KR20230117235A - 레이저 빔에 영향을 주기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초단 펄스 레이저(2)의 레이저 빔(20)에 영향을 주기 위한 장치(1)에 관한 것으로서, 빔 전파 방향에 수직인 적어도 하나의 방향으로 레이저 빔(20)을 편향시키도록 설정된 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)을 포함하고, 여기서 이 장치는, 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 하류에 배치되고 펄스-정확성 디플렉터 유닛에 의한 레이저 빔(20)의 위치 편향 및/또는 각도 편향을 위치-대-각도 및/또는 각도-대-위치 변환에 의해 각도 편향 및/또는 위치 편향으로 변환하고 및/또는 역변환하도록 설정되는 적어도 2 개의 구성요소(40, 42)를 갖는 변환 광학 조립체(4), 및 가공 광학장치(9) ― 가공 광학장치(9)는 변환 광학 조립체의 하류에 배치되고, 레이저 빔(20)을 가공 광학장치(9)의 이미지 측 초점면(90)으로 안내하도록 설정됨 ―를 포함한다.

Description

레이저 빔에 영향을 주기 위한 장치

본 발명은 레이저 빔에 영향을 주기 위한 장치, 특히 평균 출력이 높은 초단 펄스 레이저와 함께 사용하기 위한 장치에 관한 것이다.

초단 펄스 레이저는 가공될 재료에 도입된 레이저 에너지가 원하는 재료 가공을 일으키는 재료 가공에 사용될 수 있다. 레이저 빔 및 재료는 이 경우 피드 궤적을 따라 피드로 서로에 대해 이동되고, 여기서 초단 펄스 레이저는 레이저 펄스를 방출하고, 그 후 이 레이저 펄스는 피드 궤적의 상이한 지점에서 재료에 도입된다. 이 경우 레이저 펄스의 펄스 주파수는 종종 고정되어 미리 주어지거나 또는 제한된 범위에서만 변경될 수 있기 때문에, 예를 들어 관성 운동 시스템과 관련하여 갑작스러운 방향 변경과 같은 이동 속도의 변화 시, 재료에서의 피드 궤적을 따라 레이저 펄스의 공간 간격이 변한다. 특히 이러한 구조에서는, 레이저 펄스가 가공되는 재료에서 공간적으로 중첩되어, 재료가 불균일하게 가열되므로, 가공 재료의 재료 특성 및 가공 공정 자체에 악영향을 미칠 수 있다.

따라서, 초단 펄스 레이저의 높은 평균 출력을 사용하기 위해서는, 공작물 위에서 또는 공작물 내에서 연속적인 레이저 펄스의 공간적 간격과 관련하여 확장된 가능성을 제공하는 확장된 시스템 기술이 필요하다.

공지된 종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 레이저 빔에 영향을 주기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본원의 청구항 제1항의 특징을 갖는 레이저 빔에 영향을 주기 위한 장치에 의해 해결된다. 유리한 추가 실시예는 종속 청구항, 발명의 상세한 설명, 및 도면으로부터 명확해진다.

따라서, 초단 펄스 레이저의 레이저 빔에 영향을 주기 위한 장치로서, 빔 전파 방향에 수직인 적어도 하나의 방향으로 레이저 빔을 편향시키도록 설정된 펄스-정확성 디플렉터 유닛을 포함하는 장치가 제안되고, 여기서 펄스-정확성 디플렉터 유닛의 하류에 배치되고, 펄스-정확성 디플렉터 유닛에 의한 레이저 빔의 위치 편향 및/또는 각도 편향을 위치-대-각도 및/또는 각도-대-위치 변환에 의해 각도 편향 및/또는 위치 편향으로 변환하고 및/또는 역변환하도록 설정되는 적어도 2 개의 구성요소를 갖는 변환 광학 조립체, 및 가공 광학장치 ― 가공 광학장치는 변환 광학 조립체의 하류에 배치되고, 레이저 빔을 가공 광학장치의 이미지 측 초점면으로 안내하도록 설정됨 ― 가 제공된다.

여기서, 초단 펄스 레이저는 초단 레이저 펄스를 제공한다. 여기서, 초단파는 펄스 길이가 예를 들어 500 피코초 내지 10 펨토초, 특히 10 피코초 내지 100 펨토초임을 의미할 수 있다. 그러나, 레이저는 초단 레이저 펄스로 이루어진 버스트를 제공할 수도 있고, 여기서 각각의 버스트는 10 마이크로초 미만의 기간 내에 100 ns 미만의 시간 간격으로 복수의 레이저 펄스를 방출하는 것을 포함한다. 또한, 초단 레이저 펄스는 50 내지 5000 펨토초 범위 내에서 진폭이 예를 들어 50 % 초과 크게 변하는 것을 포함하는 시간에 따른 형태의 펄스로 간주된다.

따라서, 초단 레이저 펄스는 이를 통해 형성된 레이저 빔을 따라 빔 전파 방향으로 이동한다.

펄스-정확성 디플렉터 유닛은 빔 전파 방향에 수직인 적어도 하나의 방향으로 레이저 빔을 편향시키도록 설정된다. 빔 편향은 레이저 빔의 전파 방향에 영향을 주는 것으로 구성될 수 있고, 여기서 특히 입사된 레이저 빔은 원래의 전파 방향과 평행하게 시프트될 수 있는데, 즉, 레이저 빔에 공간적 평행 오프셋이 부여될 수 있다. 그러나 빔 편향은 레이저 빔에 각도 오프셋을 부여하여, 빔에 영향을 줌으로 인해 레이저 빔의 전파 방향이 특정 각도만큼 변경되도록 구성될 수도 있다.

여기서, 펄스-정확성 디플렉터 유닛은 하나 이상의 펄스-정확성 디플렉터를 포함한다. 디플렉터는 초단 펄스 레이저의 각각의 레이저 펄스를 개별적으로 편향시킬 수 있는 경우 펄스-정확성이 있다. 이를 위해, 예를 들어 펄스-정확성 디플렉터의 작동 주파수를 레이저의 기본 주파수와 동기화하여, 펄스-정확성 디플렉터의 작동 주파수가 적어도 초단 펄스 레이저의 반복 주파수와 대응된다. 다음 설명에서는 디플렉터만이 언급되고, 여기서 항상 펄스-정확성 디플렉터 또는 펄스-정확성 디플렉터 유닛을 의미한다.

예를 들어, 디플렉터는 마이크로 전자 기계적 요소이거나 또는 전기 광학 디플렉터 또는 음향 광학 디플렉터일 수 있다. 아래에서는 음향 광학 디플렉터의 작동에 대해 설명한다.

예를 들어 음향 광학 디플렉터에서는, 광학적으로 인접한 재료의 피에조 결정에서 교류 전압을 통해 음향파가 생성되어, 광학 재료의 굴절률을 주기적으로 변조한다. 이러한 파동은 이 경우 예를 들어 전파되는 파동으로서 또는 파동 패킷으로서 광학 재료를 통해 전파되거나, 또는 정상파로 형성될 수 있다. 이 경우, 굴절률의 주기적 변조를 통해 입사 레이저 빔에 대한 회절 격자가 구현된다. 특히, 레이저 빔에 대해 생성되는 회절 패턴은 예를 들어 변환된 격자 함수 및 바람직하게는 푸리에 변환 격자 함수에 해당한다.

따라서, 입사된 레이저 빔은 회절 격자에서 회절되어, 적어도 부분적으로 원래의 빔 전파 방향에 대해 각도(α)로 편향된다. 특히, 레이저 빔은 각도 오프셋에 의해 레이저 빔의 원래 전파 방향에 수직인 방향으로 편향된다. 회절 격자의 격자 상수 및 각도(α)는 무엇보다도 정상 격자 진동의 파장 또는 주기성 또는 인가된 교류 전압의 주파수에 따라 달라진다. 예를 들어, 파장이 작은 음파는 1차 회절 차수에 대해 큰 각도 오프셋을 생성한다.

변환 광학 조립체는 적어도 2 개의 구성요소를 포함하는 구성요소 시스템의 광학 구조이다. 여기서 특히 구성요소는 예를 들어 포커싱 또는 시준 효과와 같은 이미징 특성을 갖는 광학 구성요소일 수 있다. 여기에는 특히 이미징 또는 곡선형 미러, 빔 성형 요소, 회절 광학 요소, 예를 들어 수렴 렌즈 또는 산란 렌즈와 같은 렌즈, 프레넬 존 플레이트(Fresnel-Zonenplatten) 및 다른 자유 형태 구성요소가 포함된다.

레이저 빔이 디플렉터 유닛을 통과할 때 레이저 빔에 전면 디플렉터 평면에서 위치 및/또는 각도 편향이 부여된다. 전면 디플렉터 평면은 디플렉터의 설계에 따라 디플렉터의 외부 기계적 설계의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 전면 디플렉터 평면이 반드시 디플렉터 유닛의 기계적 단부와 일치하는 것은 아니다.

전면 디플렉터 평면으로부터의 제1 거리에, 변환 광학 조립체의 제1 구성요소가 배열될 수 있다. 예를 들어, 전면 디플렉터 평면은 제1 구성요소의 물체 측 초점에 위치하거나, 또는 물체 측 초점과 제1 구성요소 자체 사이에 위치할 수도 있다. 제1 구성요소는 전면 디플렉터 평면의 위치 및/또는 각도 편향을 제1 변환 평면에서의 각도 및/또는 위치 편향으로 변환시킨다. 특히, 위치 편향이 각도 편향으로 변환되거나, 또는 각도 편향이 위치 편향으로 변환된다. 이러한 방식으로, 레이저 빔의 일부, 예를 들어 레이저 빔의 특히 발산되는 부분이 분리될 수 있으며, 예를 들어, 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 빔 경로에서 필터링될 수 있다.

제2 구성요소는 제1 구성요소로부터 제2 거리에 배열될 수 있고, 여기서 제2 구성요소는 역변환 또는 광범위한 역변환, 특히 제1 필터링된 변환 평면으로부터 소위 대응하는 디플렉터 평면으로의 역변환을 생성한다. 이 경우, 대응하는 디플렉터 평면은 변환 광학 조립체의 마지막 요소에 대해 제3의 거리에 이격되어 있다. 예를 들어, 대응하는 디플렉터 평면은 마지막 요소와 요소의 이미지 측 초점면 사이에 또는 이미지 측 초점면 자체에 배열될 수 있다. 제2 구성요소가 필터링된 변환 평면의 역변환을 생성함으로써, 예를 들어 더 이상 발산 빔 성분을 포함하지 않는 보정된 레이저 빔이 해당 디플렉터 평면에서 생성된다.

위에서 설명한 변환이 푸리에 변환인 경우, 변환 평면을 여기서는 푸리에 평면이라고도 한다.

위에서 설명한 바와 같이, 변환 광학 조립체는 디플렉터 유닛의 하류에 배치되거나, 또는 디플렉터 유닛과 별도로 제공된다. 이를 통해, 디플렉터 유닛에서 편향된 레이저 빔을 하류 빔 성형에 적용할 수 있는 것이 달성될 수 있다. 따라서, 디플렉터 유닛은 일반적으로 정확한 빔 영향, 특히 빔 편향을 제공하기 위해, 입력 시 위치 편차 및 빔 모양 편차, 특히 각도 편차를 약간만 허용하기 때문에, 이 점이 특히 중요하다. 변환 광학 조립체에 의한 빔 성형이 하류에서 수행되기 때문에, 디플렉터 유닛에 대한 안정적인 입력이 그에 따라 제공될 수 있으므로, 디플렉터 유닛의 간단하고 안정적으로 재현 가능한 동작이 달성될 수 있다.

가공 광학장치는 변환 광학 조립체의 하류에 배치되며, 이 가공 광학장치는 편향 및 변형된 레이저 빔을 가공 광학장치의 이미지 측 초점면으로 안내하도록 설정된다. 이러한 의미에서, 가공 광학장치는 최종 각도-대-위치 변환을 생성한다. 이러한 방식으로, 모든 빔 편향 요소, 즉 디플렉터 유닛의 영향이 원하는 효과에 따라 가공 평면으로 전달된다. 특히, 가공 광학장치는 이 경우 변환 광학 조립체의 제2 구성요소가 될 수도 있다. 그러나, 바람직하게는 가공 광학장치는 변환 광학 조립체의 최종 구성요소와 바람직하게는 축소 효과를 갖는 텔레스코프를 형성할 수 있다.

