用于使光束成型的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于使光束成型的裝置，包括至少兩個光學功能界面（２４，２５，２６，２７），這些光學功能界面在要被成型的光束（２１）的傳播方向（Ｚ）上一個接一個地排列，這樣光束（２１）可以先后穿過至少兩個光學功能界面（２４，２５，２６，２７），在這些光學功能界面（２４，２５，２６，２７）中的至少一個光學功能界面上設置了兩組折射或衍射成像元件，其中在這些組的至少一組中，至少兩個成像元件具有不同的特性。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于使光束成型的裝置，包括至少兩個光學功能界面，這些光學功能界面在要成型的光束的傳播方向上一個接一個地排列，這樣光束可以先后穿過至少兩個光學功能界面。并且包括設置在至少一個光學功能界面上的兩組折射或衍射成像元件。
技術介紹
前面提到的這種裝置例如可用于對激光束，特別是由受激準分子激光器發出的激光進行均勻化。例如由DE 199 15 000 A1已知一種用于對受激準分子激光進行均勻化的裝置，包括由球形柱面透鏡組成的兩組透鏡陣列。其中這些透鏡陣列形成了兩個相隔一定間距的光學功能界面，要成型的光束可以一個接一個地穿過這些界面，柱面透鏡被連續設置在相隔一定間距的光學功能界面上，使得一條與第一個光學功能界面基本垂直入射的分光束穿過第一個光學功能界面上的柱面透鏡，然后緊接著穿過第二個光學功能界面上與所述柱面透鏡中心對齊的一個柱面透鏡，這樣穿過這兩個光學功能界面的分光束可以經由一個設計為傅里葉透鏡的聚光透鏡疊加到處理平面上。這個裝置證明是有缺點的，球形柱狀透鏡被一個挨一個地設置在一起，這樣在它們之間就出現了一個未被定義的過渡區域，當光束穿過這個過渡區域時將不受控制或無法被控制。這種方式的缺點是一方面導致了激光光束的強度分布在處理平面上受到影響，另一方面光學功能界面的整個平面在光束成型過程中不能被充分利用。由US 6,239,913 B1已知了一種開始時所提到的類型的裝置，其中在兩個光學功能界面上分別設置了一組凸柱面透鏡和一組凹柱面透鏡。凸柱面透鏡和凹柱面透鏡彼此交替，這樣整個界面都由凸和凹透鏡結構完全覆蓋了。根據該美國專利所實現的裝置可以在圖1a，1b和圖2a中看到。在這些圖中用笛卡爾坐標系清楚地畫出了這些裝置的概要。在圖1a和圖1b中可以看到一條要被成型的激光束1，它在Z軸的正方向上運動。激光束1穿過兩個透鏡陣列2，3，所述透鏡陣列分別在射入面上具有光學功能界面4，5，在射出面上具有光學功能界面6，7。穿過透鏡陣列2，3的激光束通過一個設計為傅里葉透鏡、用作雙凸透鏡的透鏡裝置8，被聚焦到處理平面9上。激光光束1的各個分光束都會被疊加到處理平面9上。從圖1a和圖1b中可以看出，射入面上光學功能界面4，5具有類似柱面透鏡的結構，其軸線在X軸方向上延伸，而在結構透鏡陣列2，3的射出面上的光學功能界面6，7具有類似柱面透鏡的結構，其圓柱軸線在Y軸方向上延伸。在圖2a中，可以清楚地看到激光束1相對于X軸方向穿過透鏡陣列2，3的射出面上的光學功能界面6，7的光束成型過程。特別是只畫出了從透鏡陣列2，3射出的一段，從圖2a中可以得知，射出面上的光學功能界面6，7分別具有交替的凸柱面透鏡10，11和凹柱面透鏡12，13。借助于作為例子所示出的分光束14a，14b和15a，15b可以看出，在第一個透鏡陣列2的凸柱面透鏡10的相應位置上出現的分光束14a，14b和15a，15b以同樣的出射角度離開凸柱面透鏡10，然后穿過分別與相應的凸柱面鏡面10中心對齊的第二透鏡陣列3的柱面透鏡11。從第二透鏡陣列3的凸柱面透鏡11射出的分光束14a，14b和15a，15b以相同的角度離開凸柱面透鏡11，以使這些分光束從用作傅里葉透鏡的透鏡裝置8聚焦到處理平面9上的相同位置。這在圖2a的右側可以清楚地看出來。通過傅里葉透鏡，使穿過不同的凸透鏡10，11的分光束可以重疊起來。穿過第一透鏡陣列2的凹柱面透鏡12的分光束16a，16b和17a，17b被證明還是存在問題的。分別穿過凹柱面透鏡12之一的分光束17a，16b在第二透鏡陣列3處穿過不同的凸柱狀透鏡11，結果導致它們出現在處理平面9上不同的位置。然而在相鄰的第一透鏡陣列2的凹柱面透鏡12的相同位置處的分光束17a，17b是以相同的角度射入透鏡陣列3，并且在處理平面9的相同位置上疊加，如在圖2a的右側示出的那樣。