專利名稱：用于使激光輻射均勻化的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于使激光輻射均勻化的設(shè)備。
背景技術(shù)：
定義在要影響的光的傳播方向上是指該光的中間傳播方向，尤其是當(dāng)該光不是平面波時(shí)或當(dāng)該光至少部分是會(huì)聚的或發(fā)散的。在沒有明確的相反說明的情況下，激光束、子束或射束不是指幾何光學(xué)的理想化的射束，而是指實(shí)際的光束，例如射束橫截面不是無限小而是延展的具有高斯輪廓的激光束。歐洲專利申請(qǐng)EPl 489 438 Al公開了一種用于使激光輻射均勻化的設(shè)備。其中所介紹的設(shè)備包括在輻射的傳播方向上前后設(shè)置的兩個(gè)均勻器級(jí)。其中這些級(jí)中的每一個(gè)級(jí)都包括在入射面上具有柱面透鏡陣列并且在出射面上具有與入射面上的柱面透鏡陣列交叉的柱面透鏡陣列的基底。通過兩級(jí)實(shí)現(xiàn)方式，激光輻射可以不僅在其空間分布方面、而且在其角度分布方面被均勻化。通過使用交叉的柱面透鏡，這可以在兩個(gè)獨(dú)立的方向上、例如在作為激光束源的激光二極管線陣(Laserdiodebarren)的情況下對(duì)于所述快軸和所謂慢軸進(jìn)行。級(jí)相互之間的距離基本上對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)透鏡陣列的焦距。這樣的設(shè)備的缺點(diǎn)在于各個(gè)子束在工作面中的重疊可能導(dǎo)致干涉效應(yīng)，而干涉效應(yīng)可能導(dǎo)致工作面中強(qiáng)度分布的不希望的結(jié)構(gòu)化。德國專利申請(qǐng)DE 101 48 167 Al公開了開頭所提類型的一種設(shè)備。對(duì)于其中所介紹的設(shè)備，要均勻化的光在入射到透鏡陣列上之前被階梯鏡(Stufenspiegel)反射，階梯鏡以一定角度設(shè)置在該設(shè)備中使得從階梯鏡出發(fā)的子束具有光程差。如果該光程差大于激光器的相干長度，則由此可以避免產(chǎn)生干擾的干涉效應(yīng)。這樣的設(shè)備的缺點(diǎn)在于僅僅設(shè)置一個(gè)用于均勻化的透鏡陣列，從而激光只能在其空間分布方面被均勻化，而在其角度分布方面不能被均勻化。這導(dǎo)致發(fā)散的激光輻射不能用該設(shè)備均勻化。如果在根據(jù)DE 10148 167 Al的設(shè)備中設(shè)置第二透鏡陣列，則得到也能對(duì)發(fā)散的激光輻射進(jìn)行均勻化的設(shè)備。但是，這樣的設(shè)備相對(duì)昂貴地構(gòu)造，并且會(huì)由于多個(gè)折射和反射面而具有更大的損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供開頭所提類型的一種設(shè)備，該設(shè)備能夠在簡單構(gòu)造的情況下實(shí)現(xiàn)均勻的強(qiáng)度分布。根據(jù)本發(fā)明，這是通過具有權(quán)利要求1特征性特征的開頭所提類型的一種設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利實(shí)施方式。根據(jù)權(quán)利要求1，每個(gè)反射鏡元件與對(duì)應(yīng)于該發(fā)射鏡的透鏡元件之間的距離等于相應(yīng)透鏡元件的焦距。以該方式，反射鏡元件可以承擔(dān)現(xiàn)有技術(shù)中已知的根據(jù)EP 1 489 438 Al的兩級(jí)均勻器的第一透鏡陣列的功能。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備因此也可以對(duì)發(fā)散的激光輻射均勻化。雖然通過由反射鏡元件導(dǎo)致的光程差改善了均勻化，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備需要的部件相對(duì)很少。尤其地，每個(gè)發(fā)射鏡元件用作為用于對(duì)應(yīng)于該反射鏡的透鏡元件的入射瞳孔 (Eintrittspupille)，其中該入射瞳孔具有尖利的側(cè)緣。反射鏡元件例如是階梯鏡的一部分，而透鏡元件例如是一體結(jié)構(gòu)的透鏡陣列的部分。此外，該設(shè)備可以具有用作為傅立葉透鏡的透鏡，該透鏡可以將穿過透鏡元件的子束相
