Verfahren und Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks mittels einer Fokuszone, wobei das Werkstück ein transparentes Material aufweist.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks mittels einer Fokuszone, wobei das Werkstück ein transparentes Material aufweist.

Aus der EP 3 311 947 Bl ist ein Verfahren zur Laserbearbeitung eines transparenten Werkstücks wie zum Beispiel eines Glassubstrats bekannt, wobei das Werkstück mittels eines Impulslaserstrahls bearbeitet wird, welcher eine längliche Fokuszone mit nicht-achsensymmetrischem Strahlquerschnitt aufweist.

Aus der DE 10 2020 103 884 Al ist eine Vorrichtung für eine Justage einer Bearbeitungsoptik einer Laserbearbeitungsmaschine bekannt.

Aus der DE 10 2019 128 362 B3 ist ein diffraktives optisches Strahlformungselement zum Aufprägung einer Phasenverteilung auf ein transversales Strahlprofil eines Laserstrahls vorgesehen.

Aus der WO 2020/212175 Al ist eine Bearbeitungsoptik zur Werkstückbearbeitung bekannt, umfassend ein doppelbrechendes Polarisator- Element zur Aufteilung mindestens eines Eingangslaserstrahls in ein Paar von senkrecht zueinander polarisierten Teilstrahlen, sowie eine im Strahlengang nach dem Polarisator-Element angeordnete Fokussieroptik zur Fokussierung der Teilstrahlen auf Fokuszonen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung und ein eingangs genanntes Verfahren bereitzustellen, mittels welchen sich eine Ausbildung von Materialmodifikationen in dem Material des Werkstücks besser kontrollieren lässt, um insbesondere eine Trennung des Materials mit glatterer Trennfläche zu realisieren.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Strahlformungseinrichtung zur Ausbildung der Fokuszone aus einem Eingangslaserstrahl umfasst, wobei die Fokuszone bezüglich einer Längsachse länglich ausgebildet ist und wobei die Fokuszone senkrecht zur Längsachse einen asymmetrischen Querschnitt mit einer Vorzugsrichtung aufweist, eine Stelleinrichtung zur Veränderung der Vorzugsrichtung während der Laserbearbeitung des Werkstücks, und eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Stelleinrichtung auf Grundlage einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift, um die Vorzugsrichtung während der Laserbearbeitung des Werkstücks zu steuern und/oder zu regeln.

Zur Laserbearbeitung des Werkstücks ist es vorgesehen, dass die Fokuszone in das Material des Werkstücks eingebracht wird und relativ zu dem Material bewegt wird. Es werden dadurch Materialmodifikationen entlang einer Bearbeitungsfläche ausgebildet, an welcher das Material des Werkstücks insbesondere trennbar ist.

Die Vorzugsrichtung des Querschnitts der Fokuszone ist korreliert mit einer Vorzugsrichtung eines Querschnitts von Materialmodifikationen, welche mittels der Fokuszone im Material des Werkstücks ausgebildet werden. Durch eine vorgesehene Steuerung und/oder Regelung der Vorzugsrichtung der Fokuszone lässt sich die Vorzugsrichtung der ausgebildeten Materialmodifikationen kontrollieren. Es lassen sich dadurch die Materialmodifikationen insbesondere derart anordnen und ausbilden, dass eine Trennung des Werkstücks mit möglichst glatter Trennfläche ermöglicht wird.

Insbesondere lässt sich mittels der Vorzugsrichtung der Fokuszone eine Vorzugsrichtung von mittels der Fokuszone im Material ausbildbaren Materialmodifikationen kontrollieren, wobei sich insbesondere eine Haupt- Erstreckungsrichtung von Rissen kontrollieren lässt, welche den jeweiligen Materialmodifikationen zugeordnet sind. Insbesondere ist mittels der Steuerungseinrichtung eine automatisierte Steuerung und/oder Regelung der Vorzugsrichtung vorgesehen.

Insbesondere ist die Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts über einen Winkelbereich zwischen 0° und 360° steuerbar. Beispielsweise umfasst die Zuordnungsvorschrift eine Zuordnung, welche eine Steuerung des asymmetrischen Querschnitts in einem Winkelbereich zwischen 0° und 360° ermöglicht.

Beispielsweise ist die Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts mit einem Winkelintervall von ca. 1/10° und/oder in ca. 1/10°-Schritten steuerbar.

Insbesondere bildet die Fokuszone einen räumlich zusammenhängenden Wechselwirkungsbereich, welcher zur Ausbildung von Materialmodifikationen im Material des Werkstücks mit dem Material in Wechselwirkung gebracht wird.

Insbesondere ist unter der Fokuszone ein fokussierter Strahlungsbereich und insbesondere ein räumlich zusammenhängender Strahlungsbereich eines Laserstrahls mit einer bestimmten räumlichen Ausdehnung zu verstehen. Zur Bestimmung von räumlichen Dimensionen der Fokuszone, wie z.B. eines Durchmessers oder einer Gesamtlänge, werden nur Intensitätswerte des Strahlungsbereichs betrachtet, welche oberhalb einer bestimmten Intensitätsschwelle liegen. Die Intensitätsschwelle wird hierbei beispielsweise so gewählt, dass unterhalb dieser Intensitätsschwelle liegende Werte eine derart geringe Intensität aufweisen, dass diese für eine Wechselwirkung mit dem Material zur Ausbildung von Materialmodifikationen nicht mehr relevant sind. Beispielsweise beträgt die Intensitätsschwelle 50% eines globalen Intensitätsmaximums der Fokuszone.

Beispielsweise weist die Fokuszone eine Gesamtlänge zwischen 50 pm und 5000 pm auf.

Die Strahlformungseinrichtung ist eingerichtet, um aus dem Eingangslaserstrahl die Fokuszone länglich und mit asymmetrischem Querschnitt auszubilden, wobei der asymmetrische Querschnitt eine Vorzugsrichtung aufweist. Darunter, dass die Fokuszone länglich ausgebildet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Fokuszone in Richtung ihrer Längsachse erstreckt, und/oder dass die Fokuszone in Richtung der Längsachse langgezogen und/oder linienartig ausgebildet ist. Insbesondere weist die Fokuszone in Richtung der Längsachse eine größte räumliche Ausdehnung auf.

Die Längsachse der Fokuszone ist insbesondere parallel zu einer Haupt- Ausbreitungsrichtung eines Laserstrahls orientiert, aus welchem die Fokuszone gebildet ist.

Beispielsweise kann die Längsachse der Fokuszone gekrümmt und/oder als Kurve und/oder als gerade ausgebildet sein.

Das Werkstück ist beispielsweise plattenförmig und/oder tafelförmig ausgebildet. Insbesondere ist die Längsachse der Fokuszone bei der Laserbearbeitung des Werkstücks parallel oder quer zu einer Dickenrichtung des Werkstücks orientiert.

Eine Querschnittsebene des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone ist senkrecht zur Längsachse der Fokuszone orientiert.

Unter der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone ist insbesondere eine Richtung zu verstehen, in welcher der Querschnitt eine größte räumliche Ausdehnung und/oder einen größten Durchmesser aufweist.

Beispielsweise ist der Querschnitt der Fokuszone zumindest näherungsweise als Ellipse ausgebildet, wobei die Vorzugsrichtung des Querschnitts einer Richtung einer großen Halbachse der Ellipse entspricht.

Die Zuordnungsvorschrift, auf deren Grundlage die Stelleinrichtung mittels der Steuerungseinrichtung während der Laserbearbeitung des Werkstücks angesteuert wird, ist oder umfasst beispielsweise eine Zuordnungstabelle und/oder eine mathematische Funktion. Die Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise auch eine Konstante (Offsetwert) sein oder umfassen. Günstig kann es sein, wenn die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, um die Vorzugsrichtung während der Laserbearbeitung zumindest näherungsweise parallel zu einer Vorschubrichtung auszurichten, in welche die Fokuszone zur Laserbearbeitung des Werkstücks relativ zu dem Werkstück bewegt wird.

Dadurch lassen sich beispielsweise mit der Ausbildung von Materialmodifikationen einhergehende Risse im Material des Werkstücks zumindest näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung ausrichten. Es ergibt sich dadurch insbesondere eine Überlappung von Rissen einander benachbarter Materialmodifikationen, was insbesondere eine Materialtrennung mit glatter Trennfläche ermöglicht.

Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, um eine automatische Ausrichtung der Vorzugsrichtung während der Laserbearbeitung des Werkstücks durchzuführen.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Fokuszone ein quasi- nichtbeugendes und/oder Bessel-artiges Strahlprofil aufweist. Es wird dadurch die Fokuszone insbesondere länglich ausgebildet.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass zur Ausbildung der länglichen Fokuszone und insbesondere zur Ausbildung des asymmetrischen Querschnitts der länglichen Fokuszone mittels der Strahlformungseinrichtung eine transversale Phasenaufprägung auf einen Strahlquerschnitt des Eingangslaserstrahls erfolgt.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Strahlformungseinrichtung mindestens ein Strahlformungselement zur Phasenaufprägung einer transversalen Phasenverteilung auf einen Strahlquerschnitt des Eingangslaserstrahls aufweist, wobei die Phasenverteilung gewählt ist, um die Fokuszone länglich auszubilden, und wobei das mindestens eine Strahlformungselement insbesondere als diffraktives optisches Element und/oder als Axiconelement ausgebildet ist.

