DE102010015682A1 - Device for detecting radiation of machining workpiece, comprises lens, outer rim of lens, focusing mirror, scraper mirror, and detectors, where intensity of laser emitted from workpiece in radiation process is detected by outer rim - Google Patents

Device for detecting radiation of machining workpiece, comprises lens, outer rim of lens, focusing mirror, scraper mirror, and detectors, where intensity of laser emitted from workpiece in radiation process is detected by outer rim Download PDF

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Abstract

The device comprises a lens, an outer rim of the lens, a focusing mirror, a scraper mirror, and detectors, where the intensity of laser emitted from the workpiece in the radiation process is detected by the outer rim of the lens arranged in the machining head facing the scraper mirror attached on the machining head and deflected perpendicular to the laser beam and falls on the focusing mirror. The intensity of excessive and unwanted laser radiation reflected in part from the workpiece is cut by the radiation process and is divided into its spectral components. The device comprises a lens, an outer rim of the lens, a focusing mirror, a scraper mirror, and detectors, where the intensity of laser emitted from the workpiece in the radiation process is detected by the outer rim of the lens arranged in the machining head facing the scraper mirror attached on the machining head and deflected perpendicular to the laser beam and falls on the focusing mirror. The intensity of excessive and unwanted laser radiation reflected in part from the workpiece is cut by the radiation process and is divided into its spectral components and focused on detectors. The focusing element: consists of a Fresnel zone plate; is formed with reflective surfaces made of polished metal; is executed as ring lattice, a reflection phase grating with preferred-reflection and as Blazed grating, or as a combination of Fresnel zone plate and Blazed grating, where the rings of the lattice are getting thinner on the outside of a grid as the Fresnel zone plate; and exhibits a helical structure instead of an annular structure. The focused element is designed not only for the first order but also for higher orders 2, 3 or more and during the blazed grating, the propagation vector of light vertically stands on the grooves for the selected higher order.

Description

Die AufgabeThe task

Bei der Lasermaterialbearbeitung ist es notwendig und sinnvoll, zur Prozesskontrolle die vom Bearbeitungspunkt emittierte elektromagnetische Strahlung zu messen und daraus Kenngrößen zu ermitteln, die Aufschluss über die Qualität der Bearbeitung geben und zum Regeln des Bearbeitungsprozesses verwendet werden können.In laser material processing, it is necessary and sensible to measure the electromagnetic radiation emitted by the processing point for process control purposes and to determine parameters which provide information about the quality of the processing and can be used to control the processing process.

Beispiele dafür sind die Überwachung beim Laserschweißen, die Leistungsregelung des Einstechprozesses und die Ermittlung des Durchstechzeitpunktes vor Beginn des Schneidens, die Überwachung und Regelung des Schneidprozesses selber, Erkennung von Plasmabildung und anderes mehr.Examples include laser welding monitoring, power control of the piercing process and determination of piercing timing prior to cutting, monitoring and control of the cutting process itself, detection of plasma formation, and more.

Derartige Vorrichtungen werden in den Patenten EP 1886757 A1 , DE 10 2004 020 704 A1 , DE 44 33 675 A1 , DE 196 44 101 C1 , DE 10 2008 015 133 B4 und US 6,596,961 B2 beschrieben.Such devices are disclosed in the patents EP 1886757 A1 . DE 10 2004 020 704 A1 . DE 44 33 675 A1 . DE 196 44 101 C1 . DE 10 2008 015 133 B4 and US 6,596,961 B2 described.

Zur Veranschaulichung ist in 1 eine derartige Vorrichtung dargestellt. Der Laserstrahl LA wird durch eine Linse L auf das Werkstück W fokussiert. Vom Werkstück W wird die Prozessstrahlung P emittiert, die mittels eines Scraperspiegels SC ringförmig erfasst und seitlich aus dem Bearbeitungskopf ausgelenkt wird, dort mit einem Spiegel S auf den Detektor D fokussiert wird. Vor dem Detektor sind die Filter F1 und F2 angebracht. Die Prozessstrahlung vom Werkstück ist breitbandig, ihr Wellenlängenspektrum hängt von der Temperatur der Bearbeitungsstelle ab. Die Laserstrahlung LA ist monochromatisch und ist intensitätsmäßig um ein Vielfaches stärker als die Prozessstrahlung.By way of illustration is in 1 such a device is shown. The laser beam LA is focused on the workpiece W by a lens L. From the workpiece W, the process radiation P is emitted, which is detected annularly by means of a scraper mirror SC and laterally deflected out of the machining head, where it is focused onto the detector D with a mirror S. In front of the detector are the filters F1 and F2. The process radiation from the workpiece is broadband, its wavelength spectrum depends on the temperature of the processing point. The laser radiation LA is monochromatic and is much stronger in intensity than the process radiation.

