"Vorrichtung zur Formung eines Lichtstrahls"

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung zur Formung eines Lichtstrahls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Laservorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 22. Weiterhin betrifft die vorliegende

Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 25.

Definitionen: In Ausbreitungsrichtung des zu beeinflussenden Lichts meint die mittlere Ausbreitungsrichtung des Lichts, insbesondere wenn dieses keine ebene Welle ist oder zumindest teilweise divergent ist. Mit Lichtstrahl, Teilstrahl oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich anderes angegeben ist, kein idealisierter Strahl der geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl mit einem Gauß-Profil, der keinen infinitesimal kleinen , sondern einen ausgedehnten Strahlquerschnitt aufweist. Mittenabstand (Pitch) meint den Abstand der Mitten der Linsen eines

Arrays zueinander in der Richtung, in der die Linsen in dem Array nebeneinander angeordnet sind .

Aus der EP 1 489 438 A1 ist eine Vorrichtung zur Formung eines Lichtstrahls der eingangs genannten Art bekannt. Die darin beschriebene Vorrichtung umfasst zwei Arrays von Zylinderlinsen, die in Ausbreitungsrichtung des zu formenden Lichtstrahls hintereinander angeordnet sind . Hinter dem zweiten der beiden Linsenarrays ist eine Bikonvexlinse angeordnet, die das durch die Linsenarrays hindurch getretene Licht in einer Arbeitsebene überlagern kann. Mittels einer derartigen Vorrichtung kann beispielsweise ein Laserstrahl, der eine einem Gauß-Profil entsprechende Intensitätsverteilung aufweist, derart geformt werden, dass er in der Arbeitsebene eine einem so genannten Top-Hat entsprechende I ntensitätsverteilung aufweist.

Bei einer derartigen Vorrichtung werden einzelne Punkte einer eingangsseitigen Intensitätsverteilung in bestimmte Punkte einer ausgangsseitigen Intensitätsverteilung übertragen. Dies erweist sich als nachteilig, weil damit die Form des Intensitätsprofils in der Arbeitsebene stark abhängig ist von der eingangsseitigen

Intensitätsverteilung des zu formenden Lichtstrahls. Beispielsweise bewirkt eine Verschiebung des Lichtstrahls auf der Eingangsseite oder eine Veränderung des Winkels, unter dem der Lichtstrahl auf die Vorrichtung auftrifft, eine Veränderung der Form des Intensitätsprofils. Daher gestaltet sich die Justage der Vorrichtung sehr aufwendig.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Formung eines Lichtstrahls der eingangs genannten Art, die toleranter gegenüber eingangsseitigen Veränderungen der Intensitätsverteilung des zu formenden

Lichtstrahls ist, insbesondere wenn das Licht des Lichtstrahls kohärent ist. Weiterhin soll eine Laservorrichtung der eingangs genannten Art weitergebildet werden. Weiterhin soll ein Verfahren der eingangs genannten Art angegeben werden.

Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung zur Formung eines Lichtstrahls durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 , hinsichtlich der Laservorrichtung durch eine Laservorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 22 sowie hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 25 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen , dass die Vorrichtung erste Linsenmittel umfasst, die zwischen dem ersten und dem zweiten Linsenarray angeordnet sind und durch das erste Linsenarray hindurch getretene Anteile des Lichts vor dem zweiten Linsenarray oder im Bereich des zweiten Linsenarrays miteinander überlagern können. Das erste Linsenarray teilt die Eingangsintensitätsverteilung in mehrere oder viele Abschnitte auf. Je größer die Anzahl der Linsen des ersten Linsenarrays ist, desto definierter ist d ie Intensitätsverteilung der durch die einzelnen Linsen hindurch getretenen Anteile des Lichts. Beispielsweise kann durch die Form der Linsen eine Ausgangsintensitätsverteilung, wie beispielsweise eine Top-Hat-Verteilung vorgegeben werden. Wenn die Linsen des ersten Linsenarrays gleich sind , wird jede der Linsen die gleiche vorgegebene Strahlumformung durchführen. Die sich durch das Hindurchtreten durch die Linsen ergebenden Intensitätsverteilungen der einzelnen Abschnitte oder Teilstrahlen werden durch die ersten Linsenmittel im Bereich des zweiten Linsenarrays oder kurz vor diesem überlagert. Vorteilhafterweise ist das Licht des zu formenden Lichtstrahls kohärent oder zumindest teilkohärent, so dass diese überlagerung zu starken Interferenzeffekten führt. Die sich daraus ergebenden Interferenzmuster sind periodisch und wiederholen mehrfach die Eingangsintensitätsverteilung in anderem Maßstab. Die Einhüllende dieser sich periodisch wiederholenden I ntensitätsverteilung weist immer noch die gewünschte vorgegebene I ntensitätsverteilung auf. Im Bereich dieser überlagerung wird das zweite Linsenarray positioniert, um die Interferenzmuster möglichst zu begradigen und um nur noch die Einhüllende beizubehalten . Die Linsen des zweiten Linsenarrays können eine an die Eingansintensitätsverteilung angepasste Form aufweisen. Die sich hinter dem zweiten Linsenarray ergebende I ntensitätsverteilung beziehungsweise Feldverteilung ist tolerant gegenüber Veränderungen der Intensitätsverteilung vor dem ersten Linsenarray.

