用于均匀化激光辐射的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于均匀化激光辐射的设备，该设备包括第一透镜阵列，该第一透镜阵列具有第一光学功能边界面以及第二光学功能边界面，激光辐射可通过第一光学功能边界面射入第一透镜阵列中，激光辐射可通过第二光学功能边界面从第一透镜阵列中射出，其中，这两个光学功能边界面的至少一个光学功能边界面包括多个透镜器件，这些透镜器件适用于将激光辐射分解成多个分光束，并且该设备包括第二透镜阵列，该第二透镜阵列在光束路径中设置在第一透镜阵列下游，所述第二透镜阵列具有第一光学功能边界面以及第二光学功能边界面，分光束可通过第一光学功能边界面射入第二透镜阵列中，分光束可通过第二光学功能边界面从第二透镜阵列中射出，其中这两个光学功能边界面的至少一个光学功能边界面包括多个透镜器件，这些透镜器件可将分光束折射。
【背景技术】
[0002]定义:激光辐射的传播方向是指激光辐射的平均传播方向，尤其是当该激光辐射不是平面波或至少部分发散时。若没有明确的另外说明，激光束、光束、分光束或射束不是指几何光学器件的理想化的光束，而是指实际的光束、例如具有高斯轮廓或修正的高斯轮廓或平顶轮廓(Top-Hat-Profil)的激光束，该激光束不具有无穷小的光束横截面，而是具有扩展的光束横截面。
[0003]开头所提类型的用于均匀化激光辐射的设备在现有技术中以各种不同的实施方式公开。这些设备用于实现在工作平面中沿至少一个方向激光辐射的强度的尽可能均匀(相等)的分布，这种设备为许多应用目的所需，例如可用于材料加工。
[0004]所画出的用于均匀化激光辐射的设备构造成两级的并且包括构成第一均匀化级的第一透镜阵列，该第一透镜阵列在第一光学功能边界面和/或第二光学功能边界面上具有多个透镜器件、尤其是柱面透镜器件。此外，这种类型的设备包括第二透镜阵列，该第二透镜阵列构成第二均匀化级并且沿着激光辐射的传播方向设置在第一透镜阵列下游并且在第一光学功能边界面和/或第二光学功能边界面上具有多个透镜器件、尤其是柱面透镜器件。此外，这种类型的用于均匀化光的设备常常构成有沿着光束传播方向位于第二透镜阵列下游的傅立叶透镜，该傅立叶透镜通常构造为球面透镜并且沿着光束传播方向设置在第二透镜阵列下游。第一透镜阵列的透镜器件对此能够将投射到第一透镜阵列上的准直过的激光束分解为多个分光束。第二透镜阵列结合傅立叶透镜对此能够将分光束在工作平面中这样叠加，使得能够在那里至少沿一个方向获得均匀(相等)的强度分布。傅立叶透镜的功能也能够以适当的方式被集成到第二透镜阵列中，从而能够在工作平面中获得均匀的强度分布。第一透镜阵列的柱面透镜器件的横截面轮廓(横向于这些柱面透镜器件各自的柱面轴线)构造成球面的并且因此可在数学上非常简单地通过唯一的半径(曲率半径)来描述。此外，第二透镜阵列的柱面透镜器件的横截面轮廓(横向于其各自的柱面轴线)也构造成球面的。
[0005]由现有技术已知的用于均匀化激光辐射的设备的缺点在于，在第二透镜阵列的各个透镜器件上的分光束的能量密度(或强度)可能是如此高的，使得超过在那里选择性施加的抗反射涂层的破坏阈值，从而可能导致该抗反射涂层的损伤。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于，提供一种开头所提类型的用于均匀化激光辐射的设备，该设备能够以简单的方式降低投射到第二透镜阵列的透镜器件上的分光束的能量密度。
[0007]该任务通过具有权利要求1的特征部分特征的开头所述类型的用于均匀化激光辐射的设备来解决。从属权利要求涉及本发明的有利的扩展方案。
