DE102020108648A1

DE102020108648A1 - Optische Anordnung und Lasersystem

Info

Publication number: DE102020108648A1
Application number: DE102020108648.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Zeller; Christoph Tillkorn; Julian Hellstern; Andreas Heimes; Christian Lingel; Christoph Irion
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-09-30
Also published as: WO2021198165A1; TW202147725A; DE112021002083A5; CN115485606A; JP2023520073A; US20230027190A1; KR20220149615A; JP7479503B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung (20) zur Umwandlung eines Eingangslaserstrahls (18) in einen linienartigen Ausgangsstrahl (12), die optische Anordnung umfassend eine Umformoptik (24) aufweisend eine Eingangsapertur, durch welche der Eingangslaserstrahl einstrahlbar ist, und eine länglich ausgebildete Ausgangsapertur, wobei die Umformoptik derart ausgebildet ist, dass der durch die Eingangsapertur eingestrahlte Eingangslaserstrahl in ein durch die Ausgangsapertur austretendes Strahlpaket mit einer Vielzahl von Strahlsegmenten umgewandelt wird, die optische Anordnung ferner umfassend eine Homogenisierungsoptik (28), welche dazu ausgebildet ist, das Strahlpaket in den linienartigen Ausgangsstrahl umzuwandeln, wobei verschiedene Strahlsegmente des Strahlpakets entlang der Linienrichtung durchmischt und überlagert werden, wobei eine Umlenkoptik (22) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, den Eingangslaserstrahl derart umzulenken, dass eine Einstrahlposition und/oder eine Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur der Umformoptik zeitabhängig verändert wird. Die Erfindung betrifft auch ein Lasersystem (10) zur Erzeugung einer linienförmigen Intensitätsverteilung.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur Umwandlung eines Eingangslaserstrahls in einen linienartigen Ausgangsstrahl, sowie ein Lasersystem umfassend eine solche optische Anordnung.
Solche Lasersysteme dienen zur Erzeugung einer insbesondere hochintensiven Strahlung mit einer Intensitätsverteilung, die einen linienartig erstreckten Strahlquerschnitt aufweist. Im Folgenden wird die durch die linienartige Ausdehnung definierte Achse als „lange Achse“ der Intensitätsverteilung bezeichnet. Eine Achse senkrecht zur linienartigen Ausdehnung und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung wird auch als „kurze Achse“ bezeichnet. Für die Beschreibung der geometrischen Verhältnisse des Strahls soll jeweils ein lokales Koordinatensystem angenommen werden, wobei die lange Achse (x), die kurze Achse (y) und die Ausbreitungsrichtung (z) ein orientiertes, rechtshändiges, kartesisches Koordinatensystem definieren.
Die genannten linienartigen Strahlprofile werden beispielsweise eingesetzt, um Oberflächen von Gläsern oder Halbleitern zu bearbeiten (z.B. Tempering, Annealing). Hierbei wird das linienartige Strahlprofil im Wesentlichen senkrecht zur langen Achse über die zu bearbeitende Oberfläche gescannt. Durch die Strahlung können z.B. Umkristallisationsprozesse, oberflächliche Schmelzungen, Diffusionsprozesse von Fremdmaterialien in das zu behandelnde Material oder sonstige Phasenumwandlungen im Bereich der Oberfläche ausgelöst werden. Derartige Bearbeitungsprozesse kommen z.B. bei der Herstellung von TFT-Displays, bei der Dotierung von Halbleitern, bei der Herstellung von Solarzellen, aber auch zur Herstellung ästhetisch ausgestalteter Glasoberflächen für Bauzwecke zum Einsatz.
Eine optische Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist in der WO 2018/019374 A1 beschrieben.
Für die vorstehend genannten Bearbeitungsprozesse ist es wichtig, dass das Intensitätsprofil entlang der langen Achse einen möglichst homogenen, im Wesentlichen konstanten Intensitätsverlauf aufweist und das Intensitätsprofil entlang der kurzen Achse entsprechenden Güteanforderungen gerecht wird. In der Praxis weist das Intensitätsprofil jedoch regelmäßig lokale Inhomogenitäten im Intensitätsverlauf auf, welche z.B. durch Interferenzartefakte (bspw. regelmäßige Beugungsmuster), und/oder Defekte und Formfehler von Optiken (bspw. Aberrationsfehler), und/oder Verunreinigungen von Optiken durch Partikel (führen zu einem Schattenwurf auf der Arbeitsebene) hervorgerufen werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, einen möglichst homogenem Intensitätsverlauf bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine optische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die optische Anordnung ist eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Eingangslaserstrahles in einen Ausgangsstrahl mit linienartigem Intensitätsprofil. Insofern breitet sich der Ausgangsstrahl (im räumlichen Mittel) in eine Ausbreitungsrichtung aus und weist eine Intensitätsverteilung auf, welche in einer optischen Arbeitsebene der optischen Anordnung einen Strahlquerschnitt mit linienartigem Verlauf entlang einer Richtung aufweist, welche im vorliegenden Zusammenhang als „Linienrichtung“ bezeichnet wird. Da der Strahl beim Durchlaufen der optischen Anordnung je nach Ausgestaltung einmal oder mehrfach umgelenkt werden kann, ist die Linienrichtung derart zu verstehen, dass der Strahlquerschnitt lokal entlang der Linienrichtung in die Länge gezogen ist.
Die optische Anordnung umfasst eine Umformoptik mit einer Eingangsapertur, durch welche der Eingangslaserstrahl einstrahlbar ist, und eine länglich ausgebildete Ausgangsapertur. Die Ausgangsapertur erstreckt sich insbesondere länglich entlang einer Ausgangsapertur-Längsrichtung. Insbesondere ist die Abmessung der Ausgangsapertur entlang der Ausgangsapertur-Längsrichtung erheblich größer als die Abmessung senkrecht zur Ausgangsapertur-Längsrichtung.