-A-

Bei Veränderung dieser eingangsseitigen Intensitätsverteilung verändert sich lediglich die Gesamtintensität des Lichtstrahls, nicht jedoch die Intensitätsverteilung beziehungsweise Feldverteilung. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich aus einer eingangsseitigen Intensitätsverteilung eine definierte ausgangsseitige

Intensitätsverteilung erreichen, die beispielsweise als Top-Hat- Verteilung ausgebildet ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die ausgangsseitige Intensitätsverteilung der eingangsseitigen Intensitätsverteilung entspricht oder gleicht, wobei dann durch d ie erfindungsgemäße Vorrichtung die Strahlqualität des Lichtstrahls verbessert werden kann.

Die sich aufgrund der Interferenzeffekte ergebenden, sich periodisch wiederholenden I nterferenzmuster bilden zueinander beabstandete lokale I ntensitätsmaxima im Bereich des zweiten Linsenarrays. Vorteilhafterweise entspricht der Abstand dieser lokalen

I ntensitätsmaxima zueinander dem Mittenabstand der Linsen des zweiten Linsenarrays zueinander.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Linsen des ersten Linsenarrays und/oder die Linsen des zweiten Linsenarrays jeweils derart gestaltet sind, insbesondere jeweils in ihren Randbereichen eine derartige

Krümmung aufweisen, dass dadurch beugungsbedingte Effekte verringert werden. Dabei können die Linsen in einem mittleren Bereich einen Querschnitt aufweisen, der im Wesentlichen einem asphärischen Querschnitt zweiter Ordnung , wie beispielsweise einem hyperbolischen oder einem parabelförmigen Querschnitt entspricht.

Weiterhin können die Linsen in ihren Randbereichen einen Querschnitt aufweisen , der von einem asphärischen Querschnitt zweiter Ordnung abweicht. Durch diese Gestaltung der Linsen der Linsenarrays kann ein sehr gleichmäßiges Top-Hat-Profil der ausgangsseitigen I ntensitätsverteilung erreicht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Filtereinheit zur Verkleinerung der Beugungsmaßzahl M ² des zu formenden Lichtstrahls umfasst. Diese Filtereinheit kann als Fourier- Filtereinheit ausgebildet sein . Dazu kann beispielsweise die

Filtereinheit zweite und dritte Linsenmittel für die zweifache Fouriertransformation des Lichtstrahls umfassen , die derart angeordnet sind, dass die ausgangsseitige Fourierebene der zweiten Linsenmittel der eingangsseitigen Fourierebene der dritten Linsenmittel entspricht. Weiterhin kann die Filtereinheit eine

Aperturblende umfassen, die in der ausgangsseitigen Fourierebene der zweiten Linsenmittel und/oder in der eingangsseitigen Fourierebene der dritten Linsenmittel angeord net ist. I nhomogenitäten in der Intensitätsverteilung hinter dem zweiten Linsenarray werden sich in der Regel mehrfach genau periodisch wiederholen. Diese

