DE102010027540B4 - Beam combiner - Google Patents

Beam combiner

Info

Publication number
DE102010027540B4
DE102010027540B4 DE201010027540 DE102010027540A DE102010027540B4 DE 102010027540 B4 DE102010027540 B4 DE 102010027540B4 DE 201010027540 DE201010027540 DE 201010027540 DE 102010027540 A DE102010027540 A DE 102010027540A DE 102010027540 B4 DE102010027540 B4 DE 102010027540B4
Authority
DE
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
beam
input
risley prism
according
ausgangsstrahlweg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE201010027540
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010027540A1 (en )
Inventor
Marco Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toptica Photonics AG
Original Assignee
Toptica Photonics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements using movable or deformable optical elements for controlling the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light, e.g. switching, gating, modulating
    • G02B26/08Optical devices or arrangements using movable or deformable optical elements for controlling the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light, e.g. switching, gating, modulating for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/108Scanning systems having one or more prisms as scanning elements

Abstract

Strahlvereinigungsvorrichtung (1) mit mehreren separaten Eingangsstrahlwegen (2) und wenigstens einem Ausgangsstrahlweg (3), zur Vereinigung mehrerer Eingangsstrahlen zu wenigstens einem Ausgangsstrahl, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Eingangsstrahlweg (2) ein oder mehrere Risley-Prismenpaare (4) zugeordnet sind, welche den Eingangsstrahl in eine einstellbare Richtung ablenken, wobei im Ausgangsstrahlweg (3) ein Strahllagenmesssystem (7) angeordnet ist, und wobei die Risley-Prismenpaare (4) motorisch bewegbar sind und die Orientierung der Risley-Prismenpaare (4) abhängig von der mittels des Strahllagenmesssystems (7) gemessenen Strahlüberlagerung steuerbar ist. Beam combining device (1) with a plurality of separate input beam paths (2) and at least one Ausgangsstrahlweg (3), for combining a plurality of input beams to at least one output beam, characterized in that each Eingangsstrahlweg (2) one or more Risley prism pairs (4) are associated, which deflect the input beam into an adjustable direction, in Ausgangsstrahlweg (3) a beam position measuring system (7) is arranged, and wherein the Risley prism pairs (4) are motor-movable and the orientation of Risley prism pairs (4) depending on the means of the beam position measurement system is controllable (7) measured beam superposition.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strahlvereinigungsvorrichtung mit mehreren separaten Eingangsstrahlwegen und wenigstens einem Ausgangsstrahlweg zur Vereinigung mehrerer Eingangsstrahlen zu wenigstens einem Ausgangsstrahl. The invention relates to a beam combining device having a plurality of separate input beam paths and at least one Ausgangsstrahlweg for combining a plurality of input beams to at least one output beam.
  • Vorrichtungen dieser Art werden benötigt, um beispielsweise die Strahlen mehrerer Laser mit jeweils unterschiedlichem Spektrum zu einem einzelnen Strahl zu vereinigen, dh zu überlagern. Devices of this type are required to combine, for example, the beams of multiple lasers each with a different spectrum at a single beam that is to be superimposed. Hierzu werden bisher aufwendige optische Aufbauten benutzt, welche eine Vielzahl optischer und mechanischer Elemente, wie z. For this purpose, complex optical structures are hitherto used, which has a plurality of optical and mechanical elements such. B. kippbare Umlenkspiegel, beinhalten. B. tiltable deflection mirror, include. Sollen die zu vereinigenden Laserstrahlen und auch der vereinigte Ausgangsstrahl in optischen Fasern propagieren, sind des Weiteren Faseroptiken oder Faserkoppler notwendig, die zum einen den Justageaufwand beträchtlich erhöhen und zum anderen nicht unerhebliche Strahlungsverluste verursachen. If the laser beams to be combined and the combined output beam propagating in optical fibers, further fiber optics or fiber couplers are necessary which on the one hand increase the adjustment complexity considerably and cause the other not insignificant radiation loss.