Die Umformoptik ist derart ausgebildet, dass der durch die Eingangsapertur eingestrahlte Eingangslaserstrahl in ein durch die Ausgangsapertur austretendes Strahlpaket umgewandelt wird. Insbesondere bildet das Strahlpaket in einer theoretischen Betrachtungsebene nach der Ausgangsapertur insgesamt bereits eine längliche Intensitätsverteilung, insbesondere bereits mit im Wesentlichen linienförmigen Charakter. Das Strahlpaket umfasst eine Vielzahl von Strahlsegmenten, die sich insbesondere über die längliche Ausgangsapertur verteilen und die Ausgangsapertur vorzugsweise vollständig ausfüllen.
Ein Strahlpaket bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang insbesondere eine Lichtverteilung, welche mathematisch durch ein Vektorfeld beschrieben werden kann, wobei jedem Raumpunkt lokal der Poynting-Vektor des zugehörigen elektromagnetischen Feldes zugeordnet ist.
Die Umformoptik ist insbesondere dazu ausgebildet, aus einem weitgehend kohärenten Eingangslaserstrahl ein Strahlpaket zu erzeugen, welches eine reduzierte räumliche Kohärenz aufweist oder sogar im Wesentlichen inkohärent ist.
Die optische Anordnung umfasst außerdem eine Homogenisierungsoptik, welche dazu ausgebildet ist, das Strahlpaket in den linienartigen Ausgangsstrahl mit gewünschter Homogenität (insbesondere entlang der lokalen Linienrichtung) umzuwandeln. Dabei ist die Homogenisierungsoptik derart ausgebildet, dass verschiedene Strahlsegmente des Strahlpakets entlang der Linienrichtung durchmischt und überlagert werden, sodass der Intensitätsverlauf bezüglich derjenigen Richtung homogenisiert ist, in welcher sich der Strahlquerschnitt länglich erstreckt.
Die optische Anordnung umfasst im Strahlengang vor der Umformoptik ferner eine Umlenkoptik, welche dazu ausgebildet ist, den Eingangslaserstrahl derart umzulenken, dass eine Einstrahlposition und/oder eine Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur der Umformoptik zeitabhängig verändert wird.
Eine Veränderung der Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur der Umformoptik führt insbesondere zu einer räumlichen Verschiebung des Strahlschwerpunkts des durch die Ausgangsapertur austretenden Strahlpakets (mit Strahlschwerpunkt wird im vorliegenden Zusammenhang insbesondere der Schwerpunkt der Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt des Zwischenstrahlpakets bezeichnet). In Folge dessen trifft das Strahlpaket an einer veränderten Position auf die Homogenisierungsoptik, welche der Umformoptik im Strahlengang nachfolgt. Eine derartige räumliche Verschiebung des Strahlpakets führt zu einer Veränderung der Winkelverteilung der Strahlkomponenten des Ausgangsstrahls. Mit anderen Worten wird durch Veränderung der räumlichen Position des Strahlschwerpunkts des Strahlpakets eine Ausbreitungsrichtung des Ausgangsstrahls verändert.
Durch zeitabhängige Veränderung der Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls an der Umformoptik können insofern Bereiche, welche der optischen Anordnung im Strahlengang nachgeschaltet sind, (bspw. weitere Optikmittel) zeitabhängig aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet werden. Verunreinigungen im Strahlengang nach der optischen Anordnung (bspw. partikuläre Verunreinigungen auf den weiteren Optikmitteln) werden folglich ebenfalls zeitabhängig aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet, sodass ein von diesen Verunreinigungen erzeugter Schattenwurf zeitabhängig verändert und somit im Mittel geglättet wird. Hierdurch können durch Schattenwurf erzeugte Inhomogenitäten im Intensitätsverlauf reduziert werden. Zudem können Inhomogenitäten, welche sich aus Formfehlern von Optiken ergeben, reduziert werden.
Eine Veränderung der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur der Umformoptik führt insbesondere zu einer Veränderung der Winkelverteilung des durch die Ausgangsapertur austretenden Strahlpakets. Insofern kann durch Veränderung der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls eine Ausstrahlrichtung des Strahlpakets aus der Ausgangsapertur verändert werden. Zudem wird die Intensitätsverteilung des Strahlpakets an der Ausgangsapertur der Umformoptik qualitativ verändert. In Folge dessen trifft das Strahlpaket nicht nur an einer veränderten Position auf die Homogenisierungsoptik (was wie vorstehend erläutert zu einer Veränderung der Ausbreitungsrichtung des Ausgangsstrahls führt), sondern auch unter einem veränderten Winkel. Hierdurch wird der Strahlschwerpunkt des Ausgangsstrahls zusätzlich räumlich verschoben. Mit anderen Worten kann durch zeitabhängige Veränderung der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Umformoptik der Strahlschwerpunkt des Ausgangsstrahls zeitabhängig räumlich verschoben werden. Auf diese Weise können Interferenzeffekte im Mittel geglättet werden, was sich positiv auf die Homogenität des Intensitätsverlaufs auswirkt.
Zusammenfassend ermöglicht es eine derartige optische Anordnung also, lokale Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung im zeitlichen Mittel zu glätten und somit ein deutlich verbessertes Prozessergebnis bei der Oberflächenbearbeitung von Werkstücken zu erzielen.
Um im zeitlichen Mittel einen homogenen Intensitätsverlauf zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn die Umlenkoptik dazu ausgebildet ist, die Einstrahlposition und/oder die Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur in einem wiederkehrenden Bewegungsmuster zu verändern. Vorzugsweise sind die Zeitskalen der Veränderung so kurz im Vergleich zu den Prozesszeiten des Anwendungsgebiets der optischen Anordnung, dass effektiv eine räumlich homogene Intensität entlang der Linienrichtung wirksam ist. Wiederkehrend heißt insbesondere, dass eine Ausgangskonfiguration immer wieder eingenommen oder durchlaufen wird. Dies kann grundsätzlich periodisch oder nicht-periodisch erfolgen. Es ist bspw. denkbar, dass die Einstrahlposition um eine Referenzposition hin- und her bewegt wird. Vorzugsweise erfolgt eine wiederkehrende Bewegung nicht periodisch mit festgelegter Frequenz, sondern mit variierender, insbesondere zufällig variierender, Frequenz und/oder Amplitude, insbesondere chaotisch. Vorzugsweise liegen dominierende Frequenzbeiträge in einem Bereich von 50-150 Hz, insbesondere in einem Bereich von 75-125 Hz (dies bedeutet im vorliegenden Zusammenhang insbesondere, dass das Fourierspektrum des wiederkehrenden Bewegungsmusters eine vergleichsweise hohe Amplitude bei den dominierenden Frequenzbeiträgen aufweist).