可以看到，穿過第一透鏡陣列2的凹柱面透鏡12的分光束16a，16b和17a，17b基本上分布在激光光束在處理平面9中相互疊加的范圍內。由此在處理平面9內得到了一個強度分布，如圖2b所示。在這個強度分布中，在當中部分有一個比較平坦的平頂區域18，并且在外部有兩個強度尖峰19，向上突出到平頂區域18的水平線之上，在強度尖峰19處向外分別緊接著下降沿20。這些外部的強度尖峰19在不同的應用中表現為外部的干擾。比較均勻的強度分布，尤其是不出現強度尖峰19的強度分布，是特別理想的期望值。本專利技術所提出的問題是提供一種如開始時所提到的類型的裝置，該裝置能夠比較充分地利用光學功能界面，從而產生更好的可供利用的強度分布。根據本專利技術，這通過具有權利要求1的特征部分所述特征的開始時所提到的類型的裝置來實現。從屬權利要求涉及本專利技術的優選實施例。根據本專利技術，在成像元件組的至少一組中，至少兩個成像元件具有不同的特性。通過這些不同的特性，一個元件組內的至少兩個，特別是多個成像元件例如可以避免疊加在分光束的一個強度分布邊緣范圍內，以致出現干擾強度尖峰。通過這種方式，利用本專利技術的裝置可以在工作平面內產生一個比圖2b中所示的現有技術更適合某些應用的強度分布。例如本專利技術的裝置適用在平版印刷中。當成像元件設計為衍射成像元件時，例如可以將其設計為類似光柵的結構、周期性折射率變化或者類似結構。當成像元件設計為折射成像元件時，可以將其設計為透鏡，其中特別是可以設計為柱面透鏡或類似柱面透鏡的透鏡。可以使一個元件組中的至少兩個透鏡的孔徑不同。附加地或者替代地，可以使一個元件組中的至少兩個透鏡的焦距不同。附加地或者替代地，可以使一個元件組中的至少兩個透鏡的光學功能界面的形狀不同。附加地或者替代地，可以使一個元件組中的至少兩個透鏡的數字孔徑不同。采用上面所述的措施可以使要被成型的光束的入射到光學功能界面上的分光束不會這樣在處理平面上疊加，導致在強度分布中出現干擾的強度尖峰。例如可以使這兩組成像元件中的第一組包括凸透鏡，而第二組包括凹透鏡。其中特別是可以將凹透鏡設計為凹柱面透鏡，將凸透鏡設計為凸柱面透鏡。可以將凹柱面透鏡和凸柱面透鏡相互交錯地設置，其中柱面透鏡，無論是凹柱面透鏡還是凸柱面透鏡，都在相同的方向上延伸。根據本專利技術的一個優選實施例，在成像元件組的至少一組中，設置了至少兩種類型的成像元件，每種類型分別設置有多個成像元件，其中第一種類型中的每一個成像元件相對于第二種類型中的每一個成像元件具有不同的特性。例如可以在光學功能界面中的至少一個界面上將第一類凸柱面透鏡、凹柱面透鏡和第二類凸柱面透鏡、凹柱面透鏡分別相鄰交替設置。通過這種排列方式可以相對于第二個光學功能界面的凹透鏡的頂點垂線，使第一個光學功能界面的凹透鏡的頂點垂線設置在垂直于光束傳播方向的方向上。通過這種方式，例如可以使在第一個光學功能界面的相鄰凹柱面透鏡的相同區域出現的分光束在穿過第二個光學功能界面后傳播方向被偏轉，使其不會疊加到處理平面上。通過這種方式，參照圖2a和圖2b所描述的在很多應用中作為干擾的強度尖峰就不會產生了。根據本專利技術，還可以使第一光學界面上的柱面透鏡的圓柱軸線基本平行于第二光學界面上的柱面透鏡的圓柱軸線。此外，這種裝置還可以具有包括成像元件的第三個和第四個光學功能界面。特別是可以在第三和第四個光學功能界面上設置其圓柱軸線相互平行，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于使光束成型的裝置，包括：－至少兩個光學功能界面（２４，２５，２６，２７），這些光學功能界面在要被成型的光束（２１）的傳播方向（ｚ）上一個接一個地排列，這樣光束（２１）能先后穿過至少兩個光學功能界面（２４，２５，２６，２７）， －兩組折射或者衍射成像元件，它們被設置在光學功能界面（２４，２５，２６，２７）中的至少一個光學功能界面上，其特征在于：－在上述兩組成像元件中的至少一組中，至少兩個成像元件具有不同的特征。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：豪席爾德德克，
申請(專利權)人：翰茲利索茲切科專利管理有限公司及兩合公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]