Insbesondere ist die Phasenverteilung gewählt, um die Fokuszone mit quasi- nichtbeugendem und/oder Bessel-artigem Strahlprofil auszubilden. Eine transversale Richtung liegt in einer zur Strahlachse und/oder Haupt- Ausbreitungsrichtung des Eingangslaserstrahls senkrecht orientierten Ebene.

Günstig kann es sein, wenn die Phasenverteilung derart gewählt ist, dass durch Aufprägung der Phasenverteilung mittels des mindestens einen Strahlformungselements die Fokuszone mit asymmetrischem Querschnitt ausgebildet wird. Dadurch lässt sich die Fokuszone beispielsweise mit demselben Element der Vorrichtung länglich und mit asymmetrischem Querschnitt ausbilden. Eine Drehung des mindestens einen Strahlformungselements bewirkt dann insbesondere eine Änderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts.

Beispielsweise umfasst eine aufgeprägte Phasenverteilung mehrere Winkelsegmente, wobei einander benachbarte Winkelsegmente unterschiedliche azimutale Segmentbreiten und/oder einen Segmentgitterphasenunterschied aufweisen.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das mindestens eine Strahlformungselement mittels der Stelleinrichtung zur Veränderung der Vorzugsrichtung der Fokuszone beeinflussbar ist, und/oder wenn das mindestens eine Strahlformungselement mittels der Stelleinrichtung zur Veränderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone drehbar ist. Es lässt sich dadurch die Vorzugsrichtung auf technisch einfache Weise verändern und/oder einstellen.

Beispielsweise ist das mindestens eine Strahlformungselement zur Veränderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts um eine Achse drehbar, welche parallel oder identisch zur Haupt-Ausbreitungsrichtung und/oder zur Strahlachse des auf das Strahlformungselement einfallenden Eingangslaserstrahls ist.

Günstig kann es sein, wenn die Strahlformungseinrichtung ein Polarisations- Strahlteilungselement aufweist, mittels welchem Teilstrahlen mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Polarisationszuständen ausgebildet werden, wobei durch Fokussierung der Teilstrahlen die Fokuszone mit asymmetrischem Querschnitt ausgebildet wird. Insbesondere lässt sich dadurch der asymmetrische Querschnitt der Fokuszone basierend auf dem Prinzip der Polarisationsstrahlteilung ausbilden.

Insbesondere sind die Polarisationszustände lineare Polarisationszustände. Beispielsweise werden mittels des Polarisations-Strahlteilungselements Teilstrahlen mit zueinander senkrecht orientierten Polarisationszuständen ausgebildet.

Insbesondere ist das Polarisations-Strahlteilungselement zur Erzeugung eines Winkelversatzes und/oder eines Ortsversatzes zwischen den Teilstrahlen mit voneinander verschiedenen Polarisationszuständen ausgebildet.

Das Polarisations-Strahlteilungselement ist insbesondere in einem Fernfeldbereich und/oder in einer Brennebene der Strahlformungseinrichtung angeordnet. Insbesondere ist in diesem Fernfeldbereich und/oder in dieser Brennebene eine Fernfeld-Intensitätsverteilung ausgebildet, welche zur Ausbildung der Fokuszone mittels einer Fokussieroptik der Strahlformungseinrichtung fokussiert wird.

Eine Drehung des Polarisations-Strahlteilungselements bewirkt insbesondere eine Änderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Polarisations-Strahlteilungselement mittels der Stelleinrichtung zur Veränderung der Vorzugsrichtung der Fokuszone beeinflussbar ist, und/oder wenn das Polarisations-Strahlteilungselement mittels der Stelleinrichtung zur Veränderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone drehbar ist.

Beispielsweise ist das mindestens eine Polarisations-Strahlteilungselement zur Veränderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts um eine Achse drehbar, welche parallel oder identisch zur Haupt-Ausbreitungsrichtung und/oder zur Strahlachse eines auf das Polarisations-Strahlteilungselement einfallenden Laserstrahls ist. Günstig kann es sein, wenn die Strahlformungseinrichtung zur Ausbildung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone eine Strahlblende aufweist, mittels welcher ein Winkelbereich einer mittels der Strahlformungseinrichtung ausgebildeten Fernfeld-Intensitätsverteilung geblockt wird, wobei ein nichtgeblockter Anteil der Fernfeld-Intensitätsverteilung zur Ausbildung der länglichen Fokuszone mit asymmetrischem Querschnitt fokussiert wird. Zur Fokussierung des nichtgeblockten Anteils der Fernfeld-Intensitätsverteilung ist insbesondere eine Fokussieroptik der Strahlformungseinrichtung vorgesehen.

Insbesondere bewirkt eine Drehung der Strahlblende eine Änderung des nichtgeblockten Anteils der Fernfeld-Intensitätsverteilung und/oder eine Änderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone.

Insbesondere ist die Strahlblende in einem Fernfeldbereich und/oder in einer Brennebene der Strahlformungseinrichtung angeordnet.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Strahlblende mittels der Stelleinrichtung zur Veränderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone beeinflussbar ist, wobei insbesondere ein mittels der Strahlblende geblockter und/oder nichtgeblockter Winkelbereich der Fernfeld- Intensitätsverteilung mittels der Stelleinrichtung veränderbar ist. Durch Änderung des geblockter und/oder nichtgeblockten Winkelbereichs der Fernfeld- Intensitätsverteilung wird insbesondere eine Änderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts bewirkt.

Beispielsweise ist die Strahlblende zur Veränderung des geblockten und/oder nichtgeblockten Winkelbereichs der Fernfeld-Intensitätsverteilung um eine Achse drehbar, welche parallel oder identisch zur Haupt-Ausbreitungsrichtung und/oder zur Strahlachse eines auf die Strahlblende einfallenden Laserstrahls ist. Es lässt sich dadurch insbesondere eine Änderung der Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone bewirken.

Günstig kann es sein, wenn mittels der Strahlformungseinrichtung eine Fernfeld- Intensitätsverteilung ausgebildet wird, wobei die Fokuszone durch Fokussierung der Fernfeld-Intensitätsverteilung ausgebildet wird und wobei die zur Ausbildung der Fokuszone fokussierte Fernfeld-Intensitätsverteilung mittels der Stelleinrichtung beeinflussbar ist, um die Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone zu verändern. Eine Beeinflussung der Fernfeld- Intensitätsverteilung kann beispielsweise wie vorstehend beschrieben mittels einem Strahlformungselement und/oder einer Strahlblende der Strahlformungseinrichtung erfolgen.

Insbesondere ist die Fernfeld-Intensitätsverteilung in einem der Strahlformungseinrichtung zugeordneten Fernfeldbereich angeordnet.

Die Fernfeld-Intensitätsverteilung umfasst insbesondere eine Ringstruktur und/oder Ringsegmentstruktur, welche vorzugsweise ein oder mehrere konzentrische Ringsegmente aufweist. Insbesondere weisen die Ringsegmente jeweils einen gleichen Radius auf. Beispielsweise sind die Ringsegmente konzentrisch bezüglich einer Strahlachse eines durch die Strahlformungseinrichtung geführten Laserstrahls angeordnet und/oder ausgebildet.

Insbesondere sind mittels der Stelleinrichtung diejenigen Winkelbereiche der Ringstruktur beeinflussbar und/oder definierbar, welche zur Ausbildung der Fokuszone fokussiert werden.

Insbesondere umfasst die Strahlformungseinrichtung eine Fokussieroptik und/oder eine Teleskopeinrichtung, um die Fokuszone auszubilden und/oder um die Fokuszone in das Material des Werkstücks einzubringen. Beispielsweise ist mittels der Fokussieroptik die Fernfeld-Intensitätsverteilung zur Ausbildung der Fokuszone fokussierbar. Beispielsweise ist mittels der Teleskopeinrichtung ein aus einem Strahlformungselement der Strahlformungseinrichtung ausgekoppelter Laserstrahl zur Ausbildung der Fokuszone fokussierbar.

Insbesondere umfasst die Vorrichtung eine Laserquelle zur Bereitstellung des Eingangslaserstrahls, wobei der mittels der Laserquelle bereitgestellte Eingangslaserstrahl insbesondere ein gepulster Laserstrahl und/oder ein Ultrakurzpulslaserstrahl ist. Insbesondere ist die Vorrichtung ausgebildet, um die Fokuszone aus dem Eingangslaserstrahl und/oder aus einem Ultrakurzpulslaserstrahl auszubilden.

Insbesondere ist die Fokuszone aus einem Ultrakurzpulslaserstrahl ausgebildet oder mittels eines Ultrakurzpulslaserstrahls bereitgestellt.

Beispielsweise beträgt eine Wellenlänge des Eingangslaserstrahls und/oder des Laserstrahls, aus welchem die Fokuszone ausgebildet ist, mindestens 300 nm und/oder höchstens 1500 nm. Beispielsweise beträgt die Wellenlänge 515 nm oder 1030 nm.

Insbesondere weist der Eingangslaserstrahl und/oder der Laserstrahl, aus welchem die Fokuszone ausgebildet ist, eine mittlere Leistung von mindestens IW bis 1kW auf. Beispielsweise umfasst der Laserstrahl Pulse mit einer Pulsenergie von mindestens 10 pJ und/oder höchstens 50 mJ. Es kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl Einzelpulse oder Bursts umfasst, wobei die Bursts 2 bis 20 Subpulse und insbesondere einen zeitlichen Abstand von näherungsweise 20ns aufweisen.

Darunter, dass das Werkstück aus einem transparenten Material gebildet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Material des Werkstücks aus einem für den Eingangslaserstrahl und/oder aus einem für einen Laserstrahl, aus welchem die Fokuszone gebildet ist, transparenten Material hergestellt.