Periodizität kann sich daraus ergeben , dass das erste und das zweite Linsenarray periodisch sind , wobei deren Periodizitäten durch die überlagerung im Bereich des zweiten Linsenarrays miteinander korreliert werden. Dieser Effekt tritt insbesondere kann auf, wenn das Licht des zu formenden Lichtstrahls räumlich kohärent oder zumindest räumlich teilkohärent ist. Die Periodizität kann dann starke Beugungseffekte verursachen. Die Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung hinter dem zweiten Linsenarray werden durch die erste Fouriertransformation in die nullte, die erste und weitere Beugungsordnungen gebeugt und können durch ein räumliches Filter wie die Aperturblende aus dem Lichtstrahl heraus gefiltert werden. Damit wird die Qualität der Intensitätsverteilung weiter verbessert. Beispielsweise kann nur die nullte Ordnung durch die Aperturblende durch gelassen werden und die erste und höhere Ordnungen von der Aperturblende heraus gefiltert werden . Oder es werden die nullte und die erste Ordnung durch gelassen und die zweite sowie höhere Ordnungen heraus gefiltert.

Es besteht die Möglichkeit, dass die ersten Linsenmittel und/oder die zweiten Linsenmittel und/oder die dritten Linsenmittel jeweils eine Linse oder ein Linsenarray oder eine Mehrzahl von Linsen oder Linsenarrays umfassen . Dabei kann vorgesehen sein, dass die Linsen des mindestens einen Linsenarrays der ersten , zweiten oder dritten

Linsenmittel einen Mittenabstand aufweisen , der sich von dem Mittenabstand des ersten Linsenarrays und/oder von dem Abstand lokaler Intensitätsmaxima vor dem zweiten Linsenarray zueinander unterscheidet. Durch die unterschiedlichen Mittenabstände kann gegebenenfalls auf hinter den Linsenarrays angeordnete Linsen zur

überlagerung verzichtet werde, weil diese Funktion auf das oder die Linsenarrays übertragen werden kann.

Gemäß Anspruch 22 ist vorgesehen, dass in dem Resonator eine erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist, um den austretenden Laserstrahl intracavity beeinflussen zu können. Dadurch kann verhindert werden, dass die Laservorrichtung auf unerwünschten Moden schwingt, so dass ein Laserstrahl mit einer sehr kleinen Beugungsmaßzahl M ² erzeugt werden kann.

Dabei kann vorgesehen sein , dass der austretende Laserstrahl eine einem Top-Hat-Profil entsprechende Intensitätsverteilung aufweist.

Dadurch eignet sich der Laserstrahl insbesondere für Anwendungen wie Materialbearbeitung oder dergleichen.

Alternativ kann dabei vorgesehen sein , dass der austretende Laserstrahl eine einem Gauß-Profil entsprechende Intensitätsverteilung aufweist, wobei die Laserstrahlung im Inneren des Resonators zumindest abschnittsweise eine einem Top-Hat-Profil entsprechende Intensitätsverteilung aufweist. Durch ein zumindest abschnittsweise Top-Hat-förmiges Intensitätsprofil im Inneren des Resonators kann der Wirkungsgrad des Lasers erhöht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer dritten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden

Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer vierten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig. 5a eine schematische Seitenansicht einer fünften

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig. 5b eine Detailansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 5a;

Fig. 5c eine Detailansicht gemäß dem Pfeil Vc in Fig. 5b;

Fig. 6a eine Fig. 5b entsprechende schematische Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig. 6b eine Detailansicht gemäß dem Pfeil VIb in Fig. 6a;

Fig. 7a eine Fig. 5b entsprechende schematische Seitenansicht einer siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen I ntensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig . 7b eine Detailansicht gemäß dem Pfeil VI Ib in Fig. 7a;

Fig. 7c eine Detailansicht gemäß dem Pfeil VI Ic in Fig. 7a;

Fig. 8a eine Fig. 5b entsprechende schematische Seitenansicht einer achten Ausführungsform einer erfind ungsgemäßen

Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung ;

Fig. 8b eine Detailansicht gemäß dem Pfeil VI I Ib in Fig . 8a;

Fig . 9a eine Fig . 5b entsprechende schematische Seitenansicht einer neunten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung;

Fig . 9b eine Detailansicht gemäß dem Pfeil IXb in Fig. 9a;

Fig. 10a eine Fig. 5b entsprechende schematische Seitenansicht einer zehnten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit schematischen Intensitätsverteilungen eines zu formenden Lichtstrahls an unterschiedlichen Orten der Vorrichtung ;

Fig . 10b eine Detailansicht gemäß dem Pfeil Xb in Fig. 10a.

