DE102023133708A1

DE102023133708A1 - Laseremitter-Anordnung und Verfahren zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls an einem Ausgang einer Laseremitter-Anordnung

Info

Publication number: DE102023133708A1
Application number: DE102023133708.4A
Authority: DE
Inventors: Christoph Tillkorn; Stephan STROHMAIER; Thomas Rataj
Original assignee: Trumpf Laser Se
Current assignee: Trumpf Laser Se De
Priority date: 2023-12-01
Filing date: 2023-12-01
Publication date: 2025-06-05
Also published as: WO2025114318A1

Abstract

Laseremitter-Anordnung (10) zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls (98) an einem Ausgang (12) der Laseremitter-Anordnung (10), aufweisend: eine Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen (14), und eine optische Einrichtung (100), die zwischen dem Ausgang (12) und der Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen (14) angeordnet ist. Jede Laseremitter-Einrichtung (14) ist dazu eingerichtet, einen Laserstrahl (34) zu erzeugen, der sich in eine Ausbreitungsrichtung (36) ausbreitet. Die Laserstrahlen (34) durchlaufen zum Zweck des Änderns der Ausbreitungsrichtungen (36) die optische Einrichtung (100). Der Ausgangs-Laserstrahl (98) ist aus den Laserstrahlen (34) der Laseremitter-Einrichtungen (14) gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laseremitter-Anordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls an einem Ausgang einer Laseremitter-Anordnung.
Mit einer Laseremitter-Anordnung kann ein Ausgangs-Laserstrahl, beispielsweise für ein optisches Pumpen eines laseraktiven Mediums eines Festkörperlasers, bereitgestellt werden. Der Festkörperlaser kann beispielsweise als Scheibenlaser oder Faserlaser ausgebildet sein. Folglich kann der von der Laseremitter-Anordnung bereitgestellte Ausgangs-Laserstrahl für das optische Pumpen, beispielsweise von Festkörperlasern, geeignet sein.
Neben dem optischen Pumpen können weitere Anwendungen für den Ausgangs-Laserstrahl der Laseremitter-Anordnung bestehen - wenn der Ausgangs-Laserstrahl mit einer bestimmten Leistung bereitgestellt wird, beispielsweise bei der Bearbeitung von Werkstücken oder in der Medizintechnik. Bei derartigen Anwendungsgebieten kann der Ausgangs-Laserstrahl nicht nur als optische Pumpquelle fungieren, sondern zumindest als unverstärkter Bearbeitungs-/Behandlungs-Laserstrahl ausgeführt sein.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Laseremitter-Anordnung bereitzustellen, die verbesserte Eigenschaften hat, insbesondere kostengünstig in der Herstellung ist und/oder dazu geeignet ist, einen Ausgangs-Laserstrahl mit hoher Leistung bereitzustellen. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls an einem Ausgang einer Laseremitter-Anordnung bereitzustellen, das verbesserte Eigenschaften hat, insbesondere mit dem der Ausgangs-Laserstrahl mit hoher Leistung an dem Ausgang bereitstellbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Laseremitter-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls an einem Ausgang einer Laseremitter-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Laseremitter-Anordnung ist zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls an einem Ausgang der Laseremitter-Anordnung eingerichtet. Die Laseremitter-Anordnung weist eine Mehrzahl, beispielsweise 8 bis 30, insbesondere 10 bis 25, von Laseremitter-Einrichtungen und eine optische Einrichtung auf. Die optische Einrichtung ist zwischen dem Ausgang und der Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen angeordnet. Jede Laseremitter-Einrichtung ist dazu eingerichtet, einen Laserstrahl zu erzeugen, der sich in eine Ausbreitungsrichtung ausbreitet. Die Laserstrahlen durchlaufen zum Zweck des Änderns der Ausbreitungsrichtungen die optische Einrichtung. Der Ausgangs-Laserstrahl ist aus den Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen gebildet.
Vorteilhafterweise kann aufgrund der Änderung der Ausbreitungsrichtungen durch Durchlaufen der optischen Einrichtung ein besonders übersichtlicher und einfacher Aufbau der Laseremitter-Anordnung erreicht werden. Auch kann aufgrund der Änderung der Ausbreitungsrichtungen durch Durchlaufen der optischen Einrichtung eine Anzahl von erforderlichen Komponenten für die Bereitstellung des Ausgangs-Laserstrahls an dem Ausgang reduziert werden, so dass besonders wenige Komponenten zur Realisierung der Laseremitter-Anordnung erforderlich sind, wodurch die Laseremitter-Anordnung besonders kostengünstig ist. Unter Berücksichtigung, dass jede Komponente, über die ein Laserstrahl geführt ist, eine Leistung des Laserstrahls reduzieren kann, können vorteilhafterweise aufgrund der geringen Anzahl von erforderlichen Komponenten Leistungsverluste der Laseremitter-Anordnung klein gehalten werden, weshalb die Laseremitter-Anordnung besonders für die Bereitstellung eines Ausgangs-Laserstrahls mit hoher Leistung geeignet ist.
Die optische Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen zu ändern. Die optische Einrichtung kann derart angeordnet sein, dass die Laserstrahlen zum Zweck des Änderns der Ausbreitungsrichtungen die optische Einrichtung durchlaufen. Die optische Einrichtung kann als Ablenkprisma ausgebildet sein.
Die optische Einrichtung kann für eine Wellenlänge der Laserstrahlen transparent sein. Die optische Einrichtung kann aus Quarzglas gebildet sein. Die optische Einrichtung kann einen Brechungsindex aufweisen, der sich von einer Umgebung der optischen Einrichtung unterscheidet. Beispielsweise kann die optische Einrichtung einen höheren Brechungsindex aufweisen als der Brechungsindex der Umgebung der optischen Einrichtung.
Die optische Einrichtung kann eine ebene Eintrittsfläche und eine ebene Austrittsfläche aufweisen. Die ebene Eintrittsfläche und die ebene Austrittsfläche können jeweils als Phasengrenze für die Laserstrahlen ausgebildet sein. Die ebene Eintrittsfläche und/oder die ebene Austrittsfläche können jeweils eine Antireflexbeschichtung für eine Wellenlänge der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen aufweisen. Die Antireflexbeschichtung kann dazu geeignet sein, ein Reflexionsgrad eines Laserstrahls an der ebenen Eintrittsfläche und/oder an der ebenen Austrittsfläche zu vermindern.
Jeder Laserstrahl kann zum Zweck des Durchlaufens der optischen Einrichtung auf die ebene Eintrittsfläche gerichtet sein. Jeder Laserstrahl kann auf die ebene Eintrittsfläche treffen und sich in der optischen Einrichtung ausbreiten. Jeder Laserstrahl kann, insbesondere nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung, durch die Austrittsfläche aus der optische Einrichtung austreten.
Jeder Laserstrahl kann eine Fast-Axis-Richtung und eine Slow-Axis-Richtung aufweisen. Die optische Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen, insbesondere nur, in Fast-Axis-Richtung zu ändern.
Jede Laseremitter-Einrichtung kann zumindest einen Emitter zum Erzeugen des Laserstrahls und eine Fast-Axis-Kollimator-Linse zum Kollimieren des Laserstrahls in der Fast-Axis-Richtung aufweisen.
Unter Emitter kann ein Laserdiodenbarren verstanden werden. Jeder Emitter kann ein Halbleiterlasermaterial aufweisen. Jede Laseremitter-Einrichtung kann einen einzigen Emitter aufweisen. Jede Laseremitter-Einrichtung kann eine „Chip on Submount“-Bauweise aufweisen.
Jeder Emitter kann sich entlang einer Längsachse erstrecken. Die Längsachsen der Emitter können parallel zueinander ausgerichtet sein.
Die Fast-Axis-Richtung und die Slow-Axis-Richtung können orthogonal zueinander ausgerichtet sein. Der aus dem Emitter austretende Laserstrahl kann die Fast-Axis-Richtung und die Slow-Axis-Richtung definieren. Der aus dem Emitter austretende Laserstrahl kann sich in Fast-Axis-Richtung mit einem größeren Divergenzwinkel als in Slow-Axis-Richtung ausbreiten. Mit anderen Worten, wenn der Laserstrahl aus dem Emitter austritt, kann der Laserstrahl sich entlang seiner Ausbreitungsrichtung ausbreiten, wobei ein Durchmesser des Laserstrahls in Fast-Axis-Richtung bis zu der Fast-Axis-Kollimator-Linse stärker zunimmt als ein Durchmesser des Laserstrahls in Slow-Axis-Richtung.
Der Emitter kann an einer Halteplatte der Laseremitter-Einrichtung angeordnet, insbesondere befestigt, sein. Die Halteplatte kann unter Bildung einer ebenen Grenzfläche, die orthogonal zu der Fast-Axis-Richtung ist, an dem Emitter angeordnet sein.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse kann eine Zylinderlinse, insbesondere eine asphärische Zylinderlinse, sein. Die Fast-Axis-Kollimator-Linse kann aus Quarzglas gebildet sein. Die Fast-Axis-Kollimator-Linse kann eine Antireflexbeschichtung für eine Wellenlänge des Laserstrahls der Laseremitter-Einrichtung aufweisen. Die Antireflexbeschichtung kann dazu geeignet sein, ein Reflexionsgrad des Laserstrahls an Grenzflächen der Fast-Axis-Kollimator-Linse zu vermindern. Die Fast-Axis-Kollimator-Linse kann an der Halteplatte, insbesondere mittels einer Klebverbindung, befestigt sein. Die Klebverbindung kann beispielsweise mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt sein. Der UV-Klebstoff kann ein Klebstoff sein, der durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht verfestigbar ist.
Die Laseremitter-Einrichtungen können baugleich sein. Insbesondere können die Laseremitter-Einrichtungen gleich ausgebildet sein.
Jeder Laserstrahl kann in Fast-Axis-Richtung eine Beugungsmaßzahl M² in einem Bereich von 1 bis 2 und in Slow-Axis-Richtung eine Beugungsmaßzahl M² in einem Bereich von 14 bis 50 aufweisen. Die Beugungsmaßzahlen M² der Laserstrahlen in Fast-Axis-Richtung können, insbesondere in ihren Beträgen, gleich sein. Zusätzlich oder alternativ können die Beugungsmaßzahlen M² der Laserstrahlen in Slow-Axis-Richtung, insbesondere in ihren Beträgen, gleich sein.
Der Ausgangs-Laserstrahl kann eine Laserstrahlgruppe sein, die aus den Laserstrahlen gebildet ist. Vorzugsweise kann der Ausgangs-Laserstrahl aus den Laserstrahlen bestehen. Der Ausgangs-Laserstrahl kann sich in eine Ausbreitungsrichtung ausbreiten.
Der Ausgangs-Laserstrahl kann dazu ausgebildet sein, in einen Wellenleiter zum Leiten des Ausgangs-Laserstrahls eingekoppelt zu werden. Der Wellenleiter kann beispielsweise eine Glasfaser oder ein Lichtwellenleiterkabel sein. Der Ausgangs-Laserstrahl kann dazu ausgebildet sein, in den Wellenleiter eingekoppelt zu werden, falls eine Stirnfläche des Wellenleiters an dem Ausgang angeordnet ist. Denkbar ist auch, dass die Laseremitter-Anordnung den Wellenleiter aufweisen kann und der Ausgang durch die Stirnfläche des Wellenleiters gebildet ist. Alternativ kann der Ausgang durch eine Öffnung in einem Gehäuse der Laseremitter-Anordnung gebildet sein.
Der Ausgangs-Laserstrahl kann durch Richten der Laserstrahlen auf den Ausgang, insbesondere mittels optischer Komponenten der Laseremitter-Anordnung, gebildet sein.
Der Ausgangs-Laserstrahl kann durch Anordnen der Laserstrahlen relativ zueinander, insbesondere mittels optischer Komponenten der Laseremitter-Anordnung, gebildet sein. Das Bilden des Ausgangs-Laserstrahls kann ein Anordnen der Laserstrahlen in Fast-Axis-Richtung übereinander umfassen. In einem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls können die Laserstrahlen, beispielsweise mit einem gleichen Abstand voneinander, in Fast-Axis-Richtung übereinander angeordnet sein. In dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls können die Laserstrahlen sich zumindest bereichsweise überlagern, insbesondere überlappen. Die Laserstrahlen können in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls unter Bildung einer Laserstrahl-Reihe in Fast-Axis-Richtung angeordnet sein.
