光ビームの波面を修正するための、方法、配置構成、及び該配置構成のための影響付与ユニット
ビーム軸（１５）を有する光ビーム（３）の波面を修正するためのアレイが開示される。当該アレイは、光ビーム（３）のビーム経路内に導入することができる影響付与ユニット（１）、及び熱パターンを生成し、影響付与ユニット（１）に作用する熱源（１２）を備える。影響付与ユニット（１）は、入射ビーム（３）の光学軸（１５）に対して横方向に延びる少なくとも１つの平面冷却板（７ａ、７ｂ）、及び、２次元拡張部(expansion)を有し、基底面について冷却板上に配設され、熱源の熱を吸収する流体層又はゲル層（９）を備える。２次元拡張部は、ビームのほぼ全体の断面を収容するのに十分に大きい。流体層又はゲル層（９）の厚みは、熱のほんのわずかの量が、ビーム軸（１５）に対して垂直に流れることができるように薄く実現され、入射ビーム（３）の波面が、流体又はゲル（９）の熱衝突から生じる熱パターンによって修正される程度に厚い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの波面を修正する方法、光ビームの波面を修正する方法を実施する配置構成、及び光ビームの波面を修正する配置構成のための影響付与ユニットに関し、影響付与ユニットが、光ビームのビーム経路内に導入されること、及び光ビームのビーム断面をほぼ完全に収容することが可能である。
【０００２】
以下の文章において、光ビームは、可視、赤外、及び紫外の波長範囲の電磁放射ビームを意味するものと理解される。したがって、放射は約１００ｎｍ〜１５μｍの波長範囲にある。こうしたビームの波面曲線は、一定の規格化された(uniform standardized)電界強度の瞬時値として規定される場合がある。波面の形は、シャック−ハルトマン検出器によって測定可能である。
【０００３】
波面は、ビーム軸に垂直に延びる基準面から始まる、ビームにおける電磁放射の位相シフトの等しい位置を規定し、一般に、ビームウェストが、基準として使用されるであろう。波面という用語は、ビーム断面にわたる（たとえば、ガウスビームの）強度分布と混同されるべきではない。
【背景技術】
【０００４】
ビームの波面は、以下の既知の方法によって修正可能である。
【０００５】
ビームの波面は、関連するビームがその上に誘導される面の変形によって、又は、互いに独立に動作する多数のアクティブ素子の変位によって修正可能である。
【０００６】
ＷＯ ０２／３５２７４では、変形可能ミラーに衝当するビームの波面を修正する変形可能ミラーについて述べられた。ミラーは、そのミラー表面を変形させるための、機械式、油圧式、圧電式、又は電気機械式アクチュエータを有した。反射面は、スペーサによって、アクチュエータが作用するダイアフラムに固定された。ミラーを冷却するために、冷却液が、反射面の裏側とダイアフラムの間に導かれた。
【０００７】
ＥＰ−Ａ １ １９１ ３７７、ＥＰ−Ａ ０ ９４３ ９４７、ＵＳ−Ａ ４，９３４，８０３、ＵＳ−Ａ ４，４９２，４３１、及びＥＰ−Ａ ０ ７４４ ６４１、並びに、出版物、G. Vdovin等「Deformable mirror with thermal actuators」Optics Letters Vol. 27, No. 9, pages 677-679, May 1, 2002では、それぞれの場合に、変形可能ミラーが述べられ、変形可能ミラーは、ミラーの下側で作用し、互いに独立に動作する多数のアクティブ素子（たとえば、圧電トランスジューサ、電歪（electrodistortive）素子｛マグネシウムニオブ酸鉛｝、圧力ピストン、抵抗素子）によって変形されることができた。
【０００８】
ビームの波面はまた、関連するビームがその上に導かれる全表面を単一アクチュエータによって変形することによって修正可能である。
【０００９】
ＥＰ−Ａ １ １１８ ８９７及びＥＰ−Ａ １ ０３０ ２０６では、ミラー表面上で軸方向に作用するアクチュエータについて述べられている。ミラーの変形は、その弾性変形によって実施された。ミラー表面の球形率は、保持リングの断面幾何形状による以外に、ミラー板内での中心対称な弱化(centrally symmetrical weakening)によって、また、ミラー板の背後の流体充満室の正の静圧によって影響を受けるであろう。ミラー板において生ずる熱損失は、室の流体充満によってなくなった。
【００１０】
ＳＵ １ ５９７ ８３４では、変形可能ミラーを作成するのに、バイメタル板が使用された。
【００１１】
ビームの波面の修正はまた、圧力の印加によって変形した表面における反射によって実施される可能性がある。
【００１２】
ＵＳ−Ａ ５，８８９，２５６では、変形可能ミラーは、ハウジングカバーとして述べられた。ミラーによって覆われたハウジングの内部に真空が適用される場合、ミラーの中心は内向きに引っ張られ、その結果として、ミラーのイメージング特性が修正された。
【００１３】
ビームの波面は、さらに、ＥＰ−Ａ １ ０５０ ７６６に記載されるような多数の駆動可能反射素子を使用することによって修正可能である。個々のミラー素子は、近くに位置する電極に電圧を印加することによって変位され得るように互いに接続された。簡単に言えば、変位は、真空によって動作するユニットと同様に実施された。
【００１４】
ＷＯ ０１／４８７４７では、光波面変調器について述べられ、光波面変調器は、局所屈折率を修正するために、透明電極構造パターンを両面に設けられた強誘電体液晶を有する。
【００１５】
ＵＳ−Ａ ４，２６４，１４６では、冷却式レーザミラーについて述べられ、冷却式レーザミラーは、ミラー表面に平行な、互いに直角に延びる２つの方向において、ミラーの上部面と下部面の領域で異なる冷却が行われた。
【００１６】
ＥＰ １ １６８ ５３３では、波面の補償について述べられている。補償は、光学部品内での半径方向温度勾配によってもたらされる光学的変化をなくすことが意図される。ＥＰ １ １６８ ５３３では、光学部品内、及び補償媒体内での、ほぼ等しい半径方向加熱分布を達成する試みがなされている。半径方向温度勾配は、その周辺において同じ冷却を受ける両方の媒体によって達成された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、安価で目的に合った方法で、ビームの波形に影響を与えることであり、好ましくは、こうした方法で影響を受けたビームが、「カスタムモード」として知られるものを生成するために、ハイパワーレーザで使用されることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、２次元変調層が、光ビームのビーム断面がほぼ完全に収容されるように、ビームの光学軸に対して横方向に配置されることで、目的が達成される。変調層の２つの基底面の少なくとも１つは、２次元的に冷却され、熱パターンを局所的に与えられ、層の厚みは、光学軸に対して横方向の熱の伝播が無視できるくらい小さくなるほどに、薄くなるように選択される。基底面という表現は、周辺面に対立するものとして使用される。円筒は、たとえば、２つの基底面及び１つの横周辺面を有する。円筒(straight circular cylinder)の場合、２つの互いに平行な基底面が存在するであろう。
【００１９】
しかしながら、変調層では、層の厚みは、次に、入射ビームの波面が変調層に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正が可能になるように厚くなるように選択されなければならず、且つ、熱パターンは、入射ビームの波面が変調層に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正が可能になるように選択されなければならない。従来技術とは対照的に、本発明の場合、熱パターンを、変調層内か、又は変調層に対して適用しながら、少なくとも１つの基底面は、２次元的に冷却される。結果として、変調層内に加えられる熱パターンは、ビーム断面にわたってぼけない。
【００２０】
ここで、熱パターンは、２次元変調層として流体又はゲル層内に加えられる。使用される流体は、好ましくは液体であり、使用されるゲルは、好ましくは以下に述べる特性を有する硬化性ゲルであり、その粘度は、好ましくは、１００ｃＰを超えるべきである。流体及びゲルの代わりに、固体を使用することもできる。その光学特性は、一般に、熱パターンの適用の結果としてあまり変わらない。
【００２１】
本発明と対照的に、始めに述べたＥＰ １ １６８ ５３３は、異なる目的を追求する。ＥＰ １ １６８ ５３３は、一定の半径方向冷却、並びに、補償素子と光学部品の間の密着によって、補償素子と光学部品に対して同じ光学温度勾配を加える。これは、本発明の意図ではない。本発明は、半径方向冷却、すなわち、ビーム軸に対して同心的に作用する冷却ではなく、変調層の少なくとも１つの基底面の２次元冷却により動作する。多少大ざっぱに表現すると、影響を受けるビームの波面は、「冷却面を通過する」。さらに、本発明の場合、「外部生成された」熱パターンが加えられ、ＥＰ １ １６８ ５３３の場合と同様に、その波面が影響を受ける光ビームの放射の吸収による動作は実行されない。
【００２２】
目的を達成するために、本発明による配置構成が利用され、配置構成は、光ビームの波面を修正するために、ビームのビーム経路内に導入することができる影響付与ユニット、及び熱パターンを生成する熱源によって動作する。熱源は影響付与ユニットに作用する。影響付与ユニットは、入射ビームの光学軸に対して横方向に延びる少なくとも１つの２次元冷却板、並びに、２次元の大きさを有する変調層として、冷却板上に配置され、熱源から熱を吸収する、流体又はゲル層を有する。変調層の基底面の少なくとも１つは少なくとも１つの冷却面と密着する。大きさは、ビーム断面をほぼ完全に収容するのに十分に大きい。流体又はゲル層の層の厚みは、ビーム方向に対して横方向の、無視できるくらい小さい熱流のみが起こる程度に小さくなるように設計される。しかしながら、層の厚みは、入射ビームの波面が、流体又はゲルに対する熱作用に基づいて熱パターンによって修正できるほどに厚い。
【００２３】
本発明による配置構成では、目的を達成するために、本発明による影響付与ユニットが使用される。影響付与ユニットは、光ビームのビーム経路内に導入されることができ、光ビームのビーム断面をほぼ完全に収容することができる。影響付与ユニットは、少なくとも１つの２次元冷却板、及び、熱パターンが与えられることができ、且つ、基底面が少なくとも１つの冷却板の上部面と密着している、変調層としての流体又はゲル層を有する。流体又はゲル層の層の厚みは、熱の２次元伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択される。さらに、その層の厚みは、入射ビームの波面が流体又はゲル層に対する熱作用に基づいて熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される。
【００２４】
影響付与ユニットの冷却板は、ここでは、その構成及び意図される目的に応じて、さまざまに構築され得る。
【００２５】
冷却板の材料は、透明で且つ熱について著しい吸収が無いもの、また、透明で且つ光放射について著しい吸収が無いものとすることができる。
【００２６】
流体又はゲルは、その波面が影響を受ける光放射について無視できるほどの吸収を有しながら、透明であってよい。しかしながら、流体又はゲル層はまた、光放射について所定の吸収を有してもよい。
【００２７】
流体又はゲル層は、その基底面のうちの１つが、単一の後部又は前部冷却板上にある状態で存在してもよい（ビーム伝播方向に基づくように）。しかしながら、流体又はゲル層はまた、前部及び後部冷却板によって境界が定められてもよい。前部及び後部冷却板が存在する場合、流体又はゲル層は、固体板の間に囲まれる。波面に影響を与えるために、密度変化によって引き起こされる流体又はゲル層の屈折率の変化が、実質的に頼りにされる。固体板のうちで、一方又は両方の板が、冷却板として形成されてもよく、一方又は両方の冷却板が、必ずしも、互いに平行な基底面を有する必要はない。基底面は、平坦であるか、又は、互いに或る角度を囲んでもよく、さらに、基底面は、非平坦（非平面）外形を有してもよい。単一冷却板のみが使用される場合、流体又はゲル層の厚みを変えることが、実質的に頼りにされる。厚みの変化に従って変形する層コーティングが、その後、流体又はゲル層に施されてもよい。この被覆が透明である場合、動作は透過状態で実行されるはずであり、そのため、影響付与ユニットが、影響を受けるビームによって１回だけ透過照明される(transiluminate)ことが可能である。しかしながら、透過性被覆及び流体又はゲル層のみが透過照明され、その後、反射が後続のミラーで起こることが同様に可能である。そのため、この場合、流体又はゲル層は２回通過される。
【００２８】
しかしながら、被覆はまた、前部面として反射するように形成されてもよい。
【００２９】
しかしながら、影響付与ユニットはまた、光ビームに対して透明な冷却板、及び、局所的に異なる熱パターンを生成することができ、冷却板の反対にある流体又はゲル層の基底面上に配置された加熱層が存在するように、形成されてもよい。
【００３０】
本発明による方法及び本発明による配置構成は、先に説明した本発明による影響付与ユニットによって動作する。このユニットは、熱−光波面変調器と呼ぶことができる。熱−光波面変調器では、流体又はゲル層の材料の熱分散ｄｎ／ｄＴ、及び／又は、熱膨張ｄＬ／ｄＴが利用される。もちろん、他の用途もまた可能であるが、「カスタムモード」を生成するハイパワーレーザにおける使用が指示されることが好ましい。しかしながら、たとえば、レーザロッドの熱誘導による光学収差についての補償を達成するために、影響付与ユニットの使用も提供され得る。
【００３１】
以下の文書では、本発明による方法の例、本発明による配置構成の例、及び本発明による影響付与ユニットの例が、以下の図面を使用することによってさらに詳細に説明されるであろう。本発明のさらなる利点は、説明的な文章から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
