WO2014076037A1 - Verfahren zum herstellen optischer strahlteilerwürfel - Google Patents

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WO2014076037A1
WO2014076037A1 PCT/EP2013/073520 EP2013073520W WO2014076037A1 WO 2014076037 A1 WO2014076037 A1 WO 2014076037A1 EP 2013073520 W EP2013073520 W EP 2013073520W WO 2014076037 A1 WO2014076037 A1 WO 2014076037A1
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prism
plate
strips
double
bars
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PCT/EP2013/073520
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English (en)
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Inventor
Hans-Joachim Freitag
Original Assignee
Schildtec GmbH
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Publication date
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    • 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
    • G02B27/1073—Beam splitting or combining systems characterized by manufacturing or alignment methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/02—Other methods of shaping glass by casting molten glass, e.g. injection moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/06—Cutting or splitting glass tubes, rods, or hollow products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/06—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals

Definitions

  • the invention relates to a method for producing optical beam splitter cube.
  • Optical beam splitter cubes are optical components by means of which a light beam can be separated into two partial beams or two radiation paths can be combined to form a single beam. These may be beams of different polarization and / or different wavelengths.
  • a particular advantage is that the transmitted beam without beam offset and beam deflection passes the beam splitter cube.
  • optical components are produced, which consist of a plurality of individual optical elements, which lie on a substrate spaced from each other.
  • the embodiments of the cited document comprise mini-lens arrays which are molded on a glass substrate. The height extent of these optical elements is small compared to the thickness of the glass substrate.
  • US Pat. No. 6,028,708 A and DE 10 201 1087 846 A1 describe a method for producing beam splitter cubes.
  • the invention is intended to specify a method for producing optical beam splitter cube, which allows a considerably lower cost compared to the previous manufacturing method production of these beam splitter cube and thus opens their use even with respect to the previous applications significantly more cost-sensitive applications.
  • the cover plate is formed by molding an optically transparent material a plurality of adjacent prism strips to a double prism plate, wherein the prismatic strips are arranged on the top sides of the plate roof-shaped projecting in ridge lines, which are separated by a longitudinal direction following valleys , wherein each prism bar has the cross section of an isosceles, right triangle and complements with the prism bar opposite the other top side of the plate and the cross section of the intermediate part of the plate to the cross section of the beam splitter cube, c) the double prism plate is along the valleys between the Prismenologyn and transverse to the longitudinal direction cut into sections, each forming a beam splitter cube.
  • the manufacturing method according to the invention makes it possible for the first time to economically produce a plurality of beam splitter cubes in a production run and to avoid the hitherto customary separate production of triangular prisms, their individual processing (polishing, coating) and their cementing to a single beam splitter cube and the associated considerable production effort.
  • double-prism plates each of which comprises a plurality of parallel juxtaposed, interconnected prism bars, already created the basis for that with a manufacturing passage simultaneously a plurality of beam splitter cubes can be generated.
  • the manufacturing method is based on a plate that is optically transparent. On an upper side of the plate, an optically active layer is applied, which forms the later beam splitter layer of the beam splitter cube.
  • a plurality of adjacent prism strips is formed on each cover side of the plate.
  • the prism strips are roof-shaped on the cover side of the plate as ridge lines protruding and separated by a longitudinal direction following valleys.
  • the ridge lines can be designed as a ridge or as a ridge strip.
  • Each prism bar corresponds in cross-section to the diagonally bisected cross-section of the beam splitter cube, and on the top sides of the prism bars are opposite so that they complement each other in pairs to the beam splitter cube.
  • the plate lies between the prism strips, so that the square cross section of the beam splitter, in and of itself, is supplemented by a rectangular section which is interposed diagonally and which is formed by the cross section of the plate.
  • the height of each prism bar is preferably significantly greater than the thickness of the plate, for example at least 5 times larger.
  • the prism bars form the right angles necessary for beam splitter geometries via the ridge lines and are therefore bounded by two roof surfaces which converge at right angles in the region of the ridge line. Opposite the surface of the plate, these roof surfaces are at a 45 ° angle.
  • the basic cross-section of the molded prism bars is that of a right-angled, isosceles triangle, the right angle being on the ridge line and the base of the triangle being located at the junction of the molded material and the optically transparent plate. If the ridge line is realized as a ridge strip, the apex of the triangle is flattened at right angles.
  • a double prism plate By molding the optically transparent material to the optically transparent plate, a double prism plate is obtained which has the aforementioned prism strips on both upper sides of the optically transparent plate.
  • This double prism plate is an intermediate product.
  • Each double prism plate thus produced is singulated to form the beam splitter cube.
  • One comprises the following steps: c1) the double prism plate is detachably fastened, in particular adhesively bonded, on one side to the protruding ridge lines of its prism strips on a base; c2) then the double prism plate is cut along the valleys between the prism bars; c3) then all prism strips are separated perpendicular to their longitudinal direction in the sections and c4) the sections are released from the pad.
  • the double prism plates are adhesively bonded on one side to the protruding ridge lines of the prism strips on an adhesive base.
  • the arranged on the storage side prism bars then stick along their projecting ridge lines on the adhesive pad (releasably). If, in a subsequent manufacturing process, the double prism plates are cut along the valleys between the prism strips, the adhesions on the ridge lines of the prism strips ensure that the position of the prism strips does not change relative to one another during the separation process, so that a very precise embodiment of the prism strips is also possible to be carried out separating operations.
  • a separation of the pairs of prism bars perpendicular to their longitudinal extent can now be made into individual sections, each of which already represents a finished beam splitter cube, wherein also here during the separation process, the individual prism strips in their relative positions to each other by bonding to their undersides the adhesive pad are held.
  • a multiplicity of divider cubes can be produced with a production run in the method according to the invention, whereby the manufacturing costs, based on the individual divider cubes, reduce considerably compared to an individual production of such divider cubes. This also contributes to the fact that in such a production no rearrangement of the items must be made.
  • the cost advantage is so significant that now open up for the application of such splitter cube areas of application for this, where they were not economically useful because of their high production costs, such. B. in glucose measuring sensors.
  • the prism bars are connected to at least one perpendicular to its longitudinal extension, provided with a flat surface holding web with the same height as the prism bars itself, wherein when cutting the prism plates along the valleys between the prism bars in each case also the at least one holding web, perpendicular to its longitudinal extent, is cut through. If the individual prism bar pairs are separated from one another by these separating processes, the remaining portion of the at least one holding bar remaining there in the longitudinal section is attached to each of them. Preferably, this is then then separated in a further processing step on all prism strips perpendicular to the longitudinal direction of the prism strips, wherein due to the adhesive pad, the maintenance of the relative position of all items is further ensured.
  • an auxiliary carrier is used as an adhesive backing, on whose upper side facing the double prism plate a layer of adhesive, deformable material, for.
  • a layer of adhesive, deformable material for.
  • wax is attached, in which the projecting ridge lines of the prism bars of the adhesive pad facing lower side of the double prism plate are pressed to build a releasable adhesive bond.
  • the layer on the subcarrier can be used any suitable, good adhesive, a releasable bond producing adhesive, wherein z. B. the use of the "special putty C15 ' @ Satisloh AG, Baar, Switzerland, has proven particularly useful.
  • a suitable adhesive film is used as the base.
  • the adhesive effect between this and the ridge lines of the Prism bars is slightly lower than an adhesive layer in which the protruding ridge lines are pressed, because usually a certain impressions of the ridge lines in the adhesive layer is not possible, the production of double prism plates, in which also transverse to the prism bars extending holding webs are provided.
  • the ridge lines can be formed as a ridge strip, which provide a larger contact surface with the adhesive pad. Either through the ridge strips or the holding web, an increased adhesive effect is achieved between the corresponding flat surface of the ridge strips or the holding web and the adhesive film. This ensures the implementation of all inventively used cutting or separating operations with good fixation of the separate parts of the double prism plates to be separated during the separation operations.
  • the respectively interconnected prismatic strips are removed from the adhesive sheet used as an adhesive backing after the sections of the retaining web have been separated off , each tilted by 45 ° in the same direction, on a new adhesive film, in lateral contact with each other and alignment with each other, put on before then the last manufacturing step of separating all prism strips perpendicular to their longitudinal direction is carried out in sections and their removal from the adhesive backing.
  • the prism bars are preferably removed after the separation of the previously adhering to them portions of the retaining strip from the adhesive film, as i.d.R. the separation process weakens the adhesive film, so that thereafter the fixing effect can no longer be sufficiently ensured before the final separation of the prismatic strips into the individual subsections representing the beam splitter cube.
  • the molding method according to WO 201 1/085880 A1 can preferably be used.
  • the disclosure of this document is fully incorporated in this description in this regard.
  • the method described there is developed in such a way that on both upper sides of the plate, the prism strips are formed by molding the optically transparent material. This can be done in a single molding step for both tops or in separate molding steps. Since the second variant requires a precise adjustment of the first molding step to the second molding step, the impression in one step is to be preferred.
  • the problem of shrinkage of the material during curing of the molding step in the manufacturing process according to the invention is easier to control than in the production of insulated lens structures o. ⁇ ., As shown in the WO 201 1/085880 A1 are described.
  • the subsequent flow of further curable material to compensate for a material shrinkage during curing is to realize unproblematic along the prism bars when z. B. the form provides a corresponding reservoir at one or both longitudinal ends of the prism bars.
  • the prism strips are preferably ground on at least one of their optical surfaces after production of the prism plates, wherein sometimes also an additional polishing and / or the application of an optical coating layer is advantageous.
  • the separation process For the separation of the double prism plate along the longitudinal direction, that is for the production of the prism bars, it is advantageous if the separation process must be carried out only by the plate. For this reason, it is advantageous to form the valley bottom between adjacent prism bars so that the surface of the plate (or the coated surface of the plate) is exposed in a strip on it. In this area, then the separation process can be done without having to cut material of the prism bars.
  • the prism bars In order not to cause a restriction of the aperture by the material of the plate in a beam splitter, which is located between the triangular in cross-section portions of the prism bars, it is preferred to offset the prism bars relative to the plate plane at the two sides of the plate against each other by one measure, which is similar to the thickness of the plate. This ensures that the entrance aperture of the beam splitter is not reduced, but is available over a measure that corresponds essentially to the length of the catheter of the cross-sectionally rectangular, isosceles triangle of the prisms.