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Umlenkoptik dazu ausgebildet ist, die Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls auf der Eingangsapertur entlang einer Eingangsapertur-Längsrichtung zu verändern, wobei mit Eingangsapertur-Längsrichtung die Längsrichtung der sich vorzugsweise länglich erstreckenden Eingangsapertur gemeint ist. Eine räumliche Verschiebung des Strahlschwerpunkts des aus der Ausgangsapertur austretenden Strahlpakets erfolgt dann entlang der Längsrichtung der sich länglich erstreckenden Ausgangsapertur (Ausgangsapertur-Längsrichtung). Insbesondere ist die Umlenkoptik dazu ausgebildet, die Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls auf der Eingangsapertur entlang der Eingangsapertur-Längsrichtung um eine Referenzposition hin- und her zu verschieben. Vorzugsweise erfolgt eine hin- und her Bewegung mit variierender, insbesondere zufällig variierender, Frequenz, wobei dominierende Frequenzbeiträge dabei insbesondere in einem Bereich von 50-150 Hz liegen, weiter insbesondere in einem Bereich von 75-125 Hz.
Vorzugsweise ist die Umlenkoptik zusätzlich oder alternativ ferner dazu ausgebildet, die Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls relativ zur Eingangsapertur derart zu verändern, dass eine die Einstrahlrichtung und eine Eingangsapertur-Längsrichtung enthaltende Ebene um die Eingangsapertur-Längsrichtung verschwenkt wird, insbesondere hin- und her verschwenkt wird. Eine derartige Verkippung des Eingangslaserstrahls relativ zur Eingangsapertur führt zu einer Verkippung des Strahlpakets um eine Achse senkrecht zur Ausgangsapertur-Längsrichtung und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Vorzugsweise erfolgt eine hin- und her Bewegung mit variierender, insbesondere zufällig variierender, Frequenz. Dabei liegen dominierende Frequenzbeiträge insbesondere in einem Bereich von 50-150 Hz, weiter insbesondere in einem Bereich von 75-125 Hz.
Zur Veränderung der Einstrahlposition und/oder der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur kann die Umlenkoptik wenigstens eine der Umformoptik im Strahlengang vorgeschaltete Spiegeleinrichtung umfassen. Die Spiegeleinrichtung kann wenigstens einen motorisch verschiebbaren und/oder verkipparen Spiegel aufweisen. Insbesondere umfasst die Spiegeleinrichtung zwei relativ zueinander verschiebbare und/oder verkippbare Spiegel. Durch Verschieben und/oder Verkippen des wenigstens einen Spiegels kann eine Position des Strahlschwerpunkts des Eingangslaserstrahls und/oder eine Ausbreitungsrichtung des Eingangslaserstrahls auf einfache und robuste Weise verändert werden. Die Spiegeleinrichtung ist insbesondere derart im Strahlengang angeordnet, dass ein Verschieben und/oder Verkippen des wenigstens einen Spiegels zu einer Veränderung der Einstrahlposition und/oder der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur der Umformoptik führt.
Denkbar ist auch, dass die Umlenkoptik wenigstens ein Linsenmittel bzw. wenigstens eine Linse umfasst, welche z.B. verkippbar ist oder in Bezug auf die optische Achse lateral verlagerbar ist
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die optische Anordnung ferner wenigstens ein der Homogenisierungsoptik im Strahlengang nachgeschaltetes Transformationslinsenmittel. Das Transformationslinsenmittel ist insbesondere dazu ausgebildet, die durch die Homogenisierungsoptik durchmischten Strahlsegmente zu überlagern und weiter zu dem linienartigen Ausgangsstrahl zu fokussieren. Insofern trägt das Transformationslinsenmittel insbesondere auch zur Homogenisierung bei. Hierzu kann beispielsweise die Arbeitsebene in einem Fokusbereich des Transformationslinsenmittels verlaufen. Denkbar ist beispielsweise, dass von jedem Bereich der erfassten Strahlung Strahlsegmente in verschiedene, vorzugsweise sämtliche, Bereiche entlang der Linienrichtung fokussiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Transformationslinsenmittels ist in Form einer (insbesondere nicht abbildendend wirkenden) Fourierlinse, insbesondere als Fresnel-Zonenplatte.
Die Eigenschaften des Ausgangsstrahls werden entscheidend durch die Ausgestaltung der Umformoptik beeinflusst. Insbesondere beeinflusst eine Ausgestaltung der Umformoptik, wie sich eine Lichtverteilung des Ausgangsstrahls bei einer Veränderung der Einstrahlposition und/oder der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls ändert. Die optischen Vorgänge in der Umformoptik sind komplex und haben insbesondere auch Einfluss auf die räumliche Kohärenz der Lichtverteilung, was wiederum entscheidend dafür ist, ob sich störende Interferenzartefakte ausbilden. Eine Veränderung der Strahlung im Strahlengang vor der Umformoptik hat daher in der Regel besonders großen Einfluss auf die Strahlungseigenschaften im weiteren Strahlengang.
Zum Erzielen eines linienartigen Strahlquerschnitts des Ausgangsstrahls, ist es bevorzugt, wenn die Eingangsapertur der Umformoptik länglich ausgebildet ist und sich länglich entlang einer Eingangsapertur-Längsrichtung erstreckt, und wenn die Ausgangsapertur sich entlang einer Ausgangsapertur-Längsrichtung erstreckt.