  • Die gezielte Ablenkung von Freistrahlen erfolgt im Stand der Technik durch Umlenkspiegel, welche mit Hilfe von Schrittmotoren verstellbar sind. The selective deflection of free jets takes place in the prior art by deflecting mirrors, which are adjustable with the aid of stepping motors. Um eine Verstellung in drei Dimensionen zu erlauben, sind großvolumige, komplexe und vergleichsweise teure Vorrichtungen notwendig. To permit adjustment in three dimensions, bulky, complex, and comparatively expensive devices are required.
  • Die The US 2002/0088924 A1 US 2002/0088924 A1 offenbart einen Laserdrucker mit einer strahlformenden Optik zum Umwandeln analog modulierter Laserstrahlen in kollimierte Strahlen bestimmter Größe und Verteilung. discloses a laser printer having a beam-shaping optics for converting analog-modulated laser beams into collimated beams of a certain size and distribution. Eine Fokussierungsoptik fokussiert die Laserstrahlen mehrerer Laserdioden zu einem gemeinsamen Ausgangsstrahl und leitet diesen anschließend auf einen Scanner. A focusing lens focuses the laser beams of multiple laser diodes to a common output beam and then passes it to a scanner. Je nachdem, welche Laserdioden an- und welche ausgeschaltet sind, ergibt sich ein anderer Bitcode. Depending on which Toggle laser diodes and which are turned off, there is another bit code. Für die koaxiale Vereinigung der Laserstrahlen in jedem Eingangsstrahlweg werden mechanisch angetriebene Risley-Prismenpaare verwendet. For the coaxial union of the laser beams in each Eingangsstrahlweg mechanically driven Risley prism pairs are used.
  • Aus der From the US 5,465,243 A US 5,465,243 A ist ein optischer Rekorder mit einem Lese-Schreib-Modul bekannt, welches einen Ausgangsstrahl, bestehend aus einer Vielzahl kombinierter Schreibstrahlen, einem Lesestrahl und einem Autofokusstrahl, aufweist. is known with a read-write module, an optical recorder, which has an output beam consisting of a plurality of combined write beams, a reading beam and an autofocus beam. Optiken innerhalb des Lese-Schreib-Moduls kombinieren diese Strahlen zu einem Gesamt-Ausgangsstrahl. Optics within the read-write module combine these beams to form a total output beam. Unter anderem kann dabei jeder Schreibstrahl mit Hilfe eines Risley-Prismenpaares gegenüber den weiteren Schreibstrahlen ausgerichtet werden. Amongst those present were each writing beam can be aligned using a Risley prism pair against the other writing beams.
  • Die The US 5,081,637 A US 5,081,637 A beschreibt ein Multi-Laser-System mit einem Laser-Array, dessen Laserstrahlen einzeln kollimiert und auf eine laseraktive Platte gestrahlt werden. describes a multi-laser system comprising a laser array, which laser beams are collimated and irradiated to a single laser-active plate. Die laseraktive Platte emittiert Strahlung, welche mittels einer Linse zu einem Gesamtstrahl höherer Leistung fokussiert wird. The laser-active plate emits radiation which is focused to a total beam of higher power by means of a lens. Zur Ausrichtung der kollimierten Laserstrahlen gegenüber der laseraktiven Platte werden Risley-Prismen eingesetzt. For alignment of the collimated laser beams relative to the laser-active plate Risley prisms are used.