Die Laserstrahlen können in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls derart angeordnet sein, dass die Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen parallel zueinander ausgerichtet sind. Zusätzlich können die Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls versetzt zueinander sein.
Der Ausgangs-Laserstrahl kann mit einem vorgegebenen Strahldurchmesser und einer vorgegebenen Divergenz aus dem Ausgang austreten, den Ausgang passieren und/oder durch den Ausgang geführt sein. Mit anderen Worten, der Ausgang kann zum Austritt des Ausgangs-Laserstrahls aus der Laseremitter-Anordnung vorgesehen sein.
An dem Ausgang kann der Ausgangs-Laserstrahl einen Strahldurchmesser im Bereich von beispielsweise 100 µm (Mikrometer) bis 1500 µm, insbesondere 200 µm bis 500 µm, aufweisen. An dem Ausgang kann der Ausgangs-Laserstrahl einen Divergenzwinkel im Bereich von beispielsweise 5° bis 40°, insbesondere 10° bis 25°, aufweisen.
Die Laseremitter-Anordnung kann eine Fokussier-Einrichtung, beispielsweise in Form einer Fokussier-Linse, zum Fokussieren des Ausgangs-Laserstrahls auf den Ausgang aufweisen. Die Fokussier-Linse kann aus Quarzglas gebildet sein. Die Fokussier-Linse kann eine Antireflexbeschichtung für eine Wellenlänge der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen aufweisen. Die Antireflexbeschichtung kann dazu geeignet sein, ein Reflexionsgrad der Laserstrahlen an Grenzflächen der Fokussier-Linse zu vermindern. Die Fokussier-Linse kann radialsymmetrisch sein. Sie kann aber auch zwei senkrecht zueinanderstehende und ggf. miteinander verkittete bzw. verklebte Zylinderlinsen aufweisen und insbesondere durch diese ausgebildet sein.
Der Ausgang kann in einer Brennebene der Fokussier-Einrichtung liegen. Die Brennebene kann in den Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen nach der Fokussier-Einrichtung liegen. Der Ausgang kann durch einen maximalen Fokusdurchmesser der Fokussier-Einrichtung in der Brennebene begrenzt sein. Der maximale Fokusdurchmesser kann von Aperturen der Emitter abhängig sein.
Die Laseremitter-Anordnung kann eine Wellenleiter-Aufnahme für einen Wellenleiter aufweisen. Die Wellenleiter-Aufnahme kann an einer Öffnung eines Gehäuses der Laseremitter-Anordnung angeordnet sein. Das Gehäuse kann einen Innenraum aufweisen, in dem die Laseremitter-Einrichtungen angeordnet sind. Ein Wellenleiter kann von der Wellenleiter-Aufnahme aufgenommen sein. Der Wellenleiter kann derart von der Wellenleiter-Aufnahme aufgenommen sein, dass eine Stirnfläche des Wellenleiters an dem Ausgang angeordnet ist. Der Ausgangs-Laserstrahl kann aus den Laserstrahlen gebildet sein und mittels der Fokussier-Einrichtung auf die Stirnfläche des Wellenleiters fokussiert sein. Durch die Fokussierung des Ausgangs-Laserstrahls auf die Stirnfläche des Wellenleiters kann der Ausgangs-Laserstrahls in den Wellenleiter eingekoppelt werden. Die Stirnfläche kann eine Antireflexbeschichtung, die für eine Wellenlänge der Laserstrahlen besonders wenig reflektierend ist, aufweisen.
Alternativ kann der Ausgang eine Öffnung in einem Gehäuse der Laseremitter-Anordnung sein. Das Gehäuse kann einen Innenraum aufweisen, in dem die Laseremitter-Einrichtungen angeordnet sind. Der Ausgangs-Laserstrahl kann aus den Laserstrahlen gebildet sein und mittels der Fokussier-Einrichtung auf die Öffnung fokussiert sein. Der Ausgangs-Laserstrahl kann mittels der Fokussier-Einrichtung durch die Öffnung geführt sein. Der Ausgangs-Laserstrahl kann aber auch die Öffnung passieren und erst danach in die Fokussier-Einrichtung eintreten, wenn die Fokussier-Einrichtung außerhalb des Gehäuses der Laseremitter-Anordnung angeordnet ist. In oder benachbart zu der Öffnung kann ein für die Wellenlänge der Laserstrahlen transmittierendes Dichtelement, beispielsweise in Form eines transparenten Schutzglases, angeordnet sein, das ein Eintreten von unerwünschten Fremdpartikeln in den Innenraum des Gehäuses weitestgehend verhindert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die optische Einrichtung das Bilden eines Ausgangs-Laserstrahls aus Laserstrahlen ermöglichen kann, die sich nicht parallel zur Grundplatte ausbreiten.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung ist die optische Einrichtung dazu eingerichtet, jede Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen um einen Ablenkungswinkel zu ändern. Der Ablenkungswinkel beträgt ungleich 0°.
Jeder Ablenkungswinkel kann beispielsweise zwischen der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls vor dem Durchlaufen der optischen Einrichtung und der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung definiert sein.
Die optische Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, alle Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen um den gleichen Ablenkungswinkel zu ändern. Jeder Ablenkungswinkel kann 0,5° bis 20°, insbesondere 0,5° bis 10°, 1° bis 5° oder 2° bis 4°, betragen.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung trifft jeder Laserstrahl zum Zweck des Änderns der Ausbreitungsrichtung unter einem Einfallswinkel auf die optische Einrichtung. Der Einfallswinkel beträgt ungleich 0°.
Der Einfallswinkel kann ein Winkel sein, unter dem jeder Laserstrahl auf die ebene Eintrittsfläche der optischen Einrichtung trifft.
Der Einfallswinkel kann durch ein Lot auf der optischen Einrichtung, insbesondere auf der ebenen Eintrittsfläche der optischen Einrichtung, und der Ausbreitungsrichtung definiert sein.
Der Einfallswinkel kann für alle Laserstrahlen gleich sein. Jeder Einfallswinkel kann 0,5° bis 20°, insbesondere 0,5° bis 10°, 1° bis 5° oder 2° bis 4°, betragen.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung ist die optische Einrichtung dazu eingerichtet, jede Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen durch Brechung, insbesondere an der ebenen Eintrittsfläche und/oder der ebenen Austrittsfläche, zu ändern. Vorteilhafterweise kann die Laseremitter-Anordnung aufgrund der Änderung der Ausbreitungsrichtung durch Brechung besonders kompakt aufgebaut werden. Die optische Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, jede Ausbreitungsrichtung durch Brechung, insbesondere nur, in Fast-Axis-Richtung zu ändern.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung ist die optische Einrichtung keilförmig und/oder als optischer Keil ausgebildet. Vorteilhafterweise kann ein Herstellen der keilförmigen Form und/oder des optischen Keils besonders einfach und kostengünstig sein. Insbesondere kann die ebene Eintrittsfläche und die ebene Austrittsfläche zwischen sich einen Keilwinkel definieren. Der Keilwinkel kann 0,5° bis 20°, insbesondere 0,5° bis 10°, 1° bis 5° oder 2° bis 4°, betragen.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung weist die Laseremitter-Anordnung eine Grundplatte auf. Die optische Einrichtung ist an der Grundplatte befestigt. Vorteilhafterweise kann die Grundplatte ein Herstellen der Laseremitter-Anordnung vereinfachen und erleichtern.
Die optische Einrichtung kann formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Grundplatte verbunden sein. Beispielsweise kann die optische Einrichtung mittels einer Klebverbindung, Lötverbindung oder Schweißverbindung an der Grundplatte befestigt sein. Die Klebverbindung kann mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt sein.
Die Grundplatte kann quaderförmig ausgebildet sein. Eine Höhe der Grundplatte kann geringer sein als eine Breite der Grundplatte und/oder eine Länge der Grundplatte.
Die Grundplatte kann einen ebenen Flächenabschnitt aufweisen. Die optische Einrichtung kann an dem ebenen Flächenabschnitt angeordnet sein. Der ebene Flächenabschnitt kann ein zusammenhängender Flächenabschnitt sein. Der ebene Flächenabschnitt kann ein ununterbrochener Flächenabschnitt sein. Der ebene Flächenabschnitt kann in einer einzigen Ebene der Grundplatte angeordnet sein. Alternativ kann der ebene Flächenabschnitt eine einzige Ebene der Grundplatte definieren. Der ebene Flächenabschnitt kann eine Oberfläche der Grundplatte bilden. Die von dem ebenen Flächenabschnitt gebildete Oberfläche kann in einer, insbesondere einzigen, Ebene angeordnet sein. Die Grundplatte kann einen einzigen ebenen Flächenabschnitt zum Anordnen der optischen Einrichtung aufweisen.
Die optische Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen, insbesondere nur, in Richtung der Grundplatte, insbesondere den ebenen Flächenabschnitt, zu ändern.
Jede Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen kann vor dem Durchlaufen der optischen Einrichtung bezogen auf die Grundplatte, insbesondere den ebenen Flächenabschnitt, einen schrägen Verlauf aufweisen. Jede Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen kann nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung parallel zu der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, ausgerichtet sein. Anders formuliert, die optische Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen parallel zu der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, auszurichten.
Die Ausbreitungsrichtung des Ausgangs-Laserstrahls kann parallel zu der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, ausgerichtet sein.
Die Laserstrahl-Reihe kann senkrecht zu der Grundplatte ausgerichtet sein, insbesondere senkrecht zu dem ebenen Flächenabschnitt der Grundplatte.
Die Grundplatte kann dazu ausgebildet sein, an einem Gegenstand, beispielsweise an einem optischen Tisch, befestigt zu werden. Die Grundplatte kann eine Anzahl von Elementen, beispielsweise in Form von Durchgangslöchern und/oder Gewinden, für das Befestigen der Grundplatte an dem Gegenstand aufweisen. Die Grundplatte kann aus einem Metallmaterial, insbesondere Kupfer (Cu), gebildet sein.
Die Laseremitter-Anordnung kann eine Mehrzahl von Umlenkspiegeln aufweisen. Jeder Umlenkspiegel kann einer Laseremitter-Einrichtung zugeordnet sein. Jeder Umlenkspiegel kann dazu eingerichtet sein, die Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls der dem Umlenkspiegel zugeordneten Laseremitter-Einrichtung um 80° bis 100°, insbesondere 85° bis 95° oder 88° bis 92°, vorzugsweise 90°, umzulenken. Die Umlenkspiegel können an der Grundplatte befestigt sein. Die Umlenkspiegel können an dem ebenen Flächenabschnitt angeordnet sein. Die Umlenkspiegel können baugleich ausgeführt sein.
Jeder Umlenkspiegel kann eine gerade Kante aufweisen, die bezogen auf den ebenen Flächenabschnitt einen schrägen Verlauf aufweist. Bei jedem Umlenkspiegel kann die gerade Kante mit dem schrägen Verlauf eine Seitenfläche des Umlenkspiegels begrenzen, die der Grundplatte abgewandt ist.
Zumindest ein Umlenkspiegel kann dazu eingerichtet sein, den Laserstrahl der dem Umlenkspiegel zugeordneten Laseremitter-Einrichtung derart umzulenken, dass der umgelenkte Laserstrahl an der geraden Kante mit dem schrägen Verlauf eines weiteren Umlenkspiegels vorbeigeführt ist.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung weist die Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen jeweils zumindest einen Emitter auf. Die optische Einrichtung ist dazu eingerichtet, die Ausbreitungsrichtungen derart zu ändern, dass jede Ausbreitungsrichtung nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung parallel zu einer Längsachse des Emitters verläuft. Vorteilhafterweise kann die Laseremitter-Anordnung mit einem derartigen Verlauf der Ausbreitungsrichtungen besonders einfach und kompakt aufgebaut werden.
