Die Erfindung betrifft einen Polarisationswandler zur Veränderung des Polarisationszustands von kollimiertem Licht.

Aus dem Stand der Technik bekannte Laserquellen emittieren Laserlicht mit einer linearen Polarisation, die nicht rotationssymmetrisch bezogen auf die Strahlrichtung des Laserlichts ist. Es ist bekannt, dass linear polarisiertes Laserlicht wegen des unterschiedlichen Absorptionsgrads der parallel ausgerichteten Komponente und der senkrecht ausgerichteten Komponente bei der Materialbearbeitung einen schnittrichtungsabhängigen Materialabtrag bewirkt, der die Qualität der Materialbearbeitung beeinträchtigt.

Es sind Vorrichtungen zur Transformation linear polarisierten Laserlichts in zirkulär polarisiertes Laserlicht bekannt, mit denen zwar ein schnittrichtungsunab- hängiger, insgesamt jedoch verminderter Materialbetrag erzielt werden kann, der somit eine verringerte Prozessgeschwindigkeit erzwingt.

Es ist auch bekannt, dass Laserlicht mit radialer oder mit azimutaler Polarisation sowohl einen schnittrichtungsunabhängigen Materialabtrag als auch eine hohe Prozessgeschwindigkeit ermöglicht. Ferner ist bekannt, dass radial polarisiertes Licht eine verbesserte Fokussierbarkeit, insbesondere einen gegenüber linearer Polarisation verminderten Strahldurchmesser im Fokus aufweist, die zu verbesserten Anwendungen von Laserlicht in der Stimulated Emission Depletion (STED)- oder Multiphotonenmikroskopie, bei Optischen Pinzetten, in der Lithografie, der Konfokalmikroskopie, der optischen Datenspeicherung oder bei optischen Partikelfallen führt. Somit besteht ein Bedarf an einem Polarisationswandler zu Transformation von linear polarisiertem oder zirkulär polarisiertem Licht in radial oder azimutal polarisiertes Licht.

Aus dem Stand der Technik sind für diese Transformation geeignete Vorrichtungen bekannt, die ein als Hohlkegel geformtes Axikon umfassen, dessen innere - -

und äußere Mantelfläche konzentrisch unter einem gleichen Kegelwinkel gerade zulaufend geformt sind. Bei derartigen Polarisationswandlern verläuft der optische Pfad für die Drehung des Polarisationszustands in einem optisch dichten Medium, üblicherweise in Glas, vorzugsweise in Quarzglas. Damit geht eine teilweise Absorption der eingekoppelten Laserstrahlung und deren Umwandlung in Wärme einher, die die durchleitbare Strahlungsenergie begrenzt. Zudem bewirken derartige refraktive Polarisationswandler aufgrund der Dispersion eine im Allgemeinen unerwünschte Verbreiterung von ultrakurzen Laserpulsen. Zudem weisen derartige Polarisationswandler austrittsseitig im zentralen Bereich um die optische Achse eine verminderte oder keine polarisationsdrehende Wirkung und eine verminderte Strahlungsdichte auf. Dies verhindert oder erschwert die Einsetzbarkeit solcher Polarisationswandler für Verfahren der Laserbearbeitung, da eintrittsseitig angeordnete, aus dem Stand der Technik bekannte Laserquellen mit gaußförmiger Strahldichteverteilung den Großteil der Strahlungsenergie nahe der optischen Achse einkoppeln.

Ferner sind aus dem Stand der Technik in Azimutwinkelbereiche segmentierte Wellenplatten bekannt, mit welchen eine in groben Winkelschritten von etwa 30° vom Azimutwinkel abhängige Polarisationsdrehung erzielt werden kann. Damit ist eine Verminderung, jedoch keine Aufhebung der schnittrichtungsabhängigen Unterschiede im Materialabtrag möglich. Bei der Fertigung derartiger segmentierter Wellenplatten sind Klebestellen entlang der Segmentgrenzen erforderlich, deren Herstellung aufwändig ist und die die Bruchgefahr erhöhen.

Zudem sind nematische Flüssigkeitskristalle sowie nano-strukturierte Verzögerungsplatten bekannt, mit denen linear polarisiertes Licht in radial oder azimutal polarisiertes Licht transformiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Polarisationswandler zur Transformation von kollimiertem Licht mit zirkulärer oder linearer Polarisation in Licht mit radialer Polarisation oder in Licht mit azimutaler Polarisation anzugeben. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, derartige Polarisations- wandler anzugeben, die für die Transformation von Laserlicht sehr kurz gepulster Laser mit einer Pulsdauer von höchstens 150 Femtosekunden und mit einer hohen Strahlungsenergie im Dauerstrichbetrieb von bis zu 7 Kilowatt geeignet sind. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, derartige Polarisationswandler anzugeben, die für einen großen Wellenlängenbereich von 250 Nanometer bis 2500 Nanometer, bevorzugt von 400 Nanometer bis 1200 Nanometer geeignet sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung solcher Polarisationswandler anzugeben.

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, Laseroptiken zur scannenden Bewegung eines mittels eines solchen Polarisationswandlers transformierten Laserstrahls anzugeben.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Polarisationswandlers erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird hinsichtlich des Herstellverfahrens für einen Polarisationswandler erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Die Aufgabe wird hinsichtlich der Laseroptik erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Polarisationswandler umfasst eine refiektive Axikonoptik mit einem ersten Hohlaxikon und einem darin konzentrisch angeordneten ersten inneren Axikon. Das Hohlaxikon weist eine Ausnehmung in der Form eines geraden Kegelstumpfs auf. Das innere Axikon weist die Form eines geraden Kegels auf und ist konzentrisch im Hohlaxikon angeordnet, wobei die Kegelspitze auf die Spitze der kegel- stumpfförmigen Ausnehmung weist und wobei die Mantelfläche der kegelstumpf- förmigen Ausnehmung von der Mantelfläche des inneren Axikons beabstandet ist. - -

Das innere Axikon und die kegelstumpfförmige Ausnehmung weisen einen gleichen Kegelwinkel auf. Die Mantelflächen sind mit einer reflektierenden Beschich- tung versehen. Die ringförmige Grundfläche des Hohlaxikons und die Grundfläche des inneren Axikons sind bündig und konzentrisch auf einer ersten Planfläche einer optisch durchlässigen Halteplatte angeordnet, so dass die Axikons senkrecht auf der Halteplatte stehen.