  • optically active layers which may be used in such beam splitter cubes may advantageously comprise metal coatings or dielectric layers or other suitable layers.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a beam splitter cube; 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of a double prism plate with a holding web, obliquely from the top front;
  • Fig. 3 is a front view of a prism plate according to Figure 2, which is placed on an adhesive film, prior to performing the separation operations between the prism bars and between them and the holding web.
  • Fig. 4 shows schematically the view from Fig. 3, but after execution of the separation processes between the prismatic strips and after the separation of the retaining web of these;
  • Fig. 5 shows the arrangement of Figure 4, but after acceptance of the individual interconnected prism bar pairs, then done the same rotation by a tilt angle of 45 ° and re-planar conditioning of the same on a new adhesive film.
  • Fig. 6 is a perspective oblique view of another embodiment of a
  • Fig. 7 is a front view of a double prism plate according to Fig. 6, which are placed on a pad of adhesive wax, prior to performing the separation operations between the prism strips;
  • FIG. 8 is a schematic view of the view from FIG. 7 during the separation of the prism bar pairs into sections;
  • FIG. 9 shows a perspective oblique view of a further embodiment in which ridge lines are designed as flat ridge strips
  • Fig. 10 is a view similar to Fig. 3 for the embodiment of Fig. 9;
  • Fig. 1 1 is a view similar to Figure 4 for the embodiment of Fig. 9.
  • Fig. 12 is a sectional view of a double prism plate similar to that of Figs. 2 to 4, wherein the prism bars are offset on one side of the plate only transverse to the longitudinal direction relative to the prism bars on the opposite side of the plate;
  • FIG. 13 is a sectional view of a manufacturing method similar to that of FIG. 12, wherein the individual prism strips are spaced longitudinally to provide a valley bottom where the separation process is not to be performed by the material of the prism strips;
  • Fig. 14 is a schematic view similar to Figs. 12 and 13 illustrating a manufacturing process combining features of Figs. 12 and 13;
  • FIG. 15 is a sectional view through a beam splitter, which is produced by the manufacturing method according to FIG. 1;
  • FIG. 16 is a sectional view similar to FIG. 14 for a comparison with this figure modified manufacturing method.
  • Fig. 17 is a sectional view similar to FIG. 15 for a beam splitter, with the
  • FIG. 16 Manufacturing process according to FIG. 16 is obtained.
  • the representation of FIG. 1 shows a schematic, simplified side view of a beam splitter cube 1. This has two in cross-section at right angles triangular prisms 2, 3, which are applied with their base surfaces 4, 5 against each other and cemented together by means of a cement layer.
  • a light beam A is shown, which is incident through an optical side surface of the prism 3 in the beam splitter cube 1, wherein the abutting base surfaces 4, 5 of the prisms 2, 3 are at an angle 45 ° to the beam path of the incident beam A.
  • a part of the light beam A is reflected at the joining plane of the beam splitter cube 1 formed by the two base surfaces 4, 5 at an angle of 90 ° and exits as a partial beam B at the other optical side surface of the prism 3.
  • part of the input beam A passes through the beam splitter cube 1 and on the side of the input beam of the input beam A opposite cube side as a partial beam C from this again.
  • an optically active layer 6, z On one of the mutually facing base surfaces 4, 5 of the prisms 2, 3, an optically active layer 6, z.
  • a dielectric layer o. ⁇ ., Applied As a metal coating, a dielectric layer o. ⁇ ., Applied, whereby optical properties, u. a. the intensity of the two reflected partial beams B and C, can be influenced.
  • FIG. 2 shows in a perspective oblique view from the front an intermediate product during the production of a multiplicity of beam splitter cubes 1.
  • the intermediate was recovered from a plate 7 of glass or other optically transmissive material.
  • the plate 7 has a bottom U and a top O.
  • the plate 7 is preferably provided with an optically active layer 8, which realizes the optically active layer 6 in the later beam splitter cube 1.
  • an optically transparent material molded is on the top O and the bottom U of the plate 7, an optically transparent material molded.
  • the method known from WO 201 1/085880 A1 can be used.
  • materials come glass, plastic or silicone-based substances in question.
  • a multiplicity of mutually parallel, prism strips 9a, b arranged side by side are formed on the plate 7, wherein the prism strips 9a are formed on the upper side O and the prism strips 9b on the lower side U.
  • the prism ledges 9a open at the end of one of their longitudinal sides (in FIG.
  • a holding web 10 extending transversely thereto, which has a flat surface 10a, b on its entire top or bottom side.
  • the holding web 10 is executed over its entire extent at a constant height h1, which exactly corresponds to the distance between the prism strips 9a and 9b at their highest point, which is formed by a ridge line 16a, 16b.
  • the surface 10a lies with the ridge lines 16a of the prism strips 9a in a common plane.
  • Each prism bar has in cross-section the shape of a right-angled, isosceles triangle, as it corresponds to the prisms 2, 3 of FIG.
  • the material forming the prism strips 9a, 9b is consequently limited by roof surfaces 17, 18.
  • the ridge lines 16 of the individual prism strips 9 are separated from each other by V-shaped valleys 1 1 in the form of corresponding cuts, wherein the individual valleys 1 1 each along a line 15 have a deepest valley.
  • this valley bottom in each valley 1 1 is not in practice as a converging corner in acute cross-section, but for manufacturing reasons may have a small rounding, but in Fig. 2 for simplicity by the solid lines 15th at the bottom of the valleys 1 1 is shown.
  • the valleys 1 1 do not reach to the bottom U and top O of the plate 7, but are slightly above.
  • Fig. 2 illustrates a double prism plate 21 which is constructed on the plate 7. Since the plate 7 comes to lie in the cross section of the beam splitter 1 between the prisms 2, 3, in some manufacturing method, the thickness d of the plate 7 is much lower than the height h2 of the prism strips 9 (of course, the prism strips 9a and 9b in the same Height, namely the height h2 executed). Otherwise, in the illustration of FIG. 1, the permissible aperture for the incident light beam A would be not only slightly, but greatly or even disturbingly reduced with respect to the size of the entrance surface.
  • the plate 7 is z. B. between 0.1 and 1 mm thick, preferably 0.3 mm. In contrast, the thickness of the layer 8 is negligible.
  • the height h2 of the prism bar is preferably between 0.3 and 10 mm.
  • the illustrated in Fig. 2 double prism plate 21 is intended to represent only a partial section of a larger double prism plate. After the production of the double prism plate 21, as shown in Fig. 2 as a partial section, this, if desired, can be further processed. So there is z. B. the possibility, if for some reason the quality of the optical surfaces of the double prism plate 21 thus prepared for a particular application should not be sufficient, this still possibly to grind, possibly to polish and / or optically compensate, such as Roof surfaces 17 and 18 of the individual prism strips 9a at the top of the double prism plate 21 or, if desired, also the base.
  • FIG. 3 shows in a front view the double prism plate 21, which is placed with its underside on an adhesive film 12.
  • the resting on the adhesive film 12 double prism plate 21 in the longitudinal direction of the prism bars 9, along the baseline of each valley 1 1 between two prism bars 9, cut by a suitable separator 14, wherein the Section via the end of the respective valley 1 1 through the holding web 1 0 through (perpendicular to its longitudinal extent), whereby each of the prism bars 9 thus separated from each other at its the holding web 10 facing end region with the section generated by the section of this end region continues is. Due to the width of the separating element of the separating device 14, the small rounding at the bottom of the valley can also be removed during cutting so that the inclined sloping roof surfaces 17, 18 of two adjacent prism strips 9 result in a plane optical surface up to the interface.
  • any suitable separation device 14 can be used.
  • the use of a Wafersäge has proven to be particularly favorable, which allows a high-precision separation at a simultaneously extremely small cutting width and which can be adjusted during the separation so that it also cuts something in the surface of the adhesive film 12, but without the adhesive film 12 completely separate.
  • a further separation process (and without the need for regrouping of the individual elements) can be followed by a cut carried out perpendicularly to the longitudinal direction of the prism bars 9 at the ends of the prism bars 9 still attached portions of the holding webs 10, along the front end surface of the holding web 10 are performed.
  • cutting lines for saw blades of wafer saws are shown in dashed lines, wherein by means of the saw blade 14 and the separation of the subsections of the holding web 10 of the prism bars 9 (after previous separation of the prism bars 9 from each other) are drawn only in principle.
  • the individual prism rods 25 are removed from the adhesive film 12 and all, each tilted in the same direction of rotation by 45 °, placed on a new adhesive film 12, wherein they, as shown in Fig. 5, are arranged side by side and parallel to each other.
  • the achieved surface bonding of the individual prism rods 25 on the new adhesive film 12 creates a secure fixation in the subsequent separation process, in which the adjacent prism rods 25 are separated perpendicular to their longitudinal direction to produce the desired beam splitter cube 1.
  • the separator 14 can be adjusted so that they each cut a whole the respective rest of the plate 7 connected pair of prism bars 9 and at the same time something in the adhesive film 12 cuts without cutting them completely, after which the finished beam splitter cube 1 is removed from the adhesive film 12 and, if necessary, a finishing treatment (edge polishing o. ⁇ .) Can be subjected. 6 to 8, a further embodiment of a prism plate is shown, wherein the individual parts, as far as they correspond to parts of the embodiment according to FIGS. 2 to 5, are provided with the same reference numerals as there.
  • the double prism plate 21 ' differs in their formation of the double prism plate 21 according to FIG. 2 only in that in the double prism plate 21' accordingly 6 to 8 no holding web 10 is provided. Rather, the double prism plate 21 'comprises only the prism strips 9a, 9b arranged parallel to each other, which thus extend over the entire length of the double prism plate 21', as shown in FIG.
  • FIG. 7 shows, as shown in FIG. 3, a front view of the double prism plate 21 ', whose prism strips 9b are pressed on one side with their ridges into the surface of an adhesive base 12', which consists of a wax layer 22, which is mounted on a subcarrier 23.
  • an adhesive base 12' which consists of a wax layer 22, which is mounted on a subcarrier 23.
  • the roof-shaped projections of the prism strips 9b are pressed into the wax layer 22 on the side of the double prism plate 21 'facing the adhesive base 12' with their protruding ridges, and indeed so deeply until a sufficient fixation of the double is achieved Prism plate 21 'is reached.
  • a wax with good adhesive properties is taken, which forms a good adhesive bond with the indented ridge areas of the prism strips 9b, but which is also releasable again and allows lifting at the end of the manufacturing process for the beam splitter cube 1.
  • the pairs of prism bars 9 are connected via the respective remainder of the plate 7 and each form a prism bar 25 '.