Jede Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen kann vor dem Durchlaufen der optischen Einrichtung bezogen auf die Längsachse des Emitters einen schrägen Verlauf aufweisen. Die optische Einrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen parallel zu den Längsachsen der Emitter auszurichten.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung sind die Laseremitter-Einrichtungen an der Grundplatte befestigt. Jede Laseremitter-Einrichtung ist dazu eingerichtet, den Laserstrahl in eine Ausstrahlungsrichtung auszustrahlen. Jede Ausstrahlungsrichtung weist bezogen auf die Grundplatte und/oder bezogen auf die Längsachse des Emitters einen schrägen Verlauf auf.
Die Laseremitter-Einrichtungen können an dem ebenen Flächenabschnitt der Grundplatte angeordnet sein. Die Laseremitter-Einrichtungen können mit einem Abstand zueinander an dem ebenen Flächenabschnitt angeordnet sein. Die Laseremitter-Einrichtungen können derart an dem ebenen Flächenabschnitt angeordnet sein, dass sich die Slow-Axis-Richtungen der Laserstrahlen parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt erstrecken, insbesondere ausgerichtet sind.
Jede Ausstrahlungsrichtung kann bezogen auf den ebenen Flächenabschnitt den schrägen Verlauf aufweisen.
Jede Laseremitter-Einrichtung kann einen Laseremitter-Ausgang aufweisen, aus dem der Laserstrahl austritt. Jeder Laseremitter-Ausgang kann mit einem Abstand von der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, beabstandet sein. Die Abstände der Laseremitter-Ausgänge von der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, können einen gleichen Betrag aufweisen.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse jeder Laseremitter-Einrichtung kann derart relativ zu dem Emitter der Laseremitter-Einrichtung positioniert sein, dass die Ausstrahlungsrichtung bezogen auf die Grundplatte und/oder bezogen auf eine Längsachse des Emitters den schrägen Verlauf aufweist. Beispielsweise kann die Fast-Axis-Kollimator-Linse jeder Laseremitter-Einrichtung relativ zu dem Emitter mit einem transversalen Versatz in Fast-Axis-Richtung, insbesondere zum Zweck des Ausstrahlens des Laserstrahls in die Ausstrahlungsrichtung, angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Fast-Axis-Kollimator-Linse jeder Laseremitter-Einrichtung bezogen auf die Längsachse des Emitters um einen Kippwinkel verkippt sein. Der Kippwinkel kann 0,5° bis 20°, insbesondere 0,5° bis 10°, 1° bis 5° oder 2° bis 4°, betragen.
Jede Längsachse der Emitter kann parallel zu der Grundplatte, insbesondere zu dem ebenen Flächenabschnitt der Grundplatte, ausgerichtet sein. Alternativ kann jede Längsachse der Emitter bezogen auf den ebenen Flächenabschnitt einen schrägen Verlauf aufweist.
Die Grundplatte kann als eine gekühlte Platte zum Kühlen der optischen Einrichtung und/oder der Laseremitter-Einrichtungen ausgebildet sein. Die Grundplatte kann mit einem Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser, zum Zweck des Kühlens der optischen Einrichtung und/oder der Laseremitter-Einrichtungen durchströmbar ausgebildet sein. Möglich ist es aber auch, die Grundplatte direkt oder indirekt über eine gesonderte Kühlplatte zu kühlen. Im Falle der indirekten Kühlung kann zwischen der Grundplatte und der Kühlplatte eine Wärmeübertragungsschicht angeordnet sein, die ein Material mit einem vergleichsweise hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, beispielsweise ein Kohlenstoffmaterial, insbesondere Graphit. Die Kühlplatte kann zum Zweck des Kühlens der Laseremitter-Einrichtungen durch- oder anströmbar ausgebildet sein. Die Wärmeübertragungsschicht kann eine Dicke von 50 µm bis 1000 µm, insbesondere 100 µm bis 500 µm, vorzugsweise 150 µm bis 250 µm und besonders bevorzugt 200 µm aufweisen.
Die Laseremitter-Einrichtungen können formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Grundplatte verbunden sein. Beispielsweise können die Laseremitter-Einrichtungen mittels einer Klebverbindung, Lötverbindung oder Schweißverbindung an der Grundplatte befestigt sein. Die Klebverbindung kann mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Klebverbindung mittels eines Klebstoffs hergestellt sein, der eine Wärmeleitfähigkeit von über 0,5 Watt/(Meter*Kelvin) aufweist.
Die Laseremitter-Einrichtungen können derart thermisch mit der Grundplatte verbunden sein, dass die Verbindung zwischen jeder Laseremitter-Einrichtung und der Grundplatte eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 Watt/(Meter*Kelvin) aufweist. Insbesondere kann die Wärmeleitfähigkeit der Verbindung zwischen jeder Laseremitter-Einrichtung und der Grundplatte 0,5 Watt/(Meter*Kelvin) bis 150 Watt/(Meter*Kelvin) betragen.
Durch die schräg verlaufende, insbesondere schräg ausgerichtete, Ausstrahlungsrichtung kann bei jedem Laserstrahl eine Distanz zwischen dem Laserstrahl und der Grundplatte, insbesondere den ebenen Flächenabschnitt, von einer zurückgelegten Propagationsstrecke des Laserstrahls zwischen der Laseremitter-Einrichtung und der optischen Einrichtung abhängig sein. Mit anderen Worten, die Distanz kann sich in Abhängigkeit von der zurückgelegten Propagationsstrecke des Laserstrahls zwischen der Laseremitter-Einrichtung und der optischen Einrichtung verändern. Beispielsweise kann die Distanz sich in Abhängigkeit von der zurückgelegten Propagationsstrecke des Laserstrahls zwischen der Laseremitter-Einrichtung und der optischen Einrichtung vergrößern. Vorzugsweise kann die Distanz sich proportional mit der zurückgelegten Propagationsstrecke des Laserstrahls zwischen der Laseremitter-Einrichtung und der optischen Einrichtung vergrößern. Der Ausgangs-Laserstrahl kann in Abhängigkeit von der zurückgelegten Propagationsstrecke zwischen der Laseremitter-Einrichtung und der optischen Einrichtung und/oder von der Distanz zwischen dem Laserstrahl und der Grundplatte aus den Laserstrahlen gebildet sein.
Unter Distanz kann eine Höhe verstanden werden, insbesondere eine Höhe zwischen einem Laserstrahl und der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt. Die Distanz kann senkrecht, insbesondere parallel zu einem Lot auf der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, ermittelt werden.
In Ausbreitungsrichtung nach der optischen Einrichtung kann die Distanz zwischen dem Laserstrahl und der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, ab der optischen Einrichtung konstant sein. Mit anderen Worten, wenn ein Laserstrahl die optische Einrichtung durchlaufen hat, kann die Distanz zwischen dem Laserstrahl und der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, ab der optischen Einrichtung konstant sein.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung definieren jede Ausstrahlungsrichtung und die Grundplatte, insbesondere der ebene Flächenabschnitt, zwischen sich einen Abstrahlwinkel. Der Abstrahlwinkel beträgt ungleich 0°. Bei jedem Laserstrahl sind der Ablenkungswinkel und der Abstrahlwinkel zwischen der Ausstrahlungsrichtung und der Grundplatte gleich. Zusätzlich oder alternativ definieren jede Ausstrahlungsrichtung und die Längsachse des Emitters zwischen sich einen Abstrahlwinkel. Der Abstrahlwinkel beträgt ungleich 0°. Bei jedem Laserstrahl sind der Ablenkungswinkel und der Abstrahlwinkel zwischen der Ausstrahlungsrichtung und der Längsachse des Emitters gleich. Vorteilhafterweise können durch die optische Einrichtung die Abstrahlwinkel kompensiert werden, so dass jeder Laserstrahl sich parallelen zu der Grundplatte und/oder der Längsachse des Emitters ausbreitet.
Jeder Abstrahlwinkel zwischen der Ausstrahlungsrichtung und der Grundplatte und/oder jeder Abstrahlwinkel zwischen der Ausstrahlungsrichtung und der Längsachse des Emitters kann 0,5° bis 20°, insbesondere 0,5° bis 10°, 1° bis 5° oder 2° bis 4°, betragen.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung weist die Laseremitter-Anordnung eine Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder eine Wellenlängenkopplungs-Einrichtung auf. Der Ausgangs-Laserstrahl ist durch Polarisationskopplung mittels der Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder durch Wellenlängenkopplung mittels der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung der Laserstrahlen miteinander gebildet. Die optische Einrichtung ist an der Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder an der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung angeordnet. Vorteilhafterweise kann durch die Polarisationskopplung und/oder der Wellenlängenkopplung der Laserstrahlen miteinander ein Ausgangs-Laserstrahl mit besonders hoher Leistung bereitgestellt werden.
Die optische Einrichtung kann unter Bildung eines berührenden Kontakts zwischen der optischen Einrichtung und der Polarisationskopplungs-Einrichtung an der Polarisationskopplungs-Einrichtung angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die optische Einrichtung unter Bildung eines berührenden Kontakts zwischen der optischen Einrichtung und der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung an der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung angeordnet sein.
Die Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder die Wellenlängenkopplungs-Einrichtung können aus Quarzglas gebildet sein. Die Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder die Wellenlängenkopplungs-Einrichtung können eine Antireflexbeschichtung für eine Wellenlänge der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen aufweisen. Die Antireflexbeschichtung kann dazu geeignet sein, ein Reflexionsgrad der Laserstrahlen an Grenzflächen der Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung zu vermindern.
Die Laseremitter-Einrichtungen können unter Bildung einer ersten Laseremitter-Reihe und einer zweiten Laseremitter-Reihe an dem ebenen Flächenabschnitt der Grundplatte angeordnet sein. Die erste Laseremitter-Reihe und die zweite Laseremitter-Reihe können parallel zueinander ausgerichtet sein. Der Ausgangs-Laserstrahl kann durch Polarisationskopplung und/oder durch Wellenlängenkopplung der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe mit den Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe gebildet sein.
Die Polarisationskopplungs-Einrichtung kann einen Polarisator und eine Verzögerungsplatte in Form einer λ/2-Platte aufweisen. Die Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe und die Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe können linear polarisiert sein. Die Polarisation der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe und die Polarisation der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe können vor einem Durchlaufen der Polarisationskopplungs-Einrichtung gleich ausgerichtet sein. Die λ/2-Platte kann derart angeordnet sein, dass die Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe die λ/2-Platte durchlaufen. Die λ/2-Platte kann dazu eingerichtet sein, die Polarisation der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe um 90° zu drehen. Die Polarisation der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe kann nach dem Durchlaufen der λ/2-Platte orthogonal zu der Polarisation der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe ausgerichtet sein. Der Polarisator kann dazu eingerichtet sein, die Polarisation der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe zu transmittieren und die Polarisation der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe zu reflektieren. Der Ausgangs-Laserstrahl kann durch räumliches Überlagern der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe mit den Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe mittels des Polarisators gebildet sein.
Für die Wellenlängenkopplung können die Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe eine von den Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe unterschiedliche Wellenlänge aufweisen. Beispielsweise kann ein Betrag einer Differenz, die aus den Wellenlängen der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe von den Wellenlängen der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe gebildet ist, 3 nm (Nanometer) bis 25 nm, insbesondere 5 nm bis 15 nm, betragen. Die Wellenlängenkopplungs-Einrichtung kann beispielsweise einen Spiegel aufweisen, der für die Wellenlängen der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe transmittierend und für die Wellenlängen der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe reflektierend ist. Der Ausgangs-Laserstrahl kann durch räumliches Überlagern der Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe mit den Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe mittels des Spiegels gebildet sein.
Der Ausgangs-Laserstrahl kann derart gebildet sein, dass die Laserstrahlen der ersten Laseremitter-Reihe und die Laserstrahlen der zweiten Laseremitter-Reihe am Ausgang alternierend angeordnet sind. Der Ausgangs-Laserstrahl kann auch durch sich jeweils entsprechend überlagernde Laserstrahlen der ersten und der zweiten Laseremitter-Reihe gebildet sein.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung ist die optische Einrichtung mit einem Polarisator der Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder einem Spiegel der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung unter Bildung eines Kopplungselements stoffschlüssig verbunden. Der Ausgangs-Laserstrahl ist durch Polarisationskopplung der Laserstrahlen miteinander mittels des Polarisators der Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder durch Wellenlängenkopplung der Laserstrahlen miteinander mittels des Spiegels der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung gebildet. Vorteilhafterweise kann dadurch die Laseremitter-Anordnung besonders kompakt aufgebaut werden. Die optische Einrichtung kann mit dem Polarisator der Polarisationskopplungs-Einrichtung und/oder dem Spiegel der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung materialeinheitlich ausgebildet sein. Das Kopplungselement kann als ein, insbesondere einziges, Bauteil ausgeführt sein.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung legt jeder Laserstrahl eine Propagationsstrecke von der den Laserstrahl erzeugenden Laseremitter-Einrichtung zu der optischen Einrichtung zurück. Der Ausgangs-Laserstrahl ist aus den Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen in Abhängigkeit von den Propagationsstrecken von den Laseremitter-Einrichtungen zu der optischen Einrichtung gebildet.