An der Kegelstumpfspitze der Ausnehmung des Hohlaxikons ist konzentrisch zur Längsachse des Hohlaxikons, die mit der Längsachse des inneren Axikons übereinstimmt und eine optische Achse bildet, eine Eintrittsluke angeordnet. Die Austrittsluke der reflektiven Axikonoptik wird von dem konzentrisch zwischen den Grundflächen der Axikons gelegenen ringförmigen Spalt gebildet.

Ferner umfasst der Polarisationswandler eine senkrecht zu dieser optischen Achse ausgerichtete, am Austritt der reflektiven Axikonoptik angeordnete erste Halbwel- lenplatte, die eine Verzögerung der langsamen relativ zur schnellen Lichtausbreitungsrichtung um eine halbe Wellenlänge bewirkt. Entsprechend bewirkt eine Halbwellenplatte eine Spiegelung der Polarisationsrichtung an der kristallographi- schen Achse der ersten Halbwellenplatte.

Die reflektierende Beschichtung der Mantelflächen der Axikons wirkt polarisierend und weist eine schnelle Achse sowie eine langsame Achse auf. Bei jeder Reflexion an der reflektierenden Beschichtung wird eine Phasendifferenz zwischen der entlang der schnellen Achse ausgerichteten Komponente des reflektieren Lichts und der entlang der langsamen Achse ausgerichteten Komponente des reflektierten Lichts erzeugt. Derartige polarisierende reflektierende Beschichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es ist auch bekannt, wie die Phasendifferenz zwischen der schnellen und der langsamen Achse durch Ausbildung der reflektierenden Beschichtung, beispielsweise durch die Wahl der Beschichtungs- dicke, kontrolliert werden kann. Die reflektierende Beschichtung der Mantelflächen der Axikons ist so gewählt, dass in Abhängigkeit von dem Kegelwinkel des inneren Axikons und somit auch von dem Kegelwinkel der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des Hohlaxikons bei Reflexionen an der Mantelfläche des inneren Axikons und an der Mantelfläche des ersten Hohlaxikons eine Phasendifferenz von insgesamt Αφ = N ^■ π + π/2 beziehungsweise N ^■ 180° + 90° zwischen der schnellen und der langsamen Lichtausbreitungsrichtung bewirkt wird, wobei N eine positive ganze Zahl ist. Mit anderen Worten: die reflektierende Beschichtung der Mantelflächen bewirkt eine Phasendifferenz von π/2 zuzüglich einem ganzzahligen Vielfachen von π.

Bevorzugt ist der Kegelwinkel des inneren Axikons zu 45° gewählt, um eine möglichst kurze Baulänge einer reflektiven Axikonoptik zu ermöglichen.

Eine derartige reflektive Axikonoptik bewirkt somit als Viertelwellenplatte eine azimutwinkelabhängige Änderung der Polarisationsrichtung und ermöglicht, ein einfallendes kollimiertes achsnahes Bündel Licht mit zirkularer Polarisation in ringförmig austretendes Licht zu transformieren.

Mittels der ersten Halbwellenplatte wird dieses Licht in eine azimutalinhomogene lineare Polarisation überführt, wobei diese erste Halbwellenplatte so angeordnet ist, dass die Kristallachse um π/8 oder 22,5° relativ zum Azimutwinkel der Eintrittsebene des eintretenden kollimierten Lichts gedreht ist.

Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten refraktiven Axikonoptiken weist die erfindungsgemäße reflektive Axikonoptik den Vorteil auf, dass sich die zulaufende Spitze des kegelförmigen inneren Axikons genauer, leichter und insbesondere mit einem geringeren Spitzendurchmesser fertigen lässt als die Spitze der kegelförmigen Ausnehmung mit der inneren Mantelfläche einer kegelförmigen Ausnehmung in einem bekannten refraktiven Axikon. Durch die Beschränkungen der bei der Ausformung dieser kegelförmigen Ausnehmung, beispielsweise mittels Diamantdrehen, verwendbaren Werkzeuge entsteht unvermeidbar eine Totzone um die optische Achse, in der die innere Mantelfläche gegenüber dem - -

Kegelwinkel abgeflacht oder abgerundet ist. Innerhalb dieser Totzone eingekoppeltes Licht geht somit für die Polarisationsdrehung verloren und wird größtenteils in Wärme und in Streulicht umgesetzt, die schwer oder nicht abgeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der reflektiven Axikonoptik besteht darin, dass das eintretende Licht im Wesentlichen in Luft propagiert und nur an zwei hochreflektiven Grenzflächen, den mit den reflektierenden Beschichtungen versehenen Mantelflächen reflektiert wird. Somit lassen sich optische Verluste gegenüber der Propaga- tion in einem optisch dichten Medium wie Glasdes optisch dichten Mediums zur Luft in einer refraktiven Axikonoptik nach dem Stand der Technik vermindern. Damit erhöht sich auch, wegen der verminderten Absorption, die zerstörungsfrei durchlässige Lichtleistung. Die reflektive Axikonoptik ist daher besonders für die Polarisationsdrehung von Licht leistungsstarker und kurz- oder ultrakurz gepulster Laserquellen vorteilhaft.

Ein weiterer Vorteil der reflektiven Axikonoptik besteht darin, dass der Kegelwinkel des inneren Axikons unabhängig vom Grenzwinkel der Totalreflexion bei einem optisch dichten Medium wählbar ist. Somit kann die Geometrie der reflektiven Axikonoptik unabhängig vom Brechzahlunterschied zwischen dem optisch dichten Medium und dem Umgebungsmedium, und damit auch unabhängig von der Wellenlänge eingespeisten Lichts gestaltet werden. Bevorzugt kann der Kegelwinkel des inneren Axikons, und somit auch der Kegelwinkel des Hohlaxikons so gewählt werden, dass eine Fertigung besonders einfach möglich ist.

Ein weiterer Vorteil der reflektiven Axikonoptik besteht darin, dass hochreflektive Beschichtungen für einen breiten Wellenlängenbereich herstellbar sind und somit breiter einsetzbar sind als dispersionsbegrenzte refraktive Axikonoptiken nach dem Stand der Technik, bei denen zudem der Grenzwinkel der Totalreflexion für die Wahl des Kegelwinkels zu berücksichtigen ist. Beispielsweise ist es dadurch möglich, für einen Laser mit einer emittierten Grundwellenlänge denselben Pola- - -

risationswandler einzusetzen wie für eine auf diesem Laser basierende frequenzverdoppelte Laserquelle.

