[发明专利]用于将激光辐射的轮廓转换成具有旋转对称的强度分布的激光辐射的设备

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的或者根据权利要求13的前序部分所述的一种用于将激光辐射的轮廓转换成具有旋转对称的强度分布的激光辐射的设备。

背景技术

定义：在激光辐射的传播方向上指的是激光辐射的平均传播方向，尤其是在激光辐射不是平面波或者至少部分地发散的情况下。激光束、光束、子束或者射束（在没有另外明确说明的情况下）指的不是几何光学的理想射束，而是实际光束、诸如不是具有无穷小的射束横截面而是具有扩展的射束横截面的激光束。激光辐射的强度轮廓被称为M形分布或者M形强度分布或者M形轮廓，所述激光辐射的横截面在中部具有比在一个或多个偏心的区域中更小的强度。平顶分布或者平顶强度分布或者平顶轮廓指的是如下强度分布：所述强度分布至少在一个方向方面基本上可通过矩形函数（rect（x））来描述。在此，与矩形函数具有的偏差在百分比范围中的或具有倾斜边沿的实际强度分布同样被称为平顶分布或者平顶轮廓。

开头所述类型的设备例如在US2004/0161676A1中公开。在该文献中所描述的设备具有如下光学系统：所述光学系统用于利用激光辐射照射幅度调制掩膜。从掩膜中射出的光被另一光学系统投射到相移掩膜上。从该掩膜射出的光被另一光学系统投射到工作平面中的要照射的衬底上。在该衬底上，垂直于传播方向的激光辐射具有可被称为M形轮廓的环形强度分布。

在这种情况下，该设备的复杂的和昂贵的结构被证明为不利的。此外，由于使用掩膜形成可能会是相当大的损耗。

发明内容

本发明所基于的问题是提出开头所述类型的设备，该设备更简单地并且更有效地被构造。

这根据本发明通过开头所述类型的具有权利要求1或者权利要求13的特征部分特征的设备来实现。从属权利要求涉及本发明的优选扩展方案。

根据权利要求1设计为，至少一个透镜阵列的透镜彼此同轴地或者同心地布置。通过这样的构型，利用简单的装置且有效地将激光辐射转换成具有M形轮廓或者具有旋转对称的平顶轮廓的激光辐射。在此，利用根据本发明的设备不仅可以将具有高斯轮廓的激光辐射而且可以将具有任意旋转对称的轮廓的激光辐射转换成具有M形轮廓或者具有旋转对称的平顶轮廓的激光辐射。尤其是，因此也可以将多模激光器的从光导纤维射出的激光辐射转换成例如具有M形轮廓或者具有旋转对称的平顶轮廓的期望的旋转对称的强度分布。

固体激光器的泵浦或者材料加工考虑作为这种设备的应用。尤其是，在材料加工中，具有M形轮廓的强度分布由于热传导而会使得加工均匀。

例如，在此将所述至少一个透镜阵列的透镜与所述至少一个透镜阵列的光轴同轴地布置。尤其是，所述至少一个透镜阵列的光轴可以与激光辐射的传播方向平行。

因此可以设计为，所述透镜中的至少一个第一透镜环形地、尤其是圆环形地构造，并且所述透镜中的至少一个第二透镜环形地、尤其是圆环形地构造，其中，所述第一透镜的直径小于所述第二透镜的直径。这些透镜因此例如形成同心环系。

可以设计的是，所述透镜中的至少一个第一透镜和至少一个第二透镜由彼此不同的材料制成。由此在透镜阵列的构型中得到较大的间隙。

存在如下可能性：所述光学装置包括至少一个透镜，所述至少一个透镜在所述设备中被布置为使得所述至少一个透镜阵列布置在所述透镜的输入侧的焦平面中，并且工作平面布置在所述透镜的输出侧的焦平面。由此形成傅里叶布局，其中，从至少一个透镜阵列中射出的激光辐射的角分布被变换成工作平面中的强度分布。

可以设计的是，所述透镜中的每个透镜被成型或者被构造为使得所述透镜产生在远场中对应于期望的径向强度分布的角分布。在此，所述设备被构造为使得已经分别具有期望的形状的多个强度分布被叠加成共同的强度分布。

替换于此地可以设计的是，透镜被成型或构造为使得这些透镜分别产生在远场中不对应于期望的径向强度分布的角分布。在此，该设备可被构造为使得期望的径向强度分布首先通过各个子辐射叠加而形成。

存在如下可能性：该设备包括分别具有至少两个透镜的两个透镜阵列，其中，从激光源发出的激光辐射可首先穿过第一透镜阵列，并且随后穿过第二透镜阵列，其中，光学装置可将穿过第二透镜阵列的激光束引入到工作平面中和/或在工作平面中至少局部叠加。

根据权利要求13设计为，所述至少一个镜阵列的镜彼此同轴地或者同心地布置。在此得到如下构型：所述构型与根据权利要求1至12所述的构型相同，其中，激光辐射的转换不是主要通过折射、而是通过反射来进行。