  • Aus der From the DE 10 2007 047 183 A1 DE 10 2007 047 183 A1 ist eine Spiegeltreppe zur justagefreien Vereinigung mehrerer in den Strahlengang eines Laser-Scanning-Mikroskops einzukoppelnder Lichtstrahlen bekannt. discloses a mirror adjustment-stairs to the union of several einzukoppelnder in the beam path of a laser scanning microscope light beams. Die Vorrichtung ist dabei als fasergekoppelte Freistrahlbaugruppe ausgeführt, bei welcher die Eingangsstrahlen mit Hilfe von optischen Fasern in den Strahlengang des Laser-Scanning-Mikroskops einkoppelbar sind. The device is designed as a fiber-coupled free jet assembly in which the input beams by means of optical fibers are coupled into the beam path of the laser scanning microscope.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kompakte und kostengünstige Strahlvereinigungsvorrichtung zu schaffen, welche zuverlässig für eine präzise und stabile Überlagerung der Eingangsstrahlen im Ausgangsstrahl sorgt. The object of the invention to provide a compact and inexpensive beam combining device that reliably provides a precise and stable superposition of the input beams in the output beam.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass jedem Eingangsstrahlweg der Strahlvereinigungsvorrichtung ein oder mehrere Risley-Prismenpaare zugeordnet sind, welche den Eingangstrahl in eine einstellbare Richtung ablenken, wobei im Ausgangsstrahlweg ein Strahllagenmesssystem angeordnet ist, und wobei die Risley-Prismenpaare motorisch bewegbar sind und die Orientierung der Risley-Prismenpaare abhängig von der mittels des Strahllagenmesssystems gemessenen Strahlüberlagerung steuerbar ist. To achieve this object the invention proposes that each Eingangsstrahlweg the beam combining device one or more Risley prism pairs are assigned, which deflect the input beam into an adjustable direction, a beam position measuring system is arranged in the Ausgangsstrahlweg, and wherein the Risley prism pairs are motor-movable and the orientation of the Risley prism pairs is controlled as a function of the measured by means of the beam position measurement system beam superposition.
  • Risley-Prismenpaare bestehen aus zwei Risley-Prismen, welche bei Verdrehung gegeneinander eine Ablenkung des transmittierten Strahles bewirken. Risley prism pairs consist of two Risley prisms, which face each other cause a deflection of the transmitted beam during the rotation. Die Strahllenkungseigenschaft der Risley-Prismenpaare wird bisher lediglich für optische Schalter (Switches) oder eine gerichtete Lichtabstrahlung genutzt. The beam steering characteristic of the Risley prism pairs is so far used only for optical switches (switches) or a directed light emission.
  • US 2003/0138193 A1 US 2003/0138193 A1 offenbart einen optischen Schalter mit Risley-Prismen, bei welchem sich Arrays von Eingangs- und Ausgangsfasern gegenüberstehen, wobei jeder Eingangs- und Ausgangsfaser jeweils ein Risley-Prismenpaar zugeordnet ist, mit welchem Licht von einer Eingangsfaser auf eine bestimmte Ausgangsfaser geschaltet werden kann. discloses an optical switch with Risley prisms in which to array face of input and output fibers, each input and output fiber are each assigned a Risley prism pair, with which light can be switched from one input fiber to a given output fiber.
  • US 2009/0323203 A1 US 2009/0323203 A1 offenbart eine Vorrichtung zur optischen Strahllenkung, bei welcher ein Risley-Prismenpaar einen Laserstrahl in eine gewünschte Richtung lenkt. discloses a device for optical beam steering, in which a pair of Risley prism directs a laser beam in a desired direction. Eine Anordnung mehrerer solcher Vorrichtungen ermöglicht beispielsweise eine parallele Abstrahlung mehrerer Laserstrahlen in eine wählbare Richtung. An arrangement of several of such devices allows for example a parallel radiation plurality of laser beams in a selectable direction.
  • Die Erfindung nutzt die Risley-Prismenpaare so, dass ein von der Lichtquelle, z. The invention utilizes the Risley prism pairs so that one of the light source, z. B. einem Laser, ausgehender Strahl hintereinander auf ein oder mehrere Risley-Prismenpaare trifft, welche ihn gezielt auf eine Umlenkeinrichtung zur Einkopplung in einen Ausgangsstrahlweg lenken, und zwar so, dass die verschiedenen Eingangsstrahlen im jeweiligen Ausgangsstrahl präzise räumlich überlappen und gemeinsam propagieren. B. consecutively applies a laser outgoing beam to one or more Risley prism pairs which guide it specifically on a deflection device for coupling in a Ausgangsstrahlweg, in such a way that the different input beams in the respective output beam precisely overlap spatially and propagate together.
  • Bei Verwendung von mehr als einem Risley-Prismenpaar kann die gewünschte Ablenkung verstärkt werden oder eine größere Fehllage des Strahls besser ausgeglichen werden. When using more than one pair of Risley prism, the desired deflection can be enhanced or a large incorrect position of the beam will be better compensated for. Insbesondere kann ein Parallelversatz des betreffenden Eingangsstrahls flexibel kompensiert werden. In particular, a parallel offset of the respective input beam can be compensated flexibly.