Dabei ist die Umformoptik vorzugsweise derart ausgebildet, dass das durch die Ausgangapertur austretende Strahlpaket eine Vielzahl von Strahlsegmenten aufweist, welche entlang der Ausgangsapertur-Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Dadurch, dass die Eingangsapertur länglich ausgebildet ist, kann der Eingangslaserstrahl bereits einen länglichen Strahlquerschnitt aufweisen, was ein Umwandeln des Eingangslaserstrahls in einen Ausgangsstrahl mit linienartigem Strahlquerschnitt begünstigt. Bspw. ist es denkbar, dass eine Vorformoptik vorgesehen ist, welche den Eingangslaserstrahl vor Erreichen der Umformoptik derart umgeformt, dass er einen elliptischen Strahlquerschnitt aufweist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Umformoptik besteht ferner darin, dass ein Abstand benachbarter Strahlsegmente des aus der Ausgangsapertur austretenden Strahlpakets größer ist als eine Ausdehnung der Strahlsegmente in einer Richtung senkrecht zur Ausgangsapertur-Längsrichtung und senkrecht zur (lokalen) Ausbreitungsrichtung. Bei einer derart ausgestalteten Umformoptik führt eine vergleichsweise geringe Verschiebung der Einstrahlposition entlang der Eingangsapertur-Längsrichtung zu einer vergleichsweise großen Verschiebung des Strahlschwerpunktes des Strahlpakets entlang der Ausgangsapertur-Längsrichtung. Insofern muss der Eingangslaserstrahl nur geringfügig abgelenkt werden (bspw. durch eine Spiegeleinrichtung, s.o.), um eine vergleichsweise große Verschiebung des Strahlschwerpunktes des Strahlpakets zu erzielen.
Vorzugsweise ist die Umformoptik ferner dazu ausgebildet, bei Einstrahlung eines kohärenten Eingangslaserstrahls durch die Eingangsapertur (d.h. eines Eingangslaserstrahls, der über die gesamte Ausdehnung der Eingangsapertur räumliche Kohärenz aufweist) oder bei Einstrahlung eines zumindest partiell kohärenten Eingangslaserstrahls ein Strahlpaket zu erzeugen, das aus der Ausgangsapertur austritt und welches eine reduzierte räumliche Kohärenz aufweist, vorzugsweise eine erheblich reduzierte räumliche Kohärenz aufweist oder inkohärent ist. Dadurch werden Interferenzeffekte bei der im Strahlengang nachfolgenden Homogenisierung und/oder Fokussierung reduziert bzw. gänzlich vermieden, wodurch Inhomogenitäten im Intensitätsverlauf weiter reduziert werden können.
Die beschriebene Reduzierung bzw. Aufhebung der räumlichen Kohärenz kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Umformoptik derart ausgebildet ist, dass für benachbarte Strahlsegmente eines Eingangslaserstrahls beim Durchtritt durch die Umformoptik unterschiedliche optische Weglängen bereitgestellt werden. Insbesondere ist die Umformoptik derart ausgestaltet, dass benachbarte Strahlsegmente eines Eingangslaserstrahls beim Durchtritt durch die Umformoptik derart umsortiert werden, dass die Strahlsegmente des austretenden Strahlpakets, welche durch die Ausgangsapertur austreten, unterschiedliche optische Weglängen zurückgelegt haben, sodass das Strahlpaket eine verringerte räumliche Kohärenz aufweist, insbesondere inkohärent ist. Insbesondere ist die Umformoptik derart ausgestaltet, dass die optischen Weglängen für Strahlsegmente, die an gegenüberliegenden und randständigen Bereichen der Eingangsapertur eintreten, sich um einen Wert unterscheiden, der größer ist, als die Kohärenzlänge des Eingangslaserstrahls.
Vorzugsweise ist die Umformoptik plattenartig und einstückig aus einem Material ausgebildet, das für die Wellenlänge des Eingangslaserstrahls optisch durchlässig bzw. transparent ist. Die Umformoptik weist eine Plattenvorderseite und eine im Wesentlichen parallel zur Plattenvorderseite verlaufende Plattenrückseite auf. Plattenvorderseite und Plattenrückseite bilden insofern die großen Begrenzungsflächen einer sich flächig erstreckenden Platte. Insbesondere stellt ein Bereich der Plattenvorderseite die Eingangsapertur bereit, und ein Bereich der Plattenrückseite stellt die Ausgangsapertur bereit. Die Umformoptik ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass Strahlsegmente eines Eingangslaserstrahls nach Einkopplung durch die Eingangsapertur durch mindestens einmalige, vorzugsweise vielfache, Reflexion an der Plattenvorderseite und der Plattenrückseite zur Ausgangsapertur geleitet werden. Die Zahl der Reflexionen hängt insbesondere von der Einstrahlposition und dem Einstrahlwinkel an der Eingangsapertur ab. Insofern legen unterschiedliche Strahlsegmente des Eingangslaserstrahls unterschiedliche optische Weglängen zurück. Insbesondere erfolgt die Reflexion derart, dass unterschiedliche (insbesondere benachbarte) Strahlsegmente des Eingangslaserstrahls beim Durchlaufen der Umformoptik umsortiert werden und als Ausgangsstrahlsegmente durch die Ausgangsapertur austreten.
Die Homogenisierungsoptik wirkt vorzugsweise derart, dass verschiedene Strahlsegmente des aus der Umformoptik austretenden Strahlpakets durchmischt und/oder miteinander überlagert werden. Zu diesem Zweck kann die Homogenisierungsoptik beispielsweise wenigstens ein Linsen-Array umfassen, wobei das wenigstens eine Linsen-Array eine Vielzahl von sich entlang von jeweiligen Zylinderachsen erstreckenden Zylinderlinsen aufweisen kann. Insbesondere sind die Zylinderlinsen geometrisch derart bemessen, dass das Strahlpaket durch eine Vielzahl nebeneinander liegender Zylinderlinsen tritt.
Die eingangs beschriebene Aufgabe wird auch durch ein Lasersystem gelöst, welches dazu ausgebildet ist, einen linienartigen Ausgangslaserstrahl mit einer Intensitätsverteilung, welche im Strahlquerschnitt ein linienförmiges Intensitätsprofil aufweist, zu erzeugen.
