專利名稱:產(chǎn)生用于處理基底的光束的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生用于處理布置在基底平面中的基底的光束的光學(xué)系統(tǒng),其中該光束在垂直于光束傳播方向的第一維度上具有束長度并且在垂直于第一維度和光傳播方向的第二維度上具有束寬度,其中相對于束寬度,束長度較大,該光學(xué)系統(tǒng)包括第一光學(xué)布置,第一光學(xué)布置在第一維度上確定多個光通道,該多個光通道彼此相鄰布置并且在第一維度上將光束分成多個部分場,其中部分場在第一維度上以彼此疊加的方式入射在基底平面上。
背景技術(shù):
從WO 2006/066706A2已知這種光學(xué)系統(tǒng)。
在引言中提及的這種類型的光學(xué)系統(tǒng)用于例如熔化(melting)材料,尤其是在硅的光引起結(jié)晶的領(lǐng)域中。一個具體的應(yīng)用是平板屏幕制造,其中,為了使硅結(jié)晶,使用光束處理具有非晶硅層的基底。在這種情況中,使用的基底具有相對大的尺寸,例如在大于 30cmX大于50cm的范圍中。通過引言中所提及的這種類型的光學(xué)系統(tǒng),相應(yīng)產(chǎn)生的光束具有第一維度(以后通過X指示)的束長度,所述束長度大約與基底的寬度(例如大約30cm) 一致。在垂直于X維度的維度(以后通過Y指示)中,期望光束盡可能細,其中為了獲得盡量高的能量密度用于處理基底,期望Y方向上的束寬度為幾微米。
因此應(yīng)用到基底的光束相應(yīng)地具有較大的、X維度上的束長度與Y維度上的束寬度的比,依據(jù)束長度,其可大于5000,甚至大于10000。
在這種情況中,用于處理基底而使用的光束必須基本滿足兩個要求,具體地,首先光束的強度分布在X維度上必須僅可能均勻,并且在Y維度上光束的強度分布應(yīng)該具有最大可能的邊緣陡度。
特別地,迄今為止,還沒有滿意地解決(大)X維度上的光束的均勻性問題。從引言中引用的文件WO 2006/066706A2中已知的光學(xué)系統(tǒng)具有光學(xué)布置,該光學(xué)布置確定了多個光通道,該多個光通道在第一維度上彼此相鄰布置并且在第一維度上將光束分成在第一維度上部分重疊的多個部分場,其中部分場在第一維度上以彼此疊加的方式入射到基底中。在已知的光學(xué)系統(tǒng)中,確定光通道的光學(xué)布置被實施為具有一個或者兩個元件的蠅眼聚光器的形式。蠅眼聚光器被實施為圓柱透鏡陣列,即在X方向上彼此相鄰地布置多個單獨(individual)的圓柱透鏡,其中每個單獨的圓柱透鏡確定一個光通道,其中光束在穿過多個光通道時被分成對應(yīng)數(shù)目的部分場。接著,通過下游的聚光器光學(xué)單元,單獨部分場在 X維度上再次疊加在基底上,結(jié)果,在X維度上實現(xiàn)光束的強度分布的混合,并因此實現(xiàn)均勻性。
在已知的光學(xué)系統(tǒng)的情況中,X維度的強度分布的均勻性不是最佳的。在已知的光學(xué)系統(tǒng)的情況中,光束(通常是激光光束,其具有X維度上的尺寸&、第二維度上的尺寸 YL>由光源預(yù)先確定的第一維度上的發(fā)散度Dx、以及第二維度上的發(fā)散度Dy)入射到蠅眼聚光器形式的第一光學(xué)布置上。具體的,已經(jīng)觀察到基底上的光束中的干涉效應(yīng)和拍頻效應(yīng),其損害使用光束處理基底的結(jié)果。 發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景,本發(fā)明的目的是開發(fā)一種引言中提及的類型的光學(xué)系統(tǒng),其能夠避免以上所提及的缺點。該光學(xué)系統(tǒng)意在能夠產(chǎn)生用于處理基底的光束,該光束具有大束長度和小束寬度,并且該光束在X維度上的強度分布甚至更加均勻。
關(guān)于介紹中所提及的系統(tǒng),通過以下事實實現(xiàn)本發(fā)明的這個目的第二光學(xué)布置在光傳播方向上布置在第一光學(xué)布置的上游,所述第二光學(xué)布置在第一維度上具有這樣的寬度,并且擴展入射到第二光學(xué)布置上的光束在第一維度中的角譜,使得第二光學(xué)布置在第一維度中的集光率是光學(xué)系統(tǒng)在第一維度中的總集光率的50%到100%,從而第一光學(xué)布置的幾乎所有光通道被光均勻地照明。
在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的情況中,第二光學(xué)布置布置在將入射光束分成部分場的第一光學(xué)布置的上游,所述第二光學(xué)布置預(yù)處理入射到第二光學(xué)布置上的光束,使得光束隨后在第一維度上以擴展的角譜和大范圍入射到第一光學(xué)布置上。因此,在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的情況中,與已知的光學(xué)系統(tǒng)相比,光束不以光束的預(yù)定自然發(fā)散度而是以被第二光學(xué)布置大大增加的發(fā)散度或者孔徑入射到第一光學(xué)布置的單獨光通道中。在已知的光學(xué)系統(tǒng)的情況中,第一光學(xué)布置的單獨光通道僅被不充分地填充光,結(jié)果在基底平面中導(dǎo)致干涉和拍頻效應(yīng)。比較而言,在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的情況中,由于預(yù)先擴展入射光束的角譜,第一光學(xué)布置的單獨光通道被更均勻地填充光,即光束以預(yù)均勻化的方式進入確定了光通道的第一光學(xué)布置。因此第二光學(xué)布置帶來入射光束的附加的光混合,導(dǎo)致下游的第一光學(xué)布置可甚至更有效地均勻化光束。通過第二光學(xué)布置,優(yōu)選引入X維度中所需的全部集光率,準確地講,在單一級中,即通過第二光學(xué)布置。因此,通過根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的光束的強度分布在基底平面中比已知的光學(xué)系統(tǒng)的情況均勻得多,結(jié)果,使用光束處理基底的結(jié)果得到改進。
這里第一維度上的集光率和第一維度上的總集光率分別被理解為在所述X維度中的一維集光率和總集光率。在這種情況中,通過以下等式給出第一光學(xué)布置的集光率 LLffx =LLffx = DX*NAX,其中Dx是第一光學(xué)布置在第一維度中的范圍,并且NAx是第一光學(xué)布置在第一維度中的數(shù)值孔徑。
