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DE102008036572B4 - Vorrichtung zum Bearbeiten von optischen Impulsen - Google Patents

Vorrichtung zum Bearbeiten von optischen Impulsen Download PDF

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DE102008036572B4
DE102008036572B4 DE102008036572A DE102008036572A DE102008036572B4 DE 102008036572 B4 DE102008036572 B4 DE 102008036572B4 DE 102008036572 A DE102008036572 A DE 102008036572A DE 102008036572 A DE102008036572 A DE 102008036572A DE 102008036572 B4 DE102008036572 B4 DE 102008036572B4
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Abstract

Vorrichtung zum Bearbeiten eines optische Pulse (22) enthaltenden Lichtstrahls (20), mit mindestens einem Paar von zwei einander gegenüberstehenden, nicht-planen Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104), mit ersten Mitteln zum Einleiten des Lichtstrahls (20) in den Raum (19) zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104), derart, dass mindestens ein Teilstrahl (28; 80; 120) des Lichtstrahls (20) mehrfach zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) an mindestens zwei unterschiedlichen Punkten der Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) hin und her reflektiert wird, mit zweiten Mitteln zum Ausleiten mindestens des Teilstrahls (24; 80; 120) aus dem Raum (19), und mit dritten Mitteln zum Verändern der von dem Teilstrahl (28; 80; 120) zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) durchlaufenen Strecke, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Mittel eine Vorrichtung zum Verkippen mindestens eines der Spiegel (62, 64; 102, 104) sowie mindestens einen weiteren Spiegel (66, 68; 68a; 106, 108, 110, 112) aufweisen, der außerhalb des Raums (19) zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel angeordnet ist, wobei der Teilstrahl (28; 80, 120) in einer verkippten Stellung des mindestens einen der Spiegel (62, 64; 62a; 102) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) zusätzlich von dem mindestens einen weiteren Spiegel (66, 68; 68a; 106, 108, 110, 112) reflektiert wird, so dass die Spiegel (62, 64; 62a; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) in einer ersten Betriebsstellung den Teilstrahl (80; 120) nur zwischen sich reflektieren und in einer zweiten Betriebsstellung zusätzlich über den mindestens einen weiteren Spiegel (66, 68; 68a; 106, 108, 110, 112) leiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines optische Pulse enthaltenden Lichtstrahls, mit mindestens einem Paar von zwei einander gegenüberstehenden, nicht-planen Spiegeln, mit ersten Mitteln zum Einleiten des Lichtstrahls in den Raum zwischen den Spiegeln des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel, derart, dass mindestens ein Teilstrahl des Lichtstrahls mehrfach zwischen den Spiegeln des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel an mindestens zwei unterschiedlichen Punkten der Spiegel hin und her reflektiert wird, mit zweiten Mitteln zum Ausleiten mindestens des Teilstrahls aus dem Raum, und mit dritten Mitteln zum Verändern der von dem Teilstrahl zwischen den Spiegeln durchlaufenen Strecke.
  • Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der DE 1 281 067 A bekannt.
  • Beim Aufschmelzen von Schichten auf ein Substrat, beispielsweise zum Aufschmelzen von Silizium-Schichten bei der Herstellung von elektronischen Displays, verwendet man einen Laserstrahl, der als sehr schmaler Linienstrahl auf die aufzuschmelzende Schicht fällt. Die Schicht und der Laserstrahl werden relativ zueinander quer zu der vom Laserstrahl gebildeten Linie verschoben, so dass der Laserstrahl flächig über das Substrat, das so genannte „Panel”, geführt wird. Ein Panel hat typischerweise eine Größe von 900 × 700 mm und der auftreffende Laserstrahl eine Länge von 750 mm und eine Breite von 5 bis 6 μm. Durch das Aufschmelzen der Silizium-Schicht wird die zuvor ungeordnete Kristallschicht geordnet und damit die Elektronenmobilität, d. h. die elektrische Leitfähigkeit, erhöht.