互重疊。反射鏡元件位于透鏡元件的前面的焦平面中。反射鏡元件的任務(wù)是為透鏡元件提供具有尖利側(cè)緣的入射瞳孔。因?yàn)橥哥R元件的前面的焦平面中的每個(gè)點(diǎn)負(fù)責(zé)從透鏡元件出射的激光的一定角度，所以前面的焦平面中具有尖利側(cè)緣的場分布導(dǎo)致透鏡元件后面同樣具有尖利側(cè)緣的角度分布。后面的傅立葉透鏡在也可以用作為整個(gè)設(shè)備的工作面的其后面的焦平面中產(chǎn)生具有尖利側(cè)緣的均勻的強(qiáng)度分布。以該方式，即使在激光輻射在入射到該設(shè)備中之前是發(fā)散的，通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備也可以在工作面中產(chǎn)生均勻的分布。由此，根據(jù)本發(fā)明的具有階梯鏡和透鏡陣列的兩級(jí)結(jié)構(gòu)不同于單級(jí)結(jié)構(gòu)，該單級(jí)結(jié)構(gòu)包括透鏡陣列和傅立葉透鏡或在透鏡陣列之前不設(shè)置在與透鏡陣列的焦距對(duì)應(yīng)的距離處的階梯鏡、透鏡陣列和傅立葉透鏡。借助于單級(jí)結(jié)構(gòu)原則上不可能在要均勻化的激光輻射發(fā)散的情況下實(shí)現(xiàn)具有尖利側(cè)緣的均勻分布。


借助于以下參考附圖對(duì)有利實(shí)施例的描述可以清楚地理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的第一實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的第二實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的第三實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖。在附圖中，相同的或功能相同的部件或?qū)ο缶哂邢嗤母綀D標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1的實(shí)施方式在要均勻化的激光輻射1的傳播方向上相繼地具有階梯鏡2、 透鏡元件4的陣列3以及以傅立葉布置定位的透鏡5。階梯鏡2具有被階梯7相互分開的多個(gè)進(jìn)行反射的平面反射鏡元件6。通過反射鏡元件6，激光輻射1被分成數(shù)量與反射鏡元件6的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的子束8。其中，側(cè)面由階梯7限定的反射鏡元件6作為用于激光輻射1的具有尖利側(cè)緣的入射瞳孔。這尤其有利，因?yàn)殡A梯7與入射的激光輻射1圍成另一角度，在所示實(shí)施例中是 0°或180°的角度。因此，階梯不會(huì)將激光輻射偏轉(zhuǎn)到陣列3的方向上。反射鏡元件6分別以相對(duì)于入射的激光輻射1成45°的角度來取向。由于階梯 7，反射鏡元件相互錯(cuò)開使得子束8相互具有光程差。如果激光輻射1的相干長度小于相鄰子束8的光程差，則可以避免通過透鏡5重疊之后的干涉效應(yīng)。存在以下可能性代替反射鏡元件6的平坦的表面設(shè)置凹形表面。此外還存在以下可能性由棱鏡陣列實(shí)現(xiàn)反射鏡元件，在該棱鏡陣列中，在各個(gè)棱鏡中產(chǎn)生全內(nèi)反射。
在所示實(shí)施例中，透鏡元件4是柱面透鏡，其柱面軸線進(jìn)入到附圖面中。透鏡元件 4的光軸平行于子束8的傳播方向。每個(gè)子束8入射到一個(gè)透鏡元件4上，從而為每個(gè)反射鏡元件6分配一個(gè)透鏡元件4。陣列3的透鏡元件4全部都具有相同的焦距f4。反射鏡元件6的中點(diǎn)與分配給它的透鏡元件4之間的距離等于該焦距f4，使得每個(gè)反射鏡元件6正好位于相應(yīng)透鏡元件4的前面的焦平面中。由于透鏡元件4的焦距&相同或由于反射鏡元件6的中點(diǎn)與分配給它的透鏡元件 4之間的距離相同，所以反射鏡元件6并排設(shè)置的方向平行于透鏡元件4并排設(shè)置的方向。存在以下可能性透鏡元件4具有相互不同的焦距。其中必須確保盡管如此，每個(gè)透鏡元件與分配給其的反射鏡元件之間的距離仍然等于相應(yīng)透鏡元件的焦距。在該情形下，各個(gè)透鏡元件與分配給其的反射鏡元件之間的距離各不相同。以傅立葉布置定位的透鏡5將源自透鏡元件4的子束8在工作面9中重疊。根據(jù)圖2的實(shí)施方式與根據(jù)圖1的實(shí)施方式的區(qū)別在于透鏡元件4結(jié)合為一個(gè)一體性的透鏡陣列10。透鏡陣列10被設(shè)置為使得透鏡元件4的光軸與子束8的傳播方向圍成不等于0°或180°的角度。即使在該結(jié)構(gòu)中，每個(gè)反射鏡元件6也正好位于分配給其的透鏡元件4的前面的焦平面中。這樣的結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于透鏡陣列10的透鏡元件4必須正確地對(duì)待子束8，盡管這些子束與透鏡元件4的光軸成相對(duì)大的角度。在根據(jù)圖2的設(shè)備中，階梯鏡2被設(shè)置為使得入射的激光輻射1和反射的子束8相互成90°的角度。這樣的結(jié)構(gòu)不是絕對(duì)必要的。在根據(jù)圖3的實(shí)施方式中，入射的激光輻射1和反射的子束8相互構(gòu)成的角度更小。由此，子束8垂直地入射到透鏡陣列10上，從而透鏡元件4的光軸可以平行于子束8 的傳播方向取向。