Sehr kurze Laserpulse, beispielsweise Laserpulse mit einer Pulsdauer von höchstens 150 Femtosekunden, weisen sehr breite Spektren auf und werden demzufolge in transmissiven Optiken dispersionsbedingt verbreitert. Diese unerwünschte Pulsverlängerung wird bei der erfindungsgemäßen reflektiven Axikonoptik in vorteilhafter Weise vermieden, da der optische Pfad hier mit Ausnahme der Halteplatte überwiegend in Luft verläuft.

Bei einer Ausführungsform eines Polarisationswandlers mit gepaarten Axikons ist auf einer der ersten Planfläche gegenüberliegenden zweiten Planfläche der Halteplatte der reflektiven Axikonoptik ein zweites Hohlaxikon gleich geformt und spiegelsymmetrisch zum ersten Hohlaxikon angeordnet. In diesem zweiten Hohlaxikon ist ein zweites inneres Axikon spiegelsymmetrisch zum ersten inneren Axikon angeordnet. An der Spitze der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des zweiten Hohlaxikons ist mittig und somit konzentrisch zur optischen Achse eine Austrittsluke angeordnet. Die reflektierende Beschichtung und die Kegelwinkel der Axikons sind gleich gewählt.

Bei dieser Ausführungsform eines Polarisationswandlers tritt das Licht aus der reflektiven Axikonoptik mit gepaarten Axikons aus der zentrischen Austrittsluke des zweiten äußeren Hohlaxikons und somit in einem dicht um die optische Achse angeordneten Strahlprofil aus. Es ist in diesem Fall die Beschichtung der Mantelflächen der gepaarten Axikons so gewählt, dass eine Phasendifferenz von insgesamt Αφ = N ^■ π + π/2 beziehungsweise N ^■ 180° + 90° zwischen der schnellen und der langsamen Lichtausbreitungsrichtung bewirkt wird, wobei N eine positive ganze Zahl ist. Mit anderen Worten: die reflektierende Beschichtung der Mantelflächen bewirkt insgesamt eine Phasendifferenz von π/2 zuzüglich einem ganzzahligen Vielfachen von π. Mittels der nachgeordneten ersten Halbwellenplatte wird somit auch bei dieser Ausführungsform Licht mit azimutal-inhomogener linearer Polarisation erzeugt, wobei diese erste Halbwellenplatte auch bei dieser - -

Ausführungsform so angeordnet ist, dass die Kristallachse um π/8 oder 22,5° relativ zum Azimutwinkel der Eintrittsebene des eintretenden kollimierten Lichts gedreht ist.

Die an der Halteplatte gespiegelte Strahlführung eignet sich besonders für Laserlicht, das gebündelt mit hoher Energiedichte, beispielsweise zum Materialabtrag, verwendet werden soll. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass der Durchmesser des eintretenden kollimierten Lichtbündels bei Durchgang durch einen solchen Polarisationswandler mit gepaarten Axikons unverändert bleibt. Somit erfordert ein Einbau eines solchen Polarisationswandlers in den Strahlengang eines bestehenden optischen Systems keine Anpassung weiterer optischer Bauelemente.

Ein derartiger gespiegelter Strahlverlauf ist auch mit einer gepaarten refraktiven Axikonoptik aus dem Stand der Technik erzielbar. In dieser Ausführungsform weist die reflektive Axikonoptik aber demgegenüber den zusätzlichen Vorteil einer besonders geringen optischen Totzone um die Kegelspitze der inneren Axikons auf. Dadurch wird der austretende Strahlverlauf in dem für diese Anwendungen besonders interessanten zentralen Bereich um die optische Achse hinsichtlich des Polarisationszustandes und der Strahldichte erheblich geringer beeinträchtigt und eine optische Totzone im zentralen Bereich um die optische Achse mit einem Duchmesser von weniger als 100 Mikrometern erzielt. Der Durchmesser der optischen Totzone ist bei einer refraktiven Axikonoptik wegen der bei der Herstellung der kegelförmig ausgenommenen inneren Mantelfläche unvermeidbaren Abstumpfung der Kegelspitze beträgt etwa 5 Millimeter und ist somit erheblich größer.

Bei einer Ausführungsform eines Polarisationswandlers ist austrittsseitig nach und parallel zur ersten Halbwellenplatte eine zweite Halbwellenplatte angeordnet. Mittels der zusätzlichen zweiten Halbwellenplatte wird nach der ersten Halbwellenplatte austretendes Licht mit azimutal-inhomogener linearer Polarisation in radial polarisiertes Licht transformiert, wobei die Kristallachse der zweiten Halbwellen- - -

platte im Azimutwinkel der Eintrittsebene des eintretenden kollimierten Lichts zur optischen Achse angeordnet ist oder, anders ausgedrückt, in der austrittsseitig verlängerten Eintrittsebene des linear polarisierten Lichts liegt. Mit anderen Worten: bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte um— π/8 beziehungsweise -22,5° relativ zur Kristallachse der ersten Halbwellenplatte gedreht, wobei ein negativer Drehwinkel einer Drehung entgegen dem mathematisch positivem Drehsinn und somit im Uhrzeigersinn entspricht.

Wenn die Kristallachse der zweiten Halbwelle in einer anderen Ausführungsform in einem Winkel von π/4 oder 45° relativ zum Azimutwinkel der Eintrittsebene des eintretenden kollimierten Lichts gedreht ist, wird dagegen austretendes Licht mit azimutaler Polarisation erzeugt. Mit anderen Worten: bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte um π/8 beziehungsweise 22,5° relativ zur Kristallachse der ersten Halbwellenplatte gedreht, wobei ein positver Drehwinkel einer Drehung im mathematisch positiven Drehsinn und somit entgegen dem Uhrzeigersinn entspricht.

Somit kann durch Drehung der zweiten Halbwellenplatte um π/4 oder 45° zwischen radialer und azimutaler Polarisation am Ausgang des Polarisators gewechselt werden.