  • In derartigen Anlagen werden üblicherweise gepulste Excimer-Laser verwendet. Excimer-Laser haben jedoch nur eine sehr kurze Pulsdauer. Es ist daher bekannt, Pulsverlängerer, so genannte Pulse-Stretcher zu verwenden, die aus einer Verzögerungsstrecke und einem Strahlteiler bestehen. Der gepulste Laserstrahl wird in dem Strahlenteiler in zwei Teilstrahlen zerlegt. Der eine Teilstrahl wird direkt dem Ausgang zugeleitet und der andere Teilstrahl erst nach Durchlaufen der Verzögerungsstrecke. Die Verzögerung der Verzögerungsstrecke ist dabei meist so bemessen, dass sich der Puls des zweiten Teilstrahls am Ausgang unmittelbar an den Puls des ersten Teilstrahls anhängt. Die Verzögerungsstrecke kann dabei als ein Spiegelpaar oder mehrere ausgebildet sein, wobei der die optischen Pulse aufweisende Lichtstrahl gefaltet, also mehrfach zwischen den Spiegeln der Paare hin- und her reflektiert wird.
  • Daneben ist es auch bekannt, reine Verzögerungsanordnungen für optische Pulse auf ähnliche Weise zu realisieren, indem anstelle eines Strahlenteilers ein Umlenkspiegel verwendet wird, der den gesamten ankommenden Laserstrahl auf die Verzögerungsstrecke schickt.
  • Aus der US 2004/0136417 A1 ist ein Pulse-Stretcher der oben beschriebenen Art bekannt. Er besteht im Wesentlichen aus dem bereits erwähnten Strahlenteiler und der Verzögerungsstrecke, die als Resonator mit vier Spiegeln aufgebaut ist. Die vier Spiegel stehen einander paarweise und symmetrisch gegenüber. Dadurch durchläuft der zweite Teilstrahl den Resonator über eine Strecke, die etwa gleich dem zwölffachen Abstand der Spiegel der Paare ist.
  • Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist, dass die Verzögerung fest vorgegeben ist.
  • Die US 2007/0237192 A1 offenbart einen konfokalen Pulse-Stretcher. Dieser weist zwei Paare von konkaven Spiegeln auf, zwischen denen ein Teilstrahl mehrfach hin- und herreflektiert wird. Mindestens einer der Spiegel kann geringfügig in radialer Richtung verstellt werden, um Ungenauigkeiten des Krümmungsradius dieses Spiegels zu kompensieren.
  • In der US 5 148 318 A ist ein weiterer Pulse-Stretcher beschrieben, der aus vier planen Spiegeln besteht. Zwei dieser Spiegel sind zwischen zwei Betriebsstellungen verkippbar. In der ersten Betriebsstellung wird ein Teilstrahl über alle vier Spiegel geführt, in der zweiten Betriebsstellung nur über drei Spiegel. Der Teilstrahl berührt die Spiegel jeweils nur einmal.
  • Bei der aus der eingangs genannten DE 1 281 067 A bekannten Vorrichtung wird ein Paar von konkaven Spiegeln verwendet. Die Spiegel stehen einander auf einer gemeinsamen Symmetrieachse gegenüber. Der Lichtstrahl wird außeraxial durch eine Öffnung in einem der Spiegel in den Raum zwischen den Spiegeln eingeleitet. Er wird dann mehrfach schräg zwischen den Spiegeln reflektiert, wobei die Auftreffpunkte des Lichtstrahls auf den Spiegeln entlang einer Ellipse angeordnet sind. Der Lichtstrahl verlässt dann den Raum durch eine Öffnung in dem anderen Spiegel. Die Form und Lage der Ellipse, ebenso wie der Abstand der Auftreffpunkte entlang der Ellipse voneinander, hängt von der Krümmung der Spiegel, ihrem Abstand voneinander sowie von der Eintrittsposition und der Neigung des eintretenden Lichtstrahls ab. Bei dieser Vorrichtung ist ferner ein so genannter Störspiegel vorgesehen. Der Störspiegel ist ein kleiner Spiegel, der auf einer Position entlang der Ellipse nahe der Oberfläche eines der Spiegel angeordnet und zu dieser Oberfläche geneigt ist. Sobald der Lichtstrahl auf den Störspiegel fällt, wird er umgelenkt und durchläuft eine andere Strecke mit auf einer anderen Ellipse angeordneten Auftreffpunkten. Sobald der Lichtstrahl wieder auf den Störspiegel gelangt, wird er erneut umgelenkt, und es ergibt sich wiederum eine andere Ellipse usw. Der Lichtstrahl trifft dabei stets auf den selben Punkt des Störspiegels. Auf diese Weise kann die Gesamtstrecke des zwischen den Spiegeln reflektierten Lichtstrahls erheblich vergrößert und dabei auch verändert werden.
  • Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, dass sie sehr diffizil zu handhaben ist, weil bereits kleinste Verstellungen des Störspiegels zu erheblichen Veränderungen der Laufzeit des Lichtstrahls führen. Ferner ist die bekannte Anordnung nicht für Lichtstrahlen hoher Energie geeignet.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, bei der es möglich ist, die Verzögerung von Lichtpulsen hoher Energie einfach und reproduzierbar einzustellen.
  • Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die dritten Mittel eine Vorrichtung zum Verkippen mindestens eines der Spiegel sowie mindestens einen weiteren Spiegel aufweisen, der außerhalb des Raums zwischen den Spiegeln des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel angeordnet ist, wobei der Teilstrahl in einer verkippten Stellung des mindestens einen der Spiegel des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel zusätzlich von dem mindestens einen weiteren Spiegel reflektiert wird, so dass die Spiegel des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel in einer ersten Betriebsstellung den Teilstrahl nur zwischen sich reflektieren und in einer zweiten Betriebsstellung zusätzlich über den mindestens einen weiteren Spiegel leiten.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Die Erfindung gestattet es nämlich, durch Veränderung der Anordnung der Spiegel die vom Teilstrahl durchlaufene Strecke und damit unmittelbar die der eintretenden Laufzeit entsprechende Verzögerung einzustellen, wobei relativ große Spiegel um jeweils einen bestimmten Winkel verschwenkt werden, so dass Lichtpulse hoher Energie auf einfache und zuverlässige Weise umgelenkt und in Stufen unterschiedlich verzögert werden können.
  • Dabei ist es vorgesehen, dass zwei Spiegel in einer ersten Betriebsstellung mindestens den Teilstrahl nur zwischen sich reflektieren und in einer zweiten Betriebsstellung zusätzlich über mindestens einen weiteren Spiegel leiten.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein optisch einfach zu beherrschender Aufbau entsteht.
  • Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn mindestens einer der Spiegel um senkrecht zu dem zweiten Teilstrahl verlaufende Achsen zwischen den beiden Betriebsstellungen schwenkbar ist.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein besonders einfacher Aufbau entsteht, bei dem es lediglich erforderlich ist, den einen Spiegel um eine insbesondere feste Achse zu verschwenken.
  • Die Ausführungsform kann einerseits dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Spiegel in beiden Betriebsstellungen einander symmetrisch gegenüber stehen und um die Achse verschwenkbar sind, und dass neben den zwei Spiegeln zwei weitere, ebenfalls einander symmetrisch gegenüber stehende Spiegel vorgesehen sind.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine einfache optische Anordnung entsteht, bei der das Verhältnis der Verzögerungen in den beiden Betriebsstellungen vorzugsweise 1:3 beträgt.
  • Andererseits ist es möglich, dass die zwei Spiegel in beiden Betriebsstellungen einander symmetrisch gegenüber stehen und einer der Spiegel um die Achse verschwenkbar ist, und dass neben dem nicht verschwenkbaren Spiegel ein weiterer, ebenfalls nicht verschwenkbarer Spiegel vorgesehen ist.
  • Diese Maßnahme hat ebenfalls den Vorteil, dass eine einfache optische Anordnung entsteht, wobei hier das Verhältnis der Verzögerungen in den beiden Betriebsstellungen 1:2 beträgt.
  • Schließlich kann aber die Ausführungsform alternativ auch dadurch weitergebildet werden, dass die zwei Spiegel nur in der ersten Betriebsstellung einander symmetrisch gegenüber stehen, dass nur einer der zwei Spiegel um die Achse verschwenkbar ist, und dass neben den zwei Spiegeln vier weitere, ebenfalls paarweise einander gegenüber stehende Spiegel vorgesehen sind.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein wesentlich größeres Verhältnis der Verzögerungen von beispielsweise 1:5 in den beiden Betriebsstellungen möglich ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt, wenn die Spiegel sphärisch ausgebildet sind.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass einfach zu beherrschende optische Verhältnisse vorliegen.
  • Dies gilt insbesondere dann, wenn der Abstand zwischen einander gegenüber liegenden Spiegeln gleich ihrem Krümmungsradius ist.
  • Bei einer ersten Variante der Erfindung sind die ersten Mittel als Umlenkspiegel ausgebildet.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine Vorrichtung zum Verzögern von optischen Pulsen entsteht.