  • the "special putty C / 15" ® Satisloh AG, Baar, Switzerland has proved.
  • the double prism plate 21 'along the basal lines 15 of the valleys 1 1 by means of a suitable separator 14, which is only indicated by dashed lines in Fig. 7, separated from each other in the longitudinal direction of the prism bars 9, wherein the bonding embedding of the roof-shaped peaks of the prism bars in the wax layer 22 during the cutting process ensures a fixed and immovable relative arrangement of the individual pairs of prism bars 9 relative to each other.
  • the sections are removed from the wax layer 22 of the adhesive base 12' and, if appropriate, fed to the desired application after a final finishing treatment (for example polishing of the edges or the like).
  • Fig. 9 shows another embodiment relating to the manufacture of the beam splitter.
  • the ridge lines 16a, 16b are not designed as a ridge-shaped roof edge between the roof surfaces 17 and 18, but as ridge surfaces.
  • This construction is well possible with the mentioned molding method, since it is different than z. B. embossing process can produce largely sharp kinks between surfaces, as they are dictated by the appropriate molding tool. Otherwise, the construction of Fig. 9 and the manufacturing process realized for this corresponds to that of Fig. 6.
  • Due to the flat ridge lines 16 a, 16 b is the double prism plate 21 'on the ridge lines flat on the base 12, z. B. on an adhesive film.
  • the cross section of the beam splitter 1 produced here corresponds to the cross section of the prism strips 9a, b supplemented by the cross section of the interposed plate 7 (the thickness of the coating 8 is negligible on the other hand). If the prism strips 9a on the front side O are arranged exactly opposite the prism strips 9b on the underside U, the useable beam cross section at the roof surface forming the entry surface is reduced by the thickness of the plate 7 after separation into the beam splitter 1. In order to avoid this, it is preferable to offset the prism bar 9a on the upper side O opposite the prism strips 9b on the opposite side of the plate 7 transversely to the longitudinal direction, ie laterally, in order to offset at least the thickness of the plate.
  • a correspondingly produced double prism plate 21 is shown in FIG. 12. If one thinks of a beam which enters at the roof surface provided with the reference numeral 17, it is easy to see that this beam can be incident over the entire roof surface 17 and always passes through the structure. This will be explained below with reference to FIG. 15.
  • the cut When cutting the double prism plate 21 along the longitudinal direction, in the manufacture according to FIG. 10 the cut must be guided both by the material of the prism strips 9a and 9b and by the material of the plate 7 (and the coating 8).
  • the prism strips 9a, 9b are in the preferred molding method according to the cited publication of plastic, the plate 7 made of glass. This material mix is problematic when cutting by means of a wafer saw 14, since the plastic can smear the saw blade when saw parameters are used which are optimal for the glass plate 7. Similarly, poor cutting performance is provided in the glass plate 7 when choosing sawing parameters that are ideal for cutting plastic.
  • the manufacturing methods according to FIGS. 12 and 13 can be combined if the prism strips 9 a, 9 b provided on the opposite side of the plate 7 are offset from one another by at least the thickness d of the plate 7 and additionally a distance between the running on one side along the longitudinal direction prism bars 9a, 9b is provided which corresponds to the slot width in the longitudinal separation of the double prism plate in the prism rods 25. This is shown in FIG.
  • Fig. 15 shows a sectional view through a beam splitter, which is obtained with the manufacturing method according to Fig. 14.
  • the incident light beam A can be incident on the entire entrance surface of the prism 3 to be split into the light beams B and C. Due to the fact that the prism rods are offset laterally with respect to the plane of the plate 7 by the thickness d of the plate 7, the horizontal boundary line of the prisms 2, 3 in FIG. 15 is exactly aligned with the corresponding corner of the respective other prism 3 , 2.
  • the manufacturing method according to FIG. 14 can be developed so that the cutting of the double prism plate 21 into the prism bars 25 at an angle of 45 °. This is illustrated by way of example in FIG. 16 by means of a saw blade 14 inclined accordingly. One then obtains a beam splitter 1, as shown in FIG. 17.
  • the embodiments mentioned above can be combined.
  • the manufacturing methods of FIGS. 12 to 16 can also be carried out without holding web 10, although in these figures the holding web 10 is drawn. He can be omitted.

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Abstract

Zum Herstellen optischer Strahlteilerwürfel (1) wird eine optisch transparente Platte (7) an einer Deckseite (O) mit einer optisch wirksamen Schicht (8) versehen. Anschließend wird auf beiden Deckseiten (O, U) der Platte (7) durch Abformen eines optisch transparenten Materials eine Vielzahl nebeneinanderliegender Prismenleisten (9a, b) ausgebildet, so dass eine Doppel-Prismenplatte (21, 21') erhalten wird. Die Prismenleisten (9a, b) sind an den Deckseiten (O, U) der Platte (7) dachförmig in Firstlinien (16) vorspringend angeordnet und durch einer Längsrichtung folgende Täler (11) voneinander getrennt. Jede Prismenleiste (9a, b) hat den Querschnitt eines gleichseitigen, rechtwinkligen Dreiecks und ergänzt sich mit der an der anderen Deckseite der Platte (7) gegenüberliegenden Prismenleiste (9a, b) zum Querschnitt des Strahlteilerwürfels (1). Die Doppel-Prismenplatte (21, 21') wird entlang der Täler (11) zwischen den Prismenleisten (9a, b) und quer zur Längsrichtung in Teilstücke aufgeschnitten, die jeweils einen Strahlteilerwürfel (1) bilden.

Description

Verfahren zum Herstellen optischer Strahlteilerwürfel
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen optischer Strahlteilerwürfel. Optische Strahlteilerwürfel sind optische Bauelemente, mittels derer ein Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen aufgetrennt werden kann oder zwei Strahlungsgänge zu einem einzigen Strahl vereinigt werden können. Dabei kann es sich um Strahlen unterschiedlicher Polarisation und/oder unterschiedlicher Wellenlängen handeln. Als besonderer Vorteil gilt, dass der transmittierte Strahl ohne Strahlversatz und Strahlablenkung den Strahlteilerwürfel passiert.
Bislang werden für die Herstellung von Strahlteilerwürfeln Prismen getrennt voneinander hergestellt, ggf. poliert, beschichtet und dann zwei solcher Prismen an ihrer Basis zur Erzeugung eines Strahlteilerwürfels zusammengekittet. Diese Herstellung ist jedoch aufwendig und damit kostspielig, was den Einsatz solcher Strahlteilerwürfel bislang fast ausschließlich auf Einsatzfälle beschränkte, bei denen die relativ hohen Herstellkosten wirtschaftlich noch vertretbar sind. Andererseits war es bislang nicht möglich, die Teilerwürfel wegen deren aufwendigem Herstellungsverfahren bei sehr kostenempfindlichen Anwendungsfällen einzusetzen.
Zur Herstellung optischer Elemente ist im Stand der Technik aus der WO 201 1/085880 A1 ein Abformverfahren bekannt, bei dem ein strahlungshärtbares Material, beispielsweise UV- härtender Kunststoff abgeformt wird. Mit diesem Verfahren werden optische Bauteile hergestellt, die aus einer Vielzahl von einzelnen optischen Elementen bestehen, die auf einem Substrat voneinander beabstandet nebeneinander liegen. Die Ausführungsbeispiele der genannten Schrift umfassen Mini-Linsenarrays, die auf einem Glassubstrat abgeformt werden. Die Höhenerstreckung dieser optischen Elemente ist klein gegen die Dicke des Glassubstrates.
Die US 6 028 708 A und die DE 10 201 1 087 846 A1 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung von Strahlteilerwürfeln. Die Erfindung soll ein Verfahren zur Herstellung optischer Strahlteilerwürfel angeben, das eine gegenüber dem bisherigen Herstellungsverfahren erheblich kostengünstigere Herstellung dieser Strahlteilerwürfel gestattet und somit deren Einsatz auch bei gegenüber den bisherigen Einsatzmöglichkeiten erheblich kostenempfindlicheren Anwendungen eröffnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Herstellungsschritte erreicht: a) es wird eine optisch transparente Platte an einer Deckseite mit einer optisch wirksamen Schicht versehen,
b) auf beiden Deckseiten wird die Platte durch Abformen eines optisch transparenten Materials eine Vielzahl nebeneinander liegender Prismenleisten zu einer Doppel- Prismenplatte ausgebildet, wobei die Prismenleisten an den Deckseiten der Platte dachförmig in Firstlinien vorspringend angeordnet sind, die durch einer Längsrichtung folgende Täler voneinander getrennt sind, wobei jede Prismenleiste den Querschnitt eines gleichschenkligen, rechtwinkeligen Dreiecks hat und sich mit der an der anderen Deckseite der Platte gegenüberliegenden Prismenleiste und dem Querschnitt des dazwischenliegenden Teils der Platte zum Querschnitt des Strahlteilerwürfels ergänzt, c) die Doppel-Prismenplatte wird entlang der Täler zwischen den Prismenleisten und quer zur Längsrichtung in Teilstücke aufgeschnitten, die jeweils einen Strahlteilerwürfel bilden.
Das erfindungsgemäße Herstellverfahren ermöglicht es erstmals, in einem Herstellungsdurchgang in wirtschaftlicher Weise eine Vielzahl von Strahlteilerwürfeln herzustellen und die bisher übliche separate Herstellung der Dreiecksprismen, deren Einzelbearbeitung (Polieren, Beschichten) und deren Verkittung zu einem einzelnen Strahlteilerwürfel sowie den damit verbundenen erheblichen Herstellungsaufwand zu vermeiden. So wird bei der Erfindung durch die grundsätzliche Herstellung von Doppel-Prismenplatten, deren jede eine Vielzahl parallel nebeneinander liegender, miteinander verbundener Prismenleisten umfasst, bereits die Basis dafür geschaffen, dass mit einem Herstelldurchgang gleichzeitig eine Vielzahl von Strahlteilerwürfeln erzeugt werden kann. Das Herstellverfahren geht von einer Platte aus, die optisch transparent ist. Auf einer Oberseite der Platte wird eine optisch wirksame Schicht aufgebracht, welche die spätere Strahlteilerschicht des Strahlteilerwürfels bildet. Anschließend wird auf beiden Seiten der Platte, d.h. auf der Deckseite mit der optisch wirksamen Schicht und auch auf der gegenüberliegenden Deckseite ein optisch transparentes Material abgeformt. Dadurch wird auf jeder Deckseite der Platte eine Vielzahl nebeneinander liegenden Prismenleisten gebildet. Die Prismenleisten sind an der Deckseite der Platte dachförmig als Firstlinien vorspringend ausgebildet und durch einer Längsrichtung folgende Täler voneinander getrennt. Die Firstlinien können als Grat oder auch als Firststreifen ausgebildet sein.