Bei einer Ausführungsform eines Polarisationswandlers ist die reflektierende Be- schichtung der Mantelflächen als hochref ektierende Beschichtung mit einer Re- flektivität von mindestens 99,7% ausgeführt. Dadurch wird ein besonders geringer Transmissionsverlust entlang des optischen Pfades durch die reflektierende Axi- konoptik erzielt und die absorbierte Strahlungsenergie, die in Wärme umgesetzt wird und abgeführt werden muss, vermindert. Dies ermöglicht die Verwendung des Polarisationswandlers auch für Laserquellen mit hoher abgegebener Strahlungsenergie im Dauerstrichbetrieb. Zudem wird die bei refraktiven Axikonopti- ken nach dem Stand der Technik wegen der Dispersion unvermeidbare Verbreiterung ultrakurzer Laserpulse vermieden. Damit ist die Verwendung eines erfin- - -

dungsgemäßen Polarisationswandlers insbesondere für Verfahren und Vorrichtungen der Laserbearbeitung, beispielsweise zum Trennen, Bohren oder Schweißen von Werkstücken, ermöglicht, bei denen hohe Energiedichten erforderlich sind.

Die hochreflektierende Beschichtung ist bevorzugt für Wellenlängen von 400 Na- nometer bis 1200 Nanometer, besonders bevorzugt für Wellenlängen von 1030 Nanometer bis 1070 Nanometer ausgeführt. Dies ermöglicht den Einsatz einer reflektiven Axikonoptik für verschiedene Anwendungen und Laserquellen, insbesondere auch für frequenzverdoppelte Laserquellen. Insbesondere ermöglicht dies einen modularisierten Aufbau von Polarisationswandlern, da die reflektierende Axikonoptik unabhängig von der Wellenlänge konstruiert werden kann und da auf die jeweilige Wellenlänge anzupassende Halbwellenplatten für viele Wellenlängen standardisiert verfügbar und in einem optischen System leicht austauschbar sind.

Bei einer Ausführungsform eines Polarisationswandlers ist die reflektive Axikonoptik einstückig ausgeführt, wobei die Axikons aus Quarzglas gefertigt und mit einer aus Quarzglas gefertigten Halteplatte verbunden werden. In vorteilhafter Weise ist damit eine besonders temperaturstabile reflektive Axikonoptik ermöglicht, die zerstörungsfrei eine große Strahlungsenergie, vorzugsweise eine Strahlungsenergie von über 7 Kilowatt, entsprechend einer Leistungsdichte von 10 Joule pro Quadratzentimeter, übertragen kann.

Bei einer Ausführungsform eines Polarisationswandlers ist die reflektive Axikonoptik in einer mit einem Kühlmittel kühlbaren Fassung gefasst. Dadurch ist eine verbesserte Entwärmung der Axikonoptik und damit eine zerstörungsfreie Übertragung großer Strahlungsenergien möglich. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders vorteilhaft für den Einsatz in Laserbearbeitungsverfahren mit kurzgepulsten Lasern hoher Laserleistung. - -

Eine Laseroptik umfasst einen Polarisationswandler mit einer reflektiven Axiko- noptik und eine eintrittsseitig zu dem Polarisationswandler angeordnete Laserquelle, wobei die Laserquelle zur Abgabe von zur optischen Achse des Polarisationswandlers kollimiertem zirkulär polarisiertem Laserlicht eingerichtet ist. Derartige Laserquellen umfassend einen Laser, welcher linear polarisiertes Licht emittiert, und eine im Strahlengang nachgeordnete Viertelwellenplatte, deren Kristallachse um π/4 oder 45° gegenüber der Polarisationsrichtung des vom Laser emittierten linear polarisierten Lichts gedreht ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt.

In einer Ausführungsform ist es auch möglich, eine Laserquelle zu verwenden, die für die Abgabe von zur optischen Achse des Polarisationswandlers kollimiertem linear polarisiertem Laserlicht eingerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform wird eintrittsseitig am Polarisationswandler eine Viertelwellenplatte angeordnet, deren Kristallachse um π/4 oder 45° gegenüber der Polarisationsrichtung des Laserlichts gedreht ist. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, eine Vorrichtung zur um die optische Achse drehbaren, lösbar verbindbaren Aufnahme einer Viertelwellenplatte eintrittsseitig am Polarisationswandler anzuordnen. Derartige Aufnahmevorrichtungen für Viertelwellenplatten sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Mittels des Polarisationswandlers wird Laserlicht der Laserquelle in radial oder azimutal polarisiertes Laserlicht transformiert und somit ein schnittrichtungsun- abhängiger Materialabtrag beim Auftreffen des radial oder azimutal polarisierten Laserlichts auf einem Werkstück ermöglicht.

Hierbei ist die Kristallachse der ersten Halbwellenplatte um π/8 oder 22,5° relativ zum Azimutwinkel der Eintrittsebene des von der Laserquelle abgegebenen linear polarisierten Lichts gedreht. Die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte liegt für die Erzeugung von radial polarisiertem Licht im Azimutwinkel der Eintrittsebene. Für die Erzeugung von azimutal polarisiertem Licht ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte dagegen um π/4 oder 45° relativ zum Azimutwin- - -

kel der Eintrittsebene des von der Laserquelle abgegebenen linear polarisierten Lichts gedreht. Somit sind die Kristallachsen beider Halbwellenplatten gegeneinander um π/4 oder um— π/4 gedreht, wobei ein positives Vorzeichen des Drehwinkels eine Drehung im mathematisch positiven Drehsinn anzeigt.

In vorteilhafter Weise ist eine solche Laseroptik für Laserbearbeitungsverfahren mit einer besonders hohen Bearbeitungsqualität geeignet.

Bei einer Ausführungsform einer Laseroptik ist austrittsseitig zum Polarisationswandler eine polarisationserhaltende Scanoptik angeordnet, die zum Schwenken eines zur optischen Achse des Polarisationswandlers kollimierten, vom Polarisationswandler austretenden Strahlenbündels entlang mindestens einer Scanrichtung eingerichtet ist.

