[发明专利]用于均匀化激光辐射的设备

说明书

本发明涉及一种用于均匀化激光辐射(100)的设备，该设备包括第一透镜阵列(1)，该第一透镜阵列具有第一光学功能边界面(10)和第二光学功能边界面(11)，激光辐射(100)能够通过所述第一光学功能边界面射入第一透镜阵列(1)中，并且激光辐射(100)能够通过所述第二光学功能边界面从第一透镜阵列(1)中射出，其中，这两个光学功能边界面(10、11)中的至少一个光学功能边界面包括多个透镜器件(3)，这些透镜器件适用于将激光辐射(100)分解成多个分光束(101、102、103)，并且该设备包括第二透镜阵列(2)，该第二透镜阵列在光束路径中设置在第一透镜阵列(1)下游，所述第二透镜阵列具有第一光学功能边界面(20)和第二光学功能边界面(21)，分光束(101、102、103)能够通过所述第一光学功能边界面射入第二透镜阵列(1)中，并且分光束(101、102、103)能够通过所述第二光学功能边界面从第二透镜阵列(2)中射出，其中，这两个光学功能边界面(20、21)中的至少一个光学功能边界面具有多个透镜器件(4)，这些透镜器件能够使分光束(101、102、103)折射，其中，所述第一透镜阵列(1)的透镜器件(3)构造成，使得这些透镜器件能够将激光辐射(100)分解为多个分光束(101、102、103)并且使这些分光束这样成形，使得分光束(101、102、103)能够基本上均匀地照亮第二透镜阵列(2)的透镜器件(4)。

技术领域

本发明涉及一种用于均匀化激光辐射的设备，该设备包括第一透镜阵列，该第一透镜阵列具有第一光学功能边界面以及第二光学功能边界面，激光辐射可通过第一光学功能边界面射入第一透镜阵列中，激光辐射可通过第二光学功能边界面从第一透镜阵列中射出，其中，这两个光学功能边界面的至少一个光学功能边界面包括多个透镜器件，这些透镜器件适用于将激光辐射分解成多个分光束，并且该设备包括第二透镜阵列，该第二透镜阵列在光束路径中设置在第一透镜阵列下游，所述第二透镜阵列具有第一光学功能边界面以及第二光学功能边界面，分光束可通过第一光学功能边界面射入第二透镜阵列中，分光束可通过第二光学功能边界面从第二透镜阵列中射出，其中这两个光学功能边界面的至少一个光学功能边界面包括多个透镜器件，这些透镜器件可将分光束折射。

背景技术

定义：激光辐射的传播方向是指激光辐射的平均传播方向，尤其是当该激光辐射不是平面波或至少部分发散时。若没有明确的另外说明，激光束、光束、分光束或射束不是指几何光学器件的理想化的光束，而是指实际的光束、例如具有高斯分布或修正的高斯分布或平顶分布(Top-Hat-Profil)的激光束，该激光束不具有无穷小的光束横截面，而是具有扩展的光束横截面。

开头所提类型的用于均匀化激光辐射的设备在现有技术中以各种不同的实施方式公开。这些设备用于实现在工作平面中沿至少一个方向激光辐射的强度的尽可能均匀(相等)的分布，这种设备为许多应用目的所需，例如可用于材料加工。

所画出的用于均匀化激光辐射的设备构造成两级的并且包括构成第一均匀化级的第一透镜阵列，该第一透镜阵列在第一光学功能边界面和/或第二光学功能边界面上具有多个透镜器件、尤其是柱面透镜器件。此外，这种类型的设备包括第二透镜阵列，该第二透镜阵列构成第二均匀化级并且沿着激光辐射的传播方向设置在第一透镜阵列下游并且在第一光学功能边界面和/或第二光学功能边界面上具有多个透镜器件、尤其是柱面透镜器件。此外，这种类型的用于均匀化光的设备常常构成有沿着光束传播方向位于第二透镜阵列下游的傅立叶透镜，该傅立叶透镜通常构造为球面透镜并且沿着光束传播方向设置在第二透镜阵列下游。第一透镜阵列的透镜器件对此能够将投射到第一透镜阵列上的准直过的激光束分解为多个分光束。第二透镜阵列结合傅立叶透镜对此能够将分光束在工作平面中这样叠加，使得能够在那里至少沿一个方向获得均匀(相等)的强度分布。傅立叶透镜的功能也能够以适当的方式被集成到第二透镜阵列中，从而能够在工作平面中获得均匀的强度分布。第一透镜阵列的柱面透镜器件的横截面轮廓(横向于这些柱面透镜器件各自的柱面轴线)构造成球面的并且因此可在数学上非常简单地通过唯一的半径(曲率半径)来描述。此外，第二透镜阵列的柱面透镜器件的横截面轮廓(横向于其各自的柱面轴线)也构造成球面的。