Unter einem transparenten Material ist insbesondere ein Material zu verstehen, durch welches mindestens 70 % und insbesondere mindestens 80 % und insbesondere mindestens 90 % einer Laserenergie eines Laserstrahls, aus welchem die Fokuszone gebildet ist, transmittiert wird.

Insbesondere wechselwirkt die Fokuszone mit dem Material des Werkstücks durch nichtlineare Absorption. Insbesondere werden mittels der Fokuszone Materialmodifikationen im Material aufgrund nichtlinearer Absorption ausgebildet.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Fokuszone eingerichtet ist, um im Material des Werkstücks Materialmodifikationen zu erzeugen, welche mit einer Rissbildung im Material des Werkstücks einhergehen und/oder welche Typ-III- Modifikationen sind.

Die durch ultrakurze Laserpulse in transparente Materialien eingebrachten Materialmodifikationen werden in drei verschiedene Klassen unterteilt, siehe K. Itoh et al. "Ultrafast Processes for Bulk Modification of Transparent Materials" MRS Bulletin, vol. 31 p.620 (2006): Typ I ist eine isotrope Brechungsindexänderung; Typ II ist eine doppelbrechende Brechungsindexänderung; und Typ III ist ein sogenannter Void beziehungsweise Hohlraum. Die erzeugte Materialmodifikation hängt hierbei von Laserparametern des Laserstrahls, aus welchem die Fokuszone gebildet ist, wie z.B. der Pulsdauer, der Wellenlänge, der Pulsenergie und der Repetitionsfrequenz des Laserstrahls, und von den Materialeigenschaften, wie unter Anderem der elektronischen Struktur und dem thermischen Ausdehnungskoeffizient, sowie von der numerischen Apertur (NA) der Fokussierung, ab.

Die Voids (Hohlräume) der Typ III-Modifikationen können beispielsweise mit einer hohen Laserpulsenergie erzeugt werden. Hierbei wird die Bildung der Voids einer explosionsartigen Ausdehnung von hoch angeregtem, verdampftem Material aus dem Fokusvolumen in das umgebende Material zugeschrieben. Dieser Prozess wird auch als Mikroexplosion bezeichnet. Da diese Ausdehnung innerhalb der Masse des Materials stattfindet, hinterlässt die Mikroexplosion einen weniger dichten oder hohlen Kern (der Void), beziehungsweise eine mikroskopische Fehlstelle im Submikrometer-Bereich oder im atomaren Bereich, der oder die von einer verdichteten Materialhülle umgeben ist. Durch die Verdichtung an der Stoßfront der Mikroexplosion entstehen in dem transparenten Material Spannungen, die zu einer spontanen Rissbildung führen können, beziehungsweise eine Rissbildung begünstigen können.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung zur optischen Erfassung einer tatsächlichen Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone, wobei die Erfassungseinrichtung insbesondere signalwirksam mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist oder verbindbar ist. Mittels dieser Erfassungseinrichtung lässt sich insbesondere die Zuordnungsvorschrift ermitteln, auf deren Grundlage die Steuerungseinrichtung die Stelleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Vorzugsrichtung ansteuert.

Günstig kann es sein, wenn die Erfassungseinrichtung zur optischen Erfassung des Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone eingerichtet ist, und/oder wenn die Erfassungseinrichtung zur optischen Erfassung eines jeweiligen Querschnitts von durch Beaufschlagung des Materials des Werkstücks mit der Fokuszone in dem Material erzeugten Materialmodifikationen eingerichtet ist. Es lässt sich dadurch insbesondere eine tatsächliche Vorzugsrichtung des Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone in Abhängigkeit von unterschiedlichen Steuersignalen ermitteln, mit welchen die Steuerungseinrichtung die Stelleinrichtung ansteuert.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung eine Datenbank umfasst und/oder dass der Steuerungseinrichtung eine Datenbank zugeordnet ist, in welcher die Zuordnungsvorschrift gespeichert ist.

Beispielsweise umfasst die Steuerungseinrichtung eine Speichereinrichtung und/oder der Steuerungseinrichtung ist eine Speichereinrichtung zugeordnet, in welcher die Datenbank mit der Zuordnungsvorschrift gespeichert ist.

Bei dem eingangs genannten Verfahren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fokuszone mittels einer Strahlformungseinrichtung aus einem Eingangslaserstrahl ausgebildet wird, wobei die Fokuszone bezüglich einer Längsachse länglich ausgebildet wird und wobei die Fokuszone senkrecht zur Längsachse einen asymmetrischen Querschnitt mit einer Vorzugsrichtung aufweist, die Vorzugsrichtung während der Laserbearbeitung des Werkstücks mittels einer Stelleinrichtung verändert wird oder veränderbar ist, und die Vorzugsrichtung während der Laserbearbeitung des Werkstücks mittels einer Steuerungseinrichtung gesteuert und/oder geregelt wird, wobei die Steuerungseinrichtung die Stelleinrichtung auf Grundlage einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift ansteuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführbar oder das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Material des Werkstücks mit der Fokuszone beaufschlagt wird und die Fokuszone relativ zu dem Material in eine Vorschubrichtung bewegt wird. Es werden dadurch insbesondere Materialmodifikationen ausgebildet, welche im Material entlang einer Bearbeitungsfläche angeordnet sind.

Insbesondere erstrecken sich die Fokuszone und/oder die Bearbeitungsfläche über eine gesamte Dicke des Materials.

Beispielsweise wird die Fokuszone durch eine Außenseite des Werkstücks hindurch in das Material eingekoppelt, wobei insbesondere die Fokuszone quer und insbesondere senkrecht zu dieser Außenseite orientiert ist.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Material des Werkstücks nach erfolgter Laserbearbeitung trennbar ist oder getrennt wird, insbesondere durch Ausübung einer thermischen Beaufschlagung und/oder einer mechanischen Spannung und/oder durch Ätzen mittels mindestens einer nasschemischen Lösung. Beispielsweise erfolgt das Ätzen in einem ultraschallunterstützten Ätzbad. Eine Trennung des Werkstücks erfolgt insbesondere an den ausgebildeten Materialmodifikationen und/oder an der Bearbeitungsfläche.

Günstig kann es sein, wenn die Vorzugsrichtung mittels der Steuerungseinrichtung während der Laserbearbeitung des Werkstücks zumindest näherungsweise parallel zu einer Vorschubrichtung ausgerichtet wird, in welche die Fokuszone zur Laserbearbeitung des Werkstücks relativ zu dem Werkstück bewegt wird.

Vorteilhaft kann es sein, wenn zur Definition der Zuordnungsvorschrift eine tatsächliche Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone in Abhängigkeit von einem Steuersignal erfasst wird, mit welcher die Steuerungseinrichtung die Stelleinrichtung zur Steuerung der Vorzugsrichtung ansteuert.

Unter der tatsächlichen Vorzugsrichtung ist insbesondere eine resultierende Vorzugsrichtung und/oder eine Ist-Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone zu verstehen, welche insbesondere mittels einer Erfassungseinrichtung optisch erfassbar ist oder erfasst wird.

Günstig kann es sein, wenn zur Definition der Zuordnungsvorschrift die tatsächliche Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone durch Ansteuerung der Stelleinrichtung mittels der Steuerungseinrichtung über einen bestimmten Bereich von Orientierungswerten und/oder mit einem Intervall von Orientierungswerten variiert wird.

Insbesondere wird hierzu die Stelleinrichtung mittels der Steuerungseinrichtung mit unterschiedlichen Steuersignalen und insbesondere Steuersignalwerten des Steuersignals angesteuert.

Vorteilhaft kann es sein, wenn zur Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung der Querschnitt der ausgebildeten Fokuszone optisch erfasst wird und die Vorzugsrichtung des optisch erfassten Querschnitts ermittelt wird. Insbesondere wird dann die tatsächliche Vorzugsrichtung basierend auf der ausgebildeten Fokuszone ermittelt, welche in das Material eingebracht wird oder einbringbar ist. Beispielsweise erfolgt die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung durch optische und/oder automatisierte Auswertung des erfassten Querschnitts, insbesondere mittels Bilderkennung und/oder Bilddatenanalyse.

Günstig kann es sein, wenn zur Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung eine Vorzugsrichtung eines jeweiligen Querschnitts von einer oder mehreren Materialmodifikationen ermittelt wird, welche durch Beaufschlagung des Materials des Werkstücks mit der Fokuszone in dem Material erzeugt wurden.

Insbesondere wird dann die tatsächliche Vorzugsrichtung basierend auf einer resultierenden Wechselwirkung der ausgebildeten Fokuszone mit dem Material des Werkstücks ermittelt. Beispielsweise erfolgt die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung durch optische und/oder automatisierte Auswertung des erfassten Querschnitts der Materialmodifikation, insbesondere mittels Bilderkennung und/oder Bilddatenanalyse.

Vorteilhaft kann es sein, wenn zur Ermittlung der Vorzugsrichtung des Querschnitts einer bestimmten Materialmodifikation die entsprechende Materialmodifikation optisch erfasst wird.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung des Querschnitts einer bestimmten Materialmodifikation durch optische Erfassung von Rissen erfolgt, welche dieser Materialmodifikation zugeordnet sind. Beispielsweise wird zur Ermittlung der Vorzugsrichtung eine Haupt-Erstreckungsrichtung der Risse ermittelt.

