
Teilstrahls 28 - 35 vermessen werden kann. Durch die Vermessung der Teilstrahlen 28 - 35 kann z. B. festgestellt werden, ob die
Strahlformungsanordnung 16 richtig funktioniert. Weiterhin kann dadurch festgestellt werden, ob die Teilstrahlen 28 - 35 die korrekte Lage
aufweisen. Durch eine Rückführung der Messergebnisse auf eine hier nicht dargestellte Regelungseinrichtung, die ebenfalls nicht dargestellte Antriebe der Strahlteiler 20 - 27 ansteuern kann, kann auch die Lage der
Teilstrahlen 28 - 35 geregelt werden.
In der Ausführungsform eines optischen Systems 50 gemäß Fig. 2 wird ein Laserstrahl 51 zu einer Strahlformungsanordnung 54 umgelenkt, wo ebenfalls eine Aufteilung in identische Teilstrahlen erfolgt. Der so
entstandene Strahl bzw. das Strahlbündel 55 gelangt zu einem
Strahlteiler 56. 50 % der Strahlung wird durchgelassen und gelangt zum Spiegel 57. Die andere Hälfte der Strahlung wird am Strahlteiler 56 reflektiert und einer Kaskade 58 aus Strahlteilern 59 - 62 zugeführt. An dem Strahlteiler 59 wird 75 % der einfallenden Strahlung reflektiert und gelangt dadurch zum Strahlteiler 60. Die verbleibenden 25 % der
Strahlung werden durchgelassen und bilden den Teilstrahl 63. Im
Strahlteiler 60 werden 33 % der hier ankommenden Strahlung reflektiert und nach unten abgelenkt, wodurch der Teilstrahl 64 entsteht. Die verbleibenden 67 % der Strahlung werden weitergeleitet zum
Strahlteiler 61, wo 50 % der Strahlung reflektiert wird und den
Teilstrahl 65 bildet. Die zweite Hälfte der Strahlung wird durchgelassen und gelangt zum Strahlteiler 62, der 100 % reflektiert und dadurch den Teilstrahl 66 bildet.
Die Strahlteiler 60, 61, 62 sind um eine Achse parallel zur Brennebene 67 zumindest begrenzt verdrehbar. Der Strahlteiler 59 ist starr, also
unbewegbar, angeordnet. Der Teilstrahl 63 hat somit immer dieselbe Lage bzw. Position in der Brennebene 67. Der Teilstrahl 63 kann damit als Referenz genommen werden und die Lage der Teilstrahlen 64, 65, 66 kann relativ zum Teilstrahl 63 eingestellt werden, indem die
Strahlteiler 60, 61, 62 um eine Drehachse parallel zur Brennebene 67 bzw. parallel zur jeweiligen Strahlteilerebene verdreht werden. Dabei können Motoren vorgesehen sein, über die die Strahlteiler 60, 61, 62 verstellbar sind.
Von dem Spiegel 57 gelangt ein Teilstrahl zum Spiegel 68, wo er erneut umgelenkt wird und von dort einer zweiten Kaskade 69 mit den
Strahlteilern 70 - 73 zugeführt wird. Der Strahlteiler 70 ist zu 25 % reflektierend und zu 75 % durchlässig. Dies bedeutet, dass 75 % des vom Spiegel 68 kommenden Strahls durchgelassen werden und zum
Strahlteiler 71 gelangen, während 25 % des Strahls nach unten abgelenkt werden und den Teilstrahl 74 bilden. Am Strahlteiler 71 werden 33 % der Strahlung reflektiert und als Teilstrahl 75 nach unten abgelenkt, während 67 % durchgelassen werden. Am Strahlteiler 72 werden 50 % der
Strahlung durchgelassen und 50 % als Teilstrahl 76 abgelenkt. Der Strahlteiler 73 ist wieder vollständig reflektierend, sodass die gesamte ankommende Strahlung nach unten als Teilstrahl 77 abgelenkt wird. Die Strahlteiler 70 - 73 sind um eine Achse parallel zur Brennebene 67 drehbar angeordnet. Obwohl zwei Kaskaden vorgesehen sind, ist es ausreichend, wenn der Strahlteiler 59 starr angeordnet ist. Die
Teilstrahlen 74, 75, 76, 77 können ebenfalls zum Teilstrahl 63
ausgerichtet werden. Das Vorsehen von zwei Kaskaden hat den Vorteil, dass in den zwei Kaskaden identische Strahlteiler verwendet werden können. So sind die Strahlteiler 60 und 71 gleich, die Strahlteiler 61 und 72 entsprechen sich, genauso wie die Strahlteiler 62 und 73. Auch be einer Ausführungsform gemäß der Fig. 2 sind Linsen 78 - 85 zur
Fokussierung der Teilstrahlen 63 - 66 und 74 - 77 vorgesehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Optisches System (10, 50) zur Aufteilung eines Laserstrahls (11, 51) oder eines Laserstrahlbündels (15, 55) auf mehrere
Teilstrahlen (28 - 35, 63 - 67, 74 - 77), mit zumindest einer Kaskade (19, 58, 69) von mehreren Strahlteilern (20 - 27, 59 - 62, 70 - 73), von denen mindestens ein Strahlteiler (20 - 27, 59 - 62, 70 - 73), verstellbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine verstellbare Strahlteiler (20 - 27, 59 - 62,
70 - 73), um eine Drehachse drehbar angeordnet ist, die parallel zu einer Brennebene (44, 67) der Teilstrahlen (28 - 35, 63 - 67, 74 - 77) verläuft.
2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Strahlteiler (59) zumindest einer Kaskade (58) unbewegbar angeordnet ist.
3. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in Strahlrichtung gesehen der erste Strahlteiler (59) zumindest einer Kaskade (58) unbewegbar angeordnet ist.
4. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kaskaden (58, 69) von Strahlteilern (59 - 62, 70 - 73) vorgesehen sind.
5. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbaren
Strahlteiler (20 - 27,60 - 62, 70 - 73) über einen motorischen Antrieb verstellbar sind.
6. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung (45) zur Erfassung der Lage der Teilstrahlen (28 - 35) vorgesehen ist
7. Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (45) mit einer die Antriebe der verstellbaren Strahlteiler (20 - 27) ansteuernden Regelung und/oder Steuerung verbunden ist.
8. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kaskade (19) vorgeordnete Strahlformungsanordnung (14) vorgesehen ist.
9. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Kaskade (58, 69)
vorgeordneter Strahlteiler (56) vorgesehen ist, der einen Strahl auf zwei Kaskaden (58, 69) oder auf eine Kaskade und einen weiteren zumindest einer weiteren Kaskade vorgeordneten Strahlteiler aufteilt.
10. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteiler (20 - 27, 59 - 62, 70 - 73) zumindest einer Kaskade (19, 58, 69) jeweils ein festes Teilungsverhältnis aufweisen.
11. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteiler (20 - 27, 59 - 62, 70 - 73) zumindest einer Kaskade (19, 58, 69) jeweils e einstellbares Teilungsverhältnis aufweisen.
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