在一個優(yōu)選構(gòu)造中,第二光學(xué)布置的集光率是光學(xué)系統(tǒng)的集光率的70%到 100 %,優(yōu)選80 %到100 %,更優(yōu)選90 %到100 %。
通過第二光學(xué)布置引入到系統(tǒng)中的集光率越高,線性光束在基底平面中的強度分布越均勻。
在一個優(yōu)選的構(gòu)造中,第二光學(xué)布置的光學(xué)特性被設(shè)計為使得從第二光學(xué)布置的沿著第一維度的任意部分區(qū)域出射的光分別至少近似包括整個角度信息并且近似進入第一光學(xué)布置的每個光通道中。
在這個構(gòu)造中,換言之,通過第一光學(xué)布置的尺寸,第一光學(xué)布置被第二光學(xué)布置的孔徑完全照明。相應(yīng)地,在這種構(gòu)造的情況中,入射到第二光學(xué)布置上的光束的每個空間模式分布在整個第一光學(xué)布置上,即由其確定的全部光通道上。這里“部分區(qū)域”應(yīng)理解為第二光學(xué)布置的具有第一維度中的范圍的最小區(qū)域,來自該最小區(qū)域的出射光包含基本完整的或者完整的角度信息。這樣的部分區(qū)域通常表示為“單位區(qū)域(pitch)”。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,第二光學(xué)布置設(shè)計為通過位置調(diào)整來改變?nèi)肷涔馐诘诙S度上的束寬度,尤其是通過圍繞光傳播方向的旋轉(zhuǎn)。
在這種情況中,如下是有利的第二光學(xué)布置不僅有助于光束在X維度上的均勻化,而且還實現(xiàn)第二功能,即改變?nèi)肷涔馐诙S度中的束寬度。結(jié)果,在Y維度中,也可以以控制的方式并在單一級中引入小集光率。入射光束在第二維度中的束寬度的可變性是可取的,因為束寬度是依賴于基底的處理的參數(shù)。以上所提及的構(gòu)造避免用在Y中擴展束的附加光學(xué)布置,例如如WO 2006/066706A2中所描述的。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,第二光學(xué)布置具有至少一個光學(xué)元件,該光學(xué)元件具有在第一維度中具有一維地散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)。
這樣的光學(xué)元件可以是折射或者衍射型的。
在一個優(yōu)選的構(gòu)造中,所述至少一個光學(xué)元件是衍射光學(xué)元件。
優(yōu)選地,具有散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)具有形成非周期部分結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件, 其中每個部分結(jié)構(gòu)形成一個以上所提及的部分區(qū)域,從該部分區(qū)域分別出射的光至少近似包含整個角度信息。
在此構(gòu)造中,第二光學(xué)布置的所述至少一個光學(xué)元件具有由單獨結(jié)構(gòu)元件形成的非周期部分結(jié)構(gòu)。關(guān)于距離和/或尺寸(在第一維度的方向上)彼此不同的多個結(jié)構(gòu)元件分別形成部分結(jié)構(gòu),其中每個單獨部分結(jié)構(gòu)形成“節(jié)點”或者一個以上所提及的部分區(qū)域, 從所述部分區(qū)域出射的光分別包含整個或者基本整個角度信息。由于部分結(jié)構(gòu)彼此之間的非周期性,現(xiàn)在在光束實際進入第一光學(xué)布置之前有利地避免了周期干涉,該周期干涉僅可以被第一光學(xué)布置混合消除到一定程度,并且因此可能導(dǎo)致基底平面中的殘余調(diào)制。這尤其適用于如下情況第一光學(xué)布置的光通道本身或多或少地具有周期結(jié)構(gòu)。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,在第一維度上,具有散射和/或衍射效果的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的各個相鄰部分結(jié)構(gòu)之間的距離和/或部分結(jié)構(gòu)的尺寸是不同的。
在這個構(gòu)造中,在一個非常簡單的實現(xiàn)中,具有在第一維度上具有一維衍射效果的結(jié)構(gòu)的至少一個光學(xué)元件可被實施為線光柵,其中光柵的單獨線之間的線距離在線與線之間隨機地變化。從而,多個這樣的線分別形成部分結(jié)構(gòu)或部分區(qū)域,其分別獨立地向光施加全部角度信息。
根據(jù)該構(gòu)造,第二光學(xué)布置通過位置調(diào)整來改變?nèi)肷涔馐诘诙S度上的束寬度,就以上所提及的構(gòu)造而言,一維光柵非常有利,這是因為為了在第二維度上增加束寬度或者減少束寬度,僅需要以圍繞光傳播方向的軸可旋轉(zhuǎn)的方式將該光柵(如在另一優(yōu)選構(gòu)造中所提供的)安裝在光學(xué)系統(tǒng)中。一旦一維光柵的線從0°位置(光柵的線垂直于X維度)開始旋轉(zhuǎn),則該光柵也具有Y方向的衍射效果,結(jié)果,Y維度的束寬度被增加。以此方式,利用一維光柵,在Y方向上,從高斯強度分布,可設(shè)置在Y維度上具有相應(yīng)的束寬度的更寬的大禮帽型強度分布(即,具有平臺和大邊緣陡度的強度分布)。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,選擇具有散射和/或衍射效果的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的各個相鄰部分結(jié)構(gòu)之間的距離的平均距離,使得來自入射到第二光學(xué)布置上的光束的每個橫向相干單元的光被近似在整個束長度上從第一光學(xué)布置引導(dǎo)到基底平面上。
由于通常由激光束形成光束,所以光束在第一維度的方向上具有預(yù)定的橫向相干長度。這里橫向相干長度應(yīng)被理解為在第一維度上彼此分隔開且確實能夠彼此干涉的兩個部分光線之間的距離。單獨橫向相干單元在第一維度上的范圍對應(yīng)于橫向相干長度。在來自單獨相干單元的光僅入射到第一光學(xué)布置的一個或者幾個光通道中的情況中,這可能在基底平面上導(dǎo)致干涉現(xiàn)象。在以上所提及的構(gòu)造中,相對比的,光學(xué)元件的部分結(jié)構(gòu)之間的平均距離被選擇為使得在很好的近似中光束的每個相干單元均勻地照明基底。因此,來自每個相干單元的光到達基底的每個位置,并且由于在統(tǒng)計上累積的相位而因此允許最小化光斑對比度(其由于單獨激光模式的行為而具有隨機性質(zhì))。