Da auch ein Anteil der Laserstrahlung vom Bearbeitungspunkt reflektiert wird hat der Filter F1 die Aufgabe die Laserstrahlung nicht durchzulassen, da diese sonst den Detektor D zerstören würde. Ein zweiter schmalbandiger Filter F2 kann wahlweise eingesetzt werden, um nur eine diskrete Wellenlänge des Prozessstrahls zu messen. Derartige Vorrichtungen werden auch mit mehreren Detektoren eingesetzt, die bei verschiedenen Wellenlängen messen; wobei das Prozesslicht hinter dem Filter F1 mit Teilerspiegeln und entsprechenden schmalbandigen Filtern auf die Detektoren verteilt wird, wie in dem Patent DE 10 2004 020 704 A1 dargestellt.Since a proportion of the laser radiation is reflected by the processing point, the filter F1 has the task of not transmitting the laser radiation, as this would otherwise destroy the detector D. A second narrow-band filter F2 can optionally be used to measure only a discrete wavelength of the process beam. Such devices are also used with multiple detectors that measure at different wavelengths; wherein the process light is distributed behind the filter F1 with divisional mirrors and corresponding narrow-band filters on the detectors, as in the patent DE 10 2004 020 704 A1 shown.

Das ProblemThe problem

Mit Laserstrahlung werden auch reflektierende Materialien bearbeitet. Beispiele sind die Bearbeitung von Aluminium, Messing oder Kupfer. Tritt bei der Bearbeitung ein Fehler auf – ist bspw. die Fokuslage falsch, d. h. die Leistungsdichte auf dem Werkstück ist zu gering – so wird die Laserstrahlung nicht im Werkstück adsorbiert, sondern teils vollständig vom Werkstück reflektiert, durch die Linse parallel gebündelt und in den Resonator rückreflektiert. Es bildet sich ein verlängerter Resonator vom Laserrückspiegel bis zum Werkstück aus. Im Resonator wird weitergepumpt, die Strahlung kann aber nicht entweichen, so dass Spitzenleistungen im Megawatt Bereich auftreten, die die optischen Elemente zerstören können.Laser radiation also processes reflective materials. Examples are the machining of aluminum, brass or copper. If an error occurs during processing - eg the focus position is wrong, d. H. the power density on the workpiece is too low - so the laser radiation is not adsorbed in the workpiece, but partly completely reflected from the workpiece, collimated in parallel by the lens and reflected back into the resonator. It forms an extended resonator from the laser rearview mirror to the workpiece. In the resonator is pumped on, but the radiation can not escape, so that peak powers occur in the megawatt range, which can destroy the optical elements.

Der Filter F1, der die Laserstrahlung im Normalbetrieb vom Detektor abhält, hält dieser enormen Energiebelastung oft nicht stand. Er wird zerstört und mit ihm der Detektor und die dahinterliegende Elektronik, wie im praktischen Betrieb passiert.The filter F1, which keeps the laser radiation from the detector in normal operation, often does not withstand this enormous energy load. It is destroyed and with it the detector and the underlying electronics, as happens in practical operation.

Die Lösung des ProblemsThe solution of the problem

Bei den in den obengenannten Patenten beschriebenen Vorrichtungen besteht das fokussierende Element S in 1 aus einem Hohlspiegel oder aus einer Linse, z. T. ist auch der Scraper SC als Hohlspiegel ausgebildet. Der Nachteil besteht darin, dass diese Elemente auch die Laserstrahlung auf den Detektor fokussieren, da sie keine (Hohlspiegel) oder nur geringe (Linse) Dispersion aufweisen.In the devices described in the aforementioned patents, the focusing element S is in 1 from a concave mirror or from a lens, for. T. Scraper SC is also designed as a concave mirror. The disadvantage is that these elements also focus the laser radiation on the detector, since they have no (concave mirror) or only small (lens) dispersion.

