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EP2972562A1 - Device for homogenizing laser radiation - Google Patents

Device for homogenizing laser radiation

Info

Publication number
EP2972562A1
EP2972562A1 EP14707789.5A EP14707789A EP2972562A1 EP 2972562 A1 EP2972562 A1 EP 2972562A1 EP 14707789 A EP14707789 A EP 14707789A EP 2972562 A1 EP2972562 A1 EP 2972562A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens
lens array
lens means
array
laser radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14707789.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Mitra
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Limo GmbH
Original Assignee
Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG filed Critical Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG
Publication of EP2972562A1 publication Critical patent/EP2972562A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/123The splitting element being a lens or a system of lenses, including arrays and surfaces with refractive power
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/095Refractive optical elements
    • G02B27/0955Lenses
    • G02B27/0961Lens arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/095Refractive optical elements
    • G02B27/0955Lenses
    • G02B27/0966Cylindrical lenses

Definitions

  • the present invention relates to a device for
  • Lens array can emerge, wherein at least one of the two optically functional interfaces comprises a plurality of lens means which are adapted to divide the laser radiation into a plurality of sub-beams, and a second lens array, which is arranged in the beam path behind the first lens array, with a first optically functional interface, through which the partial beams can enter the second lens array, and with a second optically functional interface, through which the partial beams can emerge from the second lens array, wherein at least one of the two optically functional interfaces a plurality of
  • laser beam In the propagation direction of the laser radiation means the mean propagation direction of the laser radiation, especially if this is not a plane wave or at least partially divergent.
  • laser beam, light beam, sub-beam or beam is, unless expressly stated otherwise, not an idealized beam of geometric optics meant, but a real light beam, such as a laser beam with a Gaussian profile or a modified Gaussian profile or a top Hat profile, which has no infinitesimal small, but an extended beam cross-section.
  • Devices for the homogenization of laser radiation of the type mentioned are known from the prior art in different embodiments. They serve the purpose in one
  • Imaging devices for homogenizing laser radiation are embodied in two stages and comprise a first lens array, which forms a first homogenization stage, with a plurality of lens means, in particular cylindrical lens means, on a first optically functional interface and / or a second optically functional interface. Furthermore, such include
  • Homogenization stage forms and in the propagation direction of the
  • Laser radiation is disposed behind the first lens array and on a first optically functional interface and / or a second optically functional interface, a plurality of lens means, in particular cylindrical lens means having.
  • such devices for homogenizing light often include a Fourier lens in the beam propagation direction behind the second lens array, usually as a spherical lens
  • the lens means of the first lens array are capable of dividing a collimated laser beam incident on the first lens array into a plurality of sub-beams.
  • the second lens array in combination with the Fourier lens is capable of superimposing the partial beams in the working plane in such a way that a homogeneous (uniform) intensity distribution can be obtained there in at least one direction.
  • Fourier lens may also be suitable in the second lens array be integrated, so that in a working plane a homogeneous
  • the cross-sectional profiles of the cylindrical lens means of the first lens array are formed transversely to their respective cylinder axes spherical and thus can mathematically very easily by a single radius
  • Energy density (or intensity) of the partial beams on the individual lens means of the second lens array can be so high that the damage threshold of an optionally applied there
  • the present invention is based on the object, a
  • Laser radiation is characterized in that the lens means of the first lens array are formed so that they the laser radiation split into a plurality of partial beams and can form them so that the partial beams, the lens means of the second
  • Lens arrays can illuminate substantially homogeneous. This approach exploits the fact that the first lens array of the two-stage (and thus imaging) device for homogenizing
  • Laser radiation essentially serves not to over-radiate the lens means of the second lens array and thus to expose an increased intensity.
  • the lens means of the second lens array, on which the partial beams are refracted, are predominantly for the homogeneity of the laser radiation in the working plane
  • Partial beams on the individual lens means of the second lens array can be reduced such that the damage threshold of the optionally applied there antireflection coating always
  • Antireflection coating can be effectively avoided.
  • aging effects that can occur when exposing the antireflection coating to electromagnetic radiation in the ultraviolet spectral range can be reduced in a particularly advantageous manner.
  • a homogeneous angular distribution of the partial beams is obtained, which leads in the far-field optical in a working plane far enough away from the second lens array to a substantially homogeneous intensity distribution.
  • the lens means of the first lens array are formed aspherical or acylindrical.
  • the provided according to claim 1 lighting conditions for the second lens array realized in a surprisingly simple manner become.
  • all lens means of the first lens array are formed aspherical or acylindrical.
  • the production of the first lens array can be effected in a particularly simple manner, since all lens means of the first lens array have (preferably identical) aspherical or acylindrical cross-sectional profiles.
  • the lens means of the second lens array preferably have a spherical
  • the lens means of the first lens array has a focal length fi and the
  • Focal length fi and the lens means of the second lens array have a focal length f 2 , wherein the focal lengths f- ⁇ , f 2 are selected so that fi> f 2 .
  • Focal length fi and the lens means of the second lens array having a focal length f 2 , wherein the focal lengths f- ⁇ , f 2 are selected so that fi ⁇ f 2 .
  • the lens means of the first lens array and / or the second lens array may be formed as a microlens means.
  • the device comprises a Fourier lens means, the like
  • Lens array is arranged so that it can be superimposed on the broken of the lens means of the second lens array partial beams in a working plane. As a result, a homogeneous intensity distribution can be obtained behind the second lens array in a working plane in the optical near field in the beam propagation direction.
  • the second lens array is designed such that it has the partial beams refracted by its lens means in a working plane
  • the Fourier lens function is advantageously integrated in the second lens array.
  • the lens means of the first lens array are formed as cylindrical lens means whose cylinder axes are parallel to each other in extend a first direction and which are adapted to divide the laser radiation into a plurality of partial beams, and / or
  • the lens means of the second lens array are formed as cylindrical lens means whose cylinder axes extend parallel to each other in the first direction and the partial beams can break.
  • Lens arrays preferably all cylindrical lens means of the first
  • Lens arrays viewed transversely to their respective cylinder axes have an aspherical cross-sectional profile.
  • Cylinder lens means of the first lens array (preferably all cylindrical lens means of the first lens array) symmetrical to an orthogonal to the cylinder axis of the respective
  • Cylindrical lens means extending symmetry plane. It can also be provided according to a further embodiment, that the cross-sectional profiles of at least some of the cylindrical lens means of the first lens array are formed asymmetrically.
  • Antireflection coating can occur with electromagnetic radiation in the ultraviolet spectral range, effectively minimized.
  • the use of the device described above for the homogenization of laser radiation may be due to the homogeneity and / or the edge steepness of the
  • Fig. 1 is a schematically simplified side view of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of an aspherical
  • a device for homogenizing laser radiation 100 which is embodied according to a preferred exemplary embodiment of the present invention, will be explained in more detail below. To simplify the rest
  • Fig. 1 a Cartesian coordinate system, which defines the y-direction and the orthogonal z-direction, which in this case is the propagation direction of the laser radiation 100.
  • the device for homogenizing laser radiation 100 is embodied in two stages and has a first lens array 1 with a first optically functional interface 10, which is embodied here flat, and with a second optically functional interface 11, which has a plurality of cylinder lens means arranged side by side in the y direction 3, whose cylinder axes extend parallel to each other in the x-direction (and thus in the drawing plane).
  • the first lens array 1 is thus formed plano-convex.
  • the first optically functional interface 10 of the first lens array 1 may have an antireflection coating to during the
  • a second lens array 2 is arranged, which forms a first optically functional interface 20, which is also planar and forms a light entrance surface, and a second optically functional interface 21, which forms a light exit surface and a plurality of juxtaposed in the y-direction
  • Cylindrical lens means 4 comprises.
  • the cylinder axes of the cylindrical lens means 4 in turn extend parallel to one another in the x-direction and thus into the plane of the drawing.
  • Lens array 21 is thus also plano-convex.
  • the first optically functional interface 20 of the second lens array 2 may preferably have an antireflection coating to
  • the second optically functional interface 21 of the first lens array 2 may have an antireflection coating.
  • the cylindrical lens means 3, 4 of the first lens array 1 and of the second lens array 2 are presently embodied as microcylinder lens means on a substrate.
  • the two lens arrays 1, 2 are therefore in other words monolithic.
  • the apparatus for homogenizing laser radiation 100 further comprises a spherically formed Fourier lens means 5, which in the
  • Beam path is disposed behind the second lens array 2.
  • the laser radiation 100 which is emitted by a laser light source not explicitly shown here, and with the aid of at least one
  • the collimated laser radiation 100 which may for example have an intensity profile in the form of a Gaussian profile, enters the first optically functional interface 10 in the first
  • Lens array 1 and is after the transmission at the
  • Partial beams 101, 102, 103 split. To present the
  • Lens array 1 deliberately only three partial beams 101, 102, 103 located.
  • the partial beams 101, 102, 103 enter the second lens array 2 through the first optically functional interface 20, pass through this and are optically focused on the second lens array 2
  • Cylinder lens means 4 again broken.
  • the Fourier lens means 5 arranged in the beam path behind the second lens array 2 is capable of dividing the partial beams 101, 102, 103 in the
  • Working plane 6 which is the focal plane of the Fourier lens means 5, to superimpose such that there at least in one direction, a homogeneous (uniform) intensity distribution can be obtained.
  • the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 are so
  • Cylinder lens means 4 of the second lens array 2 can be reduced such that the damage threshold of there optional
  • a cross-sectional profile of a cylindrical lens means 3 formed in this way is shown by way of example in FIG.
  • the aspherical shape of the cross-sectional profile can be clearly seen.
  • the cylindrical lens means 4 of the second lens array 2 viewed transversely to their respective cylinder axes on a spherical cross-sectional profile.
  • Lens arrays 1 symmetrical to a plane of symmetry 7. It may alternatively be provided that the cross-sectional profiles
  • the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 are formed asymmetrically.
  • the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 are formed asymmetrically.
  • Cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 has a focal length fi and the cylindrical lens means 4 of the second lens array 2 a
  • Focal length f 2 wherein the focal lengths f- ⁇ , f 2 are selected so that fi> f is 2 .
  • the focal lengths f- ⁇ , f 2 are selected so that fi> f is 2 .
  • the focal lengths f- ⁇ , f 2 are chosen so that ⁇ f 2 . It has been shown that
  • the first lens array 1 and the second lens array 1 can improve.
  • Vertex points away from its associated cylindrical lens means 4 of the second lens array 2.
  • the second optically functional interfaces 11, 21 of the first and second lens arrays 1, 2 have a plurality of cylindrical lens means 3, 4.
  • the first optically functional interface 10 of the first lens array 1 comprises a number of cylinder lens means arranged side by side, the cylinder axes of which extend parallel to one another and perpendicular to the cylinder axes of the cylinder lens means 3 on the second optically functional interface 11.
  • the cylindrical lens means on the first optically functional interface 10 of the first lens array 1 also have an aspherical
  • first optically functional interface 20 of the second lens array 2 has a number of cylinder lens means arranged side by side, the cylinder axes of which are parallel to one another and
  • the cylindrical lens means on the first optically functional interface 20 of the second lens array 2 likewise have a spherical cross-sectional profile.
  • Lens array 2 is formed so that it can be superimposed on the part of his lens means 4 partial beams 101, 102, 103 in a working plane 6.
  • the Fourier lens means 5 in FIG. 1 The Fourier lens means 5 in FIG. 1
  • Beam propagation direction behind the second lens array 2 can be omitted in this variant, since the above-described function of the
  • Fourier lens 5 is integrated into the second lens array 2.
  • Fourier lens means 5 perform and the Fourier lens function also not to be integrated into the second lens array 2. After this