Die Laserstrahlen können voneinander unterschiedlich lange Propagationsstrecken aufweisen.
Eine Position eines Laserstrahls in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls, insbesondere am Ausgang, kann von der Länge seiner Propagationsstrecke abhängig sein. Mit anderen Worten, durch die Länge der Propagationsstrecke eines Laserstrahls kann seine Position in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls, insbesondere am Ausgang, festgelegt sein.
Mit anderen Worten, eine Anordnung der Laserstrahlen, insbesondere relativ zueinander, in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls, insbesondere am Ausgang, kann von den Längen der Propagationsstrecken abhängig sein.
Beispielsweise können die Laserstrahlen von den Laseremitter-Einrichtungen in Bezug auf den ebenen Flächenabschnitt schräg, insbesondere von den ebenen Flächenabschnitt weg gerichtet, ausgestrahlt werden, wodurch eine Distanz zwischen einem jeweiligen Laserstrahl und dem ebenen Flächenabschnitt von einer zurückgelegten Propagationsstrecke des Laserstrahls abhängig ist. Die Positionen der Laserstrahlen in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls können von den Distanzen zwischen den Laserstrahlen und dem ebenen Flächenabschnitt abhängig sein. Mit anderen Worten, die Positionen der Laserstrahlen in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls können durch die Distanzen zwischen den Laserstrahlen und dem ebenen Flächenabschnitt festgelegt sein. Dadurch kann die Anordnung der Laserstrahlen relativ zueinander in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls durch die zurückgelegten Propagationsstrecken festgelegt sein.
In einer Weiterbildung der Laseremitter-Anordnung können die Laseremitter-Einrichtungen unter Bildung einer ersten Laseremitter-Reihe und einer zweiten Laseremitter-Reihe an dem ebenen Flächenabschnitt angeordnet sein. Jeder Abstrahlwinkel zwischen der Ausstrahlungsrichtung einer Laseremitter-Einrichtung der ersten Laseremitter-Reihe und des ebenen Flächenabschnitts kann in seinem Betrag kleiner als der Betrag des Abstrahlwinkels zwischen der Ausstrahlungsrichtung einer Laseremitter-Einrichtung der zweiten Laseremitter-Reihe und des ebenen Flächenabschnitts. Jeder Umlenkspiegel kann einer Laseremitter-Einrichtung zugeordnet sein. Die Umlenkspiegel, die den Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe zugeordnet sind, können jeweils orthogonal zu der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, ausgerichtet sein. Die Umlenkspiegel, die den Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe zugeordnet sind, können jeweils mit einem Kippwinkel zu der Grundplatte, insbesondere dem ebenen Flächenabschnitt, ausgerichtet sein. Die Umlenkspiegel, die den Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe zugeordnet sind, können derart jeweils mit dem Kippwinkel zu dem der Grundplatte, insbesondere ebenen Flächenabschnitt, ausgerichtet sein, dass die Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der ersten Laseremitter-Reihe und die Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe nach dem Umlenken mittels den Umlenkspiegeln parallel zueinander ausgerichtet sind.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls an einem Ausgang einer Laseremitter-Anordnung eingerichtet. Das Verfahren weist die Schritte auf: Anordnen einer optischen Einrichtung der Laseremitter-Anordnung zwischen dem Ausgang und einer Mehrzahl, beispielsweise 10 bis 25, von Laseremitter-Einrichtungen der Laseremitter-Anordnung; Erzeugen von Laserstrahlen mittels den Laseremitter-Einrichtungen, die sich jeweils in eine Ausbreitungsrichtung ausbreiten; Ändern der Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen mittels der optischen Einrichtung bei einem Durchlaufen der optischen Einrichtung; und Bilden des Ausgangs-Laserstrahls aus den Laserstrahlen der Laseremitter-Einrichtungen. Das Verfahren kann dazu eingerichtet sein, eine zuvor beschriebenen Laseremitter-Anordnung zu betreiben.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Figuren, deren Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar. Alle in den Figuren, deren Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf eine Laseremitter-Anordnung,
2 eine schematische Schrägansicht der Laseremitter-Anordnung von 1,
3 eine weitere schematische Schrägansicht der Laseremitter-Anordnung von 1,
4 eine schematische Schrägansicht einer Laseremitter-Einrichtung der Laseremitter-Anordnung von 1 ohne Fast-Axis-Kollimator-Linse,
5 eine schematische Seitenansicht der Laseremitter-Einrichtung von 4 mit Fast-Axis-Kollimator-Linse,
6 eine schematische Darstellung eines Umlenkspiegels der Laseremitter-Anordnung von 1,
7 eine schematische Schrägansicht des Umlenkspiegels von 6,
8 eine schematische Darstellung einer optischen Einrichtung der Laseremitter-Anordnung von 1,
9 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines mit der Laseremitter-Anordnung von 1 bereitgestellten Ausgangs-Laserstrahls,
10 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Laseremitter-Anordnung,
11 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laseremitter-Anordnung,
12 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laseremitter-Anordnung,
13 eine schematische Schrägansicht der Laseremitter-Anordnung von 12,
14 eine weitere schematische Schrägansicht der Laseremitter-Anordnung von 12,
15 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Querschnitts eines mit der Laseremitter-Anordnung von 12 bereitgestellten Ausgangs-Laserstrahls,
16 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laseremitter-Anordnung,
17 eine schematische Schrägansicht der Laseremitter-Anordnung von 16,
18 eine weitere schematische Schrägansicht der Laseremitter-Anordnung von 16,
19 eine schematische Schrägansicht eines Bereichs XIX gemäß 17,
20 eine weitere schematische Schrägansicht des Bereichs XIX gemäß 17, und
21 eine schematische Darstellung eines Kopplungselements der Laseremitter-Anordnung von 16.

1 bis 3 zeigen eine Laseremitter-Anordnung 10. Die Laseremitter-Anordnung 10 ist zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls an einem Ausgang 12 der Laseremitter-Anordnung 10 eingerichtet.
Die Laseremitter-Anordnung 10 hat eine Mehrzahl von baugleichen Laseremitter-Einrichtungen 14 und eine Grundplatte 16.
Die Grundplatte 16 ist quaderförmig ausgebildet. Eine Höhe 18 der Grundplatte ist kleiner als eine Breite 20 und eine Länge 22 der Grundplatte 16.
Die Grundplatte 16 ist dazu ausgebildet, an einem Gegenstand, beispielsweise an einem optischen Tisch und/oder einem Gehäuseteil eines umschließenden Gehäuses für die Laseremitter-Anordnung 10, befestigt zu werden. Die Grundplatte 16 hat eine Anzahl von Durchgangslöchern 24 für das Befestigen der Grundplatte 16 an dem Gegenstand. Beispielsweise kann die Grundplatte 16 mittels einer Schraubverbindung an dem Gegenstand befestigt sein, wobei die Schrauben der Schraubverbindung durch die Durchgangslöcher 24 geführt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Grundplatte 16 sechs Durchgangslöcher 24. Denkbar ist aber auch eine Grundplatte mit einer geringeren oder höheren Anzahl von Durchgangslöchern 24.
Die Grundplatte 16 hat einen ebenen Flächenabschnitt 26. Der ebene Flächenabschnitt 26 ist ein zusammenhängender und ununterbrochener Flächenabschnitt. Der ebene Flächenabschnitt 26 bildet eine einzige Ebene der Grundplatte 16. Der ebene Flächenabschnitt 26 ist eine Oberfläche der Grundplatte 16.
Die Laseremitter-Einrichtungen 14 sind an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet und an der Grundplatte 16 befestigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Laseremitter-Anordnung 10 insgesamt 11 Laseremitter-Einrichtungen 14. Denkbar ist aber auch eine Laseremitter-Anordnung mit einer geringeren oder höheren Anzahl von Laseremitter-Einrichtungen. Bei nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen sind beispielsweise nur acht Laseremitter-Einrichtungen 14 oder bis zu 32 Laseremitter-Einrichtungen 14 vorhanden.
Jede Laseremitter-Einrichtung 14 hat einen Emitter 28 aus einem Halbleiterlasermaterial und eine Fast-Axis-Kollimator-Linse 30. In 4 ist eine einzige Laseremitter-Einrichtung 14 der Laseremitter-Anordnung 10 ohne die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 dargestellt.
4 zeigt, dass die Laseremitter-Einrichtung 14 einen einzigen Emitter 28 hat. Der Emitter 28 erstreckt sich entlang einer Längsachse 32. Der Emitter 28 ist für das Erzeugen eines Laserstrahls 34 eingerichtet. Damit ist die Laseremitter-Einrichtung 14 dazu eingerichtet, den Laserstrahl 34 zu erzeugen. Die Längsachse 32 des Emitters 28 ist parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 4 emittiert der Emitter 28 den Laserstrahl 34. Der Laserstrahl 34 breitet sich entlang seiner Ausbreitungsrichtung 36 aus. Die Ausbreitungsrichtung 36 und die Längsachse 32 des Emitters 28 sind parallel zueinander ausgerichtet. Insbesondere können die Ausbreitungsrichtung 36 und die Längsachse 32 des Emitters 28 einen gleichen Verlauf aufweisen.
Der aus dem Emitter 28 austretende Laserstrahl 34 definiert eine Fast-Axis-Richtung 38 und eine Slow-Axis-Richtung 40, die orthogonal zueinander sind. Wenn der Laserstrahl 34 aus dem Emitter 28 austritt, breitet sich der Laserstrahl 34 entlang seiner Ausbreitungsrichtung 36 aus, wobei ein Durchmesser 42 des Laserstrahls 34 in Fast-Axis-Richtung 38 stärker zunimmt als ein Durchmesser 44 des Laserstrahls 34 in Slow-Axis-Richtung 40. Folglich hat der Laserstrahl 34 nach dem Austreten aus dem Emitter 28 einen elliptischen Querschnitt.
Der Emitter 28 ist an einer Halteplatte 46 der Laseremitter-Einrichtung 14 angeordnet und von dieser gehalten. Die Halteplatte 46 kontaktiert den Emitter 28 in einer ebenen Grenzfläche, die orthogonal zu der Fast-Axis-Richtung 38 ist. Die ebene Grenzfläche ist parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet.
5 zeigt die Laseremitter-Einrichtung 14 von 4 mit der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30. Die Laseremitter-Einrichtung 14 ist an der Grundplatte 16 befestigt. Die Laseremitter-Einrichtung 14 ist mittels einer Verbindung zwischen der Grundplatte 16 und der Halteplatte 46 an der Grundplatte 16 befestigt. Die Verbindung ist vorliegend beispielsweise eine Lötverbindung.
Die Lötverbindung hat eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 35 Watt/(Meter*Kelvin). Wärme, die bei dem Erzeugen des Laserstrahls 34 in dem Emitter 28 entsteht, wird von dem Emitter 28 mittels der Halteplatte 46 und der Grundplatte 16 abgeführt.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist zum Kollimieren des Laserstrahls 34 in Fast-Axis-Richtung 38 eingerichtet. Mit anderen Worten, der Laserstrahl 34, der von der Laseremitter-Einrichtung 14 ausgestrahlt wird, ist in Fast-Axis-Richtung 38 kollimiert.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist eine asphärische Zylinderlinse aus Quarzglas, vorliegend aus einem Quarzglas mit einem besonders hohen Brechungsindex. Die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 hat eine Antireflexbeschichtung, die für eine Wellenlänge des Laserstrahls 34 den Anteil reflektierten Lichtes auf ein relatives Minimum reduziert. Durch die Antireflexbeschichtung wird ein Reflexionsgrad des Laserstrahls 34 an den Grenzflächen der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 reduziert.