Es hat sich gezeigt, dass die Vorzugsrichtung des Querschnitts der tatsächlich ausgebildeten Materialmodifikationen von der tatsächlichen Vorzugsrichtung des optisch erfassten Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone abweichen kann. Ursächlich können um die asymmetrische Fokuszone liegende Nebenmaxima oder optische Aberrationen sein. Außerdem können sich Abweichungen durch Vorzugrichtungen des Materials des zu bearbeitenden Werkstücks ergeben, z.B. im Fall eines kristallinen Materials. Durch die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung auf Grundlage der Vorzugsrichtung des Querschnitts von Materialmodifikationen, welche durch Beaufschlagung des Materials des Werkstücks mit der Fokuszone in dem Material erzeugt wurden, lässt sich eine besonders gute Kontrollierbarkeit und Reproduzierbarkeit der Vorzugsrichtung der ausgebildeten Materialmodifikationen und insbesondere der Risse der ausgebildeten Materialmodifikationen erhalten.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Zuordnungsvorschrift vor oder während oder nach der Laserbearbeitung des Werkstücks ermittelt wird und/oder angepasst wird und/oder optimiert wird.

Insbesondere kann ein in dieser Anmeldung als Element bezeichneter Teil der Vorrichtung, wie z.B. ein Strahlformungselement oder ein Polarisations- Strahlteilungselement, jeweils mehrere Teilkomponenten und/oder Teilelemente umfassen. Insbesondere ist unter den Angaben "zumindest näherungsweise" oder "näherungsweise" im Allgemeinen eine Abweichung von höchstens 10 % zu verstehen. Falls nicht anders angegeben, ist unter den Angaben "zumindest näherungsweise" oder "näherungsweise" insbesondere zu verstehen, dass ein tatsächlicher Wert und/oder Abstand und/oder Winkel um höchstens 10 % von einem idealen Wert und/oder Abstand und/oder Winkel abweicht, und/oder dass eine tatsächliche geometrische Form von einer idealen geometrischen Form um höchstens 10 % abweicht.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer

Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks;

Fig. 3a eine simulierte Intensitätsverteilung eines asymmetrischen

Querschnitts einer Fokuszone zur Laserbearbeitung des Werkstücks;

Fig. 3b eine schematische Darstellung der Intensitätsverteilung des asymmetrischen Querschnitts der Fokuszone;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht von Materialmodifikationen in einem Material des Werkstücks, wobei die Materialmodifikationen durch Beaufschlagung des Materials mit der Fokuszone erzeugt sind;

Fig. 5a eine der Intensitätsverteilung gemäß Fig. 3a zugeordnete transversale Phasenverteilung an einer Strahlausgangsseite eines Strahlformungselement der Vorrichtung; Fig. 5b eine der Intensitätsverteilung gemäß Fig. 3a zugeordnete transversale Fernfeld-Intensitätsverteilung, wobei die Fokuszone durch Fokussierung dieser transversalen Fernfeld- Intensitätsverteilung ausgebildet wird;

Fig. 6 eine schematische Querschnittsdarstellung eines

Ausführungsbeispiels eines Polarisations-Strahlteilungselements zur Ausbildung von Teilstrahlen mit voneinander verschiedenen Polarisationszuständen ;

Fig. 7 eine schematische Querschnittsdarstellung einer

Erfassungseinrichtung zur optischen Erfassung einer tatsächlichen Vorzugsrichtung des asymmetrischen Querschnitts der ausgebildeten Fokuszone;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung zur optischen Erfassung eines Querschnitts von Materialmodifikationen im Material des Werkstücks, welche durch Beaufschlagung des Materials mit der Fokuszone ausgebildet sind;

Fig. 9a eine Mikroskopaufnahme von in dem Material des Werkstücks angeordneten Materialmodifikationen, welche durch Beaufschlagung des Materials mit der Fokuszone erzeugt sind; und

Fig. 9b eine Detailansicht des Teilbereichs A gemäß Fig. 9a.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks ist in Fig. 1 gezeigt und dort mit 100 bezeichnet. Mittels der Vorrichtung 100 lassen sich in einem Material 102 des Werkstücks 104 lokalisierte Materialmodifikationen, wie beispielsweise Fehlstellen im Submikrometerbereich oder atomaren Bereich, erzeugen, welche eine Materialschwächung zur Folge haben. An diesen Materialmodifikationen lässt sich das Werkstück 104 trennen. Beispielsweise lässt sich mittels der ausgebildeten Materialmodifikationen ein Werkstücksegment von dem Werkstück 104 abtrennen.

Mittels der Vorrichtung 100 wird eine Fokuszone 106 ausgebildet, mit welcher das Material 102 des Werkstücks 104 zur Ausbildung von Materialmodifikationen beaufschlagt wird. Die Fokuszone 106 erstreckt sich entlang einer Längsachse 108. Parallel zur Längsachse 108 ist die Fokuszone 106 langgezogen und/oder länglich ausgebildet.

Insbesondere umfasst die Fokuszone 106 eine Mehrzahl von einander benachbarten Fokuspunkten oder ist aus einer Mehrzahl von einander benachbarten Fokuspunkten gebildet.

Das Werkstück 104 ist beispielsweise plattenförmig und/oder tafelförmig ausgebildet. Beispielsweise weist das Werkstück 104 eine Dicke D auf, welche insbesondere zumindest näherungsweise konstant ist.

Das Werkstück 104 ist aus einem transparenten Material 102 hergestellt, d.h. das Material 102 ist transparent für eine Wellenlänge eines Laserstrahls, mittels welchem die Fokuszone 106 ausgebildet wird.

Insbesondere ist die Längsachse 108 der Fokuszone 106 parallel oder quer zu einer Dickenrichtung der Dicke D des Werkstücks 104 orientiert. Beispielsweise erstreckt sich die Fokuszone 106 zumindest über die gesamte Dicke D des Werkstücks 104 und/oder eines abzutrennenden Werkstücksegments. Eine parallel zur Längsachse 108 orientierte Gesamtlänge der Fokuszone 106 ist beispielsweise größer oder gleich der gesamten Dicke D des Werkstücks 104 und/oder eines abzutrennenden Werkstücksegments.

Zur Ausbildung der Fokuszone 106 umfasst die Vorrichtung 100 eine Strahlformungseinrichtung 110. In diese Strahlformungseinrichtung 110 wird ein Eingangslaserstrahl 112 eingekoppelt, welcher beispielsweise mittels einer Laserquelle 114 bereitgestellt ist. Dieser Eingangslaserstrahl 112 weist eine Wellenlänge auf, für welche das Material 102 des Werkstücks 104 transparent ist.

Dieser Eingangslaserstrahl 112 ist insbesondere ein gepulster Laserstrahl und insbesondere ein Ultrakurzpulslaserstrahl. Beispielsweise ist der Eingangslaserstrahl 112 ein Gauß-Strahl und/oder weist ein gaußförmiges Strahl profil auf.

Nach Einkopplung in die Strahlformungseinrichtung 110 propagiert der Eingangslaserstrahl 112 durch die Strahlformungseinrichtung 110 und wird aus der Strahlformungseinrichtung 110 als fokussierter Ausgangslaserstrahl 113 ausgekoppelt. Der Ausgangslaserstrahl 113 bildet die Fokuszone 106 aus, mit welcher das Material 102 des Werkstücks 104 beaufschlagt wird.

Der durch die Strahlformungseinrichtung 110 propagierende Teil des Eingangslaserstrahls 112 wird im Folgenden als Laserstrahl 116 bezeichnet.

Der Laserstrahl 116 weist eine Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 auf, mit welcher er durch die Strahlformungseinrichtung 110 propagiert. Die Haupt- Ausbreitungsrichtung 118 ist insbesondere parallel zu einer Strahlachse 120 des Laserstrahls 116 orientiert. Unter dieser Strahlachse 120 ist insbesondere eine Längsmittelachse des Laserstrahls 116 zu verstehen.

Zur Strahlformung des Laserstrahls 116 umfasst die Strahlformungseinrichtung 110 ein Strahlformungselement 121, welches beispielsweise als diffraktives optisches Element und/oder als Axiconelement ausgebildet ist. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass das Strahlformungselement 121 als refraktives oder reflexives Element ausgeführt ist.

Das Strahlformungselement 121 ist nicht notwendigerweise auf ein einziges Element und/oder eine einzige Komponente beschränkt. Grundsätzlich kann das Strahlformungselement 121 mehrere Teilelemente und/oder Teilkomponenten umfassen. Mittels des Strahlformungselements 121 erfolgt eine Phasenaufprägung auf einen transversalen Strahlquerschnitt 122 des Eingangslaserstrahls 112 und/oder des Laserstrahls 116, wobei die Phasenaufprägung derart ist, dass der aus dem Strahlformungselement 121 ausgekoppelte Laserstrahl 116 ein quasi- nichtbeugendes und/oder Bessel-artiges Strahlprofil aufweist.

Hinsichtlich der Definition und Eigenschaften quasi-nichtbeugender Strahlen wird auf das Buch "Structured Light Fields: Applications in Optical Trapping, Manipulation and Organisation", M. Wördemann, Springer Science & Business Media (2012), ISBN 978-3-642-29322-1 sowie auf die wissenschaftliche Veröffentlichung "Bessel-like optical beams with arbitrary trajectories" von I. Chremmos et al., Optics Leiters, Vol. 37, No. 23 , 1. Dezember 2012, verwiesen.