Die im Patentanspruch beschriebene Erfindung löst das Problem dadurch, dass das fokussierende Element S der Vorrichtung nur die zu messende Prozessstrahlung P auf den Detektor fokussiert nicht aber die Laserstrahlung, was dadurch erreicht wird, dass das fokussierende Element als Fresnel'sche Zonenplatte ausgebildet wird.The invention described in claim solves the problem in that the focusing element S of the device focuses only the process radiation P to be measured on the detector but not the laser radiation, which is achieved in that the focusing element is formed as a Fresnel zone plate.

Die Fresnel'sche Zonenplatte ist eine Platte auf der konzentrische Ringe aufgebracht sind (2). Die Zonen unterscheiden sich in abwechselnd spiegelnde und absorbierende Zonen. Die Strahlung wird gebeugt und durch konstruktive Interferenz im Brennpunkt F verstärkt. Die Radien der Zonen berechnen sich für parallel einfallendes Strahlung in erster Näherung zu R(n) = √n·λ·f mit n = 1, 2, 3, .., λ = Wellenlänge und f = Brennweite der Zonenplatte.The Fresnel zone plate is a plate on which concentric rings are applied ( 2 ). The zones differ in alternating reflecting and absorbing zones. The radiation is diffracted and amplified by constructive interference at focal point F. The radii of the zones are calculated in a first approximation for parallel incident radiation R (n) = √ n · λ · f with n = 1, 2, 3, .., λ = wavelength and f = focal length of the zone plate.

Der Abstand X(n) des n-ten Rings vom Brennpunkt f ist X(n) = √f² + 2nλf .The distance X (n) of the nth ring from the focal point f is X (n) = √ f 2 + 2nλf ,

Die monochromatische Laserstrahlung wird somit an einem Brennpunkt fokussiert und läuft danach wieder auseinander, die Laserstrahlung ist klar vom Strahlengang der Prozessstrahlung getrennt, wie in 3 am Beispiel eines CO2 Lasers der Wellenlänge 10,6 μm dargestellt ist.The monochromatic laser radiation is thus focused at a focal point and then runs apart again, the laser radiation is clearly separated from the beam path of the process radiation, as in 3 the example of a CO2 laser wavelength of 10.6 microns is shown.

Die Laserstrahlung fällt somit nicht auf die Detektoren und kann diese nicht beschädigen.The laser radiation does not fall on the detectors and can not damage them.

Aus der Formel ist ersichtlich, dass jede Wellenlänge λ der Strahlung eine andere Brennweite f hat. Die Zonenplatte wirkt für die breitbandige Prozessstrahlung und die Laserstrahlung wie ein Spektrometer, dessen Brennpunkte auf der Mittelachse liegen. Siehe .It can be seen from the formula that each wavelength λ of the radiation has a different focal length f. The zone plate acts for the broadband process radiation and the laser radiation like a spectrometer whose focal points lie on the central axis. Please refer ,

Hier ergibt sich noch ein weiterer Vorteil der Erfindung. Da die Wellenlängen, bei denen die Prozessstrahlung gemessen werden soll, an verschiedenen Orten der Mittelachse fokussiert werden, ist mit der Erfindung noch eine spektrale Trennung der Prozessstrahlung erreicht. Soll bei verschiedenen Wellenlängen gemessen werden, müssen die Detektoren an entsprechenden Orten auf der Mittelachse angebracht werden, eine aufwendige Trennung der Prozessstrahlung nach verschiedenen Wellenlängenbereichen durch Filter und teildurchlässige Spiegel – wie im Patent DE 01 2004 020 704 A1 beschrieben – entfällt.This results in yet another advantage of the invention. Since the wavelengths at which the process radiation is to be measured are focused at different locations of the central axis, a spectral separation of the process radiation is achieved with the invention. If measurements are to be carried out at different wavelengths, the detectors must be mounted at corresponding locations on the central axis, a complex separation of the process radiation into different wavelength ranges through filters and partially transparent mirrors-as in the patent DE 01 2004 020 704 A1 described - not applicable.