Das Lasersystem umfasst wenigstens eine Laserlichtquelle zur Abgabe eines Eingangslaserstrahls, sowie eine optische Anordnung der vorstehend beschriebenen Art zur Umwandlung des Eingangslaserstrahls in den linienartigen Ausgangsstrahl. Die optische Anordnung ist derart angeordnet, dass der Eingangslaserstrahl von der Laserlichtquelle gespeist wird.
Die Laserlichtquelle ist insbesondere für den Multi-Moden-Betrieb geeignet oder dazu ausgelegt. Die Laserstrahlung der Laserlichtquelle kann grundsätzlich direkt in die optische Anordnung eingestrahlt werden. Denkbar ist jedoch auch, dass das Lasersystem ferner eine Vorformoptik umfasst, mittels derer die Laserstrahlung vor Eintritt in die optische Anordnung umgeformt wird. Die Vorformoptik kann beispielsweise als Kollimierungsoptik ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Vorformoptik anamorphotisch wirken, sodass der Eingangslaserstrahl einen elliptischen Strahlquerschnitt aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 Skizze zur Erläuterung des Strahlengangs in einem Lasersystem zur Erzeugung linienförmiger Intensitätsverteilungen;
2 Skizzierte Darstellung einer Umformoptik;
3 Skizzierte Darstellung zur Erläuterung des Strahlengangs in einer Umformoptik;
4 Skizzierte Darstellung zur Erläuterung der Wirkung der Homogenisierungsoptik und des Transformationslinsenmittels;
5 Skizzierte Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausgestaltung der Umlenkoptik;
6 Skizzierte Darstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausgestaltung der Umlenkoptik;
7 Skizze zur Erläuterung des Strahlengangs an der Homogenisierungsoptik und an dem Transformationslinsenmittel bei Veränderung der Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls an der Umformoptik;
8 Skizze zur Erläuterung des Strahlengangs in der Umformoptik bei Veränderung der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Eingangsapertur; und
9 Skizze zur Erläuterung des Strahlengangs an der Homogenisierungsoptik und an dem Transformationslinsenmittel bei Veränderung der Einstrahlrichtung des Eingangslaserstrahls an der Umformoptik.

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt in skizzierter Darstellung ein Lasersystem 10 zur Erzeugung eines Ausgangsstrahls 12, welcher in einer Arbeitsebene 14 einen linienartigen, entlang einer Linienrichtung (x-Richtung) ausgedehnten Strahlquerschnitt mit nichtverschwindender Intensität aufweist.
Das Lasersystem 10 umfasst mindestens eine Laserlichtquelle 16 zur Abgabe von Laserstrahlung. Die Laserlichtquelle 16 ist vorzugsweise als Multi-Moden-Laser ausgebildet. Die Laserstrahlung speist, optional über eine Vorformoptik (nicht dargestellt), einen Eingangslaserstrahl 18. Die Vorformoptik kann beispielsweise kollimierend wirken und/oder die Laserstrahlung in einen Eingangslaserstrahl 18 mit elliptischem Strahlquerschnitt umformen. Denkbar ist beispielsweise, dass die Laserstrahlung zunächst mittels Umlenkspiegeln und/oder Linsenmitteln in den Eingangslaserstrahl 18 umgeformt wird.
Das Lasersystem 10 umfasst ferner eine optische Anordnung 20, mittels welcher der Eingangslaserstrahl 18 in den linienartigen Ausgangsstrahl 12 umwandelt wird.
Zur Erläuterung der lokalen geometrischen Verhältnisse des Strahls ist in den Figuren ein kartesisches Koordinatensystem (x, y, z) dargestellt. In dem dargestellten Beispiel breitet sich der Eingangslaserstrahl 18 entlang der z-Richtung aus. Die durch die linienartige Ausdehnung des Ausgangsstrahls 12 definierte Achse verläuft entlang der x-Achse („lange Achse“). Eine Achse senkrecht zur (lokalen) Linienrichtung und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung wird als „kurze Achse“ (y-Achse) bezeichnet.
Für die Bearbeitung großer Flächen kann es erwünscht sein, ein sehr langgestrecktes, linienartiges Intensitätsprofil zu erzielen. Insofern ist es denkbar, mehrere Lasersysteme der genannten Art (10, 10') vorzusehen und derart anzuordnen, dass sich die Intensitätsverteilungen zu einer langgestreckten Linie ergänzen.
Die optische Anordnung 20 umfasst mehrere optische Baugruppen, welche im Strahlengang aufeinander folgend angeordnet sind. Wie in 1 vereinfacht dargestellt, passiert der Eingangslaserstrahl 18 zunächst eine Umlenkoptik 22 und wird dann durch eine Umformoptik 24 geleitet, welche den Eingangslaserstrahl 18 in ein Strahlpaket 26 umformt. Das Strahlpaket 26 wird im Anschluss mittels einer Homogenisierungsoptik 28 homogenisiert und im Zusammenspiel mit einem der Homogenisierungsoptik 28 nachgelagerten Transformationslinsenmittel 30 in den linienartigen Ausgangsstrahl 12 umgewandelt, der entlang der Linienrichtung eine weitgehend homogene Intensität aufweist.
Optional kann die optische Anordnung zusätzlich eine dem Transformationslinsenmittel 30 im Strahlengang nachgeschaltete Kollimierungs-/Fokussierungsoptik (nicht dargestellt) umfassen.
Die 2 und 3 zeigen in skizzierter Darstellung die Umformoptik 24 in einer möglichen Ausgestaltungsform. Im dargestellten Beispiel ist die Umformoptik 24 als einstückiger, plattenartiger Umformkörper 32 aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material ausgebildet.
Der Umformkörper 32 weist eine Plattenvorderseite 34 und eine parallel hierzu verlaufende Plattenrückseite 36 auf. Ein Bereich der Plattenvorderseite 34 dient als Lichteinkoppelfläche und stellt eine Eingangsapertur 38 der Umformoptik 24 bereit, durch welche der Eingangslaserstrahl 18 in den Umformkörper 32 eingekoppelt werden kann. Ein Bereich der Plattenrückseite 36 wirkt als Lichtauskoppelfläche und stellt eine Ausgangsapertur 40 bereit, durch welche das Strahlpaket 26 austritt.
