WO1994017576A1 - Power-controlled fractal laser system - Google Patents

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WO1994017576A1
WO1994017576A1 PCT/DE1994/000037 DE9400037W WO9417576A1 WO 1994017576 A1 WO1994017576 A1 WO 1994017576A1 DE 9400037 W DE9400037 W DE 9400037W WO 9417576 A1 WO9417576 A1 WO 9417576A1
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fiber
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Hans Opower
Helmut Huegel
Adolf Giesen
Friedrich Dausinger
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Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V.
Universität Stuttgart Institut für Strahlwerkzeuge
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Definitions

  • the invention relates to a semiconductor laser system with a plurality of semiconductor laser units comprising a laser oscillator, from each of which laser radiation emerges, with a light-conducting fiber assigned to each semiconductor laser unit, with a coupling element which couples the laser radiation emerging from the respective semiconductor laser unit into the respective light-conducting fiber , and with a fiber bundle comprising the fibers as a light guide system, which has an end from which emerges a total laser radiation formed by the sum of the coherent laser radiation generated by the semiconductor laser units, which illuminates a target surface from an object to be irradiated when all semiconductor laser units are lasered.
  • Such semiconductor laser systems are known, z. B. summarized seven semiconductor laser units to obtain total laser radiation with which an object can be irradiated.
  • the invention is therefore based on the object of improving a semiconductor laser system of the generic type in such a way that complex radiation tasks can be carried out in a simple and as effective manner as possible.
  • This object is achieved according to the invention in a semiconductor laser system of the type described in the introduction in that a controller is provided with which the power of each individual semiconductor laser unit can be controlled in a defined manner and in that the controller can be given an irradiation of different surface elements of the target surface with an intensity which can be defined individually for each surface element.
  • the advantage of the present invention is thus to be seen in the fact that a defined intensity can be specified for each surface element of the target surface by means of the control, which is possible by controlling the power of each individual semiconductor laser unit.
  • the solution according to the invention thus makes it possible to carry out complex irradiation tasks and, for example, to irradiate different surface elements with different intensities within the target area in order to optimally adapt the type of irradiation of surface areas of the target area to the task to be solved in each case.
  • the solution according to the invention thus represents an advantageous application of the fact that the total laser radiation is not generated by one laser system but by several semiconductor laser systems and takes advantage of the fact that several semiconductor laser systems are used for this purpose, by defined control of the power of the respective semiconductor laser units perform complex radiation tasks.
  • a particularly advantageous exemplary embodiment provides that the laser radiation emerging from each semiconductor laser unit has a laser radiation field which is independent of the intensity of the laser radiation of the other semiconductor units, so that it is possible in a particularly advantageous manner to define a definable intensity for each of the different surface elements of the target surface is.
  • each semiconductor laser unit is decoupled from the laser radiation of the other semiconductor laser units, so that there is no radiation field interaction between the laser radiations from the individual semiconductor laser units and thus the adjustability of the intensity for each individual surface element is particularly advantageously possible.
  • the laser radiation of a semiconductor laser unit coupled into the light-conducting fiber is decoupled from the laser radiation of the other semiconductor laser units in order to avoid radiation field interactions.
  • each of the semiconductor laser units has its own laser oscillator decoupled from the other semiconductor laser units.
  • a particularly advantageous decoupling of the laser oscillators is given when the laser oscillators of the semiconductor laser units are each laser oscillators that are separate from one another.
  • Another particularly advantageous exemplary embodiment provides that the laser radiation forming the total laser radiation is decoupled from one another in a radiation field, so that there is no interaction of the laser radiation with one another via the radiation field in the total laser radiation, and thus there are no repercussions in the defined specification of the intensity of the individual laser radiation.
  • the solution according to the invention provides that the intensity of each individual semiconductor laser unit can be controlled in a defined manner with the control.
  • the wavelength of the laser radiation can also be controlled within certain limits in the case of semiconductor laser units, so that it is advantageous if the control enables the wavelength of the laser radiation of each individual semiconductor laser unit to be predefined in a defined manner.
  • a particularly advantageous semiconductor laser system of the type according to the invention provides that an intermediate space between the fiber end faces in the end face is less than three times the fiber thickness. It is even more advantageous if the space between the fiber end faces is less than twice the fiber thickness and, in the case of particularly high power densities, it is provided that the fiber end faces lie next to one another in the end face, preferably adjoin one another.
  • the end surface With regard to the shape of the end face, no further details have been given in connection with the exemplary embodiments described so far. In the simplest case, it would be conceivable for the end surface to have the shape of a plane, since a plane can be easily mapped onto a target surface using standard imaging methods. However, it is particularly advantageous if the shape of the end surface is matched to a shape of the surface of the object to be irradiated or a surface of the object which is formed during the irradiation in the region of the target surface. In the context of the explanation of the exemplary embodiments described so far, no details were given as to how the laser radiation from the different semiconductor laser units should strike the target surface.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that the laser radiation from different semiconductor laser units impinges at least partially on different surface elements of the target surface, so that each surface element is assigned at least the laser radiation to one or more semiconductor laser units or to several semiconductor laser units.
  • each surface element of the target surface is uniquely assigned a semiconductor laser unit whose laser radiation impinges on this surface element.
  • the laser radiation of each semiconductor laser unit is partially on the target surface with the laser radiation of other semiconductor laser units is superimposed.
  • Such an overlay need not only be an addition of the intensity.
  • a coherent superposition of several laser radiations can also take place.
  • it is advantageous for other types of irradiation tasks, in particular selective irradiation of the target area if the laser radiation of each semiconductor laser unit irradiates one surface element of the target area with the laser radiation of the other semiconductor laser units without any superposition.
  • an imaging optical system is provided between the end of the light guide system and the target surface so that defined imaging ratios between the end surface and the target surface can then be achieved.
  • the imaging optics image the fiber end surfaces in a ratio of one to one onto the image surface.
  • the imaging optics represent the fiber end surfaces in a reduced size on the image surface, which is advantageous when achieving particularly high intensities, or that the imaging optics image the fiber end surfaces enlarged on the image surface by a large irradiated area, but with the loss of To maintain intensity.
  • a shape of the end face is adapted to the optical imaging properties of the imaging optics. This means that with the shape of the end face not only an adaptation to the shape of the surface of the object in the region of the target area is possible, but that with the shape of the end face an adaptation to optical imaging properties of the imaging optics is possible, in order to compensate for example imaging errors of the imaging optics by the shape of the end face.
  • each semiconductor laser unit comprises a single laser-active diode strip.
  • each semiconductor laser unit comprises several laser-active diode strips.
  • each semiconductor laser unit comprises a laser oscillator and a laser amplifier.
  • each semiconductor laser unit operates in a stabilized mode operation.
  • each semiconductor laser unit operates in the transverse basic mode.
  • each semiconductor laser unit works in longitudinal single-mode operation.
  • the fibers are single-mode fibers.
  • the laser radiation is coupled into each monomole fiber with limited diffraction.
  • the semiconductor laser units are designed for.
  • the simplest embodiment provides that all semiconductor laser units are designed for the same wavelength range.
  • the semiconductor laser units comprise a group of semiconductor laser units with the same wavelength.
  • the semiconductor laser units comprise a plurality of groups of semiconductor laser units, each with the same wavelength.
  • the fiber end surfaces of fibers emitting laser radiation of different wavelengths are combined to form one radiation group and if the radiation groups are arranged next to one another in the end surface.
  • the marking and beam visualization can be realized particularly advantageously, because in this case only a group of semiconductor laser units need to be constructed in such a way that it generates the laser radiation with a wavelength lying in the visible range.
  • the other group of semiconductor laser units can preferably be constructed such that it generates, for example, the laser radiation required for the irradiation or processing.
  • a particularly advantageous exemplary embodiment provides that an imaging element carried by the substrate of the semiconductor laser unit is provided as the coupling element for coupling the fiber to the semiconductor laser unit.
  • the grating is expediently a reflection grating.
  • the imaging element is a holographic-optical element.
  • imaging element is a mirror molded into the substrate.
  • the mirror is preferably designed such that it focuses the laser radiation onto the fiber.
  • the imaging element is a lens integrated in the substrate.
  • This lens can expediently be designed as an index lens.
  • the fiber bundle comprises detector fibers, the detector fibers being used in particular to observe the target area. It is preferably provided that one end of the detector fibers lies at the end of the light guide system.
  • the end of the detector fibers in the end face lies next to the fiber end faces, so that ultimately fiber end faces of the detector fibers also lie in the end face.
  • the ends of the detector fibers are imaged on the target surface when using imaging optics.
  • observation of the target area can be achieved particularly simply in that an optical detector for observing the image area is arranged at another end of the detector fibers.
  • This detector is preferably designed as a matrix detector, and the detector fibers are preferably assigned to the individual matrix points of the matrix detector in such a way that their fiber end faces enable the target area to be imaged directly on the matrix detector.
  • a controller which observes the intensity distribution in the target area via the matrix detector and ensures locally fixed irradiation on the object to be irradiated by means of a defined specification of the power for the individual semiconductor laser units within the target area.
  • the laser system according to the invention preferably provides for a plurality of, for example, several tens or hundreds of semiconductor laser units with powers of 1 to 3 watts to be used in order to achieve powers of the total laser radiation of several hundred or even more than a thousand watts.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of a first exemplary embodiment of a semiconductor system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a plan view of an end face of the light guide system in one variant
  • FIG. 3 shows a schematic top view similar to FIG. 2 in a second variant
  • Fig. 5 is a schematic representation of individual
  • Components of a control according to the invention shows a schematic illustration of different intensity distributions within the target area
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of an adaptation of the fiber end surface to an imaging optics
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a semiconductor laser unit and the coupling of the laser radiation to a fiber in a first variant
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of the relationships in FIG. 9 in a second variant
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of a semiconductor laser unit and the coupling of the laser radiation into a fiber in a third variant
  • FIG. 12 shows a schematic illustration of a second exemplary embodiment with different groups of semiconductor laser units
  • 13 shows a plan view of a fiber end face in a first variant of the second exemplary embodiment
  • 14 shows a plan view of a target surface in the first variant
  • FIG. 16 shows a schematic illustration of a third exemplary embodiment of a semiconductor laser system according to the invention.
  • Fig. 17 is a plan view of the fiber end face in the third embodiment.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a power-controlled fractal laser system according to the invention, shown in FIG. 1, comprises a radiation generator system 10, which is followed by an optical fiber system 12, from which a total laser radiation 14 emerges, which in turn hits a target surface 16 of an object to be irradiated with the total laser radiation 14 19 hits.
  • the target area is defined as the area which is illuminated when all the semiconductor laser units are lasered.
  • the radiation generator system 10 comprises a plurality of half-laser units 18- to 18 N , each of which generates laser radiation, which is coupled into a light-guiding fiber 20-, 20 N each.
  • the light-guiding fibers 20 to 20 N are then combined to form a fiber bundle 22 which is encompassed by the light guide system 12.
  • the fiber bundle 22 forms at one end 24, as shown in FIGS. 1 and 2, an end face 26 in which all the fiber end faces 28 of the fibers 20 to 20 N forming the fiber bundle 22 lie.
  • the fiber end faces 28 are preferably arranged in the end face 26 such that they are at a distance A from one another, this distance A varying depending on the corresponding embodiment (FIG. 2).
  • the distance A can also, as shown in one variant in FIG. 3, approach zero, so that the fiber end faces 28 touch each other.
  • Each semiconductor laser unit 18- ⁇ to 18 N thus has a fiber end face 28- ⁇ to 28 N, and from each of these fiber end faces 28- ⁇ to 28 N the laser radiation generated by the respective semiconductor laser unit 18- to 18 N essentially emerges and adds up with the laser radiation of the other semiconductor laser units 18- ⁇ to 18 N to the total laser radiation 14th
  • the total laser radiation 14 impinging on the target surface 16 thus likewise represents a bundle of the individual laser radiation from the individual semiconductor laser units 18 to 18 N , wherein, as shown in FIG. 4, in the case of a one-to-one image of the end surface 26 ( Fig. 3) onto the target surface 16 of the ⁇ to 28 N exiting Laser ⁇ each radiation from each fiber end face 28- a surface element 30, is illuminated to 30 N of the Ziel ⁇ surface 16, and wherein in this case, the surface elements 30, do not overlap up to 30 N.