위에서 설명된 대응하는 평면은 일반적으로, 예를 들어 변환 광학 조립체에 의해 각도 대 위치 변환 및 후속 역 위치 대 각도 변환(역변환이라고도 함)에 의해 링크되는 평면으로 정의된다. 예를 들어, 변환 광학 조립체의 경우, 제1 구성요소의 상류의 전면 디플렉터 평면은 이러한 관계에 의해 제2 평면의 하류의 대응하는 디플렉터 평면에 링크될 수 있다. 따라서 이것은 전면 디플렉터 평면을 대응하는 디플렉터 평면에 이미징하는 것에 대응된다.

초점면, 대응하는 평면 및 변환 평면과 같이 위에서 설명한 평면들은 수학적으로 이상적인 경우, 빔 전파 방향에 수직으로 배향되고 특히 곡면이 아니며 2차원적으로만 연장되는 평면 표면이다. 그러나, 실제 구현에서는, 광학 구성요소로 인해 이러한 표면에 약간의 곡률 및 왜곡이 발생하므로, 이러한 표면은 일반적으로 적어도 국부적으로 곡선형이다.

또한, 사용된 구성요소로 인해 초점의 체적도 유한하다. 따라서, 평평한 2차원 초점면 대신에 사용된 구성요소로 인해, 아래에서 자세히 설명되는 바와 같이, 레이저 빔의 이미지가 여전히 충분히 선명하다는 점에서, 곡선형 초점 체적이 발생할 수도 있다.

그러나, 전체적으로 레이저 빔의 전파 방향에 대한 이 체적의 배향은 수학적 평면의 배향에 의해 양호한 근사치로 주어진다. 따라서 다음에서는 항상 평면에 대해 언급되지만, 명시적으로 언급되지 않더라도, 접근 가능한 체적도 항상 고려된다. 또한 위의 설명은 사용된 초점면, 변환 평면 및 가공 평면뿐만 아니라, 각각의 경우에 대응하는 평면과도 관련되며, 여기서 이미징으로 인한 이미지 필드 곡률도 포함된다.

위의 고려 사항으로 인해, 특히 사용되는 구성요소의 위치에 대한 특정 포지셔닝 허용 오차가 발생한다. 예를 들어, 포지셔닝 허용 오차는 최대 20 % 까지일 수 있으므로, 예를 들어 10 cm의 기준점으로부터의 제1 거리에 있어야 하는 구성요소는 9 cm 및 11 cm에 배치해도 충분히 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 따라서, 구성요소가 모두 포지셔닝 허용 오차 내에 위치되면, 충분히 "선명한" 이미지가 자동으로 생성된다. 또한, 2 개의 평면 또는 2 개의 점의 "일치"라 함은, 관련 체적이 적어도 부분적으로 겹친다는 것을 의미한다. 거의 시준된 빔 영역에서는, 극단적인 경우 2 개의 구성요소가 서로 바로 뒤따를 수도 있다.

또한, "초점"이라는 용어는 일반적으로, 레이저 에너지가 "초점 영역"으로 수렴되는 의도된 강도 증가로 이해될 수도 있다. 따라서, 특히 이하에서 "초점"이라는 용어는 실제로 사용되는 빔 모양 및 강도 증가를 발생시키는 데 사용되는 방법과 관계없이 사용된다. "포커싱"은 빔 전파 방향을 따라 강도 증가의 위치에도 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 강도 증가는 준 점 형상일 수 있으며, 초점 영역은, 가우시안 레이저 빔에 의해 제공되는 바와 같이, 가우시안 모양의 강도 단면을 가질 수 있다. 강도 증가는 또한 선 모양으로 형성될 수 있으며, 이 경우, 비-회절 빔에 의해 제공될 수 있는 바와 같이, 초점 위치 주변에 베셀 모양의 초점 영역이 생성된다. 또한, 예를 들어 가우시안 레이저 빔으로부터의 다중 스팟 프로파일 및/또는 비-가우시안 강도 분포와 같이, 초점 위치가 3차원으로 연장되는 다른 더 복잡한 빔 모양도 가능하다.

복수의 변환 광학장치가 또한 캐스케이드 연결될 수도 있다.

이는, 제1 변환 광학 조립체의 제1 대응하는 평면이 추가 변환 광학 조립체를 사용한 추가 변환을 위한 시작 평면이 될 수 있다는 것을 의미한다. 특히, 이 경우, 제1 대응하는 평면에 대응하는 제2 대응하는 평면은 대응하는 변환에 의해 링크된다. 즉, 복수 개의 변환 광학 조립체가 함께 연결될 수도 있다.

따라서, 변환 광학 조립체를 함께 연결하거나 또는 캐스케이드 연결함으로써, 복수 개의 대응하는 평면이 생성될 수도 있다. 이 경우, 대응하는 평면은 대응하는 부품, 예를 들어, 변환 광학 조립체 또는 디플렉터 유닛의 상류에 위치할 수도 있다. 이러한 평면을 후면 평면이라고 한다.

빔 성형은 예를 들어 디플렉터 유닛의 상류 또는 하류에서 이루어질 수 있다. 그러면 디플렉터 유닛을 사용하여, 다양한 부분 레이저 빔을 편향하거나 또는 억제하거나 또는 추가할 수 있으며, 빔 성형 또는 빔 프로파일의 성형은 빔 성형 요소를 갖는 하류 푸리에 광학 조립체에서 이루어진다.

디플렉터 유닛은 제1 디플렉터를 포함할 수 있고, 여기서 레이저 빔은 제1 디플렉터의 입력에 커플링-인되고, 제1 디플렉터는 레이저 빔을 빔 전파 방향에 수직인 제1 방향으로 편향시키고 이에 따라 바람직하게는 제1 각도 오프셋을 부여하도록 설정된다.

디플렉터 유닛은 제2 디플렉터를 추가로 포함할 수 있고, 여기서 레이저 빔이 제1 디플렉터를 통과한 후, 레이저 빔은 부여된 제1 각도 오프셋으로 제2 디플렉터의 입구로 커플링-인되고, 제2 디플렉터는 빔 전파 방향에 수직인, 바람직하게는 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 레이저 빔을 편향시키고 이에 따라 바람직하게는 제1 각도 오프셋 이외에 제2 각도 오프셋을 부여하도록 설정된다.

따라서 2 개의 디플렉터를 결합함으로써, 예를 들어, 레이저 빔의 편향 또는 평행 시프트를 x 및 y 방향, 즉 x/y 평면에서 생성하는 것이 가능하다. 특히, 이러한 구조에서는, 제1 디플렉터가 입사된 레이저 빔을 복수의 부분 레이저 빔으로 분할하는 것도 가능하다. 그런 다음 복수의 부분 레이저 빔이 제2 디플렉터에 충돌하고, 여기서 입사하는 복수의 부분 레이저 빔 각각은 예를 들어 제1 분할 방향에 수직으로 다시 분할된다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 생성된 부분 레이저 빔의 매트릭스 모양의 또는 직사각형의 다중 스팟 기하학적 구조가 생성될 수 있다.

예를 들어, 입사된 레이저 빔은 제1 디플렉터에 의해, x 방향을 따라 서로 제1 각도 차이를 갖는 5 개의 부분 레이저 빔으로 분할될 수 있다. 그런 다음 5 개의 부분 레이저 빔은 제2 디플렉터에 의해 각각 예를 들어 10 개의 부분 레이저 빔으로 분할될 수 있고, 여기서 각각의 부분 레이저 빔의 분할은 y 방향에 대해 특정 각도로 이루어진다. 따라서, 부분 레이저 빔은 예를 들어 y 방향에서 서로에 대해 제2 각도 차이를 가질 수 있다. 따라서, 예를 들어, 디플렉터 유닛을 통과하는 동안 50 개의 부분 레이저 빔이 생성될 수 있으며, 여기서 이 부분 레이저 빔은 각도 대 위치 변환 후 래스터에 배열된다.

디플렉터 유닛의 디플렉터는 음향 광학 디플렉터일 수 있고, 여기서 적어도 하나의 음향 광학 디플렉터는 위상 배열 변환기(Phased-Array-Transducer)를 포함하며, 바람직하게는 적어도 0.05°의 넓은 출력 범위에 걸쳐 75 % 초과의 회절 효율을 갖는 것이 바람직하다.

위상 배열 변환기는 편향 각도 또는 구동 주파수에 따라 조정되는 음파를 광학 재료에 도입하여, 광학 재료의 큰 체적 부분에 균일한 회절 격자가 형성되어 특히 효율적인 회절 격자가 제공될 수 있도록 달성하는 장치이다. 위상 배열을 사용하면, 인가된 주파수에 따라 음파를 조정할 수 있고, 이는 다양한 편향 각도에서 브래그 각도를 매우 정확하게 근사화할 수 있다는 것을 의미한다. 이를 통해, 예를 들어 15 mrad(약 0.8°)의 넓은 편향 범위에 걸쳐 예를 들어 70 % 초과의 높은 회절 효율을 달성할 수 있다.

음향 광학 디플렉터의 회절 효율은 예를 들어 입사 레이저 강도에 대한 1차 회절 차수의 강도의 비율로 나타내어질 수 있다. 특히, 이로써, 부분 레이저 빔을 통해 가공 공정에 대한 높은 레이저 에너지를 사용할 수 있는 것이 달성될 수 있다.

레이저 빔의 초점 직경은 가공 평면에서 레이저 빔의 직경이다. 예를 들어, 음향 광학 디플렉터는 약 15 개의 초점 직경 범위에 걸쳐 위에 언급된 회절 효율을 가질 수 있다. 따라서, 2 개의 결합된 음향 광학 디플렉터를 통해, 약 15x15 초점 직경의 범위에서 높은 강도를 갖는 복수의 부분 레이저 빔이 제공될 수 있다.

제1 디플렉터 하류에서 그리고 제2 디플렉터 상류에서, 레이저 빔은 편광 회전 장치에 커플링-인될 수 있으며, 이 편광 회전 장치는 레이저 빔의 편광을 회전하도록 설정될 수 있다.

편광 회전 장치는 레이저 빔의 편광 방향을 바람직한 방향으로 회전시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔은 후속 성형 또는 필터링을 위해 준비될 수 있다. 가장 간단한 경우, 편광 회전 장치는 예를 들어 람다/2 플레이트로서 설계될 수 있다.

디플렉터 유닛은 필터 요소를 포함할 수 있고, 여기서 필터 요소는 제1 디플렉터와 제2 디플렉터 사이에 배열되고, 필터 요소는 제1 디플렉터의 0차 회절 차수를 필터링하도록 설정되는 것이 바람직하고, 및/또는 여기서 필터 요소는 제2 디플렉터의 하류에 배열되고, 필터 요소는 빔의 일부, 예를 들어 제2 디플렉터의 하류에서 디플렉터 유닛의 0차 회절 차수를 필터링하도록 설정되는 것이 바람직하고, 및/또는 여기서 디플렉터 유닛은, 위치-대-각도 및/또는 각도-대-위치 변환으로 레이저 빔의 위치 편향 및/또는 각도 편향을 각도 편향 및/또는 위치 편향으로 변환하고 및/또는 역변환하도록 설정되는 2 개의 구성요소를 갖는 추가 변환 광학 조립체를 포함하며, 여기서 필터 요소는 변환 광학 조립체의 변환 평면에 배열되고, 필터 요소는 0차 회절 차수를 필터링하도록 설정되는 것이 바람직하다.

특히, 이 경우 제1 디플렉터로부터 제2 디플렉터로의 이미징이 보장되어야 하고, 여기서 필터링은 제1 디플렉터의 각도-대-위치 변환으로 이루어진다.

입사된 레이저 빔은 디플렉터에서 여기에 형성된 회절 격자에 의해 디플렉터에서 회절된다. 이로 인해, 굴절 없이 디플렉터를 통과하는 0차 회절 차수가 생성된다. 따라서, 0차 회절 차수는 입사 레이저 빔과 같이, 또는 평행한 오프셋으로 디플렉터의 하류를 통과한다. 0차 회절 차수 주변에는 더 높은 회절 차수 및 필요한 경우 음의 회절 차수, 예를 들어, 1차 회절 차수 또는 2차 회절 차수가 따른다. 1차 회절 차수는 이 경우 0차 회절 차수에 대한 각도 오프셋(α)을 갖는다.