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Abstract

The invention relates to a device for homogenizing laser radiation (100), said device comprising: a first lens array (1) with a first optically functional boundary surface (10), through which the laser radiation (100) can penetrate the first lens array (1) and with a second optically functional boundary surface (11), through which the laser radiation (100) can exit the lens array (1), at least one of the two optically functional boundary surfaces (10, 11) comprising a plurality of lens means (3) designed to sub-divide the laser radiation (100) into a plurality of sub-beams (101, 102, 103); and a second lens array (2) positioned in the beam path behind the first lens array (1), said array having a first optically functional boundary surface (20), through which the sub-beams (101, 102, 103) can penetrate the second lens array (1) and a second optically functional boundary surface (21), through which the sub-beams (101, 102, 103) can exit the second lens array (2), at least one of the two optically functional boundary surfaces (20, 21) having a plurality of lens means (4) which can refract the sub-beams (101, 102, 103) and the lens means (3) of the first lens array (1) being designed such that they can sub-divide the laser radiation (100) into a plurality of sub-beams (101, 102, 103) and form the latter in such a way that the sub-beams (101, 102, 103) illuminate the lens means (4) of the second lens array (2) in a substantially homogeneous manner.

Description

Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung  Device for homogenizing laser radiation

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur The present invention relates to a device for

Homogenisierung von Laserstrahlung, umfassend Homogenization of laser radiation, comprising

- ein erstes Linsenarray mit einer ersten optisch funktionalen - A first lens array with a first optically functional

Grenzfläche, durch die die Laserstrahlung in das erste Linsenarray eintreten kann, und mit einer zweiten optisch funktionalen Interface through which the laser radiation can enter the first lens array, and with a second optically functional

Grenzfläche, durch die die Laserstrahlung aus dem ersten Interface through which the laser radiation from the first

Linsenarray heraustreten kann, wobei zumindest eine der beiden optisch funktionalen Grenzflächen eine Mehrzahl von Linsenmitteln umfasst, die dazu geeignet sind, die Laserstrahlung in eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufzuteilen, sowie ein zweites Linsenarray, das im Strahlweg hinter dem ersten Linsenarray angeordnet ist, mit einer ersten optisch funktionalen Grenzfläche, durch die die Teilstrahlen in das zweite Linsenarray eintreten können, und mit einer zweiten optisch funktionalen Grenzfläche, durch die die Teilstrahlen aus dem zweiten Linsenarray heraustreten können, wobei zumindest eine der beiden optisch funktionalen Grenzflächen eine Mehrzahl von Lens array can emerge, wherein at least one of the two optically functional interfaces comprises a plurality of lens means which are adapted to divide the laser radiation into a plurality of sub-beams, and a second lens array, which is arranged in the beam path behind the first lens array, with a first optically functional interface, through which the partial beams can enter the second lens array, and with a second optically functional interface, through which the partial beams can emerge from the second lens array, wherein at least one of the two optically functional interfaces a plurality of

Linsenmitteln umfasst, die die Teilstrahlen brechen können. Includes lens means that can break the partial beams.

Definitionen : In Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung meint die mittlere Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, insbesondere wenn diese keine ebene Welle ist oder zumindest teilweise divergent ist. Mit Laserstrahl, Lichtstrahl, Teilstrahl oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, kein idealisierter Strahl der geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl mit einem Gauß-Profil oder einem modifizierten Gauß-Profil oder einem Top-Hat-Profil, der keinen infinitesimal kleinen, sondern einen ausgedehnten Strahlquerschnitt aufweist. Vorrichtungen zur Homogenisierung von Laserstrahlung der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen dem Zweck, in einer Definitions: In the propagation direction of the laser radiation means the mean propagation direction of the laser radiation, especially if this is not a plane wave or at least partially divergent. By laser beam, light beam, sub-beam or beam is, unless expressly stated otherwise, not an idealized beam of geometric optics meant, but a real light beam, such as a laser beam with a Gaussian profile or a modified Gaussian profile or a top Hat profile, which has no infinitesimal small, but an extended beam cross-section. Devices for the homogenization of laser radiation of the type mentioned are known from the prior art in different embodiments. They serve the purpose in one

Arbeitsebene in zumindest einer Richtung eine möglichst homogene (gleichmäßige) Verteilung der Intensität der Laserstrahlung zu schaffen, wie sie für zahlreiche Anwendungszwecke, wie zum Beispiel für Anwendungen in der Materialbearbeitung, erforderlich ist. Working level in at least one direction to provide the most homogeneous (uniform) distribution of the intensity of the laser radiation, as it is required for numerous applications, such as for applications in materials processing.