Wie aus 3 ersichtlich, ist die Eingangsapertur 38 länglich ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Eingangsapertur-Längsrichtung 42. Die Ausgangsapertur 40 ist ebenfalls länglich ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Ausgangsapertur-Längsrichtung 44 (vgl. 2).
Die Umformoptik 24 wirkt insbesondere derart, dass benachbarte Strahlsegmente 46a, 46b, 46c des Eingangslaserstrahls 18 beim Durchlaufen der Umformoptik 24 in Strahlsegmente 48a, 48b, 48c des Strahlpakets 26 umsortiert werden, welche entlang der Ausgangsapertur-Längsrichtung (44) nebeneinander angeordnet sind (vgl. 3). Dies erfolgt im darstellten Beispiel dadurch, dass die durch die Eingangsapertur 38 eingekoppelten Strahlsegmente 46a, 46b, 46c durch interne Reflexion in dem Umformkörper 32 zwischen der Plattenvorderseite 34 und der Plattenrückseite 36 zur Ausgangsapertur 40 geleitet werden. Da die Strahlsegmente 46a, 46b, 46c an verschiedenen Positionen durch die Eingangsapertur 38 eingekoppelt werden, haben die aus der Ausgangsapertur 40 austretenden Strahlsegmente 48a, 48b, 48c des Strahlpakets 26 unterschiedliche optische Weglängen zurückgelegt. Der Umformkörper 32 ist insbesondere derart ausgebildet, dass die optischen Wege der verschiedenen Strahlsegmente 48a, 48b, 48c derart verschieden voneinander sind, dass das Strahlpaket 26 eine stark verringerte räumliche Kohärenz aufweist, insbesondere inkohärent ist. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass die Unterschiede der optischen Weglängen für die Strahlsegmente 48a, 48b, 48c groß im Vergleich zur Kohärenzlänge der Laserstrahlung sind.
Die 4 stellt schematisch die Funktionsweise der Homogenisierungsoptik 28 und des Transformationslinsenmittels 30 dar. Grundsätzlich ist die Homogenisierungsoptik 28 derart angeordnet, dass sie das Strahlpaket 26 erfasst und verschiedene Strahlsegmente 48a, 48b, 48c des Strahlpakets 26 miteinander durchmischt und überlagert. Beispielsweise kann die Homogenisierungsoptik 28 zwei einander im Strahlengang nachgeschaltete Linsen-Arrays 50a, 50b aufweisen, welche auf die Strahlsegmente 48a, 48b, 48c einwirken und diese durchmischen und überlagern. Wie in 4 beispielhaft dargestellt, weisen die Linsen-Arrays 50a, 50b eine Vielzahl von sich entlang von jeweiligen Zylinderachsen erstreckenden Zylinderlinsen 52 auf. Die Zylinderlinsen 52 sind dabei geometrisch derart bemessen, dass das Strahlpaket 26 durch eine Vielzahl nebeneinander liegender Zylinderlinsen 52 tritt.
Das der Homogenisierungsoptik 28 im Strahlengang nachgeschaltete Transformationslinsenmittel 30 ist insbesondere dazu ausgebildet, die durchmischten Strahlsegmente 48a, 48b, 48c zu dem linienartigen Ausgangsstrahl 12 zu überlagern, so dass sich in der Arbeitsebene 14 die gewünschte linienartige Intensitätsverteilung einstellt. Beispielhaft und bevorzugt ist das Transformationslinsenmittel 30 durch eine nicht abbildende Fourierlinse 54 gebildet. Die Fourierlinse 54 ist insbesondere derart angeordnet, dass die Arbeitsebene 14 in einer Fokusebene der Fourierlinse 54 verläuft (vgl. 4).
Insbesondere im Zusammenspiel mit der Umformoptik 24, welche wie vorstehend erläutert vorzugsweise die Kohärenz des Eingangslaserstrahls 18 weitgehend aufhebt, führt die Durchmischung und Überlagerung der Strahlsegmente 48a, 48b, 48c des Strahlpakets 26 dazu, dass der Ausgangsstrahl 12 entlang der (lokalen) Linienrichtung x bereits vergleichsweise homogen ist. Dennoch können lokale Inhomogenitäten im Intensitätsverlauf auftreten, insbesondere aufgrund von Interferenzeffekten und/oder Formfehlern von Optiken, und/oder Verunreinigungen von Optiken (siehe oben).
Wie nachfolgend im Detail erläutert, kann durch zeitabhängige Veränderung der Einstrahlposition und/oder der Einstrahlrichtung 68, 68' des Eingangslaserstrahls 18 an der Eingangsapertur 38 der Umformoptik 24 die Inhomogenitäten im Mittel geglättet werden können. Zu diesem Zweck ist die Umlenkoptik 22 dazu ausgebildet, eine Einstrahlposition und/oder eine Einstrahlrichtung 68, 68' des Eingangslaserstrahls 18 an der Eingangsapertur 38 der Umformoptik 24 zeitabhängig zu verändern.
In 5 ist eine erste Ausgestaltung der Umlenkoptik 22 gezeigt. Die Umlenkoptik umfasst eine Spiegeleinrichtung 56, welche zwei relativ zueinander verkippbare Spiegel 58a, 58b aufweist. Die Spiegeleinrichtung 56 ist derart im Strahlengang des Eingangslaserstrahls 18 angeordnet, dass durch Verkippen der Spiegel 58a, 58b relativ zueinander eine Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls 18 an der Eingangsapertur 38 der Umformoptik 24 verändert werden kann (in 5 durch Strichlinien angedeutet). Insbesondere ist die Spiegeleinrichtung 56 derart ausgerichtet, dass ein Verkippen der Spiegel 58a, 58b relativ zueinander zu einer Verschiebung der Einstrahlposition entlang der Eingangsapertur-Längsrichtung 42 (in 5 entlang der lokalen y-Achse) führt.