필터 요소는 이제 디플렉터 유닛에 배열될 수 있는데, 예를 들어 제1 디플렉터와 제2 디플렉터 사이에 배열되어, 0차 회절 차수를 필터링할 수 있다. 따라서, 더 높은 회절 차수, 즉 1차 회절 차수 이후의 회절 차수만이 제2 디플렉터로 유도된다. 따라서, 편향된 빔 ― 즉 더 높은 회절 차수 ― 만이 궁극적으로 디플렉터 유닛을 떠날 수 있다.

그러나, 필터 요소는 제2 디플렉터의 하류에 배열될 수도 있고, 여기서 부분 레이저 빔의 0차 회절 차수 및 원래 레이저 빔의 0차 회절 차수가 필터링된다.

0차 회절 차수는 디플렉터의 설정 및 작동과 무관하므로, 이러한 부분 레이저 빔에 대한 제어가 불가능하다. 따라서, 필터링은 제어될 수 없는 이러한 부분 레이저 빔을 필터링하거나 또는 적어도 감쇠시킬 수 있다.

예를 들어 제2 디플렉터의 하류에 배열될 수 있는 2 개의 구성요소를 갖는 추가 변환 광학 조립체가 디플렉터 유닛에 제공될 수도 있으며, 여기서 필터 요소는 변환 광학 조립체의 변환 평면에 배열될 수 있으며, 0차 회절 차수를 필터링하도록 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 추가 변환 광학 조립체는 장치의 변환 광학 조립체와 독립적이며, 디플렉터 유닛에만 할당된다.

변환 평면에서 제2 디플렉터의 하류의 이미지는 공간 주파수에 따라 분할되거나, 또는 각도-대-위치 변환(예를 들어, 푸리에 변환)에 의해 링크된다. 특히, 위에서 설명한 바와 같이, 더 높은 회절 차수의 부분 레이저 빔은 래스터에 따라 부채꼴로 퍼지며, 0차 회절 차수는 이 주기성을 깨드린다. 따라서, 0차 회절 차수는 변환 평면에서, 예를 들어 래스터에 있는 회절 차수와 다른 위치에 할당된다. 예를 들어, 변환 평면의 필터 요소를 사용하여, 0차 회절 차수를 필터링할 수 있다.

필터 요소는 예를 들어 변환 평면에서 상이한 공간 주파수 성분이 상이한 정도로 감쇠되도록 그라디언트 필터일 수도 있다. 이러한 방식으로 상이한 공간 주파수 성분에 가중치를 부여함으로써 가공 평면에서 빔 모양에 영향을 줄 수 있다. 또한, 필터 요소를 반사형으로 설계하여, 투과 또는 반사된 성분을 빔 트랩으로 의도적으로 유도할 수도 있다.

필터 요소는 편광 요소일 수도 있으며, 이 편광 요소는 레이저 빔에 국부적으로 가변적인 편광 변화를 부여하는 것이 바람직하다. 이는 다이어프램 함수를 국부적 편광으로 인코딩한다. 그런 다음, 편광 스플리터를 사용하여 레이저 빔에서 다양한 성분을 필터링할 수 있다. 예를 들어, 국부적 S 편광은 완전한 투과에 대응되고, 국부적 P 편광은 소실 투과에 대응된다. 그라디언트 함수는 또한 중간 상태에 의해, 예를 들어 편광 스플리터에서 국부적으로 50 % 의 투과율을 달성하는 예를 들어 비례 p 편광 및 s 편광을 통해 생성될 수도 있다.

즉, 레이저 빔은 디플렉터 유닛을 정확한 형상으로 떠나고, 후속 변환 광학 조립체에서 빔 성형이 고품질로 이루어질 수 있다.

변환 광학 조립체는 푸리에 광학 조립체일 수 있고, 여기서 디플렉터 유닛의 전면 디플렉터 평면은 제1 구성요소의 물체 측 초점면에 배열되고, 제1 구성요소의 이미지 측 초점면은 제2 구성요소의 물체 측 초점면과 일치하며, 디플렉터 유닛의 전면 디플렉터 평면은 제2 구성요소의 이미지 측 초점면에 이미징되고, 레이저 빔은 디플렉터 유닛에 의한 편향에 따라 제2 구성요소의 이미지 측 초점면에서 편향될 수 있다.

푸리에 광학 조립체는 구성요소의 서로에 대한 거리, 구성요소와 이미징될 물체와의 거리 및 구성요소와 물체가 이미징되는 이미지 평면과의 거리가 특수 관계에 있는 구성요소 시스템의 광학 구조이다. 이 경우 푸리에 광학 조립체는 적어도 2 개의 구성요소를 포함할 수 있고, 여기서 구성요소는 동일한 초점 거리를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어 구성요소 조립체를 통해 확대 또는 축소 효과를 얻으려는 경우, 구성요소들을 상이한 초점 거리를 가질 수도 있다. 일반적으로, 푸리에 광학 조립체는 기본적으로 각도-대-위치 변환을 수행하고, 그 다음 다시 위치-대-각도 변환을 수행한다.

전체적으로, 위에서 언급한 디플렉터에 대한 구성요소의 포지셔닝은 소위 4f 광학장치를 구현하여, 전면 디플렉터 평면, 및 이에 따라 디플렉터 유닛에 의해 편향된 레이저 빔, 특히 레이저 빔의 가능한 위치 및 각도 편차, 그리고 빔 프로파일 및 빔 기하학적 구조를 해당 디플렉터 평면으로 전송할 수 있다. 레이저 빔은 음향 광학 디플렉터 유닛에 의한 편의에 따라 해당 디플렉터 평면에서 편향된다.

디플렉터 유닛의 하류에 연결된 변환 광학 조립체에서, 빔 성형 요소는 바람직하게는 대응하는 디플렉터 평면 또는 변환 평면 또는 대응하는 변환 평면에 배열될 수 있으며, 여기서 빔 성형 요소는 레이저 빔에 미리 정해진 강도 분포 및/또는 위상 분포 및/또는 편광 분포를 부여하도록 설정될 수 있다.

빔 성형 요소라 함은, 하나 이상의 특성에서 2 개의 공간 차원에서 입사된 레이저 빔에 영향을 주도록 설정되는 장치로 이해되며, 여기서 특히 레이저 빔의 측방향 위상 분포, 편광 분포, 강도 또는 진폭 분포 및/또는 전파 방향에 영향을 주도록 설정된다. 특히 위상 분포에 영향을 줌으로써 바람직하게는 간접적으로 전파 방향에 영향을 주는 것도 가능할 수 있다.

빔 성형 또는 빔 성형 유닛이 디플렉터 유닛 상류에 배열되는 경우, 빔 성형 유닛이 디플렉터 유닛에 제공하는 진입각 분포가 가능한 한 작아서 디플렉터의 각도 의존 회절 효율이 무시할 수 있거나 또는 보정될 수 있는 것이 유리하다. 또한, 예를 들어 2 mm 내지 20 mm일 수 있는 디플렉터 유닛의 입구 구멍은 빔 모양의 제한을 나타내지 않아야 한다.

예를 들어, 비-회절 빔, 예를 들어, 원거리장에서의 강도 분포가 예를 들어 디플렉터 유닛을 통해 안내되는 환형 강도 분포인 베셀 가우시안 빔이 디플렉터 유닛 상류에 생성될 수 있다. 이 경우, 비-회절 빔은 하류에 배치된 변환 평면 주위에 생성되며, 디플렉터 유닛을 사용하여 신속하게 위치가 변경될 수 있다.

이러한 이유로, 디플렉터 유닛의 상류에 있는 빔 성형 유닛은 빔 프로파일에 영향을 주는 데 특히 적합하다. 예를 들어 가우시안 레이저 빔으로부터 플랫 탑(Flat-Top) 빔 프로파일이 준비될 수 있고, 여기서 수정된 빔의 편향은 디플렉터 유닛에서 발생한다. 또한, 디플렉터 유닛 또는 하류에 배치된 빔 성형 유닛은 부분 레이저 빔으로 분할하는 데 및/또는 성형하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 부분 레이저 빔은 그 후 플랫 탑 빔 프로파일을 가질 수 있다.

예를 들어 전파 방향 또는 빔 프로파일에서 높은 정확도가 요구되는 빔 모양은 해당 변환 평면의 추가 성형 또는 필터링을 통해 이점을 얻을 수 있다. 예를 들어, 해당 변환 평면의 해당 필터 요소는 특정 공간 주파수를 감쇠시켜, 예를 들어 가공 평면의 콘트라스트가 증가하도록 할 수 있다. 예를 들어, 편향의 각도 의존성도 이러한 방식으로 보정될 수 있다.

빔 성형 요소는 예를 들어 회절 광학 요소(DOE), 자유 형태 표면 또는 액시콘 또는 마이크로 액시콘으로 설계되거나, 또는 이러한 복수의 구성요소 또는 기능성의 조합을 포함할 수 있다.

회절 광학 요소는 하나 이상의 특성에서 2 개의 공간 차원에서 입사된 레이저 빔에 영향을 주도록 설정된다. 회절 광학 요소는 입사된 레이저 빔에서 정확히 하나의 빔 모양을 생성하는 데 사용될 수 있는 고정된 부품이다. 일반적으로, 회절 광학 요소는 특수한 모양의 회절 격자이고, 여기서 회절에 의해 레이저 빔은 원하는 빔 모양을 취한다.

추가 바람직한 실시예에서, 빔 분할 유닛이 제공되며, 바람직하게는 대응하는 디플렉터 평면 또는 변환 평면 또는 대응하는 변환 평면에 배열되고 음향 광학 디플렉터 유닛의 각도 오프셋을 조정하도록 설정되는 회절 빔 분할 유닛이 제공된다.

음향 광학 디플렉터는 회절 효율이 제한되어 있기 때문에, 레이저 빔은 특정 각도 범위에 걸쳐서만 특히 효과적으로 편향될 수 있다.

바람직하게는, 빔 편향 유닛, 바람직하게는 갈바노 스캐너가 대응하는 음향 광학 디플렉터 평면 또는 변환 평면 또는 대응하는 변환 평면에 배열되고, 레이저 빔을 편향시키도록 설정될 수 있다.

여기서, 빔 편향 유닛은 레이저 빔을 빔 방향으로부터 편향시키도록 설정될 수 있다. 특히 빔 편향은 원래 레이저 빔에 대한 투과된 레이저 빔의 평행 오프셋 또는 각도 오프셋에 의해 주어진다. 이를 통해, 레이저 빔의 위치를 변경할 수 있다.

이 경우 갈바노 스캐너는 부품이며, 여기서 회전 가능한 미러를 사용하여 레이저 빔은 높은 정확도 및 반복성으로 위치될 수 있다. 특히, 1차원 갈바노 스캐너는 레이저 빔을 한 방향으로만 편향시키는 반면, 2차원 갈바노 스캐너는 레이저 빔을 바람직하게는 서로 직교하는 2 개의 다른 방향으로 편향시킨다.

추가 바람직한 실시예에서, 스캐너, 바람직하게는 피에조 스캐너는 빔 성형 요소 및/또는 빔 분할 유닛 및/또는 빔 편향 유닛을 빔 전파 방향에 수직으로 이동시키도록 설정되며, 여기서 음향 광학 디플렉터 유닛의 빔 편향과 스캐너의 이동은 서로 동기적으로 조정된다.

특히, 레이저 빔의 연속적인 스캐닝 이동이 가공 평면에서 이루어져야 하는 경우 이 방법이 유리할 수 있다. 따라서 음향 광학 디플렉터 유닛을 사용한 편향을 통해, 가공 평면에서 레이저 빔의 충돌하는 위치를 조작할 수 있으며, 빔 성형 요소의 추적을 통해 가공 평면에 도입된 레이저 빔의 빔 모양이 항상 동일하게 유지된다.

여기서, 피에조 시프터는 DC 전압을 인가함으로써 두께를 변화시키는 전자 부품이다. 따라서, 전압을 인가하여 이 부품에 장착된 필터 요소를 시프트할 수 있다.

빔 보정 요소, 바람직하게는 다이어프램은 대응하는 가공 평면에 배열될 수 있다.