Jede Prismenleiste entspricht im Querschnitt dem diagonal halbierten Querschnitt des Strahlteilerwürfels, und an den Deckseiten liegen die Prismenleisten so gegenüber, dass sie sich paarweise zum Strahlteilerwürfel ergänzen. Zwischen den Prismenleisten liegt die Platte, so dass der an und für sich quadratische Querschnitt des Strahlteilers um einen an der Diagonale zwischengeschobenen rechteckigen Abschnitt ergänzt ist, der durch den Querschnitt der Platte gebildet wird. Die Höhe jeder Prismenleiste ist bevorzugt deutlich größer als die Dicke der Platte, beispielsweise mindestens 5 mal größer. Dadurch fällt der in den quadratischen Querschnitt an der Diagonale eingeschobene rechteckige Abschnitt, welcher durch die Platte verursacht ist, für den Querschnitt des erhaltenen Strahlteilers nicht weiter ins Gewicht.
Die Prismenleisten bilden über die Firstlinien den für Strahlteilergeometrien nötigen rechten Winkel, sind also durch zwei Dachflächen begrenzt, die unter rechtem Winkel im Bereich der Firstlinie zusammenlaufen. Gegenüber der Oberfläche der Platte liegen diese Dachflächen in einem 45°-Winkel. Der Grundquerschnitt der angeformten Prismenleisten ist der eines rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreiecks, wobei der rechte Winkel an der Firstlinie liegt und die Basis des Dreiecks an der Verbindungsstelle des angeformten Materials und der optisch transparenten Platte angeordnet ist. Ist die Firstlinie als Firststreifen realisiert, so ist die Spitze des Dreiecks am rechten Winkel abgeplattet.
Durch das Anformen des optisch transparenten Materials an die optisch transparente Platte wird eine Doppel-Prismenplatte erhalten, die auf beiden Oberseiten der optisch transparenten Platte die erwähnten Prismenleisten hat. Diese Doppel-Prismenplatte ist ein Zwischenprodukt. Jede solchermaßen hergestellte Doppel-Prismenplatte wird vereinzelt, um die Strahlteilerwürfel zu bilden. Hierfür kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht. Eine umfasst folgende Schritte: c1 ) die Doppel-Prismenplatte wird auf einer Seite mit den dort vorspringenden Firstlinien seiner Prismenleisten auf einer Unterlage lösbar befestigt, insbesondere aufgeklebt; c2) sodann wird die Doppel-Prismenplatte entlang der Täler zwischen den Prismenleisten aufgeschnitten; c3) anschließend werden alle Prismenleisten senkrecht zu ihrer Längsrichtung in die Teilstücke getrennt und c4) die Teilstücke werden von der Unterlage gelöst.
Dabei werden die Doppel-Prismenplatten auf einer Seite mit den dorthin vorspringenden Firstlinien der Prismenleisten auf einer klebenden Unterlage lösbar verklebt. Die auf der Ablageseite angeordneten Prismenleisten kleben dann entlang ihren vorspringenden Firstlinien an der klebenden Unterlage (lösbar) an. Wenn nun in einem anschließenden Herstellungsvorgang die Doppel-Prismenplatten entlang der Täler zwischen den Prismenleisten aufgeschnitten werden, gewährleisten die Verklebungen an den Firstlinien der Prismenleisten, dass sich die Lage der Prismenleisten während des Trennvorganges relativ zueinander nicht verändert, so dass auch eine ganz präzise Ausführung der vorzunehmenden Trennvorgänge sichergestellt ist.
In einem letzten Herstellungsschritt kann nun eine Auftrennung der Paare von Prismenleisten senkrecht zu deren Längserstreckung in einzelne Teilstücke erfolgen, deren jedes bereits einen fertigen Strahlteilerwürfel darstellt, wobei auch hier während des Trennvorganges die einzelnen Prismenleisten in ihren relativen Lagen zueinander durch die Verklebung an ihren Unterseiten auf der klebenden Unterlage festgehalten werden.
Damit ist mit einem Herstellungsdurchgang bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig eine Vielzahl von Teilerwürfeln herstellbar, wodurch sich die Herstellungskosten, bezogen auf den einzelnen Teilerwürfel, ganz erheblich gegenüber einer Einzelherstellung solcher Teilerwürfel reduzieren. Dazu trägt auch bei , dass bei einer solchen Herstellung keine Umlagerung der Einzelteile erfolgen muss. Der kostenmäßige Vorteil ist dabei so erheblich, dass sich nunmehr für die Anwendung solcher Teilerwürfel auch Einsatzgebiete für diese erschließen, bei denen sie bislang wegen ihrer hohen Herstellungskosten wirtschaftlich nicht sinnvoll einsetzbar waren, so z. B. bei Glukose-Messsensoren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind an den Doppel- Prismenplatten die Prismenleisten mit mindestens einem senkrecht zu ihrer Längserstreckung liegenden , mit einer ebenen Oberfläche versehenen Haltesteg mit gleicher Höhe wie die Prismenleisten selbst verbunden, wobei beim Aufschneiden der Prismenplatten entlang der Täler zwischen den Prismenleisten jeweils auch der mindestens eine Haltesteg, senkrecht zu seiner Längserstreckung, mit durchgeschnitten wird. Sind durch diese Trennvorgänge die einzelnen Prismenleisten-Paare voneinander getrennt, ist an jedem derselben noch der beim Längsschnitt dort verbliebene Restanteil des mindestens einen Haltesteges befestigt. Bevorzugt wird dieser dann anschließend noch in einem weiteren Bearbeitungsschritt an allen Prismenleisten senkrecht zur Längsrichtung der Prismenleisten abgetrennt, wobei infolge der klebenden Unterlage weiterhin die Beibehaltung der Relativlage aller Einzelteile sichergestellt ist.
Der Einsatz mindestens eines quer zu den Prismenleisten verlaufenden Haltesteges an jeder Prismenplatte mit gleicher Höhe wie diese ist nicht erforderlich, bringt jedoch im Hinblick auf ein Ankleben der Doppel-Prismenplatten auf der Unterlage den Vorteil, dass die an der Unterlage nicht nur entlang den relativ kleinen Firstflächen der Prismenleisten erfolgt, sondern deutlich vergrößert wird durch die dann auf der klebenden Unterlage ebenfalls klebend aufliegende Oberfläche jedes Haltesteges, wodurch insgesamt die Fixierung der Doppel-Prismenplatte auf der klebenden Unterlage deutlich verstärkt wird ohne dass in diesem Stadium die späteren optischen Flächen kontaktiert würden.
Die Frage, ob eine solche verstärkte Verklebung an der Unterlage erforderlich oder zumindest wünschenswert ist, hängt u. a. davon ab, in welcher Weise die klebende Verbindung zwischen Firstlinien und Unterlage ausgebildet ist.
In einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als klebende Unterlage ein Hilfsträger eingesetzt, auf dessen der Doppel-Prismenplatte zugewandter Oberseite eine Schicht aus klebendem, verformbaren Material, z. B. Wachs, angebracht ist, in welche die vorspringenden Firstlinien der Prismenleisten der der klebenden Unterlage zugewandten unteren Seite der Doppel-Prismenplatte zum Aufbau einer lösbaren Klebeverbindung eingedrückt werden. Für die Ausbildung der Schicht auf dem Hilfsträger kann dabei jedes geeignete, gut klebende, eine lösbare Verklebung herstellende Klebemittel eingesetzt werden, wobei sich z. B. die Verwendung des „Spezial-Kittlack C15'@ der Firma Satisloh AG, Baar, Schweiz, besonders bewährt hat. Bei Verwendung eines solchen geeigneten Klebemittels als Auflage auf dem Hilfsträger kann bereits ein geringfügiges Eindrücken der Firstlinien der Prismenleisten zur Herstellung einer Klebeverbindung führen, die so stark ist, dass sie auch bei einem Trennvorgang, der rechtwinklig zur Längsrichtung der Prismenleisten durchgeführt wird, nicht nur ein Verrutschen, sondern auch ein Verkippen der Prismenleisten, auch ohne Haltesteg(e), sicher verhindert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Unterlage eine geeignete Klebefolie eingesetzt. Da bei einer solchen Verwendung einer Klebefolie jedoch die Klebewirkung zwischen dieser und den auf ihr anliegenden Firstlinien der Prismenleisten etwas geringer ist, als bei einer klebenden Schicht, in der die vorspringenden Firstlinien eingedrückt sind, weil meist ein gewisses Eindrücken der Firstlinien in die klebende Schicht nicht möglich ist, empfiehlt sich die Herstellung von Doppel-Prismenplatten, bei denen auch quer zu den Prismenleisten verlaufende Haltestege vorgesehen sind. Alternativ oder zusätzlich können die Firstlinien als Firststreifen ausgebildet werden, die eine größere Kontaktfläche zur klebenden Unterlage bereitstellen. Entweder durch die Firststreifen oder den Haltesteg ist zwischen der entsprechenden ebenen Oberfläche der Firststreifen oder des Haltesteges und der Klebefolie eine vergrößerte Klebewirkung erreicht. Das gewährleistet die Durchführung aller erfindungsgemäß eingesetzten Schneide- bzw. Trennvorgänge bei guter Fixierung der voneinander zu trennenden Einzelteile der Doppel-Prismenplatten während der Trennvorgänge.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von Haltestegen an den Doppel-Prismenplatten werden nach dem Abtrennen der Abschnitte des Haltesteges von den Prismenleisten die jeweils miteinander verbundenen Prismenleisten (in Form der einzelnen Prismenleisten-Paare) von der als klebende Unterlage eingesetzte Klebefolie abgenommen und, jeweils um 45° in dieselbe Richtung verkippt, auf eine neue Klebefolie, in seitlicher Anlage aneinander und Ausrichtung zueinander, aufgesetzt, bevor anschließend der letzte Herstellungsschritt des Auftrennens aller Prismenleisten senkrecht zu ihrer Längsrichtung in Teilstücke und deren Entnahme von der klebenden Unterlage ausgeführt wird.
