7(具 有柵常數(shù)g或具有衍射級(jí)次m)的疊加機(jī)構(gòu)的(近似)點(diǎn)形的疊加區(qū)域7a上。當(dāng)然,在結(jié) 合圖1至3所述的裝置1中,疊加區(qū)域7a也可以形成在用作反饋機(jī)構(gòu)的第一衍射柵6上。 角形小平面元件20提供的優(yōu)點(diǎn)在于,裝置1可以比具有轉(zhuǎn)換透鏡是情況下更緊湊地構(gòu)成, 因此,激光源3與角形小平面元件20之間的就可以選擇得很小。不同于圖7所示,角形小 平面元件20可以直接連接到激光源3上。在裝置具有光束偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)例如圖9中示出的角 形小平面元件20的情況下,特別有意義的是,設(shè)有疊加激光束8的相位校正,如在圖4至8 中所示。
[0142] 圖9中示出的角形小平面元件20可以與一另外的(未示出的)角形小平面元件 組合,其中,兩個(gè)角形小平面元件的每兩個(gè)角形小平面分別以變形棱鏡對(duì)的形式協(xié)同作用, 以便在待疊加的激光束2a,...,2n在構(gòu)造為衍射柵7的疊加機(jī)構(gòu)的疊加區(qū)域7a上定向的 情況下提高填充系數(shù)。借助于這樣的棱鏡裝置提高填充系數(shù)在下面詳細(xì)說明。
[0143] 圖10示出裝置1的細(xì)節(jié),該裝置同樣具有光束成形機(jī)構(gòu),該光束成形機(jī)構(gòu)具有 與待疊加的激光束2a,...,2n數(shù)量相當(dāng)?shù)臄?shù)量的偏轉(zhuǎn)鏡22a,...,22n。待疊加的激光束 2a,. . .,2n在該例子中由激光源3產(chǎn)生,該激光源具有多個(gè)激光棒4a,. . .,4n,這些激光棒 以垂直堆的形式布置并且在背面上通過共同的用作支架的DCB熱沉23冷卻,從而可以實(shí)現(xiàn) 高填充系數(shù),亦即激光棒4a,. ..,4n之間小間距。當(dāng)然,激光棒4a,. ..,4n也能夠不同于圖 10中所示地不是以恒定的相互間距而是以不同的相互間距布置。
[0144] 平面的偏轉(zhuǎn)鏡22a,. . .,22n如此定位并且相對(duì)于激光棒4a,. . .,4n以這樣的角度 定向,使得這些激光棒照射在疊加機(jī)構(gòu)7上的共同的疊加區(qū)域7a上。為了提高反饋到激光 棒4a,...,4n中的效率,可以有利的是,激光棒4a,...,4n與疊加區(qū)域7a之間的路徑長度 大小相同。由于不僅在定位方面而且在偏轉(zhuǎn)鏡的偏轉(zhuǎn)角度方面存在自由度,通??梢詽M足 相同路徑長度的條件。根據(jù)待疊加的激光束2a,...,2n的準(zhǔn)直的質(zhì)量,必要時(shí)可以放棄相 同路徑長度的要求。
[0145] 在圖11a、b中示出借助于光束成形機(jī)構(gòu)的疊加,該光束成形機(jī)構(gòu)具有多個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡 22a,...,22n用于將待疊加的激光束2a,...,2n定向到疊加機(jī)構(gòu)7的共同的疊加區(qū)域7a 上。在圖lla、b中示出的布置中,使用光學(xué)模塊25作為激光源3,該光學(xué)模塊具有多個(gè)(在 本例子中八個(gè))單發(fā)射器4a,...,4n,各個(gè)單反射器設(shè)置在共同的熱沉26的不同級(jí)上。
[0146] 給每個(gè)單發(fā)射器4a,...,4n配置第一準(zhǔn)直透鏡27a,...,27η,該第一準(zhǔn)直透鏡用 于激光束2a,...,2η在FA方向上的準(zhǔn)直(相應(yīng)于XYZ坐標(biāo)系的Z方向)。第二準(zhǔn)直透鏡 28a,...,28η用于對(duì)應(yīng)的激光束2a,...,2η在與第一方向垂直的第二方向(SA方向)上 的準(zhǔn)直,該第二方向相應(yīng)于在圖11a、b中示出的布置的X方向。為了能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直的激光束 2a,. ..,2n在疊加機(jī)構(gòu)7的共同的疊加區(qū)域7a上的疊加,偏轉(zhuǎn)鏡22a,. ..,22n、更準(zhǔn)確地說 其鏡平面,相對(duì)于XY平面傾斜或者說偏斜,如在圖Ilb中表示的那樣。