更加優(yōu)選的是,具有散射和/或衍射效果的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的各個相鄰部分結(jié)構(gòu)之間的距離的平均距離被選擇為使得最小化基底上的第一光學(xué)布置產(chǎn)生的干涉對比度。
通過此方法,將光學(xué)元件的部分結(jié)構(gòu)之間的平均距離與第一光學(xué)布置配合,在作為蠅眼聚光器的第一光學(xué)布置的構(gòu)造的情況中,這可能導(dǎo)致干涉效應(yīng),然而可以通過適配部分結(jié)構(gòu)之間的平均距離來消除或者至少降低該干涉效應(yīng)。不同于光斑對比度,干涉對比度具有確定性的性質(zhì)并且是基于相干部分光線在基底平面中的疊加。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,各個相鄰部分結(jié)構(gòu)之間的距離的平均距離滿足以下關(guān)系
光束的橫向相干長度1。<部分結(jié)構(gòu)之間的平均距離。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,各個相鄰部分結(jié)構(gòu)之間的距離的平均距離滿足以下關(guān)系
1/3 <平均距離/光束的橫向相干長度1。< 5,
優(yōu)選1 <平均距離/光束的橫向相干長度1。< 3。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,第二光學(xué)布置具有聚光器光學(xué)單元,其中具有在第一維度上具有一維的散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)的至少一個光學(xué)元件與聚光器光學(xué)單元一起產(chǎn)生第一光學(xué)布置的均勻照明。
在這種情況中,這是有利的在光學(xué)散射元件/衍射光學(xué)元件與聚光器光學(xué)單元的相互作用中穿過第二光學(xué)布置的光束在X維度上具有大邊緣陡度的強度分布。
第一光學(xué)布置優(yōu)選具有至少一個圓柱透鏡陣列,其中單獨圓柱透鏡的圓柱軸取向在第二維度上,并且其中單獨圓柱透鏡優(yōu)選為平凸圓柱透鏡。
在這個本身已知的構(gòu)造中,第一光學(xué)布置的單獨光通道由單獨圓柱透鏡形成。但是,與已知的光學(xué)系統(tǒng)不同,通過上游的第二光學(xué)布置顯著更完全地照明了單獨圓柱透鏡, 該第二光學(xué)布置用于以經(jīng)預(yù)均勻化的光束將優(yōu)選基本全部集光率引入到系統(tǒng)中。
在此情況中,更優(yōu)選的是,為了在第一維度上橫向界定入射光束,分別通過楔形光透射邊緣區(qū)域界定圓柱透鏡陣列,該楔形光透射邊緣區(qū)域的表面例如在第二維度中相對于垂直于光傳播方向的平面傾斜。
兩個楔形光透射區(qū)域界定圓柱透鏡陣列的光學(xué)可用區(qū)域,其也具有對光束在基底平面中的強度分布的均勻性的正面影響。如以上所介紹的,如果僅第一光學(xué)布置的被光盡可能填充的光通道貢獻于基底平面中的光束,則光束在基底中的均勻性得到提高。這里所提供的用于界定入射到圓柱透鏡陣列上的光束的方法相對于傳統(tǒng)光闌具有由于吸收的熱輸入明顯減少的優(yōu)點。由于楔形光透射邊緣區(qū)域,入射在所述邊緣區(qū)域上的光偏轉(zhuǎn)到例如 Y維度上,并且可以被無害地轉(zhuǎn)移到光捕獲器中。
在另一優(yōu)選的構(gòu)造中,第一光學(xué)布置具有帶有至少一個雙凹透鏡的聚光器光學(xué)單兀。
以上所提及的確定第一光學(xué)布置的光通道的圓柱透鏡陣列與聚光器光學(xué)單元一起在X維度上展開形成(aufsparmen)基底平面中的光束。所述第一光學(xué)布置的聚光器光學(xué)單元中的至少一個雙凹透鏡可有利地用于進一步在X維度上優(yōu)化基底平面中的光束在邊緣區(qū)域中的均勻性。這是因為在基底平面中光束的均勻性可例如具有二次分布,其可以通過雙凹透鏡的相應(yīng)彎曲度來補償,所述彎曲度相應(yīng)地適配于光束的均勻性的非恒定分布的校正。可以保持有多個具有不同彎曲度的這種透鏡,可將它們可替換地引入系統(tǒng)中。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,光學(xué)系統(tǒng)具有第三光學(xué)布置,其在第二維度上將入射光束聚焦到基底上,其中第三光學(xué)布置由反射鏡構(gòu)造。
因此,用于產(chǎn)生處理基底的光束的光學(xué)系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)構(gòu)造,在兩個子系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)僅在X維度上整形光束,從而依據(jù)在X維度上具有最佳均勻性的束長度整形光束并且在兩個子系統(tǒng)中的另一子系統(tǒng)整形光束在基底平面中的束寬度,其中通過聚焦獲得最小束寬度。對于非常大的束長度與束寬度的比,相對于折射布置,為了將光束聚焦到基底上而使用反射鏡是有利的,這是因為由于折射依賴于入射角或反射角的正弦,所以折射布置導(dǎo)致成像的非線性。
在這種情況中,優(yōu)選的是,第三光學(xué)布置具有至少兩個圓柱反射鏡,該兩個圓柱反射鏡的各自的圓柱軸在第一維度上,其中第一反射鏡是凸反射鏡并且第二反射鏡是凹反射^Ml O
這個方法的優(yōu)點是工作距離(即基底與基底上游的最后一個光學(xué)元件之間的距離)可選擇得較大,并且成像質(zhì)量同時較高。在由凸反射鏡和凹反射鏡構(gòu)成的布置的情況下,通過改變?nèi)肷浣嵌?、反射鏡半徑和距離,可在寬限制內(nèi)設(shè)置工作距離和成像比例,并且同時可補償慧差和球面像差。優(yōu)選地,從光傳播方向上看凸反射鏡和凹反射鏡彼此直接跟隨。
第三光學(xué)布置的上述構(gòu)造也被認為是沒有權(quán)利要求1的特征部分的獨立發(fā)明。
在另一優(yōu)選構(gòu)造中,存在用于在第二維度上進行光束界定的光學(xué)元件,其中用于光束界定的光學(xué)元件的透射區(qū)域可以變化地設(shè)置。
