CN102081234A - 用于激光辐射成形的设备 - Google Patents

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Abstract

用于激光辐射成形的设备，其中，该设备能将激光辐射成形为，使得该激光辐射能够进入光导纤维(5)中，包括：用于使激光辐射关于第一方向(Y)偏转和/或投射或准直的第一透镜装置，以及用于使激光辐射关于第二方向(X)偏转和/或投射或准直的第二透镜装置；其中，所述第一和第二透镜装置是在一个构件(1)内或一个构件上实现的。

Description

用于激光辐射成形的设备
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于激光辐射成形的设备。
背景技术
一些定义：激光辐射的传播方向是指激光辐射的中间传播方向，特别是如果该激光辐射并非平面波，或者至少为部分发散的话。若没有明确的另外说明，激光束、光束、分射束或者射束都不是指几何光学的理想化射束，而是实际的光束，例如有高斯轮廓(Gauβ-Profil)或者礼帽轮廓(Top-Hat-Profil)的激光束，其不具有无穷小的射束横截面，而是具有一种扩展的射束横截面。所说的光不应只表示可见光谱区域，而是还包括红外和紫外光谱区域。
开头所述种类的设备例如从EP 1 006 382B1公知。在此，由激光二极管棒发出的激光束通过多个微透镜和宏透镜的组合被聚焦到一光导纤维的入射面上。这种方法需要多个构件和调节步骤，用于将激光二极管棒耦合到纤维中，因此，在纤维耦合的激光二极管模块的生产方面，需要投入很高的成本及时间要素。
从US 6 407 870B1公知一种单体的构件，该构件在入射面上具有彼此垂直和水平错开的透镜的阵列用于快轴的准直，并且在出射面上具有彼此垂直和水平错开的透镜的阵列用于慢轴的准直。对于该设备，也必须沿着激光辐射的传播方向在构件之后设置用于将各条激光束聚焦到光导纤维的入射面上的装置。此外，还必须在构件之前设置用于将各条激光束垂直偏移的装置，从而能使激光二极管棒的各条激光束照射到垂直错开布置的柱面透镜上。
发明内容
本发明所要解决的基本问题在于，创造一种开头所述种类的设备，该设备可以更简单地和/或更经济地和/或更有效地构造。
这一点依据本发明通过开头所述种类的具有权利要求1特征部分之特征的设备得以实现。各从属权利要求涉及本发明的优选设计形式。
依据权利要求1，规定：第一和第二透镜装置是在一个构件内或一个构件上实现的。因此纤维耦合可以在具有单独一个构件的情况下实现，从而相应设备的成本可以被降低。
在此，特别有利的一种结构设计是，第一和第二透镜装置都能致使激光辐射投射到光导纤维的入射面上。此外有利的是，针对从激光二极管棒发出的激光束的慢轴方向，设置有柱面透镜阵列，借助于该阵列，能使激光束中的至少一些被偏转到光导纤维的入射面上。
附图说明
本发明更多的特征和优点将参照附图借助于对优选实施例的以下说明来解释清楚。其中：
图1示出依据本发明的设备的侧视图，带有由该设备成形的激光辐射；
图2示出设备的俯视图，带有依据图1的由该设备成形的激光辐射；
图3示出依据本发明的设备的侧视图，带有连接的光导纤维和由该设备成形的激光辐射；
图4示出设备的俯视图，带有连接的光导纤维和依据图3的由该设备成形的激光辐射。
具体实施方式
在附图中加入了笛卡尔坐标系统，以便实现更好的定向。
本发明的目的是将射束成形操作减少到最少的构件(一件式的、单体的微透镜组)，并且减少调节步骤，从而实现对纤维耦合的激光二极管模块的低成本生产/制造。所述射束成形由一个单独的、单体的微光学构件1(见图1和图2)实现，该构件在作为入射面的第一面1a上具有第一柱面透镜2，而在作为出射面的第二面1b上具有相对它转过90°的第二柱面透镜4阵列。
从激光二极管棒的发射极3发出的激光束6被第一柱面透镜2在快轴方向或者说Y方向上直接投射到光导纤维5的入射面7上。第二柱面透镜4将各个激光束6在慢轴方向或者说X方向上(在图示的实施例中分散地)投射到光导纤维5(见图3和图4)的入射面7上。
在此，特别是在X方向上位于外部的或者说在图2中位于上部和下部的那些第二柱面透镜4这样地不对称构造，使得处在中心以外的激光束6向中心或者说向构件1的光轴8那边偏转(见图2和图4)。而在阵列的中心或者说邻接光轴8布置的第二柱面透镜4则是对称的或者只有很小的不对称。第二柱面透镜4的对称性从中心向外或者在图2中向上和向下逐渐减小。特别是，构件1的光轴8可以相应于光导纤维的光轴或者与其同轴。
在图1和图2中能清楚地看出射束成形原理。通过该实施例可以实现：将一根微型棒条(10个发射极，100/500ter的结构)直接地并且无需其他宏透镜地耦合到NA＝0.22的600μm纤维内。得到了大约95％的理论耦合系数(纯几何光学损失而无反射损失)。耦合系数被测量为90％±3％。
作为替代，存在这样的可能方案：将第一柱面透镜2设置在第二面1b上，而将第二柱面透镜4的阵列设置在第一面1a上。此外还存在这样的可能方案：在第一面1a上或者是在第二面1b上，既构造第一柱面透镜2、也构造第二柱面透镜4的阵列。
此外还存在这样的可能方案：第一柱面透镜2关于快轴不投射激光束6，而是进行准直。此外存在这样的可能方案：第二柱面透镜4关于慢轴不投射激光束6，而是进行准直并且将激光束朝光导纤维5的入射面7方向偏转。
若要将激光二极管棒堆叠(该堆叠包括多个激光二极管棒)的激光辐射耦合到一根光导纤维5中，则可以设置多个在Y方向上叠置的第一柱面透镜2。其中，它们是这样相对倾斜的，即，由不同的激光二极管棒发出的激光束关于快轴或者说Y方向向中心或者说向光轴8那边偏转(光轴在Y方向上的位置参见图1示意)。
作为替代，肯定存在这样的可能方案：射束成形依据快轴和慢轴的准直原则通过构件1并且随后借助于低成本的球状透镜的聚焦来实现。
存在这样的可能方案：该设备可以这样地成形激光辐射，即，使得该激光辐射能被耦合到多于一根的光导纤维5中，例如两根相邻的光导纤维5中。由此，发出激光辐射的发射极3的数量可以选择得更多。