[0147] 由光學(xué)模塊25產(chǎn)生的光束輪廓在圖Ila和在圖Ilb中分別在YZ平面中示出。由 光學(xué)模塊25產(chǎn)生的光束出射輪廓具有多個(gè)(為本例子中八個(gè))在一個(gè)維度或方向上疊置 的激光束2a,. . .,2η。進(jìn)行激光束2a,. . .,2η的堆疊或布置的維度在本例中是Z方向,該 方向相應(yīng)于激光發(fā)射器4a,...,4η的FA方向。
[0148] 如在圖Ilc中所示,偏轉(zhuǎn)鏡22a,...,22η也可以在光學(xué)模塊25中平行地定向,從 而偏轉(zhuǎn)的激光束2a,...,2η相互平行地延伸。為了能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直的激光束2a,...,2η在疊加 機(jī)構(gòu)7的共同的疊加區(qū)域7a上的疊加,在該例子中使用轉(zhuǎn)換透鏡5。
[0149] 在圖11a、b中示出的布置中多個(gè)單發(fā)射器4a,...,4n的激光束2a,...,2n被 疊加,而在圖12a中示出的布置中進(jìn)行由具有多個(gè)(在示出的例子中四個(gè))光學(xué)模塊 25a,...,25n的一個(gè)激光源3產(chǎn)生的激光束2a,...,2n的疊加,這些光學(xué)模塊如在圖11a、 b中所示那樣構(gòu)成。為了疊加在疊加機(jī)構(gòu)7的疊加區(qū)域7a上,光學(xué)模塊25a,...,25η布置 在一個(gè)共同的圓弧29上并且對(duì)準(zhǔn)疊加區(qū)域7a,該疊加區(qū)域大約在圓弧29的中心點(diǎn)上。
[0150] 圖12b不出一種布置,其中,光學(xué)模塊25a,...,25η分別射出準(zhǔn)直的激光束 2a,...,2η (或者準(zhǔn)直的激光射束)(參見圖11c)。為了能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直的激光束2a,...,2η在 疊加機(jī)構(gòu)7的共同的疊加區(qū)域7a上的疊加,在每個(gè)光學(xué)模塊25a,...,25η之后分別設(shè)置一 個(gè)轉(zhuǎn)換透鏡5a. .·,5η。
[0151] 圖12c示出類似于12a的布置,其中,在光學(xué)模塊26a,...,25η與(在圖12b中 未示出的)疊加機(jī)構(gòu)之間設(shè)有具有多個(gè)(在本例子中四個(gè))楔形的偏轉(zhuǎn)棱鏡30a,30n, 3la,. . .,3In的光學(xué)機(jī)構(gòu)35,所述偏轉(zhuǎn)棱鏡使對(duì)準(zhǔn)共同的中心點(diǎn)的激光束2a,. . .,2n偏轉(zhuǎn), 由此,照射在疊加機(jī)構(gòu)上的、偏轉(zhuǎn)的激光束2a,...,2n之間的間距減小,因此,示出的裝置 的填充系數(shù)提高。分別配置給一個(gè)對(duì)應(yīng)的激光束2a,...,2n的兩個(gè)棱鏡30a,31a,...,30η, 31η在此分別以變形棱鏡對(duì)的形式協(xié)同作用。
[0152] 在圖12c中示出的裝置、更準(zhǔn)確地說光學(xué)機(jī)構(gòu)35,也可以設(shè)計(jì)為全反射機(jī)構(gòu)。為此 棱鏡30a,31a,. . .,30n,31n可以通過制有角形小平面的鏡或通過靠近地并排布置的單鏡 代替。這是有利的,因?yàn)橛糜阽R的基材比棱鏡30a,31a,. . .,30n,31n的基材成本更有利。
[0153] 圖13示出四個(gè)激光束2a至2d,這四個(gè)激光束由四個(gè)光學(xué)模塊25a至25d產(chǎn)生并 且借助于呈梯形偏轉(zhuǎn)棱鏡32a至32c形式的光學(xué)機(jī)構(gòu)35平行定向,以便提高填充系數(shù)。四 個(gè)平行定向的激光束2a,...,2d照射到聚焦棱鏡5上,該聚焦棱鏡用于激光束2a至2(!連 同四個(gè)另外的(未示出的)、由相應(yīng)(未示出的)光學(xué)模塊產(chǎn)生的激光光束一起在(未示出 的)疊加區(qū)域上的聚焦。在圖13中示出的光學(xué)機(jī)構(gòu)35也可以如結(jié)合圖12c所示那樣借助 于反射光學(xué)組件實(shí)現(xiàn)。例如,對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)棱鏡32a至32c可以通過兩個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡代替。