  • Der Eingangsstrahlweg kann neben dem Risley-Prismenpaar weitere optische Elemente enthalten. The Eingangsstrahlweg may contain the Risley prism pair further optical elements. Je nach der Strahlquelle oder dem Transportmedium des Eingangsstrahls, z. Depending on the radiation source or the transport medium of the input beam, z. B. einer Laserdiode oder einer optischen Faser, kann es vorteilhaft sein, zusätzliche optische Elemente wie z. As a laser diode or an optical fiber, it may be advantageous to add additional optical elements such. B. Filter, Kollimatoren, Linsen oder Blenden in den Eingangsstrahlweg einzubringen. bring as filters, collimators, lenses or apertures in the Eingangsstrahlweg.
  • Die Erfindung sieht vor, dass die von den Risley-Prismenpaaren abgelenkten Eingangsstrahlen mittels zusätzlicher, verstellbarer oder nicht verstellbarer Umlenkeinrichtungen, insbesondere mittels Umlenkspiegeln, auf den Ausgangsstrahlweg richtbar sind. The invention provides that the deflected from the Risley prism pairs of input beams by means of additional, adjustable or non-adjustable deflection means, especially by means of deflection mirrors, the Ausgangsstrahlweg are directable.
  • Bevorzugt sind die Umlenkeinrichtungen mit einer konstanten Ausrichtung im Strahlengang angeordnet. the deflection devices are preferably arranged with a constant orientation in the beam path. Sie haben lediglich die Funktion, den bereits durch die Risley-Prismenpaare optimal justierten Eingangsstrahl auf den Ausgangsstrahlweg umzulenken und so für eine Überlagerung der Eingangsstrahlen im Ausgangsstrahl zu sorgen. You only have the function to deflect the optimally adjusted already by the Risley prism pairs input beam to the Ausgangsstrahlweg and thus provide a superposition of the input beams in the output beam. Eine Justage der Umlenkeinrichtungen ist bei dieser Ausgestaltung nicht vorgesehen. An adjustment of the deflection is not provided in this embodiment. Als Umlenkeinrichtung kommen unterschiedliche Elemente in Frage, besonders eignen sich teilreflektierende Spiegel. As a deflection different elements come into question, especially suitable partially reflective mirror. Zur Überlagerung der Eingangsstrahlen eignen sich aber auch dispersive Elemente, wie z. For superimposing the input beams but also dispersive elements such suitable. B. Prismen. B. prisms.
  • Denkbar, jedoch aufgrund der Komplexität und damit der Kosten des Aufbaus weniger vorteilhaft, ist auch eine Lösung, bei der pro Eingangsstrahlweg ein Risley-Prismenpaar mit einem verstellbaren Umlenkspiegel kombiniert ist, um die gewünschte Ausrichtung des Eingangsstrahls auf den Ausgangsstrahlweg zu erzielen. Conceivable, but because of the complexity and therefore the cost of construction less advantageous, is also a solution in which is combined per Eingangsstrahlweg a Risley prism pair with an adjustable reflecting mirror to achieve the desired orientation of the input beam on the Ausgangsstrahlweg.