Abbildende Vorrichtungen zur Homogenierung von Laserstrahlung sind zweistufig ausgeführt und umfassen ein erstes Linsenarray, welches eine erste Homogenisierungsstufe bildet, mit einer Mehrzahl von Linsenmitteln, insbesondere Zylinderlinsenmitteln, auf einer ersten optisch funktionalen Grenzfläche und/oder einer zweiten optisch funktionalen Grenzfläche. Ferner umfassen derartige Imaging devices for homogenizing laser radiation are embodied in two stages and comprise a first lens array, which forms a first homogenization stage, with a plurality of lens means, in particular cylindrical lens means, on a first optically functional interface and / or a second optically functional interface. Furthermore, such include

Vorrichtungen ein zweites Linsenarray, welches eine zweite Devices a second lens array, which is a second

Homogenisierungsstufe bildet und in Ausbreitungsrichtung der Homogenization stage forms and in the propagation direction of the

Laserstrahlung hinter dem ersten Linsenarray angeordnet ist und auf einer ersten optisch funktionalen Grenzfläche und/oder einer zweiten optisch funktionalen Grenzfläche eine Mehrzahl von Linsenmitteln, insbesondere Zylinderlinsenmitteln, aufweist. Darüber hinaus Laser radiation is disposed behind the first lens array and on a first optically functional interface and / or a second optically functional interface, a plurality of lens means, in particular cylindrical lens means having. Furthermore

umfassen derartige Vorrichtungen zur Homogenisierung von Licht häufig eine Fourierlinse in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem zweiten Linsenarray, die üblicherweise als sphärische Linse For example, such devices for homogenizing light often include a Fourier lens in the beam propagation direction behind the second lens array, usually as a spherical lens

ausgebildet ist und in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem zweiten Linsenarray angeordnet ist. Die Linsenmittel des ersten Linsenarrays sind dazu in der Lage, einen kollimierten Laserstrahl, der auf das erste Linsenarray trifft, in eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufzuteilen. Das zweite Linsenarray ist in Kombination mit der Fourierlinse dazu in der Lage, die Teilstrahlen in der Arbeitsebene derart zu überlagern, dass dort zumindest in einer Richtung eine homogene (gleichmäßige) Intensitätsverteilung erhalten werden kann. Die Funktion der is formed and disposed in the beam propagation direction behind the second lens array. The lens means of the first lens array are capable of dividing a collimated laser beam incident on the first lens array into a plurality of sub-beams. The second lens array in combination with the Fourier lens is capable of superimposing the partial beams in the working plane in such a way that a homogeneous (uniform) intensity distribution can be obtained there in at least one direction. The function of

Fourierlinse kann in geeigneter Weise auch in das zweite Linsenarray integriert sein, so dass in einer Arbeitsebene eine homogene Fourier lens may also be suitable in the second lens array be integrated, so that in a working plane a homogeneous

Intensitätsverteilung erhalten werden kann. Die Querschnittsprofile der Zylinderlinsenmittel des ersten Linsenarrays sind quer zu ihren jeweiligen Zylinderachsen sphärisch ausgebildet und können somit mathematisch sehr einfach durch einen einzigen Radius Intensity distribution can be obtained. The cross-sectional profiles of the cylindrical lens means of the first lens array are formed transversely to their respective cylinder axes spherical and thus can mathematically very easily by a single radius

(Krümmungsradius) beschrieben werden. Ferner sind die (Radius of curvature) are described. Furthermore, the

Querschnittsprofile der Zylinderlinsenmittel des zweiten Linsenarrays quer zu ihren jeweiligen Zylinderachsen ebenfalls sphärisch Cross-sectional profiles of the cylindrical lens means of the second lens array transverse to their respective cylinder axes also spherical

ausgebildet. educated.

Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Homogenierung von Laserstrahlung besteht darin, dass die A disadvantage of the devices known from the prior art for the homogenization of laser radiation is that the

Energiedichte (oder Intensität) der Teilstrahlen auf den einzelnen Linsenmitteln des zweiten Linsenarrays so hoch sein kann, dass die Zerstörschwelle einer dort optional aufgebrachten Energy density (or intensity) of the partial beams on the individual lens means of the second lens array can be so high that the damage threshold of an optionally applied there

Antireflexionsbeschichtung überschritten wird, so dass es zu Antireflection coating is exceeded, so it too

Beschädigungen dieser Antireflexionsbeschichtung kommen kann. Damage to this antireflection coating may occur.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine The present invention is based on the object, a

Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung der eingangs genannten Art anzugeben, die auf einfache Weise die Energiedichte der auf die Linsenmittel des zweiten Linsenarrays treffenden Specify device for the homogenization of laser radiation of the type mentioned above, the energy density of the incident on the lens means of the second lens array in a simple manner

Teilstrahlen verringern kann. Can reduce partial beams.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a device for homogenizing laser radiation of the type mentioned with the features of the characterizing part of claim 1. The subclaims relate to advantageous developments of the invention.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Homogenisierung von An inventive device for the homogenization of

Laserstrahlung zeichnet sich dadurch aus, dass die Linsenmittel des ersten Linsenarrays so ausgebildet sind, dass sie die Laserstrahlung derart in eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufteilen und diese so formen können, dass die Teilstrahlen die Linsenmittel des zweiten Laser radiation is characterized in that the lens means of the first lens array are formed so that they the laser radiation split into a plurality of partial beams and can form them so that the partial beams, the lens means of the second

Linsenarrays im Wesentlichen homogen ausleuchten können. Dieser Lösungsansatz nutzt aus, dass das erste Linsenarray der zweistufigen (und damit abbildenden) Vorrichtung zur Homogenisierung von Lens arrays can illuminate substantially homogeneous. This approach exploits the fact that the first lens array of the two-stage (and thus imaging) device for homogenizing

Laserstrahlung im Wesentlichen dazu dient, die Linsenmittel des zweiten Linsenarrays nicht zu überstrahlen und so einer erhöhten Intensität auszusetzen. Die Linsenmittel des zweiten Linsenarrays, an denen die Teilstrahlen gebrochen werden, sind dabei vorwiegend für die Homogenität der Laserstrahlung in der Arbeitsebene Laser radiation essentially serves not to over-radiate the lens means of the second lens array and thus to expose an increased intensity. The lens means of the second lens array, on which the partial beams are refracted, are predominantly for the homogeneity of the laser radiation in the working plane

entscheidend. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur crucial. With the inventive device for

Homogenisierung von Laserstrahlung kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Energiedichte (oder Intensität) der Homogenization of laser radiation can be achieved in an advantageous manner, that the energy density (or intensity) of the

Teilstrahlen auf den einzelnen Linsenmitteln des zweiten Linsenarrays derart verringert werden kann, dass die Zerstörschwelle der dort optional aufgebrachten Antireflexionsbeschichtung stets Partial beams on the individual lens means of the second lens array can be reduced such that the damage threshold of the optionally applied there antireflection coating always

unterschritten wird, so dass Beschädigungen dieser is exceeded, so that damage this

Antireflexionsbeschichtung wirksam vermieden werden können. Antireflection coating can be effectively avoided.