Bei einer Ausführungsform einer Laseroptik ist eintrittsseitig und/oder austrittsseitig zum Polarisationswandler ein Strahlformer zur Anpassung des Durchmessers des vom Polarisationswandler austretenden kollimierten Strahlenbündels an die polarisationserhaltende Scanoptik angeordnet. In vorteilhafter Weise kann damit ein Polarisationswandler für Scanoptiken mit verschiedenen Eingangsaperturen und/oder verschiedenen Schwenkbereichen angepasst werden.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Polarisationswandlers mit einer reflek- tiven Axikonoptik werden die hohlkegelstumpfförmige Ausnehmung des mindestens einen Hohlaxikons und das mindestens eine innere Axikon durch Diamantdrehen mit einer Winkelabweichung des Kegelwinkels von höchstens 0,01° und auf eine Oberflächenabweichung von höchstens einem Fresnelring bei 546 Na- nometer geformt, wobei eine Kegelspitze mit einem Spitzendurchmesser von höchstens 800 Mikrometern geformt wird.

Es ist auch möglich, die hohlkegelstumpfförmige Ausnehmung des mindestens einen Hohlaxikons und das mindestens eine innere Axikon durch Polieren auszuformen. Dabei werden die Polierbewegungen an einem Axikonkegel so gesteuert, - -

dass sie nicht über die Kegelspitze des Axikonkegels hinwegführen und eine Kegelspitze mit einem Spitzendurchmesser von höchstens 800 Mikrometern poliert wird.

Danach werden mittels Richtkitten die Axikons mit der Halteplatte zu einer einstückigen reflektierenden Axikonoptik dauerhaft verbunden, vorzugsweise verklebt. Diese einstückige reflektierende Axikonoptik wird mit der mindestens einen Halbwellenplatte in einer Fassung gefasst. Die Fassung kann eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung einer zweiten Halbwellenplatte am Austritt vorsehen.

Dadurch ist es leicht möglich, mit einem Polarisationswandler ohne zweite Halbwellenplatte radial polarisiertes Licht zu erzeugen oder aber durch Anbau einer zweiten Halbwellenplatte azimutal polarisiertes Licht zu erzeugen.

In vorteilhafter Weise ist es so möglich, die optische Totzone um die optische Achse, innerhalb der an dem mindestens einen inneren Axikon keine Reflexion erfolgt, zu verringern. Zudem wird durch das Verkitten der Axikons und der Halteplatte zu einer einstückigen reflektierenden Axikonoptik die Justage des Polarisationswandlers vereinfacht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen:

Figur 1 schematisch einen Polarisationswandler mit refraktiver Axikonoptik nach dem Stand der Technik,

Figur 2 schematisch die Transformation von Polarisationszuständen mittels Halbwellenplatten nach dem Stand der Technik, - -

Figur 3 schematisch einen Polarisationswandler mit reflektierender

Axikonoptik zur Erzeugung eines ringförmigen Strahldichteprofils,

Figur 4 schematisch einen Polarisationswandler mit reflektierender

Axikonoptik zur Erzeugung eines scheibenförmigen Strahldichteprofils sowie

Figur 5 schematisch eine Laseroptik mit einem gefassten Polarisationswandler.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt schematisch einen Polarisationswandler P mit einer refraktiven Axikonoptik 100 zur Veränderung des Polarisationszustandes von kollimiertem Licht. Die Axikonoptik 100 weist die äußere Form eines Kegelstumpfs mit einer äußeren Mantelfläche 100.2 auf, die rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse X liegt. Der Kegelstumpf ist mit einer Planfläche 100.3 abgestumpft, die senkrecht zur optischen Achse X zum Eintritt E weist. Austrittsseitig der refraktiven Axikonoptik 100 ist eine erste Halbwellenplatte 5 angeordnet.

In die Axikonoptik 100 ist eine kegelförmige Ausnehmung mit einer inneren Mantelfläche 100.1 eingearbeitet. Der Öffnungswinkel der inneren Mantelfläche 100.1 und der Öffnungswinkel der äußeren Mantelfläche 100.2 stimmen überein und bilden den Kegelwinkel ß. Die senkrecht zur optischen Achse X zum Austritt A weisende Grundfläche 100.4 der Axikonoptik 100 ist somit ringförmig.

Ein Bündel zur optischen Achse X kollimierter Strahlen S tritt senkrecht zur Planfläche 100.3 ein und senkrecht zur ringförmigen Grundfläche 100.4 aus. Entlang des Strahlverlaufs in der Axikonoptik 100 treffen die Strahlen S unter dem Einfallswinkel a = 90°— ß /2 auf die Mantelflächen, wobei bei ausreichendem Un- - -

terschied der Brechzahl n der Axikonoptik 100 gegenüber der Brechzahl n _LU f _t = ldes umgebenden Mediums jeweils eine Totalreflexion erfolgt.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass bei jeder der beiden Totalreflexionen ein Phasenunterschied 5 zwischen der senkrecht-polarisierten und der paral- lel-polarisierten Komponente von erzeugt wird.

Somit kann ein gewünschter Phasenunterschied 5 durch Wahl des Kegelwinkels ß = 180°— 2a abhängig von der Brechzahl n des für die Axikonoptik 100 verwendeten Glases eingestellt werden.

Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise refraktive Axikonoptiken 100 für 5 = 45° bekannt, mit denen sich ein gesamter Phasenunterschied von 90° entlang des optischen Pfades durch die Axikonoptik 100 erzeugen lässt, wobei die Orientierung der Polarisation vom Azimutwinkel der Einfallsebene abhängig ist. Eine derartige refraktive Axikonoptik 100 wirkt somit als Viertelwellenplatte mit einer azimutwinkelabhängigen Polarisationsorientierung und ermöglicht, ein einfallendes kollimiertes achsnahes Bündel Lichta ringförmig austretendes Licht zu transformieren. Weist das einfallende Licht zirkuläre Polarisation PI auf, so weist das von der ersten Halbwellenplatte 5 austretende Licht azimutal inhomogene lineare Polarisation P2 auf.

Wird das einfallende Licht mit zirkularer Polarisation PI aus linear polarisiertem Licht erzeugt, das durch eine um π/4 zur Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts gedrehte Viertelwellenplatte geleitet wird, so ist die Kristallachse - -

der ersten Halbwellenplatte 5 gegenüber der Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts in einem Drehwinkel von π/8 gedreht anzuordnen.

Aus dem Stand der Technik ist auch bekannt, dass mittels der Axikonoptik 100 und der nachgeordneten ersten Halbwellenplatte 5 erzeugtes Licht mit einer azimutal-inhomogenen linearen Polarisation P2 mittels einer nachgeordneten zweiten Halbplatte 6 wahlweise in eine radiale Polarisation P3 oder in eine azimutale Polarisation P4transformierbar ist, wie in Figur 2 schematisch gezeigt.