光ビーム３の波面を修正するための、本発明による影響付与ユニット１の実施形態が図１に示される。波面の修正に関する物理的な説明は、図３ａ〜図３ｃ及び図４を使用して以下で説明されるであろう。影響付与ユニット１は、光ビーム３のビーム経路内に位置し、光ビーム３のビーム断面ｑ１をほぼ完全に収容することが意図される。図１のビーム３の境界線５は、ビーム３の強度値を識別し、境界線５において、ビームの最大強度が、ｅ分の１に落ちている。影響付与ユニット１は、少なくとも１つの２次元冷却板を有し、ここで、２つの冷却板７ａ及び７ｂが存在する。１つの冷却板のみを有する例示的な実施形態については後述する。冷却板７ａ及び７ｂは、ビーム３の光学軸１５に対して横方向に存在する。横方向に及び互いに平行に存在する冷却板７ａ及び７ｂは、図１において、光学軸１５に直角に存在するように示される。もちろん、他の角度も使用することができるが、透過ビーム３のオフセット及び導入される熱パターンに対する波面修正の歪が生ずる。熱パターンに対する、生成される波面の「歪」が望まれる時には、直角から逸脱する配置構成が常に選択されるであろう。このタイプの「歪」は、歪像が使用される時には有利である可能性がある。影響付与ユニット１は、ここでは、２次元変調層としての基底面と密着する、２つの冷却板７ａ及び７ｂの、２つの上部面１１ａ及び１１ｂの、少なくとも１つの冷却板の上部面に、熱パターンが与えられる層９を有する。
【００３３】
層９の材料を囲む冷却板７ａ及び７ｂは、環状ホルダ１０内に挿入される。ホルダは、図１と対照的に、２つの部分で構成されてもよく、同様に図示しない内部止め具が、冷却板７ａ及び７ｂについて、層９の厚みを決定する。ホルダ１０の材料は、所望されるように選択されてもよい。しかしながら、好ましくは、金属が使用されるであろう。図示しない内部止め具の間に、流体又はゲル用の出口開口を、同様に図示しない出口及び／又は圧力等化開口と共に設けてもよい。
【００３４】
層９の材料は、流体又はゲルであり、以下でさらに指定される。本明細書で述べる例示的な実施形態では、２つの冷却板７ａ及び７ｂが存在するため、層９は、その基底面が２つの冷却板７ａ及び７ｂの２つの上部面１１ａ及び１１ｂ上にある状態で存在する。熱パターンは、図１の左手側から冷却板７ａを通って侵入する放射熱１２によって層９において生成される。層９の厚みは、層９内での熱の２次元伝播が無視できるくらい薄くなるように選択され、２次元伝播が無視できることは、所定の一定温度Ｔ０での基底面にわたる２次元冷却によってさらに達成される。この一様化は、層９内での横方向の熱流をさらに抑制する。しかしながら、層の厚みは、入射ビーム３の波面が、層９に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される。冷却板７ａ及び７ｂは、透明で、且つ、熱パターンを生成する放射熱１２の著しい吸収が無く、且つ、光ビーム３の著しい吸収が無い。層９の材料はまた、ビーム３の波長に対して透明である。冷却板７ａ及び７ｂの材料としては、たとえば、ガラス、石英、サファイアなどが使用可能である。冷却板７ａ及び７ｂの外側は、空気流１３ａ及び１３ｂによって一定温度に保たれる。冷却板７ａ及び７ｂの外側面は、ビーム３の波長について非反射性にされるのが好ましい。
【００３５】
熱−光学式適応波面変調器としての影響付与ユニット１の中心になるものは、高い熱分散を有する熱−光学式アクティブ材料（液体、ゲル、硬化性ゲル）の薄層９である。熱−光学式アクティブ材料層９のための適した材料は、特に、粘度の高い（好ましくは、１００ｃＰより大きい）材料、オイル、ゲル、及び硬化性ゲルである。Ｆ−ＩＭＦ１０５（Newport）、ＯＣＦ−４４６（Nye製）、ＯＣ４３１Ａ（Nye）、ＯＣＫ−４３３（Nye）、及びＳｙｌｇａｒｄ１８４（Dow Corning Corp.製）について、良好な結果が得られた。正確な層の厚みは、用途に応じて、実験的に決定される。材料は、２つの透明円板、ここでは、たとえば、ガラス、サファイアなどの冷却板７ａ及び７ｂの間で締め付けられる。円板７ａ及び７ｂは、始めはホルダとして、次に、層材料を冷却するためにも使用される。熱−光学式アクティブ材料は、たとえば、図１には示さない、波長Ａを有する放射熱１２を放出する光源（レーザ）から生ずる、放射熱１２によって所定の熱パターンに従って局所的に加熱される。したがって、材料は波長Ａを吸収しなければならない。放射熱の吸収によって発生した、材料内で生成された熱は、冷却板が、上部面１１ａ及び１１ｂに対して、ガラス（又はサファイア）の円板７ａ及び７ｂとして密着し、ヒートシンクとして働くことによって消散する。外側面は、図１に示すように、空気流１３ａ及び１３ｂによって、必要である場合には、能動的にさらに冷却されてもよい。層９の薄い厚さ、及び、基底面に対する冷却板７ａ及び７ｂの作用の結果として、ビーム軸１５に対する望ましくない横方向の熱の伝播が防止される。熱分散のために、所定の熱パターンに従う局所的に異なる加熱は、対応する２次元屈折率パターンをもたらし、それによって、所定の２次元光速パターンが生成される。屈折率パターンによって、２次元的に且つ物理的に変調される波長Ｂ（波長Ａと異なる）の光（放射）は、流体又はゲル層９の材料に吸収されてはならない。
【００３６】
すでに先に示したように、ビーム３の波面は、対応する放射熱１２によって導入される２次元熱パターンによる熱作用によって生ずる。そのため、影響付与ユニットは、熱−光学式波面変調器と呼ぶことができる。熱−光学式波面変調器では、流体又はゲル層の熱分散ｄｎ／ｄＴ、及び／又は、熱膨張ｄＬ／ｄＴが利用される。
【００３７】
熱分散の作用は、まず以下で説明されるであろう。
【００３８】
材料の屈折率ｎ、ここでは、流体又はゲル層の屈折率は、温度Ｔと共に変わる。第１の近似として、これは、
ｎ（Ｔ）＝ｎ０＋ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ （１）
と記述される。ここで、ΔＴ＝Ｔ−Ｔ０は、標準温度Ｔ０と、所定位置における熱パターンによって生成される局所温度Ｔとの温度差であり、ｎ０は、標準温度Ｔ０における屈折率である。ある媒体中での光速Ｃｍｅｄｉｕｍは、その屈折率ｎに直接依存するため、これはまた、温度分散ｄｎ／ｄＴのために、温度Ｔに依存する。
Ｃｍｅｄｉｕｍ（Ｔ）＝Ｃｖａｃｕｕｍ／ｎ（Ｔ） （２）
光ビーム、ここでは、光ビーム３の波面を、熱−光学的に横方向に変調させるために、或る媒体中での光速Ｃｍｅｄｉｕｍのこの温度依存性を、ここで利用することができる。基本構造並びに温度Ｔ、屈折率ｎ、及び関連する光速の間の関係は、図３ａ〜図３ｃに示される。熱分散を有する材料（流体又はゲル）のミリメートル範囲の比較的薄い層９は、所定の熱パターンに従う放射熱１２によって、不均一に、局所的に加熱される。流体又はゲル層９における例示的な温度分布は、図３ａに示される。ここでは、図２に示すｘ方向の温度変動のみがプロットされる。ｘは、ビーム３の軸１５上に原点を有するデカルト座標系ｘ−ｙの座標である。熱パターンに対応して光速Ｃｍｅｄｉｕｍが異なるために、図４に示す、ビーム３の入射平面波面１７ａは、層９を通過する時にビーム３の軸１５に平行に、前後に変位する、すなわち、変形する。平面波面１７ａは、図４に示す影響を受けた波面１７ｂになった。波面変調器はまた、「曲がった」波面を反対方向に再び「曲げて真っ直ぐにする」ことができる。
【００３９】
平面波面、ここでは、波面１７の変形は、層９の前と後ろにおける標準値と比較した時の光学経路差ＯＰＤ（２次元的な厚みＬ０と温度Ｔ０に等しい）として記述されてもよい。経路差は、厚みＬを有する層を通過するための、温度差と層の厚みに比例する。
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝［ｎ（ｘ，ｙ）−ｎ０］・Ｌ＝ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ（ｘ，ｙ）・Ｌ（ｘ，ｙ） （３）
流体及びゲル、特に、硬化性ゲルは、約−３・１０−４／℃の大きさの熱分散を有する。比較のために、水は、−１．０・１０−４／℃の熱分散ｄｎ／ｄＴを有するであろう。ここで、熱パターンが与えられる層、すなわち、加熱される層、ここではたとえば、層９を通るビーム３の透過中に、１℃の温度差及び１ミリメートルの層の厚さ当たり−０．３μｍの光学経路差が生ずる。流体又はゲル層に加えられる熱パターンに応じて、経路長パターン又は、標準値に対する経路差パターンＯＰＤ（ｘ，ｙ）が得られることになる。
【００４０】
波面を修正するための、熱分散ｄｎ／ｄＴはまた、図１及び図２に示す影響付与ユニット１に加えて、図５、図６、及び図８に示す影響付与ユニット２１、４１、及び６１で使用される。
【００４１】
先に述べた熱分散ｄｎ／ｄＴの作用以外に、材料の熱膨張もまた、影響付与ユニットで使用することができる。材料は、温度の増加に伴って膨張する。長さの差ΔＬは、温度差ΔＴ及び材料の長さＬ（ここでは、流体又はゲル層の厚み）に比例する。
ΔＬ＝α・Ｌ・Ｔ （４）
ここで、αは膨張係数である。材料層内で、不均一な温度分布が生成される場合、材料はさまざまに膨張することになる。これは、２つの方法で利用することができる。第１に、層の表面が、温度分布によってさまざまに変形させることができる。そのため、変形に追従する境界層が、この表面に塗布される場合、適応的に変形可能な領域を有する影響付与ユニットがこれから得られる。境界層は、反射性（適応的に変形可能なミラー）であるように形成されるのが好ましい。しかしながら、境界層はまた、透明膜であってもよい。
【００４２】
適応的に変形可能なミラーでは、入射ビームと、その後の反射ビームについての光学経路差ＯＰＤは、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝−２・ΔＬ（ｘ，ｙ） （５）
である。ＯＰＤは図４に示される。ミラーにおける反射によって係数２がもたらされる。膨張が光学経路を短縮するため、この値は負である。
【００４３】
光が、流体又はゲル層を透過する場合、材料の光学経路は、高い屈折率のために、材料の膨張によってさらに長くなる。この場合の膨張ΔＬ（ｘ，ｙ）は、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝（ｎｍａｔｅｒｉａｌ（ｘ，ｙ）−ｎａｉｒ）・ΔＬ（ｘ，ｙ） （６）
の光学経路差ＯＰＤ（空気と比較した場合）をもたらす。光ビームが材料（流体又はゲル）を通過するため、熱分散の作用が、ここでは、さらに働くようになる。したがって、この場合、これは両方の熱作用の利用である（負の熱分散の場合、作用は、互いに打ち消し合う可能性もある）。全体として、結果は、正式に、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）−（ｎ０＋ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ（ｘ，ｙ）−ｎａｉｒ）・ΔＬ（ｘ，ｙ）＋ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ（ｘ，ｙ）・Ｌ （７）
の一回の通過中の光学経路差である。先に説明した熱膨張が使用されるが、図６に示す影響付与ユニット４１の設計の変形形態としての、さらなる影響付与ユニット５６が図７に示される。図６の実施形態と比較すると、ここでは、流体又はゲル層５９を覆う板４７の一方の面、及び、流体又はゲル層５９の他方の面上の反射性被覆５０もまた取り除かれている。反射性層５７は、図７において、流体又はゲル層５９上の外部層として配置される。
【００４４】
特定の状況下で、熱−光学式アクティブ材料（流体又はゲル）は、表面において直接反射性にされ得る。そうでない場合、ミラーは、薄いガラス又は結晶層又はマイラや金属箔などの膜からなるであろう。
【００４５】
透過型波面変調器と比較した時のミラーの１つの利点は、影響付与ユニットの背面が自由のままであることである。これは、熱−光学式アクティブ層を加熱する種々の方法を可能にする。
１．熱−光学式アクティブ層は、光学的に（レーザによって）加熱される。この場合、材料はこの放射熱を吸収しなければならない。
２．（薄い）吸収層は、熱−光学式アクティブ材料の後ろに塗布される。この層は、レーザによって局所的に加熱される。材料は、熱伝導によって加熱される。
３．加熱層は、熱−光学式アクティブ材料の後ろに塗布され、アクティブ層を電気抵抗によって局所的に加熱する。
【００４６】
そのため、熱パターンが、放射熱５８によって背面から放射入力される(radiate in)場合、放射入力された熱パターンに従って反射層５７の「曲げ」が起こる。この設計の変形形態において、流体又はゲル層５９はもはや、入射光放射に対して透明である必要はない。板５２及び５５と同様に形成され、冷却用流体６８（たとえば、水）を囲む、２つの板６７ａ及び６７ｂは、放射熱５８をほんのわずかだけ吸収するように形成されるべきである。
【００４７】
ここでは２３によって識別される光ビームの、波面を修正する影響付与ユニットとして、図５に示す熱−光学式適応ミラー２１もまた利用することができる。影響付与ユニット２１はミラーの役目を果たすため、図５に示すように、影響付与ユニット２１はこの時、ビーム２３が或る角度で反射するか、又は、反射して自分の方へ戻るように配置され得る。ここでもまた、光ビーム２３のビーム断面ｑ２は、ミラーに似た影響付与ユニット２１によってほぼ完全に収容される。さらに、ミラーに似た影響付与ユニット２１は、流体又はゲル層２９がビーム２３のビーム断面ｑ２をほぼ完全に収容できるように、放射入力される可能性があるビーム２３の光学軸２５に対して横方向に配置された流体又はゲル層２９を有する。ミラーに似た影響付与ユニット２１は、単一の２次元冷却板２７のみを有し、２次元冷却板２７は、流体又はゲル層２９の基底面が、その上部面２６上に密着して配置される冷却板７ａ及び７ｂと同様に形成される。ここでもまた、流体又はゲル層は、熱パターンを与えられる可能性がある。流体又はゲル層２９は、或る層の厚みを有し、その厚みは、第１に、冷却板２７を使って、熱の２次元伝播が無視できるくらい薄くなるように選択され、第２に、入射ビーム２３の波面が流体又はゲル層２９に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される。冷却板２７の反対にある流体又はゲル層２９の面上には、入射ビーム２３を所定の反射係数で反射する反射被覆３０が直接配置される。一般に、意図することは、可能性のある最も完全な反射であることになる。しかしながら、ビーム２３の減衰が同時に望まれる場合、約１００％未満の反射値を選択することもできる。加熱層３１は外側で反射層に続く。加熱層３１は、この時、熱パターンを生成するための局所的に駆動可能な加熱素子を有する加熱円板であってもよい。しかしながら、加熱層はまた、適切な熱パターンを有する放射熱が衝当する吸収面としてのみ形成されてもよい。冷却板２７は、空気流３２によって能動的に冷却される、すなわち、所定の温度Ｔ０に保たれる。この構造の場合、「変調される」光ビーム２３は、流体又はゲル層２９を２回通過する。