Hinsichtlich der Ausbildung und Eigenschaften von quasi-nichtbeugenden und/oder Bessel-artigen Strahlen mit asymmetrischem Querschnitt wird auf die wissenschaftliche Veröffentlichung "Generalized axicon-based generation of nondiffracting beams" von K. Chen et al., arXiv: 1911.03103vl [physics. optics],

8. November 2019, verwiesen.

Unter einer transversalen Richtung ist eine Richtung zu verstehen, welche in einer zur Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 und/oder zur Strahlachse 120 senkrecht orientierten Ebene liegt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Strahlformungseinrichtung 110 eine Anpassungsoptik 124 zur Anpassung eines Durchmessers do des Strahlquerschnitts 122 aufweist. Durch Anpassung des Durchmessers do des auf das Strahlformungselement 121 einfallenden Laserstrahls 116 lässt sich insbesondere die Gesamtlänge der Fokuszone 106 anpassen. Beispielsweise ist die Anpassungsoptik 124 als Teleskop ausgebildet oder umfasst ein Teleskop.

Die Anpassungsoptik 124 ist bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 vor dem Strahlformungselement 121 angeordnet. Die Strahlformungseinrichtung 110 umfasst eine Fokussieroptik 126, um den aus dem Strahlformungselement 121 ausgekoppelten Laserstrahl 116 zur Ausbildung der Fokuszone 106 zu fokussieren.

Die Fokussieroptik 126 umfasst beispielsweise ein oder mehrere Linsenelemente 127. Beispielsweise ist die Fokussieroptik als Objektiv ausgebildet.

Insbesondere ist die Fokussieroptik 126 Teil einer Teleskopeinrichtung 128 der Strahlformungseinrichtung 110, wobei mittels dieser Teleskopeinrichtung 128 der aus dem Strahlformungselement 121 ausgekoppelte Laserstrahl 116 in die Fokuszone 106 fokussiert wird.

Die Teleskopeinrichtung 128 umfasst bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eine zu der Fokussieroptik 126 beabstandet angeordnete Linsenoptik 129. Diese Linsenoptik 129 ist oder umfasst beispielsweise mindestens ein Linsenelement 130, welches beispielsweise als Sammellinse ausgebildet ist.

Bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 ist die Linsenoptik 129 vor der Fokussieroptik 126 angeordnet und/oder zwischen dem Strahlformungselement 121 und der Fokussieroptik 126 angeordnet.

Die Linsenoptik 129 weist eine erste Brennweite fi auf und die Fokussieroptik 126 weist eine zweite Brennweite f2 auf, wobei die erste Brennweite fi größer ist als die zweite Brennweite f2.

Der Fokussieroptik 126 und/oder der Teleskopeinrichtung 128 ist eine Brennebene 132 zugeordnet. Diese Brennebene ist in einem der Fokussieroptik 126 und/oder der Teleskopeinrichtung 128 zugeordneten Fernfeldbereich 134 positioniert.

Insbesondere sind die Brennebene 132 und/oder der Fernfeldbereich 134 bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 zwischen der Linsenoptik 129 und der Fokussieroptik 126 positioniert. Die Brennebene 132 ist insbesondere eine gemeinsame Brennebene der Linsenoptik 129 und der Fokussieroptik 126. Beispielsweise ist die Brennebene 132 zu der Linsenoptik 129 mit der ersten Brennweite fi beabstandet und zu der Fokussieroptik 126 mit der zweiten Brennweite f2 beabstandet.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Strahlformungseinrichtung 110 wird beispielsweise ein der Fokuszone 106 zugeordnetes Zwischenbild 136 ausgebildet, welches insbesondere bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 hinter dem Strahlformungselement 121 und/oder zwischen dem Strahlformungselement 121 und der Fokussieroptik 126 angeordnet ist.

Eine in Fig. 2 gezeigte weitere Ausführungsform einer Strahlformungseinrichtung 110' unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Strahlformungseinrichtung 110 im Wesentlichen dadurch, dass die Linsenoptik

129 in das Strahlformungselement 121 integriert ist und/oder mit dem Strahlformungselement 121 eine Einheit bildet.

Beispielsweise ist eine Funktionalität der Linsenoptik 129 in das Strahlformungselement 121 integriert. Beispielsweise ist zur Integration der Linsenoptik 129 in das Strahlformungselement 121 die mittels des Strahlformungselements 121 auf den Strahlquerschnitt 122 aufgeprägte Phasenverteilung angepasst.

Es kann vorgesehen sein, dass die Linsenoptik 129 und/oder ein Linsenelement

130 der Linsenoptik 129 an einer Strahlausgangsseite 138 des Strahlformungselements 121 angeordnet ist.

Ansonsten weist die Strahlformungseinrichtung 110' grundsätzlich den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise auf wie die Strahlformungseinrichtung 110, sodass insoweit auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.

Insbesondere weist die Strahlformungseinrichtung 110' ein oder mehrere weitere Merkmale und/oder Vorteile der Strahlformungseinrichtung 110 auf. Die mittels der Strahlformungseinrichtung 110 ausgebildete Fokuszone 106 weist eine bezüglich ihrer Längsachse 108 lang gezogene und/oder längliche Form auf. Dies wird durch die Phasenaufprägung mittels des Strahlformungselements 121 realisiert, wobei durch die Phasenaufprägung mittels des Strahlformungselements 121 insbesondere ein quasi-nichtbeugendes und/oder Bessel-artiges Strahlprofil erzeugt wird.

Weiter ist ein Querschnitt 140 der Fokuszone 106 asymmetrisch ausgebildet, wobei eine dem Querschnitt 140 zugeordnete Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse 108 orientiert ist.

Eine simulierte Intensitätsverteilung des asymmetrischen Querschnitts 140 der Fokuszone 106 ist beispielsweise in Fig. 3a in Form einer Graustufendarstellung gezeigt. Bei dieser Graustufendarstellung stehen hellere Bereiche für Bereiche höherer Intensitäten.

Zur Bestimmung von räumlichen Dimensionen der Fokuszone 106, wie beispielsweise deren Gesamtlänge in Richtung der Längsachse 108 und/oder eines Durchmessers dx, d _y des Querschnitts 140 in einer zu der Längsachse 108 senkrecht orientierten x-Richtung bzw. y-Richtung wird eine modifizierte Intensitätsverteilung betrachtet, welche nur Intensitätswerte aufweist, die oberhalb einer bestimmten Intensitätsschwelle liegen. Insbesondere beträgt diese Intensitätsschwelle 50 % eines globalen Intensitätsmaximum der tatsächlichen Intensitätsverteilung. Dies ist in Fig. 3b für die Durchmesser dx, d _y des Querschnitts 140 der Fokuszone 106 schematisch illustriert.

Unter der Gesamtlänge der Fokuszone ist beispielsweise eine maximale Erstreckungslänge und/oder eine Länge maximaler Ausdehnung der Fokuszone 106 entlang der Längsachse 108 unter Zugrundelegung der genannten modifizierten Intensitätsverteilung zu verstehen. Entsprechend ist unter dem Durchmesser dx bzw. d _y eine maximale Erstreckungslänge und/oder eine Länge maximaler Ausdehnung des Querschnitts 140 der Fokuszone 106 in x-Richtung bzw. y-Richtung zu verstehen. Unter der Fokuszone 106 ist insbesondere eine globale maximale Intensitätsverteilung 142 zu verstehen, welche insbesondere räumlich zusammenhängend ausgebildet ist. Insbesondere ist nur diese globale maximale Intensitätsverteilung 142 für eine Wechselwirkung mit dem Material 102 des Werkstücks 104 zur Ausbildung von Materialmodifikationen relevant.

Die maximale Intensitätsverteilung 142 ist insbesondere von nebengeordneten Intensitätsverteilungen 144 umgeben. Diese nebengeordneten Intensitätsverteilungen 144 sind insbesondere um die maximale Intensitätsverteilung 142 angeordnet und/oder beabstandet zu der maximalen Intensitätsverteilung 142 angeordnet. Die nebengeordneten Intensitätsverteilungen 142 sind oder umfassen insbesondere Nebenmaxima.

Insbesondere sind die nebengeordneten Intensitätsverteilungen 144 für die Laserbearbeitung des Werkstücks 104 unwesentlich, da es aufgrund deren geringeren Intensitäten zu keiner und/oder zu einer vernachlässigbaren Ausbildung von Materialmodifikationen im Material 102 kommt.

Der asymmetrische Querschnitt 140 der Fokuszone 106 weist eine Vorzugsrichtung 146 auf, welche in einer zur Längsachse 108 der Fokuszone 106 senkrecht orientierten Ebene liegt. Insbesondere ist unter der Vorzugsrichtung 146 eine Richtung zu verstehen, in welcher der asymmetrische Querschnitt 140 eine größte räumliche Ausdehnung und/oder einen größten Durchmesser aufweist.

Bei dem in den Fig. 3a und 3b gezeigten Beispiel sind die größte räumliche Ausdehnung und/oder der größte Durchmesser des Querschnitts 140 parallel zur x-Richtung orientiert. Entsprechend ist die Vorzugsrichtung 146 parallel zur x- Richtung und/oder parallel zur einer Richtung des Durchmessers dx orientiert.

Insbesondere ist der Querschnitt 140 ellipsenförmig und/oder zumindest näherungsweise als Ellipse ausgebildet. Die Vorzugsrichtung 146 entspricht dann beispielsweise einer Richtung einer großen Halbachse der Ellipse. Beispielsweise ist dann der Durchmesser dx parallel zur großen Halbachse orientiert und der Durchmesser d _y parallel zur kleinen Halbachse. Zur Laserbearbeitung des Werkstücks 104 wird dessen Material 102 mit der Fokuszone 106 beaufschlagt und die Fokuszone 106 wird relativ zu dem Material 102 in eine Vorschubrichtung 148 bewegt (Fig. 4).