다이어프램 또는 마스크는 특정 빔 성분을 차단하여 레이저 빔의 진폭 분포에 영향을 주는 부품이다. 예를 들어, 다이어프램, 특히 아이리스 다이어프램은 빔 중심에서 멀리 떨어진 빔 성분을 차단할 수 있으며, 마스크는 더 복잡한 모양을 가질 수 있어, 더 특정한 빔 성분을 필터링할 수 있다.

래스터화된 빔 성형 요소는 대응하는 가공 평면에 배열될 수 있고, 여기서 바람직하게는 각각의 래스터 요소는 개별 빔 성형 하위 요소이다.

래스터화된 빔 성형 요소는 특히 공간 분할, 예를 들어 2차원 분할을 갖는다. 이러한 공간 분할의 각각의 요소를 래스터 요소라고도 한다.

래스터화된 빔 성형 요소는 예를 들어 그라디언트 필터이고, 체커보드 모양의 그라디언트를 갖거나 또는 공간 광 변조기일 수 있다.

공간 광 변조기는 예를 들어 나노 그리드 또는 하이브리드 요소일 수 있으며, 그 고유한 구조 또는 설계로 인해 레이저 빔에 정의된 위상 분포를 부여할 수 있다. 예를 들어, 광 변조기는 셀 또는 픽셀이 조정 가능한 복굴절 특성을 통해 레이저 빔에 영향을 주는 공간 광 변조기일 수도 있다.

래스터화된 빔 성형 요소는, 레이저 빔이 투과되는 래스터 요소의 선택에 따라 레이저 빔의 빔 특성이 달라질 때, 특히 유리하다. 예를 들어, 하나의 래스터 요소는 가우시안 빔 프로파일에 대응하고, 다른 래스터 요소는 플랫 탑 빔 프로파일에 대응할 수 있다. 특히, 래스터화된 빔 성형 요소에 의해 이에 따라 레이저 가공 공정에서 공구 교환이 어느 정도 가능하다.

래스터 요소를 사용하여, 공작물에 높은 공간 해상도로 더 넓은 스캐닝 영역을 커버하는 것도 가능하다. 이를 위해, 디플렉터의 제한된 편향 범위(예를 들어, 15 mrad)는 긴 초점 거리의 변환 광학 조립체를 통해 사용된다. 따라서, 짧은 초점 거리의 가공 광학장치와의 조합은 래스터 요소 또는 래스터 요소에 의해 생성된 빔 모양이 공작물에 미치는 영향을 감소시킨다.

따라서, 래스터 요소의 넓은 영역을 처리할 수 있으며, 국부적 구조는 크게 감소되거나 또는 공작물에서 큰 각진 부분을 가지고 구현될 수 있다.

특히 이를 통해 회절 빔 또는 가우시안 빔에서 비-회절 빔을 생성할 수 있다. 비-회절 빔은 일반적으로 베셀 빔 또는 이의 실제 구현으로 알려진 빔이다. 여기서, 비-회절 빔은, 전파 방향의 빔 프로파일이 전파 방향에 수직인 평면의 측방향 범위에 비해 명확하게 길어지기 때문에, 특히 큰 초점 위치 허용 오차를 갖는다.

이러한 요소를 사용하면, 수학적으로 이상적인 푸리에 광학 조립체에서 벗어난 방식으로 이미지가 의도적으로 생성되도록 수행될 수 있다. 예를 들어 마이크로 액시콘 어레이와 같은 요소가 선행 광학장치의 이미지 측 초점면에 있는 경우, 후속 광학장치의 물체 측 초점면이 의도적으로 시프트될 수 있다. 결과적으로, 이것은 세그먼트화된 요소에 있는 것이 아니라, 세그먼트화된 요소에 의해 생성된 중간 초점에 있다. 이전과 마찬가지로 후속 광학장치는 이 중간 초점을 가공 평면으로 전달한다. 이 경우 세그먼트화된 요소에 후속하는 광학장치의 위치 편차는 앞서 언급된 20 % 보다 더 클 수 있다.

디플렉터 유닛을 제어하기 위한 제어 장치가 제공될 수 있으며, 이 제어 장치는, 레이저 빔의 각각의 펄스가 래스터화된 빔 성형 요소의 다른 래스터 요소에 충돌하거나 또는 레이저 빔이 특정 래스터 요소로 유도되거나 또는 레이저 빔이 복수의 래스터 요소를 스윕하거나 또는 복수의 부분 레이저 빔이 복수의 래스터 요소로 의도적으로 안내되는 방식으로, 입사 레이저 빔의 편향을 유발하도록 설정될 수 있다.

이를 위해, 제어 장치는 디플렉터 유닛에 제어 신호를 제공할 수 있다. 특히, 음향 광학 디플렉터의 광학 격자의 격자 상수는 제어 장치의 제어 신호의 주기 또는 주파수에 의해 결정될 수 있으므로, 레이저 빔의 회절 각도는 광학 격자의 격자 상수를 통해 결정된다. 제어 신호는 제어 장치에 의해 변경될 수 있으므로, 제어 장치에 의해 빔 영향의 유형 및 방식, 그리고 정도가 제어될 수 있다.

진폭은 음향 광학 디플렉터의 광학 재료에서 회절 격자 형성의 강도를 조정하는 데 사용될 수 있다.

특히, 이에 따라 빠른 빔 편향이 구현될 수 있으며, 여기서 레이저 빔은 최대 1 MHz 또는 10 MHz 또는 100 MHz의 속도로 디플렉터 유닛의 작업 필드에 자유롭게 위치될 수 있다. 따라서, 일반적으로 해당 제어 장치는 고속 연결 메모리가 있는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 기반으로 하며, 여기서 예를 들어 빔 형상, 빔 프로파일 및 빔 편향과 같은 가공 파라미터가 특정 가공 공정 또는 프로세스에 대해 저장될 수 있다.

특히 제어 신호는 주파수가 다른 복수의 주기적 전자 신호로 구성될 수 있다. 신호의 주파수 성분이 다르기 때문에, 음향 광학 디플렉터 유닛에 의해 이를 통해 생성된 광학 격자는 또한 상이한 또는 중첩된 격자 상수를 갖는다. 따라서, 격자 상수가 다르면 이에 따라 복수의 가능한 회절 차수로 이어진다.

특히, 입사된 레이저 빔은 이로써 복수의 부분 레이저 빔으로 분할되며, 여기서 부분 레이저 빔의 각도 오프셋은 궁극적으로 제어 신호의 주파수 성분에 의해 주어진다. 따라서, 디플렉터 유닛으로 멀티 스팟 기하학적 구조가 생성될 수 있다.

디플렉터 유닛에 대한 제어 신호는 또한 임의의 신호일 수도 있으며, 여기서 임의의 신호는 복수의 신호로 구성될 수 있고 및/또는 시간에 따라 주파수가 달라질 수 있다. 이로 인해, 복잡한 회절 격자가 생성되며, 특히 레이저 빔 또는 부분 레이저 빔의 빔 프로파일에 영향을 줄 수 있다.

회절 패턴은 예를 들어 격자 함수의 푸리에 변환에 대응되기 때문에, 적절하게 선택된 회절 격자를 사용하여, 예를 들어 난시 및 수차와 같은, 광학 구성요소를 통한 레이저 빔의 이전 또는 추가 통과에서 발생하거나 또는 예상되는 이미지 오류를 크게 보상하거나 또는 보정할 수 있다.

또한, 임의의 신호를 통해, 빔 편향에 지속적으로 또는 갑작스럽게 영향을 주어, 편향된 레이저 빔의 지속적인 이동 또는 레이저 빔의 갑작스럽지만 정확한 포지셔닝이 가능하게 된다. 예를 들어, 임의의 신호의 주파수가 증가함에 따라, 즉 디플렉터 유닛에서 음파의 파장이 짧아지면, 레이저 빔의 편향이 증가될 수 있다. 예를 들어, 여기 주파수의 갑작스러운 변화는 레이저 빔의 점프 또는 위치 변경으로 이어질 수 있다.

임의의 신호를 제어 신호로 사용하면, 이에 따라 복수의 상이한 빔 프로파일 및 그 변형이 레이저 빔에 부여될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 멀티 스팟 기하학적 구조가 생성될 수 있으며, 여기서 멀티 스팟 기하학적 구조의 부분 레이저 빔은 특정 마스크 위치로 지향된다. 특히, 초단 펄스 레이저의 각각의 펄스에 대해 특정 래스터 요소를 정의할 수 있으며, 이는 각각의 펄스에 영향을 준다.

다른 실시예에서, 가공 광학장치는, 빔 성형 요소 및/또는 빔 분할 유닛 및/또는 빔 편향 유닛을 통해 레이저 빔을 가공 광학장치의 이미지 측 초점면으로 안내하도록 설정되는 변환 광학 조립체의 하류에 배치되며, 여기서 가공 광학장치는 변환 광학 조립체의 최종 요소와 함께 축소 효과를 갖는 것이 바람직하고, 특히 큰 개구수 및 짧은 초점 거리로 설계되고 및/또는 투과 광학장치 또는 반사 광학장치로 형성되는 것이 바람직하다.

개구수(NA)는 광학 요소가 광을 포커싱할 수 있는 능력을 나타낸다. 여기서, 개구수는 렌즈의 개방 각도 및 렌즈와 초점 사이의 재료 굴절률에 의해 결정된다. 개방 각도가 에지 빔과 광축 사이에서 90°일 때, 최대 개구수에 도달한다. 그러면 렌즈를 통해 이미징될 수 있는 최대 해상도 또는 최소 구조 크기는 레이저 광의 파장을 개구수로 나눈 값에 정비례한다.

따라서, 고-NA-렌즈는 큰 개구수를 갖는, 즉 큰 개방 각도를 갖는 렌즈이다. 따라서, 고-NA-렌즈는 고해상도로 재료에 미세 구조를 도입하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 개구수는 0.1보다 클 수 있으며, 특히 0.2보다 클 수 있다.

그러나, 렌즈가 고-NA-렌즈가 아닐 수도 있다. 특히, 장초점 거리의 광학장치 및 단초점 거리 광학장치가 모두 사용될 수 있다.

광이 광학 매체를 통과할 때 영향을 받는 광학 시스템을 투과형 광학장치로 지칭한다. 예를 들어 렌즈는 투과형 광학장치이다. 그러나, 광학장치는 반사형 광학장치로 형성될 수도 있다. 반사형 광학장치는, 광이 광학 매체를 통해 전파될 필요 없이도, 빔 전파에 영향을 준다. 이러한 영향은 특히 미러 시스템에 의해 구현된다. 예를 들어 텔레스코프 미러는 반사형 광학장치이다. 특히 슈바르츠실드 렌즈도 반사형 광학장치이다.

가공 광학장치는 최종 각도-대-위치 변환을 형성하며, 여기서 가공 평면은 변환 평면에 해당한다. 따라서 모든 빔 성형, 빔 분할, 또는 빔 편향 요소는 원하는 효과에 따라 가공 평면으로 전달된다.

바람직하게는, 가공될 재료를 수용하여, 가공 광학장치의 이미지 측 초점면에 배열하고, 레이저 빔에 대해 재료를 이동시켜, 레이저 빔이 재료를 통해 안내되도록 설정된 피드 장치가 제공된다.

예를 들어, 피드 장치는 재료가 고정될 수 있는 고정 장치를 포함할 수 있다. 고정은 예를 들어 접착 또는 클램핑을 통해 이루어질 수 있다. 그러나, 흡입 장치를 사용하여 진공을 통해 고정할 수도 있다. 특히, 피드 장치는 적어도 2 개의 공간 축으로 이동할 수 있다. 일반적으로 피드 장치는 추가 병진 축을 포함하며, 특히 곡선형 또는 경사진 공작물의 표면의 경우 추가 회전 또는 틸팅 요소를 사용하여 레이저 빔을 공작물에 대해 위치시킨다. 예를 들어, 피드 장치는 XY 테이블 또는 XYZ 테이블일 수도 있다.

또한, 피드 장치는 피드로 자동화 또는 전동 방식으로 이동되거나 또는 시프트될 수 있다. 피드는 여기서 피드 속도를 갖는 이동이며, 여기서 피드는 피드 궤적을 따라 이루어진다.

피드 장치가 레이저 빔에 대해 재료를 이동함으로써, 레이저 빔은 피드 궤적을 따라 재료를 통해 안내되고, 이를 통해, 피드 궤적의 위치에서 재료를 가공할 수 있으며, 필요한 경우, 공작물에 대한 레이저 방사선의 진입각을 또한 제어할 수도 있다.