【００４８】
ミラーはまた、隣接素子の隣接面に、すなわち、ここではたとえば、加熱層３１に反射性被覆を塗布することによって生成されてもよい。
【００４９】
図５に示す影響付与ユニットの利点は、流体又はゲル層が２回通過されるために、熱分散の作用が２倍になることである。
【００５０】
影響付与ユニットとしての熱−光学式アクティブミラー４１の設計の変形形態が図６に示される。ここでもまた、影響付与ユニット４１は、ｑ３のビーム径を有する光ビーム４３をほぼ完全に収容するように意図される。影響付与ユニット４１は、影響付与ユニット２１と同様に、また、同じ配置構成で、光放射４３に対して透明であり、流体又はゲル層４９を外部から分離する第１冷却板４７を有する。冷却板４７の反対にある、流体又はゲル層４９の側面には、反射性被覆５０が配置される。ビーム軸４５について「変調される」入射ビーム４３は、ビーム２３と同様に誘導される。反射性被覆５０上の、層４９から離れた方に面する側面上には、熱パターンを透過させる放射熱４２に対してほぼ透明であるさらなる冷却板５２、それに続いて、冷却剤５４（たとえば、水）用の中空空間５３、及び冷却剤５４を外部から密封するさらなる板５５が存在する。冷却剤５４用の接続部は図示されていない。反射性被覆５０は、熱放射の透過に対する実質的な障害物とはならない。しかしながら、流体又はゲル層４９はまた、反射性被覆５０によって加熱される可能性がある。反射性被覆５０は薄いため、横方向の熱伝導は無視することができる。
【００５１】
先に述べ、図１、図５、及び図６に示した、影響付与ユニット１、２１、及び４１では、冷却板７ａ／７ｂ、２７、及び４７がその中に含まれるはずである、横（前及び後ろ）境界素子によって境界が定められる、流体又はゲル層９、２９、又は４９は、ほぼ同じ層の厚みで形成される。図８に示し、反射性被覆６０を同様に有する影響付与ユニット６１では、次に、ビーム６２が影響を受けるために透明である被覆板６３をここでは使用して、流体又はゲル層が所定の形６９にされる。図８では、形６９の厚みの関係は誇張して示される。通常、０．５〜３ｃｍの、形６９の直径が与えられると、最大厚み（中央の）は約０．５〜４ｍｍである。［ファイバ技術（たとえば、電気通信伝送）では、もちろん、より短い寸法を得ることが可能である。］ここでもまた、影響付与ユニット６１は、ビーム径ｑ４をほぼ完全に収容することが意図される。被覆板６３は、ここでは、ビーム軸６５に直角に延びる外部側面６５及び流体又はゲル層６９を形成する内部側面６６を有する。外部及び内部側面は、もちろん、さまざまに形成される可能性がある。たとえば、流動性流体７０による能動冷却の配置構成は、影響付与ユニット４１の配置構成と同様に形成され、同様に、２つの板７３ａ及び７３ｂは冷却用流体７０用の中空空間７１を囲む。板７３ｂは、特に、冷却板の役をし、限られた範囲で、被覆板６３も冷却板の役をする。ビーム６２は、反射性被覆６０で反射される。影響付与ユニットは、熱パターンが加えられると、レンズ作用を示す。放射熱７６は、その時、ビーム軸６５にほぼ直角に放射入力する。影響付与ユニット６１は、熱−光学式適応レンズの役目を果たす。全体の配置構成が、光学的発散レンズの役目を果たし得るため、影響付与ユニット６１の機械的寸法を決定する時に、入るビーム断面ｑ４が出る断面と異なることに注意が払われなければならない。
【００５２】
従来のレンズは、変動の無い、所定の屈折力を特徴とするが、適応レンズの屈折力は変わる場合がある。たとえば、レーザロッドにおける熱誘導式レンズを補償するために、こうした適応レンズが使用されてもよい。熱−光学式適応層６９（レンズの形）の厚みは、ビーム軸６５に対して横方向に変わる。座標系の原点がビーム軸上に存在し、ｘ及びｙが原点に関して垂直に延びる状態で、横方向位置（ｘ，ｙ）における放射熱７６の吸収能は、流体又はゲル層６９の層の厚みに比例する。流体又はゲルの、より厚い地点における熱抵抗（ビーム軸６５に平行に測定した）はさらに増加する。２つの作用が一緒になって、層６９内の温度をもたらし、したがって、入射ビームについての光学経路長ももたらし、反射ビームが光学軸に対して横方向に変わる。層６９の所定の形が適切に選択されると、吸収された放射熱７６によって加えられた熱分散ｄｎ／ｄＴによって、ビーム６２に対して放物面に見える内部側面６６のコース（course）を達成することができる。そのため、均一照射によって、放射入力される加熱パワーに屈折力が直接依存するレンズ作用を達成することができる。別個の光学加熱源の代わりに、この例示的な実施形態では、変調されるビーム自体を加熱源として使用してもよい。
【００５３】
被覆板６３及び流体又はゲルは、放射熱７６が放射入力されない状態で、同じ屈折率を有するように選択される場合、影響付与ユニットは、休止状態にある（加熱パワーが無い）時、単なるミラーの役目を果たす。
【００５４】
図７では、加えられた熱パターンによって所望の通りに変形させることができる平坦反射層５７ａが示される。この目的のために、図９は、反射層５７ｂを有する影響付与ユニット８２の設計の変形形態を示す。ここでもまた、２つの板６７ａ及び６７ｂと同様に、冷却流体６８と類似の冷却流体７４を囲む２つの板７２ａ及び７２ｂが存在する。板６７ｂと対照的に、ここでは、変調層としての流体又はゲル層７５に隣接する冷却板の役目を果たす板７２ｂは、平坦平面から逸脱する表面輪郭５７ｂを有する。ここでもまた、図８と同様に、表面湾曲が誇張して示される。入射及び反射光ビーム７７ｂの入射ビーム軸７７ａの領域では、層は、わずか約１ｍｍ厚である。入射ビームはビーム断面ｑ５を有する。反射層５７ｂは、図７の配置構成と同様に、流体又はゲル層７５上に配置される。休止状態では、図９のこの反射層５７ｂは、平面表面である［しかし、平面表面である必要はなく、別の休止表面形状（熱パターンが加えられない状態で）もまた規定され得る］。ここで、加熱強度がビーム断面にわたって一定である状態で、放射熱７８が放射入力される場合、図９に示す湾曲が得られる。図９では、放射熱７８は、縦方向に起こる。しかしながら、放射熱７８はまた、図８に示すように、横方向に誘導される可能がある。図９は、熱パターンが加えられており、放射熱７８のビーム断面にわたって加熱パワーが一定である状態を示す。放射熱７８は、もちろん、所定の異なる２次元加熱パワー分布であってもよい。
【００５５】
影響付与ユニットについて、横方向に、できる限り多く(highly)分解される２次元温度分布Ｔ（ｘ，ｙ）の生成が必要である。本発明は、特別に制御可能な（適応的な）横方向温度分布、又は横方向に変調した光学経路差の生成を扱う。特定の温度分布を得るために、熱源及びヒートシンクの幾何学的配置構成に注意を払われなければならない。
【００５６】
熱−光学式アクティブ層において、座標ｘ及びｙを有する点における温度は、気温並びに導入される熱パターンによって影響を受ける。横方向において、すなわち、放射入力されるビーム３、２３、及び４３の断面にわたって、また、或る程度まで、ビーム６２の断面において、可能性のある最も独立した温度分布Ｔ（ｘ，ｙ）を実施することができるようにするために、熱流は、できる限り縦方向にのみ、すなわち、入射ビーム３、２３、４３、及び６２のビーム軸１５、２５、４５、及び６５に平行に起こらなければならない。
【００５７】
薄い熱−光学式アクティブ層の２次元冷却によって、縦方向の熱流は、横方向に著しく伝播されることなく生成される可能性がある。
【００５８】
これを達成するために、冷却システムは、熱出力が消散するのに適していなければならない。熱パターンを生成するための加熱パワーが低い場合、特定の状況下では、冷却板に沿って掃引する周辺空気が適当である場合があるが、冷却は、高い熱出力で能動的に実行されなければならない。２次元水冷却又は２次元空気冷却を使用することができる。この場合、熱−光学式アクティブ材料は、ヒートシンクと直接接触する必要はない。ガラス、石英、又は他の材料のさらなる層が、間に位置してもよい。熱−光学式アクティブ材料において結果として得られる温度を、低いレベルに保ち、さらに、横方向の熱流を防止することを可能とするために、この層の熱抵抗が、対応して、低くなければならない。
【００５９】
さらなる冷却の可能性として、ロッド冷却が述べられるべきである。この場合、熱−光学式アクティブ材料は、ロッドの端面に密着し、この端面にわたって延びる。ヒートシンクは、この時、ロッドの他端の周囲面上に位置する。この場合、熱は、ロッドの他端において、横方向に流れるが、ロッドの第１端における材料からの熱流は、縦方向に起こる。ロッド冷却ついての欠点は、熱−光学式アクティブ材料の温度が、比較的長くなければならないロッドの熱抵抗のために増加することになることである。
【００６０】
熱パターンを生成するための温度の局所的な増加は、種々の方法で実施することができる。熱−光学式アクティブ材料の選択的な加熱は、局所電気的加熱素子によって、又は、電磁放射の吸収によって達成できる。「電気的」加熱の場合、熱源は、熱−光学式アクティブ材料内にはない。熱パターンは、熱−光学式アクティブ材料の表面上に載置される加熱素子から生じる熱の局所的伝達によって生成される。電磁放射の吸収の場合、熱−光学式アクティブ材料は、層内で局所的に直接加熱される。
【００６１】
吸収特性の所定の局所変動がある状態で、電磁放射の均一照射が行われる時に、熱パターンがさらに生成され得る。この場合、温度分布（熱パターン）は、簡単な熱源によって簡単な方法で実施することができる。
【００６２】
しかしながら、適した形に作られた素子による均一加熱を実行することもでき、適した形に作られることは、２次元的に異なる層の厚みを意味することが理解される。異なる局所座標において異なる層の厚みが存在するため、均一加熱の場合の結果は、幾何学的経路長が異なる光学経路長である。各材料は、熱−光材料でさえ、熱抵抗Ｒを有する。熱抵抗は、材料の層の厚みＬに比例し、その熱伝導率ｋに反比例する。所定の熱−光材料の場合、したがって、熱抵抗Ｒは、層の厚みＬの構成(configuration)によって影響を受けることができる。一方、熱抵抗Ｒは、熱−光材料の、結果として得られる温度変動に影響を与える。たとえば、熱−光材料が、加熱パワーＱで局所的に加熱される場合、層内で結果として得られる温度は、熱抵抗Ｒに著しく依存する。この時、層の厚みＬが、ｘ、ｙに対して横方向依存した状態でさまざまに選択される場合、結果として得られる温度差ΔＴ（ｘ，ｙ）は、したがって、目的に合うように影響を受けることができる。
【００６３】
方程式（３）〜（７）が示すように、光学経路差ＯＰＤはまた、温度差ΔＴ以外に、層の厚みＬに依存する。したがって、横方向の層の厚みＬの所定の変動によって、光学経路差ＯＰＤは、２回影響を受けることができる。
【００６４】
熱−光層が異なる厚みを有するように選択され、材料が均一加熱ビームによって加熱される場合、層の厚みＬの所定の変動の結果として、所定の横方向温度分布が得られ、こうして、対応する光学経路差（→熱パターン）が得られる。
【００６５】
熱−光学式アクティブ層の加熱が、図１０に概略的に示したように、放射熱によって実行される場合、この目的のために、少なくとも１つの外部放射源８０が必要とされる。外部放射源８０は、ここでは８３で識別される影響付与ユニットにおいて熱パターンを生成するのに必要とされる放射熱８１ａを生成する。ユニット８５を使用して、放射熱８１ａは、イメージング処理によって、適した強度分布が加えられる（→情報−保持放射熱８１ｂ）。イメージング処理として、たとえば、所定の位置においてだけ、放射に対して、完全に透明である、部分的に透明である、又は、全く透明でない、機械的マスク又は液晶が適している。イメージング処理として、時間制御式偏向ミラー（ガルバノメータミラーとして知られているもの）もまた使用できる。情報−保持放射熱８１ｂは、その後、イメージング光学部品８４によって、加熱される波面変調器上の地点上に投射される（収束した放射熱８１ｃ）。
【００６６】
熱−光学式適応ミラー又は波面変調器によって、ビーム、ここではたとえば、ビーム９０ａの波面は、目的に合うように影響を受けることができる。影響を調べ、再調整するために、図１１が示す、「閉ループ」配置構成として知られるものによって動作することが可能である。この場合、入射する放射９０ａは、影響付与ユニット９１によって「変調される」。影響付与ユニット９１から出るビーム９０ｂの波面を決定するために、部分的ビーム９３が、物理的ビームスプリッタ９７（幾何学的ビームスプリッタではない）によってビーム診断検出器９９上に導かれる。幾何学的ビームスプリッタと対照的に、物理的ビームスプリッタ９７は、ビーム断面にわたって、相対的な強度分布を変えない。ビーム診断検出器９９を使用して、出て来るビーム９０ｂから結合した部分的ビーム９３のビーム形状を、波面に加えて決定できることが好ましい。ビーム診断検出器９９からの信号１００は、必要な熱パターンの生成及び適切な補正のためのユニットを有するユニット１０１に供給される。ユニット１０１はその後、影響付与ユニット９１に、適切な方法で作用する。出て来るビーム９０ｂの波面が所定の結果から逸脱する場合、所望の出力ビーム９０ｂを得るために、適切な補正を行うことができる。ビーム診断検出器９９は、既に述べたシャック−ハルトマン検出器を収容してもよい。