Durch Beaufschlagung des Materials 102 mit der Fokuszone 106 werden in dem Material 102 Materialmodifikationen 150 ausgebildet, welche entlang der Längsachse 108 der Fokuszone 106 angeordnet und/oder aufgereiht sind.

Durch Relativbewegung der Fokuszone 106 zum Material 102 werden in Vorschubrichtung beabstandete Materialmodifikationen 150 ausgebildet. Ein Abstand zueinander benachbarter Materialmodifikationen 150 parallel zur Vorschubrichtung 148 hängt insbesondere von einer Vorschubgeschwindigkeit ab, mit welcher die Fokuszone 106 in Vorschubrichtung 148 relativ zu dem Material 102 bewegt wird.

Aufgrund der Beaufschlagung des Materials 102 mit länglicher Fokuszone 106 und deren Relativbewegung zum Material 102 werden Materialmodifikationen 150 entlang einer Bearbeitungsfläche ausgebildet, entlang welcher insbesondere das Material 102 trennbar ist. Eine Materialtrennung entlang der Bearbeitungsfläche kann beispielsweise durch Ausübung einer mechanischen Kraft erfolgen.

Die Materialmodifikationen 150 weisen einen Querschnitt 152 auf, weicher eine mit dem Querschnitt 140 der Fokuszone 106 korrespondierende Form aufweist. Eine dem Querschnitt 152 zugeordnete Querschnittsebene ist senkrecht zur Längsachse 108 und/oder parallel zur Vorschubrichtung 148 der Fokuszone 106 orientiert, mit welcher die entsprechende Materialmodifikation 150 ausgebildet wurde.

Weiter weist der Querschnitt 152 einer bestimmten Materialmodifikation 150 eine Vorzugsrichtung 154 auf, welche mit der Vorzugsrichtung 146 des Querschnitts 140 derjenigen Fokuszone 106 korrespondiert, mit welcher die Materialmodifikation 150 ausgebildet wurde. Insbesondere weist die Materialmodifikation 150 in Richtung der Vorzugsrichtung 154 eine größte räumliche Ausdehnung und/oder einen größten Durchmesser auf. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel ist der Querschnitt 152 als Ellipse ausgebildet und die Vorzugsrichtung 154 entspricht eine Richtung einer großen Halbachse der Ellipse.

Insbesondere sind der Fokuszone 106 zugeordnete Laserparameter so gewählt, dass die mittels der Fokuszone 106 in dem Material 102 ausgebildeten Materialmodifikationen 150 mit einer Bildung von Rissen 156 im Material 102 einhergehen. Beispielsweise sind die Materialmodifikationen 150 Typ-III- Modifikationen.

Die Risse 156 erstrecken sich insbesondere zwischen einander benachbarten Materialmodifikationen 150, welche in Vorschubrichtung 148 zueinander beabstandet sind. Insbesondere erstrecken sich die Risse 156 entlang einer Haupt-Erstreckungsrichtung 158, welche zumindest näherungsweise parallel zu der Vorzugsrichtung 154 der diesen Rissen 156 zugeordneten Materialmodifikation 150 orientiert sind und/oder zumindest näherungsweise parallel zu der Vorzugsrichtung 146 der Fokuszone 106 orientiert sind, mittels welcher die diesen Rissen 156 zugeordnete Materialmodifikation 150 ausgebildet wurde.

Unter der Haupt-Erstreckungsrichtung 158 ist insbesondere eine durchschnittliche und/oder gemittelte Erstreckungsrichtung der einer bestimmten Materialmodifikation 150 zugeordneten Risse 156 zu verstehen.

Die Strahlformungseinrichtung 110 umfasst mindestens ein Vorzugsrichtungs- Strahlformungselement 160 zur Ausbildung des asymmetrischen Querschnitts 140 der Fokuszone 106 mit der Vorzugsrichtung 146. Insbesondere ist mittels dem Vorzugsrichtung-Strahlformungselement 160 die Vorzugsrichtung 146, vorzugsweise in einer zur Längsachse 108 der Fokuszone 106 senkrecht orientierten Ebene, änderbar und/oder einstellbar.

Es kann vorgesehen sein, dass das Vorzugsrichtungs-Strahlformungselement 160 und/oder eine Funktionalität des Vorzugsrichtungs-Strahlformungselements 160 in das Strahlformungselement 121 integriert ist. Beispielsweise wird der asymmetrische Querschnitt 140 der Fokuszone 106 durch die mittels des Strahlformungselements 121 erfolgende Phasenaufprägung realisiert.

Die Ausbildung einer Fokuszone mit asymmetrischem Querschnitt durch Phasenaufprägung ist beispielsweise aus der DE 10 2019 128 362 B3 bekannt.

In Fig. 5a ist ein Beispiel einer transversalen Phasenverteilung gezeigt, welche mittels dem Strahlformungselement 121 auf den Strahlquerschnitt 122 aufgeprägt wird, um die Fokuszone 106 mit asymmetrischem Querschnitt 140 auszubilden. Beispielsweise wird Laserstrahl 116 an der Strahlausgangsseite 138 des Strahlformungselements 121 mit dieser Phasenverteilung ausgekoppelt.

Beispielsweise weist die Phasenverteilung eine Mehrzahl von Winkelsegmenten 162a, 162b auf, wobei einander benachbarte Winkelsegmente unterschiedliche azimutale Segmentbreiten Dbi, Db2 aufweisen und/oder einen Segmentgitterphasenunterschied aufweisen.

Ein Beispiel einer in der Brennebene 132 und/oder dem Fernfeldbereich 134 der Strahlformungseinrichtung 110 ausgebildeten transversalen Fernfeld- Intensitätsverteilung 164 ist in Fig. 5b gezeigt. Diese Fernfeld- Intensitätsverteilung 164 resultiert aus der mittels dem Strahlformungselement 121 vorgenommenen Phasenaufprägung.

Die Fernfeld-Intensitätsverteilung 164 umfasst eine Ringstruktur. Die Ringstruktur ist bei dieser Ausführungsform insbesondere als Ringsegmentstruktur ausgebildet und/oder umfasst mehrere Ringsegmente 166, welche insbesondere konzentrisch bezüglich der Strahlachse 120 angeordnet sind. Insbesondere weisen alle Ringsegmente 166 der Ringstruktur einen gleichen Radius auf.

Die Ringstruktur der Fernfeld-Intensitätsverteilung 164 weist eine oder mehrere Unterbrechungen 168 auf, welche zwischen einander benachbarten Ringsegmenten 166 angeordnet sind. Diese Unterbrechungen 168 erstrecken sich insbesondere in einem oder mehreren azimutalen Winkelbereichen der Ringstruktur. Insbesondere beträgt an diesen Unterbrechungen 168 die Intensität null oder die Intensität ist um mindestens 90% geringer als eine Intensität der benachbarten Ringsegmente 166.

Durch Fokussierung der Fernfeld-Intensitätsverteilung 164 mittels der Fokussieroptik 126 und/oder mittels der Teleskopeinrichtung 128 wird die Fokuszone 106 ausgebildet. Aufgrund der Ringstruktur mit den Unterbrechungen 168 wird die Fokuszone 106 mit asymmetrischem Querschnitt 140 ausgebildet.

Die Vorzugsrichtung 146 des asymmetrischen Querschnitt 140 lässt sich in diesem Fall beispielsweise durch Drehung des Strahlformungselements 121 ändern und/oder einstellen, wobei eine Drehachse insbesondere parallel zur Strahlachse 120 orientiert ist oder der Strahlachse 120 entspricht.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Vorzugsrichtungs-Strahlformungselement 160 eine Strahlblende 170 ist oder umfasst, um die Fokuszone 106 mit asymmetrischem Querschnitt 140 auszubilden. Die Strahlblende 170 ist eingerichtet, um einen oder mehrere Winkelbereiche der Ringstruktur der Fernfeld-Intensitätsverteilung 164 zu blockieren, wobei die blockierten Winkelbereiche der Ringstruktur insbesondere nicht mittels der Fokussieroptik 126 fokussiert werden.

Die Strahlblende 170 ist insbesondere in dem Fernfeldbereich 134 und/oder in der Brennebene 132 angeordnet.

Beispielsweise ist bei dieser Ausführungsform das Strahlformungselement 121 ausgebildet, um die Fernfeld-Intensitätsverteilung 164 mit einer Ringstruktur auszubilden, welche einen durchgängigen und/oder unterbrechungsfreien Ring aufweist. Resultierende Unterbrechungen 168 werden an dieser Ringstruktur dann durch Blockieren von Winkelbereichen der Ringstruktur mittels der Strahlblende 170 erzeugt. Im Ergebnis weist die mittels der Fokussieroptik 126 fokussierte Ringstruktur dann beispielsweise die in Fig. 5b gezeigte Struktur auf.

Die Vorzugsrichtung 146 des asymmetrischen Querschnitts 140 lässt sich bei dieser Ausführungsform beispielsweise durch Änderung der mittels der Strahlblende 170 blockierten Winkelbereiche der Ringstruktur der Fernfeld- Intensitätsverteilung ändern und/oder einstellen. Beispielsweise lassen sich die blockierten Winkelbereiche durch Einstellung und/oder Drehung der Strahlblende 170 ändern, wobei eine Drehachse vorzugsweise parallel zur Strahlachse 120 orientiert ist oder mit dieser zusammenfällt.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Vorzugsrichtungs-Strahlformungselement 160 mindestens ein Polarisations- Strahlteilungselement 172 ist oder umfasst, wobei ein Ausführungsbeispiel des Polarisations-Strahlteilungselements 172 in Fig. 6 gezeigt ist. Das Polarisations- Strahlteilungselement 172 ist insbesondere in dem Fernfeldbereich 132 und/oder in der Brennebene 132 angeordnet.