Ferner können Alterungseffekte, die bei der Beaufschlagung der Antireflexionsbeschichtung mit elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten Spektralbereich auftreten können, in besonders vorteilhafter Weise verringert werden. Nach dem Hindurchtritt durch das zweite Linsenarray wird eine homogene Winkelverteilung der Teilstrahlen erhalten, die im optischen Fernfeld in einer hinreichend weit vom zweiten Linsenarray entfernten Arbeitsebene zu einer im Wesentlichen homogenen Intensitätsverteilung führt. Furthermore, aging effects that can occur when exposing the antireflection coating to electromagnetic radiation in the ultraviolet spectral range can be reduced in a particularly advantageous manner. After passing through the second lens array, a homogeneous angular distribution of the partial beams is obtained, which leads in the far-field optical in a working plane far enough away from the second lens array to a substantially homogeneous intensity distribution.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass zumindest einige der Linsenmittel des ersten Linsenarrays asphärisch oder azylindrisch ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme können die gemäß Anspruch 1 vorgesehenen Beleuchtungsbedingungen für das zweite Linsenarray in überraschend einfacher Weise realisiert werden. Es ist besonders bevorzugt, dass alle Linsenmittel des ersten Linsenarrays asphärisch oder azylindrisch ausgebildet sind. Dadurch kann die Herstellung des ersten Linsenarrays in besonders einfacher Weise erfolgen, da sämtliche Linsenmittel des ersten Linsenarrays (vorzugsweise identische) asphärische beziehungsweise azylindrische Querschnittsprofile aufweisen. Demgegenüber weisen die Linsenmittel des zweiten Linsenarrays vorzugsweise ein sphärisches In a preferred embodiment, it is proposed that at least some of the lens means of the first lens array are formed aspherical or acylindrical. By this measure, the provided according to claim 1 lighting conditions for the second lens array realized in a surprisingly simple manner become. It is particularly preferred that all lens means of the first lens array are formed aspherical or acylindrical. As a result, the production of the first lens array can be effected in a particularly simple manner, since all lens means of the first lens array have (preferably identical) aspherical or acylindrical cross-sectional profiles. In contrast, the lens means of the second lens array preferably have a spherical

Querschnittsprofil auf. Cross-sectional profile on.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Linsenmittel des ersten Linsenarrays eine Brennweite fi und die In a preferred embodiment, it is proposed that the lens means of the first lens array has a focal length fi and the

Linsenmittel des zweiten Linsenarrays eine Brennweite f2 aufweisen, wobei die Brennweiten , so gewählt sind, dass = f2 ist. Lens means of the second lens array have a focal length f 2 , wherein the focal lengths, are chosen so that = f 2 .

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, dass die Linsenmittel des ersten Linsenarrays eine In a particularly preferred embodiment, there is also the possibility that the lens means of the first lens array a

Brennweite fi und die Linsenmittel des zweiten Linsenarrays eine Brennweite f2 aufweisen, wobei die Brennweiten f-ι, f2 so gewählt sind, dass fi > f2 ist. Focal length fi and the lens means of the second lens array have a focal length f 2 , wherein the focal lengths f-ι, f 2 are selected so that fi> f 2 .

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Linsenmittel des ersten Linsenarrays eine In a further particularly preferred embodiment, there is the possibility that the lens means of the first lens array a

Brennweite fi und die Linsenmittel des zweiten Linsenarrays eine Brennweite f2 aufweisen, wobei die Brennweiten f-ι, f2 so gewählt sind, dass fi < f2 ist. Focal length fi and the lens means of the second lens array having a focal length f 2 , wherein the focal lengths f-ι, f 2 are selected so that fi <f 2 .

Es hat sich gezeigt, dass unterschiedliche Brennweiten f-ι, f2 des ersten und zweiten Linsenarrays in vorteilhafter Weise die homogene Ausleuchtung der Linsenmittel des zweiten Linsenarrays verbessern können. It has been shown that different focal lengths f- 1 , f 2 of the first and second lens arrays can advantageously improve the homogeneous illumination of the lens means of the second lens array.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können das erste Linsenarray und das zweite Linsenarray in einem Abstand d zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand d so gewählt ist, dass d = f2 ist. Dies stimmt genau genommen nur dann, wenn die In a particularly advantageous embodiment, the first lens array and the second lens array at a distance d are arranged to each other, wherein the distance d is chosen so that d = f 2 . This is true only if the

Linsenscheitel der Linsenmittel des ersten Linsenarrays genau zu den Linsenscheiteln der ihnen zugeordneten Linsenmittel des zweiten Linsenarrays zeigen. Anderenfalls müsste der Abstand d noch durch T/n (T: Linsendicke, n: Brechungsindex) korrigiert werden. Dieses Längenmaß muss jeweils von d = f2 abgezogen werden, wenn eines der Linsenmittel des ersten Linsenarrays mit seinem Scheitel von dem ihm zugeordneten Linsenmittel des zweiten Linsenarrays wegzeigt. Lens vertex of the lens means of the first lens array exactly to the lens peaks of their associated lens means of the second lens array show. Otherwise, the distance d would have to be corrected by T / n (T: lens thickness, n: refractive index). This length dimension must each be subtracted from d = f 2 if one of the lens means of the first lens array with its vertex points away from the lens means associated with it of the second lens array.

Vorzugsweise können die Linsenmittel des ersten Linsenarrays und/oder des zweiten Linsenarrays als Mikrolinsenmittel ausgebildet sein. Preferably, the lens means of the first lens array and / or the second lens array may be formed as a microlens means.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein Fourierlinsenmittel umfasst, das so In a particularly preferred embodiment, it is proposed that the device comprises a Fourier lens means, the like

ausgebildet ist und im Strahlweg derart hinter dem zweiten is formed and in the beam path so behind the second

Linsenarray angeordnet ist, dass es die von den Linsenmitteln des zweiten Linsenarrays gebrochenen Teilstrahlen in einer Arbeitsebene überlagern kann. Dadurch kann in einer Arbeitsebene im optischen Nahfeld in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem zweiten Linsenarray eine homogene Intensitätsverteilung erhalten werden. Lens array is arranged so that it can be superimposed on the broken of the lens means of the second lens array partial beams in a working plane. As a result, a homogeneous intensity distribution can be obtained behind the second lens array in a working plane in the optical near field in the beam propagation direction.

In einer alternativen Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass das zweite Linsenarray so ausgebildet ist, dass es die von seinen Linsenmitteln gebrochenen Teilstrahlen in einer Arbeitsebene In an alternative embodiment, there is the possibility that the second lens array is designed such that it has the partial beams refracted by its lens means in a working plane

überlagern kann. Bei dieser Variante ist die Fourierlinsenfunktion in vorteilhafter Weise in das zweite Linsenarray integriert. can overlay. In this variant, the Fourier lens function is advantageously integrated in the second lens array.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass In a particularly advantageous embodiment, it is proposed that

- die Linsenmittel des ersten Linsenarrays als Zylinderlinsenmittel ausgebildet sind, deren Zylinderachsen sich parallel zueinander in einer ersten Richtung erstrecken und die dazu geeignet sind, die Laserstrahlung in eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufzuteilen, und/oder - The lens means of the first lens array are formed as cylindrical lens means whose cylinder axes are parallel to each other in extend a first direction and which are adapted to divide the laser radiation into a plurality of partial beams, and / or

- die Linsenmittel des zweiten Linsenarrays als Zylinderlinsenmittel ausgebildet sind, deren Zylinderachsen sich parallel zueinander in der ersten Richtung erstrecken und die Teilstrahlen brechen können.  - The lens means of the second lens array are formed as cylindrical lens means whose cylinder axes extend parallel to each other in the first direction and the partial beams can break.

Dadurch kann in der Arbeitsebene eine besonders hohe Strahlqualität erhalten werden. As a result, a particularly high beam quality can be obtained in the working plane.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zumindest einige der Zylinderlinsenmittel des ersten In a particularly advantageous embodiment it can be provided that at least some of the cylindrical lens means of the first

Linsenarrays, vorzugsweise alle Zylinderlinsenmittel des ersten Lens arrays, preferably all cylindrical lens means of the first

Linsenarrays, quer zu ihren jeweiligen Zylinderachsen betrachtet ein asphärisches Querschnittsprofil aufweisen. Lens arrays, viewed transversely to their respective cylinder axes have an aspherical cross-sectional profile.

