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WO2009036716A1 - Procédé et dispositif permettant de produire un faisceau laser à section transversale linéaire - Google Patents

Procédé et dispositif permettant de produire un faisceau laser à section transversale linéaire Download PDF

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WO2009036716A1
WO2009036716A1 PCT/DE2008/001181 DE2008001181W WO2009036716A1 WO 2009036716 A1 WO2009036716 A1 WO 2009036716A1 DE 2008001181 W DE2008001181 W DE 2008001181W WO 2009036716 A1 WO2009036716 A1 WO 2009036716A1
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WO
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laser beam
axis
imaging
optics
short
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PCT/DE2008/001181
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German (de)
English (en)
Inventor
Michael Stopka
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Coherent GmbH
Original Assignee
Coherent GmbH
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G02B27/0966—Cylindrical lenses

Definitions

  • the laser beam is telecentrically imaged at least with respect to the long axis, i. H. the laser beam homogenized with respect to the long axis is imaged by means of a condenser optics in such a way that a beam path which can be assigned to the imaged laser beam and consists of partial beams oriented parallel to the propagation direction is formed,
  • Cylinder lens arrangements are. Downstream of the cylindrical lens arrangements in the beam path, a condenser lens is provided for imaging the beam cross-section which is rectangular in the long axis.
  • the following is a short axis homogenizer, which also provides a first arrangement of mutually parallel cylindrical lenses, followed in the beam path of a second array of parallel aligned cylindrical lenses, the axes of the cylindrical lenses of the short axis homogenizer are oriented orthogonal to the cylindrical lens axes of the long axis homogenizer.
  • the focal points or lines of the respective first arrangement of cylindrical lenses are also located between the two cylindrical lens arrangements in the case of the short-axis homogenizer.
  • a condenser lens and a field lens are subsequently provided, which image the beam cross section, which is homogenized in the short axis, into the region of a slit lens.
  • an optical magnifying glass arrangement ensures a reduction in the beam cross-sectional shape in the short axis, and ultimately the laser beam, which is now linearly formed and homogenized in the beam cross section, is imaged onto the substrate surface coated with amorphous silicon. Further details can be found in the aforementioned US 2005/0035103 A1.
  • a method for generating a laser beam with a linear beam cross section is characterized in that in the beam path for beam shaping and beam imaging of the laser beam cross section in the short axis at least two-stage optical imaging is performed with the one hand, a spatial Bridging the caused by the telecentric beam guidance long distance between the Kurzachsenhomogenisierer and an imaging plane is made possible, in which preferably is provided with the amorphous Si layer substrate, and on the other hand, an independent adjustment for the slope and line half width is created.
  • the two-stage imaging is realized by two optical imaging branches arranged one after the other in the beam path, of which the first optical imaging branch consists of the cylindrical lens arrangements of the short axis homogenizer, a subsequent short axis condensing optics and a short axis field lens optical system following the beam path.
  • the laser beam L emerging from an excimer laser is matched to the input aperture of a homogenizer H composed of a long-axis LAH and a short-axis homogenizer SAH by means of suitable imaging optics, for example a telephoto lens.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant de produire un faisceau laser à section transversale linéaire, ayant un axe court de section transversale de faisceau et un axe long de section transversale de faisceau, l'axe long présentant une extension d'au moins 200 mm et l'axe court présentant une extension maximale de 800 µm. Selon l'invention, le faisceau laser émis par une source de faisceau laser est homogénéisé séparément par rapport à l'axe long et à l'axe court. Le faisceau laser est concentré aussi bien par rapport à l'axe long qu'à l'axe court, un plan focal étant à chaque fois produit, dans lequel une pluralité de faisceaux partiels correspondent à la division de la section transversale du faisceau laser, les faisceaux partiels étant ensuite rassemblés, avec formation simultanée d'un faisceau laser homogénéisé dans sa section transversale. Le faisceau laser fait l'objet d'une reproduction télécentrique au moins par rapport à l'axe long, c'est-à-dire que le faisceau laser homogénéisé par rapport à l'axe long est reproduit au moyen d'un condenseur (LACL), afin qu'il en résulte une trajectoire de faisceau pouvant être associée au faisceau laser reproduit et se composant, le long de faisceaux partiels orientés dans une direction de propagation, d'une lumière parallèle. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes consistant à reproduire la section transversale de faisceau réunie de manière homogénéisée dans l'axe court au moyen d'un premier condenseur (SALC1) pour produire un champ d'image homogène (HFSA1); à produire une première pupille (P1) au moyen d'une première lentille de champ (SAFL1), dans laquelle est reproduit le plan focal dans lequel les faisceaux partiels divisés par rapport à l'axe court sont concentrés; à reproduire le champ d'image homogène (HFSA1) au moyen d'un deuxième condenseur (SACL1) dans un deuxième champ d'image (HFSA2); et à reproduire la première pupille (P1) au moyen d'une deuxième lentille de champ (SAFL2) dans une deuxième pupille (P2), qui correspond à la pupille d'entrée d'un dispositif optique de reproduction (p-lens SA) pour la reproduction télécentrique du faisceau laser sur un plan de reproduction, sur lequel le faisceau laser homogénéisé par rapport à l'axe long est reproduit au moyen d'un condenseur (LACL).
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