Hierbei werden bevorzugt die Prismenleisten nach dem Abtrennen der vordem an ihnen noch anhaftenden Teilstücke der Halteleiste von der Klebefolie abgenommen, da i.d.R. der Trennvorgang die Klebefolie schwächt, so dass danach die Fixierwirkung vor dem abschließenden Auftrennen der Prismenleisten in die einzelnen, Strahlteilerwürfel darstellenden Teilabschnitte nicht mehr ausreichend sichergestellt sein kann.
Durch Abnahme der Prismenleisten-Paare von der Klebefolie nach Abtrennen der Teilstücke des mindestens einen Haltesteges von den Prismenleisten-Paaren und durch das Auflegen der Prismenleisten-Paare auf eine neue Klebefolie, dann aber um 45° verkippt, wodurch sie mit einer ihrer optischen Seitenflächen eben auf der Klebefolie aufliegen, kann für den letzten Trennvorgang des Abschneidens von Teilstücken dieser Prismenleisten-Paare eine Halterung derselben auf der Klebefolie erreicht werden, die eine sichere Fixierung dieser Prismenleisten- Paare in ihrer Lage relativ zueinander während des letzten Trennvorganges sicher gewährleistet. Bei der Verwendung von Firststreifen kann dieser Schritt entfallen. Bevorzugt wird bei der Erfindung bei Verwendung einer Klebefolie aber nur ein Haltesteg eingesetzt, der am Ende der Längsseiten aller Prismenleisten angebracht ist und in den diese alle einmünden. Zum Anformen der Prismenleisten kann bevorzugt das Abformverfahren gemäß WO 201 1 /085880 A1 zur Anwendung kommen. Die Offenbarung dieser Druckschrift wird diesbezüglich vollumfänglich in diese Beschreibung einbezogen. Das dort beschriebene Verfahren wird so weitergebildet, dass auf beiden Oberseiten der Platte die Prismenleisten durch Abformen des optisch transparenten Materials gebildet werden. Dies kann in einem einzigen Abformschritt für beide Oberseiten erfolgen oder in separaten Abformschritten. Da die zweite Variante eine genaue Justierung des ersten Abformschrittes zum zweiten Abformschritt verlangt, ist die Abformung in einem Schritt zu bevorzugen.
Da beim Abformen Prismenleisten, also längs der Längsrichtung erstreckte Strukturen an der Platte angeformt werden, ist die Problematik der Schrumpfung des Materials beim Aushärten des Abformschrittes im erfindungsgemäßen Herstellverfahren einfacher zu beherrschen, als bei der Herstellung isolierter Linsenstrukturen o. ä., wie sie in der WO 201 1 /085880 A1 beschrieben sind. Das Nachfließen von weiterem aushärtbaren Material zum Ausgleich einer Materialschrumpfung beim Aushärten ist längs der Prismenleisten unproblematisch zu realisieren, wenn z. B. die Form ein entsprechendes Reservoir an einem oder beiden Längsenden der Prismenleisten vorsieht.
Nach dem Auftrennen der Doppel-Prismenplatte entlang der Täler zwischen den Prismenleisten erhält man ein weiteres Zwischenprodukt in Form von Prismenleisten bestehend aus Paaren von Prismenleisten, die über das dazwischenliegende Reststück der Platte zu einem Prismenstab verbunden sind, der dann quer zur Längsrichtung in die einzelnen Strahlteilerwürfel vereinzelt wird.
Für bestimmte Anwendungszwecke werden die Prismenleisten bevorzugt an zumindest einer ihrer optischen Flächen nach Herstellung der Prismenplatten geschliffen, wobei manchmal auch noch ein zusätzlicher Poliervorgang und/oder das Aufbringen einer optischen Vergütungsschicht vorteilhaft ist.
Für das Trennen der Doppel-Prismenplatten und der Prismenstäbe können alle hierfür geeigneten Trennverfahren bzw. Trennvorrichtungen eingesetzt werden. Vorzugsweise werden hierfür jedoch Sägevorrichtungen, besonders bevorzugt Wafersägen, eingesetzt, die sich für das Sägen und Trennen hochpräziser Teile bei Einhaltung gleichzeitig besonders geringer Trennschlitze bewährt haben. Alternativ ist aber z. B. auch ein Schneiden mittels einer geeigneten Laser-Trenneinrichtung anwendbar.
Für das Trennen der Doppel-Prismenplatte entlang der Längsrichtung, also für das Herstellen der Prismenstäbe ist es vorteilhaft, wenn der Trennvorgang nur durch die Platte erfolgen muss. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Talgrund zwischen benachbarten Prismenleisten so auszubilden, dass an ihm in einem Streifen die Oberfläche der Platte (bzw. die beschichtete Oberfläche der Platte) frei liegt. In diesem Bereich kann dann der Trennvorgang erfolgen, ohne Material der Prismenleisten durchtrennen zu müssen.
Um bei einem Strahlteiler keine Einschränkung der Apertur durch das Material der Platte zu verursachen, die zwischen den im Querschnitt dreieckförmigen Abschnitten der Prismenleisten liegt, ist es bevorzugt, die Prismenleisten bezogen auf die Plattenebene an den beiden Deckseiten der Platte gegeneinander um ein Maß zu versetzen, das der Dicke der Platte gleicht. Damit ist erreicht, dass die Eintrittsapertur des Strahlteilers nicht verringert ist, sondern über ein Maß zur Verfügung steht, das im wesentlichen der Kathetenlänge des im Querschnitt rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreiecks der Prismen entspricht.
Um zu verhindern, dass nach dem Vereinzeln in Strahlteiler Kanten der Platte an den Begrenzungsflächen des Strahlteilers überstehen, kann in einer Weiterbildung der Variante mit gegeneinander versetzten und um die Plattendicke sowie zusätzlich um die Trennschnittbreite beabstandeten Prismenleisten der Auftrennschnitt zusätzlich unter einem Winkel von 45 ° vorgenommen werden . Dann sind die Begrenzungsflächen des sich ergebenden Strahlteilers, welcher aufgrund des Abschnittes der Platte, der zwischen den Prismen liegt, nicht mehr würfelförmig, sondern quaderförmig ist, erreicht werden, dass die Begrenzungsflächen dieses Strahlteilers keine Vorsprünge haben.
Die optisch wirksamen Schichten, die bei solchen Strahlteilerwürfeln verwendet werden können, können vorteilhafterweise Metallbeschichtungen oder dielektrische Schichten oder andere geeignete Schichten aufweisen.
Soweit in dieser Beschreibung Winkel- oder Maßangaben gemacht werden, sind diese natürlich im Rahmen der möglichen Fertigungstoleranz zu sehen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Strahlteilerwürfels; Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Doppel- Prismenplatte mit einem Haltesteg, schräg von vorne oben;
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Prismenplatte entsprechend Fig. 2, die auf einer Klebefolie abgestellt ist, und zwar vor Ausführung der Trennvorgänge zwischen den Prismenleisten sowie zwischen diesen und dem Haltesteg;
Fig. 4 schematisch die Ansicht aus Fig. 3, jedoch nach Ausführung der Trennvorgänge zwischen den Prismenleisten und nach dem Abtrennen des Haltesteges von diesen;
Fig. 5 die Anordnung aus Fig. 4, jedoch nach Abnahme der einzelnen miteinander verbundenen Prismenleisten-Paare, dann erfolgter Verdrehung derselben um einen Kippwinkel von 45° und erneuter flächiger Anlage derselben auf einer neuen Klebefolie;
Fig. 6 eine perspektivische Schrägansicht einer anderen Ausführungsform einer
Prismenplatte ohne Haltesteg;
Fig. 7 eine Vorderansicht einer Doppel-Prismenplatte gemäß Fig. 6, die auf einer Auflage aus klebendem Wachs abgestellt sind, vor Ausführung der Trennvorgänge zwischen den Prismenleisten;
Fig. 8 schematisch die Ansicht aus Fig. 7 beim Auftrennen der Prismenleisten-Paare in Teilstücke;
Fig. 9 eine perspektivische Schrägansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der Firstlinien als flächige Firststreifen ausgeführt sind;
Fig. 10 eine Ansicht ähnlich der Fig. 3 für die Ausführungsform der Fig. 9;
Fig. 1 1 eine Ansicht ähnlich der Fig. 4 für die Ausführungsform der Fig. 9;
Fig. 12 eine Schnittdarstellung einer Doppel-Prismenplatte ähnlich der der Fig. 2 bis 4, wobei die Prismenleisten auf einer Seite der Platte nur quer zur Längsrichtung gegenüber den Prismenleisten auf der gegenüberliegenden Seite der Platte versetzt sind;
Fig. 13 eine Schnittdarstellung für ein Herstellverfahren ähnlich dem der Fig. 12, wobei die einzelnen Prismenleisten in Längsrichtung beabstandet sind, um einen Talgrund zu schaffen, an dem der Trennvorgang nicht durch das Material der Prismenleisten zu erfolgen hat,
Fig. 14 eine Schemadarstellung ähnlich den Fig. 12 und 13 zur Veranschaulichung eines Herstellverfahrens, das Merkmale der Fig. 12 und 13 kombiniert;
Fig. 15 eine Schnittdarstellung durch einen Strahlteiler, der mit dem Herstellverfahren gemäß Fig. 1 erzeugt wird;
Fig. 16 eine Schnittdarstellung ähnlich der Fig. 14 für ein gegenüber dieser Figur abgewandeltes Herstellverfahren und
Fig. 17 eine Schnittdarstellung ähnlich der Fig. 15 für einen Strahlteiler, der mit dem
Herstellverfahren gemäß Fig. 16 erhalten wird. Die Darstellung der Fig. 1 zeigt eine schematische, vereinfachte Seitenansicht eines Strahlteilerwürfels 1 . Dieser weist zwei im Querschnitt rechtwinklig dreieckige Prismen 2, 3 auf, die mit ihren Grundflächen 4, 5 gegeneinander angelegt und mittels einer Kittschicht miteinander verkittet sind.
In Fig. 1 ist auch ein Lichtstrahl A gezeigt, der durch eine optische Seitenfläche des Prismas 3 in den Strahlteilerwürfel 1 einfällt, wobei die aneinander anliegenden Grundflächen 4, 5 der Prismen 2, 3 unter einem Winkel 45° zum Strahlengang des Einfallstrahles A liegen. Ein Teil des Lichtstrahles A wird an der von den beiden Grundflächen 4, 5 gebildeten Fügeebene des Strahlteilerwürfels 1 in einem Winkel von 90° reflektiert und tritt als ein Teilstrahl B an der anderen optischen Seitenfläche des Prismas 3 aus.