如以上所提及的,必須以依賴于所要處理的基底的方式改變光束的各種參數(shù)。因此,必須從基底到基底改變例如束寬度或者包含在光束中的能量和/或能量密度。由于Y 維度上的可調(diào)節(jié)的束界定,作用在基底上的光能量可變化。如果例如用于束界定的光學(xué)元件的透射區(qū)域增大,則入射在基底上的能量增加。然而,用于束界定的光學(xué)元件的透射區(qū)域的增大可能破壞光能量和光能量密度的時間穩(wěn)定性,結(jié)果,基底的處理結(jié)果可能因此被破壞。這與以下事實關(guān)聯(lián)光束在Y維度中的強度分布沒有大邊緣陡度的情況中,光束在Y維度中的雖然輕微的位移也體現(xiàn)在用于束界定的光學(xué)元件所透射的能量的變化中。光束的位移可能由光束路徑位置的波動產(chǎn)生,但光束中的強度分布也可能在整個過程中波動。與以上所提及的方法相聯(lián)系的,從而可特別有利地使用以上所提及的構(gòu)造,根據(jù)以上所提及的構(gòu)造,第二光學(xué)布置通過位置調(diào)整可改變?nèi)肷涔馐诘诙S度上的束寬度。這是因為如果增大用于束界定的光學(xué)元件的透射區(qū)域,則可通過第二光學(xué)布置同時增大入射光束的束寬度,結(jié)果,在用于束界定的光學(xué)元件的透射區(qū)域中擴展了光束的強度分布,從而甚至在用于束界定的光學(xué)元件的大透射區(qū)域的情況中,光束的位置或分布形狀的波動也不有害地影響基底平面中的光束在Y維度上的均勻性。束界定元件可布置在第三光學(xué)布置中,但也可在系統(tǒng)的其它地方。
從以下說明和附圖中呈現(xiàn)其它優(yōu)點和特征。
不言而喻,以上所提及的以及以下將解釋的特征不僅可以以分別指出的組合使用,還可以以其它組合使用,或者本身獨立使用,而不偏離本發(fā)明的范圍。
附圖中示出了本發(fā)明的示例實施例,并且參照附圖更加詳細地描述本發(fā)明的示例實施例。在附圖中
圖1示出產(chǎn)生用于處理基底的光束的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖,其中在)(Z平面中示出該系統(tǒng);
圖2示出圖1中的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的示例實施例,其中在XY平面中示出該光學(xué)元件;
圖3示出圖2中的光學(xué)元件在X方向的側(cè)視圖4在)(Z平面的圖示中示出圖1中的光學(xué)系統(tǒng)的部分的、相對于圖1的放大比例圖。
圖5在^平面的圖示中示出圖4中的部分;
圖6在^平面的圖示中示出圖5中的光學(xué)布置的光學(xué)元件的另一示例實施例;
圖7示出圖5中的光學(xué)布置的部分的基本圖示,其示出束寬度與圖1中的光學(xué)系統(tǒng)的用于束限制的光學(xué)元件的透射區(qū)域的適配。
具體實施方式
圖1示意性地示出產(chǎn)生用于處理基底的光束的光學(xué)系統(tǒng),所述光學(xué)系統(tǒng)用附圖標記10表示。
具體的,系統(tǒng)10用于通過光束表面(areally)熔化基底上的層的設(shè)備中。更具體的,光學(xué)系統(tǒng)10用于為了平板屏幕(flat screen)制造而使由非晶硅構(gòu)成的硅層結(jié)晶的設(shè)備中。
這種用于表面熔化基底上的層的設(shè)備中的光學(xué)系統(tǒng)10是整個光學(xué)系統(tǒng)的一部分,該整個光學(xué)系統(tǒng)除了光學(xué)系統(tǒng)10之外甚至還具有其他光學(xué)單元(未示出),例如光源 (尤其是激光器)、擴束光學(xué)部件、脈沖乘法器和展寬器、以及衰減器等。在這樣的整個光學(xué)系統(tǒng)中,從光傳播方向上看,依照圖1的光學(xué)系統(tǒng)10在X維度(將在以下解釋)上可以是基底上游的最后一個光學(xué)上起作用的(optically active)單元,如這里所示。系統(tǒng)10被相應(yīng)地顯示為,從光傳播方向上看,從進入光學(xué)系統(tǒng)10的虛擬光進入平面12,直到基底(未示出)所在的基底平面14。
光學(xué)系統(tǒng)10被設(shè)計為在基底平面14中產(chǎn)生在第一維度(其在以后表示為X維度)上具有束長度L并且在第二維度(其在以后表示為Y維度)上具有束寬度B(參見圖 5)的光束,其中束長度L遠大于束寬度B。束長度L大于100mm,例如約300mm,并且束寬度 B小于50 μ m,尤其是小于10 μ m,例如大約5 μ m。
在圖1中,由Z表示既垂直于X維度也垂直于Y維度的光傳播方向。圖1在)(Z平面中示出光學(xué)系統(tǒng)10,在圖1中,為了圖示的目的繪出了坐標系統(tǒng)16。
從光傳播方向上看,光學(xué)系統(tǒng)10具有第一光學(xué)布置18和第一光學(xué)布置18上游的第二光學(xué)布置20。
第一光學(xué)布置18具有光學(xué)元件22和光學(xué)元件24。光學(xué)元件22在X維度中確定多個光通道沈,多個光通道沈彼此相鄰布置并且在X維度中將入射光束分成多個部分場。 在圖1所示的示例實施例中,光學(xué)元件22確定總計七個這樣的光通道。然而,可以存在多得多的光通道。同樣地,光學(xué)元件M在X維度中確定彼此相鄰布置的多個光通道觀,在依照圖1的示例實施例中同樣存在七個這樣的光通道28。
光學(xué)元件22和光學(xué)元件M都分別實施為圓柱透鏡陣列形式,其中單獨的圓柱透鏡的各自圓柱軸在Y維度上延伸,即垂直于圖1中所示的平面。
如圖1中明顯的,形成光通道沈和觀的單獨圓柱透鏡分別被實施為平凸形式。在這種情況中,光學(xué)元件22的圓柱透鏡的凸光出射側(cè)與光學(xué)元件M的圓柱透鏡的凸光進入側(cè)相對。
光學(xué)元件22和M的光通道沈和觀在X維度上將入射到光學(xué)元件22和M的光束分成多個部分場,并且在圖1中示例性地示出了三個部分場30、32和34。
光學(xué)元件22和M構(gòu)成的布置也被表示為(雙)蠅眼聚光器。除了蠅眼聚光器之外,第一光學(xué)布置18還具有附加的聚光器光學(xué)單元36,聚光器光學(xué)單元36具有平凸型透鏡 38和雙凹面透鏡40。第一光學(xué)布置18僅在X維度上對入射光束起作用,同時它在Y維度上不影響或者基本不影響入射光束。透鏡38和40相應(yīng)地實施為圓柱軸在Y維度上的圓柱透鏡。
通過聚光器光學(xué)單元36,在X維度上將由光束通過第一光學(xué)布置18的單獨光通道 26,28而產(chǎn)生的部分場30、32、34疊加在基底平面14上。由于入射在第一光學(xué)布置18上的光束在第一維度上被分成彼此相鄰布置的多個部分場,并且所述部分場在第一維度上疊加在基底平面14上,所以入射在基底平面上的光束14在X維度上的強度分布被均勻化,這是因為來自每個光通道26、28的光與來自光通道沈、28中的其它通道的光混合。然而,如果沒有通過光束入射到單獨光通道沈、觀上對光通道沈、觀充分填充光,則通過第一光學(xué)布置18實現(xiàn)的光混合不是最佳的。