Zur besseren Orientierung ist in den Figuren jeweils ein kartesisches Koordinatensystem eingezeichnet.

Die in Fig. 1 abgebildete Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst in Ausbreitungsrichtung eines zu formenden

Lichtstrahls beziehungsweise in positiver Z-Richtung hintereinander ein erstes Linsenarray 1 , erste Linsenmittel 3, ein zweites Linsenarray 2 und eine Filtereinheit 4. Die Filtereinheit 4 weist dabei in Z- Richtung hintereinander zweite Linsenmittel 5, eine Aperturblende 7 und dritte Linsenmittel 6 auf.

In Z-Richtung vor dem ersten Linsenarray 1 ist in Fig . 1 eine gaußförmige Intensitätsverteilung 8 eingezeichnet, die schematisch einen einfallenden Lichtstrahl mit einem Gauß-Profil, wie beispielsweise einen typischen Laserstrahl symbolisieren soll . Das erste Linsenarray 1 umfasst in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel ein Substrat, das auf seiner Austrittsseite in X-Richtung nebeneinander angeordnete Zylinderlinsen 9 mit sich in Y-Richtung erstreckenden Zylinderachsen aufweist. Es besteht die Möglichkeit, dass auf der Eintrittsseite des Substrats ebenfalls Zylinderlinsen angeordnet sind , deren Zylinderachsen sich in X-Richtung erstrecken .

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das erste Linsenarray 1 anstelle eines Substrats zwei oder mehr Substrate umfasst, auf denen jeweils Linsen, insbesondere Zylinderlinsen angeordnet sind , deren

Zylinderachsen parallel und/oder senkrecht zueinander ausgerichtet sein können.

Durch das erste Linsenarray 1 wird der zu formende Lichtstrahl in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt, die jeweils eine von der Form der einzelnen Zylinderlinsen 9 abhängige Intensitätsverteilung aufweisen. Die sich durch das Hindurchtreten durch die Zylinderlinsen 9 ergebenden Intensitätsverteilungen werden durch die ersten Linsenmittel 3 im Bereich des zweiten Linsenarrays 2 oder kurz vor diesem überlagert. Die ersten Linsenmittel 3 können wie abgebildet als einzelne Linse oder aber auch als System von mehreren Linsen ausgebildet sein. Dabei kann der Abstand zwischen dem ersten Linsenarray 1 und den ersten Linsenmitteln 3 der Summe der Brennweiten des ersten Linsenarrays 1 und der ersten Linsenmittel 3 entsprechen, so dass das erste Linsenarray 1 und die ersten Linsenmittel 3 ein Teleskop oder eine teleskopähnliche Anordnung bilden.

Weiterhin kann der Abstand zwischen dem zweiten Linsenarray 2 und den ersten Linsenmitteln 3 der Summe der Brennweiten des zweiten Linsenarrays 2 und der ersten Linsenmittel 3 entsprechen, so dass das zweite Linsenarray 2 und die ersten Linsenmittel 3 ebenfalls ein

Teleskop oder eine teleskopähnliche Anordnung bilden.

Die ersten Linsenmittel 3 bilden somit sie mit den Linsenarrays 1 , 2 eine telezentrische Anordnung. Weiterhin sind die ersten Linsenmittel 3 derart angeordnet, dass in der ausgangsseitigen Brennebene der Linsenmittel 3 eine Fouriertransformation der eingangsseitigen

Brennebene der Linsenmittel 3 entsteht.