[0154] 圖14不出一種光學(xué)機(jī)構(gòu)35,該光學(xué)機(jī)構(gòu)具有呈狹縫鏡30形式的梳狀交疊機(jī)構(gòu), 以便借助于由三個(gè)另外的光學(xué)模塊25d-f產(chǎn)生的三個(gè)虛線示出的激光射束2d、2e、2f對(duì)多 個(gè)激光束、更準(zhǔn)確地說激光射束2a、2b、2c進(jìn)行梳狀交疊,所述激光射束在三個(gè)光學(xué)模塊 25a-c的三個(gè)相疊地堆置的熱沉26a-c上產(chǎn)生。所述三個(gè)另外的光學(xué)模塊25d-f的布置(堆 置)相應(yīng)于三個(gè)第一光學(xué)模塊25a-c的布置。所述三個(gè)另外的光學(xué)模塊25d-f如此布置,使 得由這些另外的光學(xué)模塊產(chǎn)生的激光束2d、2e、2f首先垂直于三個(gè)第一光學(xué)模塊25a_c的 激光束2a、2b、2c延伸并且在安裝于狹縫鏡30的背面的鏡面上偏轉(zhuǎn),從而在偏轉(zhuǎn)之后與激 光束2a、2b、2c平行地定向。光學(xué)模塊25a、25b、25c的堆置可以通過一個(gè)(未不出的)支 架實(shí)現(xiàn),在該支架上固定熱沉26a_c。與在圖15中所示不同地,梯形熱沉26a_c也可以直接 彼此相鄰地布置,亦即第二熱沉26b的下側(cè)安裝在第一熱沉26a的最上級(jí)上。相應(yīng)地可以 在第二熱沉26b的最上級(jí)上放置第三熱沉26c,以便形成垂直堆。
[0155] 對(duì)于由光學(xué)模塊25a-c、25d_f的兩個(gè)垂直堆產(chǎn)生的激光束2a_f的梳狀交疊有利 的是,由相應(yīng)的堆25 &-〇、25(14產(chǎn)生的激光束或激光射束2&-(3、2(14分別具有大約50%的 填充系數(shù),從而梳狀交疊可以通過這樣的方式實(shí)現(xiàn),使得由第一堆光學(xué)模塊25a-c的激光 束2a-c產(chǎn)生的空隙被另一堆光學(xué)模塊25d-f的激光束2d-f填充,如根據(jù)在圖15中示出的 光束輪廓可知的那樣。
[0156] 圖13a、b示出另一種可能,以便將多個(gè)(在此:八個(gè))激光束2a,...,2n定向到 一個(gè)共同的疊加區(qū)域7a上,該共同的疊加區(qū)域形成在衍射柵形式的疊加機(jī)構(gòu)7上。激光束 2a,. ..,2n由激光發(fā)射器4a,. ..,4n產(chǎn)生,這些激光發(fā)射器在一個(gè)共同的平面XY中并排地 布置在激光棒43上。相互平行地從激光發(fā)射器4a,. . .,4n射出的激光束2a,. . .,2n首先 到達(dá)準(zhǔn)直透鏡40,該準(zhǔn)直透鏡在示出的例子中構(gòu)造為用于激光束2a,...,2n在垂直于共同 的平面X、Y的方向Z上的準(zhǔn)直,該方向在示出的布置中相應(yīng)于FA方向。準(zhǔn)直透鏡40構(gòu)造 為圓柱形透鏡并且在Y方向上沿激光棒43的整個(gè)寬度延伸。
[0157] 在緊接著準(zhǔn)直透鏡40的光路中設(shè)置轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)41,該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(作為光學(xué)轉(zhuǎn)子)用 于使激光束2a,...,2n的定向旋轉(zhuǎn)并且可以如在開始引用的US 2011/0216417 Al中所述 的那樣構(gòu)成。在圖13a、b中示出的例子中將圓柱形透鏡44a,...,44n陣列用作光學(xué)轉(zhuǎn)子, 這些圓柱形透鏡使激光束2a,. . .,2n的定向旋轉(zhuǎn)90°。
[0158] 為了借助于在圖13a、b中示出的布置引起激光束2a,. . .,2n的疊加,準(zhǔn)直透鏡40 關(guān)于XY平面旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度Φ (參見圖13b),具體說繞一沿疊加的激光束8的延長線在中 心穿過激光棒43延伸的旋轉(zhuǎn)軸線42旋轉(zhuǎn)。準(zhǔn)直透鏡40為了引起疊加而相對(duì)于XY平面扭 轉(zhuǎn)的角度(P很小并且在本例中為約〇. 5°。由于小的旋轉(zhuǎn)角度Ψ,準(zhǔn)直透鏡40在圖13b中 如常規(guī)的準(zhǔn)直透鏡那樣示出,亦即具有平行于XY平面的定向,激光發(fā)射器4a,...,4n布置 在該XY平面中。