  • the target surface is the surface in which all surface elements 30- ⁇ bi N , corresponding to all fiber end surfaces 30-, k is N , lie.
  • the laser power in each of the individual surface elements 30 to 30 N can be predetermined.
  • the radiation generator system is provided with a controller 32, by means of which each of the semiconductor laser units 18 to 18 N can be controlled in terms of their power in a defined manner.
  • the controller 32 has a multiplicity of outputs 34, to 34 N , of which control lines 36, to 36 N each lead to the respective semiconductor laser units 20- to 20 N.
  • the control comprises a central computer unit 38 with a memory 40 in which the laser power provided for each semiconductor laser unit can be stored, and a power unit 34 which is controlled by the computer unit 38 and which has the 34 ⁇ to 34 N outputs for the semiconductor laser units 18-18 to 18 N and supplies each semiconductor laser unit 18 with a current which corresponds to the power specified for this semiconductor laser unit 18 to 18 N.
  • each semiconductor laser unit 18- ⁇ to 18 N is uniquely assigned to one of the fiber end surfaces 28- ⁇ to 28 N in the end surface 26
  • each of the surface elements 30- ⁇ to 30 N of the target surface 16 is inevitably one of the semiconductor laser units 18- ⁇ to 18 N clearly assigned, so that the intensity in the respective surface element 30- ⁇ to 30 N can be controlled by controlling the semiconductor laser unit 18, to 18 N.
  • the control it is thus possible to define the power in each of the surface elements 30 to 30 N in a defined manner within the target area 16 and thus to implement different intensity profiles within the target area 16, as shown in FIGS. 6A to D.
  • a surface area 42 having an outer square shape is illuminated within the target area 16, that is to say all the surface elements 30 lying therein are illuminated by driving the corresponding semiconductor laser units 18, while those outside the surface area 42 lying surface elements 30 are not illuminated by switching off the corresponding semiconductor laser units 18.
  • the surface elements 30 are not illuminated with the same intensity within the surface area 42, but there is an intensity gradient between them, as is also schematically noted in FIG. 6A.
  • Such an irradiated surface area 42 is preferably used in material processing, in particular hardening, whereby not only the shape of the surface area 42 but also the power gradient occurring within it is important.
  • Such a local power profile which is optimally adapted to the respective material processing, can thus be generated with any simple means via the controller 32, the semiconductor laser units 18 operated thereby working optimally and there being no unnecessary power losses for generating this profile.
  • a special shape of two irradiated surface areas 44 and 46 is shown, the surface area 44 representing a larger circle than the area 46 and in each case all the surface elements 30 being illuminated with the same intensity.
  • Such a profile is used, for example, for preheating or post-heating during alloying, preheating, for example, with the area 44 and the actual alloying work taking place with the area 46. It is also possible, for example, to illuminate the surface elements 30 with a higher output within the surface region 46 than the surface elements 30 within the surface region 42. All surface elements 30 outside the surface regions 44 and 46 are not illuminated.
  • FIG. 6C A third exemplary embodiment is shown in FIG. 6C.
  • an oval surface area 48 is illuminated within the target surface 16, this oval surface area 48 with its long axis 49 running parallel to a direction of movement.
  • Such an oval surface area is preferably used for welding, the longitudinal direction of the weld seam running approximately parallel to the long axis 49 of the oval surface area 48.
  • all surface elements 30 within surface area 48 are irradiated with the same intensity.
  • FIG. 6D shows the irradiation of two longitudinally oval surface areas 50 and 52 lying next to one another, all surface elements 30 being illuminated with the same intensity within the surface areas 50 and 52.
  • Such illumination of two longitudinal oval surface areas lying next to one another is preferably used in the processing of special geometric structures.
  • an imaging optics 60 is provided, which in the simplest case represents a lens.
  • the total laser radiation 14 is formed by the sum of all spherical waves emanating from all fiber end faces 28, which together form a beam result, which in turn is imaged by the imaging optics onto the target surface 16, so that in the simplest case the fiber end surfaces 28 are imaged one-to-one onto the surface elements 30.
  • the fiber end faces have a distance A, for example in the region of the thickness of one of the fibers and thus a diameter of a fiber end face 28, adjoining surface elements 30 can be achieved on the target surface 16 in such a way that the mapping does not comply with the requirements of an exact corresponds to the geometric image, but the target area lies outside of an image area created in a geometric image, for example between a focal plane and the image area. However, this reduces the areal density of the incident performance.
  • the imaging optics 60 are afflicted with imaging errors so that they do not image a flat end surface 26 into a flat target surface 16, it is provided in a further advantageous variant, shown in FIG. 8, that the end surface 26 'is not as a flat surface Surface but is designed as a curved end surface 26 'corresponding to the imaging errors of the imaging optics 60, so that with this end surface 26' a compensation of the imaging errors of the imaging optics 60 is possible and thus all fiber end faces 28 are imaged on one plane as the target surface 16 or another desired one Surface shape of the target flat 16.
  • each of the semiconductor laser units 18 comprises, as shown in FIG. 9, a laser diode 70 with a correspondingly doped laser-active layer 72, which comprises a laser oscillator 71, delimited by phase gratings 81 and 82, and a laser amplifier 73 directly adjoining it and extends in a longitudinal direction 74, and in which a laser radiation 76 which spreads out in the longitudinal direction 74 builds up emerges from one end 78 of the laser-active layer 72, while it is reflected into an opposite end region 80 of the laser-active layer, for example by the phase grating 82.
  • a laser diode 70 with a correspondingly doped laser-active layer 72 which comprises a laser oscillator 71, delimited by phase gratings 81 and 82, and a laser amplifier 73 directly adjoining it and extends in a longitudinal direction 74, and in which a laser radiation 76 which spreads out in the longitudinal direction 74 builds up emerges from one end 78 of the laser-active layer 72, while
  • the laser radiation 76 emerging from the end 78 is reflected by a mirror 83 and is coupled into an end 84 facing the mirror 83 of the fiber 20 assigned to the semiconductor laser unit 18.
  • the mirror 83 is preferably designed as a mirror 83 focusing transversely to the longitudinal direction 74, since the laser radiation 76 diverges transversely to the longitudinal direction towards the end 78 and also occurs in this form from the end 78.
  • the mirror 83 is an integral element of a substrate 88 which carries the laser diode 70 and into which the mirror 83 is molded with the desired inclination with respect to the end 78.
  • the laser diode 70 is supplied with power via two feed lines 90 and 92, the feed line 92 being connected to the substrate 88 and the feed line 90 being connected to a contact made on the laser diode 70.
  • the power of the semiconductor diode 70 can be controlled via a voltage and current characteristic that can be predetermined by the controller 32 at the connections 90 and 92.
  • the laser diode 70 is constructed in the same way as in the variant shown in FIG. 9.
  • the mirror 83 is designed as a flat mirror and a lens 94 is provided to compensate for the divergence of the laser radiation 76, which couples the laser radiation 76 into the end 84 essentially without loss.
  • the lens 94 is preferably also held on the substrate 88, which also carries the mirror 83.
  • the laser diode 70 is of the same design as in the two variants described above and the same reference numerals are also used. With regard to the description of the individual elements, reference is therefore made in full to the above variants.
  • an index lens 100 immediately adjoins the end 78, namely in the longitudinal direction 74, which compensates for the divergence of the laser radiation 76 and an end 102 following the index lens 100 in the longitudinal direction 74 of the latter Coupled fiber 20 associated with semiconductor laser unit 18.
  • all the semiconductor laser units 18 are constructed such that they deliver laser radiation with essentially the same wavelength that is combined to form the total laser radiation 14.
  • a second exemplary embodiment shown in FIG. 12, for two groups of semiconductor laser units 18A- j ⁇ i N and l ⁇ B- ⁇ - i N to be provided, the semiconductor laser units l ⁇ A.
  • ⁇ LDis N work on one wavelength and the semiconductor laser units l ⁇ B- ⁇ lDi N on a second, different from the first wavelength.
  • Fibers 20A then lead from these semiconductor laser units 18A and fibers 20B from the semiconductor lasers 18B, all of which are combined to form the fiber bundle 22.
  • the fibers 20A and 20B are guided in the fiber bundle 22 in such a way that in the end face 26, as shown in FIG. 13, in addition to a fiber end face 28A, assigned to one of the semiconductor laser units with the first wavelength, a fiber end face 28B, assigned to one of the semiconductor laser units with the second wavelength, etc., which means that the fiber end faces 28A and 28B alternate with one another for laser radiation of different wavelengths.
  • a third exemplary embodiment of a semiconductor laser system according to the invention, shown in FIG. 16, is constructed in principle in the same way as the two preceding exemplary embodiments, so that the same reference numerals are used for the same parts.
  • detector fibers 110 ⁇ y. ⁇ s M are additionally provided in the fiber bundle 22, which, as shown in FIGS. 16 and 17, have their fiber end faces 112- ⁇ in the end face 26 JDis M lie in a regular manner between the fiber end faces 28, so that the fiber end faces 112 are mapped onto the target area in the same way as the fiber end faces 28 are mapped.
  • an image of the target area 16 can thus be acquired, wherein an image of the target area can be displayed on a screen 120 by means of a corresponding image processing device 118.
  • a number of detector fibers 110 1 M is preferably incorporated into the fiber bundle 22 in such a way that a sufficiently precise representation of an image of the irradiated target area on the screen 120 is possible and thus an exact observation of the irradiated area areas 42 of the target area 16.
  • the screen provides the possibility of not only detecting the position of the irradiated surface areas 42, but also their relative position with respect to the surface of the workpiece, that is to say with regard to a weld seam to be carried out, so that there is the possibility, in turn, of the controller 32 defining the local one Specify the intensity distribution within the target area even more precisely.

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Abstract

A semiconductor laser system has several semiconductor laser units incorporating a laser oscillator for emitting laser radiation, optical fibers associated with each semiconductor laser unit, a coupling element which couples the laser radiation emitted by each semiconductor laser unit to the corresponding optical fiber, and a fiber bundle comprising the optical fibers as light waveguide system. Frome one end of the fiber bundle is emitted total laser radiation constituted by the sum of the coherent laser radiation generated by the semiconductor laser units which illuminates a target surface on an object to be irradiated when all semiconductor laser units are in operation. In order to improve such a semiconductor laser system so that complex irradiation tasks may be performed in a simple and most effective manner, a control system allows the power of each individual semiconductor laser unit to be controlled in a defined manner, and the irradiation intensity of different surface elements of the target surface to be predetermined in a defined manner for each surface element.__

Description

Leistungsgesteuertes fraktales Lasersystem Power controlled fractal laser system
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterlasersystem mit mehreren einen Laseroszillator umfassenden Halbleiter¬ lasereinheiten, aus denen jeweils Laserstrahlung austritt, mit einer jeder Halbleiterlasereinheit zugeordneten licht¬ leitenden Faser, mit einem Kopplungselement, welches die aus der jeweiligen Halbleiterlasereinheit austretende Laserstrahlung in die jeweilige lichtleitende Faser ein¬ koppelt, und mit einem die Fasern umfassenden Faserbündel als Lichtleitersystem, welches ein Ende aufweist, aus dem eine durch die Summe der jeweils von den Halbleiterlaser¬ einheiten erzeugten kohärenten Laserstrahlung gebildete Gesamtlaserstrahlung austritt, welche bei Lasertätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten eine Zielfläche aus einem zu bestrahlenden Objekt ausleuchtet.The invention relates to a semiconductor laser system with a plurality of semiconductor laser units comprising a laser oscillator, from each of which laser radiation emerges, with a light-conducting fiber assigned to each semiconductor laser unit, with a coupling element which couples the laser radiation emerging from the respective semiconductor laser unit into the respective light-conducting fiber , and with a fiber bundle comprising the fibers as a light guide system, which has an end from which emerges a total laser radiation formed by the sum of the coherent laser radiation generated by the semiconductor laser units, which illuminates a target surface from an object to be irradiated when all semiconductor laser units are lasered.
Derartige Halbleiterlasersysteme sind bekannt, bei diesen werden z. B. sieben Halbleiterlasereinheiten zusammen¬ gefaßt, um eine Gesamtlaserstrahlung zu erhalten, mit welcher ein Objekt bestrahlbar ist.Such semiconductor laser systems are known, z. B. summarized seven semiconductor laser units to obtain total laser radiation with which an object can be irradiated.