Durch die überlagerung der einzelnen Abschnitte oder Teilstrahlen des durch die Zylinderlinsen 9 hindurch getretenen Lichts können im

FaII kohärenten oder teilkohärenten Lichtes starke I nterferenzeffekte auftreten . Mit dem Bezugszeichen 10 ist in Fig. 1 eine Intensitätsverteilung beziehungsweise eine Feldverteilung bezeichnet, die sich kurz vor beziehungsweise im Bereich des zweiten Linsenarrays 2 ergeben kann . Diese Intensitätsverteilung 10 weist sich aus der überlagerung ergebende Interferenzmuster auf, die periodisch sind und mehrfach die Eingangsintensitätsverteilung in anderem Maßstab wiederholen. Die Einhüllende dieser sich periodisch wiederholenden Intensitätsverteilung weist immer noch die gewünschte vorgegebene Intensitätsverteilung auf, wie beispielsweise ein Top-Hat-Profil.

Das zweite Linsenarray 2 umfasst in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel zwei Substrate 1 1 , 12, von denen das erste Substrat 1 1 auf seiner Eintrittsseite und das zweite Substrat 12 auf seiner Austrittsseite in X-Richtung nebeneinander angeordnete

Zylinderlinsen 13, 14 mit sich in Y-Richtung erstreckenden Zylinderachsen aufweist. Es besteht die Möglichkeit, dass auf der Austrittsseite des ersten Substrats 1 1 und/oder auf der Eintrittsseite des zweiten Substrats 12 ebenfalls Zylinderlinsen angeordnet sind , deren Zylinderachsen sich in X-Richtung erstrecken. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das zweite Linsenarray 2 anstelle zweier Substrate 1 1 , 12 nur ein Substrat umfasst, auf dem auf der Eintritts- und/oder auf der Austrittsseite Linsen , insbesondere Zylinderlinsen angeordnet sind , deren Zylinderachsen parallel und/oder senkrecht zueinander ausgerichtet sein können .

Die sich aufgrund der Interferenzeffekte ergebenden , sich periodisch wiederholenden I nterferenzmuster der Intensitätsverteilung 10 bilden zueinander beabstandete lokale I ntensitätsmaxima im Bereich des zweiten Linsenarrays 2. Vorteilhafterweise entspricht der Abstand dieser lokalen Intensitätsmaxima zueinander dem Mittenabstand der

Zylinderlinsen 13 und/oder 14 des zweiten Linsenarrays 2 in X- Richtung zueinander. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass

F*λ

P =

gewählt wird, wobei P' der Mittenabstand der Zylinderlinsen 13 und/oder 14 des zweiten Linsenarrays 2 ist. Dieser Mittenabstand P' entspricht auch der Breite der Zylinderlinsen 13 und/oder 14 des zweiten Linsenarrays 2 in X-Richtung. F bezeichnet die Brennweite des ersten Linsenmittels 3. λ ist die Wellenlänge des zu formenden Lichtstrahls. P ist der Mittenabstand der Zylinderlinsen 9 des ersten

Linsenarrays 1 in X-Richtung, der der Breite der Zylinderlinsen 9 des ersten Linsenarrays 1 in X-Richtung entspricht.

Das zweite Linsenarray 2 dient dazu, die Interferenzmuster der Intensitätsverteilung 10 möglichst zu begradigen und möglichst nur noch die Einhüllende beizubehalten. Die Zylinderlinsen 13, 14 des zweiten Linsenarrays 2 können eine an die

Eingansintensitätsverteilung angepasste Form aufweisen. Die sich hinter dem zweiten Linsenarray ergebende Intensitätsverteilung 15 beziehungsweise Feldverteilung weist in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel Inhomogenitäten auf, die sich mehrfach genau periodisch wiederholen. Diese Periodizität kann sich daraus ergeben, dass das erste und das zweite Linsenarray 1 , 2 periodisch sind, wobei deren Periodizitäten durch die überlagerung im Bereich des zweiten Linsenarrays 2 miteinander korreliert werden. Diese Periodizität kann insbesondere bei kohärentem oder zumindest teilkohärentem Licht starke Beugungseffekte verursachen.