Jedoch tritt ein Teil des Eingangsstrahles A durch den Strahlteilerwürfel 1 hindurch und auf dessen der Eintrittsseite des Eingangsstrahles A gegenüberliegenden Würfelseite als Teilstrahl C aus diesem wieder aus. Üblicherweise wird auf einer der einander zugewandten Grundflächen 4, 5 der Prismen 2, 3 eine optisch wirksame Schicht 6, z. B. eine Metallbeschichtung, eine dielektrische Schicht o. ä., aufgebracht, wodurch optische Eigenschaften, u. a. die Intensität der beiden reflektierten Teilstrahlen B und C, beeinflusst werden können.
Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Schrägansicht von vorne ein Zwischenprodukt bei der Herstellung einer Vielzahl von Strahlteilerwürfeln 1 . Das Zwischenprodukt wurde ausgehend von einer Platte 7 aus Glas oder einem anderen optisch transmissiven Material gewonnen. Die Platte 7 weist eine Unterseite U und eine Oberseite O auf. An der Oberseite O ist die Platte 7 bevorzugt mit einer optisch wirksamen Schicht 8 versehen, die im späteren Strahlteilerwürfel 1 die optisch wirksame Schicht 6 realisiert.
Nach Aufbringen der optisch wirksamen Schicht 8 (die natürlich auch weggelassen werden kann, wenn im Strahlteiler 1 keine optisch wirksame Schicht gewünscht ist) wird auf die Oberseite O und die Unterseite U der Platte 7 ein optisch transparentes Material abgeformt. Dazu kann beispielsweise das aus der genannten WO 201 1/085880 A1 bekannte Verfahren zur Anwendung kommen. Als Materialien kommen Glas, Kunststoff oder silikonbasierte Substanzen in Frage. Dadurch werden auf der Platte 7 eine Vielzahl parallel zueinander liegender, nebeneinander angeordneter Prismenleisten 9a, b gebildet, wobei die Prismenleisten 9a auf der Oberseite O ausgebildet werden und die Prismenleisten 9b auf der Unterseite U. Die Prismenleisten 9a, münden am Ende einer ihrer Längsseiten (in Fig. 2 oben) in einen quer zu ihnen verlaufenden Haltesteg 10 ein, der an seiner gesamten Ober- bzw. Unterseite eine ebene Oberfläche 10a, b aufweist. Der Haltesteg 10 ist über seine gesamte Erstreckung hinweg in konstanter Höhe h1 ausgeführt, wobei diese exakt dem Abstand zwischen den Prismenleisten 9a und 9b an deren höchster Stelle entspricht, die jeweils durch eine Firstlinie 16a, 16b gebildet ist. Die Oberfläche 10a liegt mit den Firstlinien 16a der Prismenleisten 9a in einer gemeinsamen Ebene. Gleiches gilt für die Oberfläche 10b und die Firstlinie 16b der Prismenleisten 9b. Jede Prismenleiste hat im Querschnitt die Form eines rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreiecks, wie es den Prismen 2, 3 der Fig. 1 entspricht. Das die Prismenleisten 9a, 9b bildende Material ist folglich durch Dachflächen 17, 18 begrenzt.
Die Firstlinien 16 der einzelnen Prismenleisten 9 sind voneinander durch V-förmige Täler 1 1 in Form entsprechender Einschnitte getrennt, wobei die einzelnen Täler 1 1 jeweils entlang einer Linie 15 eine tiefste Talstelle aufweisen. Dabei ist zu bemerken, dass dieser Talgrund bei jedem Tal 1 1 sich in der Praxis nicht als eine im Querschnitt spitzwinkelig zusammenlaufende Ecke darstellt, sondern aus herstellungstechnischen Gründen eine kleine Abrundung aufweisen kann, die jedoch in Fig. 2 zur Vereinfachung durch die durchgezogenen Linien 15 am Grund der Täler 1 1 dargestellt ist. Gleichermaßen ist es aus fertigungstechnischen Gründen möglich, dass die Täler 1 1 nicht bis zu der Unterseite U bzw. Oberseite O der Platte 7 reichen, sondern sich etwas darüber befinden.
Die Anordnung der Fig. 2 stellt eine Doppel-Prismenplatte 21 dar, die auf der Platte 7 aufgebaut ist. Da die Platte 7 im Querschnitt des Strahlteilers 1 zwischen den Prismen 2, 3 zu liegen kommt, ist bei einigen Herstellverfahren die Dicke d der Platte 7 sehr viel geringer, als die Höhe h2 der Prismenleisten 9 (natürlich sind die Prismenleisten 9a und 9b in gleicher Höhe, nämlich der Höhe h2 ausgeführt). Ansonsten wäre in der Darstellung der Fig. 1 die zulässige Apertur für den einfallenden Lichtstrahl A gegenüber der Größe der Eintrittsfläche nicht nur geringfügig, sondern stark oder gar störend reduziert. Die Platte 7 ist z. B. zwischen 0,1 und 1 mm dick, bevorzugt 0,3 mm. Die Dicke der Schicht 8 ist demgegenüber vernachlässigbar. Die Höhe h2 der Prismenleiste beträgt bevorzugt zwischen 0,3 und 10 mm.
Die in Fig. 2 dargestellte Doppel-Prismenplatte 21 soll nur einen Teilausschnitt aus einer größeren Doppel-Prismenplatte darstellen. Nach der Herstellung der Doppel-Prismenplatte 21 , wie in Fig. 2 als Teilausschnitt gezeigt, kann diese, falls gewünscht, noch weiter bearbeitet werden. So besteht z. B. die Möglichkeit, falls aus irgendwelchen Gründen die Qualität der optischen Flächen der so hergestellten Doppel-Prismenplatte 21 für einen speziellen Anwendungsfall noch nicht ausreichend sein sollte, diese noch ggf. zu schleifen, eventuell zu polieren und/oder optisch zu vergüten, etwa die Dachflächen 17 und 18 der einzelnen Prismenleisten 9a an der Oberseite der Doppel-Prismenplatte 21 oder, falls gewünscht, auch noch die Grundfläche.
Fig. 3 zeigt in einer Vorderansicht die Doppel-Prismenplatte 21 , die mit ihrer Unterseite auf einer Klebefolie 12 abgelegt ist. Dabei berühren die Firstlinien 16 an der Unterseite der Doppel- Prismenplatte 21 , die der Klebefolie 12 zugewandt ist, die Klebefolie 12 und (aus Fig. 3 nicht ersichtlich) gleichermaßen liegt der Haltesteg 1 0 mit seiner ebenen Oberfläche 10b ebenfalls auf der Klebefolie 12 auf.
In einem weiteren Herstellungsschritt zur Erzeugung der gewünschten Strahlteilerwürfel 1 wird die auf der Klebefolie 12 aufliegende Doppel-Prismenplatte 21 in Längsrichtung der Prismenleisten 9, und zwar entlang der Grundlinien jedes Tales 1 1 zwischen zwei Prismenleisten 9, durch eine geeignete Trennvorrichtung 14 geschnitten, wobei der Schnitt auch über das Ende des jeweiligen Tales 1 1 durch den Haltesteg 1 0 hindurch (senkrecht zu dessen Längserstreckung) erfolgt, wodurch jede der so voneinander getrennten Prismenleisten 9 an ihrem dem Haltesteg 10 zugewandten Endbereich mit dem durch den Schnitt erzeugten Teilabschnitt dieses Endbereiches weiterhin verbunden ist. Durch die Breite des Trennelementes der Trennvorrichtung 14 kann beim Schneiden auch die kleine Abrundung am Talboden so entfernt werden, dass die dort zusammenlaufenden schrägen Dachflächen 17, 18 zweier benachbarter Prismenleisten 9 bis an die Schnittstelle hin eine plane optische Fläche ergeben.
Infolge der Berührung zwischen den einzelnen Prismenleisten 9 und der ebenen Oberfläche 10b des Haltesteges 1 0 mit der Klebefolie 12 wird während des Schnittes eine ausreichende Fixierung der Einzelteile zueinander erreicht, so dass der Schnitt präzise durchgeführt werden kann, ohne dass es zu einer Veränderung der relativen Lagen der Einzelteile zueinander kommt.
Zur Durchführung des Trennvorganges kann jede geeignete Trennvorrichtung 14 eingesetzt werden. Als besonders günstig hat sich hierfür die Verwendung einer Wafersäge erwiesen, die ein hochpräzises Abtrennen bei einer gleichzeitig extrem kleinen Schnittbreite gestattet und die beim Abtrennen so eingestellt werden kann, dass sie auch noch etwas in die Oberfläche der Klebefolie 12 einschneidet, ohne die Klebefolie 12 jedoch vollständig durchzutrennen. Sind die Prismenleisten 9 entlang der Grundlinien 15 der Täler 1 1 voneinander getrennt, kann mit einem weiteren Trennvorgang (und ohne die Notwendigkeit einer Umgruppierung der einzelnen Elemente) anschließend durch einen senkrecht zur Längsrichtung der Prismenleisten 9 geführten Schnitt ein Abtrennen aller an den Enden der Prismenleisten 9 noch befestigten Abschnitte der Haltestege 10, entlang der vorderen Endfläche des Haltesteges 10 durchgeführt werden.
In der Darstellung der Fig. 3 sind Schnittlinien für Sägeblätter von Wafersägen gestrichelt eingezeichnet, wobei mittels des Sägeblatts 14 auch das Abtrennen der Teilabschnitte des Haltesteges 10 von den Prismenleisten 9 (nach vorhergehender Abtrennung der Prismenleisten 9 voneinander) nur ganz prinzipiell eingezeichnet sind.
Nach dem Abtrennen aller Teilabschnitte des Haltesteges 10 ist dann, in einer Vorderansicht entsprechend der aus Fig. 3, ein Zustand erreicht, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Die vereinzelten und jeweils an Ober- und Unterseite gegenüberliegenden Prismenleisten 9a, 9b bilden nun Prismenstäbe 25.
Da bei den Prismenstäben 25 die beiden optischen Seitenflächen 17, 18 jedes Prismas unter einem rechten Winkel zusammenlaufen, bedeutet dies, dass alle optischen Seitenflächen der auf der Seite der Klebeschicht 12 liegenden Prismenleisten 9 unter einem Winkel von 45 ° gegenüber der Oberfläche der Klebefolie 12 geneigt sind.
Nunmehr werden die einzelnen Prismenstäbe 25 von der Klebefolie 12 abgenommen und alle, jeweils in gleicher Drehrichtung um 45° verkippt, auf eine neue Klebefolie 12 aufgesetzt, wobei sie, wie in Fig. 5 dargestellt, seitlich aneinander und parallel zueinander liegend angeordnet sind.