為了實現(xiàn)這一點,在光學(xué)系統(tǒng)10中設(shè)置第二光學(xué)布置20。
第二光學(xué)布置20在第一維度X上具有這樣的范圍并且在第一維度X上擴展入射到第二光學(xué)布置20上的光束42的角譜,使得第二光學(xué)布置20在第一維度X中的集光率 (etendue)是光學(xué)系統(tǒng)10在第一維度X中的總集光率的50%到100%,從而第一光學(xué)布置 18的幾乎所有光通道沈、觀都被光均勻地照明。優(yōu)選地,第二光學(xué)布置20的集光率是光學(xué)系統(tǒng)10的總集光率的70%到100%,優(yōu)選80%到100%,更優(yōu)選90%到100%。因此,第二光學(xué)布置20在單個級(stage)中至少近似引入光學(xué)系統(tǒng)10的全部集光率,結(jié)果,至少幾乎第一光學(xué)布置18的所有光通道沈、觀都被光均勻的“填充”。
在所示的示例實施例中,通過以下事實實現(xiàn)這一點第二光學(xué)布置20具有存在一維(精確的說在X維度上)散射和/或衍射效果的光學(xué)元件44,尤其是衍射光學(xué)元件。通過LLWx = dx*NAx給出光學(xué)元件44位置處的集光率LLWx,其中Dx是光學(xué)元件44在X維度上的范圍并且NAx是光學(xué)元件44的數(shù)值孔徑。由于入射光束42在光學(xué)元件44處的散射和衍射,光束42的角譜被擴展,從而從光學(xué)元件44的任意部分區(qū)域出射的光沿著第一維度至少近似入射在第一光學(xué)布置18的光學(xué)元件22的每個光通道沈中。圖1中針對三個部分區(qū)域46、48和50示出了這一點。從每個部分區(qū)域46、48和50出射的光入射在光學(xué)元件 22的所有光通道沈上,并因此也入射在光學(xué)元件M的所有光通道28上。換句話說,通過光學(xué)元件44,入射光束42被重新整形,使得入射光束42以預(yù)均勻化(prehomogenized)的方式入射到第一光學(xué)布置18中。以上所提及的部分區(qū)域應(yīng)被分別理解為光學(xué)元件44的包含完整角度信息的最小區(qū)域。這樣的部分區(qū)域還被表示為“單位區(qū)域(pitch)”。
不言而喻,以任何期望的方式選擇圖1中通過示例示出的沿著X維度的部分區(qū)域 46,48和50,即X維度上的部分區(qū)域分布在整個光學(xué)元件44上。從光學(xué)元件44在X維度上的整個范圍看,從元件44出射的光幾乎完全填充光通道,至少80%的范圍。
第二光學(xué)布置20還具有聚光器光學(xué)單元52,其將由光學(xué)元件44分散地散射和/ 或衍射的光束42引導(dǎo)到第一光學(xué)布置18上。這里的聚光器光學(xué)單元52具有兩個平凸透鏡M和56。第二光學(xué)布置20對第一光學(xué)布置18產(chǎn)生在X維度上總體均勻(尤其是大禮帽型(top-hat-type))的照明,即第一光學(xué)布置18在X維度的整個范圍上,光束在第二光學(xué)布置20的出口或者在第一光學(xué)布置18的光學(xué)元件22的入口處具有強度分布,該強度分布在光學(xué)元件22的范圍上具有在X維度上延伸的強度平臺(plateau),其中陡峭邊緣在兩側(cè)與所述平臺相連。結(jié)果,第一光學(xué)布置18在其X維度的尺寸上以光學(xué)元件44的孔徑照明。即,通過第二光學(xué)布置20將來自激光器的入射光束42的每個空間模式分布在第一光學(xué)布置18的光學(xué)元件22的整個范圍上。這樣,如上所述,光學(xué)元件44幾乎將X維度中所需的全部集光率引入光學(xué)系統(tǒng)10中,結(jié)果,第一光學(xué)布置18的單獨光通道沈、觀幾乎被完全填充或者照明。
光學(xué)元件44優(yōu)選被實施為一維光柵,尤其為線光柵。在這種情況中,光學(xué)元件44 具有結(jié)構(gòu)元件,所述結(jié)構(gòu)元件被實施為線、槽等,并且在第一維度X的方向上彼此之間被不同地間隔開和/或具有不同的尺寸。多個這樣的結(jié)構(gòu)元件分別形成部分結(jié)構(gòu)58,其中每個部分結(jié)構(gòu)58表示對應(yīng)的部分區(qū)域46、48或50,從部分區(qū)域46、48和50出射的光包含全部角度信息。因此,部分結(jié)構(gòu)58形成以上所提及的部分區(qū)域,從該部分區(qū)域出射的光進入到每個光通道沈、28中。部分結(jié)構(gòu)58在Y維度上垂直于它們的有效方向(X維度)延伸。在這種情況下,光柵的單獨部分結(jié)構(gòu)58的距離和/或尺寸不是恒定的,即由結(jié)構(gòu)元件形成的光學(xué)元件44的部分結(jié)構(gòu)58是非周期的。這已經(jīng)消除了從第二光學(xué)布置20出射的光束在進入第一光學(xué)布置18之前的干涉調(diào)制,否則,該干涉調(diào)整可從光學(xué)元件22、M及其基本周期性的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到基底平面14中。
在這種情況中,選擇光柵的部分結(jié)構(gòu)58在X維度上的平均距離或者尺寸,使得將來自入射光束42在X維度上的每個橫向相干單元的光幾乎在X維度的整個束長度L上從第一光學(xué)布置18引導(dǎo)到基底平面14中。而且,利用最小化基底平面14上的干涉對比度的條件,選擇光柵的部分結(jié)構(gòu)58之間的平均距離,該干涉對比度由第一光學(xué)布置18導(dǎo)致,并且來自于光通道26、28的周期性結(jié)構(gòu)。
在這種情況下,光柵的部分結(jié)構(gòu)58之間的平均距離滿足以下關(guān)系
光束的橫向相干長度1。<部分結(jié)構(gòu)58之間的平均距離。
優(yōu)選地,各個相鄰的部分結(jié)構(gòu)之間的距離的平均距離滿足以下關(guān)系
1/3 <部分結(jié)構(gòu)58之間的平均距離/光束42的橫向相干長度1。< 5,其中更優(yōu)選
1 <部分結(jié)構(gòu)58之間的平均距離/光束42的橫向相干長度1。< 3。
這里橫向相干長度1。應(yīng)該被理解為光的在第一維度X上彼此分隔開且仍然確實能夠彼此干涉的兩個部分光線之間的距離。