權(quán)利要求
1.一種用于使激光輻射(1)均勻化的設(shè)備，包括多個(gè)相互錯(cuò)開設(shè)置的反射鏡元件(6)，要均勻化的所述激光輻射(1)能夠在所述反射鏡元件(6)上被反射使得所述激光輻射被分成數(shù)量與所述反射鏡元件(6)的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的子束(8)，所述子束通過所述反射而相互具有光程差；多個(gè)透鏡元件(4)，為所述多個(gè)透鏡元件中每一個(gè)透鏡元件分別分配所述反射鏡元件 (6)之一，使得所述子束(8)中每一個(gè)都能穿過所述透鏡元件(4)之一；其特征在于，所述反射鏡元件(6)中每一個(gè)反射鏡元件與分配給這一個(gè)反射鏡元件的透鏡元件⑷之間的距離等于各自透鏡元件⑷的焦距(f4)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射鏡元件(6)中每一個(gè)反射鏡元件用做為用于分配給這一個(gè)反射鏡元件(6)的透鏡元件的入射瞳孔。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述入射瞳孔具有尖利的側(cè)緣。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射鏡元件(6)在第一方向上并排地設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射鏡元件(6)是階梯鏡(2) 的一部分。
6.如權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射鏡元件(6)構(gòu)造為單獨(dú)的反射鏡。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的設(shè)備，其特征在于，所有反射鏡元件(6)具有相同的口徑。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的設(shè)備，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)或所有反射鏡元件(6) 是平坦的。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述透鏡元件(4)在第二方向上并排地設(shè)置。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射鏡元件(6)并排設(shè)置的所述第一方向平行于所述透鏡元件(4)并排設(shè)置的第二方向。
11.如權(quán)利要求1至10之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述透鏡元件(4)是一體的透鏡陣列(10)的一部分。
12.如權(quán)利要求1至10之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述透鏡元件(4)構(gòu)造為單獨(dú)透鏡元件的陣列⑶。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的設(shè)備，其特征在于，所有透鏡元件(4)具有相同的焦距憂)。
14.如權(quán)利要求1至13之一所述的設(shè)備，其特征在于，所有透鏡元件(4)具有相同的口徑。
15.如權(quán)利要求1至14之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備具有用作為傅立葉透鏡的透鏡(5)，所述透鏡( 能將穿過所述透鏡元件(4)的子束(8)重疊。
全文摘要
一種用于使激光輻射(1)均勻化的設(shè)備，包括多個(gè)相互錯(cuò)開設(shè)置的反射鏡元件(6)，要均勻化的激光輻射(1)能在反射鏡元件(6)上被反射使得激光輻射被分成數(shù)量與反射鏡元件(6)的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的子束(8)，子束通過反射而相互具有光程差；多個(gè)透鏡元件(4)，為透鏡元件中每一個(gè)分別分配反射鏡元件(6)之一，使得子束(8)中每一個(gè)都能穿過透鏡元件(4)之一；其中反射鏡元件(6)中每一個(gè)與分配給這一反射鏡元件的透鏡元件(4)之間的距離等于各自透鏡元件(4)的焦距(f4)。
文檔編號(hào)G02B27/09GK102292663SQ201080005134
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者A·米哈伊洛夫, Y·科羅圖史金 申請(qǐng)人:Limo專利管理有限及兩合公司