Zur Erzeugung einer radialen Polarisation P3 ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte 6 in Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts weisend anzuordnen. Mit anderen Worten: zur Erzeugung einer radialen Polarisation P3 ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte 6 gegenüber der Kristallachse der ersten Halbwellenplatte 5 um— π/8 gedreht, wobei das negative Vorzeichen eine Drehung entgegen dem mathematisch positiven Drehsinn anzeigt.

Zur Erzeugung einer azimutalen Polarisation P4 ist die die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte 6 um π/4 beziehungsweise 45° gegenüber der Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts gedreht anzuordnen. Mit anderen Worten: zur Erzeugung einer azimutalen Polarisation P4 ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte 6 gegenüber der Kristallachse der ersten Halbwellenplatte 5 um π/8 gedreht, wobei das positive Vorzeichen eine Drehung im mathematisch positiven Drehsinn anzeigt.

Figur 3 zeigt schematisch einen Polarisationswandler P mit einer erfindungsgemäßen reflektiven Axikonoptik 1 und eine nachgeordnete Halbwellenplatte 5. Die reflektive Axikonoptik 1 umfasst ein erstes äußeres Hohlaxikon 2 und ein darin koaxial zur optischen Achse X angeordnetes erstes inneres Axikon 3.

Das Hohlaxikon 2 weist eine kegelstumpfförmige Ausnehmung mit einer Mantelfläche 2.1 auf, die in einem Kegelwinkel ß zusammenläuft. Am zulaufenden Ende der Mantelfläche 2.1 ist eine zentrische Eintrittsluke 2.2 angeordnet. Am gegen- - -

überliegenden auseinanderlaufenden Ende der Mantelfläche 2.1 ist das Hohlaxi- kon 2 durch eine ringförmige Grundfläche 2.3 abgeschlossen.

Das innere Axikon 3 ist als Kegel mit demselben Kegelwinkel ß geformt wie die kegelstumpfförmige Ausnehmung des Hohlaxikons 2 und weist eine Mantelfläche 3.1 und eine Grundfläche 3.3 auf.

Die Grundflächen 2.3, 3.3 der Axikons 2, 3 sind auf einer ihnen zugewandten ersten Planfläche 4.1 einer optisch durchlässigen Halteplatte 4 bündig und konzentrisch zur optischen Achse X befestigt, wobei die Mantelflächen 2.1, 3.1 beabstandet sind. Aufgrund des gleichen Kegelwinkels ß beider Axikons 2, 3 liegen dabei die Mantelflächen 2.1, 3.1 zueinander parallel und koaxial zur optischen Achse X.

Jede der Mantelflächen 2.1, 3.1 ist mit einer hochreflektierenden Beschichtung HR versehen, die eine Reflektivität von mindestens 99,7% in einem Wellenlängenbereich von 250 Nanometer bis 2500 Nanometer, bevorzugt von

400 Nanometer bis 1200 Nanometer aufweist.

Die hochreflektierende Beschichtung HR wirkt polarisierend und weist eine schnelle Achse sowie eine langsame Achse auf. Bei jeder Reflexion an der hoch- reflektierenden Beschichtung HR wird eine Phasendifferenz zwischen der entlang der schnellen Achse ausgerichteten Komponente des reflektieren Lichts und der entlang der langsamen Achse ausgerichteten Komponente des reflektierten Lichts erzeugt. Derartige polarisierende hochref ektierende Beschichtungen HR sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es ist auch bekannt, wie die Phasendifferenz zwischen der schnellen und der langsamen Achse durch Ausbildung der hochre- flektierenden Beschichtung HR, beispielsweise durch die Wahl der Beschich- tungsdicke, kontrolliert werden kann.

Zudem ist die hochreflektierende Beschichtung HR so ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von dem Kegelwinkel ß beider Axikons 2, 3 bei Reflexionen an den - -

Mantelflächen 2.1 , 3.1 der Axikons 2, 3 eine Phasendifferenz von insgesamt Αφ = N ^■ π + π/2 beziehungsweise N ^■ 180° + 90° zwischen der schnellen und der langsamen Lichtausbreitungsrichtung bewirkt wird, wobei N eine positive ganze Zahl ist, die die Anzahl der Reflexionen an jeweils einer Mantelfläche 2.1 , 3.1 beschreibt.

Somit wirkt die reflektive Axikonoptik 1 als eine Viertelwellenplatte mit einer azimutwinkelabhängigen Polarisationsorientierung und ermöglicht, ein einfallendes kollimiertes achsnahes Bündel Licht mit zirkularer Polarisation PI in ringförmig austretendes Licht zu transformieren. Die zwischen den Grundflächen 2.3, 3.3 der Axikons 2, 3 verbleibende, zur optischen Achse X konzentrische Ringf äche bildet die Austrittsluke für diese Ausführungsform einer reflektiven Axikonoptik 1.

Durch die nachgeschaltete Halbwellenplatte 5 wird eine azimutal inhomogene lineare Polarisation P2 erzeugt. In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere, hier nicht näher dargestellte zweite Halbwellenplatte 6 nachgeschaltet, mit der die azimutal inhomogene lineare Polarisation P2 in eine radiale Polarisation P3 oder in eine azimutale Polarisation P4 überführbar ist.

Gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten refraktiven Axikonoptik 100 weist die erfindungsgemäße reflektive Axikonoptik 1 den Vorteil auf, dass sich die zulaufende Spitze des kegelförmigen inneren Axikons 3 genauer, leichter und insbesondere mit einem geringeren Spitzendurchmesser fertigen lässt als die Spitze der kegelförmigen Ausnehmung mit der inneren Mantelfläche 100.1 in der refraktiven Axikonoptik 100. Durch die Beschränkungen der beim Diamantdrehen dieser kegelförmigen Ausnehmung verwendbaren Werkzeuge entsteht unvermeidbar eine Totzone um die optische Achse X, in der die innere Mantelfläche 100.1 gegenüber dem Kegelwinkel ß abgeflacht oder abgerundet ist. Innerhalb dieser Totzone eingekoppeltes Licht geht somit für die Polarisationsdrehung verloren und wird größtenteils in Wärme umgesetzt, die schwer oder nicht abgeführt werden kann. - -

Ein weiterer Vorteil der refiektiven Axikonoptik 1 besteht darin, dass das eintretende Licht im Wesentlichen in Luft propagiert und nur an zwei hochreflektiven Grenzflächen, den mit den reflektierenden Beschichtungen HR versehenen Mantelflächen 2.1, 3.1, reflektiert wird. Somit lassen sich optische Verluste gegenüber der Propagation in Glas und der Totalreflexion an der Grenzfläche Glas - Luft in einer refraktiven Axikonoptik 100 nach dem Stand der Technik vermindern. Damit erhöht sich auch, wegen der verminderten Absorption, die zerstörungsfrei durchlässige Lichtleistung. Die reflektive Axikonoptik ist daher besonders für die Polarisationsdrehung von Licht leistungsstarker, kurz- oder ultrakurz gepulster Laserquellen vorteilhaft.

