用于均匀化激光辐射的设备的制造方法_2

文档序号:9422496阅读:来源:国知局
透镜阵列的柱面透镜器件中的至少一些柱面透镜器件、优选第一透镜阵列的所有柱面透镜器件横向于这些柱面透镜器件各自的柱面轴线看具有非球面的横截面轮廓。
[0020]在一种特别优选的实施方式中可能的是,第一透镜阵列的柱面透镜器件中的至少一些柱面透镜器件(优选第一透镜阵列的所有柱面透镜器件)的横截面轮廓关于正交于相应的柱面透镜器件的柱面轴线延伸的对称平面对称。根据另一种实施方式也可规定,第一透镜阵列的柱面透镜器件中的至少一些柱面透镜器件的横截面轮廓构造成非对称的。
[0021]借助在此提到的用于均匀化激光辐射的设备(其中第一透镜阵列的透镜器件的横截面轮廓构造成非球面或非柱面的)可将作用于第二透镜阵列上的最大强度降低到原最大强度的约50%。由此可特别有效地防止抗反射涂层的损伤。另外可有效地最小化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。
[0022]在这种情况下,使用上述的用于均匀化激光辐射的设备可以影响在工作平面中的强度分布的均匀性和/或边沿陡度。根据具体应用这完全是可容忍的。必要时可通过适当调整第二透镜阵列来进行校正。
【附图说明】
[0023]参考附图借助对优选实施例的后续说明来阐述本发明的其它特征和优点。在附图中:
[0024]图1是用于均匀化光的设备的高度简化的示意性的侧视图,该设备按本发明的一种优选实施例构造;
[0025]图2是根据图1的设备的第一透镜阵列的柱面透镜器件的非球面横截面轮廓的示意图。
【具体实施方式】
[0026]参考图1下面应对用于均匀化激光辐射100的设备进行详细说明,该设备按本发明的一种优选实施例构造。为了简化进一步说明,在图1中画出笛卡尔坐标系,其定义了 y方向和与之正交的Z方向,Z方向在当前是激光辐射100的传播方向。笛卡尔坐标系的X方向因此朝向图纸平面中延伸。
[0027]用于均匀化激光辐射100的设备构造成两级的并且包括第一透镜阵列1,该第一透镜阵列具有第一光学功能边界面10和第二光学功能边界面11,该第一光学功能边界面在当前构造成平面的,该第二光学功能边界面具有多个沿y方向并排设置的柱面透镜器件3,这些柱面透镜器件的柱面轴线相互平行地沿X方向(并且因此朝向图纸平面中)延伸。第一透镜阵列I因而构造成平凸的。第一透镜阵列I的第一光学功能边界面10可以具有抗反射涂层,以便避免在使用过程中的反光损失并且改善穿过第一透镜阵列I的激光辐射100的传输。此外也可能的是,第一透镜阵列I的第二光学功能边界面11具有抗反射涂层。
[0028]沿光束传播方向(z方向)在第一透镜阵列I的下游设置第二透镜阵列2,该第二透镜阵列具有第一光学功能边界面20和第二光学功能边界面21,该第一光学功能边界面在当前同样构造成平面的并且构成光入射面,该第二光学功能边界面构成光出射面并且具有多个沿I方向并排设置的柱面透镜器件4。柱面透镜器件4的柱面轴线也沿X方向相互平行地延伸并且因此朝向图纸平面中延伸。第二透镜阵列21因而同样构造成平凸的。第二透镜阵列2的第一光学功能边界面20优选可以具有抗反射涂层,以便减少反光损失并且由此改善穿过第二透镜阵列2的激光辐射100的传输。也可能的是,第一透镜阵列2的第二光学功能边界面21具有抗反射涂层。
[0029]第一透镜阵列I和第二透镜阵列2的柱面透镜器件3、4在这里构造为在基板上的微柱面透镜器件。换言之,即这两个透镜阵列1、2构造成整块的。
[0030]用于均匀化激光辐射100的设备还包括构成球面的傅立叶透镜器件5,该傅立叶透镜器件在光束路径中设置在第二透镜阵列2的下游。