  • Bei einer zweiten Variante hingegen sind die ersten Mittel als Strahlenteiler ausgebildet, wobei ein erster Teilstrahl vom Strahlenteiler direkt zu den zweiten Mitteln und ein zweiter Teilstrahl auf die Strecke zwischen den Spiegeln und dann zu den zweiten Mitteln geleitet wird, in denen die Teilstrahlen vereinigt werden.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine Vorrichtung zum Verlängern von optischen Pulsen entsteht.
  • Weiter Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Pulse-Stretcher mit einem Spiegelpaar und Strahlenteiler nach dem Stand der Technik;
  • 2 einen Pulse-Stretcher mit zwei Spiegelpaaren nach dem Stand der Technik;
  • 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pulse-Stretchers mit zwei Spiegelpaaren;
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pulse-Stretchers mit einem Spiegelpaar sowie einem weiteren Spiegel; und
  • 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pulse-Stretchers mit drei Spiegelpaaren.
  • In 1 bezeichnet 10 als Ganzes ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verlängern von optischen Pulsen, in der Fachwelt auch „Pulse-Stretcher” genannt.
  • Der Pulse-Stretcher 10 weist ein Paar von nicht-planen, vorzugsweise sphärischen Spiegeln in konfokaler Anordnung, nämlich einen ersten Spiegel 12 und einen zweiten Spiegel 14, auf. Die Spiegel 12 und 14 sind konkav und stehen einander relativ zu einer Symmetrieebene 13 im selben Abstand symmetrisch und diametral gegenüber. Mit 16 ist der Krümmungsmittelpunkt des ersten Spiegels 12 und mit 17 ist der Krümmungsmittelpunkt des zweiten Spiegels 14 bezeichnet. Eine Verbindungslinie der Krümmungsmittelpunkte 16, 17 schneidet die Symmetrieebene 13 in einem Schnittpunkt 15. Der Abstand der Spiegel 12, 14 zueinander ist gleich deren Krümmungsradius.
  • Ein Strahlenteiler, beispielsweise ein teil- oder halbdurchlässiger Spiegel 18, ist in dem Raum 19 zwischen den Spiegeln 12, 14, nämlich in der Symmetrieebene 13 zwischen den Spiegeln 12 und 14 angeordnet. Ein in der Symmetrieebene 13 ankommender Lichtstrahl 20, beispielsweise von einem gepulsten Excimer-Laser (nicht dargestellt), hat den zeitlichen Verlauf eines Eingangspulses 22. Der Lichtstrahl 20 wird im halbdurchlässigen Spiegel 18 geteilt.
  • Ein erster Teilstrahl 28 in Gestalt eines ersten Ausgangspulses 26 durchsetzt den halbdurchlässigen Spiegel 18 und wird direkt einem bei 27 angedeuteten Ausgang des Pulse-Stretchers 10 zugeführt. Infolge des Teilungsverhältnisses des halbdurchlässigen Spiegels 18 von beispielsweise 50:50 hat der erste Ausgangspuls 26 eine verminderte, beispielsweise halbe Amplitude, jedoch die selbe Pulslänge, jeweils verglichen mit dem Eingangspuls 22.
  • Ein zweiter Teilstrahl 28 wird von dem halbdurchlässigen Spiegel 18 reflektiert und gelangt zunächst auf den ersten Spiegel 12, dann als Strahl 29 schräg durch den Schnittpunkt 15 auf den zweiten Spiegel 14, als Strahl 30 parallel zum ersten Teilstrahl 28 zurück auf den ersten Spiegel 12, als Strahl 31 wiederum schräg durch den Schnittpunkt 15 zurück zum zweiten Spiegel, und dann als Strahl 32 kolinear zum zweiten Teilstrahl 28 auf den halbdurchlässigen Spiegel 18, der ihn zum Ausgang 27 reflektiert.
  • Der zweite Teilstrahl 28 erscheint dort als zweiter Ausgangspuls 38, der ebenfalls eine verminderte, beispielsweise halbe Amplitude und die selbe Pulsdauer wie der Eingangspuls 22 aufweist und sich dem ersten Teilstrahl 24 als abgehender Lichtstrahl 39 überlagert. Die Verzögerung T des zweiten Ausgangspulses 38 relativ zum ersten Ausgangspuls 26 ist vorzugsweise so bemessen, dass sich der zweite Ausgangspuls 38 an den ersten Ausgangspuls 26 anschließt, so dass ein im Vergleich zum Eingangspuls 22 doppelt so langer Gesamt-Ausgangspuls entsteht. Die Verzögerung T entspricht der Laufzeit des zweiten Teilstrahls über die gesamte Strecke 28-29-30-31-32, d. h. in etwa dem Vierfachen des Abstandes der Spiegel 12 und 14 voneinander.