[0159] 準(zhǔn)直透鏡40的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生在激光束2a,...,2n進(jìn)入轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)41時(shí)的分別不同的角 度。在進(jìn)入轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)41時(shí)的不同角度導(dǎo)致激光束2a,...,2n在從轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)41射出時(shí)分散 地延伸,從而這些激光束以期望的、可通過旋轉(zhuǎn)角度Φ的值改變的間距定向到疊加機(jī)構(gòu)7的 共同的疊加區(qū)域7a上。而準(zhǔn)直透鏡40繞旋轉(zhuǎn)軸線42沿相反方向的旋轉(zhuǎn)(例如-0.5°旋 轉(zhuǎn)角)導(dǎo)致:激光束2a,...,2n在從轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)41射出時(shí)分散地延伸。
[0160] 圖16a、b示出所謂雙發(fā)射器,其中,正好兩個(gè)條形的激光發(fā)射器4a、4b沿SA方向 相互間隔開地結(jié)構(gòu)化在共同的激光棒43上。在圖16a示出的實(shí)施例中,由兩個(gè)激光發(fā)射器 4a、4b產(chǎn)生的激光束2a、2b沿FA方向借助于一個(gè)共同的FA準(zhǔn)直透鏡27并且沿SA方向借 助于兩個(gè)SA準(zhǔn)直透鏡28a、28b相互分開地準(zhǔn)直。激光發(fā)射器4a、4b之間在SA方向上的間 距d在圖16a中示出的例子中通常在大約0. 5毫米到大約2毫米之間。
[0161] 多個(gè)激光棒43如其在圖16a中所示可以沿FA方向(垂直于圖平面)相疊地堆置, 由此產(chǎn)生在圖16a中示出的光束輪廓。在圖16a中以"DWM"表示的沿FA方向的波長耦合 之后,產(chǎn)生疊加的激光束8的光束輪廓,該光束輪廓相應(yīng)于構(gòu)造為雙發(fā)射器的單個(gè)激光棒 43的光束出射輪廓。通過沿SA方向并排布置的疊加的激光束8例如借助于在圖16a中以 "PK"表不的偏振親合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的疊加,可以獲得具有唯一的疊加激光束8的光束輪廓,該 疊加激光束的光束輪廓適合于耦入到(未示出的)光導(dǎo)纖維中。當(dāng)然,與在圖16a中示出 的光束輪廓不同,激光棒43之間的間距可以變化,從而,分別疊置布置的激光束2a、2b之間 的間距變化。
[0162] 在圖16b中示出的實(shí)施例中,代替兩個(gè)SA準(zhǔn)直透鏡28a、28b僅使用唯一的SA準(zhǔn) 直透鏡28。在圖16b中示出的布置具有的優(yōu)點(diǎn)在于,僅使用一個(gè)透鏡并且兩個(gè)激光發(fā)射器 4a、4b之間的間距d可以進(jìn)一步減小,其中,間距d的典型值在大約0. 1毫米與I. 0毫米之 間的范圍中。另一優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生,因?yàn)檠豐A方向的共同的準(zhǔn)直透鏡28可以實(shí)現(xiàn)顯著更長的焦 距并因此實(shí)現(xiàn)沿SA方向的更好的準(zhǔn)直。
[0163] 在圖17中示出激光棒43,在其上側(cè)上安裝八個(gè)條形激光發(fā)射器4a至4h (激光二 極管)。激光發(fā)射器4a,. . .,4h分別具有條寬W,該條寬除了第六個(gè)激光發(fā)射器4f外是不 變的并且為W=5ym。第六個(gè)激光發(fā)射器4f具有ΙΟμπι的條寬W'。第六個(gè)激光發(fā)射器 4f的(并且必要時(shí)另外的激光發(fā)射器的)與其余激光發(fā)射器不同的條寬W'可以用于改變 光束參數(shù)積,以便將該光束參數(shù)積例如匹配于光導(dǎo)纖維的光束參數(shù)積,如在文獻(xiàn)EP 2 088 651 Al中所述。