Claims (15)

1.用于激光辐射成形的设备，其中，所述设备能将激光辐射成形为，使得该激光辐射能够进入光导纤维(5)中，包括：
-第一透镜装置，用于使激光辐射关于第一方向(Y)偏转和/或投射或准直，以及
-第二透镜装置，用于使激光辐射关于第二方向(X)偏转和/或投射或准直，
其特征在于，所述第一和第二透镜装置是在一个构件(1)内或一个构件上实现的。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述构件(1)是一种单体的构件(1)。
3.按权利要求1或2中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一透镜装置是由在所述构件(1)的第一面(1a)内的折射结构所构成，其中，所述第一面(1a)特别可以用作激光辐射的入射面。
4.按权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第二透镜装置是由在所述构件(1)的第二面(1b)内的折射结构所构成，其中，所述第二面(1b)与第一面(1a)相对置并且特别可以用作激光辐射的出射面。
5.按权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备能用于成形从一个激光二极管棒或者从激光二极管棒堆叠中发出的激光束(6)，其中，所述第一方向(X)对应于快轴，而所述第二方向(Y)对应于慢轴。
6.按权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一透镜装置包括至少一个第一柱面透镜(2)。
7.按权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述第二透镜装置构成为第二柱面透镜(4)阵列。
8.按权利要求7所述的设备，其特征在于，所述至少一个第一柱面透镜(2)垂直于各第二柱面透镜(4)定向。
9.按权利要求7或8中任一项所述的设备，其特征在于，第二柱面透镜(4)阵列中的至少几个第二柱面透镜(4)是不对称的，因此激光二极管棒或者激光二极管棒堆叠的至少几条激光束(6)、特别是外部的激光束(6)比内部的激光束(6)关于第二方向(X)能更强地偏转。
10.按权利要求5至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个第一柱面透镜(2)是这样构成的，即，它能将激光二极管棒或者源光二极管棒堆叠的各激光束(6)关于第一方向(Y)投射到光导纤维(5)的入射面(7)上。
11.按权利要求7至10中任一项所述的设备，其特征在于，第二柱面透镜(4)阵列中的至少几个、特别是所有的第二柱面透镜(4)是这样构成的，即，它们能将激光二极管棒或者激光二极管棒堆叠的各激光束(6)关于第二方向(X)投射到光导纤维(5)的入射面(7)上。
12.按权利要求5至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一透镜装置具有多个在第一方向(Y)上并排布置的第一柱面透镜(2)，其中，不同的第一柱面透镜(2)能使激光二极管棒堆叠的不同的二极管棒的激光束(6)关于第一方向(Y)不同地偏转。
13.按权利要求1至12中任一项所述的设备，其特征在于，在所述构件(1)的第一面(1a)和第二面(1b)上都设置透镜装置。
14.按权利要求1至12中任一项所述的设备，其特征在于，在所述构件(1)的第一面(1a)或者是第二面(1b)上设置透镜装置。
15.按权利要求1至14中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备能将激光辐射成形为，使得该激光辐射能够进入多于一条的光导纤维(5)中。
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