Durch die Verkippung der Prismenstäbe 25 wird erreicht, dass nach dem erneuten Auflegen auf eine neue Klebefolie 12 alle Prismenleisten-Paare entlang jeweils einer optischen Seitenfläche ihrer der Klebefolie 12 zugewandten Prismenleiste 9 in Kontakt mit der Oberfläche der Klebefolie 12 stehen und damit dort eine flächige Verklebung stattfindet.
Die erreichte flächige Verklebung der einzelnen Prismenstäbe 25 auf der neuen Klebefolie 12 erzeugt eine sichere Fixierung bei dem nachfolgenden Trennvorgang, bei dem die nebeneinanderliegenden Prismenstäbe 25 senkrecht zu ihrer Längsrichtung zur Erzeugung der gewünschten Strahlteilerwürfel 1 vereinzelt werden. Auch bei diesem Trennvorgang kann die Trenneinrichtung 14 so eingestellt werden, dass sie jeweils ein ganzes den jeweiligen Rest der Platte 7 verbundenes Paar von Prismenleisten 9 durchschneidet und gleichzeitig noch etwas in die Klebefolie 12 einschneidet, ohne diese gänzlich zu durchschneiden, wonach anschließend die fertiggestellten Strahlteilerwürfel 1 von der Klebefolie 12 abgenommen und ggf. noch einer Finishing-Nachbehandlung (Kantenpolitur o. ä.) unterzogen werden können. In den Fig. 6 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Prismenplatte gezeigt, wobei dessen einzelne Teile, soweit sie Teilen aus dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 bis 5 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen wie dort versehen sind.
Die Doppel-Prismenplatte 21 ', wie sie in Fig. 6 in einer perspektivischen Schrägdarstellung von vorne oben gezeigt ist, unterscheidet sich in ihrer Ausbildung von der Doppel-Prismenplatte 21 entsprechend Fig. 2 nur dadurch, dass bei der Doppel-Prismenplatte 21 ' entsprechend den Fig. 6 bis 8 kein Haltesteg 10 vorgesehen ist. Die Doppel-Prismenplatte 21 ' umfasst vielmehr nur die parallel nebeneinander angeordneten Prismenleisten 9a, 9b, die sich somit über die gesamte Länge der Doppel-Prismenplatte 21 ' erstrecken, wie dies Fig. 6 zeigt.
Abgesehen von diesem Unterschied entspricht ansonsten die Gestaltung der Doppel- Prismenplatte 21 ' genau der Gestaltung der Doppel-Prismenplatte 21 aus Fig. 2 in deren Bereich, in dem die Prismenleisten 9a, b ausgebildet sind. Fig. 7 zeigt nun, entsprechend der Darstellung der Fig. 3, eine Vorderansicht der Doppel- Prismenplatte 21 ', deren Prismenleisten 9b auf einer Seite mit ihren Firsten in die Oberfläche einer klebenden Unterlage 12' eingedrückt sind, die aus einer Wachsschicht 22 besteht, welche auf einem Hilfsträger 23 angebracht ist. Wie Fig. 7 zeigt, werden dabei die dachförmigen Vorsprünge der Prismenleisten 9b auf der der klebenden Unterlage 12' zugewandten Seite der Doppel-Prismenplatte 21 ' mit deren vorspringenden Firsten in die Wachsschicht 22 eingedrückt, und zwar so tief, bis eine ausreichende Fixierung der Doppel-Prismenplatte 21 ' erreicht ist. Als Material für die Wachsschicht 22 wird ein Wachs mit guten Klebeeigenschaften genommen, das mit den eingedrückten Firstbereichen der Prismenleisten 9b eine gute Klebeverbindung ausbildet, die jedoch auch wieder lösbar ist und ein Abheben am Ende des Herstellungsprozesses für die Strahlteilerwürfel 1 gestattet. Die Paare von Prismenleisten 9 sind über den jeweiligen Rest der Platte 7 verbunden und bilden jeweils einen Prismenstab 25'.
Als ein hierfür besonders geeignetes Material hat sich der„Spezial-Kittlack C/15"® der Firma Satisloh AG, Baar, Schweiz erwiesen. Anschließend wird die Doppel-Prismenplatte 21 ' entlang der Grundlinien 15 der Täler 1 1 mittels einer geeigneten Trenneinrichtung 14, die in Fig. 7 nur strichliert angedeutet ist, in Längsrichtung der Prismenleisten 9 voneinander abgetrennt, wobei die verklebende Einbettung der dachförmigen Spitzen der Prismenleisten in der Wachsschicht 22 während des Schneidevorgangs eine feste und unverrückbare Relativanordnung der einzelnen Paare von Prismenleisten 9 relativ zueinander gewährleistet.
Wenn alle Paare von Prismenleisten 9 mittels der Trennvorrichtung 14 voneinander entlang der Grundlinien 15 der Täler 1 1 getrennt sind, ergibt sich ein Zustand, der in der perspektivischen Schrägansicht der Fig. 8 (von vorne oben) dargestellt ist.
Nunmehr werden die noch nebeneinander liegenden Prismenstäbe 25' durch eine Trennvorrichtung 14 senkrecht zur Längserstreckung der Prismenstäbe 25' in Teilstücke aufgetrennt, wobei jedes Teilstück dann die Dimensionen des gewünschten Strahlteilerwürfels 1 aufweist.
Sind die einzelnen Prismenstäbe 25' alle in Teilstücke zertrennt, werden die Teilstücke aus der Wachsschicht 22 der klebenden Unterlage 12' abgenommen und ggf. nach einer abschließenden Finishing-Behandlung (etwa Polieren der Kanten o. ä.) dem gewünschten Einsatzzweck zugeführt.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform bezüglich der Herstellung des Strahlteilers. Hier sind die Firstlinien 16a, 16b nicht als gratförmige Dachkante zwischen den Dachflächen 17 und 18, sondern als Firstflächen ausgeführt. Diese Bauweise ist mit dem erwähnten Abformverfahren gut möglich, da es anders als z. B. Prägeverfahren weitgehend scharfe Knicke zwischen Flächen erzeugen kann, wie sie vom entsprechenden Abformwerkzeug vorgegeben werden. Ansonsten entspricht die Bauweise der Fig. 9 und das dafür realisierte Herstellverfahren dem der Fig. 6. Aufgrund der flächigen Firstlinien 16a, 16b liegt die Doppel-Prismenplatte 21 ' an den Firstlinien flächig auf der Unterlage 12, z. B. einem Klebefilm auf. Damit ist eine bessere Verbindung zur Unterlage 12 realisiert, auch wenn die Firstlinien in diese nicht eingedrückt werden können. Diese bessere Verbindung erlaubt es nach dem Schneiden in Längsrichtung (Fig. 10) sogleich das Querschneiden auszuführen, ohne dass die Prismenstäbe 25 abgenommen und um 45° gekippt auf eine neue Unterlage aufgeklebt werden müssten. Nach dem Erzeugen der Schlitze, wie sie in Fig. 1 1 zu sehen sind, kann somit ohne weiteres sofort das Aufschneiden der Prismenstäbe 25 in die einzelnen Strahlteiler 1 vorgenommen werden. Natürlich kann die Bauweise bzw. das Herstellverfahren gemäß Fig. 9 bis 1 1 auch zusätzlich um den Einsatz eines Haltestegs 10 ergänzt werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Aufschneiden der Prismenstäbe 25 an dem Längsende der Prismenstäbe begonnen wird, die dem Haltesteg 10 gegenüberliegt. Der Haltesteg 10 sichert dann die besonders gute Verklebung der Prismenstäbe 25 in den noch aufzuschneidenden Bereichen.
Der Querschnitt des hier hergestellten Strahlteilers 1 entspricht dem Querschnitt der Prismenleisten 9a, b ergänzt um den Querschnitt der zwischengeschobenen Platte 7 (die Dicke der Beschichtung 8 ist demgegenüber vernachlässigbar). Ordnet man die Prismenleisten 9a auf der Vorderseite O exakt gegenüber den Prismenleisten 9b auf der Unterseite U an, ist der nutzbare Strahlquerschnitt an der die Eintrittsfläche bildenden Dachfläche nach dem Vereinzeln in Strahlteiler 1 um die Dicke der Platte 7 vermindert. Um dies zu vermeiden, ist es bevorzugt, die Prismenleiste 9a an der Oberseite O gegenüber den Prismenleisten 9b auf der gegenüberliegenden Seite der Platte 7 quer zur Längsrichtung, also lateral, um mindestens die Dicke der Platte zu versetzen. Eine entsprechend hergestellte Doppel-Prismenplatte 21 zeigt Fig. 12. Denkt man sich einen Strahl, der an der mit dem Bezugszeichen 17 versehenen Dachfläche eintritt, ist leicht zu erkennen, dass dieser Strahl über die gesamte Dachfläche 17 einfallen kann und immer die Struktur durchläuft. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 15 noch erläutert werden.
Beim Schneiden der Doppel-Prismenplatte 21 entlang der Längsrichtung muss bei der Herstellung gemäß Fig. 10 der Schnitt sowohl durch das Material der Prismenleisten 9a und 9b geführt werden, als auch durch das Material der Platte 7 (und der Beschichtung 8). Die Prismenleisten 9a, 9b sind in dem bevorzugten Abformverfahren gemäß der genannten Veröffentlichung aus Kunststoff, die Platte 7 aus Glas. Dieser Materialmix ist beim Schneiden mittels einer Wafersäge 14 problematisch, da der Kunststoff das Sägeblatt verschmieren kann, wenn Sägeparameter verwendet werden, die für die Glasplatte 7 optimal sind. Gleichermaßen ist ein schlechtes Schneidverhalten in der Glasplatte 7 gegeben, wenn Sägeparameter gewählt werden, die ideal sind, um Kunststoff zu schneiden. Diese Problematik ist vermieden, wenn die Täler 1 1 so ausgebildet werden, dass sie einen flachen Talgrund haben, an dem die Platte 7 bzw. die Beschichtung 8 nicht vom Material der Prismenleisten 9a, b verdeckt sind. Der sich dann beim Trennen der Prismenleisten und Bilden der Prismenstäbe 25 einstellende Zustand ist in Fig. 13 gezeigt. Wie zu sehen ist, muss das Sägeblatt 14 nur durch das Material der Platte 7 (und der Beschichtung 8) laufen, sodass die Trennparameter, insbesondere Sägeparameter auf dieses Material optimiert werden können.