Ausführungsbeispielembodiment

3 zeigt ein praktisches Beispiel für eine 2 Farbenpyrometer zur Temperaturmessung der Prozessstrahlung bei Bearbeitung mit einem CO2 Laser. Vom Scraperspiegel (nicht dargestellt) fällt ein ringförmiger, paralleler Strahl der Prozessstrahlung P (breitbandig) und der Laserstrahlung LA (monochromatisch) auf die Zonenplatte ZP. Die Zonenplatte wirkt wie ein Spektrometer und fokussiert die Spektralanteile der einfallenden Strahlung auf der Mittelachse, danach laufen sie wieder auseinander. 3 shows a practical example of a 2-color pyrometer for measuring the temperature of process radiation when working with a CO2 laser. From the Scraperspiegel (not shown) falls an annular, parallel beam of the process radiation P (broadband) and the laser radiation LA (monochromatic) on the zone plate ZP. The zone plate acts as a spectrometer and focuses the spectral components of the incident radiation on the central axis, then they diverge again.

Die Strahlung des CO2 Lasers geht durch den Brennpunkt F1 und läuft danach auseinander und wird von einem Absorber an der Wand des Gerätes absorbiert (nicht dargestellt). Sie trifft nicht auf die Detektoren. Im Brennpunkt D1 ist ein Ga-As Detektor angebracht, der die Strahlung bei 1,6 μm misst, im Brennpunkt D2 ein Silizium Detektor, der die Strahlung bei 950 nm misst. Die Signale der Detektoren werden mit einer Elektronik (nicht dargestellt) analysiert und ausgewertet. Wie in 3 dargestellt kann bei geschickter Auslegung auch noch der Scraperspiegel im Sensorgehäuse zwischen D1 und D2 untergebracht werden, ohne dass sich die verschiedenen Strahlengänge kreuzen oder beeinträchtigen.The radiation of the CO2 laser passes through the focal point F1 and then diverge and is absorbed by an absorber on the wall of the device (not shown). It does not apply to the detectors. At the focal point D1, a Ga-As detector is mounted, which measures the radiation at 1.6 μm, at the focal point D2 a silicon detector, which measures the radiation at 950 nm. The signals of the detectors are analyzed and evaluated with electronics (not shown). As in 3 shown in skillful interpretation even the scraper mirror in the sensor housing between D1 and D2 can be accommodated without intersecting or affecting the different beam paths.

Weitere Ausgestaltung der ErfindungFurther embodiment of the invention

Da die bei der Materialbearbeitung reflektierte oder gestreute Laserstrahlung im Sensor immer mit beträchtlicher Energie vorhanden ist, empfiehlt es sich die Zonenplatte aus reflektierendem, poliertem Metall herzustellen, welches die Laserstrahlung weitgehend reflektiert und einiges an Erwärmung verträgt.Since the reflected or scattered laser radiation in the material processing is always present in the sensor with considerable energy, it is recommended to produce the zone plate of reflective, polished metal, which largely reflects the laser radiation and tolerate some heating.

Die Breite der Zonen R(n) – R(n – 1) ändert sich nach außen hin immer weniger. Da der Scraperspiegel SC nur einen schmalen Ring auf dem äußeren Rand der Zonenplatte abbildet, kann man auch die Zonen gleich breit lassen und statt der Zonenplatte nach Fresnel ein Ringgitter einsetzen, welches sich mechanisch einfacher herstellen lässt.The width of the zones R (n) -R (n-1) changes less and less towards the outside. Since the Scraperspiegel SC images only a narrow ring on the outer edge of the zone plate, you can also leave the zones the same width and instead of the zone plate Fresnel use a ring grid, which can be produced mechanically easier.

Bei einem Ringgitter hat der Fokusfleck zwar die Breite des vom Scraperspiegel einfallenden Strahls d, was aber bei entsprechender Größe des Detektors vertretbar ist.In the case of a ring grid, the focal spot has the width of the beam d incident from the scraper mirror, but this is justifiable given the size of the detector.

Die Wirkung des Ringgitters kann intensitätsmäßig verstärkt werden, indem man ein Reflexions-Phasengitter mit bevorzugter Reflexion einsetzt, auch „Blazed Gitter genannt, deren Rillen ein nahezu rechteckiges Profil aufweisen. Dabei ist der Winkel der reflektierenden Flächen so angeordnet, dass der Fortpflanzungsvektor der einfallenden Strahlung senkrecht auf den Rillenflächen steht.The effect of the ring grid can be increased in intensity by using a reflection phase grating with preferred reflection, also called "Blazed grating, whose grooves have a nearly rectangular profile. In this case, the angle of the reflective surfaces is arranged so that the propagation vector of the incident radiation is perpendicular to the groove surfaces.