Aufgrund dieser Beugungseffekte ist die Filtereinheit 4 in der Lage, die Inhomogenitäten aus der Intensitätsverteilung beziehungsweise aus der Feldverteilung des zu formenden Lichtstrahls herauszufiltern . Dazu sind die zweiten Linsenmittel 5, die Aperturblende 7 und die dritten Linsenmittel 6 in einer Fourieranordnung in der Vorrichtung untergebracht. Das bedeutet, dass jedes der Linsenmittel 5, 6 eine Fouriertransformation des zu formenden Lichtstrahls bewirkt, wobei die Aperturblende 7 in der ausgangsseitigen Fourierebene der zweiten Linsenmittel 5 und/oder in der eingangsseitigen Fourierebene der dritten Linsenmittel 6 angeordnet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden , dass der Abstand zwischen den zweiten Linsenmitteln 5 und der Aperturblende 7 der Brennweite der zweiten Linsenmittel 5 entspricht und/oder dass der Abstand zwischen den dritten Linsenmitteln 6 und der Aperturblende 7 der Brennweite der dritten Linsenmittel 6 entspricht.

Es besteht die Möglichkeit, dass die zweiten Linsenmittel 5 und/oder die dritten Linsenmittel 6 wie abgebildet jeweils aus einer Linse bestehen oder aber auch eine Mehrzahl von Linsen umfassen.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 16 schematisch eine Intensitätsverteilung beziehungsweise Feldverteilung angedeutet, die sich durch einmalige Fouriertransformation mittels der zweiten Linsenmittel 5 im Bereich der Aperturblende 7 ergibt. Dabei ist in der Mitte ein Peak 17 angeordnet, der einer nullten Ordnung der fouriertransformierten Intensitätsverteilung 16 entspricht. Seitlich nach außen beziehungsweise in positiver und negativer X-Richtung versetzt zu dem Peak 17 der nullten Ordnung sind zwei Peaks 18 angeordnet, die der ersten Ordnung der fouriertransformierten Intensitätsverteilung 16 entsprechen. Seitlich nach außen versetzt zu den Peaks 18 sind Peaks 19, 20 angeordnet, die höheren Ordnungen der fouriertransformierten I ntensitätsverteilung 16 entsprechen . Die

Aperturblende 7 ist in X-Richtung und gegebenenfalls auch in Y- Richtung derart dimensioniert, dass lediglich Anteile des Lichts, die dem Peak 17 der nullten Ordnung entsprechen, hindurch gelassen werden.

Es ist wichtig, an dieser Stelle anzumerken, dass die Periodizität in der Feldverteilung vor und/oder hinter dem zweiten Linsenarray 2 eine Voraussetzung für die Möglichkeit ist, mittels der Filtereinheit 4 Einfluss auf die Feldverteilung zu nehmen. Eine nicht periodische beziehungsweise homogene Feldverteilung vor und/oder hinter dem zweiten Linsenarray 2 bietet nicht die Möglichkeit, mit der

Filtereinheit 4 Anteile des Lichts, die höheren Ordnungen als beispielsweise der nullten Ordnung entsprechen, herauszufiltern. Durch dieses Herausfiltern wird die periodische Komponente aus der Feldverteilung herausgefiltert.

Durch die von den dritten Linsenmitteln 6 bewirkte zweite

Fouriertransformation wird der zu formende Lichtstrahl dann in einen Zustand überführt, in dem er eine Intensitätsverteilung 21 beziehungsweise Feldverteilung aufweist, wie sie am rechten Rand der Fig. 1 abgebildet ist. Diese Intensitätsverteilung 21 entspricht einem Top-Hat-Profil, bei dem lediglich im Bereich der seitlichen

Flanken leichte Artefakte auftreten, die aufgrund der begrenzten numerischen Apertur der Linsen beziehungsweise der Aperturblende 7 entstehen. Das Intensitätsprofil 21 ist jedoch sehr genau definiert und lässt sich mit einfachen Mitteln in ein sehr homogenes Top-Hat-Profil überführen.

In den Fig. 2 bis Fig. 10b sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 .

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der hinter der Filtereinheit 4 eine Schmidtplatte 22 und Abbildungsmittel 23 angeordnet sind. Durch diese zusätzlichen refraktiven Mittel lässt sich die Intensitätsverteilung 21 in eine einem Top-Hat-Profil entsprechende Intensitätsverteilung 24 umwandeln.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der hinter dem zweiten Linsenarray 2 als Feldlinse dienende Abbildungsmittel 25 angeordnet sind. Durch diese zusätzlichen refraktiven Mittel entsteht anstelle der Intensitätsverteilung 21 hinter der Filtereinheit 4 eine einem Top-Hat-