Ein weiterer Vorteil der refiektiven Axikonoptik 1 besteht darin, dass hochref ek- tive Beschichtungen HR für einen breiten Wellenlängenbereich herstellbar sind und somit breiter einsetzbar sind als dispersionsbegrenzte refraktive Axikonopti- ken 100 nach dem Stand der Technik. Beispielsweise ist es dadurch möglich, für einen Laser mit einer emittierten Grundwellenlänge denselben Polarisationswandler P einzusetzen wie für eine auf diesem Laser basierende frequenzverdoppelte Laserquelle.

Sehr kurze Laserpulse, beispielsweise Laserpulse mit einer Pulsdauer vonhöchs- tens 150 Femtosekunden, weisen sehr breite Spektren auf und werden demzufolge in transmissiven Optiken dispersionsbedingt verbreitert. Diese unerwünschte Pulsverlängerung wird bei der erfindungsgemäßen refiektiven Axikonoptik 1 in vorteilhafter Weise vermieden, da der optische Pfad hier mit Ausnahme der Halteplatte 4 überwiegend in Luft verläuft.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer refiektiven Axikonoptik 1 mit gepaarten Axikons, bei der ein erstes und ein gleich ausgebildetes zweites Hohlaxikon 2, 2' sowie ein erstes und ein gleich ausgebildete zweites inneres Axikon 3, 3' entlang der optischen Achse X jeweils einander gegenüberliegend auf der Halteplatte 4 angeordnet sind. - -

Entlang des Verlaufs der Strahlen S durch diese Ausführungsform der reflektiven Axikonoptik 1 erfolgt an jeder der mit einer hochreflektierenden Beschich- tung HR beschichteten Mantelflächen 3.1 , 2.1 , 2' .1 , 3 ' .1 mindestens je eine Reflexion, die jeweils einen Phasenunterschied zwischen der senkrecht-polarisierten und der parallel-polarisierten Komponente erzeugt.

Die hochreflektierende Beschichtung HR ist so ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von dem Kegelwinkel ß der Axikons 2, 2', 3, 3 ' bei Reflexionen an deren Mantelflächen 2.1 , 2' . l , 3.1 , 3 ' . l eine Phasendifferenz von insgesamt Αφ = N ^■ π + π/2 beziehungsweise N ^■ 180° + 90° zwischen der schnellen und der langsamen Lichtausbreitungsrichtung bewirkt wird, wobei N eine positive ganze Zahl ist, die die Anzahl der Reflexionen an jeweils einer Mantelfläche 2.1 , 2'.1 , 3.1 , 3 ' .1 beschreibt.

Somit wirkt die reflektive Axikonoptik 1 als eine Viertelwellenplatte mit einer azimutwinkelabhängigen Polarisationsorientierung und ermöglicht zusammen mit der nachgeschalteten Halbwellenplatte 5, ein einfallendes kollimiertes achsnahes Bündel Licht mit zirkularer Polarisation PI in austretendes Licht mit azimutalinhomogener linearer Polarisation P2 zu transformieren.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere, hier nicht näher dargestellte zweite Halbwellenplatte 6 nachgeschaltet, mit der die azimutalinhomogener linearer Polarisation P2 in eine radiale Polarisation P3 oder in eine azimutale Polarisation P4 überführbar ist.

Im Unterschied zur der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung tritt das Licht aus der reflektiven Axikonoptik 1 mit gepaarten Axikons aus einer zentral angeordneten Austrittsluke 2 ' .2 des zweiten äußeren Hohlaxikons 2' und somit in einem dicht um die optische Achse X angeordneten Strahlprofil aus. - -

Ein derartiger gespiegelter Strahlverlauf ist auch mit einer gepaarten refraktiven Axikonoptik 100 aus dem Stand der Technik erzielbar. In dieser Ausführungsform weist die reflektive Axikonoptik 1 demgegenüber den zusätzlichen Vorteil einer besonders geringen optischen Totzone um die Kegelspitze der inneren Axikons 3, 3 ' auf. Dadurch wird der austretende Strahlverlauf in dem für diese Anwendungen besonders interessanten zentralen Bereich um die optische Achse X hinsichtlich des Polarisationszustandes und der Strahldichte erheblich geringer beeinträchtigt. Die optische Totzone im zentralen Bereich um die optische Achse X ist bei einer refraktiven Axikonoptik 100 wegen der bei der Herstellung der kegelförmig ausgenommenen inneren Mantelfläche 100.1 unvermeidbaren Abstumpfung der Kegelspitze größer.