In 6 ist eine zweite Ausgestaltung der Umlenkoptik 22 gezeigt, wobei die Spiegeleinrichtung 56 zwei relativ zueinander verschiebbare Spiegel 58a, 58b aufweist. Wie in 6 durch Strichlinien angedeutet, führt ein Verschieben der Spiegel 58a, 58b relativ zueinander ebenfalls zu einer Veränderung der Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls 18 entlang der Eingangsapertur-Längsrichtung 42 (in 5 entlang der lokalen y-Achse).
Eine Veränderung der Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls 18 entlang der Eingangsapertur-Längsrichtung 42 verändert den optischen Weg, welchen die einzelnen Strahlsegmente 46a, 46b, 46c innerhalb der Umformkörpers 32 zurücklegen, derart, dass sich der Strahlschwerpunkt des Strahlpakets 26 an der Ausgangsapertur 40 entlang der Ausgangsapertur-Längsrichtung 44 verschiebt (in den 5 und 6 orthogonal zu der Zeichenebene).
In Folge dessen trifft das Strahlpaket 26 an einer veränderten Position auf die der Umformoptik 24 im Strahlengang nachgelagerte Homogenisierungsoptik 28 und somit auch an einer veränderten Position auf die Fourierlinse 54 (in 7 beispielhaft für eine Verschiebung des Strahlpakets 26 aus einer mittigen Referenzposition 60 „nach oben“ skizziert). Eine solche Verschiebung des Strahlpakets 26 führt dazu, dass bestimmte Bereiche der Fourierlinse 52 (bei dem Beispiel gemäß 7 der untere Bereich) weniger Intensitätsbeiträge des Strahlpakets 26 erhalten, wodurch die Lichtverteilung des Ausgangsstrahl 12 einen Vorzugswinkel (bei dem Beispiel gemäß 7 „nach unten“) erhält.
Durch hin- und her bewegen der Einstrahlposition kann somit eine Winkelverteilung des Ausgangsstrahls 12 zeitabhängig verändert werden, sodass Verunreinigungen 62 (bspw. Staubpartikel) im Strahlengang nach der Fourierlinse 54 (bspw. auf einer nachfolgenden Optik 64) zeitabhängig aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet werden. Ein durch eine solche Verunreinigung 62 erzeugter Schattenwurf 66 wird folglich zeitlich verändert, sodass im Mittel ein Einfluss des Schattenwurfs auf den Intensitätsverlauf geglättet werden kann.
Die Umlenkoptik 22 kann auch dazu ausgebildet sein, zusätzlich oder alternativ zu einer Veränderung der Einstrahlposition, eine Einstrahlrichtung (in 8 durch mit Bezugszeichen 68, 68' bezeichneten Pfeile angedeutet) des Eingangslaserstrahls 18 an der Eingangsapertur 38 der Umformoptik 24 zeitabhängig zu verändern. Insbesondere ist die Umlenkoptik dazu ausgebildet, die Einstrahlrichtung 68, 68' des Eingangslaserstrahls 18 derart zu verändern, dass eine die Einstrahlrichtung 68, 68' und eine Eingangsapertur-Längsrichtung 42 (in 8 orthogonal zur Zeichenebene) enthaltende Ebene um die Eingangsapertur-Längsrichtung 42 hin- und her verschwenkt wird (vgl. 8). Zu diesem Zweck kann die Umlenkoptik 22 beispielsweise entsprechende Spiegeleinrichtungen (nicht dargestellt) umfassen.
Eine Veränderung der Einstrahlrichtung 68, 68' des Eingangslaserstrahls 18 führt ebenfalls zu einer Veränderung der optischen Wege der Strahlsegmente 46a, 46b, 46c innerhalb des Umformkörpers 32, in diesem Fall insbesondere derart, dass eine Winkelverteilung des aus der Ausgangsapertur 40 austretenden Strahlpakets 26 verändert wird, also eine Ausstrahlrichtung des Strahlpakets aus der Ausgangsapertur 40 verkippt wird (in 8 schematisch dargestellt). Ferner wird die Lichtintensitätsverteilung des Strahlpakets 26 auch qualitativ verändert. Dies hat zur Folge, dass das Strahlpaket 26 nicht nur an einer veränderten Position auf die Homogenisierungsoptik 28 und die Fourierlinse 54 trifft (vgl. den oben beschriebenen Effekt), sondern auch unter einem veränderten Winkel auftrifft. Eine solche Winkeländerung führt u.a. zu einer räumlichen Verschiebung des Strahlschwerpunkts des Ausgangsstrahls 12. Insofern kann durch hin- und her Bewegen der Einstrahlrichtung 68, 68' an der Eingangsapertur 38 der Umformoptik 24 der Strahlschwerpunkt des Ausgangsstrahls 12 räumlich hin- und her verschoben werden. Auf diese Weise können Inhomogenitäten aufgrund von Interferenzeffekten im Mittel geglättet werden (in 9 schematisch angedeutet).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018/019374 A1 [0004]

Claims

Optische Anordnung (20) zur Umwandlung wenigstens eines Eingangslaserstrahls (18) in einen linienartigen Ausgangsstrahl (12), welcher sich entlang einer Ausbreitungsrichtung (z) ausbreitet und welcher in einer Arbeitsebene (12) einen linienartigen, entlang einer Linienrichtung (x) ausgedehnten Strahlquerschnitt mit nichtverschwindender Intensität aufweist, die optische Anordnung (20) umfassend: - eine Umformoptik (24) aufweisend eine Eingangsapertur (38), durch welche der wenigstens eine Eingangslaserstrahl (18) einstrahlbar ist, und eine länglich ausgebildete Ausgangsapertur (40), wobei die Umformoptik (24) derart ausgebildet ist, dass der durch die Eingangsapertur (38) eingestrahlte Eingangslaserstrahl (18) in ein durch die Ausgangsapertur (40) austretendes Strahlpaket (26) mit einer Vielzahl von Strahlsegmenten (48a, 48b, 48c) umgewandelt wird, - eine Homogenisierungsoptik (28), welche dazu beiträgt, das Strahlpaket (26) in den linienartigen Ausgangsstrahl (12) umzuwandeln, wobei verschiedene Strahlsegmente (48a, 48b, 48c) des Strahlpakets (26) entlang der Linienrichtung (x) durchmischt und überlagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkoptik (22) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Eingangslaserstrahl (18) derart umzulenken, dass eine Einstrahlposition und/oder eine Einstrahlrichtung (68, 68') des wenigstens einen Eingangslaserstrahls (18) an der Eingangsapertur (38) der Umformoptik (24) zeitabhängig verändert wird.