【００６７】
図１２で、出力ミラー１０３、増幅器（たとえば、レーザ結晶）１０５、及び他の共振器ミラー１０６の位置によって示される、光学共振器１０２のモードは、上述したように、影響付与ユニットによって目的に合うように影響を受けてもよい。特に、望ましくない収差を補正することができ、「カスタムモード」を生成することもできる。従来の１００％共振器ミラー１０６の代わりに、これは、熱−光学式アクティブミラー１０６として設計される。レーザ共振器１０２において、ミラー１０６上に入射し、ミラー１０６によって再び反射する共振器放出１０９の波面は、増幅器１０５の任意の収差が補償され、共振器放射１０９の所望の横方向強度分布が生成されるように、ユニット１０７によって生成される熱パターンによって設定される。出力放射１１３の一部１１２が物理的ビームスプリッタ１１１を介してその上にもたらされるビーム診断検出器１１０によるビーム形状測定値を使って、所望の結果が達成されたかどうかを調べることが可能である。所望の結果が達成されていない場合、ユニット１０７によって生成された熱パターンが、それに応じて修正される。
【００６８】
１００％ミラーを波面変調器として形成する代わりに、従来の１００％共振器ミラーを使用することもでき、共振器放射を伝える波面変調器が、共振器の付加的な素子として配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】２つの２次元冷却板を有する、本発明による影響付与ユニットの設計の変形形態の縦断面図である。
【図２】図１に示す影響付与ユニットの、図１で示す視方向ＩＩの平面図である。
【図３ａ】ビーム軸から生じ、且つ、入射光ビームの光学軸に直角である、流体又はゲル層の横方向座標ｘに対する温度変動Ｔ（ｘ）を示す図である。
【図３ｂ】ビーム軸から生じ、且つ、入射光ビームの光学軸に直角である、流体又はゲル層の横方向座標ｘに対する、温度変動Ｔ（ｘ）によってもたらされる屈折率ｎ（ｘ，Ｔ）の変化を示す図である。
【図３ｃ】ビーム軸から生じ、且つ、入射光ビームの光学軸に直角である、流体又はゲル層の横方向座標ｘに対する、屈折率の変化によってもたらされる透明層内の光速Ｃｍｅｄｉｕｍ（ｘ）の変化を示す図である。
【図４】図３ａ〜３ｃに示す特性を有する熱−光学式アクティブ層（流体又はゲル層）を通る平面波面の通過を示す図である。
【図５】１つの冷却板及び反射性被覆のみを有する熱−光学式適応ミラーとして形成された、本発明による影響付与ユニットの設計の変形形態の縦断面図である。
【図６】図５に示す熱−光学式適応ミラーの変形形態の縦断面図である。
【図７】ミラーの役目を果たす影響付与ユニットの変形形態の縦断面図である。
【図８】適応レンズ作用を有する影響付与ユニットの変形形態の縦断面図である。
【図９】適応レンズ作用を有するミラーの役目を果たす影響付与ユニットの変形形態の縦断面図である。
【図１０】光ビームの波面を修正するための影響付与ユニットを有する配置構成の略図である。
【図１１】影響付与ユニットによって修正された入射ビームの波面を調べるための配置構成、及び、修正された波面が規定に対応しない場合の補正の略図である。
【図１２】熱−光学式適応共振器ミラーを有する「カスタム−モード」共振器の配置構成の略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの波面を修正する方法、光ビームの波面を修正する方法を実施する配置構成、及び光ビームの波面を修正する配置構成のための影響付与ユニットに関し、影響付与ユニットが、光ビームのビーム経路内に導入されること、及び光ビームのビーム断面をほぼ完全に収容することが可能である。
【０００２】
以下の文章において、光ビームは、可視、赤外、及び紫外の波長範囲の電磁放射ビームを意味するものと理解される。したがって、放射は約１００ｎｍ〜１５μｍの波長範囲にある。こうしたビームの波面曲線は、一定の規格化された(uniform standardized)電界強度の瞬時値として規定される場合がある。波面の形は、シャック−ハルトマン検出器によって測定可能である。
【０００３】
波面は、ビーム軸に垂直に延びる基準面から始まる、ビームにおける電磁放射の位相シフトの等しい位置を規定し、一般に、ビームウェストが、基準として使用されるであろう。波面という用語は、ビーム断面にわたる（たとえば、ガウスビームの）強度分布と混同されるべきではない。
【背景技術】
【０００４】
ビームの波面は、以下の既知の方法によって修正可能である。
【０００５】
ビームの波面は、関連するビームがその上に誘導される面の変形によって、又は、互いに独立に動作する多数のアクティブ素子の変位によって修正可能である。
【０００６】
ＷＯ ０２／３５２７４では、変形可能ミラーに衝当するビームの波面を修正する変形可能ミラーについて述べられた。ミラーは、そのミラー表面を変形させるための、機械式、油圧式、圧電式、又は電気機械式アクチュエータを有した。反射面は、スペーサによって、アクチュエータが作用するダイアフラムに固定された。ミラーを冷却するために、冷却液が、反射面の裏側とダイアフラムの間に導かれた。
【０００７】
ＥＰ−Ａ １ １９１ ３７７、ＥＰ−Ａ ０ ９４３ ９４７、ＵＳ−Ａ ４，９３４，８０３、ＵＳ−Ａ ４，４９２，４３１、及びＥＰ−Ａ ０ ７４４ ６４１、並びに、出版物、G. Vdovin等「Deformable mirror with thermal actuators」Optics Letters Vol. 27, No. 9, pages 677-679, May 1, 2002では、それぞれの場合に、変形可能ミラーが述べられ、変形可能ミラーは、ミラーの下側で作用し、互いに独立に動作する多数のアクティブ素子（たとえば、圧電トランスジューサ、電歪（electrodistortive）素子｛マグネシウムニオブ酸鉛｝、圧力ピストン、抵抗素子）によって変形されることができた。
【０００８】
ビームの波面はまた、関連するビームがその上に導かれる全表面を単一アクチュエータによって変形することによって修正可能である。
【０００９】
ＥＰ−Ａ １ １１８ ８９７及びＥＰ−Ａ １ ０３０ ２０６では、ミラー表面上で軸方向に作用するアクチュエータについて述べられている。ミラーの変形は、その弾性変形によって実施された。ミラー表面の球形率は、保持リングの断面幾何形状による以外に、ミラー板内での中心対称な弱化(centrally symmetrical weakening)によって、また、ミラー板の背後の流体充満室の正の静圧によって影響を受けるであろう。ミラー板において生ずる熱損失は、室の流体充満によってなくなった。
【００１０】
ＳＵ １ ５９７ ８３４では、変形可能ミラーを作成するのに、バイメタル板が使用された。
【００１１】
ビームの波面の修正はまた、圧力の印加によって変形した表面における反射によって実施される可能性がある。
【００１２】
ＵＳ−Ａ ５，８８９，２５６では、変形可能ミラーは、ハウジングカバーとして述べられた。ミラーによって覆われたハウジングの内部に真空が適用される場合、ミラーの中心は内向きに引っ張られ、その結果として、ミラーのイメージング特性が修正された。
【００１３】
ビームの波面は、さらに、ＥＰ−Ａ １ ０５０ ７６６に記載されるような多数の駆動可能反射素子を使用することによって修正可能である。個々のミラー素子は、近くに位置する電極に電圧を印加することによって変位され得るように互いに接続された。簡単に言えば、変位は、真空によって動作するユニットと同様に実施された。
【００１４】
ＷＯ ０１／４８７４７では、光波面変調器について述べられ、光波面変調器は、局所屈折率を修正するために、透明電極構造パターンを両面に設けられた強誘電体液晶を有する。
【００１５】
ＵＳ−Ａ ４，２６４，１４６では、冷却式レーザミラーについて述べられ、冷却式レーザミラーは、ミラー表面に平行な、互いに直角に延びる２つの方向において、ミラーの上部面と下部面の領域で異なる冷却が行われた。
【００１６】
ＥＰ １ １６８ ５３３では、波面の補償について述べられている。補償は、光学部品内での半径方向温度勾配によってもたらされる光学的変化をなくすことが意図される。ＥＰ １ １６８ ５３３では、光学部品内、及び補償媒体内での、ほぼ等しい半径方向加熱分布を達成する試みがなされている。半径方向温度勾配は、その周辺において同じ冷却を受ける両方の媒体によって達成された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、安価で目的に合った方法で、ビームの波形に影響を与えることであり、好ましくは、こうした方法で影響を受けたビームが、「カスタムモード」として知られるものを生成するために、ハイパワーレーザで使用されることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、２次元変調層が、光ビームのビーム断面がほぼ完全に収容されるように、ビームの光学軸に対して横方向に配置されることで、目的が達成される。変調層の２つの基底面の少なくとも１つは、２次元的に冷却され、熱パターンを局所的に与えられ、層の厚みは、光学軸に対して横方向の熱の伝播が無視できるくらい小さくなるほどに、薄くなるように選択される。基底面という表現は、周辺面に対立するものとして使用される。円筒は、たとえば、２つの基底面及び１つの横周辺面を有する。円筒(straight circular cylinder)の場合、２つの互いに平行な基底面が存在するであろう。
【００１９】
しかしながら、変調層では、層の厚みは、次に、入射ビームの波面が変調層に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正が可能になるように厚くなるように選択されなければならず、且つ、熱パターンは、入射ビームの波面が変調層に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正が可能になるように選択されなければならない。従来技術とは対照的に、本発明の場合、熱パターンを、変調層内か、又は変調層に対して適用しながら、少なくとも１つの基底面は、２次元的に冷却される。結果として、変調層内に加えられる熱パターンは、ビーム断面にわたってぼけない。
【００２０】
ここで、熱パターンは、２次元変調層として流体又はゲル層内に加えられる。使用される流体は、好ましくは液体であり、使用されるゲルは、好ましくは以下に述べる特性を有する硬化性ゲルであり、その粘度は、好ましくは、１００ｃＰを超えるべきである。流体及びゲルの代わりに、固体を使用することもできる。その光学特性は、一般に、熱パターンの適用の結果としてあまり変わらない。
【００２１】
本発明と対照的に、始めに述べたＥＰ １ １６８ ５３３は、異なる目的を追求する。ＥＰ １ １６８ ５３３は、一定の半径方向冷却、並びに、補償素子と光学部品の間の密着によって、補償素子と光学部品に対して同じ光学温度勾配を加える。これは、本発明の意図ではない。本発明は、半径方向冷却、すなわち、ビーム軸に対して同心的に作用する冷却ではなく、変調層の少なくとも１つの基底面の２次元冷却により動作する。多少大ざっぱに表現すると、影響を受けるビームの波面は、「冷却面を通過する」。さらに、本発明の場合、「外部生成された」熱パターンが加えられ、ＥＰ １ １６８ ５３３の場合と同様に、その波面が影響を受ける光ビームの放射の吸収による動作は実行されない。
【００２２】
目的を達成するために、本発明による配置構成が利用され、配置構成は、光ビームの波面を修正するために、ビームのビーム経路内に導入することができる影響付与ユニット、及び熱パターンを生成する熱源によって動作する。熱源は影響付与ユニットに作用する。影響付与ユニットは、入射ビームの光学軸に対して横方向に延びる少なくとも１つの２次元冷却板、並びに、２次元の大きさを有する変調層として、冷却板上に配置され、熱源から熱を吸収する、流体又はゲル層を有する。変調層の基底面の少なくとも１つは少なくとも１つの冷却面と密着する。大きさは、ビーム断面をほぼ完全に収容するのに十分に大きい。流体又はゲル層の層の厚みは、ビーム方向に対して横方向の、無視できるくらい小さい熱流のみが起こる程度に小さくなるように設計される。しかしながら、層の厚みは、入射ビームの波面が、流体又はゲルに対する熱作用に基づいて熱パターンによって修正できるほどに厚い。
【００２３】
本発明による配置構成では、目的を達成するために、本発明による影響付与ユニットが使用される。影響付与ユニットは、光ビームのビーム経路内に導入されることができ、光ビームのビーム断面をほぼ完全に収容することができる。影響付与ユニットは、少なくとも１つの２次元冷却板、及び、熱パターンが与えられることができ、且つ、基底面が少なくとも１つの冷却板の上部面と密着している、変調層としての流体又はゲル層を有する。流体又はゲル層の層の厚みは、熱の２次元伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択される。さらに、その層の厚みは、入射ビームの波面が流体又はゲル層に対する熱作用に基づいて熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される。
【００２４】
影響付与ユニットの冷却板は、ここでは、その構成及び意図される目的に応じて、さまざまに構築され得る。
【００２５】
冷却板の材料は、透明で且つ熱について著しい吸収が無いもの、また、透明で且つ光放射について著しい吸収が無いものとすることができる。
【００２６】
流体又はゲルは、その波面が影響を受ける光放射について無視できるほどの吸収を有しながら、透明であってよい。しかしながら、流体又はゲル層はまた、光放射について所定の吸収を有してもよい。
【００２７】