Mit derartigen Halbleiterlasersystemen kann jedoch nur eine einfache Laserbestrahlung durchgeführt werden.With such semiconductor laser systems, however, only simple laser irradiation can be carried out.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halb¬ leiterlasersystem der gattungsgemäßen Art derart zu ver¬ bessern, daß mit diesem komplexe Bestrahlungsaufgaben in einfacher und möglichst effektiver Art und Weise durch¬ führbar sind. Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterlasersystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Steuerung vorgesehen ist, mit welcher die Leistung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit definiert steuerbar ist und daß der Steuerung eine Bestrahlung unterschiedlicher Flächenelemente der Zielfläche mit einzeln für jedes Flächenelement definierbarer Intensität vorgebbar ist.The invention is therefore based on the object of improving a semiconductor laser system of the generic type in such a way that complex radiation tasks can be carried out in a simple and as effective manner as possible. This object is achieved according to the invention in a semiconductor laser system of the type described in the introduction in that a controller is provided with which the power of each individual semiconductor laser unit can be controlled in a defined manner and in that the controller can be given an irradiation of different surface elements of the target surface with an intensity which can be defined individually for each surface element.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist somit darin zu sehen, daß für jedes Flächenelement der Zielfläche eine definierte Intensität mittels der Steuerung vorgebbar ist, was über die Steuerung der Leistung jeder einzelnen Halb¬ leiterlasereinheit möglich ist.The advantage of the present invention is thus to be seen in the fact that a defined intensity can be specified for each surface element of the target surface by means of the control, which is possible by controlling the power of each individual semiconductor laser unit.
Damit schafft die erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit, komplexe Bestrahlungsaufgaben durchzuführen und beispiels¬ weise innerhalb der Zielfläche unterschiedliche Flächen¬ elemente mit unterschiedlicher Intensität zu bestrahlen, um somit die Art der Bestrahlung von Flächenbereichen der Zielfläche optimal an die jeweils zu lösende Aufgabe anzu¬ passen.The solution according to the invention thus makes it possible to carry out complex irradiation tasks and, for example, to irradiate different surface elements with different intensities within the target area in order to optimally adapt the type of irradiation of surface areas of the target area to the task to be solved in each case.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt somit eine vorteilhafte Anwendung der Tatsache dar, daß die Gesamtlaserstrahlung nicht durch ein Lasersystem, sondern durch mehrere Halb¬ leiterlasersysteme erzeugt wird und nützt die Tatsache, daß mehrere Halbleiterlasersysteme hierzu eingesetzt werden konsequent aus, durch definierte Steuerung der Leistung der jeweiligen Halbleiterlasereinheiten komplexe Bestrahlungsaufgaben durchzuführen. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die aus jeder Halbleiterlasereinheit austretende Laserstrahlung ein hinsichtlich der Intensität von der Laserstrahlung der anderen Halbleitereinheiten unab¬ hängiges Laserstrahlungsfeld aufweist, so daß dadurch in besonders vorteilhafter Weise die Festlegung einer definierbaren Intensität für jedes der unterschiedlichen Flächenelemente der Zielfläche möglich ist.The solution according to the invention thus represents an advantageous application of the fact that the total laser radiation is not generated by one laser system but by several semiconductor laser systems and takes advantage of the fact that several semiconductor laser systems are used for this purpose, by defined control of the power of the respective semiconductor laser units perform complex radiation tasks. A particularly advantageous exemplary embodiment provides that the laser radiation emerging from each semiconductor laser unit has a laser radiation field which is independent of the intensity of the laser radiation of the other semiconductor units, so that it is possible in a particularly advantageous manner to define a definable intensity for each of the different surface elements of the target surface is.
Noch vorteilhafter läßt sich dieses erreichen, wenn die aus jeder Halbleiterlasereinheit austretende Laser¬ strahlung von der Laserstrahlung der anderen Halbleiter¬ lasereinheiten strahlungsfeldentkoppelt ist, so daß keine Strahlungsfeld-Wechselwirkung zwischen den Laser¬ strahlungen aus den einzelnen Halbleiterlasereinheiten entsteht und damit die Einstellbarkeit der Intensität für jedes einzelne Flächenelement besonders vorteilhaft mög¬ lich ist.This can be achieved even more advantageously if the laser radiation emerging from each semiconductor laser unit is decoupled from the laser radiation of the other semiconductor laser units, so that there is no radiation field interaction between the laser radiations from the individual semiconductor laser units and thus the adjustability of the intensity for each individual surface element is particularly advantageously possible.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die jeweils in die licht¬ leitende Faser eingekoppelte Laserstrahlung einer Halb¬ leiterlasereinheit von der Laserstrahlung der anderen Halbleiterlasereinheiten strahlungsfeldentkoppelt ist, um Strahlungsfeld-Wechselwirkungen zu vermeiden.In particular, it is provided that the laser radiation of a semiconductor laser unit coupled into the light-conducting fiber is decoupled from the laser radiation of the other semiconductor laser units in order to avoid radiation field interactions.
Sie läßt sich besonders zweckmäßig dadurch realisieren, daß jede der Halbleiterlasereinheiten einen eigenen, von den anderen Halbleiterlasereinheiten strahlungsfeld- entkoppelten Laseroszillator aufweist.It can be implemented particularly expediently in that each of the semiconductor laser units has its own laser oscillator decoupled from the other semiconductor laser units.
Eine besonders vorteilhafte Entkopplung der Laseroszil¬ latoren ist dann gegeben, wenn die Laseroszillatoren der Halbleiterlasereinheiten jeweils voneinander getrennte Laseroszillatoren sind. Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die die Gesamtlaserstrahlung bildenden Laserstrahlungen voneinander strahlungsfeldentkoppelt sind, so daß auch in der Gesamtlaserstrahlung keine Wechselwirkung der Laserstrahlungen miteinander über das Strahlungsfeld erfolgt und somit keine Rückwirkungen bei der definierten Vorgabe der Intensität der einzelnen Laserstrahlungen entsteht.A particularly advantageous decoupling of the laser oscillators is given when the laser oscillators of the semiconductor laser units are each laser oscillators that are separate from one another. Another particularly advantageous exemplary embodiment provides that the laser radiation forming the total laser radiation is decoupled from one another in a radiation field, so that there is no interaction of the laser radiation with one another via the radiation field in the total laser radiation, and thus there are no repercussions in the defined specification of the intensity of the individual laser radiation.
Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vor¬ gesehen, daß mit der Steuerung die Intensität jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit definiert steuerbar ist.In particular, the solution according to the invention provides that the intensity of each individual semiconductor laser unit can be controlled in a defined manner with the control.
Darüber hinaus läßt sich bei Halbleiterlasereinheiten in gewissen Grenzen auch die Wellenlänge der Laserstrahlung steuern, so daß es vorteilhaft ist, wenn mit der Steuerung die Wellenlänge der Laserstrahlung jeder einzelnen Halb¬ leiterlasereinheit definiert vorgebbar ist.In addition, the wavelength of the laser radiation can also be controlled within certain limits in the case of semiconductor laser units, so that it is advantageous if the control enables the wavelength of the laser radiation of each individual semiconductor laser unit to be predefined in a defined manner.
Hinsichtlich der Art und Weise, wie die LaserStrahlung von jeder Halbleiterlasereinheit durch die Fasern zum Ende des Lichtleitersystems geführt wird und zur Gesamtlaser¬ strahlung des Lichtleitersystems kombiniert wird, wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn im Bereich des Endes des LichtleiterSystems Faserendflächen der Fasern, aus denen die Laserstrahlung der zugehörigen Halbleiterlaser¬ einheiten austritt in einer optisch auf die Zielfläche abbildbaren Endfläche des Lichtleitersystems liegen. Dies ist die Voraussetzung, um alle Faserendflächen gemeinsam mit einer Optik auf die Zielfläche abbilden zu können, so daß für jede Faserendfläche dieselben Abbildungs¬ bedingungen gelten und somit eine einfache, und für alle Faserendflächen zutreffende Abbildung durchführbar ist.With regard to the way in which the laser radiation from each semiconductor laser unit is guided through the fibers to the end of the light guide system and is combined to form the total laser radiation of the light guide system, no further details have so far been given. It is particularly advantageous if, in the region of the end of the light guide system, fiber end faces of the fibers from which the laser radiation of the associated semiconductor laser units emerges lie in an end face of the light guide system that can be optically mapped onto the target area. This is the prerequisite for being able to image all fiber end surfaces together with an optic on the target surface that the same imaging conditions apply to each fiber end face and thus a simple mapping applicable to all fiber end faces can be carried out.
Dies ist insbesondere auch dann erforderlich, wenn eine hohe Leistungsdichte auf der Zielfläche erreicht werden soll, da dann die Faserendflächen der Fasern möglichst dicht beieinanderliegen sollten.This is particularly necessary when a high power density is to be achieved on the target surface, since the fiber end surfaces of the fibers should then be as close as possible to one another.
Ein besonders vorteilhaftes Halbleiterlasersystem der erfindungsgemäßen Art sieht dabei vor, daß ein Zwischen¬ raum zwischen den Faserendflächen in der Endfläche kleiner als ein Dreifaches der Faserdicke ist. Noch vorteilhafter ist es, wenn der Zwischenraum zwischen den Faserendflächen kleiner als ein Zweifaches der .Faserdicke ist und bei besonders hohen Leistungsdichten ist vorgesehen, daß die Faserendflächen in der Endfläche nebeneinander liegen, vorzugsweise aneinander angrenzen.A particularly advantageous semiconductor laser system of the type according to the invention provides that an intermediate space between the fiber end faces in the end face is less than three times the fiber thickness. It is even more advantageous if the space between the fiber end faces is less than twice the fiber thickness and, in the case of particularly high power densities, it is provided that the fiber end faces lie next to one another in the end face, preferably adjoin one another.
Hinsichtlich der Form der Endfläche wurde im Zusammenhang mit den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht. So wäre es im einfachsten Falle denkbar, daß die Endfläche die Form einer Ebene aufweist, da eine Ebene mit gängigen Abbildungsmethoden auf eine Zielfläche einfach abbildbar ist. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Form der Endfläche an eine Form der Oberfläche des zu bestrahlenden Objekts oder einer sich während der Bestrahlung bildenden Oberfläche des Objekts im Bereich der Zielfläche angepaßt ist. Im Rahmen der Erläuterung der bislang beschriebenen Aus¬ führungsbeispiele wurden ferner keine Angaben darüber gemacht, wie die Laserstrahlung der unterschiedlichen Halbleiterlasereinheiten auf der Zielfläche auftreffen soll. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Laserstrahlung unterschiedlicher Halbleiterlaser¬ einheiten zumindest teilweise auf unterschiedliche Flächenelemente der Zielfläche auftrifft, so daß jedem Flächenelement mindestens die Laserstrahlung einer Halb¬ leiterlasereinheit oder auch mehrerer Halbleiterlaser¬ einheiten zugeordnet wird.With regard to the shape of the end face, no further details have been given in connection with the exemplary embodiments described so far. In the simplest case, it would be conceivable for the end surface to have the shape of a plane, since a plane can be easily mapped onto a target surface using standard imaging methods. However, it is particularly advantageous if the shape of the end surface is matched to a shape of the surface of the object to be irradiated or a surface of the object which is formed during the irradiation in the region of the target surface. In the context of the explanation of the exemplary embodiments described so far, no details were given as to how the laser radiation from the different semiconductor laser units should strike the target surface. An advantageous exemplary embodiment provides that the laser radiation from different semiconductor laser units impinges at least partially on different surface elements of the target surface, so that each surface element is assigned at least the laser radiation to one or more semiconductor laser units or to several semiconductor laser units.
Bei besonders komplexen Bestrahlungsaufgaben ist es zweck¬ mäßig, wenn die Laserstrahlung unterschiedlicher Halb¬ leiterlasereinheiten auf unterschiedliche Flächenelemente der Zielfläche trifft, so daß jedem Flächenelement der Zielfläche eindeutig eine Halbleiterlasereinheit zuge¬ ordnet ist, deren Laserstrahlung auf diesem Flächenelement auftrifft.For particularly complex radiation tasks, it is expedient if the laser radiation from different semiconductor laser units strikes different surface elements of the target surface, so that each surface element of the target surface is uniquely assigned a semiconductor laser unit whose laser radiation impinges on this surface element.