Profil entsprechende Intensitätsverteilung 26.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Zylinderlinsen 9 des ersten Linsenarrays 1 und unter Umständen auch die Zylinderlinsen 13, 14 des zweiten Linsenarrays 2 so geformt sind, dass die interferenzbedingten

Artefakte an den Flanken der Intensitätsverteilung nicht entstehen. Vielmehr weist der zu formende Lichtstrahl hinter der Filtereinheit 4 eine Intensitätsverteilung 27 auf, die einem Top-Hat-Profil entspricht. Die Zylinderlinsen 9 und gegebenenfalls auch die Zylinderlinsen 13, 14 können dabei geformt sein, wie die in DE 10 2004 020 250 A1 beschriebenen Zylinderlinsen. Diese Zylinderlinsen weisen jeweils in ihren Randbereichen eine derartige Krümmung auf, dass dadurch beugungsbedingte Effekte verringert werden. Insbesondere weisen die Zylinderlinsen in einem mittleren Bereich einen Querschnitt auf, der im Wesentlichen einem asphärischen Querschnitt zweiter

Ordnung, wie beispielsweise einem hyperbolischen oder einem parabelförmigen Querschnitt entspricht, wobei die Zylinderlinsen gleichzeitig in ihren Randbereichen einen Querschnitt aufweisen, der von einem asphärischen Querschnitt zweiter Ordnung abweicht.

Es ist aus Fig. 4 ersichtlich, dass bereits die Intensitätsverteilung 10 vor dem zweiten Linsenarray 2 eine etwas andere Einhüllende aufweist als die der in Fig. 1 bis Fig. 3 erzielten Intensitätsverteilung 10. Insbesondere ist die Einhüllende an den seitlichen Rändern etwas niedriger. Diese Veränderung der Intensitätsverteilung 10 vor dem zweiten Linsenarray 2 trägt letztlich zur Generierung der einem Top- Hat entsprechenden ausgangsseitigen Intensitätsverteilung 27 bei.

Fig. 5a bis Fig. 5c zeigen eine Ausführungsform, bei der die ersten Linsenmittel durch zwei separate Linsen 3a und 3b gebildet werden. Auch bei der Verwendung zweier separater Linsen 3a, 3b kann ebenfalls eine Teleskopanordnung oder teleskopähnliche Anordnung vorgesehen sein. Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform das Systems aus den Linsen 3a, 3b mit den Linsenarrays 1 , 2 eine telezentrische Anordnung bilden. Weiterhin sind die Linsen 3a, 3b derart angeordnet, dass in der ausgangsseitigen Brennebene des

Systems aus den Linsen 3a, 3b eine Fouriertransformation der eingangsseitigen Brennebene des Systems aus den Linsen 3a, 3b entsteht. Die ausgangsseitige Brennebene oder Fourierebene des Systems aus den Linsen 3a, 3b entspricht dabei der eingangsseitigen Brennebene des zweiten Linsenarrays 2.

Fig. 5b und Fig. 5c lässt sich entnehmen, dass vor dem zweiten Linsenarray 2 beziehungsweise sogar vor der zweiten Linse 3b in X- Richtung voneinander beabstandete lokale Intensitätsmaxima 28 entstehen, die jeweils gemäß der ebenfalls eingezeichneten Intensitätsverteilung 10 ein Gauß-Profil aufweisen. In Fig. 5a und Fig.

5b ist verdeutlicht, dass die Einhüllende 29 der Intensitätsverteilung 10 einem Top-Hat-Profil entsprechen kann.

Das zweite Linsenarray 2 umfasst bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5a bis 5c lediglich ein Substrat 12, kann aber auch wie die

bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele zwei oder mehr Substrate aufweisen.

Die erste Linse 3a kann dabei die Fouriertransformation bewirken, wohingegen die zweite Linse 3b die Telezentrizität des Systems hervorruft. Wenn die zweite Linse 3b bei gleicher Anordnung der ersten Linse 3a weggelassen wird , wird die Intensitätsverteilung 10 nicht verändert. Lediglich die mittleren Ausbreitungsrichtungen der von den lokalen Intensitätsmaxima 28 ausgehenden Teilstrahlen werden nicht mehr parallel zueinander sein.