如果入射到光學(xué)系統(tǒng)10中的光束42是脈沖式的,其中,在這樣的情況中,脈沖加長模塊(未示出)設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)10的上游,則可規(guī)定給脈沖加長模塊配備偏移(offset) 元件(例如板和楔),使得連續(xù)的子脈沖在不同的位置和/或以不同的角度進入光學(xué)系統(tǒng) 10。在這種情況中,優(yōu)先選擇位置偏移和/或角度偏移,使得通過光學(xué)系統(tǒng)10的子脈沖的不同路徑在基底平面14中導(dǎo)致不同干涉圖案。由于子脈沖以時間偏移方式到達基底平面 14,所以它們不能彼此干涉,因此可以通過這些偏移元件進一步減少基底平面14中的干涉對比度。
具有一維散射或衍射效果的光學(xué)元件44還是繞著Z方向可旋轉(zhuǎn)的。結(jié)果,可以將使具有一維散射或者衍射效果的光學(xué)元件44的結(jié)構(gòu)從僅X維度的范圍帶到一位置,在該位置具有一維效果的該結(jié)構(gòu)在Y維度上也呈現(xiàn)效果分量,這可被用于增加或者相應(yīng)地減少光束在基底平面14中的束寬度B,將在以后描述這一點。
依照圖1,透鏡M、56,光學(xué)元件22、24的圓柱透鏡陣列以及透鏡38被實施為平凸型式。相對比的,透鏡40被實施為雙凹型。雙凹透鏡40的彎曲被適配于校正光束在基底平面14中的均勻性的非恒定分布。因此,可以在X維度是適配或補充入射在基底14上的光束的強度的二次分布。這是因為,關(guān)于X維度,入射在基底平面14上的光束的強度可朝向邊緣減小或增強,此減小或增強通常具有二次分布。通過在透鏡40的光入射側(cè)60和光出射側(cè)62上的折射屈光力的相應(yīng)適配分布,這里可在X維度上提高邊緣區(qū)域中的均勻性。
參考圖2和3描述光學(xué)系統(tǒng)10的另一方面。圖2和3示出光學(xué)元件22在XY平面(圖2)和H平面(圖3)中的平面視圖。
在圖2中,光學(xué)元件22的具有圓柱透鏡陣列的區(qū)域用附圖標記64表示。圖1僅示出光學(xué)元件22的圓柱透鏡陣列64的區(qū)域。參照圖2,例如,通過楔形光透射邊緣區(qū)域66、 68在X維度的兩側(cè)上界定區(qū)域64,該楔形光透射邊緣區(qū)域66、68的相應(yīng)表面70和72在Y 維度上傾斜。結(jié)果,例如入射到楔形邊緣區(qū)域66、68上的光在Y方向上偏轉(zhuǎn),從而來自楔形邊緣區(qū)域66和68的光不入射到第二光學(xué)元件M中或者光學(xué)元件M的圓柱透鏡陣列中。 通過楔形邊緣區(qū)域66和68偏轉(zhuǎn)的光可以在光捕獲器(light trap)中變得無害,例如在光學(xué)元件10的另一光束路徑中的光束界定元件中,以下將介紹。參照圖3,兩個楔形邊緣區(qū)域 66和68彼此反向傾斜,而且這兩個楔形邊緣區(qū)域66和68也可同向傾斜,且還可以彼此平行。在楔形邊緣區(qū)域66和68中,入射到光學(xué)元件22上的光束的束界定防止了如下情況 光學(xué)元件M的一個或者多個光通道觀不被完全填充或均勻照明,如以上已經(jīng)介紹的,其可導(dǎo)致?lián)p害基底平面14中的光束的均勻性。
光學(xué)系統(tǒng)10的以上說明涉及入射光束42在X維度上的整形。以下說明光學(xué)系統(tǒng) 10的第三光學(xué)布置74,該第三光學(xué)布置74在Y維度上整形入射光束42,以便將具有期望束寬度B的光束42聚焦到基底平面14上。在圖1中,通過單線76以概要的方式示出了第三光學(xué)布置74。
圖4與圖1同樣地在)(Z平面中示出了第三光學(xué)布置74,更精確地,從圖1中的第一光學(xué)布置18的聚光器單元36 (被簡化地示出)起。圖5在H平面中示出了第三光學(xué)布置74,在TL平面中第三光學(xué)布置74起作用(active)。
第三光學(xué)布置74具有反射元件,并且包括反射鏡82和反射鏡84。由于圖4是)(Z 平面中的圖示,所以圖4中反射鏡82和84被示為線,并且反射鏡82和84在)(Z平面中不起作用。
用于在Y維度上束界定的光學(xué)元件86布置在反射鏡82的上游。
元件86也可布置在系統(tǒng)10中的別處,例如也可在第二光學(xué)布置20的上游。
光學(xué)元件86具有在Y方向上可變化調(diào)節(jié)的透射區(qū)域88。入射光束被引導(dǎo)到光學(xué)元件86的透射區(qū)域88上,并且通過反射鏡82和84,光學(xué)元件86的透射區(qū)域88以縮小的方式成像到基底平面14中。通過設(shè)置透射區(qū)域88在Y維度上的尺寸,可設(shè)置基底平面14 中的束寬度B,即如果想要增加基底平面14中的束寬度B,則為了此目的在Y維度上增大光學(xué)元件86的透射區(qū)域88。
然而,不能僅簡單地通過增大光學(xué)元件86的透射區(qū)域88來實現(xiàn)基底平面14中的束寬度B的控制的增大;而是,為了此目的,入射到光學(xué)元件86上的光束還必須適配于增大的透射區(qū)域88。這是因為,在Y維度上,也必須以控制的方式引入Y維度的集光率的一小部分。下面參考圖7更詳細地說明這一點。
圖7示出用于在Y維度上束界定的光學(xué)元件86,其中兩個透射區(qū)域88a和88b被設(shè)置為具有不同的尺寸。
而且,圖7示出入射到光學(xué)元件86上的相應(yīng)光束的兩個束分布90a和90b。
考慮光學(xué)元件86的透射區(qū)域88被設(shè)置用于根據(jù)透射區(qū)域88a (即以狹窄方式)進行束界定的情況,并且如果具有根據(jù)束分布90a的束分布或者強度分布的光束入射到光學(xué)元件86上,則所述光束在Y維度上的輕微位移實際上對基底平面14中的光束強度的穩(wěn)定性沒有影響。比較而言,如果光學(xué)元件86的透射區(qū)域88被設(shè)置為圖7中的透射區(qū)域88b, 即光學(xué)元件86的透射區(qū)域88較大,并且如果具有束分布90a的同一光束入射到光學(xué)元件 86上,則甚至光束在Y維度上的輕微位移或者波動都將有害地影響束質(zhì)量,尤其是強度在Y 維度上的時間穩(wěn)定性。因此,在光學(xué)系統(tǒng)10的情況中,規(guī)定使入射到光學(xué)元件86上的光束的束寬度適配于透射區(qū)域88的尺寸。