Es besteht in einer bevorzugten Ausführungsform die Möglichkeit, dass die Querschnittsprofile zumindest einiger der It is in a preferred embodiment, the possibility that the cross-sectional profiles of at least some of

Zylinderlinsenmittel des ersten Linsenarrays (vorzugsweise aller Zylinderlinsenmittel des ersten Linsenarrays) symmetrisch zu einer sich orthogonal zu der Zylinderachse des jeweiligen Cylinder lens means of the first lens array (preferably all cylindrical lens means of the first lens array) symmetrical to an orthogonal to the cylinder axis of the respective

Zylinderlinsenmittels erstreckenden Symmetrieebene sind. Es kann gemäß einer weiteren Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass die Querschnittsprofile zumindest einiger der Zylinderlinsenmittel des ersten Linsenarrays asymmetrisch ausgebildet sind. Cylindrical lens means extending symmetry plane. It can also be provided according to a further embodiment, that the cross-sectional profiles of at least some of the cylindrical lens means of the first lens array are formed asymmetrically.

Mit Hilfe der hier vorgestellten Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung, bei der die Querschnittsprofile der Linsenmittel des ersten Linsenarrays asphärisch oder azylindrisch ausgeführt sind, kann eine Reduktion der auf das zweite Linsenarray einwirkenden Maximalintensität auf etwa 50% der ursprünglichen Maximalintensität erreicht werden. Dadurch können insbesondere Beschädigungen der Antireflexionsbeschichtung wirksam verhindert werden. Ferner können Alterungseffekte, die bei der Beaufschlagung der With the aid of the device presented here for the homogenization of laser radiation, in which the cross-sectional profiles of the lens means of the first lens array are aspherical or acylindrical, a reduction of the maximum intensity acting on the second lens array to approximately 50% of the original maximum intensity can be achieved. As a result, in particular damage to the antireflection coating can be effectively prevented. Furthermore, can Aging effects that occur when applying the

Antireflexionsbeschichtung mit elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten Spektralbereich auftreten können, wirksam minimiert werden. Antireflection coating can occur with electromagnetic radiation in the ultraviolet spectral range, effectively minimized.

Die Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung kann sich unter Umständen auf die Homogenität und/oder die Flankensteilheit der The use of the device described above for the homogenization of laser radiation may be due to the homogeneity and / or the edge steepness of the

Intensitätsverteilung in der Arbeitsebene auswirken. Je nach Intensity distribution in the work plane. Depending on

Anwendung kann dies durchaus tolerierbar sein. Gegebenenfalls kann eine Korrektur durch eine geeignete Anpassung des zweiten Application, this can be tolerable. Optionally, a correction by a suitable adaptation of the second

Linsenarrays vorgenommen werden. Lens arrays are made.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description

Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Embodiments with reference to the accompanying

Abbildungen. Darin zeigen Illustrations. Show in it

Fig. 1 eine schematisch stark vereinfachte Seitenansicht einer Fig. 1 is a schematically simplified side view of a

Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist,  Apparatus for homogenizing light, which is designed according to a preferred embodiment of the present invention,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines asphärischen Fig. 2 is a schematic representation of an aspherical

Querschnittsprofils eines Zylinderlinsenmittels eines ersten Linsenarrays der Vorrichtung gemäß Fig. 1.  Cross-sectional profile of a cylindrical lens means of a first lens array of the device according to FIG. 1.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 soll nachfolgend eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung 100 näher erläutert werden, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Zur Vereinfachung der weiteren With reference to FIG. 1, a device for homogenizing laser radiation 100, which is embodied according to a preferred exemplary embodiment of the present invention, will be explained in more detail below. To simplify the rest

Erläuterungen wurde in Fig. 1 ein kartesisches Koordinatensystem eingezeichnet, welches die y-Richtung und die dazu orthogonale z- Richtung definiert, welche vorliegend die Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung 100 ist. Die x-Richtung des kartesischen Explanations have been drawn in Fig. 1, a Cartesian coordinate system, which defines the y-direction and the orthogonal z-direction, which in this case is the propagation direction of the laser radiation 100. The x-direction of the Cartesian

Koordinatensystems erstreckt sich folgerichtig in die Zeichenebene hinein. Coordinate system extends logically into the drawing level.

Die Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung 100 ist zweistufig ausgeführt und weist ein erstes Linsenarray 1 mit einer ersten optisch funktionalen Grenzfläche 10, die vorliegend plan ausgeführt ist, und mit einer zweiten optisch funktionalen Grenzfläche 11 auf, die eine Mehrzahl in y-Richtung nebeneinander angeordneter Zylinderlinsenmittel 3 aufweist, deren Zylinderachsen sich parallel zueinander in x-Richtung (und damit in die Zeichenebene) erstrecken. Das erste Linsenarray 1 ist somit plankonvex ausgebildet. Die erste optisch funktionale Grenzfläche 10 des ersten Linsenarrays 1 kann eine Antireflexionsbeschichtung aufweisen, um während des The device for homogenizing laser radiation 100 is embodied in two stages and has a first lens array 1 with a first optically functional interface 10, which is embodied here flat, and with a second optically functional interface 11, which has a plurality of cylinder lens means arranged side by side in the y direction 3, whose cylinder axes extend parallel to each other in the x-direction (and thus in the drawing plane). The first lens array 1 is thus formed plano-convex. The first optically functional interface 10 of the first lens array 1 may have an antireflection coating to during the

Gebrauchs Reflexionsverluste zu vermeiden und die Transmission der Laserstrahlung 100 durch das erste Linsenarray 1 zu verbessern. Use to avoid reflection losses and to improve the transmission of the laser radiation 100 through the first lens array 1.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die zweite optisch In addition, it is also possible that the second optical

funktionale Grenzfläche 11 des ersten Linsenarrays 1 eine functional interface 11 of the first lens array 1 a

Antireflexionsbeschichtung aufweist. Having antireflection coating.

In Strahlausbreitungsrichtung (z-Richtung) ist hinter dem ersten Linsenarray 1 ein zweites Linsenarray 2 angeordnet, das eine erste optisch funktionale Grenzfläche 20, die vorliegend ebenfalls plan ausgeführt ist und eine Lichteintrittsfläche bildet, und eine zweite optisch funktionale Grenzfläche 21, die eine Lichtaustrittsfläche bildet und eine Mehrzahl in y-Richtung nebeneinander angeordneter In the beam propagation direction (z-direction) behind the first lens array 1, a second lens array 2 is arranged, which forms a first optically functional interface 20, which is also planar and forms a light entrance surface, and a second optically functional interface 21, which forms a light exit surface and a plurality of juxtaposed in the y-direction

Zylinderlinsenmittel 4 umfasst, aufweist. Die Zylinderachsen der Zylinderlinsenmittel 4 erstrecken sich wiederum parallel zueinander in x-Richtung und damit in die Zeichenebene hinein. Das zweite Cylindrical lens means 4 comprises. The cylinder axes of the cylindrical lens means 4 in turn extend parallel to one another in the x-direction and thus into the plane of the drawing. The second

Linsenarray 21 ist somit ebenfalls plankonvex ausgebildet. Die erste optisch funktionale Grenzfläche 20 des zweiten Linsenarrays 2 kann vorzugsweise eine Antireflexionsbeschichtung aufweisen, um Lens array 21 is thus also plano-convex. The first optically functional interface 20 of the second lens array 2 may preferably have an antireflection coating to

Reflexionsverluste zu verringern und dadurch die Transmission der Laserstrahlung 100 durch das zweite Linsenarray 2 zu verbessern. Es ist auch möglich, dass die zweite optisch funktionale Grenzfläche 21 des ersten Linsenarrays 2 eine Antireflexionsbeschichtung aufweist. To reduce reflection losses and thereby improve the transmission of the laser radiation 100 through the second lens array 2. It is also possible for the second optically functional interface 21 of the first lens array 2 to have an antireflection coating.