流体又はゲル層は、その基底面のうちの１つが、単一の後部又は前部冷却板上にある状態で存在してもよい（ビーム伝播方向に基づくように）。しかしながら、流体又はゲル層はまた、前部及び後部冷却板によって境界が定められてもよい。前部及び後部冷却板が存在する場合、流体又はゲル層は、固体板の間に囲まれる。波面に影響を与えるために、密度変化によって引き起こされる流体又はゲル層の屈折率の変化が、実質的に頼りにされる。固体板のうちで、一方又は両方の板が、冷却板として形成されてもよく、一方又は両方の冷却板が、必ずしも、互いに平行な基底面を有する必要はない。基底面は、平坦であるか、又は、互いに或る角度を囲んでもよく、さらに、基底面は、非平坦（非平面）外形を有してもよい。単一冷却板のみが使用される場合、流体又はゲル層の厚みを変えることが、実質的に頼りにされる。厚みの変化に従って変形する層コーティングが、その後、流体又はゲル層に施されてもよい。この被覆が透明である場合、動作は透過状態で実行されるはずであり、そのため、影響付与ユニットが、影響を受けるビームによって１回だけ透過照明される(transiluminate)ことが可能である。しかしながら、透過性被覆及び流体又はゲル層のみが透過照明され、その後、反射が後続のミラーで起こることが同様に可能である。そのため、この場合、流体又はゲル層は２回通過される。
【００２８】
しかしながら、被覆はまた、前部面として反射するように形成されてもよい。
【００２９】
しかしながら、影響付与ユニットはまた、光ビームに対して透明な冷却板、及び、局所的に異なる熱パターンを生成することができ、冷却板の反対にある流体又はゲル層の基底面上に配置された加熱層が存在するように、形成されてもよい。
【００３０】
本発明による方法及び本発明による配置構成は、先に説明した本発明による影響付与ユニットによって動作する。このユニットは、熱−光波面変調器と呼ぶことができる。熱−光波面変調器では、流体又はゲル層の材料の熱分散ｄｎ／ｄＴ、及び／又は、熱膨張ｄＬ／ｄＴが利用される。もちろん、他の用途もまた可能であるが、「カスタムモード」を生成するハイパワーレーザにおける使用が指示されることが好ましい。しかしながら、たとえば、レーザロッドの熱誘導による光学収差についての補償を達成するために、影響付与ユニットの使用も提供され得る。
【００３１】
以下の文書では、本発明による方法の例、本発明による配置構成の例、及び本発明による影響付与ユニットの例が、以下の図面を使用することによってさらに詳細に説明されるであろう。本発明のさらなる利点は、説明的な文章から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
光ビーム３の波面を修正するための、本発明による影響付与ユニット１の実施形態が図１に示される。波面の修正に関する物理的な説明は、図３ａ〜図３ｃ及び図４を使用して以下で説明されるであろう。影響付与ユニット１は、光ビーム３のビーム経路内に位置し、光ビーム３のビーム断面ｑ１をほぼ完全に収容することが意図される。図１のビーム３の境界線５は、ビーム３の強度値を識別し、境界線５において、ビームの最大強度が、ｅ分の１に落ちている。影響付与ユニット１は、少なくとも１つの２次元冷却板を有し、ここで、２つの冷却板７ａ及び７ｂが存在する。１つの冷却板のみを有する例示的な実施形態については後述する。冷却板７ａ及び７ｂは、ビーム３の光学軸１５に対して横方向に存在する。横方向に及び互いに平行に存在する冷却板７ａ及び７ｂは、図１において、光学軸１５に直角に存在するように示される。もちろん、他の角度も使用することができるが、透過ビーム３のオフセット及び導入される熱パターンに対する波面修正の歪が生ずる。熱パターンに対する、生成される波面の「歪」が望まれる時には、直角から逸脱する配置構成が常に選択されるであろう。このタイプの「歪」は、歪像が使用される時には有利である可能性がある。影響付与ユニット１は、ここでは、２次元変調層としての基底面と密着する、２つの冷却板７ａ及び７ｂの、２つの上部面１１ａ及び１１ｂの、少なくとも１つの冷却板の上部面に、熱パターンが与えられる層９を有する。
【００３３】
層９の材料を囲む冷却板７ａ及び７ｂは、環状ホルダ１０内に挿入される。ホルダは、図１と対照的に、２つの部分で構成されてもよく、同様に図示しない内部止め具が、冷却板７ａ及び７ｂについて、層９の厚みを決定する。ホルダ１０の材料は、所望されるように選択されてもよい。しかしながら、好ましくは、金属が使用されるであろう。図示しない内部止め具の間に、流体又はゲル用の出口開口を、同様に図示しない出口及び／又は圧力等化開口と共に設けてもよい。
【００３４】
層９の材料は、流体又はゲルであり、以下でさらに指定される。本明細書で述べる例示的な実施形態では、２つの冷却板７ａ及び７ｂが存在するため、層９は、その基底面が２つの冷却板７ａ及び７ｂの２つの上部面１１ａ及び１１ｂ上にある状態で存在する。熱パターンは、図１の左手側から冷却板７ａを通って侵入する放射熱１２によって層９において生成される。層９の厚みは、層９内での熱の２次元伝播が無視できるくらい薄くなるように選択され、２次元伝播が無視できることは、所定の一定温度Ｔ０での基底面にわたる２次元冷却によってさらに達成される。この一様化は、層９内での横方向の熱流をさらに抑制する。しかしながら、層の厚みは、入射ビーム３の波面が、層９に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される。冷却板７ａ及び７ｂは、透明で、且つ、熱パターンを生成する放射熱１２の著しい吸収が無く、且つ、光ビーム３の著しい吸収が無い。層９の材料はまた、ビーム３の波長に対して透明である。冷却板７ａ及び７ｂの材料としては、たとえば、ガラス、石英、サファイアなどが使用可能である。冷却板７ａ及び７ｂの外側は、空気流１３ａ及び１３ｂによって一定温度に保たれる。冷却板７ａ及び７ｂの外側面は、ビーム３の波長について非反射性にされるのが好ましい。
【００３５】
熱−光学式適応波面変調器としての影響付与ユニット１の中心になるものは、高い熱分散を有する熱−光学式アクティブ材料（液体、ゲル、硬化性ゲル）の薄層９である。熱−光学式アクティブ材料層９のための適した材料は、特に、粘度の高い（好ましくは、１００ｃＰより大きい）材料、オイル、ゲル、及び硬化性ゲルである。Ｆ−ＩＭＦ１０５（Newport）、ＯＣＦ−４４６（Nye製）、ＯＣ４３１Ａ（Nye）、ＯＣＫ−４３３（Nye）、及びＳｙｌｇａｒｄ１８４（Dow Corning Corp.製）について、良好な結果が得られた。正確な層の厚みは、用途に応じて、実験的に決定される。材料は、２つの透明円板、ここでは、たとえば、ガラス、サファイアなどの冷却板７ａ及び７ｂの間で締め付けられる。円板７ａ及び７ｂは、始めはホルダとして、次に、層材料を冷却するためにも使用される。熱−光学式アクティブ材料は、たとえば、図１には示さない、波長Ａを有する放射熱１２を放出する光源（レーザ）から生ずる、放射熱１２によって所定の熱パターンに従って局所的に加熱される。したがって、材料は波長Ａを吸収しなければならない。放射熱の吸収によって発生した、材料内で生成された熱は、冷却板が、上部面１１ａ及び１１ｂに対して、ガラス（又はサファイア）の円板７ａ及び７ｂとして密着し、ヒートシンクとして働くことによって消散する。外側面は、図１に示すように、空気流１３ａ及び１３ｂによって、必要である場合には、能動的にさらに冷却されてもよい。層９の薄い厚さ、及び、基底面に対する冷却板７ａ及び７ｂの作用の結果として、ビーム軸１５に対する望ましくない横方向の熱の伝播が防止される。熱分散のために、所定の熱パターンに従う局所的に異なる加熱は、対応する２次元屈折率パターンをもたらし、それによって、所定の２次元光速パターンが生成される。屈折率パターンによって、２次元的に且つ物理的に変調される波長Ｂ（波長Ａと異なる）の光（放射）は、流体又はゲル層９の材料に吸収されてはならない。
【００３６】
すでに先に示したように、ビーム３の波面は、対応する放射熱１２によって導入される２次元熱パターンによる熱作用によって生ずる。そのため、影響付与ユニットは、熱−光学式波面変調器と呼ぶことができる。熱−光学式波面変調器では、流体又はゲル層の熱分散ｄｎ／ｄＴ、及び／又は、熱膨張ｄＬ／ｄＴが利用される。
【００３７】
熱分散の作用は、まず以下で説明されるであろう。
【００３８】
材料の屈折率ｎ、ここでは、流体又はゲル層の屈折率は、温度Ｔと共に変わる。第１の近似として、これは、
ｎ（Ｔ）＝ｎ０＋ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ （１）
と記述される。ここで、ΔＴ＝Ｔ−Ｔ０は、標準温度Ｔ０と、所定位置における熱パターンによって生成される局所温度Ｔとの温度差であり、ｎ０は、標準温度Ｔ０における屈折率である。ある媒体中での光速Ｃｍｅｄｉｕｍは、その屈折率ｎに直接依存するため、これはまた、温度分散ｄｎ／ｄＴのために、温度Ｔに依存する。
Ｃｍｅｄｉｕｍ（Ｔ）＝Ｃｖａｃｕｕｍ／ｎ（Ｔ） （２）
光ビーム、ここでは、光ビーム３の波面を、熱−光学的に横方向に変調させるために、或る媒体中での光速Ｃｍｅｄｉｕｍのこの温度依存性を、ここで利用することができる。基本構造並びに温度Ｔ、屈折率ｎ、及び関連する光速の間の関係は、図３ａ〜図３ｃに示される。熱分散を有する材料（流体又はゲル）のミリメートル範囲の比較的薄い層９は、所定の熱パターンに従う放射熱１２によって、不均一に、局所的に加熱される。流体又はゲル層９における例示的な温度分布は、図３ａに示される。ここでは、図２に示すｘ方向の温度変動のみがプロットされる。ｘは、ビーム３の軸１５上に原点を有するデカルト座標系ｘ−ｙの座標である。熱パターンに対応して光速Ｃｍｅｄｉｕｍが異なるために、図４に示す、ビーム３の入射平面波面１７ａは、層９を通過する時にビーム３の軸１５に平行に、前後に変位する、すなわち、変形する。平面波面１７ａは、図４に示す影響を受けた波面１７ｂになった。波面変調器はまた、「曲がった」波面を反対方向に再び「曲げて真っ直ぐにする」ことができる。
【００３９】
平面波面、ここでは、波面１７の変形は、層９の前と後ろにおける標準値と比較した時の光学経路差ＯＰＤ（２次元的な厚みＬ０と温度Ｔ０に等しい）として記述されてもよい。経路差は、厚みＬを有する層を通過するための、温度差と層の厚みに比例する。
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝［ｎ（ｘ，ｙ）−ｎ０］・Ｌ＝ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ（ｘ，ｙ）・Ｌ（ｘ，ｙ） （３）
流体及びゲル、特に、硬化性ゲルは、約−３・１０−４／℃の大きさの熱分散を有する。比較のために、水は、−１．０・１０−４／℃の熱分散ｄｎ／ｄＴを有するであろう。ここで、熱パターンが与えられる層、すなわち、加熱される層、ここではたとえば、層９を通るビーム３の透過中に、１℃の温度差及び１ミリメートルの層の厚さ当たり−０．３μｍの光学経路差が生ずる。流体又はゲル層に加えられる熱パターンに応じて、経路長パターン又は、標準値に対する経路差パターンＯＰＤ（ｘ，ｙ）が得られることになる。
【００４０】
波面を修正するための、熱分散ｄｎ／ｄＴはまた、図１及び図２に示す影響付与ユニット１に加えて、図５、図６、及び図８に示す影響付与ユニット２１、４１、及び６１で使用される。
【００４１】
先に述べた熱分散ｄｎ／ｄＴの作用以外に、材料の熱膨張もまた、影響付与ユニットで使用することができる。材料は、温度の増加に伴って膨張する。長さの差ΔＬは、温度差ΔＴ及び材料の長さＬ（ここでは、流体又はゲル層の厚み）に比例する。
ΔＬ＝α・Ｌ・Ｔ （４）
ここで、αは膨張係数である。材料層内で、不均一な温度分布が生成される場合、材料はさまざまに膨張することになる。これは、２つの方法で利用することができる。第１に、層の表面が、温度分布によってさまざまに変形させることができる。そのため、変形に追従する境界層が、この表面に塗布される場合、適応的に変形可能な領域を有する影響付与ユニットがこれから得られる。境界層は、反射性（適応的に変形可能なミラー）であるように形成されるのが好ましい。しかしながら、境界層はまた、透明膜であってもよい。
【００４２】
適応的に変形可能なミラーでは、入射ビームと、その後の反射ビームについての光学経路差ＯＰＤは、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝−２・ΔＬ（ｘ，ｙ） （５）
である。ＯＰＤは図４に示される。ミラーにおける反射によって係数２がもたらされる。膨張が光学経路を短縮するため、この値は負である。
【００４３】
光が、流体又はゲル層を透過する場合、材料の光学経路は、高い屈折率のために、材料の膨張によってさらに長くなる。この場合の膨張ΔＬ（ｘ，ｙ）は、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝（ｎｍａｔｅｒｉａｌ（ｘ，ｙ）−ｎａｉｒ）・ΔＬ（ｘ，ｙ） （６）
の光学経路差ＯＰＤ（空気と比較した場合）をもたらす。光ビームが材料（流体又はゲル）を通過するため、熱分散の作用が、ここでは、さらに働くようになる。したがって、この場合、これは両方の熱作用の利用である（負の熱分散の場合、作用は、互いに打ち消し合う可能性もある）。全体として、結果は、正式に、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）−（ｎ０＋ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ（ｘ，ｙ）−ｎａｉｒ）・ΔＬ（ｘ，ｙ）＋ｄｎ／ｄＴ・ΔＴ（ｘ，ｙ）・Ｌ （７）
の一回の通過中の光学経路差である。先に説明した熱膨張が使用されるが、図６に示す影響付与ユニット４１の設計の変形形態としての、さらなる影響付与ユニット５６が図７に示される。図６の実施形態と比較すると、ここでは、流体又はゲル層５９を覆う板４７の一方の面、及び、流体又はゲル層５９の他方の面上の反射性被覆５０もまた取り除かれている。反射性層５７は、図７において、流体又はゲル層５９上の外部層として配置される。
【００４４】
特定の状況下で、熱−光学式アクティブ材料（流体又はゲル）は、表面において直接反射性にされ得る。そうでない場合、ミラーは、薄いガラス又は結晶層又はマイラや金属箔などの膜からなるであろう。
【００４５】