Eine weitere intensitätsmäßige Verstärkung erhält man, indem man die Zonenplatte als Blazed Gitter ausbildet, wobei die Breite der Rillen gemäß der Formel

Figure 00040001
mit wachsenden n nach außen hin immer schmäler wird. Die in 2 dargestellten absorbierenden Zonen entfallen. Der Spiegel besteht dann aus reflektierenden Rillen mit Blazed Winkel, was die Intensität erhöht. Durch die Kombination des Blazed Gitters mit der Struktur der Zonenplatte wird auch die Strahlung auf der Mittelachse fokussiert.Further intensity enhancement is obtained by forming the zone plate as a blazed grating, with the width of the grooves according to the formula
Figure 00040001
with growing n becomes narrower towards the outside. In the 2 represented absorbent zones omitted. The mirror then consists of reflective grooves with a blazed angle, which increases the intensity. The combination of the blazed grating with the structure of the zone plate also focuses the radiation on the central axis.

Bei der Auslegung ist zu beachten, dass nicht nur Beugung 1. Ordnung, wie in 3 vereinfacht dargestellt, sondern auch 2, 3, .. usw. Ordnung auftritt, deren Intensität mit der Ordnung stark abnimmt. Am Fokusort der Beugung 1. Ordnung kann auch Strahlung der 2, 3, .. Ordnung vorkommen. Allerdings sind die Wellenlängen der Beugung höherer Ordnung kürzer als der ersten Ordnung am selben Ort. Sie liegen meist außerhalb der spektralen Empfindlichkeit des Detektors und stören nicht, wie in dem folgendem Beispiel dargestellt:
Ist die Frensnel'sche Zonenplatte so berechnet, dass die Beugung 1. Ordnung eines Silizium Detektors für die Wellenlänge 950 nm einen Brennpunkt bei 200 mm hat, so wird die Beugung 2. Ordnung dort bei der Wellenlänge 475 nm die der 3. Ordnung bei 318 nm fokussiert. Ein Silizium Detektor hat eine spektrale Empfindlichkeit im Bereich 1050–850 nm. Die Strahlung der 2, 3, .. usw. Ordnung empfängt der Detektor nicht, da sie sich außerhalb der spektralen Empfindlichkeit befindet.When designing it is to be noted that not only diffraction 1st order, as in 3 simplified, but also 2, 3, .. etc. order occurs, the intensity of which strongly decreases with the order. Radiation of the 2, 3, .. order can also occur at the focal point of the 1st order diffraction. However, the higher order diffraction wavelengths are shorter than the first order diffraction at the same location. They are usually outside the spectral sensitivity of the detector and do not interfere, as shown in the following example:
If the Frensnel zone plate is calculated so that the 1st order diffraction of a silicon detector has a focal point at 200 mm for the 950 nm wavelength, then the 2nd order diffraction there will be the 3rd order at 318 at the 475 nm wavelength nm focused. A silicon detector has a spectral sensitivity in the range 1050-850 nm. The radiation of the 2, 3, .., etc. order does not receive the detector, since it is outside the spectral sensitivity.

Das Gerät kann auch auf Beugung höherer Ordnung ausgelegt werden, bspw. bevorzugt dann, wenn nur mit einem Detektor gearbeitet wird und das Gerät kompakt sein soll, d. h. die Brennweite der Zonenplatte kurz. Beispielsweise werden bei Beugung 3-ter Ordnung die Zonen um den Faktor 3 breiter und sind einfacher herzustellen. Die geringe Intensität bei Beugung höherer Ordnung kann erfindungsgemäß durch ein Reflexionsgitter mit „blazed grating” aufgefangen werden. Dabei wird der Winkel des Blazed Gitters so ausgelegt, dass der Fortpflanzungsvektor des Lichts für Beugung höherer Ordnung senkrecht auf der Rillenfläche steht. Man spricht dann von Autokollimation.The device can also be designed for higher-order diffraction, for example. Preferably, when working only with a detector and the device should be compact, d. H. the focal length of the zone plate short. For example, in 3 th order diffraction, the zones become wider by a factor of 3 and are easier to manufacture. The low intensity at higher order diffraction can be absorbed by a reflection grating with "blazed grating" according to the invention. The angle of the blazed grating is designed so that the propagation vector of the higher order diffraction light is perpendicular to the groove surface. One speaks then of autocollimation.