가공 광학장치의 이미지 측 초점면에 재료를 배열함으로써, 빔 성형 요소에 의해 안내된 레이저 빔을 재료 상으로 또는 재료 내로 안내할 수 있다. 그 결과, 부여된 빔 모양에 따라 레이저 에너지가 재료에 도입되어, 예를 들어 재료가 가열되거나 또는 플라즈마 상태로 직접 전환된다. 이로 인해 재료가 수정될 수 있으며, 예를 들어 유리의 경우 유리 네트워크 구조가 수정될 수 있다. 그러나, 광 입력이 충분히 높으면, 이러한 에너지 침착이 어블레이션으로 이어질 수 있으므로, 예를 들어 충격식 드릴링 공정과 같은 드릴링 공정에 사용될 수 있다.

이 경우, 피드 장치는 제어 신호 교환을 위해 제어 장치에 연결될 수 있으며, 제어 장치는 음향 광학 디플렉터 유닛의 작동에 대해 피드 장치의 위치를 조정하도록 설정될 수 있다. 여기서, 제어 장치는 음향 광학 디플렉터 유닛을 작동하거나 또는 음향 광학 디플렉터 유닛과 적어도 데이터 기술을 통해 연결된 제어 장치이다.

이러한 방식으로 레이저 빔의 위치는 음향 광학 디플렉터 유닛의 작동에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 피드 장치에 의해 느리게 병진이동하는 동안 제1 영역에 제1 빔 모양이 도입되고, 일정 시간이 지난 후에 제1 영역이 제2 영역으로 변경되고 여기에 제2 빔 모양이 도입될 수 있다. 피드 장치와 음향 광학 디플렉터 유닛을 제어 장치에 결합함으로써, 재료 가공의 시스템 전체 조정이 가능하다.

제어 장치는 피드 장치와 음향 광학 디플렉터 유닛을 결합함으로써 가공 광학장치의 초점면에서 2 개의 펄스 사이의 펄스로 인해 발생하는 빔 오프셋을 피드 장치 또는 음향 광학 디플렉터 유닛으로 보정하거나 또는 균일화할 수 있다.

예를 들어, 피드 궤적을 따라 피드 속도를 변경하면, 고정된 시간 간격으로 방출되는 연속 레이저 펄스의 도입의 공간 간격이 변경될 수 있다. 이러한 피드 속도의 변화는 피드 또는 디플렉터 유닛이 관성 부하를 받는 경우 발생하며, 특히 예를 들어 피드 궤적의 커브 또는 코너에서 방향이 변경될 때 발생한다. 따라서, 이러한 영역에서는, 음향 광학 디플렉터 유닛의 적절한 제어를 통해 피드 장치의 속도 변화를 보정하는 것이 유용할 수 있다.

다른 실시예에서, 피드 장치는 적어도 하나의 축 인코더를 포함하고, 여기서 제어 장치는 축 인코더 위치를 판독하도록 설정되고, 레이저는 음향 광학 디플렉터 유닛에 의해 레이저 빔을 편향시키고 축 인코더 위치를 판독하기 위한 제어 클록에 대한 기본 주파수를 제어 장치에 표시하도록 설정되고, 여기서 제어 장치는 현재 축 인코더 위치로부터 실시간으로 후속 펄스에 대한 위치 오차를 계산하도록 설정되고, 여기서 제어 장치는 음향 광학 디플렉터 유닛의 제어 신호를 조정함으로써 위치 오차를 보정한다.

피드 장치가 이동하면, 판독된 축 인코더 위치를 통해 제어 장치에서 현재 위치가 처리될 수 있다. 레이저의 기본 주파수가 클록 및 이에 따른 공통 시간 기준을 제공하므로, 제어 장치를 통해 피드, 펄스 방출, 및 빔 편향이 조정되거나 또는 동기화될 수 있다.

피드 장치로부터 제어 장치로 축 인코더 위치를 피드백함으로써, 다음 입력 펄스에 대한 위치 오차가 실시간으로 계산될 수 있다. 이 경우, 오차가 음향 광학 디플렉터 유닛에 접근 가능한 가공 범위 내에 있는 경우, 음향 광학 디플렉터 유닛을 사용하여 이 오차를 보정할 수 있다. 이를 위해서는 복잡한 모델이나 많은 양의 메모리가 필요하지 않다.

특히, 이에 따라, 느린 피드 중에 펄스의 반복 주파수의 감소에 대처할 수 있다. 따라서, 레이저의 반복 주파수를 유지하면 에너지 안정성에 긍정적인 영향을 준다.

특히 음향 광학 디플렉터 유닛을 통한 빔 영향과 빔 성형의 조합은, 빔 영향에 의해 개별 펄스의 효과를 향상시킬 수 있기 때문에, 특히 유리하다는 점이 강조되어야 한다. 따라서, 반복 주파수를 감소시키지 않고도 정확한 빔 포지셔닝의 이점을 활용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 추가 실시예는 도면에 대한 이하의 설명을 통해 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 레이저 빔에 영향을 주기 위한 장치의 개략적인 구조를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 음향 광학 디플렉터 및 음향 광학 디플렉터 유닛에 의해 빔에 영향을 주는 개략적인 표현을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 푸리에 광학 조립체의 개략적인 표현을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 필터링을 구현하기 위한 방법 및 필터 요소를 도시한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d는 빔 성형 요소를 갖는 푸리에 광학 조립체, 및 상이한 빔 단면의 개략적인 표현을 도시한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d는 상이한 래스터화된 빔 성형 요소를 도시한다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 빔 성형 요소와 관련된 음향 광학 디플렉터 유닛의 개략적인 작동 방식을 도시한다.
도 8은 가공 광학장치의 개략적인 표현을 도시한다.
도 9는 피드 장치 및 피드백 축 인코더를 갖는 빔 영향 시스템의 개략적인 표현을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 디플렉터 유닛에 의한 피드 속도의 보정이 있는 경우 및 없는 경우의 피드 궤적을 따른 재료의 가공의 개략적인 표현을 도시한다.

이하에서는 도면에 기초하여 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 여기서, 동일한, 유사한, 또는 유사하게 작용하는 요소는 다양한 도면들에서 동일한 참조 부호가 제공되며, 중복을 피하기 위해, 이러한 요소에 대한 반복적인 설명은 부분적으로 생략된다.

도 1은 레이저 빔(20)에 영향을 주기 위한 장치(1)를 개략적으로 나타낸 것이다. 레이저 빔(20)을 생성하기 위해, 개략적으로 도시된 초단 펄스 레이저(2)가 제공된다.

레이저 빔(20)은 레이저 빔(20)이 편향되는 디플렉터 유닛(3)을 통해 안내된다. 이를 위해, 디플렉터 유닛(3)은 제어 장치(5)에 연결되며, 여기서 제어 장치(5)는 전자 제어 신호를 디플렉터 유닛(3)으로 전송할 수 있다.

전자 제어 신호에 의해 제어되는 레이저 빔(20)은 유리한 방식으로 편향된다. 예를 들어, 디플렉터 유닛(3)은 음향 광학 디플렉터를 포함할 수 있다. 음향 광학 디플렉터에서, 전자 제어 신호에 의해 디플렉터 유닛(3)의 광학 재료에 음파가 생성되어, 광학 재료의 굴절률을 변조시킨다. 굴절률의 변조에 의해 광학 격자가 생성되고, 여기서 통과하는 레이저 빔(20)이 회절될 수 있다. 생성된 회절 패턴은 여기서 음파의 각각의 구성에 따라 다르다. 따라서, 음파를 통해 회절 패턴에 영향을 줄 수 있다.

디플렉터 유닛(3)에 의해 편향된 레이저 빔(20)은 그 후 필터링, 성형, 빔 조작 및 추가 빔 처리가 수행될 수 있는 변환 광학 조립체(4), 및 가공 광학장치(9)에 의해 초점면(90)으로 안내되고, 여기서 초점면(90) 내의 레이저 빔(20)은 디플렉터 유닛(3)에 의한 편의에 따라 영향을 받고 특히 각도와 관련하여 편향되거나 또는 재배치된다.

도 2a는 디플렉터 유닛(3)의 음향 광학 디플렉터(30)의 예를 도시한다. 레이저 빔(20)은 여기서 음향 광학 디플렉터(30)의 입력에 커플링-인된다. 이 경우, 커플링-인은 음향 광학 디플렉터(30)의 입구 개구부(300)를 통해 간단하게 전송되는 것을 의미한다.

음향 광학 디플렉터(30)를 통해, 레이저 빔(20)은 굴절률 변조에 의해 편향되지 않고 부분적으로 투과된다. 편향되지 않은 빔 성분을 음향 광학 디플렉터(30)의 0차 회절 차수(302)라고 한다. 또한, 적어도 음향 광학 디플렉터(30)의 1차 회절 차수(304)도 존재한다. 1차 회절 차수(304)는 0차 회절 차수(302)와 각도(α)를 포함한다. 여기서, 각도(α)는 제어 장치(5)의 전자 제어 신호에 의해, 따라서 음향 광학 디플렉터(30)에서 생성된 음향파 구조를 통해 제어될 수 있다. 예를 들어, 각도(α)는 감소되거나 또는 증가될 수 있다. 이는 도면에서 음향 광학 디플렉터(30)의 하류의 점선 화살표로 표시되어 있고, 여기서 점선으로 윤곽이 표시된 상자는 음향 광학 디플렉터(30)를 통해 달성될 수 있는 최대 편향 범위를 나타낸다. 이 경우, 음향 광학 디플렉터(30)는 레이저 빔(20)의 파라미터를 고려하여 설계되고, 1차 회절 차수(304)의 원하는 각도 범위(α)에 대해, 애플리케이션에 최적인 최대 회절 효율과 최소 빔 변형의 조합이 달성되는 방식으로 레이저 빔(20)에 대해 정렬된다.

음향 광학 디플렉터(30)는 위상 배열 변환기를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 넓은 편향 범위에 걸쳐 5 % 초과 내지 90 % 초과의 회절 효율이 달성되는 동시에, 무시할 수 있는 빔 변형이 달성될 수 있다. 이 경우, 편향 범위는 레이저 빔(20)의 개방각에 대한 각도의 약 15 배일 수 있으며, 따라서 각도-위치 변환 후 편향된 레이저 빔(20)의 약 15 초점 직경의 범위를 가질 수 있다.

음향 광학 디플렉터(30)는 y 축을 따라 빔 편향을 발생시킨다. 예를 들어, x 방향으로 빔 편향을 발생시키기 위해 음향 광학 디플렉터(30)는 90° 회전될 수 있다.

도 2b는 2 개의 음향 광학 디플렉터(30, 32)를 조합하여 디플렉터 유닛(3)을 형성하는 것을 도시한다. 제1 음향 광학 디플렉터(30)는 도 2a에서와 같이 y 방향으로의 빔 편향을 생성한다. 그런 다음, 제1 음향 광학 디플렉터(30)의 1차 회절 차수(304)가 제2 음향 광학 디플렉터(32)의 입구 개구부(320)에 충돌한다. 이 예에서, 제2 음향 광학 디플렉터(32)의 음향 전파 방향은 제1 음향 광학 디플렉터(30)에 대해 거의 90° 회전되어, 제2 음향 광학 디플렉터(32)에 의한 편의가 y 방향으로 발생한다. 또한, 음향 광학 디플렉터(30)에 의해 편향된 1차 회절 차수(304)의 빔에 대한 제2 음향 광학 디플렉터(32)의 음향 전파 방향은, 1차 회절 차수(324)의 높은 회절 효율 및 각도(β)만큼의 적은 빔 변형이 달성될 수 있는 방식으로 정렬된다. 여기서, 각도(β)는 제1 디플렉터(30)의 1차 회절 차수(304)로부터의 비-회절 빔 성분에 의해 형성된 제2 디플렉터(32)의 0차 회절 차수(322)에 대한 각도를 나타낸다. 따라서, 제2 음향 광학 디플렉터(32)의 1차 회절 차수(324)는 y 방향으로 입사된 레이저 빔에 대한 총 각도 오프셋(α) 및 x 방향으로 입사된 레이저 빔(20)에 대한 각도 오프셋(β)을 갖는다. 따라서, 두 개의 음향 광학 디플렉터(30, 32)를 통해, 원래 빔 전파 방향에 수직인 레이저 빔의 편향은 서로 독립적으로 영향을 받는다.