透過型波面変調器と比較した時のミラーの１つの利点は、影響付与ユニットの背面が自由のままであることである。これは、熱−光学式アクティブ層を加熱する種々の方法を可能にする。
１．熱−光学式アクティブ層は、光学的に（レーザによって）加熱される。この場合、材料はこの放射熱を吸収しなければならない。
２．（薄い）吸収層は、熱−光学式アクティブ材料の後ろに塗布される。この層は、レーザによって局所的に加熱される。材料は、熱伝導によって加熱される。
３．加熱層は、熱−光学式アクティブ材料の後ろに塗布され、アクティブ層を電気抵抗によって局所的に加熱する。
【００４６】
そのため、熱パターンが、放射熱５８によって背面から放射入力される(radiate in)場合、放射入力された熱パターンに従って反射層５７の「曲げ」が起こる。この設計の変形形態において、流体又はゲル層５９はもはや、入射光放射に対して透明である必要はない。板５２及び５５と同様に形成され、冷却用流体６８（たとえば、水）を囲む、２つの板６７ａ及び６７ｂは、放射熱５８をほんのわずかだけ吸収するように形成されるべきである。
【００４７】
ここでは２３によって識別される光ビームの、波面を修正する影響付与ユニットとして、図５に示す熱−光学式適応ミラー２１もまた利用することができる。影響付与ユニット２１はミラーの役目を果たすため、図５に示すように、影響付与ユニット２１はこの時、ビーム２３が或る角度で反射するか、又は、反射して自分の方へ戻るように配置され得る。ここでもまた、光ビーム２３のビーム断面ｑ２は、ミラーに似た影響付与ユニット２１によってほぼ完全に収容される。さらに、ミラーに似た影響付与ユニット２１は、流体又はゲル層２９がビーム２３のビーム断面ｑ２をほぼ完全に収容できるように、放射入力される可能性があるビーム２３の光学軸２５に対して横方向に配置された流体又はゲル層２９を有する。ミラーに似た影響付与ユニット２１は、単一の２次元冷却板２７のみを有し、２次元冷却板２７は、流体又はゲル層２９の基底面が、その上部面２６上に密着して配置される冷却板７ａ及び７ｂと同様に形成される。ここでもまた、流体又はゲル層は、熱パターンを与えられる可能性がある。流体又はゲル層２９は、或る層の厚みを有し、その厚みは、第１に、冷却板２７を使って、熱の２次元伝播が無視できるくらい薄くなるように選択され、第２に、入射ビーム２３の波面が流体又はゲル層２９に対する熱作用に基づく熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される。冷却板２７の反対にある流体又はゲル層２９の面上には、入射ビーム２３を所定の反射係数で反射する反射被覆３０が直接配置される。一般に、意図することは、可能性のある最も完全な反射であることになる。しかしながら、ビーム２３の減衰が同時に望まれる場合、約１００％未満の反射値を選択することもできる。加熱層３１は外側で反射層に続く。加熱層３１は、この時、熱パターンを生成するための局所的に駆動可能な加熱素子を有する加熱円板であってもよい。しかしながら、加熱層はまた、適切な熱パターンを有する放射熱が衝当する吸収面としてのみ形成されてもよい。冷却板２７は、空気流３２によって能動的に冷却される、すなわち、所定の温度Ｔ０に保たれる。この構造の場合、「変調される」光ビーム２３は、流体又はゲル層２９を２回通過する。
【００４８】
ミラーはまた、隣接素子の隣接面に、すなわち、ここではたとえば、加熱層３１に反射性被覆を塗布することによって生成されてもよい。
【００４９】
図５に示す影響付与ユニットの利点は、流体又はゲル層が２回通過されるために、熱分散の作用が２倍になることである。
【００５０】
影響付与ユニットとしての熱−光学式アクティブミラー４１の設計の変形形態が図６に示される。ここでもまた、影響付与ユニット４１は、ｑ３のビーム径を有する光ビーム４３をほぼ完全に収容するように意図される。影響付与ユニット４１は、影響付与ユニット２１と同様に、また、同じ配置構成で、光放射４３に対して透明であり、流体又はゲル層４９を外部から分離する第１冷却板４７を有する。冷却板４７の反対にある、流体又はゲル層４９の側面には、反射性被覆５０が配置される。ビーム軸４５について「変調される」入射ビーム４３は、ビーム２３と同様に誘導される。反射性被覆５０上の、層４９から離れた方に面する側面上には、熱パターンを透過させる放射熱４２に対してほぼ透明であるさらなる冷却板５２、それに続いて、冷却剤５４（たとえば、水）用の中空空間５３、及び冷却剤５４を外部から密封するさらなる板５５が存在する。冷却剤５４用の接続部は図示されていない。反射性被覆５０は、熱放射の透過に対する実質的な障害物とはならない。しかしながら、流体又はゲル層４９はまた、反射性被覆５０によって加熱される可能性がある。反射性被覆５０は薄いため、横方向の熱伝導は無視することができる。
【００５１】
先に述べ、図１、図５、及び図６に示した、影響付与ユニット１、２１、及び４１では、冷却板７ａ／７ｂ、２７、及び４７がその中に含まれるはずである、横（前及び後ろ）境界素子によって境界が定められる、流体又はゲル層９、２９、又は４９は、ほぼ同じ層の厚みで形成される。図８に示し、反射性被覆６０を同様に有する影響付与ユニット６１では、次に、ビーム６２が影響を受けるために透明である被覆板６３をここでは使用して、流体又はゲル層が所定の形６９にされる。図８では、形６９の厚みの関係は誇張して示される。通常、０．５〜３ｃｍの、形６９の直径が与えられると、最大厚み（中央の）は約０．５〜４ｍｍである。［ファイバ技術（たとえば、電気通信伝送）では、もちろん、より短い寸法を得ることが可能である。］ここでもまた、影響付与ユニット６１は、ビーム径ｑ４をほぼ完全に収容することが意図される。被覆板６３は、ここでは、ビーム軸６５に直角に延びる外部側面６５及び流体又はゲル層６９を形成する内部側面６６を有する。外部及び内部側面は、もちろん、さまざまに形成される可能性がある。たとえば、流動性流体７０による能動冷却の配置構成は、影響付与ユニット４１の配置構成と同様に形成され、同様に、２つの板７３ａ及び７３ｂは冷却用流体７０用の中空空間７１を囲む。板７３ｂは、特に、冷却板の役をし、限られた範囲で、被覆板６３も冷却板の役をする。ビーム６２は、反射性被覆６０で反射される。影響付与ユニットは、熱パターンが加えられると、レンズ作用を示す。放射熱７６は、その時、ビーム軸６５にほぼ直角に放射入力する。影響付与ユニット６１は、熱−光学式適応レンズの役目を果たす。全体の配置構成が、光学的発散レンズの役目を果たし得るため、影響付与ユニット６１の機械的寸法を決定する時に、入るビーム断面ｑ４が出る断面と異なることに注意が払われなければならない。
【００５２】
従来のレンズは、変動の無い、所定の屈折力を特徴とするが、適応レンズの屈折力は変わる場合がある。たとえば、レーザロッドにおける熱誘導式レンズを補償するために、こうした適応レンズが使用されてもよい。熱−光学式適応層６９（レンズの形）の厚みは、ビーム軸６５に対して横方向に変わる。座標系の原点がビーム軸上に存在し、ｘ及びｙが原点に関して垂直に延びる状態で、横方向位置（ｘ，ｙ）における放射熱７６の吸収能は、流体又はゲル層６９の層の厚みに比例する。流体又はゲルの、より厚い地点における熱抵抗（ビーム軸６５に平行に測定した）はさらに増加する。２つの作用が一緒になって、層６９内の温度をもたらし、したがって、入射ビームについての光学経路長ももたらし、反射ビームが光学軸に対して横方向に変わる。層６９の所定の形が適切に選択されると、吸収された放射熱７６によって加えられた熱分散ｄｎ／ｄＴによって、ビーム６２に対して放物面に見える内部側面６６のコース（course）を達成することができる。そのため、均一照射によって、放射入力される加熱パワーに屈折力が直接依存するレンズ作用を達成することができる。別個の光学加熱源の代わりに、この例示的な実施形態では、変調されるビーム自体を加熱源として使用してもよい。
【００５３】
被覆板６３及び流体又はゲルは、放射熱７６が放射入力されない状態で、同じ屈折率を有するように選択される場合、影響付与ユニットは、休止状態にある（加熱パワーが無い）時、単なるミラーの役目を果たす。
【００５４】
図７では、加えられた熱パターンによって所望の通りに変形させることができる平坦反射層５７ａが示される。この目的のために、図９は、反射層５７ｂを有する影響付与ユニット８２の設計の変形形態を示す。ここでもまた、２つの板６７ａ及び６７ｂと同様に、冷却流体６８と類似の冷却流体７４を囲む２つの板７２ａ及び７２ｂが存在する。板６７ｂと対照的に、ここでは、変調層としての流体又はゲル層７５に隣接する冷却板の役目を果たす板７２ｂは、平坦平面から逸脱する表面輪郭５７ｂを有する。ここでもまた、図８と同様に、表面湾曲が誇張して示される。入射及び反射光ビーム７７ｂの入射ビーム軸７７ａの領域では、層は、わずか約１ｍｍ厚である。入射ビームはビーム断面ｑ５を有する。反射層５７ｂは、図７の配置構成と同様に、流体又はゲル層７５上に配置される。休止状態では、図９のこの反射層５７ｂは、平面表面である［しかし、平面表面である必要はなく、別の休止表面形状（熱パターンが加えられない状態で）もまた規定され得る］。ここで、加熱強度がビーム断面にわたって一定である状態で、放射熱７８が放射入力される場合、図９に示す湾曲が得られる。図９では、放射熱７８は、縦方向に起こる。しかしながら、放射熱７８はまた、図８に示すように、横方向に誘導される可能がある。図９は、熱パターンが加えられており、放射熱７８のビーム断面にわたって加熱パワーが一定である状態を示す。放射熱７８は、もちろん、所定の異なる２次元加熱パワー分布であってもよい。
【００５５】
影響付与ユニットについて、横方向に、できる限り多く(highly)分解される２次元温度分布Ｔ（ｘ，ｙ）の生成が必要である。本発明は、特別に制御可能な（適応的な）横方向温度分布、又は横方向に変調した光学経路差の生成を扱う。特定の温度分布を得るために、熱源及びヒートシンクの幾何学的配置構成に注意を払われなければならない。
【００５６】
熱−光学式アクティブ層において、座標ｘ及びｙを有する点における温度は、気温並びに導入される熱パターンによって影響を受ける。横方向において、すなわち、放射入力されるビーム３、２３、及び４３の断面にわたって、また、或る程度まで、ビーム６２の断面において、可能性のある最も独立した温度分布Ｔ（ｘ，ｙ）を実施することができるようにするために、熱流は、できる限り縦方向にのみ、すなわち、入射ビーム３、２３、４３、及び６２のビーム軸１５、２５、４５、及び６５に平行に起こらなければならない。
【００５７】
薄い熱−光学式アクティブ層の２次元冷却によって、縦方向の熱流は、横方向に著しく伝播されることなく生成される可能性がある。
【００５８】
これを達成するために、冷却システムは、熱出力が消散するのに適していなければならない。熱パターンを生成するための加熱パワーが低い場合、特定の状況下では、冷却板に沿って掃引する周辺空気が適当である場合があるが、冷却は、高い熱出力で能動的に実行されなければならない。２次元水冷却又は２次元空気冷却を使用することができる。この場合、熱−光学式アクティブ材料は、ヒートシンクと直接接触する必要はない。ガラス、石英、又は他の材料のさらなる層が、間に位置してもよい。熱−光学式アクティブ材料において結果として得られる温度を、低いレベルに保ち、さらに、横方向の熱流を防止することを可能とするために、この層の熱抵抗が、対応して、低くなければならない。
【００５９】
さらなる冷却の可能性として、ロッド冷却が述べられるべきである。この場合、熱−光学式アクティブ材料は、ロッドの端面に密着し、この端面にわたって延びる。ヒートシンクは、この時、ロッドの他端の周囲面上に位置する。この場合、熱は、ロッドの他端において、横方向に流れるが、ロッドの第１端における材料からの熱流は、縦方向に起こる。ロッド冷却ついての欠点は、熱−光学式アクティブ材料の温度が、比較的長くなければならないロッドの熱抵抗のために増加することになることである。
【００６０】
熱パターンを生成するための温度の局所的な増加は、種々の方法で実施することができる。熱−光学式アクティブ材料の選択的な加熱は、局所電気的加熱素子によって、又は、電磁放射の吸収によって達成できる。「電気的」加熱の場合、熱源は、熱−光学式アクティブ材料内にはない。熱パターンは、熱−光学式アクティブ材料の表面上に載置される加熱素子から生じる熱の局所的伝達によって生成される。電磁放射の吸収の場合、熱−光学式アクティブ材料は、層内で局所的に直接加熱される。
【００６１】
吸収特性の所定の局所変動がある状態で、電磁放射の均一照射が行われる時に、熱パターンがさらに生成され得る。この場合、温度分布（熱パターン）は、簡単な熱源によって簡単な方法で実施することができる。
【００６２】
しかしながら、適した形に作られた素子による均一加熱を実行することもでき、適した形に作られることは、２次元的に異なる層の厚みを意味することが理解される。異なる局所座標において異なる層の厚みが存在するため、均一加熱の場合の結果は、幾何学的経路長が異なる光学経路長である。各材料は、熱−光材料でさえ、熱抵抗Ｒを有する。熱抵抗は、材料の層の厚みＬに比例し、その熱伝導率ｋに反比例する。所定の熱−光材料の場合、したがって、熱抵抗Ｒは、層の厚みＬの構成(configuration)によって影響を受けることができる。一方、熱抵抗Ｒは、熱−光材料の、結果として得られる温度変動に影響を与える。たとえば、熱−光材料が、加熱パワーＱで局所的に加熱される場合、層内で結果として得られる温度は、熱抵抗Ｒに著しく依存する。この時、層の厚みＬが、ｘ、ｙに対して横方向依存した状態でさまざまに選択される場合、結果として得られる温度差ΔＴ（ｘ，ｙ）は、したがって、目的に合うように影響を受けることができる。
【００６３】
方程式（３）〜（７）が示すように、光学経路差ＯＰＤはまた、温度差ΔＴ以外に、層の厚みＬに依存する。したがって、横方向の層の厚みＬの所定の変動によって、光学経路差ＯＰＤは、２回影響を受けることができる。
【００６４】
熱−光層が異なる厚みを有するように選択され、材料が均一加熱ビームによって加熱される場合、層の厚みＬの所定の変動の結果として、所定の横方向温度分布が得られ、こうして、対応する光学経路差（→熱パターン）が得られる。