  • Es versteht sich, dass die Vorgänge in der Realität etwas komplexer ablaufen, weil der Strahl 32 nicht vollständig am halbdurchlässigen Spiegel 18 reflektiert, sondern mit dem Teilungsverhältnis des halbdurchlässigen Spiegels 18 teilweise wieder wie der zweite Teilstrahl 28 zum ersten Spiegel 12 usw. geleitet wird. Das hat in der Praxis zur Folge, dass der zweite Ausgangspuls 38 eine verminderte Amplitude aufweist und sich noch mehrere „Echos” als immer kleinere Ausgangspulse anschließen. Aus diesem Grunde wird die Reflektivität des halbdurchlässigen Spiegels 18 größer als 50%, beispielsweise mit 60% eingestellt.
  • 2 zeigt mit 40 eine Variante des Pulse-Stretchers 10 aus 1. Beim Pulse-Stretcher 40 sind zwei Paare von sphärischen Spiegeln 41/42 und 43/44 vorgesehen, die ebenfalls im selben Abstand, jedoch jeweils schräg zur Symmetrieebene zueinander geneigt sind. Mit 45, 46, 47 und 48 sind die Krümmungsmittelpunkte der Spiegel 41, 42, 43 und 44 bezeichnet. Die Verbindungslinien 46-47 und 45-48 schneiden sich in einem ersten Schnittpunkt 49a, und die Verbindungslinien 47-Mittelpunkt 43 und 48-Mittelpunkt 44 schneiden sich in einem zweiten Schnittpunkt 49b. Damit ergibt sich, wie 2 im Einzelnen zeigt, ein Verlauf eines zweiten Teilstrahls 50 über Strahlen 51-52-53-54-55-56-57-58-59-60-61-62, der wechselnd über alle vier Spiegel 41, 42, 43 und 44 führt, bis mit dem Strahl 62 wieder ein zum zweiten Teilstrahl 50 kolinearer Strahl vorliegt.
  • Die Verzögerung entspricht bei diesem Pulse-Stretcher daher in etwa dem Zwölffachen des Abstandes der Spiegel 42/44 bzw. 46/48.
  • Die Verzögerung T ist bei beiden Pulse-Stretchern 10 und 40 fest.
  • Im Gegensatz dazu zeigt 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Verzögerung einstellbar ist.
  • Ein Pulse-Stretcher 60 weist ähnlich wie die Anordnung gemäß 2 nebeneinander zwei Paare von nicht-planen, vorzugsweise sphärischen und konkaven Spiegeln 62/64 und 66/68 auf. Der erste Spiegel 62 und der zweite Spiegel 64 sind dabei jeweils um eine senkrecht zur Zeichenebene der 3 verlaufende Achse 70 bzw. 72 zwischen zwei Betriebsstellungen verschwenkbar, wie mit Doppelpfeilen 74 und 76 angedeutet. Die Drehachsen 70 und 72 verlaufen zumindest näherungsweise durch die Mitte der jeweiligen Spiegelfläche. In einer ersten, durchgezogen gezeichneten Betriebsstellung 62, 64 befinden sich der erste und der zweite Spiegel in der selben Position und Ausrichtung wie bei dem Pulse-Stretcher 10 in 1. In einer zweiten, in 3 gestrichelt gezeichneten Betriebsstellung 62', 64' befinden sich der erste und der zweite Spiegel hingegen in der selben Position und Ausrichtung wie bei dem Pulse-Stretcher 40 in 2.
  • Ein erster Teilstrahl 79 wird wiederum durch den halbdurchlässigen Spiegel 18 hindurchgelassen, wie bereits beschrieben.
  • In der ersten Betriebsstellung nimmt ein zweiter Teilstrahl 80 daher einen Verlauf über Strahlen 80-81-82-83-84 und in der zweiten Betriebsstellung über Strahlen 80-85-86-83-87-88-82-89-90-81-91-84. Da in der ersten Betriebsstellung der Abstand zwischen den Spiegeln 62/64 vier mal und in der zweiten Betriebsstellung zwölf mal durchlaufen wird, bedeutet dies eine stufenweise Umschaltung der Verzögerung im Verhältnis 1:3.