[0008]按本发明的用于均匀化激光辐射的设备的特征在于，第一透镜阵列的透镜器件构造成，使得这些透镜器件可将激光辐射分解为多个分光束并且使分光束这样成形，使得分光束能够基本上均匀地照亮第二透镜阵列的透镜器件。这种解决方案充分利用用于均匀化激光辐射的两级的(并且由此所示的)设备的第一透镜阵列来避免第二透镜阵列透镜器件被过度照亮并且因而遭受较高的强度。第二透镜阵列的使得分光束发生折射的透镜器件在此对于激光辐射在工作表面中的均匀性起决定性作用。借助按本发明的用于均匀化激光辐射的设备可以以有利的方式实现:这样降低分光束在第二透镜阵列的各个透镜器件上的能量密度(或强度)，使得始终低于在那里选择性施加的抗反射涂层的破坏阈值，从而可有效地避免抗反射涂层的损伤。此外，可以以特别有利的方式减弱在对抗反射涂层施加在紫外光谱范围内的电磁辐射时可能出现的老化效果。在穿过第二透镜阵列之后获得分光束的均匀的角分布，该均匀角分布在光学远场中在距离第二透镜阵列足够远的工作平面中产生基本上均匀的强度分布。
[0009]在一种优选实施方式中建议，第一透镜阵列的透镜器件中的至少一些透镜器件构造成非球面或非柱面的。通过该手段可以极为简单的方式实现根据权利要求1规定的用于第二透镜阵列的照亮条件。特别优选地，第一透镜阵列的所有透镜器件构造成非球面或非柱面的。由此可特别简单地制造第一透镜阵列，因为第一透镜阵列的所有透镜器件具有(优选相同的)非球面或非柱面的横截面轮廓。与之相比，第二透镜阵列的透镜器件优选具有球面的横截面轮廓。
[0010]在一种优选实施方式中建议，第一透镜阵列的透镜器件具有焦距^，并且第二透镜阵列的透镜器件具有焦距f2，其中这样选择焦距f\、f2，使得A= f2。
[0011]在一种特别优选的实施方式中也可能的是，第一透镜阵列的透镜器件具有焦距，并且第二透镜阵列的透镜器件具有焦距f2，其中这样选择焦距f\、f2，使得fi>f2。
[0012]在另一种特别有利的实施方式中也可能的是，第一透镜阵列的透镜器件具有焦距 ，并且第二透镜阵列的透镜器件具有焦距f2，其中这样选择焦距f\、f2，使得fi〈f2。
[0013]已证明的是，第一和第二透镜阵列的不同焦距f\、f2可以有利地改善第二透镜阵列的透镜器件的均匀照亮。
[0014]在一种特别有利的实施方式中，第一透镜阵列和第二透镜阵列可以以间距d隔开地设置，其中这样选择间距d，使得d = f2。严格来说，这种情况只有在第一透镜阵列的透镜器件的透镜顶点正好指向第二透镜阵列的与这些透镜器件相对应的透镜器件的透镜顶点时才出现。否则间距d还须通过T/n(T:透镜厚度，η:折射率)进行校正。当第一透镜阵列的透镜器件之一以其顶点偏离第二透镜阵列的与该透镜器件相对应的透镜器件指向时，须分别从d = &中减去该长度。
[0015]优选第一透镜阵列和/或第二透镜阵列的透镜器件可构造为微透镜器件。
[0016]在一种特别优选的实施方式中建议，所述设备包括傅立叶透镜器件，该傅立叶透镜器件这样构造并且在光束路径中设置在第二透镜阵列的下游，使得该傅立叶透镜器件可将被第二透镜阵列的透镜器件折射的分光束在工作平面中叠加。由此可在沿光束传播方向位于第二透镜阵列下游的光学近场中的工作平面中获得均匀的强度分布。
[0017]在一种替代的实施方式中可能的是，第二透镜阵列构造成，使得该第二透镜阵列可将被其透镜器件折射的分光束在工作平面中叠加。在该变型方案中傅立叶透镜功能以有利的方式被集成到第二透镜阵列中。
[0018]在一种特别有利的实施方式中建议，第一透镜阵列的透镜器件构造为柱面透镜器件，这些柱面透镜器件的柱面轴线相互平行地沿第一方向延伸并且这些柱面透镜器件适用于将激光辐射分解为多个分光束，和/或第二透镜阵列的透镜器件构造为柱面透镜器件，这些柱面透镜器件的柱面轴线相互平行地沿第一方向延伸并且可将分光束折射。由此可在工作平面中获得特别高的光束质量。
[0019]在一种特别有利的实施方式中可规定，第一