在光學(xué)系統(tǒng)10的情況中,通過以下事實實現(xiàn)這一點第二光學(xué)布置20的光學(xué)元件44是圍繞Z方向可旋轉(zhuǎn)的。在光學(xué)元件44圍繞Z方向旋轉(zhuǎn)時,具有一維效果的散射或衍射結(jié)構(gòu)58導(dǎo)致Y維度上以控制的方式可調(diào)的束擴展,這是因為具有一維效果的結(jié)構(gòu)元件 58此時在Y維度上也具有分量。通過圖7中的束分布90b表示通過旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件44產(chǎn)生的束分布。作為光束的束擴展的結(jié)果,大致以具有中等強度平臺和大邊緣陡度的大禮帽形式形成Y維度上的束分布90b。結(jié)果,甚至在光學(xué)元件86的較大透射區(qū)域88b的情況下,在基底平面14中,關(guān)于基底平面14中的光束質(zhì)量及其時間穩(wěn)定性,也沒有不利地出現(xiàn)光束在 Y維度中的位置的波動。
可通過增加光源處的能量來補償由于光束的擴展而導(dǎo)致的基底平面14中的能量和能量強度的降低。
圖6示出了光學(xué)系統(tǒng)10的另一方面。
如已提及的,關(guān)于將光束在Y維度上聚焦到基底平面14中,由反射元件構(gòu)造第三光學(xué)布置74。
這里圖6示出第三光學(xué)布置的示例實施例,其中根據(jù)圖5的反射鏡82和84都被實施為彎曲反射鏡,其中反射鏡82被實施為凸反射鏡,并且反射鏡84為凹反射鏡。反射鏡 82和84彼此直接跟隨。
特別地,反射鏡82和84實施為圓柱軸在X維度的方向(垂直于圖6的制圖平面) 延伸的圓柱反射鏡。在第三光學(xué)布置74中使用至少一個凸和至少一個凹反射鏡具有以下優(yōu)點工作距離(即基底平面14和最后一個光學(xué)元件84之間的距離)可被選擇為大于至少還使用折射元件成像的成像系統(tǒng)的情況。通過改變光束在反射鏡82和84上的入射角, 通過改變反射鏡半徑和/或通過改變反射鏡距離,可在寬界限中設(shè)置光學(xué)布置74的工作距離A以及成像比,并且通過這種布置還可以比折射型布置的情況更容易地補償成像中的慧差以及球面像差。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng),用于產(chǎn)生處理布置在基底平面(14)中的基底的光束,其中所述光束在垂直于所述光束的傳播方向(Z)的第一維度(X)上具有束長度(L),以及在垂直于所述第一維度(X)并且垂直于所述光傳播方向(Z)的第二維度(Y)上具有束寬度(B),其中相對于所述束寬度(B),所述束長度(L)較大,所述光學(xué)系統(tǒng)包括第一光學(xué)布置(18),所述第一光學(xué)布置(18)確定多個光通道06 ;觀),所述多個光通道06 ;28)在所述第一維度(X)上彼此相鄰布置并且在所述第一維度(X)上將所述光束分成多個部分場(30,32,34),其中所述部分場(30,32,34)在所述第一維度(X)上以彼此疊加的方式入射到所述基底平面(14) 中,其特征在于在所述光傳播方向上,所述第一光學(xué)布置(18)的上游布置第二光學(xué)布置 (20),所述第二光學(xué)布置在所述第一維度(X)上具有這樣的范圍并且擴展入射到所述第二光學(xué)布置(18)上的光束0 在第一維度(X)上的角譜,使得所述第二光學(xué)布置OO)在所述第一維度(X)上的集光率是所述光學(xué)系統(tǒng)在所述第一維度(X)上的總集光率的50%到 100%,從而所述第一光學(xué)布置(18)的至少幾乎所有光通道06 ;28)都被光均勻地照明。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第二光學(xué)布置OO)的集光率是所述光學(xué)系統(tǒng)的總集光率的70%到100%,優(yōu)選80%到100%,更優(yōu)選90%到100%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第二光學(xué)布置00)的光學(xué)特性被設(shè)計為使得從所述第二光學(xué)布置00)的沿著所述第一維度(X)的任意部分區(qū)域06, 48,50)出射的光至少近似包含整個角度信息并且至少近似地進入所述第一光學(xué)布置(18) 的每個光通道06,觀)。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第二光學(xué)布置(20)被設(shè)計為通過位置調(diào)整來改變所述入射光束0 在所述第二維度(Y)上的束寬度 ⑶。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第二光學(xué)布置00)被設(shè)計為通過圍繞所述光傳播方向的旋轉(zhuǎn)來改變所述入射光束0 在所述第二維度(Y)上的束寬度 ⑶。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第二光學(xué)布置 (20)具有至少一個光學(xué)元件(44),所述光學(xué)元件04)具有在所述第一維度(X)上具有一維散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述至少一個光學(xué)元件G4)是衍射光學(xué)元件。
8.如權(quán)利要求3、6或7所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述具有散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)具有形成非周期部分結(jié)構(gòu)(58)的結(jié)構(gòu)元件,其中每個部分結(jié)構(gòu)(58)形成所述部分區(qū)域06,48,50)中的一個,從所述部分區(qū)域06,48,50)分別出射的光至少近似包含整個角度信息。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于在所述第一維度(X)上,所述光學(xué)元件 (44)的具有散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)的各個相鄰部分結(jié)構(gòu)(58)之間的距離和/或所述部分結(jié)構(gòu)(58)的尺寸是不同的。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于選擇所述光學(xué)元件04)的具有散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)的各個相鄰部分結(jié)構(gòu)(58)之間的距離的平均距離,使得來自于入射到所述第二光學(xué)布置00)上的光束0 的每個橫向相干單元的光被近似在整個束長度(L)上從所述第一光學(xué)布置(18)引導(dǎo)到所述基底平面(14)中。