Die Zylinderlinsenmittel 3, 4 des ersten Linsenarrays 1 und des zweiten Linsenarrays 2 sind vorliegend als Mikrozylinderlinsenmittel auf einem Substrat ausgebildet. Die beiden Linsenarrays 1, 2 sind also mit anderen Worten monolithisch ausgebildet. Die Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung 100 umfasst ferner ein sphärisch ausgebildetes Fourierlinsenmittel 5, das im The cylindrical lens means 3, 4 of the first lens array 1 and of the second lens array 2 are presently embodied as microcylinder lens means on a substrate. The two lens arrays 1, 2 are therefore in other words monolithic. The apparatus for homogenizing laser radiation 100 further comprises a spherically formed Fourier lens means 5, which in the

Strahlweg hinter dem zweiten Linsenarray 2 angeordnet ist. Beam path is disposed behind the second lens array 2.

Die Laserstrahlung 100, die von einer hier nicht explizit dargestellten Laserlichtquelle emittiert wird und mit Hilfe mindestens eines The laser radiation 100, which is emitted by a laser light source not explicitly shown here, and with the aid of at least one

Kollimatormittels kollimiert wird, trifft zunächst auf das erste Kollimatormittels is collimated, first meets the first

Linsenarray 1. Die kollimierte Laserstrahlung 100, die zum Beispiel ein Intensitätsprofil in Form eines Gauß-Profils aufweisen kann, tritt an der ersten optisch funktionalen Grenzfläche 10 in das erste Lens array 1. The collimated laser radiation 100, which may for example have an intensity profile in the form of a Gaussian profile, enters the first optically functional interface 10 in the first

Linsenarray 1 ein und wird nach der Transmission an der Lens array 1 and is after the transmission at the

Lichtaustrittsfläche 11 von den Zylinderlinsenmitteln 2 in eine der Anzahl der Zylinderlinsenmittel 2 entsprechende Anzahl von Light exit surface 11 of the cylindrical lens means 2 in one of the number of cylindrical lens means 2 corresponding number of

Teilstrahlen 101, 102, 103 aufgespalten. Um vorliegend die Partial beams 101, 102, 103 split. To present the

Darstellung nicht zu verkomplizieren und übersichtlicher zu gestalten, sind in Fig. 1 in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem ersten Representation not to complicate and make clearer, are in Fig. 1 in beam propagation direction behind the first

Linsenarray 1 ganz bewusst lediglich drei Teilstrahlen 101, 102, 103 eingezeichnet. Lens array 1 deliberately only three partial beams 101, 102, 103 located.

Im weiteren Strahlweg treten die Teilstrahlen 101, 102, 103 durch die erste optisch funktionale Grenzfläche 20 in das zweite Linsenarray 2 ein, durchqueren dieses und werden an der zweiten optisch In the further beam path, the partial beams 101, 102, 103 enter the second lens array 2 through the first optically functional interface 20, pass through this and are optically focused on the second lens array 2

funktionalen Grenzfläche 21 von den dort ausgebildeten functional interface 21 of the trained there

Zylinderlinsenmitteln 4 ein weiteres Mal gebrochen. Das im Strahlweg hinter dem zweiten Linsenarray 2 angeordnete Fourierlinsenmittel 5 ist dazu in der Lage, die Teilstrahlen 101, 102, 103 in der Cylinder lens means 4 again broken. The Fourier lens means 5 arranged in the beam path behind the second lens array 2 is capable of dividing the partial beams 101, 102, 103 in the

Arbeitsebene 6, die die Brennebene des Fourierlinsenmittels 5 ist, derart zu überlagern, dass dort zumindest in einer Richtung eine homogene (gleichmäßige) Intensitätsverteilung erhalten werden kann. Working plane 6, which is the focal plane of the Fourier lens means 5, to superimpose such that there at least in one direction, a homogeneous (uniform) intensity distribution can be obtained.

Die Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 sind so The cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 are so

ausgebildet, dass sie die Laserstrahlung derart in eine Mehrzahl von Teilstrahlen 101, 102, 103 aufteilen und diese so formen können, dass die Teilstrahlen 101, 102, 103 die Zylinderlinsenmittel 4 des zweiten Linsenarrays 2 im Wesentlichen homogen ausleuchten können. Dadurch wird erreicht, dass die Energiedichte (oder designed such that they the laser radiation in such a plurality of Partial beams 101, 102, 103 divide and form them so that the partial beams 101, 102, 103, the cylindrical lens means 4 of the second lens array 2 can illuminate substantially homogeneous. This ensures that the energy density (or

Intensität) der Teilstrahlen 101, 102, 103 auf den einzelnen Intensity) of the partial beams 101, 102, 103 to the individual

Zylinderlinsenmitteln 4 des zweiten Linsenarrays 2 derart verringert werden kann, dass die Zerstörschwelle der dort optional Cylinder lens means 4 of the second lens array 2 can be reduced such that the damage threshold of there optional

aufgebrachten Antireflexionsbeschichtung stets unterschritten werden kann, so dass Beschädigungen der Antireflexionsbeschichtung wirksam vermieden werden können. Um diese applied anti-reflection coating can always be fallen below, so that damage to the anti-reflection coating can be effectively avoided. Around

Beleuchtungsbedingungen für das zweite Linsenarray 2 in besonders einfacher Weise realisieren zu können, weisen die  Illumination conditions for the second lens array 2 to realize in a particularly simple manner, have the

Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 quer zu ihren jeweiligen Zylinderachsen betrachtet ein asphärisches Cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 transversely to their respective cylinder axes considered an aspherical

Querschnittsprofil auf. Ein Querschnittsprofil eines in dieser Weise ausgebildeten Zylinderlinsenmittels 3 ist in Fig. 2 exemplarisch dargestellt. Die asphärische Form des Querschnittsprofils ist deutlich zu erkennen. Demgegenüber weisen die Zylinderlinsenmittel 4 des zweiten Linsenarrays 2 quer zu ihren jeweiligen Zylinderachsen betrachtet ein sphärisches Querschnittsprofil auf. Cross-sectional profile on. A cross-sectional profile of a cylindrical lens means 3 formed in this way is shown by way of example in FIG. The aspherical shape of the cross-sectional profile can be clearly seen. In contrast, the cylindrical lens means 4 of the second lens array 2 viewed transversely to their respective cylinder axes on a spherical cross-sectional profile.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Querschnittsprofile zumindest einiger der Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 There is the possibility that the cross-sectional profiles of at least some of the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1

symmetrisch zu einer sich orthogonal zu der Zylinderachse des jeweiligen Zylinderlinsenmittels 3 erstreckenden Symmetrieebene 7 sind. Diese Situation ist in Fig. 2 dargestellt. Vorzugsweise sind die Querschnittsprofile aller Zylinderlinsenmittel 3 des ersten are symmetrical to a plane of symmetry 7 extending orthogonal to the cylinder axis of the respective cylindrical lens means 3. This situation is shown in FIG. Preferably, the cross-sectional profiles of all cylindrical lens means 3 of the first

Linsenarrays 1 symmetrisch zu einer Symmetrieebene 7. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Querschnittsprofile Lens arrays 1 symmetrical to a plane of symmetry 7. It may alternatively be provided that the cross-sectional profiles

zumindest einiger der Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 asymmetrisch ausgebildet sind. ln dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die at least some of the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 are formed asymmetrically. In the embodiment shown in Fig. 1, the

Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 eine Brennweite fi und die Zylinderlinsenmittel 4 des zweiten Linsenarrays 2 eine Cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 has a focal length fi and the cylindrical lens means 4 of the second lens array 2 a

Brennweite f2 auf, wobei die Brennweiten f-ι, f2 so gewählt sind, dass fi > f2 ist. In einer alternativen Ausführungsform können die Focal length f 2 , wherein the focal lengths f-ι, f 2 are selected so that fi> f is 2 . In an alternative embodiment, the

Brennweiten f-ι, f2 der Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 und der Zylinderlinsenmittel 4 des zweiten Linsenarrays 2 auch so gewählt sein, dass = f2 ist. In einer weiteren alternativen Focal lengths f-ι, f 2 of the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 and the cylindrical lens means 4 of the second lens array 2 also be chosen so that = f 2 . In another alternative

Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, dass die Brennweiten f-ι, f2 so gewählt sind, dass < f2 ist. Es hat sich gezeigt, dass Embodiment, it is also possible that the focal lengths f-ι, f 2 are chosen so that <f 2 . It has been shown that

unterschiedliche Brennweiten f-ι, f2 in vorteilhafter Weise die different focal lengths f-ι, f 2 advantageously the

Ausleuchtung der Zylinderlinsenmittel 4 des zweiten Arrays 2 Illumination of the cylindrical lens means 4 of the second array 2

verbessern können. Das erste Linsenarray 1 und das zweite can improve. The first lens array 1 and the second

Linsenarray 2 können vorzugsweise in einem Abstand d zueinander angeordnet sein, der so gewählt ist, dass d = f2 ist. Dies stimmt genau genommen nur dann, wenn die Linsenscheitel der Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 genau zu den Linsenscheiteln der ihnen zugeordneten Zylinderlinsenmittel 4 des zweiten Linsenarrays 2 zeigen. Anderenfalls müsste der Abstand d noch durch T/n (T: Lens array 2 may preferably be arranged at a distance d from one another, which is selected such that d = f 2 . Specifically, this is true only if the lens vertices of the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 point exactly to the lens vertices of their associated cylindrical lens means 4 of the second lens array 2. Otherwise, the distance d would have to be replaced by T / n (T:

Linsendicke, n: Brechungsindex) korrigiert werden. Dieses Lens thickness, n: refractive index) are corrected. This

Längenmaß muss jeweils von d = f2 abgezogen werden, wenn eines der Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 mit seinem Length measure must be subtracted from d = f 2 , if one of the cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 with his

Scheitel von dem ihm zugeordneten Zylinderlinsenmittel 4 des zweiten Linsenarrays 2 wegzeigt. Vertex points away from its associated cylindrical lens means 4 of the second lens array 2.

Mit Hilfe der hier vorgestellten Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung 100, bei der die Querschnittsprofile der With the help of the device presented here for the homogenization of laser radiation 100, in which the cross-sectional profiles of

Zylinderlinsenmittel 3 des ersten Linsenarrays 1 asphärisch Cylindrical lens means 3 of the first lens array 1 aspherical

ausgeführt sind, kann eine Reduktion der auf das zweite Linsenarray 2 einwirkenden Maximalintensität auf etwa 50% der ursprünglichen Maximalintensität erreicht werden. ln dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weisen nur die zweiten optisch funktionalen Grenzflächen 11, 21 des ersten und zweiten Linsenarrays 1, 2 eine Mehrzahl von Zylinderlinsenmitteln 3, 4 auf. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die erste optisch funktionale Grenzfläche 10 des ersten Linsenarrays 1 eine Anzahl nebeneinander angeordneter Zylinderlinsenmittel aufweist, deren Zylinderachsen sich parallel zueinander und senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsenmittel 3 auf der zweiten optisch funktionalen Grenzfläche 11 erstrecken. Vorzugsweise weisen die Zylinderlinsenmittel auf der ersten optisch funktionalen Grenzfläche 10 des ersten Linsenarrays 1 ebenfalls ein asphärisches a reduction of the maximum intensity acting on the second lens array 2 to approximately 50% of the original maximum intensity can be achieved. In the embodiment described here, only the second optically functional interfaces 11, 21 of the first and second lens arrays 1, 2 have a plurality of cylindrical lens means 3, 4. In principle, it may also be provided that the first optically functional interface 10 of the first lens array 1 comprises a number of cylinder lens means arranged side by side, the cylinder axes of which extend parallel to one another and perpendicular to the cylinder axes of the cylinder lens means 3 on the second optically functional interface 11. Preferably, the cylindrical lens means on the first optically functional interface 10 of the first lens array 1 also have an aspherical

Querschnittsprofil auf. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die erste optisch funktionale Grenzfläche 20 des zweiten Linsenarrays 2 eine Anzahl nebeneinander angeordneter Zylinderlinsenmittel aufweist, deren Zylinderachsen sich parallel zueinander und Cross-sectional profile on. Furthermore, there is also the possibility that the first optically functional interface 20 of the second lens array 2 has a number of cylinder lens means arranged side by side, the cylinder axes of which are parallel to one another and

senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsenmittel 4 auf der zweiten optisch funktionalen Grenzfläche 21 erstrecken. extend perpendicular to the cylinder axes of the cylindrical lens means 4 on the second optically functional interface 21.

Vorzugsweise weisen die Zylinderlinsenmittel auf der ersten optisch funktionalen Grenzfläche 20 des zweiten Linsenarrays 2 ebenfalls ein sphärisches Querschnittsprofil auf. Preferably, the cylindrical lens means on the first optically functional interface 20 of the second lens array 2 likewise have a spherical cross-sectional profile.

Gemäß einer alternativen, hier nicht explizit gezeigten According to an alternative, not explicitly shown here

Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass das zweite Embodiment, there is the possibility that the second

Linsenarray 2 so ausgebildet ist, dass es die von seinen Linsenmitteln 4 gebrochenen Teilstrahlen 101, 102, 103 in einer Arbeitsebene 6 überlagern kann. Das Fourierlinsenmittel 5 in Lens array 2 is formed so that it can be superimposed on the part of his lens means 4 partial beams 101, 102, 103 in a working plane 6. The Fourier lens means 5 in FIG

Strahlausbreitungsrichtung hinter dem zweiten Linsenarray 2 kann bei dieser Variante entfallen, da die oben erläuterte Funktion des  Beam propagation direction behind the second lens array 2 can be omitted in this variant, since the above-described function of the

Fourierlinsenmittels 5 in das zweite Linsenarray 2 integriert ist. Fourier lens 5 is integrated into the second lens array 2.

Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung 100 gänzlich ohne Basically, there is also the possibility of the apparatus for homogenizing laser radiation 100 entirely without

Fourierlinsenmittel 5 auszuführen und die Fourierlinsenfunktion auch nicht in das zweite Linsenarray 2 zu integrieren. Nach dem Fourier lens means 5 perform and the Fourier lens function also not to be integrated into the second lens array 2. After this

Hindurchtritt der Laserstrahlung 100 durch das zweite Linsenarray 2 wird eine homogene Winkelverteilung der Teilstrahlen 101, 102, 103 erreicht, die im Fernfeld in einer hinreichend weit vom zweiten Linsenarray 2 entfernten Arbeitsebene ebenfalls zu einer im Passage of the laser radiation 100 through the second lens array 2, a homogeneous angular distribution of the partial beams 101, 102, 103 is achieved, which in the far field in a sufficiently far away from the second lens array 2 working level also to a in

Wesentlichen homogenen Intensitätsverteilung führt. Substantially homogeneous intensity distribution leads.