[0031]由这里未详细示出的激光源发出的并且借助至少一个准直设备准直的激光辐射100首先投射到第一透镜阵列I上。准直过的激光辐射100 (其例如可以具有高斯轮廓形式的强度分布)在第一光学功能边界面10上射入第一透镜阵列I中并且在穿过光出射面11之后被柱面透镜器件2分解为与柱面透镜器件2的数量相等的分光束101、102、103。为了简单且清楚地表示,当前在图1中沿光束传播方向在第一透镜阵列I后面仅有意地画出了三个分光束101、102、103。
[0032]在接下来的光束路径中,分光束101、102、103经过第一光学功能边界面20射入第二透镜阵列2中,穿过该第二透镜阵列并且在第二光学功能边界面21上被构造在那里的柱面透镜器件4再次折射。在光束路径中设置在第二透镜阵列2下游的傅立叶透镜器件5对此能够将分光束101、102、103这样叠加在构成傅立叶透镜器件5的焦平面的工作平面6中,使得在那里至少沿一个方向可以获得均匀(相等)的强度分布。
[0033]第一透镜阵列I的柱面透镜器件3构造成,使得这些柱面透镜器件可以将激光福射分解为多个分光束101、102、103并且可使这些分光束这样成形,即,使得分光束101、102、103能够基本上均匀地照亮第二透镜阵列2的柱面透镜器件4。由此实现,可以这样降低分光束101、102、103在第二透镜阵列2的各个柱面透镜器件4上的能量密度(或强度),使得所述能量密度可以始终低于选择性施加在那里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。为了能够以特别简单的方式实现用于第二透镜阵列2的这些照亮条件,第一透镜阵列I的柱面透镜器件3(横向于这些柱面透镜器件各自的柱面轴线看)具有非球面的横截面轮廓。在图2中示例性示出以该方式构造的柱面透镜器件3的一种横截面轮廓。可清楚看到横截面轮廓的非球面形状。与此相比,第二透镜阵列2的柱面透镜器件4(横向于这些柱面透镜器件各自的柱面轴线看)具有球面的横截面轮廓。
[0034]存在这种可能性:第一透镜阵列I的柱面透镜器件3中的至少一些柱面透镜器件的横截面轮廓关于正交于相应柱面透镜器件3的柱面轴线延伸的对称平面7对称。图2示出这种情况。优选第一透镜阵列I的所有柱面透镜器件3的横截面轮廓关于对称平面7对称。作为替代方案也可规定的是,第一透镜阵列I的柱面透镜器件3的至少一些柱面透镜器件的横截面轮廓构造成非对称的。
[0035]在图1所示的实施例中,第一透镜阵列I的柱面透镜器件3具有焦距匕并且第二透镜阵列2的柱面透镜器件4具有焦距f2,这样选择焦距f\、f2,使得fi>f2。在一种替代的实施方式中也可这样选择第一透镜阵列I的柱面透镜器件3和第二透镜阵列2的柱面透镜器件4的焦距f\、f2,使得fi=f2。在另一种替代的实施方式中也可这样选择焦距f\、f2,使得fi〈f2。已证明的是,不同的焦距f\、&可以有利地改善第二透镜阵列2的柱面透镜器件4的照亮。第一透镜阵列I和第二透镜阵列2优选可以以间距d彼此隔开地设置,这样选择该间距,使得d = f2。严格来说,这种情况只有在第一透镜阵列I的柱面透镜器件3的透镜顶点正好指向第二透镜阵列2的与这些柱面透镜器件相对应的柱面透镜器件4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)来校正。当第一透镜阵列I的柱面透镜器件3之一以其顶点偏离第二透镜阵列2的与该柱面透镜器件相对应的柱面透镜器件4指向时,须分别从d = &中减去该长度。
[0036]借助在此提到的用于均匀化激光辐射100的设备(其中第一透镜阵列I的柱面透镜器件3的横截面轮廓构造成非球面的)可将作用于第二透镜阵列2上的最大强度降低到原最大强度的约50%。
[0037]在这里所述的实施例中,仅第一和第二透镜阵列1、2的第二光学功能边界面11、21具有多个柱面透镜器件3、4。原则上也可规定,第一透镜阵列I的第一光学功能边界面10具有多个并排设置的柱面透镜器件,这些柱面透镜器件的柱面轴线相互平行并且垂直于在第二
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