Um eine Mehrfachbestrahlung der Flächenelemente zu er¬ reichen, oder eine höhere Intensität oder andere Effekte erreichen zu können, ist bei einem weitere Ausführungs¬ beispiel vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Laser¬ strahlung jeder Halbleiterlasereinheit zum Teil auf der Zielfläche mit der Laserstrahlung anderer Halbleiterlaser¬ einheiten überlagert ist. Eine derartige Überlagerung braucht nicht nur eine Addierung der Intensität sein. Es kann auch zusätzlich eine kohärente Überlagerung mehrerer Laserstrahlungen erfolgen. Alternativ dazu ist es bei anderen Arten von Bestrahlungs¬ aufgaben, insbesondere selektiver Bestrahlung der Ziel¬ fläche von Vorteil, wenn die Laserstrahlung jeder Halb¬ leiterlasereinheit mit der Laserstrahlung der anderen Halbleiterlasereinheiten überlagerungsfrei jeweils ein Flächenelement der Zielfläche bestrahlt.In order to achieve multiple irradiation of the surface elements, or to be able to achieve a higher intensity or other effects, in a further embodiment it is advantageously provided that the laser radiation of each semiconductor laser unit is partially on the target surface with the laser radiation of other semiconductor laser units is superimposed. Such an overlay need not only be an addition of the intensity. A coherent superposition of several laser radiations can also take place. As an alternative to this, it is advantageous for other types of irradiation tasks, in particular selective irradiation of the target area, if the laser radiation of each semiconductor laser unit irradiates one surface element of the target area with the laser radiation of the other semiconductor laser units without any superposition.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn zwischen dem Ende des Lichtleitersystems und der Zielfläche eine Abbildungsoptik vorgesehen ist, daß sich dann definierte Abbildungsver¬ hältnisse zwischen der Endfläche und der Zielfläche er¬ reichen lassen.It is particularly expedient if an imaging optical system is provided between the end of the light guide system and the target surface so that defined imaging ratios between the end surface and the target surface can then be achieved.
Im einfachsten Falle ist dabei vorgesehen, daß die Ab¬ bildungsoptik die Faserendflächen im Verhältnis eins zu eins auf die Bildfläche abbildet.In the simplest case, it is provided that the imaging optics image the fiber end surfaces in a ratio of one to one onto the image surface.
Es ist genauso aber denkbar, daß die Abbildungsoptik die Faserendflächen verkleinert auf die Bildfläche abbildet, was bei Erzielung besonders hoher Intensitäten vorteilhaft ist, oder daß die Abbildungsoptik die Faserendflächen ver¬ größert auf die Bildfläche abbildet, um eine große bestrahlte Fläche, jedoch unter Einbuße von Intensität zu erhalten.It is also conceivable, however, that the imaging optics represent the fiber end surfaces in a reduced size on the image surface, which is advantageous when achieving particularly high intensities, or that the imaging optics image the fiber end surfaces enlarged on the image surface by a large irradiated area, but with the loss of To maintain intensity.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn eine Form der Endfläche an optische Abbildungseigenschaften der Ab¬ bildungsoptik angepaßt ist. Das heißt, daß mit der Form der Endfläche nicht nur gegebenenfalls eine Anpassung an die Form der Oberfläche des Objekts im Bereich der Ziel¬ fläche möglich ist, sondern daß mit der Form der Endfläche eine Anpassung an optische Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik möglich ist, um somit beispielsweise Abbildungsfehler der Abbildungsoptik durch die Form der Endfläche zu kompensieren.In addition, it is advantageous if a shape of the end face is adapted to the optical imaging properties of the imaging optics. This means that with the shape of the end face not only an adaptation to the shape of the surface of the object in the region of the target area is possible, but that with the shape of the end face an adaptation to optical imaging properties of the imaging optics is possible, in order to compensate for example imaging errors of the imaging optics by the shape of the end face.
Hinsichtlich der Halbleiterlasereinheiten wurden bislang keine weiteren und näheren Angaben gemacht. Im einfachsten Fall ist dabei vorgesehen, daß jede Halbleiterlasereinheit einen einzigen laseraktiven Diodenstreifen umfaßt.No further and more detailed information has so far been given with regard to the semiconductor laser units. In the simplest case, it is provided that each semiconductor laser unit comprises a single laser-active diode strip.
Es ist aber auch denkbar, daß jede Halbleiterlasereinheit mehrere laseraktive Diodenstreifen umfaßt.However, it is also conceivable that each semiconductor laser unit comprises several laser-active diode strips.
Um eine möglichst hohe Leistung zu erhalte, ist vorteil¬ hafterweise vorgesehen, daß jede Halbleiterlasereinheit einen Laseroszillator und einen Laserverstärker umfaßt.In order to obtain the highest possible power, it is advantageously provided that each semiconductor laser unit comprises a laser oscillator and a laser amplifier.
Vorzugsweise ist, um möglichst definierte Eigenschaften der Laserstrahlung zu erhalten, vorgesehen, daß jede Halb¬ leiterlasereinheit in einem stabilisierten Modenbetrieb arbeitet.In order to obtain properties of the laser radiation that are as defined as possible, it is preferably provided that each semiconductor laser unit operates in a stabilized mode operation.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn jede Halbleiterlaser¬ einheit im transversalen Grundmode arbeitet.It is particularly expedient if each semiconductor laser unit operates in the transverse basic mode.
Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, wenn jede Halb¬ leiterlasereinheit im longitudinalen Einmodenbetrieb arbeitet.In addition, it is also advantageous if each semiconductor laser unit works in longitudinal single-mode operation.
Hinsichtlich der Fasern, aus welchen das Faserbündel gebildet ist, wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Fasern Monomodefasern sind. Insbesondere im Fall von Monomodefasern ist vorgesehen, daß die Einkopplung der Laserstrahlung in jede Monomoαe- faser beugungsbegrenzt erfolgt.With regard to the fibers from which the fiber bundle is formed, no further details have so far been given. An advantageous exemplary embodiment provides that the fibers are single-mode fibers. In the case of monomode fibers in particular, it is provided that the laser radiation is coupled into each monomole fiber with limited diffraction.
Im Zusammenhang mit der Erläuterung der bislang be¬ schriebenen Ausführungsbeispiele wurde nicht mehr darauf eingegangen, für welche Wellenlängenbereiche die Halb¬ leiterlasereinheiten ausgelegt sind. So sieht das ein¬ fachste Ausführungsbeispiel vor, daß alle Halbleiterlaser¬ einheiten für denselben Wellenlängenbereich ausgelegt sind.In connection with the explanation of the exemplary embodiments described so far, it was no longer considered which wavelength ranges the semiconductor laser units are designed for. For example, the simplest embodiment provides that all semiconductor laser units are designed for the same wavelength range.
Es ist aber auch denkbar, daß unterschiedliche Halbleiter¬ lasereinheiten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche ausgelegt sind.However, it is also conceivable that different semiconductor laser units are designed for different wavelength ranges.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Halbleiter¬ lasereinheiten eine Gruppe von Halbleiterlasereinheiten mit gleicher Wellenlänge umfassen.It is particularly expedient if the semiconductor laser units comprise a group of semiconductor laser units with the same wavelength.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Halbleiterlasereinheiten mehrere Gruppen von Halb¬ leiterlasereinheiten mit jeweils innerhalb derselben gleicher Wellenlänge umfassen.Another advantageous exemplary embodiment provides that the semiconductor laser units comprise a plurality of groups of semiconductor laser units, each with the same wavelength.
In einem derartigen Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Faserendflächen von Laserstrahlung unterschied¬ licher Wellenlänge abstrahlenden Fasern zu jeweils einer Abstrahlgruppe zusammengefaßt sind und wenn die Abstrahl¬ gruppen in der Endfläche nebeneinander angeordnet sind. Besonders vorteilhaft läßt sich bei einem derartigen Aus¬ führungsbeispiel die Markierung und Strahlsichtbarmachung realisieren, denn in diesem Fall braucht lediglich eine Gruppe von Halbleiterlasereinheiten so aufgebaut zu sein, daß sie die Laserstrahlung mit einer im sichtbaren Bereich liegenden Wellenlänge erzeugt. Vorzugsweise läßt sich in diesem Fall die andere Gruppe von Halbleiterlasereinheiten so aufbauen, daß sie bei¬ spielsweise die für die Bestrahlung oder Bearbeitung erforderliche Laserstrahlung erzeugt.In such a case, it is particularly advantageous if the fiber end surfaces of fibers emitting laser radiation of different wavelengths are combined to form one radiation group and if the radiation groups are arranged next to one another in the end surface. With such an exemplary embodiment, the marking and beam visualization can be realized particularly advantageously, because in this case only a group of semiconductor laser units need to be constructed in such a way that it generates the laser radiation with a wavelength lying in the visible range. In this case, the other group of semiconductor laser units can preferably be constructed such that it generates, for example, the laser radiation required for the irradiation or processing.
Hinsichtlich der Kopplungselemente für die Ankopplung der Faser an die Halbleiterlasereinheit wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteil¬ haftes Ausführungsbeispiel vor, daß als Kopplungselement für die Ankopplung der Faser an die Halbleiterlasereinheit ein vom Substrat der Halbleiterlasereinheit getragenes Abbildungselement vorgesehen ist.No further details have so far been given with regard to the coupling elements for coupling the fiber to the semiconductor laser unit. A particularly advantageous exemplary embodiment provides that an imaging element carried by the substrate of the semiconductor laser unit is provided as the coupling element for coupling the fiber to the semiconductor laser unit.
Zweckmäßigerweise ist das Gitter ein Reflexionsgitter.The grating is expediently a reflection grating.
Alternativ dazu ist es denkbar, das Abbildungselement als holographisch-optisches Element auszubilden.Alternatively, it is conceivable to design the imaging element as a holographic-optical element.
Eine weitere Alternative sieht vor, daß das Abbildungs¬ element ein in das Substrat eingeformter Spiegel ist.Another alternative provides that the imaging element is a mirror molded into the substrate.
Vorzugsweise ist der Spiegel so ausgebildet, daß er die Laserstrahlung auf die Faser fokussiert.The mirror is preferably designed such that it focuses the laser radiation onto the fiber.
Eine weitere Alternative sieht vor, daß das Abbildungs¬ element eine in das Substrat integrierte Linse ist. Diese Linse kann zweckmäßigerweise als Indexlinse ausgebildet sein.Another alternative provides that the imaging element is a lens integrated in the substrate. This lens can expediently be designed as an index lens.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleitersystems ist vorgesehen, daß das Faserbündel Detektorfasern umfaßt, wobei die Detektor¬ fasern dazu dienen, insbesondere die Zielfläche zu beobachten. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß ein Ende der Detektorfasern am Ende des Lichtleitersystems liegt.In a further advantageous exemplary embodiment of the semiconductor system according to the invention it is provided that the fiber bundle comprises detector fibers, the detector fibers being used in particular to observe the target area. It is preferably provided that one end of the detector fibers lies at the end of the light guide system.
Um die gleichen Abbildungsverhältnisse wie im Fall der Gesamtlaserstrahlung zu erreichen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Ende der Detektorfasern in der End¬ fläche neben den Faserendflächen liegt, so daß letztlich Faserendflächen der Detektorfasern ebenfalls in der End¬ fläche liegen.In order to achieve the same imaging ratios as in the case of total laser radiation, it is advantageously provided that the end of the detector fibers in the end face lies next to the fiber end faces, so that ultimately fiber end faces of the detector fibers also lie in the end face.
Dadurch ist vorteilhafterweise erreichbar, daß bei Ver¬ wendung einer Abbildungsoptik die Enden der Detektorfasern auf die Zielfläche abgebildet sind.In this way, it can advantageously be achieved that the ends of the detector fibers are imaged on the target surface when using imaging optics.
Darüber hinaus läßt sich die Beobachtung der Zielfläche besonders einfach dadurch erreichen, daß an einem anderen Ende der Detektorfasern ein optischer Detektor zur Beobachtung der Bildfläche angeordnet ist.In addition, the observation of the target area can be achieved particularly simply in that an optical detector for observing the image area is arranged at another end of the detector fibers.