Zur einfacheren Fertigung kann das Gitter oder die Zonenplatte auch mit einer Spiralstruktur hergestellt werden.For ease of manufacture, the grid or zone plate can also be made with a spiral structure.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1886757 A1 [0003] EP 1886757 A1 [0003]
  • DE 102004020704 A1 [0003, 0005] DE 102004020704 A1 [0003, 0005]
  • DE 4433675 A1 [0003] DE 4433675 A1 [0003]
  • DE 19644101 C1 [0003] DE 19644101 C1 [0003]
  • DE 102008015133 B4 [0003] DE 102008015133 B4 [0003]
  • US 6596691 B2 [0003] US 6596691 B2 [0003]
  • DE 012004020704 A1 [0015] DE 012004020704 A1 [0015]

Claims (8)

Vorrichtung zur Sammlung der Prozessstrahlung P bei der Bearbeitung eines Werkstücks W mittels eines Laserstrahls LA bei der die Intensität der vom Werkstück W emittierten Prozessstrahlung P, die durch den äußersten Rand einer im Bearbeitungskopf angeordneten Linse L in Richtung Laser durch einen darüber angebrachten Scraperspiegel SC erfasst und senkrecht zum Laserstrahl ausgelenkt wird, dort auf einem fokussierendem Spiegel ZP fällt, der die intensitätsmäßig hohe und unerwünschte Laserstrahlung LA, die ebenfalls vom Werkstück W teilreflektiert wird, von der Prozessstrahlung P trennt und gleichzeitig die Prozessstrahlung P in ihre Spektralanteile zerlegt und auf einen oder mehrere Detektoren D fokussiert.Apparatus for collecting the process radiation P when processing a workpiece W by means of a laser beam LA at which the intensity of the process radiation P emitted by the workpiece W, which is detected by the outermost edge of a lens L arranged in the processing head in the direction of the laser, is detected by a scraper mirror SC mounted above it is deflected perpendicular to the laser beam, where it falls on a focusing mirror ZP, which separates the high intensity and unwanted laser radiation LA, which is also partially reflected by the workpiece W, from the process radiation P and at the same time the process radiation P decomposed into its spectral components and one or more Focused detectors D. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element ZP aus einer Fresnel'schen Zonenplatte besteht.Apparatus according to claim 1, characterized in that the focusing element ZP consists of a Fresnel zone plate. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element ZP mit spiegelnden Flächen aus poliertem Metall ausgeführt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the focusing element ZP is designed with reflective surfaces of polished metal. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element ZP als Ringgitter ausgeführt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the focusing element ZP is designed as a ring grid. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element ZP als Reflexions-Phasen Gitter mit bevorzugter Reflexion – auch Blazed Gitter genannt – ausgeführt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the focusing element ZP as a reflection-phase grating with preferred reflection - also called Blazed grating - is executed. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element ZP als Kombination aus Fresnel'scher Zonenplatte und Blazed Gitter ausgeführt ist, wobei die Ringe des Gitters nach außen hin wie bei der Fresnel'schen Zonenplatte immer schmäler werden.Apparatus according to claim 1, characterized in that the focusing element ZP is designed as a combination of Fresnel'sche zone plate and Blazed grating, wherein the rings of the grid are getting narrower toward the outside as in the Fresnel zone plate. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element ZP nicht für Beugung erster Ordnung sondern höherer Ordnung 2, 3, ... ausgelegt ist und dass bei der Ausführung mit Blazed Gitter der Fortpflanzungsvektor des Lichts für die gewählte höhere Ordnung senkrecht auf der Rillenfläche steht.Apparatus according to claims 1 to 6, characterized in that the focusing element ZP is not designed for first order diffraction but higher order 2, 3, ... and that in the blazed grating embodiment the propagation vector of the light is perpendicular to the selected higher order the groove surface is. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das fokussierende Element ZP anstatt einer ringförmigen Struktur eine spiralförmige Struktur enthält.Device according to claim 1 to 7, characterized in that the focusing element ZP contains a spiral-shaped structure instead of an annular structure.
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