  • 4 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels von 3 mit einem Pulse-Stretcher 60a, bei dem in dem linken Spiegelpaar 62a, 64a nur der obere Spiegel 62a nach 62a' verschwenkbar und der untere Spiegel 64a fest ist. Statt des rechten Spiegelpaars ist nur ein fester, unterer Spiegel 68 vorhanden. Hier wird durch die Umschaltung zwischen den Betriebsstellungen 62a und 62a' eine Umschaltung der Verzögerung im Verhältnis 1:2 erreicht.
  • In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Ein Pulse-Stretcher 100 weist nebeneinander drei Paare von nicht-planen, vorzugsweise sphärischen Spiegeln 102/104, 106/108 und 110/112 auf. Der erste Spiegel 102 ist wiederum um eine Achse 105 zwischen zwei Betriebsstellungen verschwenkbar. Der zweite Spiegel 104 ist ebenso wie der dritte bis sechste Spiegel 106 bis 112 fest. Der dritte Spiegel 106 ist im Gegensatz zum dritten Spiegel 66 aus 3 im Gegenuhrzeigersinn verdreht und weist nach schräg rechts unten. Der vierte Spiegel 128 ist im Vergleich zum vierten Spiegel 68 aus 3 geringfügig im Uhrzeigersinn verdreht. Der fünfte Spiegel 110 ist parallel zur Symmetrieachse angeordnet.
  • In der ersten Betriebsstellung befindet sich der erste Spiegel 102 in der durchgezogen eingezeichneten Stellung, und das erste Paar Spiegel 102/104 ist wie in 1, 2 und 3 (dort ebenfalls erste Betriebsstellung) angeordnet. Demzufolge ergibt sich wiederum ein Verlauf eines zweiten Teilstrahls 120 über Strahlen 120-121-122-123-124, d. h. eine dem vierfachen Abstand der Spiegel entsprechende Strecke.
  • In der zweiten Betriebsstellung befindet sich der erste Spiegel 102' in der gestrichelt gezeichneten Stellung. Der zweite Teilstrahl nimmt nun seinen Weg über Strahlen 120-125-126-127-128-129-130-131-132-121-122-133-134-135-136-137-138-139-140-123-124, d. h. eine dem zwanzigfachen Abstand der Spiegel entsprechende Strecke.
  • Damit ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Verhältnis der Verzögerungen in den beiden Betriebsstellungen 1:5.
  • Es versteht sich, dass die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele von Pulse-Stretchern 60 und 100 nur beispielhaft zu verstehen sind.
  • Man kann alternativ die verschwenkbaren Spiegel 62, 64 und 102 und/oder weitere dargestellte Spiegel verschieben. Die Anzahl der Spiegel kann ebenfalls variiert werden. Ferner kann man auch den Abstand der Spiegel zueinander in Stufen oder stufenlos verstellen, allerdings nur für nicht-konfokale Systeme. Schließlich sind die dargestellten Beispiele auf ebene Anordnungen beschränkt, was naturgemäß ebenfalls nicht einschränkend zu verstehen ist, weil selbstverständlich auch Anordnungen im dreidimensionalen Raum möglich sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Pulse-Stretcher
    12
    erster Spiegel
    13
    Symmetrieebene
    14
    zweiter Spiegel
    15
    Schnittpunkt
    16
    Krümmungsmittelpunkt von 12
    17
    Krümmungsmittelpunkt von 14
    18
    halbdurchlässiger Spiegel
    19
    Raum
    20
    ankommender Lichtstrahl (Laser)
    22
    Eingangspuls
    24
    erster Teilstrahl
    26
    erster Ausgangspuls
    27
    Ausgang
    28
    zweiter Teilstrahl
    29–32
    Strahlen
    38
    zweiter Ausgangspuls
    39
    abgehender Lichtstrahl
    40
    Pulse-Stretcher
    41
    erster Spiegel
    42
    zweiter Spiegel
    43
    dritter Spiegel
    44
    vierter Spiegel
    45
    Krümmungsmittelpunkt von 41
    46
    Krümmungsmittelpunkt von 42
    47
    Krümmungsmittelpunkt von 43
    48
    Krümmungsmittelpunkt von 44
    49a,
    b Schnittpunkt
    50
    zweiter Teilstrahl
    51–62
    Strahlen
    60; 60a
    Pulse-Stretcher
    62, 62'; 62a, 62a'
    erster Spiegel
    64, 64'; 64a
    zweiter Spiegel
    66
    dritter Spiegel
    68; 68a
    vierter Spiegel
    70
    erste Achse
    72
    zweite Achse
    74
    Doppelpfeil
    76
    Doppelpfeil
    79
    erster Teilstrahl
    80
    zweiter Teilstrahl