5 zeigt, dass die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 an der Halteplatte 46 vorliegend beispielhaft mittels einer Klebverbindung befestigt ist. Die Klebverbindung ist mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt. Der UV-Klebstoff ist ein Klebstoff, der durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht verfestigbar ist.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist derart relativ zu dem Emitter 28 positioniert, dass eine Ausstrahlungsrichtung 48, in der die Laseremitter-Einrichtung 14 den Laserstrahl 34 ausstrahlt, in Bezug auf die Längsachse 32 des Emitters 28 einen schrägen Verlauf aufweist. Mit anderen Worten, durch die Positionierung der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 relativ zu dem Emitter 28 ist die Laseremitter-Einrichtung 14 dazu eingerichtet, den Laserstrahl 34 in die zur Längsachse 32 des Emitters 28 schräg ausgerichtete Ausstrahlungsrichtung 48 auszustrahlen. Durch die schräge Ausrichtung der Ausstrahlungsrichtung 48 verläuft die Ausstrahlungsrichtung 48 nicht parallel zu der Längsachse 32 des Emitters 28.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 kann eine Linsenebene 50 und eine optische Ebene 52 definieren. Die Linsenebene 50 ist diejenige Ebene, in der die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 angeordnet ist. Ein Brennpunkt der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist mit einer Brennweite der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 von der Linsenebene 50 beabstandet.
Die optische Ebene 52 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist senkrecht zu der Linsenebene 50 ausgerichtet. Die optische Ebene 52 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist eine Spiegelsymmetrieebene der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30. Ein Laserstrahl, der die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 durchläuft, wird durch die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 in Richtung der optischen Ebene 52 gebrochen.
Die optische Ebene 52 schneidet die Linsenebene 50 in einer Mittelachse 54 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist derart relativ zu dem Emitter 28 positioniert, dass die Längsachse 32 des Emitters 28 und die optische Ebene 52 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 zum Zweck des Ausstrahlens des Laserstrahls 34 in Ausstrahlungsrichtung 28 einen voneinander unterschiedlichen Verlauf haben. Anders formuliert, die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist derart angeordnet, dass die Längsachse 32 des Emitters 28 nicht innerhalb der optischen Ebene 52 liegt.
Die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist mit einem transversalen Versatz 56 in Fast-Axis-Richtung 38 relativ zum Emitter 28 angeordnet. Der transversale Versatz 56 ist ein Abstand zwischen der Längsachse 32 des Emitters 28 und der Mittelachse 54 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30. Ein Abstand zwischen der Längsachse 32 des Emitters 28 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 ist kleiner als ein Abstand zwischen der Mittelachse 54 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 und dem ebenen Flächenabschnitt 26.
Zusätzlich ist die Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 bezogen auf die Längsachse 32 des Emitters 28 um einen Kippwinkel 58 verkippt. Die optische Ebene 52 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 und die Längsachse 32 des Emitters 28 definieren zwischen sich den Kippwinkel 58. In dem dargestellten Ausgangsbeispiel beträgt der Kippwinkel 58 3°.
Durch den transversalen Versatz 56 und den Kippwinkel 58 wird der von dem Emitter 28 erzeugte Laserstrahl 34 von der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 in Fast-Axis-Richtung 38 von dem ebenen Flächenabschnitt 26 weg abgelenkt. Durch den transversalen Versatz 56 und den Kippwinkel 58 der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 ist die Laseremitter-Einrichtung 14 dazu eingerichtet, den Laserstrahl 34 in die zum ebenen Flächenabschnitt 26 schräg ausgerichtete Ausstrahlungsrichtung 48 auszustrahlen.
Die Ausstrahlungsrichtung 48 und der ebene Flächenabschnitt 26 definieren zwischen sich einen Abstrahlwinkel 60. In dem dargestellten Ausgangsbeispiel beträgt der Abstrahlwinkel 60 4°.
Die Ausstrahlungsrichtung 48 ist von dem ebenen Flächenabschnitt 26 weg gerichtet. Die Ausstrahlungsrichtung 48 kann in eine zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 parallele Richtungskomponente und in eine zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 senkrechte Richtungskomponente zerlegt werden. Die zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 senkrechte Richtungskomponente ist von dem ebenen Flächenabschnitt 26 weg gerichtet.
Der Laserstrahl 34 verlässt die Laseremitter-Einrichtung 14 durch Austreten aus der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30. Der Laserstrahl 34 tritt an einem Austrittsbereich der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 aus der Laseremitter-Einrichtung 14 aus. Der Austrittsbereich der Fast-Axis-Kollimator-Linse 30 bildet einen Laseremitter-Ausgang 62 der Laseremitter-Einrichtung 14.
Die Ausbreitungsrichtung 36 des Laserstrahls 34 nach dem Austreten aus der Laseremitter-Einrichtung 14 ist gleich der Ausstrahlungsrichtung 48, in der die Laseremitter-Einrichtung 14 den Laserstrahl 34 ausstrahlt. Mit anderen Worten, nach dem Austreten des Laserstrahls aus der Laseremitter-Einrichtung 14 breitet sich der Laserstrahl 34 entlang seiner Ausbreitungsrichtung 36 aus, die bezogen auf den ebenen Flächenabschnitt 26 einen schrägen Verlauf aufweist.
Durch das schräge Ausstrahlen des Laserstrahls 34 in die Ausstrahlungsrichtung 48 von der Laseremitter-Einrichtung 14 ist eine Distanz 64 zwischen dem Laserstrahl 34 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 von einer Propagationsstrecke des Laserstrahls 34 abhängig. Unter einer Propagationsstrecke kann eine Strecke verstanden werden, die der Laserstrahl durch Ausbreitung in Ausbreitungsrichtung zurücklegt.
Die Distanz 64 wird in eine zu einem Lot auf dem ebenen Flächenabschnitt 26 parallele Richtung von dem ebenen Flächenabschnitt 26 zu dem Laserstrahl 34 ermittelt. Die Distanz 64 kann auch als eine Höhe verstanden werden, mit der der Laserstrahl 34 von dem ebenen Flächenabschnitt 26 beabstandet ist. Da der Laserstrahl 34 durch die Laseremitter-Einrichtung 14 von dem ebenen Flächenabschnitt 26 weg ausgestrahlt wird, vergrößert sich die Distanz 64 bei zunehmender Propagationsstrecke des Laserstrahls 34 von der Laseremitter-Einrichtung 14.
1 zeigt, dass die Laseremitter-Einrichtungen 14 derart an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet sind, dass die Slow-Axis-Richtungen 40 der Laserstrahlen 34 parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet sind. Die Ausstrahlungsrichtungen 48 sind parallel zueinander ausgerichtet. Die Ausbreitungsrichtungen 36 sind parallel zueinander ausgerichtet. Die Längsachsen 32 der Emitter 28 sind parallel zueinander ausgerichtet.
Jeder Laseremitter-Ausgang 62 der Laseremitter-Einrichtungen 14, aus dem der Laserstrahl 34 austritt, ist mit einem Abstand von dem ebenen Flächenabschnitt 26 beabstandet. Die Abstände der Laseremitter-Ausgänge 62 der Laseremitter-Einrichtung 14 von dem ebenen Flächenabschnitt 26 sind in ihrem Betrag gleich.
Die Laseremitter-Einrichtungen 14 sind derart an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet, dass die Laseremitter-Ausgänge 62 entlang einer geraden Linie angeordnet sind. Die gerade Linie der Laseremitter-Ausgänge 62 ist parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet.
Die Laseremitter-Einrichtungen 14 sind unter Bildung einer Laseremitter-Reihe 66 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Eine Richtung 68 der Laseremitter-Reihe 66 verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26. Zwei benachbarte Laseremitter-Einrichtungen 14 sind mit einem Abstand 70 voneinander an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Die Abstände 70 zwischen den Laseremitter-Einrichtung 14 sind gleich.
In Ausbreitungsrichtung 36 nach den Laseremitter-Einrichtungen 14 ist eine Mehrzahl von Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 der Laseremitter-Anordnung 10 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Die Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 sind gleich ausgebildet. Insgesamt hat die Laseremitter-Anordnung 10 11 Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72. Die Anzahl der Slow-Axis-Kollimator-Linsen 11 entspricht vorliegend der Anzahl der Laseremitter-Einrichtungen 14. Wenn also bei nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen weniger oder mehr Laseremitter-Einrichtungen 14 vorhanden sind, ist auch die Anzahl der Slow-Axis-Kollimator-Linsen 11 entsprechend verändert.
Entsprechend ist vorliegend jede Slow-Axis-Kollimator-Linse 72 einer Laseremitter-Einrichtung 14 der Laseremitter-Anordnung 10 zugeordnet. Dadurch ist die Anzahl von Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 gleich der Anzahl von Laseremitter-Einrichtungen 14.
Jede Slow-Axis-Kollimator-Linse 72 ist zum Kollimieren des Laserstrahls 34 in Slow-Axis-Richtung 40 eingerichtet. Mit anderen Worten, jeder Laserstrahl 34, der die Slow-Axis-Kollimator-Linse 72 passiert, ist in Slow-Axis-Richtung 40 kollimiert.
Jede Slow-Axis-Kollimator-Linse 72 ist eine asphärische Zylinderlinse aus Quarzglas. Die Slow-Axis-Kollimator-Linse 72 hat eine Antireflexbeschichtung für eine Wellenlänge des Laserstrahls 34, d.h. um einen Anteil reflektierten Lichtes des Laserstrahls 34 an der Slow-Axis-Kollimator-Linse 72 auf ein relatives Minimum zu reduzieren.
Jede Slow-Axis-Kollimator-Linse 72 ist an der Grundplatte 16 vorliegend beispielhaft mittels einer Klebverbindung befestigt. Die Klebverbindung ist mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt.
Die Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 sind unter Bildung einer Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 74 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Eine Richtung 76 der Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 74 verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26. Die Richtung 76 der Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 74 verläuft parallel zu der Richtung 68 der Laseremitter-Reihe 66.
In Ausbreitungsrichtung 36 nach den Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 ist eine Mehrzahl von Umlenkspiegeln 78 der Laseremitter-Anordnung 10 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Die Umlenkspiegel 78 sind gleich ausgebildet. Insgesamt hat die Laseremitter-Anordnung 10 11 Umlenkspiegel 78.
Jeder Umlenkspiegel 78 ist einer Laseremitter-Einrichtung 14 der Laseremitter-Anordnung 10 zugeordnet. Dadurch ist die Anzahl von Umlenkspiegeln 78 gleich der Anzahl von Laseremitter-Einrichtungen 14.
Jeder Umlenkspiegel 78 ist an der Grundplatte 16 mittels einer Klebverbindung befestigt. Die Klebverbindung ist mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt.
Jeder Umlenkspiegel 78 ist dazu eingerichtet, die Ausbreitungsrichtung 36 des Laserstrahls 34 der dem Umlenkspiegel 78 zugeordneten Laseremitter-Einrichtung 14 um 90° umzulenken. Mit anderen Worten, jeder Laserstrahl 34 trifft unter einem Einfallswinkel von 45° auf den Umlenkspiegel 78. Das Umlenken des Laserstrahls 34 mittels des Umlenkspiegels 78 ist ein Ändern der Ausbreitungsrichtung 36 des Laserstrahls 34.
6 zeigt einen Umlenkspiegel 78 der Laseremitter-Anordnung 10 und die Grundplatte 16. 7 zeigt den Umlenkspiegel 78 von 6 ohne die Grundplatte 16.
Der Umlenkspiegel 78 hat eine Spiegelfläche 80. Die Spiegelfläche 80 ist senkrecht zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet.
Die Spiegelfläche 80 ist dazu eingerichtet, die Ausbreitungsrichtung 36 des Laserstrahls 34 der dem Umlenkspiegel 78 zugeordneten Laseremitter-Einrichtung 14 umzulenken. Insbesondere ist die Spiegelfläche 80 dazu eingerichtet, den Laserstrahl 34 der dem Umlenkspiegel 78 zugeordneten Laseremitter-Einrichtung 14 zu reflektieren.