Vorzugsweise ist dieser Detektor als Matrixdetektor aus¬ gebildet und den einzelnen Matrixpunkten des Matrix¬ detektors sind vorzugsweise die Detektorfasern so zuge¬ ordnet, daß mit deren Faserendflächen eine unmittelbare Abbildung der Zielfläche auf den Matrixdetektor möglich ist.This detector is preferably designed as a matrix detector, and the detector fibers are preferably assigned to the individual matrix points of the matrix detector in such a way that their fiber end faces enable the target area to be imaged directly on the matrix detector.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn eine Steuerung vorgesehen ist, welche über den Matrixdetektor die Intensitätsverteilung in der Zielfläche beobachtet und durch definierte Vorgabe der Leistung für die einzelnen Halbleiterlasereinheiten innerhalb der Zielfläche eine lokal fixierte Bestrahlung auf den zu bestrahlenden Objekt sicherstellt. Vorzugsweise sieht das erfindungsgemäße Lasersystem vor, eine Vielzahl von beispielsweise mehreren -zig oder hundert Halbleiterlasereinheiten mit Leistungen von 1 bis 3 Watt zu verwenden um Leistungen der Gesamtlaserstrahlung von mehreren hundert oder sogar mehr als eintausend Watt zu erreichen.It is particularly expedient if a controller is provided which observes the intensity distribution in the target area via the matrix detector and ensures locally fixed irradiation on the object to be irradiated by means of a defined specification of the power for the individual semiconductor laser units within the target area. The laser system according to the invention preferably provides for a plurality of, for example, several tens or hundreds of semiconductor laser units with powers of 1 to 3 watts to be used in order to achieve powers of the total laser radiation of several hundred or even more than a thousand watts.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen¬ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne¬ rischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawing of some exemplary embodiments.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleitersystems;1 shows a perspective illustration of a first exemplary embodiment of a semiconductor system according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Endfläche des Lichtleitersystems bei einer Variante;2 shows a schematic illustration of a plan view of an end face of the light guide system in one variant;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht ähnlich Fig. 2 bei einer zweiten Variante;3 shows a schematic top view similar to FIG. 2 in a second variant;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Ziel¬ fläche;4 shows a schematic plan view of a target surface;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einzelnerFig. 5 is a schematic representation of individual
Komponenten einer erfindungsgemäßen Steuerung; Fig. 6 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Intensitätsverteilungen innerhalb der Ziel¬ fläche;Components of a control according to the invention; 6 shows a schematic illustration of different intensity distributions within the target area;
Fig. 7 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Intensitätsverteilungen in der Zielfläche;7 shows a schematic illustration of different intensity distributions in the target area;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Anpassung der Faserendfläche an eine Abbildungsoptik;8 shows a schematic illustration of an adaptation of the fiber end surface to an imaging optics;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Halbleiter¬ lasereinheit und der Ankopplung der Laser¬ strahlung an eine Faser bei einer ersten Variante;9 shows a schematic illustration of a semiconductor laser unit and the coupling of the laser radiation to a fiber in a first variant;
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Verhältnisse in Fig. 9 bei einer zweiten Variante;FIG. 10 shows a schematic illustration of the relationships in FIG. 9 in a second variant; FIG.
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Halbleiter¬ lasereinheit und der Einkopplung der Laser¬ strahlung in eine Faser bei einer dritten Variante;11 shows a schematic illustration of a semiconductor laser unit and the coupling of the laser radiation into a fiber in a third variant;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit unterschiedlichen Gruppen von Halbleiterlasereinheiten;12 shows a schematic illustration of a second exemplary embodiment with different groups of semiconductor laser units;
Fig. 13 eine Draufsicht auf eine Faserendfläche bei einer ersten Variante des zweiten Ausführungs¬ beispiels; Fig. 14 eine Draufsicht auf eine Zielfläche bei der ersten Variante;13 shows a plan view of a fiber end face in a first variant of the second exemplary embodiment; 14 shows a plan view of a target surface in the first variant;
Fig. 15 eine Draufsicht auf die Zielfläche bei einer zweiten Variante;15 shows a plan view of the target surface in a second variant;
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems und16 shows a schematic illustration of a third exemplary embodiment of a semiconductor laser system according to the invention and
Fig. 17 eine Draufsicht auf die Faserendfläche bei dem dritten Ausführungsbeispiel.Fig. 17 is a plan view of the fiber end face in the third embodiment.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen leistungs¬ gesteuerten fraktalen Lasersystems, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein Strahlungserzeugersystem 10, an welches sich ein Lichtleitersystem 12 anschließt, aus welchem eine Gesamtlaserstrahlung 14 austritt, die ihrerseits auf eine Zielfläche 16 eines mit der Gesamtlaserstrahlung 14 zu bestrahlenden Objekts 19 auftrifft. Die Zielfläche ist dabei als diejenige Fläche definiert, welche bei Laser¬ tätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten ausgeleuchtet ist.An exemplary embodiment of a power-controlled fractal laser system according to the invention, shown in FIG. 1, comprises a radiation generator system 10, which is followed by an optical fiber system 12, from which a total laser radiation 14 emerges, which in turn hits a target surface 16 of an object to be irradiated with the total laser radiation 14 19 hits. The target area is defined as the area which is illuminated when all the semiconductor laser units are lasered.
Das Strahlungserzeugersystem 10 umfaßt dabei eine Vielzahl von Halblasereinheiten 18-^ bis 18N, von denen jede Laser¬ strahlung erzeugt, welche jeweils in eine lichtleitende Faser 20-, - 20N eingekoppelt wird. Die lichtleitenden Fasern 20-, bis 20N sind dann zu einem Faserbündel 22 zusammengefaßt, welches vom Lichtleitersystem 12 umfaßt ist. Das Faserbündel 22 bildet an einem Ende 24, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, eine Endfläche 26, in welcher alle Faserendflächen 28 der das Faserbündel 22 bildenden Fasern 20-^ bis 20N liegen. Vorzugsweise sind in der Endfläche 26 die Faserendflächen 28 so angeordnet, daß sie einen Abstand A voneinander auf¬ weisen, wobei dieser Abstand A je nach entsprechender Aus- führungsform variiert (Fig. 2).The radiation generator system 10 comprises a plurality of half-laser units 18- to 18 N , each of which generates laser radiation, which is coupled into a light-guiding fiber 20-, 20 N each. The light-guiding fibers 20 to 20 N are then combined to form a fiber bundle 22 which is encompassed by the light guide system 12. The fiber bundle 22 forms at one end 24, as shown in FIGS. 1 and 2, an end face 26 in which all the fiber end faces 28 of the fibers 20 to 20 N forming the fiber bundle 22 lie. The fiber end faces 28 are preferably arranged in the end face 26 such that they are at a distance A from one another, this distance A varying depending on the corresponding embodiment (FIG. 2).
Der Abstand A kann aber auch, wie beispielsweise in Fig. 3 bei einer Variante dargestellt, gegen Null gehen, so daß die Faserendflächen 28 einander berühren.However, the distance A can also, as shown in one variant in FIG. 3, approach zero, so that the fiber end faces 28 touch each other.
Zu jeder Halbleiterlasereinheit 18-^ bis 18N gehört somit eine Faserendfläche 28-^ bis 28N und aus jeder dieser Faserendflächen 28-^ bis 28N tritt nunmehr im wesentlichen die von der jeweiligen Halbleiterlasereinheit 18-, bis 18N erzeugte Laserstrahlung aus und summiert sich mit den Laserstrahlungen der übrigen Halbleiterlasereinheiten 18-^ bis 18N zu der Gesamtlaserstrahlung 14.Each semiconductor laser unit 18- ^ to 18 N thus has a fiber end face 28- ^ to 28 N, and from each of these fiber end faces 28- ^ to 28 N the laser radiation generated by the respective semiconductor laser unit 18- to 18 N essentially emerges and adds up with the laser radiation of the other semiconductor laser units 18- ^ to 18 N to the total laser radiation 14th
Die auf die Zielfläche 16 auftreffende Gesamtlaser¬ strahlung 14 stellt somit ebenfalls ein Bündel der einzelnen Laserstrahlungen der einzelnen Halbleiter¬ lasereinheiten 18, bis 18N dar, wobei, wie in Fig. 4 dargestellt, im Fall einer eins zu eins Abbildung der Endfläche 26 (Fig. 3) auf die Zielfläche 16 von der aus jeder Faserendfläche 28-^ bis 28N austretenden Laser¬ strahlung jeweils ein Flächenelement 30-, bis 30N der Ziel¬ fläche 16 angestrahlt wird, und wobei sich in diesem Fall die Flächenelemente 30, bis 30N nicht überlappen. Die Zielfläche ist dabei diejenige Fläche, in welcher alle Flächenelemente 30-^ bi N, entsprechend allen Faserend¬ flächen 30-, kis N, liegen.The total laser radiation 14 impinging on the target surface 16 thus likewise represents a bundle of the individual laser radiation from the individual semiconductor laser units 18 to 18 N , wherein, as shown in FIG. 4, in the case of a one-to-one image of the end surface 26 ( Fig. 3) onto the target surface 16 of the ^ to 28 N exiting Laser¬ each radiation from each fiber end face 28- a surface element 30, is illuminated to 30 N of the Ziel¬ surface 16, and wherein in this case, the surface elements 30, do not overlap up to 30 N. The target surface is the surface in which all surface elements 30- ^ bi N , corresponding to all fiber end surfaces 30-, k is N , lie.
Das heißt, daß somit indirekt zu jedem der Flächenelemente 30-, bis 30N innerhalb der Zielfläche 16 eine der Halb¬ leiterlasereinheiten 18-, bis 18N zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Laserleistung in jedem der einzelnen Flächenelemente 30, bis 30N definiert vorgebbar. Hierzu ist, wie in Fig. 1 dargestellt, das Strahlungs¬ erzeugersystem mit einer Steuerung 32 versehen, über welche jede einzelne der Halbleiterlasereinheiten 18, bis 18N hinsichtlich ihrer Leistung definiert ansteuerbar ist.This means that one of the semiconductor laser units 18 to 18 N is thus indirectly assigned to each of the surface elements 30 to 30 N within the target area 16. According to the invention, the laser power in each of the individual surface elements 30 to 30 N can be predetermined. For this purpose, as shown in FIG. 1, the radiation generator system is provided with a controller 32, by means of which each of the semiconductor laser units 18 to 18 N can be controlled in terms of their power in a defined manner.
Die Steuerung 32 weist hierzu eine Vielzahl von Ausgängen 34, bis 34N auf, von denen jeweils Steuerleitungen 36, bis 36N zu der jeweiligen Halbleiterlasereinheiten 20-^ bis 20N führen.For this purpose, the controller 32 has a multiplicity of outputs 34, to 34 N , of which control lines 36, to 36 N each lead to the respective semiconductor laser units 20- to 20 N.
Wie in Fig. 5 dargestellt umfaßt die Steuerung hierzu eine zentrale Rechnereinheit 38 mit einem Speicher 40, in welchem die für jede Halbleiterlasereinheit vorgesehene Laserleistung abspeicherbar ist, und ein von der Rechner¬ einheit 38 angesteuertes Leistungsteil 34, welches die 34^ bis 34N Ausgänge für die Halbleiterlasereinheiten 18-^ bis 18N aufweist und jede Halbleiterlasereinheit 18 mit einem Strom versorgt, welcher der für diese Halbleiterlaser¬ einheit 18- bis 18N vorgegebenen Leistung entspricht.For this purpose, as shown in FIG. 5, the control comprises a central computer unit 38 with a memory 40 in which the laser power provided for each semiconductor laser unit can be stored, and a power unit 34 which is controlled by the computer unit 38 and which has the 34 ^ to 34 N outputs for the semiconductor laser units 18-18 to 18 N and supplies each semiconductor laser unit 18 with a current which corresponds to the power specified for this semiconductor laser unit 18 to 18 N.