Die Ausführungsform gemäß den Fig. 6a und 6b zeigt daher eine

Vorrichtung , bei der die zweite Linse 3b weggelassen und durch ein Linsenarray 30 ersetzt wurde. Die Linsen dieses Linsenarrays 30 sind als Zylinderlinsen 31 mit sich in Y-Richtung erstreckenden Zylinderachsen ausgeführt. Dieses Linsenarray 30 kann auch als Teil des Linsenarrays 2 gemäß den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis

Fig. 4 angesehen werden. Allerdings weist das Linsenarray 30 einen Mitte nabstand P ₁ der einzelnen Zylinderlinsen 31 auf, der kleiner ist als der Abstand P ₂ der lokalen Intensitätsmaxima 28 zueinander. Durch diese Wahl des Mittenabstands Pi kann die Parallelität der von den lokalen I ntensitätsmaxima 28 ausgehenden Teilstrahlen gewährleistet werden. Im Unterschied zu der Ausführungsformen gemäß den Fig. 5a bis Fig . 5c sind aufgrund der Zylinderlinsen 31 , die im Vergleich zur Linse 3b sehr klein sind , die Abbildungsfehler kleiner.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7a bis Fig . 7c ist auch die erste Linse 3a durch ein Linsenarray 32 ersetzt. Die Linsen dieses Linsenarrays 32 sind als Zylinderlinsen 33 mit sich in Y-Richtung erstreckenden Zylinderachsen ausgeführt. Das Linsenarray 32 weist einen Mittenabstand P ₃ der einzelnen Zylinderlinsen 33 auf, der

kleiner ist als der Mittenabstand P ₄ der Zylinderlinsen 9 des ersten Linsenarrays 1 und damit der von diesen erzeugten lokalen Intensitätsmaxima 34 zueinander. Durch diese Wahl des Mittenabstands P ₃ kann die Funktion der Linse 3a durch das Linsenarray 32 realisiert werden. Auch hier werden durch die kleine

Ausdehnung der Zylinderlinsen 33 im Vergleich zu der ersten Linse 3a die Abbildungsfehler verkleinert.

Die Ausführungsform gemäß den Fig. 8a und Fig. 8b unterscheidet sich von derjenigen gemäß den Fig. 5a bis Fig. 5c nur dadurch, dass der Abstand zwischen den zweiten Linsenmitteln 5 der Filtereinheit 4 und dem zweiten Linsenarray 2 etwas kleiner ist. Die zweiten Linsenmittel 5 gemäß Fig. 8a und Fig. 8b konvergieren die von den lokalen Intensitätsmaxima 28 ausgehenden Teilstrahlen.

Diese Funktion der zweiten Linsenmittel 5 gemäß Fig. 8a wird in der Ausführungsform gemäß Fig. 9a und Fig. 9b durch das Linsenarray

30' mit übernommen, das sich von dem Linsenarray 30 gemäß Fig. 6a und Fig. 6b lediglich dadurch unterscheidet, dass der Mittenabstand Pi ' der Zylinderlinsen 31 ' etwas kleiner ist als der Mittenabstand Pi der Zylinderlinsen 31 . Dadurch verlaufen die von den lokalen Intensitätsmaxima 28 ausgehenden Teilstrahlen nicht parallel zueinander sondern konvergieren bereits ein wenig. Mit dieser Ausführungsform können somit gegenüber derjenigen gemäß Fig. 6a und 6b die Linsenmittel 5 eingespart werden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 10a und 10b entspricht derjenigen gemäß Fig. 9a und Fig. 9b bis auf die Tatsache, dass die erste Linse

3a wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7a und Fig. 7b durch das Linsenarray 32 ersetzt wurde. Somit ergibt sich eine Vorrichtung, bei der auf große Linsen größtenteils verzichtet werden kann und die

Strahlformung fast ausschließlich durch Mikrorasterlinsen der einzelnen Linsenarrays 1 , 32, 30', 2 erzielt wird.

Es besteht die Möglichkeit, die Form der einzelnen Zylinderlinsen 9, 33, 31 , 14 gezielt derart zu formen beziehungsweise zu verändern, dass am Ausgang der Vorrichtung keine Top-Hat-Verteilung, sondern eine beliebige vorgebbare Intensitätsverteilung entsteht.