Claims

Patentansprüche: claims: 1. Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung (100), umfassend 1. Apparatus for homogenizing laser radiation (100), comprising - ein erstes Linsenarray (1) mit einer ersten optisch funktionalen Grenzfläche (10), durch die die Laserstrahlung (100) in das erste Linsenarray (1) eintreten kann, und mit einer zweiten optisch funktionalen Grenzfläche (11), durch die die  a first lens array (1) having a first optically functional interface (10) through which the laser radiation (100) can enter the first lens array (1), and a second optically functional interface (11) through which the Laserstrahlung (100) aus dem ersten Linsenarray (1)  Laser radiation (100) from the first lens array (1) heraustreten kann, wobei zumindest eine der beiden optisch funktionalen Grenzflächen (10, 11) eine Mehrzahl von  can emerge, wherein at least one of the two optically functional interfaces (10, 11) a plurality of Linsenmitteln (3) umfasst, die dazu geeignet sind, die  Lens means (3) which are suitable, the Laserstrahlung (100) in eine Mehrzahl von Teilstrahlen (101, 102, 103) aufzuteilen, sowie  Laser radiation (100) into a plurality of partial beams (101, 102, 103) split, and - ein zweites Linsenarray (2), das im Strahlweg hinter dem ersten Linsenarray (1) angeordnet ist, mit einer ersten optisch funktionalen Grenzfläche (20), durch die die Teilstrahlen (101, 102, 103) in das zweite Linsenarray (2) eintreten können, und mit einer zweiten optisch funktionalen Grenzfläche (21), durch die die Teilstrahlen (101, 102, 103) aus dem zweiten  - A second lens array (2), which is arranged in the beam path behind the first lens array (1), with a first optically functional interface (20) through which enter the partial beams (101, 102, 103) in the second lens array (2) can, and with a second optically functional interface (21) through which the partial beams (101, 102, 103) from the second Linsenarray (2) heraustreten können, wobei zumindest eine der beiden optisch funktionalen Grenzflächen (20, 21) eine  Lens array (2) can emerge, wherein at least one of the two optically functional interfaces (20, 21) a Mehrzahl von Linsenmitteln (4) umfasst, die die Teilstrahlen (101, 102, 103) brechen können, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenmittel (3) des ersten Linsenarrays (1) so ausgebildet sind, dass sie die  Comprising a plurality of lens means (4) capable of breaking the partial beams (101, 102, 103), characterized in that the lens means (3) of the first lens array (1) are adapted to receive the Laserstrahlung (100) derart in eine Mehrzahl von Teilstrahlen (101, 102, 103) aufteilen und diese so formen können, dass die Teilstrahlen (101, 102, 103) die Linsenmittel (4) des zweiten Linsenarrays (2) im Wesentlichen homogen ausleuchten können. Laser radiation (100) in such a manner in a plurality of partial beams (101, 102, 103) and can form them so that the partial beams (101, 102, 103), the lens means (4) of the second lens array (2) can illuminate substantially homogeneous , 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Linsenmittel (3) des ersten Linsenarrays (1) asphärisch oder azylindrisch ausgebildet sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that at least some of the lens means (3) of the first lens array (1) are formed aspherical or acylindrical. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Linsenmittel (3) des ersten Linsenarrays (1) 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that all lens means (3) of the first lens array (1) asphärisch oder azylindrisch ausgebildet sind.  aspherical or acylindrical are formed. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized gekennzeichnet, dass die Linsenmittel (3) des ersten  characterized in that the lens means (3) of the first Linsenarrays (1) eine Brennweite fi und die Linsenmittel (4) des zweiten Linsenarrays (2) eine Brennweite f2 aufweisen, wobei die Brennweiten , so gewählt sind, dass f^ = f2 ist. Lens arrays (1) have a focal length fi and the lens means (4) of the second lens array (2) have a focal length f 2 , wherein the focal lengths, are selected so that f ^ = f 2 . 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized gekennzeichnet, dass die Linsenmittel (3) des ersten  characterized in that the lens means (3) of the first Linsenarrays (1) eine Brennweite fi und die Linsenmittel (4) des zweiten Linsenarrays (2) eine Brennweite f2 aufweisen, wobei die Brennweiten , so gewählt sind, dass > f2 ist. Lens arrays (1) have a focal length fi and the lens means (4) of the second lens array (2) have a focal length f 2 , wherein the focal lengths, are selected so that> f 2 . 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 6. Device according to one of claims 1 to 3, characterized gekennzeichnet, dass die Linsenmittel (3) des ersten  characterized in that the lens means (3) of the first Linsenarrays (1) eine Brennweite fi und die Linsenmittel (4) des zweiten Linsenarrays (2) eine Brennweite f2 aufweisen, wobei die Brennweiten , so gewählt sind, dass < f2 ist. Lens arrays (1) have a focal length fi and the lens means (4) of the second lens array (2) have a focal length f 2 , wherein the focal lengths, are selected so that <f 2 . 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch 7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized gekennzeichnet, dass das erste Linsenarray (1) und das zweite Linsenarray (2) in einem Abstand d zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand d so gewählt ist, dass d = f2 ist. in that the first lens array (1) and the second lens array (2) are arranged at a distance d from one another, the distance d being selected such that d = f 2 . 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch 8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized gekennzeichnet, dass die Linsenmittel (3, 4) des ersten Linsenarrays (1) und/oder des zweiten Linsenarrays (2) als Mikrolinsenmittel ausgebildet sind. in that the lens means (3, 4) of the first Lens arrays (1) and / or the second lens array (2) are designed as a microlens means. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Fourierlinsenmittel (5) umfasst, das so ausgebildet ist und im Strahlweg derart hinter dem zweiten Linsenarray (2) angeordnet ist, dass es die von den Linsenmitteln (4) des zweiten Linsenarrays (2) gebrochenen Teilstrahlen (101, 102, 103) in einer Arbeitsebene (6)  in that the apparatus comprises a Fourier lens means (5) which is designed and arranged in the beam path behind the second lens array (2) such that it subtracts the partial beams (101, 101), which are refracted by the lens means (4) of the second lens array (2). 102, 103) in a working plane (6) überlagern kann.  can overlay. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch 10. Device according to one of claims 1 to 8, characterized gekennzeichnet, dass das zweite Linsenarray (2) so ausgebildet ist, dass es die von seinen Linsenmitteln (4) gebrochenen Teilstrahlen (101, 102, 103) in einer Arbeitsebene (6)  characterized in that the second lens array (2) is designed so that it has the partial beams (101, 102, 103) which are broken by its lens means (4) in a working plane (6). überlagern kann.  can overlay. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch 11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized gekennzeichnet, dass  marked that - die Linsenmittel (3) des ersten Linsenarrays (1) als  - The lens means (3) of the first lens array (1) as Zylinderlinsenmittel (3) ausgebildet sind, deren Zylinderachsen sich parallel zueinander in einer ersten Richtung erstrecken und die dazu geeignet sind, die Laserstrahlung (100) in eine  Cylindrical lens means (3) are formed, the cylinder axes extending parallel to each other in a first direction and which are adapted to the laser radiation (100) in a Mehrzahl von Teilstrahlen (101, 102, 103) aufzuteilen, und/oder Split plurality of sub-beams (101, 102, 103), and / or - die Linsenmittel (4) des zweiten Linsenarrays (2) als - The lens means (4) of the second lens array (2) as Zylinderlinsenmittel (4) ausgebildet sind, deren Zylinderachsen sich parallel zueinander in der ersten Richtung erstrecken und die Teilstrahlen (101, 102, 103) brechen können.  Cylindrical lens means (4) are formed, the cylinder axes extending parallel to each other in the first direction and the partial beams (101, 102, 103) can break. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Zylinderlinsenmittel (3) des ersten 12. The device according to claim 11, characterized in that at least some of the cylindrical lens means (3) of the first Linsenarrays (1), vorzugsweise alle Zylinderlinsenmittel (3) des ersten Linsenarrays (1), quer zu ihren jeweiligen Zylinderachsen betrachtet ein asphärisches Querschnittsprofil aufweisen. Lens arrays (1), preferably all cylindrical lens means (3) of the first lens array (1), viewed transversely to their respective cylinder axes have an aspherical cross-sectional profile. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch Apparatus according to claim 11 or 12, characterized gekennzeichnet, dass die Querschnittsprofile zumindest einiger der Zylinderlinsenmittel (3) des ersten Linsenarrays (1) symmetrisch zu einer sich orthogonal zu der Zylinderachse des jeweiligen Zylinderlinsenmittels (3) erstreckenden characterized in that the cross-sectional profiles of at least some of the cylindrical lens means (3) of the first lens array (1) extend symmetrically to an orthogonal to the cylinder axis of the respective cylindrical lens means (3) Symmetrieebene (7) sind. Symmetry plane (7) are. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsprofile zumindest einiger der Zylinderlinsenmittel (3) des ersten Linsenarrays (1) asymmetrisch ausgebildet sind. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the cross-sectional profiles of at least some of the cylindrical lens means (3) of the first lens array (1) are formed asymmetrically.
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