Da jeder Halbleiterlasereinheit 18-^ bis 18N eine einzige der Faserendfläche 28-^ bis 28N in der Endfläche 26 ein¬ deutig zugeordnet ist, ist zwangsläufig auch jedem der Flächenelemente 30-^ bis 30N der Zielfläche 16 eine der Halbleiterlasereinheiten 18-^ bis 18N eindeutig zugeordnet, so daß durch Steuerung der Halbleiterlasereinheit 18, bis 18N die Intensität im jeweiligen Flächenelement 30-^ bis 30N steuerbar ist. Mit der Steuerung ist es somit möglich, innerhalb der Zielfläche 16 die Leistung in jedem einzelnen der Fläcnen- elemente 30, bis 30N definiert festzulegen und damit innerhalb der Zielfläche 16 unterschiedliche Intensitäts¬ profile zu realisieren, wie in Fig. 6A bis D dargestellt.Since each semiconductor laser unit 18- ^ to 18 N is uniquely assigned to one of the fiber end surfaces 28- ^ to 28 N in the end surface 26, each of the surface elements 30- ^ to 30 N of the target surface 16 is inevitably one of the semiconductor laser units 18- ^ to 18 N clearly assigned, so that the intensity in the respective surface element 30- ^ to 30 N can be controlled by controlling the semiconductor laser unit 18, to 18 N. With the control it is thus possible to define the power in each of the surface elements 30 to 30 N in a defined manner within the target area 16 and thus to implement different intensity profiles within the target area 16, as shown in FIGS. 6A to D.
Beispielsweise wird, wie in Fig. 6A dargestellt, innerhalb der Zielfläche 16 lediglich ein eine äußere Quadratform aufweisender Flächenbereich 42 angestrahlt, das heißt, alle innerhalb diesem liegende Flächenelemente 30 sind durch Ansteuerung der entsprechenden Halbleiterlaser¬ einheiten 18 angestrahlt, während die außerhalb des Flächenbereichs 42 liegenden Flächenelemente 30 durch Abschalten der entsprechenden Halbleiterlasereinheiten 18 nicht angestrahlt sind. Ferner sind innerhalb des Flächen¬ bereichs 42 die Flächenelemente 30 nicht mit der gleichen Intensität angestrahlt, sondern es liegt zwischen diesem noch ein Intensitätsgradient vor, wie er schematisch zusätzlich in Fig. 6A vermerkt ist. Ein derartiger be¬ strahlter Flächenbereich 42 kommt vorzugsweise bei der Materialbearbeitung, insbesondere beim Härten zum Einsatz, wobei nicht nur die Form des Flächenbereichs 42, sondern auch noch der innerhalb desselben auftretende Leistungs¬ gradient von Bedeutung ist.For example, as shown in FIG. 6A, only a surface area 42 having an outer square shape is illuminated within the target area 16, that is to say all the surface elements 30 lying therein are illuminated by driving the corresponding semiconductor laser units 18, while those outside the surface area 42 lying surface elements 30 are not illuminated by switching off the corresponding semiconductor laser units 18. Furthermore, the surface elements 30 are not illuminated with the same intensity within the surface area 42, but there is an intensity gradient between them, as is also schematically noted in FIG. 6A. Such an irradiated surface area 42 is preferably used in material processing, in particular hardening, whereby not only the shape of the surface area 42 but also the power gradient occurring within it is important.
Ein derartiges, optimal an die jeweilige Materialbearbei¬ tung angepaßtes lokales Leistungsprofil läßt sich somit mit beliebig einfachen Mitteln über die Steuerung 32 generieren, wobei die dabei betriebenen Halbleiterlaser¬ einheiten 18 jeweils optimal arbeiten und keine unnötigen Leistungsverluste zur Erzeugung dieses Profils entstehen. Bei einer zweiten Variante, dargestellt in Fig. 6B wird eine besondere Form zweier bestrahlter Flächenbereiche 44 und 46 dargestellt, wobei der Flächenbereich 44 einen größeren Kreis als der Bereich 46 darstellt und jeweils innerhalb derselben alle Flächenelemente 30 mit gleicher Intensität angestrahlt sind. Ein derartiges Profil dient beispielsweise zum Vor- oder Nachwärmen beim Legieren, wobei beispielsweise mit dem Flächenbereich 44 vorgewärmt wird und mit dem Flächenbereich 46 die eigentliche Legierungsarbeit stattfindet. Dabei ist es beispielsweise auch möglich, innerhalb des Flächenbereichs 46 die Flächenelemente 30 mit höherer Leistung anzustrahlen als die Flächenelemente 30 innerhalb des Flächenbereichs 42. Alle Flächenelemente 30 außerhalb der Flächenbereiche 44 und 46 werden nicht angestrahlt.Such a local power profile, which is optimally adapted to the respective material processing, can thus be generated with any simple means via the controller 32, the semiconductor laser units 18 operated thereby working optimally and there being no unnecessary power losses for generating this profile. In a second variant, shown in FIG. 6B, a special shape of two irradiated surface areas 44 and 46 is shown, the surface area 44 representing a larger circle than the area 46 and in each case all the surface elements 30 being illuminated with the same intensity. Such a profile is used, for example, for preheating or post-heating during alloying, preheating, for example, with the area 44 and the actual alloying work taking place with the area 46. It is also possible, for example, to illuminate the surface elements 30 with a higher output within the surface region 46 than the surface elements 30 within the surface region 42. All surface elements 30 outside the surface regions 44 and 46 are not illuminated.
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6C darge¬ stellt. Hierbei kommt ein ovaler Flächenbereich 48 inner¬ halb der Zielfläche 16 zur Ausleuchtung, wobei dieser ovale Flächenbereich 48 mit seiner langen Achse 49 parallel zu einer Bewegungsrichtung verläuft. Ein der¬ artiger ovaler Flächenbereich findet vorzugsweise beim Schweißen Anwendung, wobei die Längsrichtung der Schwei߬ naht ungefähr parallel zur langen Achse 49 des ovalen Flächenbereichs 48 verläuft.A third exemplary embodiment is shown in FIG. 6C. In this case, an oval surface area 48 is illuminated within the target surface 16, this oval surface area 48 with its long axis 49 running parallel to a direction of movement. Such an oval surface area is preferably used for welding, the longitudinal direction of the weld seam running approximately parallel to the long axis 49 of the oval surface area 48.
Vorzugsweise sind dabei alle Flächenelemente 30 innerhalb des Flächenbereichs 48 mit gleicher Intensität bestrahlt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, innerhalb des ovalen Flächenbereichs noch einen Intensitätsgradient vorzusehen. Ein dritte Variante, dargestellt in Fig. 6D, zeigt die Bestrahlung zweier längsovaler nebeneinander liegender Flächenbereiche 50 und 52, wobei innerhalb der Flächen¬ bereiche 50 und 52 alle Flächenelemente 30 mit der gleichen Intensität angestrahlt sind.Preferably, all surface elements 30 within surface area 48 are irradiated with the same intensity. However, it is also possible to provide an intensity gradient within the oval area. A third variant, shown in FIG. 6D, shows the irradiation of two longitudinally oval surface areas 50 and 52 lying next to one another, all surface elements 30 being illuminated with the same intensity within the surface areas 50 and 52.
Eine derartige Ausleuchtung von zwei nebeneinander liegen¬ den längsovalen Flächenbereichen kommt vorzugsweise bei der Bearbeitung spezieller geometrischer Strukturen zum Einsatz.Such illumination of two longitudinal oval surface areas lying next to one another is preferably used in the processing of special geometric structures.
Neben lediglich lokaler Variation der Leistung innerhalb der Zielfläche 16 besteht außerdem die Möglichkeit, wie in Fig. 7 dargestellt, innerhalb der Zielfläche 16 einen Flächenbereich 54 vorzusehen, in welchem die auftreffende Intensität in allen Flächenelementen 30 zeitlich oszil¬ liert, während in einem außerhalb des Flächenbereichs 54 liegenden Randbereich 56 die Intensität in den einzelnen Flächenelementen 30 nicht oszilliert. Zur Verdeutlichung sind die beiden Bereiche 54, 56 durch eine gestrichelte Linie getrennt.In addition to merely locally varying the power within the target area 16, there is also the possibility, as shown in FIG. 7, of providing an area 54 within the target area 16 in which the incident intensity in all area elements 30 is temporally oscillated, while in an area outside the area Surface area 54 lying edge area 56, the intensity in the individual surface elements 30 does not oscillate. For clarification, the two areas 54, 56 are separated by a dashed line.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei welchen die Faserendflächen 28 eins zu eins auf die Flächenelemente 30 der Zielfläche 16 abgebildet werden, ist zwischen der Endfläche 26 und der Zielfläche 16, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Abbildungsoptik 60 vorgesehen, welche im einfachsten Fall eine Linse darstellt.In the exemplary embodiments described above, in which the fiber end faces 28 are imaged one-to-one onto the surface elements 30 of the target area 16, between the end face 26 and the target area 16, as shown in FIG. 1, an imaging optics 60 is provided, which in the simplest case represents a lens.
In diesem Fall wird die Gesamtlaserstrahlung 14 gebildet, durch die Summe aller von allen Faserendflächen 28 aus¬ gehenden Kugelwellen, die zusammen ein Strahlenbündel ergeben, welches von der Abbildungsoptik wiederum auf die Zielfläche 16 abgebildet wird, so daß im einfachsten Fall eine eins zu eins Abbildung der Faserendflächen 28 auf die Flächenelemente 30 erfolgt.In this case, the total laser radiation 14 is formed by the sum of all spherical waves emanating from all fiber end faces 28, which together form a beam result, which in turn is imaged by the imaging optics onto the target surface 16, so that in the simplest case the fiber end surfaces 28 are imaged one-to-one onto the surface elements 30.
Haben die Faserendflächen jedoch einen Abstand A, bei¬ spielsweise im Bereich der Dicke einer der Fasern und somit eines Durchmessers einer Faserendfläche 28, so können auf der Zielfläche 16 dadurch aneinander an¬ grenzende Flächenelemente 30 erreicht werden, daß die Abbildung nicht den Vorschriften einer exakten geo¬ metrischen Abbildung entspricht, sondern die Zielfläche außerhalb einer bei einer geometrischen Abbildung ent¬ stehenden Bildfläche, beispielsweise zwischen einer Brenn¬ ebene und der Bildfläche, liegt. Dadurch wird allerdings die Flächendichte der auftreffenden Leistung reduziert.If, however, the fiber end faces have a distance A, for example in the region of the thickness of one of the fibers and thus a diameter of a fiber end face 28, adjoining surface elements 30 can be achieved on the target surface 16 in such a way that the mapping does not comply with the requirements of an exact corresponds to the geometric image, but the target area lies outside of an image area created in a geometric image, for example between a focal plane and the image area. However, this reduces the areal density of the incident performance.
Ist die Abbildungsoptik 60 mit Abbildungsfehlern behaftet, so daß sie keine ebene Endfläche 26 in eine ebene Ziel¬ fläche 16 abbildet, so ist bei einer weiteren vorteil¬ haften Variante, dargestellt in Fig. 8, vorgesehen, daß die Endfläche 26' nicht als ebene Fläche sondern als entsprechend den Abbildungsfehlern der Abbildungsoptik 60 gekrümmte Endfläche 26' ausgeführt ist, so daß mit dieser Endfläche 26' eine Kompensation der Abbildungsfehler der Abbildungsoptik 60 möglich ist und somit eine Abbildung aller Faserendflächen 28 auf eine Ebene als Zielfläche 16 erfolgt oder eine andere gewünschte Flächenform der Ziel- flache 16.If the imaging optics 60 are afflicted with imaging errors so that they do not image a flat end surface 26 into a flat target surface 16, it is provided in a further advantageous variant, shown in FIG. 8, that the end surface 26 'is not as a flat surface Surface but is designed as a curved end surface 26 'corresponding to the imaging errors of the imaging optics 60, so that with this end surface 26' a compensation of the imaging errors of the imaging optics 60 is possible and thus all fiber end faces 28 are imaged on one plane as the target surface 16 or another desired one Surface shape of the target flat 16.
Jede der Halbleiterlasereinheiten 18 umfaßt im einfachsten Fall, wie in Fig. 9 dargestellt, eine Laserdiode 70 mit einer entsprechend dotierten laseraktiven Schicht 72, welche einen Laseroszillator 71, begrenzt durch Phasen¬ gitter 81 und 82, und einen sich unmittelbar daran an¬ schließenden Laserverstärker 73 umfaßt und sich in einer Längsrichtung 74 erstreckt, und in welcher sich in der Längsrichtung 74 ausbreitend eine Laserstrahlung 76 auf¬ baut, die aus einem Ende 78 der laseraktiven Schicht 72 austritt, während sie in einen gegenüberliegenden End¬ bereich 80 der laseraktiven Schicht beispielsweise durch das Phasengitter 82 reflektiert wird.In the simplest case, each of the semiconductor laser units 18 comprises, as shown in FIG. 9, a laser diode 70 with a correspondingly doped laser-active layer 72, which comprises a laser oscillator 71, delimited by phase gratings 81 and 82, and a laser amplifier 73 directly adjoining it and extends in a longitudinal direction 74, and in which a laser radiation 76 which spreads out in the longitudinal direction 74 builds up emerges from one end 78 of the laser-active layer 72, while it is reflected into an opposite end region 80 of the laser-active layer, for example by the phase grating 82.