    82–92
    Strahlen
    100
    Pulse-Stretcher
    102
    erster Spiegel
    104
    zweiter Spiegel
    105
    Achse
    106
    dritter Spiegel
    108
    vierter Spiegel
    110
    fünfter Spiegel
    112
    sechster Spiegel
    120
    zweiter Teilstrahl
    122–140
    Strahlen

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum Bearbeiten eines optische Pulse (22) enthaltenden Lichtstrahls (20), mit mindestens einem Paar von zwei einander gegenüberstehenden, nicht-planen Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104), mit ersten Mitteln zum Einleiten des Lichtstrahls (20) in den Raum (19) zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104), derart, dass mindestens ein Teilstrahl (28; 80; 120) des Lichtstrahls (20) mehrfach zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) an mindestens zwei unterschiedlichen Punkten der Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) hin und her reflektiert wird, mit zweiten Mitteln zum Ausleiten mindestens des Teilstrahls (24; 80; 120) aus dem Raum (19), und mit dritten Mitteln zum Verändern der von dem Teilstrahl (28; 80; 120) zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) durchlaufenen Strecke, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Mittel eine Vorrichtung zum Verkippen mindestens eines der Spiegel (62, 64; 102, 104) sowie mindestens einen weiteren Spiegel (66, 68; 68a; 106, 108, 110, 112) aufweisen, der außerhalb des Raums (19) zwischen den Spiegeln (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel angeordnet ist, wobei der Teilstrahl (28; 80, 120) in einer verkippten Stellung des mindestens einen der Spiegel (62, 64; 62a; 102) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) zusätzlich von dem mindestens einen weiteren Spiegel (66, 68; 68a; 106, 108, 110, 112) reflektiert wird, so dass die Spiegel (62, 64; 62a; 102, 104) des mindestens einen Paars gegenüberstehender Spiegel (12, 14; 41, 42; 62, 64; 102, 104) in einer ersten Betriebsstellung den Teilstrahl (80; 120) nur zwischen sich reflektieren und in einer zweiten Betriebsstellung zusätzlich über den mindestens einen weiteren Spiegel (66, 68; 68a; 106, 108, 110, 112) leiten.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Spiegel (62, 64; 62a; 102) um eine senkrecht zu dem Teilstrahl (80; 120) verlaufende Achse (70, 72; 105) zwischen den beiden Betriebsstellungen schwenkbar ist, wobei die Achse (70, 72; 105) insbesondere zumindest annähernd durch die Mitte der jeweiligen Spiegelfläche verläuft.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Spiegel (62, 64) in beiden Betriebsstellungen einander symmetrisch gegenüber stehen und um die Achsen (70, 72) verschwenkbar sind, und dass neben den zwei Spiegeln (62, 64) zwei weitere, ebenfalls einander symmetrisch gegenüber stehende Spiegel (66, 68) vorgesehen sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Spiegel (62a, 64a) in beiden Betriebsstellungen einander symmetrisch gegenüber stehen und einer der Spiegel (62a) um die Achse verschwenkbar ist, und dass neben dem nicht verschwenkbaren Spiegel (64a) ein weiterer, ebenfalls nicht verschwenkbarer Spiegel (68a) vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (62, 64, 66, 68; 62a, 64a, 68a; 102, 104, 106, 108, 110, 112) sphärisch ausgebildet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand einander gegenüber liegender Spiegel gleich ihrem Krümmungsradius ist.
  7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel als Umlenkspiegel ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel als Strahlenteiler (18) ausgebildet sind, wobei ein erster Teilstrahl (79) vom Strahlenteiler (18) direkt zu den zweiten Mitteln und ein zweiter Teilstrahl (80) auf die Strecke zwischen den Spiegeln (62, 64, 66, 68; 62a, 64a, 68a; 102, 104, 106, 108, 110, 112) und dann zu den zweiten Mitteln geleitet wird, in denen die Teilstrahlen (79, 80) vereinigt werden.
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