Optische Anordnung (20) nach Anspruch 1, wobei die Umlenkoptik (22) dazu ausgebildet ist, die Einstrahlposition und/oder die Einstrahlrichtung (68, 68') des Eingangslaserstrahls (18) an der Eingangsapertur (38) in einem periodisch oder nicht-periodisch wiederkehrenden Bewegungsmuster zu verändern.
Optische Anordnung (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umlenkoptik (22) dazu ausgebildet ist, die Einstrahlposition des Eingangslaserstrahls (18) entlang einer Eingangsapertur-Längsrichtung (42) zu verändern, insbesondere entlang der Eingangsapertur-Längsrichtung (42) hin- und her zu verschieben.
Optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umlenkoptik (22) dazu ausgebildet ist, die Einstrahlrichtung (68, 68') des Eingangslaserstrahls (18) derart zu verändern, dass eine die Einstrahlrichtung (68, 68') und eine Eingangsapertur-Längsrichtung (42) enthaltende Ebene um die Eingangsapertur-Längsrichtung (42) verschwenkt wird, insbesondere hin- und her verschwenkt wird.
Optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umlenkoptik (22) wenigstens eine Spiegeleinrichtung (56) umfasst, wobei die wenigstens eine Spiegeleinrichtung (56) wenigstens einen verschiebbaren und/oder verkipparen Spiegel (58a, 58b) aufweist, insbesondere zwei relativ zueinander verschiebbare und/oder verkippbare Spiegel (58a, 58b).
Optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend wenigstens ein Transformationslinsenmittel (30), insbesondere in Form einer Fourierlinse (54), wobei das Transformationslinsenmittel (30) insbesondere im Strahlengang auf die Homogenisierungsoptik (28) folgend angeordnet ist.
Optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Eingangsapertur (38) der Umformoptik (24) länglich ausgebildet ist und sich länglich entlang einer Eingangsapertur-Längsrichtung (42) erstreckt, und wobei die Ausgangsapertur (40) sich entlang einer Ausgangsapertur-Längsrichtung (44) erstreckt, wobei die Umformoptik (24) derart ausgebildet ist, dass das durch die Ausgangapertur (40) austretende Strahlpaket (26) eine Vielzahl von Strahlsegmenten (48a, 48b, 48c) aufweist, welche entlang der Ausgangsapertur-Längsrichtung (44) nebeneinander angeordnet sind.
Optische Anordnung (20) nach Anspruch 7, wobei die Umformoptik (24) derart ausgebildet ist, dass ein Abstand benachbarter Strahlsegmente (48a, 48b, 48c) des Strahlpakets (26) größer ist als eine Ausdehnung der Strahlsegmente (48a, 48b, 48c) in einer Richtung senkrecht zur Ausgangsapertur-Längsrichtung (44) und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z).
Optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformoptik (24) derart ausgebildet ist, dass bei Einstrahlung eines Eingangslaserstrahls (18) mit hoher räumlicher Kohärenz durch die Eingangsapertur (38) das aus der Ausgangsapertur (40) austretende Strahlpaket (26) eine erheblich reduzierte räumliche Kohärenz aufweist, insbesondere inkohärent ist.
Optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformoptik (24) derart ausgebildet ist, dass benachbarte Strahlsegmente (46a, 46b, 46c) des Eingangslaserstrahls (18) beim Durchtritt durch die Umformoptik (24) in Strahlsegmente (48a, 48b, 48c) des Strahlpakets (26) umsortiert werden, wobei benachbarte Strahlsegmente (48a, 48b, 48c) des Strahlpakets (26) beim Durchlaufen der Umformoptik (24) derart unterschiedliche optische Weglängen zurückgelegt haben, dass das Strahlpaket (26) eine verringerte räumliche Kohärenz aufweist, insbesondere inkohärent ist.
Optische Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 7-10, wobei die Umformoptik (24) aus einem monolithischen, plattenartigen, transparenten Material gebildet ist, aufweisend eine Plattenvorderseite (34) und eine im Wesentlichen parallel hierzu verlaufenden Plattenrückseite (36), wobei ein Bereich der Plattenvorderseite (34) die Eingangsapertur (38) bereitstellt und ein Bereich der Plattenrückseite (36) die Ausgangsapertur (40) bereitstellt, wobei die Umformoptik (24) derart ausgebildet ist, dass Strahlsegmente (46a, 46b, 46c) eines Eingangslaserstrahls (18) nach Einkopplung durch die Eingangsapertur (38) durch Reflexion an der Plattenvorderseite (34) und der Plattenrückseite (36) zur Ausgangsapertur (40) geleitet werden.
Optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Homogenisierungsoptik (28) wenigstens ein Linsen-Array (50a, 50b) umfasst, wobei das wenigstens eine Linsen-Array (50a, 50b) eine Vielzahl von sich entlang von jeweiligen Zylinderachsen erstreckenden Zylinderlinsen (52) aufweisen, insbesondere wobei die Zylinderlinsen (52) geometrisch derart bemessen sind, dass das Strahlpaket (26) durch eine Vielzahl nebeneinander liegender Zylinderlinsen (52) tritt.
Lasersystem (10) zur Erzeugung eines linienartigen Ausgangsstrahls (12) mit einer Intensitätsverteilung, welche im Strahlquerschnitt ein linienförmiges Intensitätsprofil aufweist, umfassend: - wenigstens eine Laserlichtquelle (14) zur Abgabe eines Eingangslaserstrahls (18); - eine optische Anordnung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche zur Umwandlung des Eingangslaserstrahls (18) in den linienartigen Ausgangsstrahl (12).