Die aus dem Ende 78 austretende Laserstrahlung 76 wird von einem Spiegel 83 reflektiert und in ein dem Spiegel 83 zugewandtes Ende 84 der der Halbleiterlasereinheit 18 zugeordneten Faser 20 eingekoppelt. Der Spiegel 83 ist dabei vorzugsweise als quer zur Längsrichtung 74 fokus- sierender Spiegel 83 ausgebildet, da die Laserstrahlung 76 quer zur Längsrichtung zum Ende 78 hin divergiert und auch in dieser Form aus dem Ende 78 auftritt.The laser radiation 76 emerging from the end 78 is reflected by a mirror 83 and is coupled into an end 84 facing the mirror 83 of the fiber 20 assigned to the semiconductor laser unit 18. The mirror 83 is preferably designed as a mirror 83 focusing transversely to the longitudinal direction 74, since the laser radiation 76 diverges transversely to the longitudinal direction towards the end 78 and also occurs in this form from the end 78.
Im einfachsten Fall ist, wie in Fig. 9 dargestellt, der Spiegel 83 integrales Element eines Substrats 88, welches die Laserdiode 70 trägt und in welches der Spiegel 83 mit der gewünschten Neigung gegenüber dem Ende 78 eingeformt ist.In the simplest case, as shown in FIG. 9, the mirror 83 is an integral element of a substrate 88 which carries the laser diode 70 and into which the mirror 83 is molded with the desired inclination with respect to the end 78.
Die Stromversorgung der Laserdiode 70 erfolgt dabei über zwei Zuleitungen 90 und 92, wobei die Zuleitung 92 mit dem Substrat 88 und die Zuleitung 90 mit einer auf der Laser¬ diode 70 aufgebrachten Kontaktierung verbunden ist.The laser diode 70 is supplied with power via two feed lines 90 and 92, the feed line 92 being connected to the substrate 88 and the feed line 90 being connected to a contact made on the laser diode 70.
Über eine durch die Steuerung 32 vorgebbare Spannungs- und Stromcharakteristik an den Anschlüssen 90 und 92 ist die Leistung der Halbleiterdiode 70 steuerbar. Bei einer weiteren, in Fig. 10 dargestellten Variante einer erfindungsgemäßen Halbleiterlasereinheit 18 ist die Laserdiode 70 gleich aufgebaut wie bei der in Fig. 9 dar¬ gestellten Variante.The power of the semiconductor diode 70 can be controlled via a voltage and current characteristic that can be predetermined by the controller 32 at the connections 90 and 92. In a further variant of a semiconductor laser unit 18 according to the invention shown in FIG. 10, the laser diode 70 is constructed in the same way as in the variant shown in FIG. 9.
Sämtliche Elemente sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen, sodaß auch hinsichtlich der Beschreibung der¬ selben auf die Ausführungen zur vorherstehenden Variante verwiesen werden kann.All elements are therefore provided with the same reference numerals, so that reference can also be made to the description of the above variant with regard to the description thereof.
Lediglich der Spiegel 83 ist als ebener Spiegel ausge¬ bildet und zur Kompensation der Divergenz der Laser¬ strahlung 76 ist eine Linse 94 vorgesehen, welche die Laserstrahlung 76 in das Ende 84 im wesentlichen verlust¬ frei einkoppelt. Vorzugsweise ist dabei die Linse 94 eben¬ falls an dem Substrat 88, das auch den Spiegel 83 trägt, gehalten.Only the mirror 83 is designed as a flat mirror and a lens 94 is provided to compensate for the divergence of the laser radiation 76, which couples the laser radiation 76 into the end 84 essentially without loss. The lens 94 is preferably also held on the substrate 88, which also carries the mirror 83.
Bei einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Halb¬ leiterlasereinheit, dargestellt in Fig. 11, ist die Laser¬ diode 70 gleich ausgebildet, wie bei den beiden voran¬ stehend beschriebenen Varianten und es sind ebenfalls die gleichen Bezugszeichen verwendet. Hinsichtlich der Beschreibung der einzelnen Elemente wird daher vollinhalt¬ lich auf die vorstehenden Varianten Bezug genommen.In a further variant of a semiconductor laser unit according to the invention, shown in FIG. 11, the laser diode 70 is of the same design as in the two variants described above and the same reference numerals are also used. With regard to the description of the individual elements, reference is therefore made in full to the above variants.
Im Gegensatz zu den voranstehenden Varianten schließt sich an das Ende 78 unmittelbar, und zwar in Längsrichtung 74, eine Indexlinse 100 an, welche die Divergenz der Laser¬ strahlung 76 kompensiert und an ein in der Längsrichtung 74 auf die Indexlinse 100 folgendes Ende 102 der dieser Halbleiterlasereinheit 18 zugeordneten Faser 20 einkoppelt. Erfindungsgemäß sind beim ersten Ausführungsbeispiel, dar¬ gestellt in Fig. 1 sämtliche Halbleiterlasereinheiten 18 so aufgebaut, daß sie Laserstrahlung mit im wesentlichen derselben Wellenlänge liefern, die zur Gesamtlaser¬ strahlung 14 vereinigt wird.In contrast to the above variants, an index lens 100 immediately adjoins the end 78, namely in the longitudinal direction 74, which compensates for the divergence of the laser radiation 76 and an end 102 following the index lens 100 in the longitudinal direction 74 of the latter Coupled fiber 20 associated with semiconductor laser unit 18. According to the invention, in the first exemplary embodiment, shown in FIG. 1, all the semiconductor laser units 18 are constructed such that they deliver laser radiation with essentially the same wavelength that is combined to form the total laser radiation 14.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 12 vor¬ gesehen, daß zwei Gruppen von Halbleiterlasereinheiten 18A- j^i N und lβB-^ -i N vorgesehen sind, wobei die Halb¬ leiterlasereinheiten lδA.^ lDis N auf einer Wellenlänge arbeiten und die Halbleiterlasereinheiten lδB-^ lDi N auf einer zweiten, von der ersten verschiedenen Wellenlänge.In contrast to the first exemplary embodiment, provision is made in a second exemplary embodiment, shown in FIG. 12, for two groups of semiconductor laser units 18A- j ^ i N and lβB- ^ - i N to be provided, the semiconductor laser units lδA. ^ LDis N work on one wavelength and the semiconductor laser units lδB- ^ lDi N on a second, different from the first wavelength.
Von diesen Halbleiterlasereinheiten 18A führen dann Fasern 20A und von den Halbleiterlasern 18B Fasern 20B, die alle zum Faserbündel 22 vereinigt werden. In dem Faserbündel 22 sind die Fasern 20A und 20B so geführt, daß in der End¬ fläche 26, wie in Fig. 13 dargestellt, neben einer Faser¬ endfläche 28A, zugeordnet einem der Halbleiterlaser¬ einheiten mit der ersten Wellenlänge, eine Faserendfläche 28B, zugeordnet einer der Halbleiterlasereinheiten mit der zweiten Wellenlänge, liegt usw., daß heißt, daß sich die Faserendflächen 28A und 28B für Laserstrahlung unter¬ schiedlicher Wellenlänge miteinander abwechseln.Fibers 20A then lead from these semiconductor laser units 18A and fibers 20B from the semiconductor lasers 18B, all of which are combined to form the fiber bundle 22. The fibers 20A and 20B are guided in the fiber bundle 22 in such a way that in the end face 26, as shown in FIG. 13, in addition to a fiber end face 28A, assigned to one of the semiconductor laser units with the first wavelength, a fiber end face 28B, assigned to one of the semiconductor laser units with the second wavelength, etc., which means that the fiber end faces 28A and 28B alternate with one another for laser radiation of different wavelengths.
Je nach Wahl der Abbildung besteht nunmehr die Möglich¬ keit, die Faserendflächen 28A und 28B so auf die Ziel¬ fläche 16 abzubilden, daß in der Zielfläche ein Flächen¬ element 30A neben einem Flächenelement 30B liegt, wie in Fig. 14 dargestellt, oder es besteht die Möglichkeit, die Abbildung so zu wählen, daß sich die Flächenelemente 30A' und 30B' miteinander überlappen und, wie in Fig. 15 dar¬ gestellt, einen gemeinsamen Flächenbereich auf der Ziei- fläche 16 bilden, so daß in diesem, aus der Überlappung beider Flächenelemente 30A' und 30B' resultierend, ent¬ weder eine Bestrahlung mit der einen oder der anderen oder der Mischung beider Wellenlängen möglich ist.Depending on the choice of the illustration, it is now possible to image the fiber end faces 28A and 28B on the target surface 16 such that a surface element 30A lies next to a surface element 30B in the target surface, as shown in FIG. 14, or it it is possible to choose the image so that the surface elements 30A ' and 30B 'overlap with one another and, as shown in FIG. 15, form a common surface area on the target surface 16, so that in this, as a result of the overlap of both surface elements 30A' and 30B ', either radiation with one or the other or a mixture of both wavelengths is possible.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasersystems, dargestellt in Fig. 16 ist im Prinzip gleich aufgebaut, wie die beiden voranstehenden Ausführungsbeispiele, so daß für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen Verwendung finden.A third exemplary embodiment of a semiconductor laser system according to the invention, shown in FIG. 16, is constructed in principle in the same way as the two preceding exemplary embodiments, so that the same reference numerals are used for the same parts.
Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungs¬ beispielen sind jedoch in dem Faserbündel 22 noch zusätz¬ lich Detektorfasern 110^ y.±s M vorgesehen, welche, wie in Fig. 16 und 17 dargestellt, in der Endfläche 26 mit Ihren Faserendflächen 112-^ JDis M in regelmäßiger Art und Weise zwischen den Faserendflächen 28 liegen, so daß eine Ab¬ bildung der Faserendflächen 112 auf die Zielfläche in gleicher Weise wie die Abbildung der Faserendflächen 28 erfolgt.In contrast to the exemplary embodiments described above, however, detector fibers 110 ^ y. ± s M are additionally provided in the fiber bundle 22, which, as shown in FIGS. 16 and 17, have their fiber end faces 112- ^ in the end face 26 JDis M lie in a regular manner between the fiber end faces 28, so that the fiber end faces 112 are mapped onto the target area in the same way as the fiber end faces 28 are mapped.
Den Faserendflächen 112-^ bis M gegenüberliegende Enden 114 1 bis M c*ler Ds^ektorfasern HO enden auf einer Detektor¬ matrix 116, welche für jede einzelne Detektorfaser HOj bis M <*iie emPran9ene und zwar die durch die Faserend¬ fläche 112 empfangene, Strahlung einzeln detektiert.Ends 114 1 to M c * ler Ds ^ ector fibers HO lying opposite the fiber end faces 112- to M end on a detector matrix 116 which for each individual detector fiber HO j to M < * iie em P ran 9 ene and that by the Fiber end surface 112 received radiation individually detected.
Mit dieser Detektormatrix 116 ist somit ein Bild der Ziel¬ fläche 16 erfaßbar, wobei durch ein entsprechendes Bild¬ verarbeitungsgerät 118 ein Bild der Zielfläche auf einem Bildschirm 120 darstellbar ist. Vorzugsweise ist eine derartige Zahl von Detektorfasern 1101_M in das Faserbündel 22 eingearbeitet, daß eine aus¬ reichend genaue Darstellung eines Bildes der bestrahlten Zielfläche auf dem Bildschirm 120 möglich ist und somit eine genaue Beobachtung der bestrahlten Flächenbereiche 42 der Zielfläche 16.With this detector matrix 116, an image of the target area 16 can thus be acquired, wherein an image of the target area can be displayed on a screen 120 by means of a corresponding image processing device 118. A number of detector fibers 110 1 M is preferably incorporated into the fiber bundle 22 in such a way that a sufficiently precise representation of an image of the irradiated target area on the screen 120 is possible and thus an exact observation of the irradiated area areas 42 of the target area 16.