Die Spiegelfläche 80 ist aus alternierenden, dünnen Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes gebildet. Mit anderen Worten, der Umlenkspiegel 78 ist ein Bragg-Spiegel.
Der Umlenkspiegel 78 hat eine gerade Kante 82, die bezogen auf den ebenen Flächenabschnitt 26 einen schrägen Verlauf aufweist. Mit anderen Worten, die gerade Kante 82 ist zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 schräg ausgerichtet. Die schräg ausgerichtete gerade Kante 82 ist krümmungsfrei ausgebildet und erstreckt sich entlang einer geraden Linie.
Die schräg ausgerichtete gerade Kante 82 bildet eine Ecke des Umlenkspiegels 78. Die schräg ausgerichtete gerade Kante 82 begrenzt die Spiegelfläche 80. Die schräg ausgerichtete gerade Kante 82 begrenzt eine Seitenfläche 84 des Umlenkspiegels 78, die dem ebenen Flächenabschnitt 26 abgewandt ist. Die Seitenfläche 84 ist senkrecht zu der Spiegelfläche 80 ausgerichtet. Die schräg ausgerichtete gerade Kante 82 ist eine Grenze zwischen der Spiegelfläche 80 und der dem ebenen Flächenabschnitt 26 abgewandten Seitenfläche 84. Mit anderen Worten, die schräg ausgerichtete gerade Kante 82 ist zwischen der Spiegelfläche 80 und der dem ebenen Flächenabschnitt 26 abgewandten Seitenfläche 84 angeordnet.
Der Umlenkspiegel 78 hat eine weitere Seitenfläche 86. Die weitere Seitenfläche 86 ist der Seitenfläche 84 entgegengesetzt angeordnet. Die weitere Seitenfläche 86 ist dem ebenen Flächenabschnitt 26 zugewandt. Die Seitenfläche 84 und die weitere Seitenfläche 86 sind entgegengesetzt zueinander ausgerichtet.
Der schräge Verlauf der geraden Kante 82 und der ebene Flächenabschnitt 26 definieren zwischen sich einen Winkel 88. Der Winkel 88 zwischen der schräg verlaufenden geraden Kante 82 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 erfüllt die Bedingung $α' = atan (\frac{tan α}{\sqrt{2}}),$
1 zeigt, dass die Umlenkspiegel 78 unter Bildung einer Umlenkspiegel-Reihe 90 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet sind. Eine Richtung 92 der Umlenkspiegel-Reihe 90 verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26. Die Richtung 92 der Umlenkspiegel-Reihe 90 verläuft parallel zu der Richtung 68 der Laseremitter-Reihe 66. Die Richtung 92 der Umlenkspiegel-Reihe 90 verläuft parallel zu der Richtung 76 der Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 74.
Jeder Umlenkspiegel 78, bis auf den an dem Ausgang 12 am nächsten angeordneten Umlenkspiegel 78, lenkt den jeweiligen Laserstrahl 34 derart um, dass der umgelenkte Laserstrahl 34 an der geraden Kante 82 mit dem schrägen Verlauf eines weiteren Umlenkspiegels 78 vorbeigeführt ist. Der weitere Umlenkspiegel 78 ist zwischen dem vom Umlenkspiegel 78 umgelenkten Laserstrahl 34 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet.
Das schräge Ausstrahlen der Laserstrahlen 34 ermöglicht die Verwendung von gleich ausgebildeten Umlenkspiegel 78. Die Umlenkspiegel 78 sind derart in Richtung 92 der Umlenkspiegel-Reihe 90 voneinander beabstandet, dass sich die Distanzen 64 zwischen den Laserstrahlen 34 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 für eine Propagationsstrecke, die gleich einem Abstand zwischen zwei benachbarter Umlenkspiegel 78 ist, derart erhöhen, dass die Laserstrahlen 34 ohne die Umlenkspiegel 78 zu streifen an diesen vorbeigeführt sind.
Jeder Umlenkspiegel 78 ist mit einem Abstand 94 von der dem Umlenkspiegel 78 zugeordneten Laseremitter-Einrichtung 14 beabstandet. Die Abstände 94 zwischen jedem Umlenkspiegel 78 und der dem Umlenkspiegel 78 zugeordneten Laseremitter-Einrichtung 14 sind gleich.
Jeder Umlenkspiegel 78 ist mit einem Abstand 96 von dem Ausgang 12 beabstandet. Die Abstände 96 unterscheiden sich voneinander. Dadurch legt jeder Laserstrahl 34 von der Laseremitter-Einrichtung 14 bis zu dem Ausgang 12 eine unterschiedlich lange Propagationsstrecke zurück. Dadurch unterscheiden sich die Distanzen 64 zwischen den Laserstrahlen 34 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 im Ausgang 12 voneinander.
Die Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 sind nach dem Umlenken mittels der Umlenkspiegel 78 parallel zueinander ausgerichtet. Die Laserstrahlen 34 sind nach dem Umlenken mittels der Umlenkspiegel 78 in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander angeordnet. Die Umlenkspiegel 78 sind dazu eingerichtet, die Laserstrahlen 34 derart übereinander anzuordnen, dass die Laserstrahlen 34 mit einem gleichen Abstand voneinander beabstandet sind.
Der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist durch Anordnen der einzelnen Laserstrahlen 34 relativ zueinander mittels der Umlenkspiegel 78 gebildet. Der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist eine Laserstrahlgruppe, die aus den Laserstrahlen 34 gebildet ist. Das Bilden des Ausgangs-Laserstrahls 98 ist ein Anordnen der Laserstrahlen 34 in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander mittels der Umlenkspiegel 78.
Der Ausgangs-Laserstrahl 98 breitet sich in eine Ausbreitungsrichtung aus. Mit anderen Worten, die gebildete Laserstrahlgruppe breitet sich in eine Ausbreitungsrichtung aus, die sich aus den einzelnen Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 ergibt. Da die Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 nach dem Umlenken mittels der Umlenkspiegel parallel zueinander ausgerichtet sind, ist die Ausbreitungsrichtung des Ausgangs-Laserstrahls 98 parallel zu allen Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 ausgerichtet.
In Ausbreitungsrichtung 36 nach den Umlenkspiegeln 78 ist eine optische Einrichtung 100 der Laseremitter-Anordnung 10 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Die optische Einrichtung 100 ist in einem Strahlengang der Laserstrahlen 34 zwischen dem Ausgang 12 und den Umlenkspiegeln 78 angeordnet.
Die optische Einrichtung 100 ist als eine einteilige optische Komponente der Laseremitter-Anordnung 10 ausgebildet. Die optische Einrichtung 100 ist als eine eigenständige optische Komponente der Laseremitter-Anordnung 10 ausgebildet. Mit anderen Worten, die optische Einrichtung 100 ist von den übrigen optischen Komponenten der Laseremitter-Anordnung 10 getrennt ausgebildet.
Die optische Einrichtung 100 ist an der Grundplatte 16 mittels einer Klebverbindung befestigt. Die Klebverbindung ist mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt.
Die Laserstrahlen 34 durchlaufen zum Zweck des Änderns der Ausbreitungsrichtungen 36 die optische Einrichtung 100. Die optische Einrichtung 100 ist für eine Wellenlänge der Laserstrahlen 34 transparent.
8 zeigt die optische Einrichtung 100 der Laseremitter-Anordnung 10 und die Grundplatte 16. Die optische Einrichtung 100 ist als optischer Keil aus Quarzglas ausgebildet.
Die optische Einrichtung 100 hat eine ebene Eintrittsfläche 102 und eine ebene Austrittsfläche 104. Die ebene Eintrittsfläche 102 und die ebene Austrittsfläche 104 verlaufen schräg zueinander.
Die Laserstrahlen 34 treffen auf die ebene Eintrittsfläche 102 der optischen Einrichtung 100, durchlaufen die optische Einrichtung 100 und treten aus der ebenen Austrittsfläche 104 aus der optischen Einrichtung 100 aus.
Jeder Laserstrahl 34 trifft unter einem Einfallswinkel 106 auf die ebene Eintrittsfläche 102. Der Einfallswinkel 106 ist durch ein Lot auf der ebenen Eintrittsfläche 102 und der Ausbreitungsrichtung 36 des Laserstrahls 34 definiert. Alle Einfallswinkel 106 sind gleich.
Die ebene Eintrittsfläche 102 und die ebene Austrittsfläche 104 bilden jeweils eine Phasengrenze für die Laserstrahlen 34. Die optische Einrichtung 100 ist dazu eingerichtet, jede Ausbreitungsrichtung 36 der Laserstrahlen 34 durch Brechung an der ebenen Eintrittsfläche 102 und an der ebenen Austrittsfläche 104 in Fast-Axis-Richtung zu ändern. Mit anderen Worten, die optische Einrichtung 100 ist dazu eingerichtet, die Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 in Richtung des ebenen Flächenabschnitts 26 durch Brechung an der ebenen Eintrittsfläche 102 und an der ebenen Austrittsfläche 104 zu ändern. Dadurch werden die Laserstrahlen 34 mittels der optischen Einrichtung 100 in Richtung des ebenen Flächenabschnitts 26 abgelenkt.
Die optische Einrichtung 100 ist dazu eingerichtet, jede Ausbreitungsrichtung 36 der Laserstrahlen 34 um einen Ablenkungswinkel 108 zu ändern. Jeder Ablenkungswinkel 108 ist zwischen der Ausbreitungsrichtung 36 des Laserstrahls 34 vor dem Durchlaufen der optischen Einrichtung 100 und der Ausbreitungsrichtung 36 des Laserstrahls 34 nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung 100 definiert. Jeder Ablenkungswinkel 108 der Laserstrahlen 34 und der Abstrahlwinkel 60 der Laserstrahlen 34 sind gleich.
Nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung 100 ist die Ausbreitungsrichtung des Ausgangs-Laserstrahls 98 parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet. Jeder Laserstrahl 34 breitet sich nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung 100 parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 aus. Mit anderen Worten, nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung 100 sind die Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet. Dadurch kompensiert die optische Einrichtung 100 die schräg verlaufenden Ausstrahlungsrichtungen 48.
In Ausbreitungsrichtung 36 nach der optischen Einrichtung 100 ist jede Distanz 64 zwischen dem Laserstrahl 34 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 konstant. Mit anderen Worten, wenn ein Laserstrahl 34 die optische Einrichtung 100 durchlaufen hat, ändert sich die Distanz 64 zwischen dem Laserstrahl 34 und dem ebenen Flächenabschnitt 26 nicht mehr in Abhängigkeit von der Propagationsstrecke des Laserstrahls 34.
In Ausbreitungsrichtung 36 nach der optischen Einrichtung 100 ist eine Fokussier-Einrichtung 110 der Laseremitter-Anordnung 10 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Die Fokussier-Einrichtung 110 ist an der Grundplatte 16 mittels einer Klebverbindung befestigt. Die Klebverbindung ist mittels eines UV-Klebstoffs hergestellt.
Die Fokussier-Einrichtung 110 ist dazu eingerichtet, denn Ausgangs-Laserstrahl 98 auf den Ausgang 12 zu fokussieren. Die Fokussier-Einrichtung 110 ist als Fokussier-Linse aus Quarzglas ausgebildet. Die Fokussier-Einrichtung 110 hat eine Antireflexbeschichtung für eine Wellenlänge der Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14. Durch die Antireflexbeschichtung wird ein Reflexionsgrad für den Laserstrahl 34 an den Grenzflächen der Fokussier-Einrichtung 110 reduziert.
Die Fokussier-Einrichtung 110 ist derart an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet, dass der Ausgang 12 in Ausbreitungsrichtung des Ausgangs-Laserstrahls 98 nach der Fokussier-Einrichtung 110 in einer Brennebene der Fokussier-Einrichtung 110 liegt.
Die Fokussier-Einrichtung 110 fokussiert den Ausgangs-Laserstrahl 98 derart auf den Ausgang 12, dass der Ausgangs-Laserstrahl 98 am Ausgang 12 einen vorgegebenen Strahldurchmesser und eine vorgegebene Divergenz aufweist. Mit anderen Worten, der Ausgangs-Laserstrahl 98 tritt mit dem vorgegebenen Strahldurchmesser und der vorgegebenen Divergenz aus dem Ausgang aus. In dem dargestellten Ausgangsbeispiel beträgt der vorgegebene Strahldurchmesser 400 µm und die vorgegebene Divergenz 40°.
