[发明专利]射束成形设备

说明书

本申请是名称为“射束成形设备和方法”、国际申请日为2009年6月5日、国际申请号为PCT/EP2009/004077、国家申请号为200980127880.6的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种射束成形设备。

背景技术

定义：在激光辐射的传播方向上意味着激光辐射的中间传播方向，尤其是如果其不是平面波或者至少部分发散的情况下。除了明确地相反指出之外，激光束、光束、子束或射束并不表示几何光学的理想化的射束，而是指实际的光束，如例如具有高斯轮廓或修改后的高斯轮廓的激光束，其并不具有无限小的射束横截面，而是具有延展的射束横截面。平顶(Top-Hat)分布或平顶强度分布或平顶轮廓是指这样一种强度分布，即至该强度分布至少对于一个方向基本上可以由矩形函数(rect(x))来描述。其中，在百分比范围中偏离矩形函数的或具有倾斜边沿的实际强度分布同样应当被称为平顶分布或平顶轮廓。

WO2007/140969A1中公开了一种射束成形装置。通过在那里所描述的装置，可以在工作面中获得窄的、线形的并且相对均匀的强度分布。存在要求非常紧凑并且非常均匀的线的应用，例如用于制造纯平显示器或太阳能电池的硅层的再结晶。这对于根据所述现有技术已知的装置而言只有以非常大的仪器开销才是可能的。

同样已知一种射束成形设备。例如，利用鲍威尔棱镜，半导体激光器的由快轴准直透镜准直后的激光束可以通过使用傅立叶透镜而在工作面中产生对应于平顶分布的强度分布。其中，鲍威尔棱镜和快轴准直透镜都必须单独地校准并且分别双面涂膜。

发明内容

本发明所要解决的一个问题是提供一种设备，利用该设备可以以更少的开销产生更均匀的和/或更紧凑的强度分布。此外，本发明要解决的一个问题是提供一种设备，其能够更经济和/或更简单地校准。而且，本发明要解决的一个问题是提供一种射束成形方法，利用该方法可以以更小的开销生成更均匀和/或更紧凑的强度分布。

根据本发明，所述设备包括至少两个激光源，其激光辐射可以由光学装置至少部分地叠加，其中激光辐射至少对于垂直于传播方向的方向是单模激光辐射。其中，光学装置可以是不仅折射的、而且衍射的光学装置或者具有反射镜。其中，叠加还提高了已经非常稳定的单模激光源的稳定性，因为各个激光源的波动通过叠加而被平均了。此外，通过使用多个单模激光源，还可以更简单地调整工作面中强度分布的功率，例如通过添加或移除一个或多个激光源。

其中存在这样的可能性，即光学装置具有至少一个光学功能转换界面，其中激光辐射的至少一个子束可以穿过该光学功能转换界面，使得激光辐射至少部分地在工作面中具有至少对于一个方向对应于平顶分布的强度分布。这样的转换界面例如可以被构造为鲍威尔棱镜或者是鲍威尔棱镜的一部分。

其中，可以为激光源中每一个的激光辐射分配这些转换界面之一，其中转换界面可以设置为阵列。由此，这些激光源中每一个的激光辐射可以单独地被转换为平顶角度分布。通过这些平顶角度分布的叠加在工作面中生成非常均匀的强度分布。

此外还可以规定，光学装置包括傅立叶排列(Fourieranordnung)的透镜装置，这些透镜装置可以叠加该至少两个激光源的激光辐射，其中透镜装置尤其地在要影响的激光辐射的传播方向上被设置在该至少一个转换界面之后。通过透镜装置对工作面中的各个单模激光辐射进行叠加，同时，平顶角度分布被转换为平顶强度分布。傅立叶排列的透镜装置因此有助于提高均匀性。

存在这样的可能性，即这些激光源具有不同的波长和/或不同的激光器类型。由此，可以有针对性地影响强度分布的谱组合。

可以规定，该至少一个转换界面非对称地构造。由此可以对傅立叶排列的透镜装置的成像误差进行校正。对于相应非对称地布置该至少一个转换界面的情况，透镜装置的叠加功能也可以集成到该至少一个转换界面中，从而可以不需要透镜装置。

此外还可以规定，至少两个转换界面在要影响的激光辐射的传播方向上一个接一个地被设置。由此可以提供其中可以使用非常大的角度范围的具有非常大的数值孔径的转换光学元件。

根据本发明，提出一种射束成形设备，包括：

能发射激光辐射的至少一个被构造为半导体激光器的激光源，所述激光辐射在快轴方向上具有的扩散度比慢轴方向上的大，

能够至少部分地对所述激光辐射在快轴方向上的扩散度进行准直的光学功能准直界面，