음향 광학 디플렉터(30, 32)의 음장 방향의 회전 대신에, 음향 광학 디플렉터들 사이에서 90°의 이미지 회전이 발생할 수도 있다. 예를 들어, 제1 음향 광학 디플렉터를 통한 편향은 각도(α)로 x 방향으로도 발생할 수 있고, 이미지 회전은, 제1 음향 광학 디플렉터(30)의 이러한 1차 회절 차수(304)가 제2 음향 광학 디플렉터(32)에 커플링되어, x 방향으로 각도(α)로 1차 회절 차수(324)를 제공하기 전에, y 방향을 변환하는 데 사용될 수 있다.

종종 음향 광학 디플렉터는 입력 편광에 의존하는 회절 효율을 갖는다. 이 경우, 커플링-인된 빔(20 또는 304)의 입력 편광을 음향 광학 디플렉터(30 및 32)의 음장 방향에 각각 적응시키는 것이 유리하다.

도 2b에 따른 실시예에서, 두 개의 음향 광학 디플렉터(30 및 32) 사이의 편광은 예를 들어 편광 회전기 또는 편광에 대해 45°로 정렬된 반파 지연 요소에 의해 회전될 수 있다. 이미지 회전을 갖는 실시예에서, 이미지 회전은 편광 회전 없이 발생하는 것이 바람직하다.

특히, 도 2a 및 도 2b의 음향 광학 디플렉터(30 및 32)에 의해 또한 복수의 부분 레이저 빔(200)이 생성될 수도 있으며, 이는 특히 점선 화살표로 도시될 수 있다. 따라서, 제1 음향 광학 디플렉터(30)를 통해, 예를 들어 3 개의 부분 레이저 빔을 생성하는 것이 가능하고, 이들 3 개의 부분 레이저 빔은 이어서 제2 음향 광학 디플렉터(32)를 통해 각각 3 개의 부분 레이저 빔으로 다시 분할되어, 총 9 개의 부분 레이저 빔이 생성된다(도 4b와 비교).

도 3a는 제1 구성요소(40) 및 제2 구성요소(42)를 포함하는 변환 광학 조립체(4)을 개략적으로 도시한다. 여기서, 제1 구성요소(40)는 제1 초점 거리(400)를 가지며, 제2 구성요소(42)는 제2 초점 거리(420)를 갖는다. 바람직하게는, 두 개의 초점 거리(400, 420)는 크기가 동일하다. 변환 광학 조립체(4)의 이미지 측 초점면은 또한 대응하는 디플렉터 평면(E2)이라고도 불린다.

전면 디플렉터 평면(E1)은 제1 구성요소(40)의 물체 측 초점면에 있다. 제1 구성요소(40)의 이미지 측 초점면은 제2 구성요소(42)의 물체 측 초점면과 일치하므로, 변환 광학 조립체(4)는 푸리에 광학 조립체이다. 따라서, 제1 구성요소(40)와 제2 구성요소(42)의 거리는 두 개의 초점 거리(400, 420)의 합이다. 두 개의 초점면이 일치하는 평면은 소위 변환 평면(F1)이다. 변환 평면(F1)에서 물체, 즉 영향을 받은 레이저 빔(20)은 공간 주파수에 따라 디플렉터 유닛(3)에 의해 분할된다. 그 결과, 빔의 필터링 및 추가 빔 성형이 변환 평면(F1)에서 이루어질 수 있다.

즉, 변환 광학 조립체(4)는 디플렉터 유닛(3)의 하류에 배열된다. 하류에 배치된 변환 광학 조립체(4)에 의해, 디플렉터 유닛(3)에 의해 편향되어 경우에 따라 0차 회절 차수를 필터링하여 처리된 레이저 빔의 빔 성형이 이루어질 수 있다. 전형적으로, 예를 들어 직사각형 또는 환형 초점과 같은 횡방향 빔 프로파일의 형성은 평면(E2)에서 빔 성형 요소(6), 예를 들어 DOE에 의해 이루어질 수 있다.

도 3a에서는, 구성요소(40)의 상류에서의 빔의 분할이 본 발명을 설명하기 위해 특히 크게 도시되어 있다. 그러나, 실험에서는 0차 및 1차 회절 차수의 빔은 거의 평행하게 진행하므로, 두 회절 차수는 변환 평면(F1)에서 공간 주파수로 분할됨에 의해서만 분리될 수 있다.

디플렉터 유닛(3) 자체는 선택적으로 필터 요소(34)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도면에 개략적으로 도시된 바와 같이, 필터 요소(34)는 예를 들어 제1 디플렉터와 제2 디플렉터 사이의 0차 회절 차수가 필터링되도록 제1 디플렉터(30)의 하류에 위치될 수 있다. 특히, 도시된 실시예에서, 필터 요소(34)는 필터링을 가능하게 하기 위해 디플렉터(30)를 디플렉터(32)로 이미징시키는 광학 구성요소를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 필터링은 아이리스 다이어프램에 의해 구현될 수 있다. 특히, 입구 개구부(320)에서 제1 디플렉터(30)의 0차 및 1차 회절 차수의 분할이, 이미 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 입구 개구부를 통해 커플링-인될 수 있는 것보다 더 큰 위치 오프셋을 생성하는 경우, 디플렉터의 입구 개구부는 다이어프램으로서도 작용할 수 있다.

그러나, 필터 요소(34)는 또한 제2 음향 광학 디플렉터(32)의 하류에, 바람직하게는 변환 평면(F1)에 배열될 수 있다. 여기서도 필터 요소(34)는 예를 들어 아이리스 다이어프램일 수 있으며, 빔 경로에서 다양한 회절 차수 또는 부채꼴로 퍼진 부분 레이저 빔을 필터링할 수 있다. 대안적으로, 필터 기능은 변환 평면(F1)의 영역에 배열된 빔 영향 구성요소에 통합될 수 있다.

도 3b에서, 대응하는 디플렉터 평면(E2)은 캐스케이드 연결된 제2 변환 광학 조립체(4') 및 가공 광학장치(9)를 통해 이미지 측 초점면(90)으로 전달된다.

가공 광학장치(9)는 예를 들어 텔레스코프일 수 있거나, 또는 변환 광학 조립체의 최종 구성요소와 텔레스코프를 형성할 수 있고, 따라서 특히 복수의 렌즈 또는 미러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 텔레스코프는 디플렉터 평면에 표시되는 빔 형상이 축소된 크기로 가공 평면에 도입되도록 축소 효과를 가질 수 있다. 이러한 목적으로, 특히 개구수가 큰 렌즈가 사용될 수 있고, 여기서 큰 개구수는 렌즈의 큰 개방 각도를 나타낸다. 이러한 개방 각도는 도 3b에서 가공 광학장치(9)의 하류의 둔각으로 테이퍼지는 각도에 의해 개략적으로 표시되어 있다.

도 4a는 필터링을 구현할 수 있는 또 다른 가능성을 도시한다. 여기서, 디플렉터 유닛(3) 자체는 추가 변환 광학 조립체(4')를 포함한다. 특히, 변환 광학 조립체(4')는 푸리에 광학 조립체일 수도 있다. 이 경우, 변환 광학 조립체(4')는 도 3에 도시된 변환 광학 조립체(4)에 추가로 장착될 수 있고, 여기서 추가 변환 광학 조립체(4')는 제2 디플렉터(32)의 하류에, 특히 빔 방향으로 전면 디플렉터 평면(1)의 상류에 배열된다. 디플렉터 유닛(3)의 변환 광학 조립체(4')는 결합된 디플렉터(30, 32)에 의한 빔 분할을 그 공간 주파수 성분으로 분할하고, 이들을 변환 평면(F1')에서 안내할 수 있다.

변환 평면(F1')에서, 레이저 빔의 공간 주파수 성분은 필터 요소(34)에 의해 필터링되고 가중치가 부여될 수 있다. 이러한 필터 요소(34)는 예를 들어, 특정 공간 주파수 성분을 필터링하거나 또는 감쇠시켜, 예를 들어 가공 평면에서 이미지의 선명화 또는 대비 증가를 달성할 수 있다.

필터링된 변환 평면(F1')의 제2 구성요소(42')의 이미징을 통해, 거친 주파수가 재결합되어, 제2 음향 광학 디플렉터(32)의 출력에서 이미지의 필터링된 변형에 대응하는 이미지를 형성한다. 그런 다음, 이 이미지는 전면 디플렉터 평면(E1)에서 사용할 수 있게 된다.

도 4b는 해당 필터 요소(34)를 도시한다. 예를 들어, 레이저 빔(20)이 디플렉터(30, 32)에 의해 분할되는 부분 레이저 빔(200)의 전체는 서로에 대해 규칙적인 위치 오프셋을 가질 수 있으며, 이 위치 오프셋은 변환 평면에서 고주파 및 저주파 공간 주파수 성분을 제공할 수 있다. 여기서, 저주파 공간 성분은 대략적으로 좌표계의 원점에 배열되는 반면, 고주파 주파수 성분은 좌표계 원점으로부터 먼 거리에서 신호를 생성한다.

여기서, 필터 요소(34)는 투명한 하위 영역(342), 및 불투명한 하위 영역(340)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 변환 평면에서 특정 공간 주파수 성분을 필터링할 수 있다. 예를 들어, 이를 통해 0차 회절 차수도 필터링될 수 있다.

도 5a는 푸리에 광학 조립체(4)를 갖는 장치의 추가 구현 가능성을 도시한다. 하류에 배치된 변환 광학 조립체(4)는 전면 디플렉터 평면(E1)의 하류로 연장될 수 있다. 여기서, 전면 디플렉터 평면(E1)은 구성요소 조립체에 의해 예를 들어 대응하는 전면 디플렉터 평면(E2)으로 전달된다. 변환 평면(F1)은 변환 광학 조립체(4)에 의해 대응하는 변환 평면(F2)으로 전달된다. 대응하는 디플렉터 평면(E2)은 또한 변환 광학 조립체(4)에 의해 대응하는 디플렉터 평면(E3)으로 전달되는 등, 계속 전달된다.

변환 광학 조립체(4)는 또한 복수의 변환 광학 조립체, 특히 푸리에 광학 조립체로 구성될 수 있으며, 따라서 Nf-광학장치가 생성될 수 있고, 여기서 N은 자연 짝수이다. 여기서는, 마지막으로 생성된 평면이 추가된 구성요소의 초점면과 일치하는 것만이 관련된다. 이러한 방식으로, 이미지 평면 및 변환 평면을 임의의 개수만큼 생성할 수 있으며, 각각의 평면에는 예를 들어 필터 요소가 삽입될 수 있다.

도 5a에서는 빔 성형 요소(6)가 대응하는 디플렉터 평면(E2)에 도입되어 있다. 여기서, 빔 성형 요소(6)는 예를 들어 도 5b의 가우시안 빔 프로파일을 도 5c의 플랫 탑 빔 프로파일로 변환할 수 있는 예를 들어 회절 광학 요소일 수 있다.

예를 들어, 레이저 빔(20)은 대응하는 디플렉터 평면(E2)의 상류에서 가우시안 빔 프로파일을 가지며, 이는 레이저 빔(20)의 빔 전파 방향에 수직인 빔 단면이 도 5b에서 측방향 빔 단면으로 개략적으로 도시된 바와 같이 가우시안 벨 곡선이라는 것을 의미한다. 회절 광학 요소(6)를 통과할 때, 플랫 탑 빔 프로파일이 레이저 빔(20)에 부여된다. 플랫 탑 빔 프로파일은 빔 단면에 걸쳐 동일한 크기의 강도를 가지며, 도 5c에서 측방향 빔 단면으로 개략적으로 도시된 바와 같이, 빔의 에지에서 매우 빠르게 낮은 소실되는 강도로 떨어진다.

여기서, 플랫 탑 빔 프로파일은 하나의 가공 평면에서 재료를 균일하게 가공할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 플랫 탑 빔 프로파일은, 예를 들어 대응하는 변환 평면 또는 대응하는 디플렉터 평면에서 추가 필터링을 통해 플랫 탑 빔 프로파일로부터 더 복잡한 빔 형상이 형성될 수 있다는 장점이 있다.