9 zeigt schematisch einen Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls 98 in dem Ausgang 12. Ein Strahlprofil des Ausgangs-Laserstrahls 98 ist durch die in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander angeordneten Laserstrahlen 34 gebildet. Die Laserstrahlen 34 sind in dem Querschnitt unter Bildung einer Laserstrahl-Reihe 112 relativ zueinander angeordnet. Eine Richtung 114 der Laserstrahl-Reihe 112 ist senkrecht zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet.
Die Laserstrahlen 34 sind mit einem gleichen Abstand 116 in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander angeordnet. Jeder Abstand 116 zwischen zwei benachbarten Laserstrahlen 43 ist von den Propagationsstrecken der beiden benachbarten Laserstrahlen 43 von den die beiden benachbarten Laserstrahlen 43 ausstrahlenden Laseremitter-Einrichtungen 14 zu der optischen Einrichtung 100 abhängig.
Beispielsweise verändert sich der Abstand 116 zwischen den beiden benachbarten Laserstrahlen 43 bei einer Verlängerung oder Verkürzung der Propagationsstrecke von einem der beiden benachbarten Laserstrahlen 43 zwischen der den Laserstrahl 43 ausstrahlenden Laseremitter-Einrichtung 14 zu der optischen Einrichtung 100. Die Abhängigkeit des Ausgangs-Laserstrahls 98 von den Propagationsstrecken wird durch den schrägen Verlauf der Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 in Bezug auf den ebenen Flächenabschnitt 26 erreicht.
Damit sind Positionen der Laserstrahlen 34 in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls 98 durch die Propagationsstrecken von den Laseremitter-Einrichtungen 14 zu dem Ausgang 12 bestimmt. Mit anderen Worten, der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist in Abhängigkeit von den Propagationsstrecken von den Laseremitter-Einrichtungen 14 zu dem Ausgang 12 gebildet. Die Abhängigkeit von den Propagationsstrecken ist eine Abhängigkeit von den Längen der Propagationsstrecken.
Die Längen der Propagationsstrecken der Laserstrahlen 34 ist abhängig von einer Anordnung der Laseremitter-Einrichtungen 14 an dem ebenen Flächenabschnitt 26. Dadurch ist der Ausgangs-Laserstrahl 98 aus den Laserstrahlen 34 in Abhängigkeit von den Positionen der Laseremitter-Einrichtungen 14 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 gebildet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Laseremitter-Anordnung 10 ein nicht dargestelltes Gehäuse. Die Grundplatte 16 bildet eine Seitenwand des Gehäuses. Das Gehäuse hat einen Innenraum, in dem die Laseremitter-Einrichtungen 14, die Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72, die Umlenkspiegel 78, die optische Einrichtung 100 und die Fokussier-Einrichtung 110 angeordnet sind. Der Ausgang 12 ist durch eine Öffnung in dem Gehäuse gebildet. Der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist mittels der Fokussier-Einrichtung 110 auf die Öffnung fokussiert. Der Ausgangs-Laserstrahl 98 passiert die Öffnung und tritt aus dem Gehäuse aus.
In 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laseremitter-Anordnung 10 gezeigt, wobei für identische und funktionell äquivalente Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind und insoweit auf die obigen Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 verwiesen werden kann, so dass im Wesentlichen nur auf die bestehenden Unterschiede eingegangen wird.
Die Laseremitter-Anordnung 10 der 10 hat eine nicht dargestellte Wellenleiter-Aufnahme zum Aufnehmen eines Wellenleiters 118 in Form eines Lichtwellenleiterkabels für das Leiten des Ausgangs-Laserstrahls 98. Die Aufnahme ist an einer Öffnung des Gehäuses der Laseremitter-Anordnung 10 angeordnet. Der Wellenleiter 118 ist von der Aufnahme aufgenommen. Der Wellenleiter 118 ist derart von der Aufnahme aufgenommen, dass eine Stirnfläche 120 des Wellenleiters 118 an dem Ausgang 12 angeordnet ist. Der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist mittels der Fokussier-Einrichtung 110 derart auf den Ausgang 12 fokussiert, dass der Ausgangs-Laserstrahl 98 in den Wellenleiter 118 eingekoppelt wird. Damit ist der Ausgangs-Laserstrahl 98 dazu ausgebildet, in den Wellenleiter 118 eingekoppelt zu werden, falls die Stirnfläche 120 des Wellenleiters 118 an dem Ausgang 12 angeordnet, insbesondere platziert, ist.
In 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laseremitter-Anordnung 10 gezeigt, wobei für identische und funktionell äquivalente Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind und insoweit auf die obigen Ausführungen zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 10 verwiesen werden kann, so dass im Wesentlichen nur auf die bestehenden Unterschiede eingegangen wird.
Die Laseremitter-Einrichtungen 14 sind unter Bildung einer ersten Laseremitter-Reihe 122 und einer zweiten Laseremitter-Reihe 124 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 der Grundplatte 16 angeordnet. Jede Laseremitter-Reihe 122, 124 ist aus 9 Laseremitter-Einrichtungen 14 gebildet.
Die erste Laseremitter-Reihe 122 erstreckt sich in einer Richtung 126. Die Richtung 126 der ersten Laseremitter-Reihe 122 verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26. Die zweite Laseremitter-Reihe 124 erstreckt sich in einer Richtung 128. Die Richtung 128 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26. Die Richtung 126 der ersten Laseremitter-Reihe 122 ist parallel zu der Richtung 128 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 ausgerichtet.
Die erste Laseremitter-Reihe 122 und die zweite Laseremitter-Reihe 124 sind versetzt zueinander ausgerichtet. Die erste Laseremitter-Reihe 122 und die zweite Laseremitter-Reihe 124 sind derart versetzt zueinander ausgerichtet, dass zwischen zwei benachbarten Laseremitter-Einrichtungen der zweiten Laseremitter-Reihe 124 ein Laserstrahl 34 einer Laseremitter-Einrichtung 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 an den beiden benachbarten Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 vorbeigeführt ist. Dadurch sind die Laserstrahlen 34 in dem Querschnitt des Ausgangs-Laserstrahls 98 am Ausgang 12 derart relativ zueinander angeordnet, dass zwischen zwei benachbarten Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtung 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 ein Laserstrahl 34 der Laseremitter-Einrichtung 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 angeordnet ist.
Die Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 sind unter Bildung einer ersten Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 130 und einer zweiten Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 132 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Die Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 der ersten Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 130 sind den Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 zugeordnet. Die Slow-Axis-Kollimator-Linsen 72 der zweiten Slow-Axis-Kollimator-Linsen-Reihe 132 sind den Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 zugeordnet.
Jede Laseremitter-Einrichtung 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 ist mit einem Abstand 134 von den der Laseremitter-Einrichtung 14 zugeordnetem Umlenkspiegel 78 beabstandet. Jede Laseremitter-Einrichtung 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 ist mit einem Abstand 136 von den der Laseremitter-Einrichtung 14 zugeordnetem Umlenkspiegel 78 beabstandet.
Der Abstand 134 zwischen den Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 und den Umlenkspiegeln 78 ist größer als der Abstand 136 zwischen den Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 und den Umlenkspiegeln 78.
Die Abstrahlwinkel 60 zwischen den Ausstrahlungsrichtungen 48 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 und des ebenen Flächenabschnitts 26 sind in ihren Beträgen kleiner als die Beträge der Abstrahlwinkel 60 zwischen den Ausstrahlungsrichtungen 48 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 und des ebenen Flächenabschnitts 26.
Die Umlenkspiegel 78, die den Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 122 zugeordnet sind, sind jeweils orthogonal zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet.
Die Umlenkspiegel 78, die den Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 zugeordnet sind, sind jeweils mit einem Kippwinkel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Umlenkspiegel 78, die den Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 zugeordnet sind, derart jeweils mit dem Kippwinkel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet, dass die Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 und die Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 nach dem Umlenken mittels den Umlenkspiegeln 78 parallel zueinander ausgerichtet sind.
In dem Ausgangsbeispiel der 11 hat die Fokussier-Einrichtung 110 eine erste Zylinderlinse 138 und eine zweite Zylinderlinse 140. Die erste Zylinderlinse 138 und die zweite Zylinderlinse 140 sind zum Fokussieren des Ausgangs-Laserstrahls 98 auf den Ausgang 12 eingerichtet.
Die erste Zylinderlinse 138 und die zweite Zylinderlinse 140 sind jeweils eine asphärische Zylinderlinse aus Quarzglas mit einem vergleichsweise hohen Brechungsindex. Die erste Zylinderlinse 138 und die zweite Zylinderlinse 140 haben jeweils eine Antireflexbeschichtung für eine Wellenlänge der Laserstrahlen 34. Bei nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Zylinderlinsen 140 sphärisch ausgestaltet.
Die erste Zylinderlinse 138 ist dazu eingerichtet, den Ausgangs-Laserstrahl 98 in Fast-Axis-Richtung 38 auf den Ausgang 12 zu fokussieren. Die zweite Zylinderlinse 140 ist dazu eingerichtet, den Ausgangs-Laserstrahl 98 in Slow-Axis-Richtung 40 auf den Ausgang 12 zu fokussieren.
In 12 bis 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laseremitter-Anordnung 10 gezeigt, wobei für identische und funktionell äquivalente Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind und insoweit auf die obigen Ausführungen zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 11 verwiesen werden kann, so dass im Wesentlichen nur auf die bestehenden Unterschiede eingegangen wird.
Jede Laseremitter-Reihe 122, 124 ist aus 13 Laseremitter-Einrichtungen 14 gebildet.
Die Umlenkspiegel 78 sind unter Bildung einer ersten Umlenkspiegel-Reihe 142 und einer zweiten Umlenkspiegel-Reihe 144 an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet.
Die erste Umlenkspiegel-Reihe 142 erstreckt sich in einer Richtung 146. Die Richtung 146 der ersten Umlenkspiegel-Reihe 142 verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26. Die zweite Umlenkspiegel-Reihe 144 erstreckt sich in einer Richtung 148. Die Richtung 148 der zweiten Umlenkspiegel-Reihe 144 verläuft parallel zu dem ebenen Flächenabschnitt 26. Die Richtung 146 der ersten Umlenkspiegel-Reihe 142 ist parallel zu der Richtung 148 der zweiten Umlenkspiegel-Reihe 144 ausgerichtet.
Die erste Umlenkspiegel-Reihe 142 ist den Laseremitter-Einrichtung 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 zugeordnet. Die zweite Umlenkspiegel-Reihe 144 ist den Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 zugeordnet.
Die erste Umlenkspiegel-Reihe 142 und die zweite Umlenkspiegel-Reihe 144 sind versetzt zueinander an dem ebenen Flächenabschnitt 26 angeordnet. Die erste Umlenkspiegel-Reihe 142 und die zweite Umlenkspiegel-Reihe 144 sind derart versetzt zueinander angeordnet, dass ein Laserstrahl 34 einer Laseremitter-Einrichtung 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 zwischen zwei benachbarten Umlenkspiegel 78 der ersten Umlenkspiegel-Reihe 142 vorbeigeführt ist.
Mittels der ersten Umlenkspiegel-Reihe 142 sind die Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander angeordnet. Die in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander angeordneten Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der ersten Laseremitter-Reihe 122 bilden eine erste Laserstrahlgruppe 150. Die erste Laserstrahlgruppe 150 ist in 12 mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt.
Mittels der zweiten Umlenkspiegel-Reihe 144 sind die Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander angeordnet. Die in Fast-Axis-Richtung 38 übereinander angeordneten Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14 der zweiten Laseremitter-Reihe 124 bilden eine zweite Laserstrahlgruppe 152. Die zweite Laserstrahlgruppe 152 ist in 12 mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt.
Die beiden Laserstrahlgruppen 150, 152 breiten sich parallel und versetzt zueinander aus. Die beiden Laserstrahlgruppen 150, 152 durchlaufen die optische Einrichtung 100 an unterschiedlichen Stellen.
Die Laseremitter-Anordnung 10 hat eine Polarisationskopplungs-Einrichtung 154. Der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist durch Polarisationskopplung der beiden Laserstrahlgruppen 150, 152 miteinander gebildet. Der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist in 12 mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt.