[0164] 除了第一激光發(fā)射器4a和第二激光發(fā)射器4b外,激光發(fā)射器以恒定的相互間距D 布置。第一激光發(fā)射器4a和第二激光發(fā)射器4b之間的間距D'例如選擇為大于其余激光 發(fā)射器之間的(不變的)間距D,以防止相鄰激光發(fā)射器4b、4c之間串?dāng)_。當(dāng)然,可以在兩 個(gè)以上、特別是在所有的激光發(fā)射器4a,...,4h之間可以設(shè)置不同的間距D、D',以防止串 擾。
[0165] 在圖17中示出的激光棒43的填充系數(shù)定義為對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射器例如第一激光發(fā) 射器4a寬度W關(guān)于到直接相鄰的(在此:第二)激光發(fā)射器4b的間距D。在圖17中示出 的激光棒43中,激光發(fā)射器4a,...,4h的發(fā)射器寬度W、W'以及間距D、D'是變化的。為 了計(jì)算填充系數(shù),考慮最小的填充系數(shù)W/D',亦即具有發(fā)射器寬度W和到最臨近的激光發(fā) 射器(第二激光發(fā)射器4b)的間距D'的最小商的第一激光發(fā)射器4a確定激光棒43的填 充系數(shù)W/D'。
[0166] 在圖17中示例地示出的激光棒43具有大于20%、必要時(shí)大于25%、特別是大于 30%的填充系數(shù)W/D'。高的填充系數(shù)W/D'可以實(shí)現(xiàn),其方式是,較大數(shù)量的、具有小發(fā)射器 寬度W的激光發(fā)射器4a,. . .,4h安裝在激光棒43上,其中,激光發(fā)射器4a,. . .,4h之間的 間距也很小。例如,在激光棒43具有大約10毫米的總寬度以及發(fā)射器4a,...,4n具有不 大于10 μ m的寬度W時(shí),在激光棒43上具有數(shù)量大約300個(gè)激光發(fā)射器4a,...,4n的情況 下,達(dá)到大約25%至大約30%的填充系數(shù)W/D。如果激光發(fā)射器4a,. ..,4n中的每個(gè)單個(gè) 激光發(fā)射器以僅大約450-500mW輸出功率的激光功率運(yùn)行,則產(chǎn)生每個(gè)激光棒43大約120W 的總功率。
[0167] 為了實(shí)現(xiàn)上述高填充系數(shù),省去設(shè)置各個(gè)SA準(zhǔn)直透鏡,因?yàn)樵诖嘶陉嚵型哥R的 要遵守的大約200 μπι最小間距填充系數(shù)被限制到約3%至5%。多個(gè)(例如八個(gè)或十二 個(gè))這樣的沿SA方向并排設(shè)置的激光棒43的激光束可以為了提高填充系數(shù)而借助于疊加 機(jī)構(gòu)(例如借助于衍射柵)疊加。該疊加可以例如通過結(jié)合圖1所述的方式實(shí)現(xiàn),其中,在 圖1中不出的激光發(fā)射器4a,...,4η分別相應(yīng)于激光棒43之一。
[0168] 替換地可以例如使用SA轉(zhuǎn)換透鏡,必要時(shí)結(jié)合沿SA方向起作用的光束望遠(yuǎn)裝置, 以便將一個(gè)激光棒43或激光棒43中的多個(gè)激光棒的激光束聚焦到以呈角分散的光學(xué)元件 7形式的疊加機(jī)構(gòu)上并且提高反饋效率。沿SA方向起作用的光束望遠(yuǎn)裝置可以具有例如兩 個(gè)圓柱形透鏡,這兩個(gè)圓柱形透鏡設(shè)置在沿SA方向起作用的轉(zhuǎn)換透鏡之前的光路中,該轉(zhuǎn) 換透鏡同樣可以構(gòu)造為圓柱形透鏡?;谠谘豐A方向疊加時(shí)的非常好的光束質(zhì)量,可以生 成幾乎衍射受限的疊加激光束。該疊加激光束的突出之處在于小于3、優(yōu)選小于2的衍射因 子M 2 (見下面)。這導(dǎo)致設(shè)置或裝置1的大約IkW的總功率。
[0169] 此外如上面解釋的那樣,與如同例如在圖18a中所示那樣的具有大于10 μπι的發(fā) 射器寬度W的常規(guī)寬條發(fā)射器4a相比,激光棒43的激光發(fā)射器4a,...,4h (條形發(fā)射器) 中的發(fā)射器寬度W減?。▍⒁妶D18b),亦即該激光發(fā)射器具有10 μ m或更小、特別是5 μ m 或更小的寬度W。具有如此小的橫向延伸尺寸W的激光發(fā)射器