빔 성형 요소(6) 대신에, 도 5a에서 대응하는 디플렉터 평면(E2) 또는 다른 대응하는 디플렉터 평면에 빔 분할 유닛(7)이 도입될 수 있다.

또한, 레이저 빔을 편향시키는 빔 편향 유닛(9), 바람직하게는 소위 갈바노 스캐너가 또한 대응하는 디플렉터 평면, 예를 들어 평면(E3)에 장착될 수 있다. 갈바노 스캐너는 일반적으로 빔의 추가 오프셋을 생성하여, 예를 들어 미리 정해진 각도 오프셋을 증가시킬 수 있다.

도 5d는 디플렉터 유닛(3)의 후면 평면을 도시하고, 그 도면 부호는 음의 부호를 갖는다. 레이저 빔이 디플렉터 유닛(3)에 의해 편향되기 전에, 빔 성형을 수행하기 위해, 후면 변환 평면 또는 디플렉터 평면에 빔 성형 요소(6, 7, 9)가 도입될 수도 있다.

도 6a 내지 도 6c는 다양한 래스터화된 빔 성형 요소(6)를 도시하고, 한편 도 6d는 관련 광학 구조를 도시한다. 레이저 빔(20) 또는 부분 레이저 빔(200)은 래스터화된 빔 성형 요소(6)의 특정 래스터 요소로 유도될 수 있다. 예를 들어, 도 6a에서는, 부분 레이저 빔(200)이 3 개의 상이한 래스터 요소로 연속적으로 유도되어, 부분 레이저 빔이 래스터 요소에 따라 영향을 받는 것으로 도시되어 있다. 특히, 다중 스폿 기하학적 구조를 사용하여, 3 개의 부분 빔(200)이 도시된 세 개의 상이한 래스터 요소를 동시에 통과하는 빔 기하학적 구조가 생성될 수 있다. 일반적으로 래스터 요소는 기존의 빔 성형 요소와 달리 변환 평면 내에 또는 이에 가깝게 배열된다.

도 6b는 부분 레이저 빔(200) 또는 레이저 빔(20) 또는 다중 스폿 기하학적 구조가 래스터화된 빔 성형 요소(6)의 복수의 래스터 요소로 유도되는 빔 성형 요소(6)를 나타낸다. 예를 들어, 이러한 래스터화는 공간 광 변조기의 픽셀 셀에 의해 제공될 수 있다. 그러나, 래스터화는 픽셀 셀 및 픽셀 영역의 그룹화에 의해 제공될 수 있다. 레이저 빔(20)의 위상, 강도 또는 편광 성분은 각각의 래스터 요소 또는 각각의 픽셀에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 레이저 빔(20)의 빔 프로파일은 상이한 픽셀 요소를 제어함으로써 조작될 수 있다. 예를 들어, 이러한 조작에 의해 가우시안 빔 프로파일로부터 플랫 탑 빔 프로파일을 갖는 레이저 빔이 생성될 수 있다.

도 6c는 래스터화된 빔 성형 요소(6)를 도시하고, 여기서 각각의 래스터 요소는 별도의 위상 마스크이다. 레이저 빔(20)이 이러한 위상 마스크를 통과할 때, 레이저 빔(20)의 동위상면이 영향을 받을 수 있고, 따라서 일반적으로 동위상면뿐만 아니라, 전파 방향 및 빔 프로파일도 영향을 받을 수 있다.

특히, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 모든 래스터 요소는 개별적으로 조정될 수 있으므로, 각각의 래스터 요소가 개별적인 빔 성형을 유발한다. 예를 들어, 하나의 래스터 요소는 가우시안 빔 프로파일로부터 플랫 탑 빔 프로파일을 형성하는 반면, 다른 래스터 요소는 타원형 빔 형상을 부여하거나, 또는 오직 편광을 특정 각도만큼 회전시키거나, 또는 레이저 빔(20)을 단순히 감쇠시키거나, 또는 단순히 편향시키는 등을 수행할 수 있다. 특히, 빔 성형 요소(6)의 래스터 요소는, 공간 광 변조기의 경우와 같이, 함께 또는 개별적으로 제어될 수도 있다.

도 6d는 도 5a로부터의 관련 광학 구조를 도시하고, 여기서 빔 성형 요소(6)는 평면(F2)에 배열되지만, 대안적으로 평면(F1)에 배열될 수도 있다.

도 7a 내지 도 7d는 제어 장치의 전자 제어 신호의 주기성이 어떻게 음향 광학 디플렉터(30, 32)로의 입사 레이저 빔(20)의 편향을 결정하는지를 도시한다. 이를 위해, 전자 제어 신호의 주파수를 갖는 주기성을 갖는 음향 광학 디플렉터(30, 32)의 광학 재료 내의 음향파가 음향 광학 디플렉터(30, 32)를 대표하는 것으로 도시되어 있다.

도 7a는 음향 광학 디플렉터(30, 32)의 음향파를 도시한다. 예를 들어, 음향 광학 디플렉터는 소위 진행파 변조기이다. 음향파는 매우 작은 주기성 또는 높은 공간 주파수를 갖는다. 입사된 레이저 빔(20)은 이로써 생성된 광학 격자에서 회절되며, 여기서 0차 회절 차수는 다이어프램 장치(표시되지 않음)에 의해 빔 경로에서 제거된다(x로 표시됨). 회절 각도(α)로 0차 회절 차수로부터 회절된 부분 빔(200)은 빔 경로에 남아 있다. 그런 다음, 부분 빔(200)은 (도시되지 않은 광학 구성요소를 통과한 후) 변환 평면에서 래스터화된 빔 성형 요소(6)에 충돌하고, 여기서 부분 빔(200)은 특정 래스터 요소로 유도된다.

도 7b는 도 7a와 동일한 구조를 도시하지만, 그러나 광학 격자의 주기성이 훨씬 더 커서, 이로 인해 공간 주파수가 더 작아진다. 따라서, 부여된 회절 각도(α)는 도 7a에 비해 상당히 더 작아지며, 이를 통해 부분 빔(200)은 0차 회절 차수에 더 가깝게 진행된다. 따라서, 부분 빔(200)은 도 7a와 다른 특정 래스터 요소로 유도된다.

도 7c에서, 광학 격자를 생성하는 음향파는, 레이저 빔(20)이 격자에 입사되는 동안, 왼쪽에서 오른쪽으로 전파된다. 본 경우에, 레이저 빔의 입사 위치에 대한 광학 격자의 간격은 시간이 지남에 따라 작아지고, 이는 광학 격자의 주기성이 감소하여, 공간 주파수가 증가한다는 것을 의미한다. 여기서, 광학 격자의 거리의 변화는, 부분 빔이 래스터화된 빔 성형 요소(6)에 걸쳐 시프트되어 부분 빔이 복수의 래스터 요소 위로 스윕되도록 예를 들어 연속적으로 이루어진다. 그러나, 특히 레이저 펄스를 파동장으로 조정함으로써, 래스터 요소의 개별적인 작동을 달성할 수도 있다(아래 참조). 초단 레이저 펄스를 사용할 때 회절 구조는 디플렉터를 통과하는 펄스의 전파 시간 동안 시간에 따라 일정한 것으로 간주될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

도 7d는 도 7a 내지 도 7c와 동일한 장치를 도시하고, 여기서 음향파는 이제 주기성이 연속적으로 변하지 않고, 매우 작은 주기성으로부터 매우 큰 주기성으로 점프한다. 이는 예를 들어, 제어 장치(5)가 음향 광학 디플렉터(30, 32)에 다른 주파수를 갖는 제어 신호를 갑자기 인가함으로써 달성될 수 있다. 광학 격자에서 입사된 레이저 빔(20)에 대해 주기성의 변화가 갑자기 발생하여, 부분 빔(200)이 하나의 래스터 요소로부터 다른 래스터 요소로 점프한다. 이 과정에서 시작 래스터 요소와 목표 래스터 요소 사이에 위치한 래스터 요소는 스윕되지 않는다.

특히, 주파수의 변화는 펄스 레이저와 동기화될 수 있으므로, 초단 펄스 레이저에 의해 레이저 펄스가 방출되지 않을 때에만, 음향 광학 디플렉터(30, 32)의 주파수 변화가 발생한다.

그러나, 음향 광학 디플렉터에 인가된 주파수 또는 음향장과 레이저의 동기화에 대해서는, 사용되는 다양한 장치, 특히 레이저 및 음향 광학 디플렉터 유닛의 주파수 소스의 사양이 고려되어야 한다. 예를 들어, 석영(즉, 음향 광학 디플렉터)에서의 종방향 음파는 일반적으로 5700 m/s의 속도를 갖는다. 음향장은 3 내지 5 mm의 범위를 가지므로, 전체 음향장의 변화는 1 μs 미만(음향장이 5 mm만큼 전파되는 데 필요한 시간)에 이루어진다. 예를 들어 빔을 형성하기 위한 음향장 내의 주파수 변화는 1 ms보다 훨씬 더 짧은 시간, 예를 들어 100 ns 미만 이내에 이루어진다.

따라서, 레이저 펄스 및 음향장은 동기화를 위해 정밀도가 바람직하게는 20 ns 미만으로 서로 동기화되어야 한다. 음향 광학 디플렉터 유닛을 작동하기 위한 주파수는 1 MHz 내지 500 MHz 범위이고, 여기서 주파수의 스위칭 시간은 일반적으로 200 MHz에서 500 ns 미만이다. 레이저의 반복률은 일반적으로 100 MHz 미만 범위이다.

도 9는 장치(1)의 다른 실시예를 도시하고, 여기서 장치(1)는 가공될 재료(11)가 고정될 수 있는 피드 장치(10)를 포함한다. 특히, 피드 장치(10)는, 광학 시스템에 의해 영향을 받는 레이저 빔이 재료(11)로 도입될 수 있도록, 재료를 가공 광학장치의 이미지 측 초점면으로 가져오는 데 사용될 수 있다. 레이저 빔(20)을 재료(11)에 도입함으로써, 레이저 빔(20) 또는 레이저 빔 기하학적 구조에 대응하는 재료(11)의 가공이 수행될 수 있다.

이를 위해, 피드 장치(10)는 그 위에 유지된 재료(11)를 레이저 빔에 대해 이동시켜, 레이저 빔을 재료를 통해 안내할 수 있다. 특히, 피드 장치는, 레이저 에너지가 피드 궤적을 따라 재료에 도입되도록 피드로 이 특정 피드 궤적을 따라 안내될 수 있다.

또한, 피드 장치(10)는 제어 장치(5)와 연결되어, 제어 장치(5) 및 피드 장치(10)가 제어 신호를 교환할 수 있도록 할 수 있다.

특히, 이를 통해, 피드 궤적을 횡단할 수 있고, 이와 동기되어 음향 광학 디플렉터 유닛(3)에 의해 레이저 빔은 편향될 수 있고, 빔 성형 요소(6, 7, 8)를 통해 유도될 수 있고, 이렇게 조작된 레이저 빔은 재료(11)에 이미징되어, 이러한 방식으로 재료(11)의 가공을 달성할 수 있다.

이러한 프로세스를 동기화하기 위해, 예를 들어, 레이저(2)는 소위 시드 주파수(Seed-Frequenz)라고 하는 기본 주파수를 갖는 펄스 레이저일 수 있다. 시드 주파수는 제어 장치(5)로 전달될 수 있으며, 이를 통해 장치(1) 전체에 공통 시간 기준이 제공될 수 있다. 제어 장치(5)는 이제 장치(1)의 동적으로 할당 가능한 개별 하위 유닛에서 다양한 프로세스 또는 프로세스 단계를 조정할 수 있다.

예를 들어, 이를 통해, 가공 광학장치의 초점면에서 2 개의 펄스 사이에서, 그 후, 바람직하게는 2 개의 연속적인 펄스 사이에서 공작물(11)과 가공 광학장치(9) 사이의 상대적 이동에 의해 빔 오프셋을 보정하고, 공작물 상에 재배치하는 것이 가능하다.

대안적으로, 예를 들어, 2 개의 레이저 펄스 사이의 미리 정해진 빔 오프셋은 관성 부하를 받는 피드 유닛과 관련하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 관성으로 인해, 도 10a에 도시된 바와 같이, 레이저 펄스의 재료(11)에서의 충돌하는 위치 사이의 거리는 피드 속도에 따라 달라질 수 있다. 이러한 거동은, 관성 부하 피드 장치를 사용할 때 일반적으로 피드 속도가 감소되는 피드 궤적의 커브 또는 코너에서 특히 문제가 된다. 따라서 펄스 레이저의 반복 주파수가 고정되어 있으면 레이저 펄스의 간격이 변하여, 재료(11)의 불균일한 가공이 발생할 수 있다.