Die Polarisationskopplungs-Einrichtung 154 hat einen Spiegel 156, einen Polarisator 158 und eine Verzögerungsplatte in Form einer λ/2-Platte 160. Die Polarisationskopplungs-Einrichtung 154 ist als ein, insbesondere einziges, Bauteil ausgebildet.
Die Laserstrahlen 34 sind linear polarisiert. Die linearen Polarisationen der Laserstrahlen 34 sind vor einem durchlaufen der Polarisationskopplung-Einrichtung 154 parallel zueinander ausgerichtet. Mit anderen Worten, vor einem Durchlaufen der Polarisationskopplungs-Einrichtung 154 ist die Polarisation aller Laserstrahlen 34 gleich ausgerichtet.
Die λ/2-Platte 160 ist derart angeordnet, dass die Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 die λ/2-Platte durchlaufen. Die λ/2-Platte 160 ist dazu eingerichtet, die Polarisation der Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 um 90° zu drehen. Dadurch ist die Polarisation der Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 orthogonal zu der Polarisation der zweiten Laserstrahlgruppe 152 ausgerichtet.
Nach dem Durchlaufen der λ/2-Platte treffen die Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 auf den Polarisator 158. Der Polarisator 158 ist dazu eingerichtet, die Laserstrahlen 34 in Abhängigkeit ihrer Polarisation zu reflektieren bzw. zu transmittieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 12 reflektiert der Polarisator 158 die Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 aufgrund der Ausrichtung ihrer Polarisation.
Die zweite Laserstrahlgruppe 152 trifft beim Durchlaufen der Polarisationskopplung-Einrichtung 154 auf den Spiegel 156. Die zweite Laserstrahlgruppe 152 wird durch den Spiegel 156 um 90° umgelenkt. Durch das Umlenken der zweiten Laserstrahlgruppe 152 mittels des Spiegels 156 wird die zweite Laserstrahlgruppe 152 auf den Polarisator 158 gerichtet. In dem dargestellten Ausgangsbeispiel der 12 transmittierte der Polarisator 158 die Laserstrahlen 34 der zweiten Laserstrahlgruppe 152 aufgrund der Ausrichtung ihrer Polarisation.
Durch den Polarisator 158 werden die Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 mit den Laserstrahlen 34 der zweiten Laserstrahlgruppe 152 unter Bildung des Ausgangs-Laserstrahls 98 räumlich miteinander überlagert. Anders formuliert, der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist mittels des Polarisators 158 durch räumliches Überlagern der Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 mit den Laserstrahlen 34 der zweiten Laserstrahlgruppe 152 gebildet.
15 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Querschnitts des Ausgangs-Laserstrahls 98 in dem Ausgang 12, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Laserstrahlen 34 der Laseremitter-Einrichtungen 14 in 15 dargestellt sind. Die Laserstrahlen 34 der zweiten Laserstrahlgruppe 152 sind in 15 gestrichelt dargestellt.
Der Ausgangs-Laserstrahl 98 ist derart durch Polarisationskopplung mittels der Polarisationskopplungs-Einrichtung 154 gebildet, dass am Ausgang zwischen zwei benachbarten Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 ein Laserstrahl 34 der zweiten Laserstrahlgruppe 152 angeordnet ist. Die Laserstrahlen 34 der ersten Laserstrahlgruppe 150 und die Laserstrahlen 34 der zweiten Laserstrahlgruppe 152 überlagern sich bereichsweise. Denkbar ist aber auch ein Ausführungsbeispiel, in dem sich die Laserstrahlen 34 einander nicht überlagern.
In einem alternativen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ausgangs-Laserstrahl durch räumliches Überlagern der Laserstrahlen der ersten Laserstrahlgruppe mit den Laserstrahlen der zweiten Laserstrahlgruppe durch Wellenlängenkopplung mittels einer Wellenlängenkopplungs-Einrichtung der Laseremitter-Anordnung gebildet.
In 16 bis 21 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laseremitter-Anordnung 10 gezeigt, wobei für identische und funktionell äquivalente Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind und insoweit auf die obigen Ausführungen zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 15 verwiesen werden kann, so dass im Wesentlichen nur auf die bestehenden Unterschiede eingegangen wird.
Die optische Einrichtung 100 ist mit dem Polarisator 158 der Polarisationskopplungs-Einrichtung 154 und dem Spiegel 156 der Polarisationskopplungs-Einrichtung 154 unter Bildung eines Kopplungselements 162 der Laseremitter-Anordnung 10 stoffschlüssig verbunden. Mit anderen Worten, das Kopplungselement 162 ist als ein einziges Bauteil ausgeführt. Das Kopplungselement 162 ist aus Quarzglas gebildet.
Die λ/2-Platte 160 der Polarisationskopplungs-Einrichtung 154 ist getrennt von dem Kopplungselement 162 ausgeführt.
21 zeigt das Kopplungselement 162 der Laseremitter-Anordnung 10 und die Grundplatte 16.
Die optische Einrichtung 100 ist durch eine ebene Eintrittsfläche 164 des Kopplungselements 162 gebildet. Die ebene Eintrittsfläche 164 ist schräg zu dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet. Jeder Laserstrahl 34 trifft unter dem Einfallswinkel 106 auf die ebene Eintrittsfläche 164.
Die ebene Eintrittsfläche 164 bildet eine Phasengrenze für die Laserstrahlen 34. Jede Ausbreitungsrichtung 36 der Laserstrahlen 34 wird durch Brechung an der ebenen Eintrittsfläche 164 auf den ebenen Flächenabschnitt 26 zu geändert. Dadurch werden die Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 um den Ablenkungswinkel 108 geändert.
Nach dem Passieren der ebenen Eintrittsfläche 164 sind die Ausbreitungsrichtungen 36 der Laserstrahlen 34 parallel dem ebenen Flächenabschnitt 26 ausgerichtet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist dazu eingerichtet, eine zuvor beschriebenen Laseremitter-Anordnung zu betreiben.

Claims

Laseremitter-Anordnung (10) zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls (98) an einem Ausgang (12) der Laseremitter-Anordnung (10), aufweisend: - eine Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen (14), und - eine optische Einrichtung (100), die zwischen dem Ausgang (12) und der Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen (14) angeordnet ist, - wobei jede Laseremitter-Einrichtung (14) dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl (34) zu erzeugen, der sich in eine Ausbreitungsrichtung (36) ausbreitet, - wobei die Laserstrahlen (34) zum Zweck des Änderns der Ausbreitungsrichtungen (36) die optische Einrichtung (100) durchlaufen, - wobei der Ausgangs-Laserstrahl (98) aus den Laserstrahlen (34) der Laseremitter-Einrichtungen (14) gebildet ist.
Laseremitter-Anordnung (10) nach Anspruch 1, - wobei die optische Einrichtung (100) dazu eingerichtet ist, jede Ausbreitungsrichtung (36) der Laserstrahlen (34) um einen Ablenkungswinkel (108) zu ändern, der ungleich 0° beträgt.
Laseremitter-Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei jeder Laserstrahl (34) zum Zweck des Änderns der Ausbreitungsrichtung (36) unter einem Einfallswinkel (106), der ungleich 0° beträgt, auf die optische Einrichtung (100) trifft.
Laseremitter-Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei die optische Einrichtung (100) dazu eingerichtet ist, jede Ausbreitungsrichtung (36) der Laserstrahlen (34) durch Brechung zu ändern.
Laseremitter-Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei die optische Einrichtung (100) keilförmig und/oder als optischer Keil ausgebildet ist.
Laseremitter-Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei die Laseremitter-Anordnung (10) eine Grundplatte (16) aufweist, - wobei die optische Einrichtung (100) an der Grundplatte (16) befestigt ist.
Laseremitter-Anordnung (10) nach Anspruch 6, - wobei die Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen (14) jeweils zumindest einen Emitter (28) aufweisen, - wobei die optische Einrichtung (100) dazu eingerichtet ist, die Ausbreitungsrichtungen (36) derart zu ändern, dass jede Ausbreitungsrichtung (36) nach dem Durchlaufen der optischen Einrichtung (100) parallel zu einer Längsachse (32) des Emitters (28) verläuft.
Laseremitter-Anordnung (10) nach Anspruch 6 oder 7, - wobei die Laseremitter-Einrichtungen (14) an der Grundplatte (16) befestigt sind, - wobei jede Laseremitter-Einrichtung (14) dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl (34) in eine Ausstrahlungsrichtung (48) auszustrahlen, - wobei jede Ausstrahlungsrichtung (48) bezogen auf die Grundplatte (16) und/oder bezogen auf die Längsachse (32) des Emitters (28) einen schrägen Verlauf aufweist.
Laseremitter-Anordnung (10) nach Anspruch 2 und Anspruch 8, - wobei jede Ausstrahlungsrichtung (48) und die Grundplatte (16) zwischen sich einen Abstrahlwinkel (60) definieren, der ungleich 0° beträgt, - wobei bei jedem Laserstrahl (34) der Ablenkungswinkel (108) und der Abstrahlwinkel (60) zwischen der Ausstrahlungsrichtung (48) und der Grundplatte (16) gleich sind, und/oder - wobei jede Ausstrahlungsrichtung (48) und die Längsachse (32) des Emitters (28) zwischen sich einen Abstrahlwinkel (60) definieren, der ungleich 0° beträgt, - wobei bei jedem Laserstrahl (34) der Ablenkungswinkel (108) und der Abstrahlwinkel (60) zwischen der Ausstrahlungsrichtung (48) und der Längsachse (32) des Emitters (28) gleich sind.
Laseremitter-Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei die Laseremitter-Anordnung (10) eine Polarisationskopplungs-Einrichtung (154) und/oder eine Wellenlängenkopplungs-Einrichtung aufweist, - wobei der Ausgangs-Laserstrahl (98) durch Polarisationskopplung der Laserstrahlen (34) miteinander mittels der Polarisationskopplungs-Einrichtung (154) und/oder durch Wellenlängenkopplung der Laserstrahlen (34) miteinander mittels der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung gebildet ist, - wobei die optische Einrichtung (100) an der Polarisationskopplungs-Einrichtung (154) und/oder an der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung angeordnet ist.
Laseremitter-Anordnung (10) nach Anspruch 10, - wobei die optische Einrichtung (100) mit einem Polarisator (158) der Polarisationskopplungs-Einrichtung (154) und/oder einem Spiegel der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung unter Bildung eines Kopplungselements (162) stoffschlüssig verbunden ist, - wobei der Ausgangs-Laserstrahl (98) durch Polarisationskopplung der Laserstrahlen (34) miteinander mittels des Polarisators (158) der Polarisationskopplungs-Einrichtung (154) und/oder durch Wellenlängenkopplung der Laserstrahlen (34) miteinander mittels des Spiegels der Wellenlängenkopplungs-Einrichtung gebildet ist.
Laseremitter-Anordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, - wobei jeder Laserstrahl (34) eine Propagationsstrecke von der den Laserstrahl (34) erzeugenden Laseremitter-Einrichtung (14) zu der optischen Einrichtung (100) zurücklegt, - wobei der Ausgangs-Laserstrahl (98) aus den Laserstrahlen (34) der Laseremitter-Einrichtungen (14) in Abhängigkeit von den Propagationsstrecken von den Laseremitter-Einrichtungen (14) zu der optischen Einrichtung (100) gebildet ist.
Verfahren zum Bereitstellen eines Ausgangs-Laserstrahls (98) an einem Ausgang (12) einer Laseremitter-Anordnung (10), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Anordnen einer optischen Einrichtung (100) der Laseremitter-Anordnung (10) zwischen dem Ausgang (12) und einer Mehrzahl von Laseremitter-Einrichtungen (14) der Laseremitter-Anordnung (10), - Erzeugen von Laserstrahlen (34) mittels den Laseremitter-Einrichtungen (14), die sich jeweils in eine Ausbreitungsrichtung (36) ausbreiten, - Ändern der Ausbreitungsrichtungen (36) der Laserstrahlen (34) mittels der optischen Einrichtung (100) bei einem Durchlaufen der optischen Einrichtung (100), und - Bilden des Ausgangs-Laserstrahls (98) aus den Laserstrahlen (34) der Laseremitter-Einrichtungen (14).