Der auf das Polarisations-Strahlteilungselement 172 einfallende Laserstrahl 116 wird mittels des Polarisations-Strahlteilungselements 172 in voneinander verschiedene Teilstrahlen 174a, 174b mit unterschiedlichen Polarisationszuständen aufgeteilt.

Insbesondere sind unter den genannten Polarisationszuständen lineare Polarisationszustände zu verstehen, wobei beispielsweise zwei unterschiedliche Polarisationszustände vorgesehen sind und/oder zueinander senkrecht orientierte Polarisationszustände vorgesehen sind.

Insbesondere sind aus dem Polarisations-Strahlteilungselement 172 ausgekoppelte Strahlen derart polarisiert, dass ein elektrisches Feld in einer Ebene senkrecht zur Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 orientiert ist (transversal elektrisch).

Die Teilstrahlen 174a, 174b weisen einen Ortsversatz Dc und einen Winkelversatz Da auf, wobei insbesondere einer der Teilstrahlen 174a, 174b parallel zur Strahlachse 120 des einfallenden Laserstrahls orientiert ist oder mit dieser zusammenfällt.

Beispielsweise umfasst das Polarisations-Strahlteilungselement 172 ein doppelbrechendes Polarisatorelement 176 und ein isotropes Element 178, welches bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 insbesondere hinter dem Polarisatorelement 176 angeordnet ist. Das Polarisatorelement 176 und/oder das isotrope Element 178 sind beispielsweise keilförmig ausgebildet.

Hinsichtlich der Funktionsweise und Ausführung des Polarisations- Strahlteilungselements 128 wird auf die deutsche Patentanmeldung mit Aktenzeichen 10 2020 207 715.0 (Anmeldetag: 22. Juni 2020) der gleichen Anmelderin und auf die DE 10 2019 217 577 Al verwiesen.

Eine optische Achse 180 des Polarisatorelements 176 ist beispielsweise in einem Winkel von zumindest näherungsweise 45° zu einer Strahleingangsseite 182 des Polarisatorelements 176 und/oder zur Strahlachse 120 orientiert.

Nach Fokussierung mittels der Fokussieroptik 126 weisen die polarisierten Teilstrahlen 174a, 174b einen Ortsversatz auf. Insbesondere werden die Teilstrahlen 174a, 174b in unterschiedliche Teilbereiche der Fokuszone 106 fokussiert, welche sich zumindest abschnittsweise überlappen. Es lässt sich dadurch die Fokuszone 106 mit asymmetrischem Querschnitt 140 ausbilden.

Die Vorzugsrichtung 146 des asymmetrischen Querschnitts 140 lässt sich bei dieser Ausführungsform beispielsweise durch Drehung des Polarisations- Strahlteilungselements 172, vorzugsweise um die Strahlachse 120 oder um einer zur Strahlachse 120 parallele Achse, ändern und/oder einstellen.

Die Vorrichtung 100 umfasst eine Stelleinrichtung 184, mittels welcher die Vorzugsrichtung 146 des asymmetrischen Querschnitts 140 der Fokuszone 106 während der Laserbearbeitung des Werkstücks 104 veränderbar ist. Unter einer Änderung und/oder Einstellung der Vorzugsrichtung 146 ist insbesondere zu verstehen, dass eine Orientierung der Vorzugsrichtung 146 in einer zur Längsachse 108 der Fokuszone 106 senkrecht orientierten Ebene geändert bzw. eingestellt wird.

Zur Veränderung der Vorzugsrichtung 146 beeinflusst die Stelleinrichtung 184 das Vorzugsrichtungs-Strahlformungselement 160, wie z.B. das Strahlformungselement 121 und/oder die Strahlblende 170 und/oder das Polarisations-Strahlteilungselement 172. Insbesondere ist das Vorzugsrichtung- Strahlformungselement 160 zur Veränderung der Vorzugsrichtung 146 mittels der Stelleinrichtung 184 bewegbar und/oder drehbar.

Weiter umfasst die Vorrichtung 100 eine mit der Stelleinrichtung 184 signalwirksam verbundene Steuerungseinrichtung 186. Mittels dieser Steuerungseinrichtung 186 ist die Stelleinrichtung 184 zur Veränderung der Vorzugsrichtung 146 ansteuerbar.

Es ist vorgesehen, dass die Ansteuerung der Stelleinrichtung 184 mittels der Steuerungseinrichtung 186 auf Grundlage einer Zuordnungsvorschrift erfolgt. Diese Zuordnungsvorschrift ist insbesondere in einer Datenbank 188 gespeichert, welche von der Steuerungseinrichtung 186 umfasst ist oder mit welcher die Steuerungseinrichtung 186 signalwirksam verbunden ist.

Im Betrieb der Vorrichtung 100 wird die Vorzugsrichtung 146 mittels der Steuerungseinrichtung 186 insbesondere derart gesteuert, dass die Vorzugsrichtung 146 parallel oder näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung 148 orientiert ist. Hierzu steuert die Steuerungseinrichtung 186 die Stelleinrichtung 184 auf Basis der Zuordnungsvorschrift mit einem Steuersignal an, um die entsprechende Orientierung der Vorzugsrichtung 146 zu bewirken.

Die Zuordnungsvorschrift ist oder umfasst beispielsweise eine Zuordnungstabelle, welche eine Zuordnung von Steuersignalwerten des Steuersignals zu Orientierungswerten der Vorzugsrichtung 146 enthält.

Die Orientierungswerte der Vorzugsrichtung 146 können beispielsweise als Winkelangaben eines Winkels Q zu einer Referenzrichtung 190 angegeben werden, wobei die Referenzrichtung 190 in einer zur Längsmittelachse 108 senkrecht orientierten Ebene liegt.

Die Vorrichtung 100 umfasst eine Erfassungseinrichtung 192, mittels welcher eine tatsächliche Vorzugsrichtung 194 (angedeutet in Fig. 7) des Querschnitts 140 der ausgebildeten Fokuszone 106 optisch erfassbar ist. Unter der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 ist insbesondere eine Ist- Vorzugsrichtung des Querschnitts 140 zu verstehen, wie sie beispielsweise im Material 102 vorliegt und/oder mittels der Erfassungseinrichtung 192 ermittelt wird.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel wird die Fokuszone 106 mittels der Strahlformungseinrichtung 110 ausgebildet und das Werkstück 104 mit der Fokuszone 106 beaufschlagt. Die ausgebildete Fokuszone 106 wird mittels der Erfassungseinrichtung 192 optisch erfasst.

Zur optischen Erfassung der ausgebildeten Fokuszone 106 umfasst die Erfassungseinrichtung 192 insbesondere eine Bildaufnahmeeinrichtung 196, welche beispielsweise einen Bildsensor und/oder eine Kamera aufweist. Weiter umfasst die Erfassungseinrichtung 192 insbesondere eine Abbildungsoptik 198, um die mittels der Strahlformungseinrichtung 110 ausgebildete Fokuszone 106 auf die Bildaufnahmeeinrichtung 196 abzubilden.

Die Erfassungseinrichtung 192 ist bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 118 des aus der Strahlformungseinrichtung 110 ausgekoppelten Ausgangslaserstrahls 113 insbesondere hinter dem Werkstück 104 und/oder der ausgebildeten Fokuszone 106 angeordnet.

Durch Auswertung von mittels der Bildaufnahmeeinrichtung 196 erfassten Bilddaten lässt sich die tatsächliche Vorzugsrichtung 194 ermitteln, wobei die Auswertung beispielsweise mittels der Steuerungseinrichtung 186 erfolgen kann. Insbesondere ist die Erfassungseinrichtung 192 dann signalwirksam mit der Steuerungseinrichtung 186 verbunden.

Eine weitere Ausführungsform einer optischen Erfassungseinrichtung 192' ist in Fig. 8 gezeigt und unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Erfassungseinrichtung 192 im Wesentlichen dadurch, dass im Fall der Erfassungseinrichtung 192' eine mittels der Fokuszone 106 im Material 102 des Werkstücks 104 ausgebildete Materialmodifikation 150 optisch erfasst wird, um deren Vorzugsrichtung 154 zu ermitteln (vgl. Fig. 4). Ansonsten weist die Erfassungseinrichtung 192' insbesondere ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der Erfassungseinrichtung 192 auf, sodass insoweit auf deren vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Bei dieser Ausführungsform wird durch Erfassung der Vorzugsrichtung 154 des Querschnitts 152 einer mittels der Fokuszone 106 ausgebildeten Materialmodifikation 150 auf die tatsächliche Vorzugsrichtung 194 der Fokuszone 106 geschlossen, mit welcher diese Materialmodifikation 150 ausgebildet wurde. Im Rahmen dieser Ausführungsform entspricht die Vorzugsrichtung 154 der zugeordneten Materialmodifikation 150 der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 und/oder der Ist-Vorzugsrichtung der Fokuszone 106, mittels welcher diese Materialmodifikation 150 ausgebildet wurde.