【００６５】
熱−光学式アクティブ層の加熱が、図１０に概略的に示したように、放射熱によって実行される場合、この目的のために、少なくとも１つの外部放射源８０が必要とされる。外部放射源８０は、ここでは８３で識別される影響付与ユニットにおいて熱パターンを生成するのに必要とされる放射熱８１ａを生成する。ユニット８５を使用して、放射熱８１ａは、イメージング処理によって、適した強度分布が加えられる（→情報−保持放射熱８１ｂ）。イメージング処理として、たとえば、所定の位置においてだけ、放射に対して、完全に透明である、部分的に透明である、又は、全く透明でない、機械的マスク又は液晶が適している。イメージング処理として、時間制御式偏向ミラー（ガルバノメータミラーとして知られているもの）もまた使用できる。情報−保持放射熱８１ｂは、その後、イメージング光学部品８４によって、加熱される波面変調器上の地点上に投射される（収束した放射熱８１ｃ）。
【００６６】
熱−光学式適応ミラー又は波面変調器によって、ビーム、ここではたとえば、ビーム９０ａの波面は、目的に合うように影響を受けることができる。影響を調べ、再調整するために、図１１が示す、「閉ループ」配置構成として知られるものによって動作することが可能である。この場合、入射する放射９０ａは、影響付与ユニット９１によって「変調される」。影響付与ユニット９１から出るビーム９０ｂの波面を決定するために、部分的ビーム９３が、物理的ビームスプリッタ９７（幾何学的ビームスプリッタではない）によってビーム診断検出器９９上に導かれる。幾何学的ビームスプリッタと対照的に、物理的ビームスプリッタ９７は、ビーム断面にわたって、相対的な強度分布を変えない。ビーム診断検出器９９を使用して、出て来るビーム９０ｂから結合した部分的ビーム９３のビーム形状を、波面に加えて決定できることが好ましい。ビーム診断検出器９９からの信号１００は、必要な熱パターンの生成及び適切な補正のためのユニットを有するユニット１０１に供給される。ユニット１０１はその後、影響付与ユニット９１に、適切な方法で作用する。出て来るビーム９０ｂの波面が所定の結果から逸脱する場合、所望の出力ビーム９０ｂを得るために、適切な補正を行うことができる。ビーム診断検出器９９は、既に述べたシャック−ハルトマン検出器を収容してもよい。
【００６７】
図１２で、出力ミラー１０３、増幅器（たとえば、レーザ結晶）１０５、及び他の共振器ミラー１０６の位置によって示される、光学共振器１０２のモードは、上述したように、影響付与ユニットによって目的に合うように影響を受けてもよい。特に、望ましくない収差を補正することができ、「カスタムモード」を生成することもできる。従来の１００％共振器ミラー１０６の代わりに、これは、熱−光学式アクティブミラー１０６として設計される。レーザ共振器１０２において、ミラー１０６上に入射し、ミラー１０６によって再び反射する共振器放出１０９の波面は、増幅器１０５の任意の収差が補償され、共振器放射１０９の所望の横方向強度分布が生成されるように、ユニット１０７によって生成される熱パターンによって設定される。出力放射１１３の一部１１２が物理的ビームスプリッタ１１１を介してその上にもたらされるビーム診断検出器１１０によるビーム形状測定値を使って、所望の結果が達成されたかどうかを調べることが可能である。所望の結果が達成されていない場合、ユニット１０７によって生成された熱パターンが、それに応じて修正される。
【００６８】
１００％ミラーを波面変調器として形成する代わりに、従来の１００％共振器ミラーを使用することもでき、共振器放射を伝える波面変調器が、共振器の付加的な素子として配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】２つの２次元冷却板を有する、本発明による影響付与ユニットの設計の変形形態の縦断面図である。
【図２】図１に示す影響付与ユニットの、図１で示す視方向ＩＩの平面図である。
【図３ａ】ビーム軸から生じ、且つ、入射光ビームの光学軸に直角である、流体又はゲル層の横方向座標ｘに対する温度変動Ｔ（ｘ）を示す図である。
【図３ｂ】ビーム軸から生じ、且つ、入射光ビームの光学軸に直角である、流体又はゲル層の横方向座標ｘに対する、温度変動Ｔ（ｘ）によってもたらされる屈折率ｎ（ｘ，Ｔ）の変化を示す図である。
【図３ｃ】ビーム軸から生じ、且つ、入射光ビームの光学軸に直角である、流体又はゲル層の横方向座標ｘに対する、屈折率の変化によってもたらされる透明層内の光速Ｃｍｅｄｉｕｍ（ｘ）の変化を示す図である。
【図４】図３ａ〜３ｃに示す特性を有する熱−光学式アクティブ層（流体又はゲル層）を通る平面波面の通過を示す図である。
【図５】１つの冷却板及び反射性被覆のみを有する熱−光学式適応ミラーとして形成された、本発明による影響付与ユニットの設計の変形形態の縦断面図である。
【図６】図５に示す熱−光学式適応ミラーの変形形態の縦断面図である。
【図７】ミラーの役目を果たす影響付与ユニットの変形形態の縦断面図である。
【図８】適応レンズ作用を有する影響付与ユニットの変形形態の縦断面図である。
【図９】適応レンズ作用を有するミラーの役目を果たす影響付与ユニットの変形形態の縦断面図である。
【図１０】光ビームの波面を修正するための影響付与ユニットを有する配置構成の略図である。
【図１１】影響付与ユニットによって修正された入射ビームの波面を調べるための配置構成、及び、修正された波面が規定に対応しない場合の補正の略図である。
【図１２】熱−光学式適応共振器ミラーを有する「カスタム−モード」共振器の配置構成の略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の波面（１７）を修正する方法であって、２次元変調層（９；２９；４９；６９；７５）は、前記光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）のビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）がほぼ完全に収容されるように、前記ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の光学軸（１５；２５；４５；６５）に対して横方向に配置され、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）の２つの基底面の少なくとも１つは２次元的に冷却され、前記変調層は熱パターンを局所的に与えられ、層の厚みは、前記光学軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）に対して横方向の熱の伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択され、前記層の厚みは、前記入射ビーム（３；２３；４３；６２；９０；１０９）の前記波面（１７ａ）が前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記熱パターンによって修正が可能になるように厚くなるように選択され、且つ、前記熱パターンは、前記入射ビーム（３；２３；４３；６２；９０；１０９）の前記波面（１７ａ）が前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記熱パターンによって修正が可能になるように選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
光学軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）を有する光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の波面（１７）を、そのビーム経路内に導入することができる影響付与(influencing)ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）、及び該影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）において熱パターンを生成することができる熱源（１２；３１；４２；７６；８０；１０１；１０７）によって修正するための、請求項１に記載の方法を実現する配置構成であって、前記影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）は、前記光学軸（１５；２５；４５；６５）に対して横方向に延びる少なくとも１つの２次元冷却板（７ａ、７ｂ；２７；５２；７２ｂ；７３ｂ）、及び、少なくとも１つの基底面（１１ａ、１１ｂ）を有する２次元変調層（９；２９；４９；６９；７５）を有し、該変調層（９；２９；４９；６９；７５）は、前記熱源の熱の少なくとも一部の吸収のために設計され、前記ビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）をほぼ完全に収容するのに十分に大きな２次元の大きさを有し、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）の前記層の厚みは、前記ビーム軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）に対して横方向の無視できるくらい小さい熱流のみが起こるほどに小さくなるように設計され、前記層の厚みは、前記入射ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の前記波面（１７）が、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記加えられた熱パターンによって修正できるくらい厚いことを特徴とする配置構成。
【請求項３】
光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の波面（１７ａ）を修正するための、請求項２に記載の配置構成のための影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）であって、前記光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の前記ビーム経路内に導入されること、及び、前記ビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）をほぼ完全に収容することが可能であり、なお該影響付与ユニットは、前記ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の前記ビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）をほぼ完全に収容することができるように、前記光学軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）に対して横方向に配置される、少なくとも１つの基底面（１１ａ、１１ｂ）を有する２次元変調層（９；２９；４９；６９；７５）と、該変調層（９；２９；４９；６９；７５）の前記少なくとも１つの基底面（１１ａ、１１ｂ）がその１つの基底面上で密着して配置され、且つ、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）がその１つの基底面上で熱パターンを与えられることができる少なくとも１つの２次元冷却板（７ａ、７ｂ；２７；５２；７２ｂ；７３ｂ）と、熱の２次元伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択され、また、前記入射ビーム（３；２３；４３；６２；９０；１０９）の前記波面（１７）が前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記加えられた熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される層の厚みを有する前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）とを特徴とする影響付与ユニット。
【請求項４】
影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）であって、前記少なくとも１つの冷却板（７ａ、７ｂ；５２；６３；６７ａ；６７ｂ；７２ａ；７２ｂ）の材料は、透明で、且つ、前記熱パターンを生成する放射熱（１２；４２；５８；７６；７８）を著しく吸収しないことを特徴とする、請求項３に記載の影響付与ユニット。
【請求項５】
影響付与ユニット（１；２１；６１；９１）であって、前記少なくとも１つの冷却板（７ａ、７ｂ；２７；６３）の材料は、透明で、且つ、前記光放射（３；２３；６２；９０）を著しく吸収しないことを特徴とする、請求項３又は４に記載の影響付与ユニット。
【請求項６】
影響付与ユニット（１；２１；４１；６１；８３；９１；１０６）であって、前記変調層（９；２９；４９；６９）は、前記光放射（３；２３；４３；６２）に対して透明であることを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項７】
影響付与ユニット（１）であって、前記変調層（９）は、前部及び後部冷却板（７ａ、７ｂ）によって境界が定められることを特徴とする、請求項３から６のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項８】
影響付与ユニット（２１；４１；５６；６１；８２）であって、前記変調層（２９；４９；５９；６９；７５）の前記基底面のうちの１つと密着しており、前記入射光ビーム（２３；４３）を所定の反射係数で反射する反射性被覆（３０；５０；５７ａ；５７ｂ；６０）を特徴とし、好ましくは、前記反射性被覆（５７ａ、５７ｂ）は変形可能になるように設計される、請求項１から４のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項９】