Figur 5 zeigt schematisch eine Laserbearbeitungsanlage mit einem Polarisationswandler P mit einer gefassten reflektiven Axikonoptik 1 in der Ausführungsform als gepaarte Axikonoptik. Beidseits der Halteplatte 4 aus optisch transparenten Material sind jeweils spiegelsymmetrisch zwei innere Axikons 3, 3' und zwei äußere Axikons 2, 2' jeweils mit der Grundfläche 2.3, 2'.3, 3.3, 3'.3 zur Halteplatte 4 weisend angeordnet, wobei ein inneres Axikon 3, 3' jeweils konzentrisch zur optischen Achse X in der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des äußeren Axikons 2, 2' angeordnet ist. Alle Axikons 2, 2', 3, 3' weisen gleiche Kegelwinkel ß auf. Die zentrischen Öffnungen der äußeren Axikons 2, 2' wirken als Eintrittsluke 2.2 beziehungsweise als Austrittsluke 2'.2

In die Eintrittsluke 2.2 wird zur optischen Achse X kollimiertes, linear polarisiertes Licht aus einer Laserquelle 8 eingekoppelt. Eintrittsseitig ist am Polarisationswandler P eine Viertelwellenplatte 11 angeordnet, deren Kristallachse um π/4 oder 45° gegenüber der Polarisationsrichtung des Laserlichts gedreht ist. Die Viertelwellenplatte 11 kann mittels einer nicht näher dargestellten Haltevorrichtung befestigt sein, die eine Drehung der Viertelwellenplatte 11 um die optische Achse X ermöglicht. Das hinter der Viertelwellenplatte 11 in das eintrittsseitige Hohlaxikon 2 eingekoppelte Licht weist eine zirkuläre Polarisation PI auf. Aus der Austrittsluke 2 '.2 des austrittsseitigen äußeren Axikons 2' tritt kollimiertes - -

Licht achsnahaus und wird von einer ersten Halbwellenplatte 5 in azimutalinhomogene lineare Polarisation P2 radiale Polarisation P3 und weiter von einer zweiten Halbwellenplatte 6 in azimutale Polarisation P4 überführt, wobei die Kristallachse der ersten Halbwellenplatte 5 um π/8 beziehungsweise 22,5° gegenüber der Polarisationsrichtung des von der Laserquelle 8 emittierten linear polarisierten Laserlichts gedreht ist.

Mittels der nachgeordneten zweiten Halbwellenplatte 6 wird dieses azimutalinhomogen linear polarisierte Licht weiter in Licht transformiert, das eine radiale Polarisation P3 oder eine azimutale Polarisation P4 aufweist. Zur Erzeugung radialer Polarisation P3 ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte 6 in Polarisationsrichtung des von der Laserquelle 8 emittierten linear polarisierten Laserlichts ausgerichtet und somit um— π/8 gegenüber der Kristallachse der ersten Halbwellenplatte 5 gedreht. Zur Erzeugung azimutaler Polarisation P4 ist die Kristallachse der zweiten Halbwellenplatte 6 um π/4 gegenüber der Polarisationsrichtung des von der Laserquelle 8 emittierten linear polarisierten Laserlichts gedreht und somit um π/8 gegenüber der Kristallachse der ersten Halbwellenplatte 5 gedreht.

Das aus dem Polarisationswandler P austretende, azimutal polarisierte Licht wird von einer polarisationserhaltenden Scanoptik 10 auf ein Werkstück W gelenkt. Im Strahlengang zwischen dem Austritt A des Polarisationswandlers P und der Scanoptik 10 ist ein Strahlformer 9 angeordnet, mit dem der Strahldurchmesser des aus dem Polarisationswandler P austretenden Strahls an die Scanoptik 10 an- gepasst werden kann. In einer anderen Ausführungsform einer Laserbearbeitungsanlage ist ein alternativer oder ein zusätzlicher Strahlformer in den Strahlengang zwischen der Laserquelle 8 und dem Eintritt E des Polarisationswandlers P angeordnet.

Die reflektierende Axikonoptik 1 und die Halbwellenplatten 5, 6 sind in einer rohrartigen Fassung 7 gehalten, die auf ihrer Außenfläche Kühlrippen 7.1 aufweist. Die Kühlrippen 7.1 können hohl ausgebildet und von einer Kühlflüssigkeit - -

durchströmbar sein. Es ist auch möglich, eine mit Luft kühlbare Rippenstruktur aus Kühlrippen 7.1 auszubilden. Mit den Kühlrippen 7.1 ist ein verbesserter Abtransport von Wärme gewährleistet, die durch optische Verluste bei der Reflexion an den Beschichtungen HR sowie bei der Transmission durch die Halteplatte 4 und die Halbwellenplatten 5, 6 entsteht. Dadurch ist es möglich, auch für eine Bearbeitung von Werkstücken W geeignetes Licht gepulster Laserquellen 8 mit hoher Energie zerstörungsfrei durch den Polarisationswandler P zu leiten und in eine für die Materialbearbeitung besonders vorteilhafte radiale oder azimutale Polarisation P3, P4 zu transformieren.

Mittels der Fassung 7 und der Halteplatte 4 sind polarisationsändernd wirksame Bauelemente des Polarisationswandlers P, insbesondere die reflektierende Axiko- noptik 1 und die Halbwellenplatten 5, 6, zueinander fixiert. In vorteilhafter Weise ist damit ein Polarisationswandler P besonders einfach, insbesondere mit geringem Justageaufwand, in eine Laserbearbeitungsanlage integrierbar.

Es ist auch möglich, die zweite Halbwellenplatte 6 außerhalb der Fassung 7 und mit dieser lösbar verbindbar anzuordnen. Die zweite Halbwellenplatte 6 kann drehbar und in festen Winkelschritten arretierbar angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, einen Polarisationswandler P sowohl für die Erzeugung radial polarisierten Lichts als auch für die Erzeugung azimutal polarisierten Lichts vorzusehen.

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BEZUGSZEICHENLISTE

I reflektive Axikonoptik

, 2' Hohlaxikon, Axikon

.1,2' .1 kegelstumpfförmige Ausnehmung, Mantelfläche .2 Eintrittsluke

'.2 Austrittsluke

2.3, 2'.3 Grundfläche

3, 3' inneres Axikon, Axikon

3.1, 3 '.1 Mantelfläche

3.3, 3 '.3 Grundfläche

4 Halteplatte

4.1 erste Planfläche

4.2 zweite Planfläche

5 erste Halbwellenplatte

6 zweite Halbwellenplatte

7 Fassung

7.1 Kühlrippen

8 Laserquelle

9 Strahlformer

10 Scanoptik

I I Viertelwellenplatte

100 refraktive Axikonoptik

100.1 innere Mantelfäche, kegelförmige Ausnehmung

100.2 äußere Mantelfläche

100.3 Planfläche

100.4 Grundfläche - -

A Austritt

E Eintritt

HR reflektierende Beschichtung

P Polarisationswandler

PI zirkuläre Polarisation

P2 azimutal-inhomogene lineare Polarisation

P3 radiale Polarisation

P4 azimutale Polarisation

S Strahl

w Werkstück

X optische Achse

a Einfallswinkel

ß Kegelwinkel