피드 속도 변화는 도 10b에 도시된 바와 같이 디플렉터 유닛(3)을 사용하여 보정될 수 있으므로, 레이저 펄스가 고정 방식으로 정의된 거리에서 재료(11)에 도입될 수 있다. 이를 통해 훨씬 더 균일한 가공이 가능하며, 특히 이를 통해 펄스의 원치 않는 중첩 및 재료(11)의 과열을 방지할 수 있다.

관성에 의해 제한되지 않는, 디플렉터 유닛(3)에 의한 포지셔닝을, 추가의 관성 피드 또는 빔 이동 유닛과 중첩시킴으로써, 예시적으로 설명된 상대적 이동 또는 상대적 이동 속도의 변화를 보상할 수 있을 뿐만 아니라, 공작물 내의 또는 공작물 상의 연속적인 펄스의 제어된 포지셔닝을 허용하는 것도 가능하다는 것은 말할 필요도 없고, 따라서 이 경우 디플렉터 유닛만으로 커버되는 작업 영역과 비교하여 확장된 가공 영역을 처리할 수 있다. 이러한 보정 또는 제어된 포지셔닝을 보장하기 위해, 피드 장치(10)는 적어도 하나의 축 인코더(100)를 포함할 수 있고, 여기서 축 인코더(100)는 제어 장치(5)에 연결된다. 축 인코더(100)로부터 제어 장치(5)는 축 인코더 위치를 판독할 수 있고, 이 축 인코더 위치는 피드 장치(10)의 순간 위치 또는 배향과 상관관계가 있다. 특히, 축 인코더 위치는 레이저(2)의 기본 펄스 주파수와 동기적으로 판독될 수 있다.

이제 피드 장치(10)의 순간 위치 및 정확한 시간이 제어 장치(5)에 알려졌으므로, 제어 장치(5)는 대응하는 위치 오차를 계산하고, 레이저 빔이 재배치됨으로써, 디플렉터 유닛(3)의 제어를 통해 이를 보정할 수 있다. 따라서, 피드 장치(10)의 위치 오차는 디플렉터 유닛(3)에 대한 제어 신호를 조정함으로써 보정된다. 따라서, 디플렉터 유닛(3)에 의한 중첩된 관성 없는 빔 포지셔닝에 의해, 펄스 레이저(2)의 펄스 주파수의 변동을 회피할 수 있고, 따라서 재료 처리량이 최적화될 수 있다.

적용 가능한 경우, 실시예들에 도시된 모든 개별 특징들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 서로 결합되고 및/또는 교환될 수 있다.

1: 장치
2: 레이저
20: 레이저 빔
200: 부분 레이저 빔
3: 펄스-정확성 디플렉터 유닛
30: 제1 펄스-정확성 디플렉터
300: 입구 개구부
302: 0차 회절 차수
304: 1차 회절 차수
32: 제2 펄스-정확성 디플렉터
320: 입구 개구부
322: 0차 회절 차수
324: 1차 회절 차수
34: 필터 요소
4: 변환 광학 조립체
4': 추가 변환 광학 조립체
40: 제1 구성요소
400: 제1 초점 거리
42: 제2 구성요소
420: 제2 초점 거리
5: 제어 장치
6: 빔 성형 요소
7: 빔 분할 유닛
8: 빔 편향 유닛
9: 가공 광학장치
90: 가공 평면
10: 피드
100: 축 인코더
11: 재료
E1: 전면 디플렉터 평면
E2: 대응하는 디플렉터 평면
F1: 변환 평면
F2: 대응하는 변환 평면

Claims (19)

1. 초단 펄스 레이저(2)의 레이저 빔(20)에 영향을 주기 위한 장치(1)로서,
   빔 전파 방향에 수직인 적어도 하나의 방향으로 상기 레이저 빔(20)을 편향시키도록 설정된 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)을 포함하고,
   상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 하류에 배치되고, 상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛에 의한 상기 레이저 빔(20)의 위치 편향 및/또는 각도 편향을 위치-대-각도 및/또는 각도-대-위치 변환에 의해 각도 편향 및/또는 위치 편향으로 변환하고 및/또는 역변환하도록 설정되는 적어도 2 개의 구성요소(40, 42)를 갖는 변환 광학 조립체(4), 및
   가공 광학장치(9) ― 상기 가공 광학장치(9)는 상기 변환 광학 조립체의 하류에 배치되고, 상기 레이저 빔(20)을 상기 가공 광학장치(9)의 이미지 측 초점면(90)으로 안내하도록 설정됨 ―
   를 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)은 제1 펄스-정확성 디플렉터(30)를 포함하고, 상기 레이저 빔(20)은 상기 제1 펄스-정확성 디플렉터(30)의 입력에 커플링-인되고, 상기 제1 펄스-정확성 디플렉터(30)는 상기 레이저 빔(20)을 상기 빔 전파 방향에 수직인 제1 방향으로 편향시키고 이에 따라 바람직하게는 각도 오프셋(α)을 부여하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)은 제2 펄스-정확성 디플렉터(32)를 포함하고, 상기 레이저 빔(20)은 상기 제1 펄스-정확성 디플렉터(30)를 통과한 후, 상기 부여된 제1 각도 오프셋(α)으로 상기 제2 펄스-정확성 디플렉터(32)의 입력에 커플링-인되고, 상기 제2 펄스-정확성 디플렉터(32)는 상기 빔 전파 방향에 수직인, 바람직하게는 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 상기 레이저 빔(20)을 편향시키고 이에 따라 바람직하게는 상기 제1 각도 오프셋(α) 이외에 제2 각도 오프셋(β)을 부여하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 펄스-정확성 디플렉터들은 음향 광학 디플렉터인 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서,
   적어도 하나의 음향 광학 디플렉터(30, 32)는 위상 배열 변환기(Phased-Array-Transducer)를 포함하며, 바람직하게는 적어도 0.05°의 넓은 출력 범위에 걸쳐 75 % 초과의 회절 효율을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 펄스-정확성 디플렉터(30)의 하류에서 그리고 상기 제2 펄스-정확성 디플렉터(32)의 상류에서, 상기 레이저 빔(20)은 상기 레이저 빔(20)의 편광을 회전하도록 설정된 편광 회전 장치로 커플링-인되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)은 필터 요소(34)를 포함하고,
   상기 필터 요소(34)는 상기 제1 펄스-정확성 디플렉터(30)와 상기 제2 펄스-정확성 디플렉터(32) 사이에 배열되고, 상기 필터 요소(34)는 바람직하게는 상기 제1 음향 광학 디플렉터(30)의 0차 회절 차수(302)를 필터링하도록 설정되며,
   및/또는
   상기 필터 요소(34)는 상기 제2 펄스-정확성 디플렉터(32) 하류에 배열되고, 상기 필터 요소(34)는 바람직하게는 상기 제2 펄스-정확성 디플렉터(32) 하류에서 상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 0차 회절 차수(322)를 필터링하도록 설정되며,
   및/또는
   상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)은, 상기 레이저 빔의 위치 편향 및/또는 각도 편향을 위치-대-각도 및/또는 각도-대-위치 변환을 통해 각도 편향 및/또는 위치 편향으로 변환하고 및/또는 역변환하도록 설정된 2 개의 구성요소(40', 42')를 갖는 추가 변환 광학 조립체(4')를 포함하며, 상기 필터 요소(34)는 상기 변환 광학 조립체(4')의 변환 평면(F1')에 배열되고, 상기 필터 요소(34)는 바람직하게는 상기 0차 회절 차수를 필터링하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변환 광학 조립체(4)는 푸리에 광학 조립체이고, 상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 출력(E1)은 제1 구성요소(40)와 상기 제1 구성요소(40)의 물체 측 초점면 사이에 배열되며,
   상기 제1 구성요소(40)의 이미지 측 초점면(F1)은 제2 구성요소(42)의 상기 물체 측 초점면과 일치하고, 및
   상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 상기 출력(E1)은 최종 구성요소, 바람직하게는 상기 제2 구성요소(42)와, 상기 최종 구성요소의 이미지 측 초점면 사이에서 이미징되고,
   상기 레이저 빔(20)은 상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)에 의한 편향에 따라 상기 제2 구성요소(42)의 상기 이미지 측 초점면에서 편향될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   빔 성형 요소(6)가 대응하는 디플렉터 평면(E2)에 배열되거나, 또는 변환 평면(F1) 또는 대응하는 변환 평면(F2)에 배열되고, 상기 레이저 빔(20)에 강도 분포 및/또는 위상 분포 및/또는 편광 분포를 부여하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    빔 분할 유닛(7), 바람직하게는 회절 빔 분할 유닛이 대응하는 펄스-정확성 디플렉터 평면(E2) 또는 변환 평면(F1) 또는 대응하는 변환 평면(F2)에 배열되고, 상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 각도 오프셋을 조정하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    빔 편향 유닛(8), 바람직하게는 갈바노 스캐너가 대응하는 펄스-정확성 디플렉터 평면(E2) 또는 변환 평면(F1) 또는 대응하는 변환 평면(F2)에 배열되고, 상기 레이저 빔(20)을 편향시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    스캐너, 바람직하게는 피에조 스캐너가 빔 성형 요소(6) 및/또는 빔 분할 유닛(7) 및/또는 빔 편향 유닛(8)을 상기 빔 전파 방향에 수직으로 이동시키도록 설정되고,
    상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 빔 편향 및 상기 스캐너의 이동은 서로 동기적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    빔 보정 요소, 바람직하게는 다이어프램이 대응하는 가공 평면에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    래스터화된 빔 성형 요소가 대응하는 가공 평면에 배열되고, 바람직하게는 각각의 래스터 요소가 개별 빔 성형 하위 요소인 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)을 제어하기 위해 제어 장치(5)가 제공되고, 상기 제어 장치는 입사된 레이저 빔(20)의 편향을 발생시키도록 설정되어, 상기 레이저 빔(20)의 각각의 펄스가 상기 래스터화된 빔 성형 요소(6)의 다른 래스터 요소에 충돌하거나 또는 상기 레이저 빔(20)은 결정된 래스터 요소로 유도되거나 또는 상기 레이저 빔(20)은 복수의 래스터 요소를 스윕(ueberstreichen)하거나, 또는 복수의 부분 레이저 빔(200)이 복수의 래스터 요소로 의도적으로 안내되는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공 광학장치(9)는, 상기 변환 광학 조립체의 상기 최종 요소, 바람직하게는 상기 제2 요소(42)와 함께, 축소 효과를 갖는, 특히 바람직하게는 큰 개구수 및 짧은 초점 거리를 갖는 텔레스코프가 설계되고, 및/또는 투과형 또는 반사형 광학장치로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    가공될 재료(11)를 수용하고, 상기 가공 광학장치(9)의 이미지 측 초점면(90)에 배열하고, 상기 재료(11)를 상기 레이저 빔(20)에 대해 이동시키도록 설정된 피드 장치(10)가 제공되며, 이에 따라 상기 레이저 빔(20)은 상기 재료(11)에 걸쳐 안내되는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 피드 장치(10)는 제어 신호를 교환하기 위해 제어 장치(5)에 연결되고, 상기 제어 장치(5)는 상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)의 제어에 대해 상기 피드 장치(10)의 위치를 조정하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 피드 장치(10)는 적어도 하나의 축 인코더(100)를 포함하고, 상기 제어 장치(5)는 상기 축 인코더의 위치를 판독하도록 설정되고,
    상기 레이저(2)는 상기 펄스-정확성 디플렉터 유닛(3)에 의해 상기 레이저 빔(20)을 편향시키고 상기 축 인코더의 위치를 판독하기 위한 제어 클록에 대한 기본 주파수를 상기 제어 장치(5)에 표시하도록 설정되고,
    상기 제어 장치(5)는, 현재의 상기 축 인코더의 위치로부터 실시간으로 후속 펄스에 대한 위치 오차를 계산하도록 설정되고,
    상기 제어 장치(5)는 상기 음향 광학 디플렉터 유닛(3)의 제어 신호를 조정함으로써 상기 위치 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 장치.

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