11.如權(quán)利要求9或10所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于選擇所述光學(xué)元件04)的具有散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)的各個相鄰部分結(jié)構(gòu)(58)之間的距離的平均距離,使得由所述第一光學(xué)布置(18)在所述基底平面(14)中產(chǎn)生的干涉對比度被最小化。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于各個相鄰部分結(jié)構(gòu)(58)之間的距離的平均距離滿足以下關(guān)系所述光束的光的橫向相干長度1。<所述部分結(jié)構(gòu)(58)之間的平均距離。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于各個相鄰部分結(jié)構(gòu)(58)之間的距離的平均距離滿足以下關(guān)系1/3 <所述部分結(jié)構(gòu)(58)之間的平均距離/所述光束的光的橫向相干長度1。< 5,優(yōu)選1 <所述部分結(jié)構(gòu)(58)之間的平均距離/所述光束的光的橫向相干長度1。< 3。
14.如權(quán)利要求4至13中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于具有在所述第一維度(X)中具有一維散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件G4)圍繞所述光傳播方向的軸 (7)是可旋轉(zhuǎn)的。
15.如權(quán)利要求4至14中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第二光學(xué)布置 (20)具有聚光器光學(xué)單元(52),其中具有在所述第一維度(X)中具有一維散射和/或衍射效果的結(jié)構(gòu)的所述至少一個光學(xué)元件G4)與所述聚光器光學(xué)單元(5 —起產(chǎn)生所述第一光學(xué)布置(18)的均勻照明。
16.如權(quán)利要求1至15中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第一光學(xué)布置 (18)具有至少一個圓柱透鏡陣列(64),其中單獨圓柱透鏡的圓柱軸取向在所述第二維度上,并且其中所述單獨圓柱透鏡優(yōu)選為平凸圓柱透鏡。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于為了在所述第一維度(X)上橫向界定所述入射光束,通過楔形光透射邊緣區(qū)域(66,68)分別界定所述圓柱透鏡陣列 64)。
18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述楔形光透射邊緣區(qū)域(66,68) 的表面(70,7 在所述第二維度(Y)上相對于垂直于所述光傳播方向(Z)的平面傾斜。
19.如權(quán)利要求16至18中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第一光學(xué)布置 (18)具有帶有至少一個雙凹透鏡GO)的聚光器光學(xué)單元(36)。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于為了校正所述基底平面(14)中的光束的均勻性的非恒定分布而適配所述雙凹透鏡GO)的彎曲度。
21.如權(quán)利要求1至20中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于第三光學(xué)布置(74) 在所述第二維度(Y)上將所述入射光束聚焦到所述基底平面中,其中所述第三光學(xué)布置 (74)由多個反射鏡(82,84)構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于所述第三光學(xué)布置(74)具有至少兩個圓柱反射鏡(82,84),所述至少兩個圓柱反射鏡(82,84)的相應(yīng)圓柱軸在所述第一維度 (X)上延伸,其中所述第一反射鏡(82)是凸反射鏡并且所述第二反射鏡(84)是凹反射鏡。
23.如權(quán)利要求1至22中的任一項所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于存在用于在所述第二維度(Y)上界定光束的光學(xué)元件(86),其中所述用于光束界定的光學(xué)元件(86)的透射范圍(88)可變化地設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng),該光學(xué)系統(tǒng)用于產(chǎn)生處理布置在基底平面(14)中的基底的光束,其中所述光束在垂直于所述光束的傳播方向(Z)的第一維度(X)上具有束長度(L),以及在垂直于所述第一維度(X)并且垂直于所述光傳播方向(Z)的第二維度(Y)上具有束寬度(B),其中相對于所述束寬度(B),所述束長度(L)較大,所述光學(xué)系統(tǒng)包括第一光學(xué)布置(18),所述第一光學(xué)布置(18)確定多個光通道(26;28),所述多個光通道(26;28)在所述第一維度(X)上彼此相鄰布置并且在所述第一維度(X)上將所述光束分成多個部分場(30,32,34),其中所述部分場(30,32,34)在所述第一維度(X)上以彼此疊加的方式入射到所述基底平面(14)中。在所述光傳播方向上,所述第一光學(xué)布置(18)的上游布置第二光學(xué)布置(20),所述第二光學(xué)布置在所述第一維度(X)上具有這樣的范圍并且擴展入射到所述第二光學(xué)布置(18)上的光束(42)在第一維度(X)上的角譜,使得所述第二光學(xué)布置(20)在所述第一維度(X)上的集光率是所述光學(xué)系統(tǒng)在所述第一維度(X)上的總集光率的50%到100%,從而所述第一光學(xué)布置(18)的至少幾乎所有光通道(26;28)都被光均勻地照明。
文檔編號G02B27/09GK102498428SQ201080040777
公開日2012年6月13日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者H.明茲, J.萬格勒, M.曾津格, M.萊 申請人:卡爾蔡司激光器材有限責(zé)任公司