Darüber hinaus liefert der Bildschirm die Möglichkeit, nicht nur die Lage der bestrahlten Flächenbereiche 42 zu erfassen, sondern deren relative Lage bezüglich der Oberfläche des Werkstücks, das heißt bezüglich einer durchzuführenden Schweißnaht, so daß damit die Möglichkeit besteht, wiederum der Steuerung 32 definiert die lokale Intensitätsverteilung innerhalb der Zielfläche noch genauer vorzugeben.In addition, the screen provides the possibility of not only detecting the position of the irradiated surface areas 42, but also their relative position with respect to the surface of the workpiece, that is to say with regard to a weld seam to be carried out, so that there is the possibility, in turn, of the controller 32 defining the local one Specify the intensity distribution within the target area even more precisely.
Beispielsweise besteht die Möglichkeit, durch Verschieben des bestrahlten Flächenbereichs 42 innerhalb der Ziel- flache 16 noch eine genaue Ausrichtung des Flächenbereichs 42 relativ zur Oberfläche des Werkstücks oder Objekts 19 beispielsweise zu einer Schweißnaht auf demselben vorzu¬ nehmen. For example, by moving the irradiated surface area 42 within the target surface 16, there is still the possibility of an exact alignment of the surface area 42 relative to the surface of the workpiece or object 19, for example to a weld seam thereon.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H EP A T E N T A N S P R Ü C H E
Halbleiterlasersystem mitSemiconductor laser system with
mehreren einen Laseroszillator umfassenden Halb¬ leiterlasereinheiten, aus denen jeweils Laser¬ strahlung austritt, mit einer jeder Halbleiterlaser¬ einheit zugeordneten lichtleitenden Faser, mit einem Kopplungselement, welches die aus der jeweiligen Halbleiterlasereinheit austretende Laserstrahlung in die jeweilige lichtleitende Faser einkoppelt, und mit einem die Fasern umfassenden Faserbündel als Licht¬ leitersystem, welches ein Ende aufweist, aus dem eine durch die Summe der jeweils von den Halbleiterlaser¬ einheiten erzeugten kohärenten Laserstrahlung ge¬ bildete Gesamtlaserstrahlung austritt, welche bei Lasertätigkeit aller Halbleiterlasereinheiten eine Zielfläche auf einem zu bestrahlenden Objekt aus¬ leuchtet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Steuerung (32) vorgesehen ist, mit welcher die Leistung jeder einzelnen Halbleiterlasereinheit (18) definiert steuerbar ist, und daß der Steuerung (32) eine Bestrahlung unterschiedlicher Flächen¬ elemente (30) der Zielfläche (16) mit einzeln für jedes Flächenelement (30) definierbarer Intensität vorgebbar ist. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus jeder Halbleiterlaser¬ einheit (18) austretende LaserStrahlung (76) ein hin¬ sichtlich der Intensität von der Laserstrahlung (76) der anderen Halbleiterlasereinheiten (18) unab¬ hängiges LaserStrahlungsfeld aufweist.a plurality of semiconductor laser units comprising a laser oscillator, from each of which laser radiation emerges, with a light-conducting fiber assigned to each semiconductor laser unit, with a coupling element which couples the laser radiation emerging from the respective semiconductor laser unit into the respective light-conducting fiber, and with one the fibers comprising fiber bundles as a light guide system, which has an end from which emerges a total laser radiation formed by the sum of the coherent laser radiation generated in each case by the semiconductor laser units and which illuminates a target surface on an object to be irradiated when all semiconductor laser units are lasered, characterized in that a controller (32) is provided with which the power of each individual semiconductor laser unit (18) can be controlled in a defined manner, and in that the controller (32) irradiates different surface elements (30) of the target surface e (16) with an individually definable intensity for each surface element (30) can be specified. Semiconductor laser system according to Claim 1, characterized in that the laser radiation (76) emerging from each semiconductor laser unit (18) has a laser radiation field which is independent of the intensity of the laser radiation (76) of the other semiconductor laser units (18).
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus jeder Halbleiterlasereinheit (18) austretende Laser¬ strahlung (76) von der LaserStrahlung (76) der anderen Halbleiterlasereinheiten (18) strahlungsfeld¬ entkoppelt ist.Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the laser radiation (76) emerging from each semiconductor laser unit (18) is decoupled from the laser radiation (76) of the other semiconductor laser units (18) radiation field.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gesamtlaserstrahlung (14) bildenden Laserstrahlungen (76) strahlungsfeldentkoppelt sind.Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the laser radiation (76) forming the total laser radiation (14) is decoupled from the radiation field.
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerung (32) ein lokal variierendes Bestrahlungsprofil für die Zielfläche (16) vorgebbar ist.Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the controller (32) can be given a locally varying radiation profile for the target surface (16).
Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerung (32) ein zeitlich variierendes Bestrahlungsprofil der Zielfläche (16) vorgebbar ist. 7. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereicn des Endes (24) des Lichtleitersystems (12) Faserend¬ flächen (28) der Fasern (20), aus denen die Laser¬ strahlung der dazugehörigen Halbleiterlasereinheiten (18) austreten, in einer optisch auf die Zielfläche (16) abbildbaren Endfläche (26) des Lichtleiter¬ systems (12) liegen.Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the controller (32) can be given a time-varying radiation profile of the target surface (16). 7. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the end (24) of the light guide system (12) fiber end surfaces (28) of the fibers (20) from which the laser radiation of the associated semiconductor laser units (18) emerge , lie in an end surface (26) of the light guide system (12) that can be optically mapped onto the target surface (16).
8. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenraum (a) zwischen den Faserendflächen (28) kleiner ist als ein Dreifaches der Faserdicke.8. A semiconductor laser system according to claim 7, characterized in that an intermediate space (a) between the fiber end faces (28) is less than three times the fiber thickness.
9. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserendflächen (28) in der Endfläche (26) nebeneinander liegen.9. A semiconductor laser system according to claim 8, characterized in that the fiber end faces (28) in the end face (26) lie side by side.
10. Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Endfläche (26) an eine Form der Oberfläche des zu bestrahlenden Objekts (29) im Bereich der Zielfläche (16) angepaßt ist.10. A semiconductor laser system according to one of claims 7 to 9, characterized in that the shape of the end surface (26) is adapted to a shape of the surface of the object to be irradiated (29) in the region of the target surface (16).
11. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser¬ strahlung unterschiedlicher Halbleiterlasereinheiten (18) zumindest teilweise auf unterschiedliche Flächenelemente (30) der Zielfläche (16) trifft. 12. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser- v Strahlung unterschiedlicher Halbleiterlasereinheiten (18) auf unterschiedliche Flächenelemente (30) der Zielfläche (16) trifft.11. A semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the laser radiation of different semiconductor laser units (18) at least partially strikes different surface elements (30) of the target surface (16). 12. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the laser v radiation from different semiconductor laser units (18) strikes different surface elements (30) of the target surface (16).
13. Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung jeder Halbleiterlasereinheit (18) zum Teil auf der Zielfläche (16) mit der Laserstrahlung anderer Halb¬ leiterlasereinheiten (18) überlagert ist.13. A semiconductor laser system according to one of claims 1 to 11, characterized in that the laser radiation of each semiconductor laser unit (18) is partially superimposed on the target surface (16) with the laser radiation of other semiconductor laser units (18).
14. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ende (24) des Lichtleitersystems (12) und der Ziel¬ fläche (16) eine Abbildungsoptik (60) vorgesehen ist.14. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that an imaging optics (60) is provided between the end (24) of the light guide system (12) and the target surface (16).
15. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Form der Endfläche (26') an optische Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik (60) angepaßt ist.15. A semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that a shape of the end face (26 ') is adapted to the optical imaging properties of the imaging optics (60).
16. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halb¬ leiterlasereinheit (18) einen einzigen laseraktiven Diodenstreifen umfaßt.16. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that each semiconductor laser unit (18) comprises a single laser-active diode strip.
17. Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbleiterlaser¬ einheit (18) mehrere laseraktive Diodenstreifen um¬ faßt. 18. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halb¬ leiterlasereinheit (18) einen Laseroszillator (71) und einen Laserverstärker (73) umfaßt.17. A semiconductor laser system according to one of claims 1 to 15, characterized in that each semiconductor laser unit (18) comprises a plurality of laser-active diode strips. 18. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that each semiconductor laser unit (18) comprises a laser oscillator (71) and a laser amplifier (73).
19. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Halb¬ leiterlasereinheiten für dieselbe Wellenlänge ausge¬ legt sind.19. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that all semiconductor laser units are designed for the same wavelength.
20. Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Halbleiterlasereinheiten für unterschiedliche Wellen¬ längen ausgebildet sind.20. A semiconductor laser system according to one of claims 1 to 18, characterized in that different semiconductor laser units are formed for different wavelengths.
21. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterlasereinheiten eine Gruppe von Halbleiterlasereinheiten (18A, 18B) mit gleicher Wellenlänge umfassen.21. A semiconductor laser system according to claim 20, characterized in that the semiconductor laser units comprise a group of semiconductor laser units (18A, 18B) with the same wavelength.
22. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterlasereinheiten (18) mehrere Gruppen von Halbleiterlasereinheiten (18A, 18B) mit jeweils innerhalb derselben gleicher Wellen¬ länge umfassen.22. A semiconductor laser system according to claim 21, characterized in that the semiconductor laser units (18) comprise a plurality of groups of semiconductor laser units (18A, 18B), each having the same wavelength within the same.
23. Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserendflächen von Laserstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlenden Fasern zu jeweils einer Abstrahlgruppe zusammengefaßt sind, und daß die Abstrahlgruppen in der Endfläche nebeneinander angeordnet sind. 24. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplungs¬ element für die Ankopplung der Faser (20) an die Halbleiterlasereinheit (18) ein vom Substrat (88) der Halbleiterlasereinheit (18) getragenes Abbildungs¬ element (83, 94) vorgesehen ist.23. A semiconductor laser system according to any one of claims 20 to 22, characterized in that the fiber end faces of fibers emitting laser radiation of different wavelengths are combined to form a radiation group, and that the radiation groups are arranged side by side in the end surface. 24. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that as a coupling element for coupling the fiber (20) to the semiconductor laser unit (18) a imaging element (83, 94) carried by the substrate (88) of the semiconductor laser unit (18) ) is provided.
25. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungselement (83, 94) den in Richtung parallel zu Schichtebenen (72) der Halbleiterlasereinheit (18) sich aufweitenden Laser¬ strahlung (76) auf die Fasern (20) fokussiert.25. A semiconductor laser system according to claim 24, characterized in that the imaging element (83, 94) focuses the laser radiation (76) widening in the direction parallel to the layer planes (72) of the semiconductor laser unit (18) onto the fibers (20).
26. Halbleiterlasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faser¬ bündel (22) Detektorfasern (110) umfaßt.26. Semiconductor laser system according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber bundle (22) comprises detector fibers (110).
27. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,daß ein Ende (112) der Detektorfasern (110) am Ende (24) des Lichtleitersystems (12) liegt.27. A semiconductor laser system according to claim 26, characterized in that one end (112) of the detector fibers (110) at the end (24) of the light guide system (12).
28. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (112) in der Endfläche (26) neben den Faserendflächen (28) liegt.28. A semiconductor laser system according to claim 27, characterized in that the end (112) in the end face (26) is adjacent to the fiber end faces (28).
29. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (112) der Detektorfasern (110) auf die Zielfläche (16) abge¬ bildet sind. 30. Halbleiterlasersystem nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß an einem anderen Ende (114) der Detektorfasern (110) ein optischer Detektor (116) zur Beobachtung der Zielfläche (16) angeordnet ist.29. A semiconductor laser system according to claim 27 or 28, characterized in that the ends (112) of the detector fibers (110) on the target surface (16) are mapped. 30. Semiconductor laser system according to one of claims 26 to 29, characterized in that an optical detector (116) for observing the target surface (16) is arranged at another end (114) of the detector fibers (110).
31. Halbleiterlasersystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Detektor ein Matrix¬ detektor zur Beobachtung der Zielfläche ist. 31. A semiconductor laser system according to claim 28, characterized in that the optical detector is a matrix detector for observing the target area.
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