Die Herstellungsverfahren gemäß Fig. 12 und Fig. 13 können kombiniert werden, wenn die an der gegenüberliegenden Seiten der Platte 7 vorgesehenen Prismenleisten 9a, 9b gegeneinander um mindestens die Dicke d der Platte 7 versetzt werden und zusätzlich noch ein Abstand zwischen den auf einer Seite entlang der Längsrichtung verlaufenden Prismenleisten 9a, 9b vorgesehen wird, der der Schlitzbreite beim Längstrennen der Doppel-Prismenplatte in die Prismenstäbe 25 entspricht. Dies ist in Fig. 14 dargestellt.
Fig. 15 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Strahlteiler, der mit dem Herstellverfahren entsprechend Fig. 14 erhalten wird. Wie zu sehen ist, kann der einfallende Lichtstrahl A über die gesamte Eintrittsfläche des Prismas 3 einfallen , um in die Lichtstrahlen B und C aufgeteilt zu werden. Dadurch, dass die Prismenstäbe bezogen auf die Ebene der Platte 7 lateral um die Dicke d der Platte 7 versetzt sind, befinden sich die in der Fig. 15 horizontalen Begrenzungslinie der Prismen 2, 3 genau in Flucht mit der entsprechenden Ecke des jeweiligen anderen Prismas 3, 2.
Für Anwendungen, in denen man einen Strahlteiler 1 ohne die vorstehenden Ecken der Platte 7 herstellen möchte, beispielsweise in bauraumkritischen Anwendungen kann das Herstellverfahren gemäß Fig. 14 so weitergebildet werden, dass das Schneiden der Doppel- Prismenplatte 21 in die Prismenstäbe 25 unter einem Winkel von 45 ° erfolgt. Dies ist in Fig. 16 exemplarisch durch ein entsprechend schräg gestelltes Sägeblatt 14 veranschaulicht. Man erhält dann einen Strahlteiler 1 , wie er in Fig. 17 gezeigt ist.
Natürlich können die eingangs genannten Ausführungsformen kombiniert werden. So ist es möglich, die Herstellverfahren grundsätzlich mit oder ohne Haltesteg 10 auszuführen. Gleiches gilt für die Ausbildung der Firstlinien 16a, 1 6b als gratförmige Dachkante oder als Firststreifen. Insbesondere können die Herstellverfahren der Fig. 12 bis 16 auch ohne Haltesteg 10 ausgeführt werden, obwohl in diesen Figuren der Haltesteg 10 gezeichnet ist. Er kann entfallen. Gleichermaßen kann man in diesen Ausführungsformen auch einen Firststreifen als Firstlinie 16a, 16b verwenden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen optischer Strahlteilerwürfel (1 ), die einen quadratischen Grundquerschnitt haben, gekennzeichnet durch folgende Herstellungsschritte:
a) es wird eine optisch transparente Platte (7) an einer Deckseite (O) mit einer optisch wirksamen Schicht (8) versehen,
b) auf beiden Deckseiten (O, U) wird die Platte (7) durch Abformen eines optisch transparenten Materials zu einer Vielzahl nebeneinander liegender Prismenleisten (9a, b) zu einer Doppel-Prismenplatte (21 , 21 ') ausgebildet, wobei die Prismenleisten (9a, b) an den Deckseiten (O, U) der Platte (7) dachförmig in Firstlinien (16a, b) vorspringend angeordnet sind, die durch einer Längsrichtung folgende Täler (1 1 ) voneinander getrennt sind, wobei jede Prismenleiste (9a, b) den Querschnitt eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreiecks hat und sich mit der an der anderen Deckseite der Platte (7) gegenüberliegenden Prismenleiste (9a, b) und dem Querschnitt des dazwischenliegenden Teils der Platte (7) zum Querschnitt des Strahlteilerwürfels (1 ) ergänzt,
c) die Doppel-Prismenplatte (21 , 21 ') wird entlang der Täler (1 1 ) zwischen den Prismenleisten (9a, b) aufgeschnitten und quer zur Längsrichtung in Teilstücke getrennt, die jeweils einen Strahlteilerwürfel (1 ) bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Schritt c) folgende Teilschritte aufweist:
c1 ) die Doppel-Prismenplatte (21 , 21 ') wird auf einer Seite mit den dort vorspringenden Firstlinien (16a, b) seiner Prismenleisten (9a, b) auf einer Unterlage (12, 12') lösbar befestigt,
c2) sodann wird die Doppel-Prismenplatte (21 , 21 ') entlang der Täler (1 1 ) zwischen den
Prismenleisten (9a, b) aufgeschnitten;
c3) anschließend werden alle jeweils miteinander zu Prismenstäben (25, 25') verbundenen
Prismenleisten (9a, b) senkrecht zu ihrer Längsrichtung in die Teilstücke getrennt und c4) die Teilstücke werden von der Unterlage (12, 12') gelöst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (1 ) die Doppel-Prismenplatte (21 , 21 ') lösbar aufgeklebt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, bei dem in Schritt c1 ) als Unterlage (12') ein Hilfsträger (23) eingesetzt wird, auf dessen der Doppel-Prismenplatte (21 . 21 ') zugewandter
Oberseite eine Auflage (22) aus klebendem, verformbaren Material, angebracht ist, in welches die vorspringenden Firstlinien (16a, b) der Prismenleisten (9a, b) zum Aufbau einer lösbaren Klebeverbindung eingedrückt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei als verformbares Material Wachs verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 4, bei dem an der Doppel-Prismenplatte (21 , 21 ') die Prismenleisten (9a, b) mit einem senkrecht zu ihrer Längsrichtung liegenden, mit einer ebenen Oberfläche (10a) versehenen Haltesteg (10) mit gleicher Höhe (h) wie die Dicke der Doppel- Prismenplatte (21 , 21 ') im Bereich der Prismenleisten (9a, b) verbunden sind, wobei beim Aufschneiden der Doppel-Prismenplatten (21 , 21 ') entlang der Täler (1 1 ) zwischen den Prismenleisten (9a, b) jeweils auch der Haltesteg (10), senkrecht zu seiner Längserstreckung, durchgeschnitten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Prismenleisten (9a, b) an einer ihrer Endseite in den Haltesteg (10) einmünden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem nur ein Haltesteg (10) an der Doppel- Prismenplatte (21 , 21 ') an den Enden der Längsseiten der Prismenleisten (9a, b) ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, jeweils in Rückbezug auf Anspruch 1 , 2 oder 3, bei dem als Unterlage (12) eine Klebefolie eingesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, bei dem nach dem Aufschneiden der Doppel- Prismenplatte (21 , 21 ') und des Haltesteges (10) die mit den Prismenleisten (9a, b) dann noch verbundenen Abschnitte des Haltesteges (10) senkrecht zur Längsrichtung der Prismenleisten (9a, b) von diesen abgetrennt und entfernt werden.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, bei dem nach dem Abtrennen der Abschnitte des Haltesteges (10) von den Prismenleisten (9a, b) und vor dem Aufscheiden quer zu den Prismenleisten (9a, b) Prismenstäbe (25, 25') bildende Elemente jeweils von der Klebefolie (12) abgenommen und, um 45° in dieselbe Richtung verdreht, auf eine neue Klebefolie (12), in seitlicher Anlage und Ausrichtung zueinander, aufgesetzt werden, bevor anschließend das Aufschneiden quer zu den Längsrichtungen der Prismenleisten (9a, b) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , bei dem die Prismenleisten (9a, b) an zumindest einer ihrer optischen Flächen (17, 18) nach Herstellung der Doppel-Prismenplatte (21 , 21 ') geschliffen und/oder vergütet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Aufschneiden der Doppel- Prismenplatte (21 , 21 ') mittels einer Sägevorrichtung (14) vorgenommen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem als Sägevorrichtung (14) eine Wafersäge eingesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Aufschneiden der Doppel- Prismenplatte (21 , 21 ') mittels einer Laser-Trenneinrichtung erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die optisch wirksame Schicht eine Metallbeschichtungen aufweist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die optisch wirksame Schicht eine dielektrische Schichte aufweist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem die Höhe (h2) der Prismenleisten (9a, b) größer als die Dicke (d) der Platte (7) ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Höhe (h2) mindestens 5-mal größer ist als die Dicke (d).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem die Prismenleisten (9a) auf einer der Deckseiten (O) gegenüber den Prismenleisten (9b) auf der anderen der Deckseiten (U) lateral versetzt sind.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Prismenleisten (9a) um ein Maß größer oder gleich der Dicke (d) der Platte (7) lateral versetzt sind.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , bei dem die Täler (1 1 ) einen Talgrund haben, an dem die Platte (7) bzw. die Schicht (8) frei liegt.
23. Verfahren nach den Ansprüchen 20 und 22, bei dem der Talgrund quer zur Längsrichtung mindestens so breit ist wie die Dicke (d) der Platte (7) zuzüglich einer Schnittbreite beim Aufschneiden in Schritt c).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113511804A (zh) * 2021-03-23 2021-10-19 常州第二电子仪器有限公司 45°直角棱镜粗加工的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014004228A1 (en) * 2012-06-27 2014-01-03 3M Innovative Properties Company Optical component array
US10838220B2 (en) * 2017-04-14 2020-11-17 Moxtek, Inc. Miniature, durable polarization devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5944401A (en) * 1996-12-24 1999-08-31 Sony Corporation Optical block and liquid crystal projector
US6028708A (en) * 1996-09-30 2000-02-22 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a beam splitter molded part and optoelectronic module using the beam splitter molded part
WO2010025536A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 National Research Council Of Canada Thin film optical filters with an integral air layer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7463417B2 (en) * 2006-02-13 2008-12-09 3M Innovative Properties Company Optical articles from curable compositions
DE102009055080B4 (de) 2009-12-21 2019-11-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur, Abformwerkzeug
DE102011087846B4 (de) * 2011-12-06 2013-10-24 Schildtec GmbH Verfahren zum Herstellen optischer Strahlteilerwürfel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6028708A (en) * 1996-09-30 2000-02-22 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a beam splitter molded part and optoelectronic module using the beam splitter molded part
US5944401A (en) * 1996-12-24 1999-08-31 Sony Corporation Optical block and liquid crystal projector
WO2010025536A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 National Research Council Of Canada Thin film optical filters with an integral air layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113511804A (zh) * 2021-03-23 2021-10-19 常州第二电子仪器有限公司 45°直角棱镜粗加工的方法

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