前記冷却板の反対にある前記変調層の前記基底面上に直接配置されており、前記光ビームに対してできる限り完全に透明である変形可能な層被覆を特徴とする、請求項３から８のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項１０】
影響付与ユニット（２１）であって、前記光ビーム（２３）に対して透明であるただ１つの冷却板（２７）、及び、該冷却板（２７）の反対にある前記変調層（２９）の前記基底面上に配置され、局所的に異なる熱パターンを生成することができる加熱層（３１）を特徴とする、請求項３から９のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項１１】
影響付与ユニット（１；２１；４１；８３；９１；１０６）であって、前記変調層（９；２９；４９）は、層の厚みが許容誤差を除けば同じである、流体又はゲル層であり、加えられる前記熱パターンは、２次元的に作用する放射熱（１２；４２）を使用した適切な強度分布によって前記変調層に加えられることができることを特徴とする、請求項３から１０のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項１２】
影響付与ユニット（６１）であって、前記２次元変調層（７５）は異なる厚み形状を有し、前記変調層に加えられる前記熱パターンは、入射する放射によって生成されることができ、該入射する放射は、最大の層の厚みを照射することができるほどに少なくとも広く、それでも、前記変調層の前記層の厚みは、熱の２次元伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択され、且つ、前記変調層の前記層の厚みは、前記入射ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の前記波面（１７）が、前記変調層（９；２９；４９；６９）に対する熱作用に基づく前記加えられた熱作用によって修正されることができるくらい厚くなるように選択され、前記変調層の前記材料は、好ましくは、流体又はゲルであることを特徴とする、請求項３から１０のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項１】
光ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の波面（１７）を修正する方法であって、２次元変調層（９；２９；４９；６９；７５）は、前記光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）のビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）がほぼ完全に収容されるように、前記ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の光学軸（１５；２５；４５；６５）に対して横方向に配置され、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）の２つの基底面の少なくとも１つは２次元的に冷却され、前記変調層は熱パターンを局所的に与えられ、層の厚みは、前記光学軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）に対して横方向の熱の伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択され、前記層の厚みは、前記入射ビーム（３；２３；４３；６２；９０；１０９）の前記波面（１７ａ）が前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記熱パターンによって修正が可能になるように厚くなるように選択され、且つ、前記熱パターンは、前記入射ビーム（３；２３；４３；６２；９０；１０９）の前記波面（１７ａ）が前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記熱パターンによって修正が可能になるように選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
光学軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）を有する光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の波面（１７）を、そのビーム経路内に導入することができる影響付与(influencing)ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）、及び該影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）において熱パターンを生成することができる熱源（１２；３１；４２；７６；８０；１０１；１０７）によって修正するための、請求項１に記載の方法を実現する配置構成であって、前記影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）は、前記光学軸（１５；２５；４５；６５）に対して横方向に延びる少なくとも１つの２次元冷却板（７ａ、７ｂ；２７；５２；７２ｂ；７３ｂ）、及び、少なくとも１つの基底面（１１ａ、１１ｂ）を有する２次元変調層（９；２９；４９；６９；７５）を有し、該変調層（９；２９；４９；６９；７５）は、前記熱源の熱の少なくとも一部の吸収のために設計され、前記ビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）をほぼ完全に収容するのに十分に大きな２次元の大きさを有し、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）の前記層の厚みは、前記ビーム軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）に対して横方向の無視できるくらい小さい熱流のみが起こるほどに小さくなるように設計され、前記層の厚みは、前記入射ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の前記波面（１７）が、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記加えられた熱パターンによって修正できるくらい厚いことを特徴とする配置構成。
【請求項３】
光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の波面（１７ａ）を修正するための、請求項２に記載の配置構成のための影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）であって、前記光ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の前記ビーム経路内に導入されること、及び、前記ビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）をほぼ完全に収容することが可能であり、なお該影響付与ユニットは、前記ビーム（３；２３；４３；６２；７７ｂ；９０；１０９）の前記ビーム断面（ｑ１；ｑ２；ｑ３；ｑ４；ｑ５）をほぼ完全に収容することができるように、前記光学軸（１５；２５；４５；６５；７７ａ）に対して横方向に配置される、少なくとも１つの基底面（１１ａ、１１ｂ）を有する２次元変調層（９；２９；４９；６９；７５）と、該変調層（９；２９；４９；６９；７５）の前記少なくとも１つの基底面（１１ａ、１１ｂ）がその１つの基底面上で密着して配置され、且つ、前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）がその１つの基底面上で熱パターンを与えられることができる少なくとも１つの２次元冷却板（７ａ、７ｂ；２７；５２；７２ｂ；７３ｂ）と、熱の２次元伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択され、また、前記入射ビーム（３；２３；４３；６２；９０；１０９）の前記波面（１７）が前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）に対する熱作用に基づく前記加えられた熱パターンによって修正できるくらい厚くなるように選択される層の厚みを有する前記変調層（９；２９；４９；６９；７５）とを特徴とする影響付与ユニット。
【請求項４】
影響付与ユニット（１；２１；４１；５６；６１；８２；８３；９１；１０６）であって、前記少なくとも１つの冷却板（７ａ、７ｂ；５２；６３；６７ａ；６７ｂ；７２ａ；７２ｂ）の材料は、透明で、且つ、前記熱パターンを生成する放射熱（１２；４２；５８；７６；７８）を著しく吸収しないことを特徴とする、請求項３に記載の影響付与ユニット。
【請求項５】
影響付与ユニット（１；２１；６１；９１）であって、前記少なくとも１つの冷却板（７ａ、７ｂ；２７；６３）の材料は、透明で、且つ、前記光放射（３；２３；６２；９０）を著しく吸収しないことを特徴とする、請求項３又は４に記載の影響付与ユニット。
【請求項６】
影響付与ユニット（１；２１；４１；６１；８３；９１；１０６）であって、前記変調層（９；２９；４９；６９）は、前記光放射（３；２３；４３；６２）に対して透明であることを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項７】
影響付与ユニット（１）であって、前記変調層（９）は、前部及び後部冷却板（７ａ、７ｂ）によって境界が定められることを特徴とする、請求項３から６のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項８】
影響付与ユニット（２１；４１；５６；６１；８２）であって、前記変調層（２９；４９；５９；６９；７５）の前記基底面のうちの１つと密着しており、前記入射光ビーム（２３；４３）を所定の反射係数で反射する反射性被覆（３０；５０；５７ａ；５７ｂ；６０）を特徴とし、好ましくは、前記反射性被覆（５７ａ、５７ｂ）は変形可能になるように設計される、請求項１から４のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項９】
前記冷却板の反対にある前記変調層の前記基底面上に直接配置されており、前記光ビームに対してできる限り完全に透明である変形可能な層被覆を特徴とする、請求項３から８のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項１０】
影響付与ユニット（２１）であって、前記光ビーム（２３）に対して透明であるただ１つの冷却板（２７）、及び、該冷却板（２７）の反対にある前記変調層（２９）の前記基底面上に配置され、局所的に異なる熱パターンを生成することができる加熱層（３１）を特徴とする、請求項３から９のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項１１】
影響付与ユニット（１；２１；４１；８３；９１；１０６）であって、前記変調層（９；２９；４９）は、層の厚みが許容誤差を除けば同じである、流体又はゲル層であり、加えられる前記熱パターンは、２次元的に作用する放射熱（１２；４２）を使用した適切な強度分布によって前記変調層に加えられることができることを特徴とする、請求項３から１０のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【請求項１２】
影響付与ユニット（６１）であって、前記２次元変調層（７５）は異なる厚み形状を有し、前記変調層に加えられる前記熱パターンは、入射する放射によって生成されることができ、該入射する放射は、最大の層の厚みを照射することができるほどに少なくとも広く、それでも、前記変調層の前記層の厚みは、熱の２次元伝播が無視できるくらい小さくなるほどに薄くなるように選択され、且つ、前記変調層の前記層の厚みは、前記入射ビーム（３；２３；４３；９０；１０９）の前記波面（１７）が、前記変調層（９；２９；４９；６９）に対する熱作用に基づく前記加えられた熱作用によって修正されることができるくらい厚くなるように選択され、前記変調層の前記材料は、好ましくは、流体又はゲルであることを特徴とする、請求項３から１０のいずれか１項に記載の影響付与ユニット。
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図６】
【図４】
【図８】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図５】
【図３】
【図６】
【図４】
【図８】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００７−５２４１０６（Ｐ２００７−５２４１０６Ａ）
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０１８６４（Ｐ２００６−５０１８６４）
【出願日】平成１６年２月１７日（２００４．２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００１４７３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７７１３５
【国際公開日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（５０５３２３５５２）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年２月１７日（２００４．２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００１４７３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７７１３５
【国際公開日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（５０５３２３５５２）
【Ｆターム（参考）】
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