Die Erfassungseinrichtung 192' umfasst beispielsweise die Bildaufnahmeeinrichtung 196 und eine Abbildungsoptik 198', um die Materialmodifikation 150 auf die Bildaufnahmeeinrichtung 196 abzubilden. Mittels der Bildaufnahmeeinrichtung 196 werden insbesondere der Querschnitt 152 der Materialmodifikation 150 und/oder die der Materialmodifikation 150 zugeordneten Risse 156 optisch erfasst.

Durch Auswertung von mittels der Bildaufnahmeeinrichtung 196 erfassten Bilddaten lässt sich die Vorzugsrichtung 154 und/oder die tatsächliche Vorzugsrichtung 194 ermitteln. Es kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 einer bestimmten Materialmodifikation 150 die Haupt-Erstreckungsrichtung 158 von Rissen 156 herangezogen wird, welche dieser Materialmodifikation 150 zugeordnet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 werden die im Material 102 ausgebildeten Materialmodifikationen 150 in Auflichtmikroskopie erfasst.

Beispielsweise dient die Fokussieroptik 126 der Strahlformungseinrichtung 110 als Objektiv der Abbildungsoptik 198'. Die von dem Werkstück 104 auf die Fokussieroptik 126 einfallenden Strahlen werden beispielsweise mittels eines teilreflektierenden Elements 200 der Abbildungsoptik 198' in Richtung der Bildaufnahmeeinrichtung 196 abgelenkt. In den Fig. 9a und 9b sind beispielhafte Mikroskopaufnahmen des Materials 102 mit darin ausgebildeten Materialmodifikationen 150 gezeigt, wobei die Materialmodifikationen 150 bei dem gezeigten Beispiel kreisförmig angeordnet sind.

Insbesondere entspricht die Haupt-Erstreckungsrichtung 158 der Risse 156 einer zugeordneten Materialmodifikation zumindest näherungsweise der Vorzugsrichtung 154 des Querschnitts 152 dieser Materialmodifikation.

Die Vorrichtung 100 funktioniert wie folgt:

Zur Ermittlung der Zuordnungsvorschrift, auf deren Grundlage die Steuerung und/oder Regelung der Vorzugsrichtung 146 mittels der Steuerungseinrichtung 186 erfolgt, wird die Stelleinrichtung 184 durch die Steuerungseinrichtung 186 beispielsweise mit unterschiedlichen Steuersignalwerten angesteuert und die tatsächliche Vorzugsrichtung 194 jeweils für die unterschiedlichen Steuersignalwerte ermittelt. Die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 erfolgt hierbei mittels der Erfassungseinrichtung 192, 192'.

Es wird dadurch die Zuordnungsvorschrift in Form eines Zusammenhangs zwischen unterschiedlichen Steuersignalwerten und Orientierungswerten der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 ermittelt. Die Zuordnungsvorschrift enthält insbesondere diejenige Information, mit welchem Steuersignalwert die Stelleinrichtung 184 angesteuert werden muss, um eine bestimmte tatsächliche Vorzugsrichtung 194 zu realisieren.

Die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 erfolgt im Fall der Erfassungseinrichtung 192 beispielsweise durch optische Erfassung und Auswertung des Querschnitts 140 der mittels der Strahlformungseinrichtung 110 ausgebildeten Fokuszone 106. Die optische Erfassung des Querschnitts 140 der Fokuszone 106 kann beispielsweise innerhalb oder außerhalb des Materials 102 des Werkstücks 104 erfolgen. Beispielsweise erfolgt die Erfassung des Querschnitts 140 in Luft. Im Fall der Erfassungseinrichtung 192' erfolgt die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 beispielsweise durch optische Erfassung und Auswertung des Querschnitts 152 von Materialmodifikationen 150, welche mittels der Fokuszone 106 bei unterschiedlichen Steuersignalwerten ausgebildet werden oder ausgebildet wurden.

Beispielsweise sind in Fig. 9b mehrere Materialmodifikationen 150 gezeigt, welche in dem Material 102 des Werkstücks 104 an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und bei unterschiedlichen Steuersignalwerten bzw. Vorzugsrichtungen 146 ausgebildet wurden. Die Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 erfolgt beispielsweise durch optische Erfassung und Auswertung der in dem Material 102 ausgebildeten Materialmodifikationen 150, wobei zur Ermittlung der tatsächlichen Vorzugsrichtung 194 einer bestimmten Materialmodifikation insbesondere deren Querschnitt 152 und/oder die Haupt- Erstreckungsrichtung 158 von dieser Materialmodifikation 150 zugeordneten Rissen 156 optisch erfasst und/oder ausgewertet wird.

Die Ermittlung der Zuordnungsvorschrift kann grundsätzlich vor oder während der Laserbearbeitung des Werkstücks 104 erfolgen.

Zur Durchführung der Laserbearbeitung wird das Material 102 des Werkstücks 104 mit der Fokuszone 106 beaufschlagt und die Fokuszone 106 wird in Vorschubrichtung 148 relativ zu dem Werkstück 104 durch dessen Material 102 bewegt.

Das Material 102 ist ein für eine Wellenlänge des Eingangslaserstrahls 112 und/oder des Laserstrahls 116, aus welchem die Fokuszone 106 mittels der Strahlformungseinrichtung 110 gebildet ist, transparentes Material. Beispielsweise ist das Material 102 ein Glasmaterial, z.B. Quarzglas.

Durch Relativbewegung der Fokuszone 106 zu dem Material 102 werden Materialmodifikationen 150 ausgebildet, welche wie vorstehend beschrieben entlang einer Bearbeitungsfläche angeordnet sind. Der Abstand von in Vorschubrichtung 148 benachbarten Materialmodifikationen 150 lässt sich beispielsweise durch Einstellung einer Pulsdauer des Eingangslaserstrahls 112 und/oder durch Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit definieren.

Die entlang der Bearbeitungsfläche ausgebildeten Materialmodifikationen 150 haben insbesondere eine Verringerung einer Festigkeit des Materials 102 zur Folge. Es lässt sich dadurch das Material 102 nach Ausbildung der Materialmodifikationen 150 an der Bearbeitungsfläche, beispielsweise durch Ausübung einer mechanischen Kraft, in zwei voneinander verschiedene Werkstücksegmente trennen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Vorzugsrichtung 146 des asymmetrischen Querschnitts 140 der Fokuszone 106 während der Laserbearbeitung des Werkstücks 104 parallel oder näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung 148 ausgerichtet wird. Es ergibt sich dadurch bei Trennung des Werkstücks 104 entlang der Bearbeitungsfläche eine glattere Trennfläche.

Im Fall der in Fig. 9b gezeigten Materialmodifikation 150a war die Vorschubrichtung 148 bei Ausbildung dieser Materialmodifikation 150a beispielsweise nicht näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung 148 orientiert. Insbesondere ist dann auch die Haupt-Erstreckungsrichtung 158 von der Materialmodifikation 150a zugeordneten Rissen 156 nicht näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung 148 orientiert. Bei Trennung des Werkstücks können sich dadurch Unebenheiten ergeben.

Insbesondere ist es daher vorgesehen, dass die Vorzugsrichtung 146 mittels der Steuerungseinrichtung 186 so gesteuert und/oder geregelt wird, dass die Vorzugsrichtung 146 während der Laserbearbeitung des Werkstücks 104 parallel oder näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung 148 orientiert ist. Risse 156 einander benachbarter Materialmodifikationen 150 gehen dann insbesondere zumindest näherungsweise stetig und/oder unterbrechungsfrei ineinander über, sodass insbesondere eine Trennung des Werkstücks mit glatter Trennfläche realisierbar ist (siehe z.B. den in Fig. 9a gekennzeichneten Teilbereich 202). Bezugszeichenliste

Da Winkelversatz

Dbi azimutale Segmentbreite

Db ₂ azimutale Segmentbreite

D Dicke dx Durchmesser in x-Richtung d _y Durchmesser in y-Richtung fi erste Brennweite f ₂ zweite Brennweite

Q Winkel

Dc Ortsversatz

100 Vorrichtung

102 Material

104 Werkstück

106 Fokuszone

108 Längsachse

110 Strahlformungseinrichtung

110' Strahlformungseinrichtung

112 Eingangslaserstrahl

113 Ausgangslaserstrahl

114 Laserquelle

116 Laserstrahl

118 Haupt-Ausbreitungsrichtung

120 Strahlachse

121 Strahlformungselement

122 Strahlquerschnitt

124 Anpassungsoptik

126 Fokussieroptik

127 Linsenelement

128 Teleskopeinrichtung

129 Linsenoptik

130 Linsenelement

132 Brennebene Fernfeldbereich

Zwischenbild

Strahlausgangsseite

Querschnitt maximale Intensitätsverteilung nebengeordnete Intensitätsverteilung

Vorzugsrichtung

Vorschubrichtung

Materialmodifikation a Materialmodifikation

Querschnitt

Vorzugsrichtung

Riss

Haupt- Erstreckungsrichtung

Vorzugsrichtung-Strahlformungselementa Winkelsegment b Winkelsegment

Fernfeld-Intensitätsverteilung

Ringsegment

Unterbrechung

Strahlblende

Polarisations-Strahlteilungselement a Teilstrahl b Teilstrahl

Polarisatorelement isotropes Element optische Achse

Strahleingangsseite

Stelleinrichtung

Steuerungseinrichtung

Datenbank

Referenzrichtung

Erfassungseinrichtung ' Erfassungseinrichtung tatsächliche Vorzugsrichtung Bildaufnahmeeinrichtung ' Abbildungsoptik teilreflektierendes Element Teilbereich