  • Erfindungsgemäß weist der Ausgangsstrahlweg ein Strahllagenmesssystem auf, vorzugsweise in Verbindung mit einem positionssensitiven Detektor (PSD) oder einer Kamera. According to the invention the Ausgangsstrahlweg a beam position measuring system, preferably in conjunction with a position sensitive detector (PSD) or a camera. Dabei wird im Ausgangsstrahlweg beispielsweise ein Strahlteiler positioniert, der einen kleinen Teil des vereinigten Strahles aus dem Hauptstrahlweg auskoppelt und auf den Detektor lenkt. In this example, a beam splitter is positioned in the Ausgangsstrahlweg which couples out a small part of the combined beam from the Hauptstrahlweg and directs onto the detector. Der Detektor misst die Form und Position des Strahles, so dass der Anwender eine Aussage über das Ergebnis der Justage der Risley-Prismenpaare erhält. The detector measures the shape and position of the beam so that the user receives a statement of the result of the adjustment of the Risley prism pairs. Da jedem einzelnen Eingangsstrahl ein eigener Eingangsstrahlweg mit einem oder mehreren Risley-Prismenpaaren zugeordnet ist, kann jeder Strahl auch so abgelenkt werden, dass der Detektor des Strahllagenmesssystems unterschiedliche Strahllagen detektiert. Since each input beam a separate Eingangsstrahlweg is associated with one or more Risley prism pairs, each beam can also be deflected so that the detector of the beam position measurement system detects different beam positions. So wäre es z. So it would be such. B. auch denkbar, zwei Ausgangsstrahlwege zu schaffen, welche auf dem Detektor als zwei Maxima erscheinen. B. also conceivable to provide two output beam paths that appear on the detector than two maxima. Die gewünschte Strahllage kann über das Messsystem festgelegt und mittels der Risley-Prismenpaare in den Eingangsstrahlwegen nachjustiert werden. The desired beam position can be determined by the measuring system and adjusted in the input beam paths by means of the Risley prism pairs. Die Positionierung des Detektors empfiehlt sich im Ausgangsstrahlweg dort, wo bereits alle Eingangsstrahlen überlagert wurden. The positioning of the detector is recommended in Ausgangsstrahlweg there, all input beams which have already been superimposed.
  • Gemäß der Erfindung sind die Risley-Prismenpaare motorisch bewegbar, und die Orientierung der Risley-Prismenpaare ist abhängig von der mittels des Strahllagenmesssystems gemessenen Ist-Strahlüberlagerung im Ausgangsstrahlweg und der angestrebten Soll-Strahlüberlagerung steuerbar. According to the invention, the Risley prism pairs are motor-movable and the orientation of Risley prism pairs is controlled as a function of the measured by means of the beam position measurement system actual beam superposition in Ausgangsstrahlweg and the desired target beam superposition. Weiter empfiehlt sich dabei, dass die Risley-Prismenpaare computergesteuert bewegbar sind. Next is recommended here that the Risley prism pairs are computer-controlled movable. Somit kann die Justage gänzlich automatisiert geregelt erfolgen, so dass der Anwender nicht mehr manuell tätig werden muss. Thus, the adjustment can be performed controlled entirely automated, so that the user no longer has to be manually engaged. Er gibt lediglich dem Strahllagenmesssystem die gewünschten Parameter der Strahlposition vor. He is only the beam position measurement system before the desired parameters of the beam position. Über einen Algorithmus steuert das Messsystem die Motoren der Risley-Prismenpaare dann solange bis die tatsächliche Ist-Strahlüberlagerung mit der gewünschten Soll-Strahlüberlagerung übereinstimmt. Via an algorithm, the measurement system controls the motors of the Risley prism pairs then until the actual actual beam superposition coincides with the desired target beam superposition.
  • Mit Vorteil sind die Risley-Prismenpaare der Eingangsstrahlwege voneinander unabhängig bewegbar. Advantageously, the Risley prism pairs of the input beam paths are independently movable. So können die einzelnen Eingangsstrahlen, wie zuvor bereits erwähnt, unabhängig voneinander manipuliert werden. Thus the individual input beams, as already mentioned, be manipulated independently. Die Fehllage jedes Eingangsstrahls kann individuell kompensiert werden. The incorrect position of each input beam can be individually compensated.
  • Bevorzugt ist die Strahlvereinigungsvorrichtung so ausgebildet, dass die Eingangsstrahlen mit Hilfe von optischen Fasern in die Eingangsstrahlwege einkoppelbar sind. Preferably, the beam combining device is configured such that the input beams by means of optical fibers are coupled into the input beam paths. Ebenso ist der in dem Ausgangsstrahlweg propagierende Ausgangsstrahl bevorzugt in eine optische Faser einkoppelbar. Likewise, the propagating in the Ausgangsstrahlweg output beam is preferably coupled into an optical fiber.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Risley-Prismenpaare mittels besonders kostengünstiger vibrierender Piezoaktuatoren verstellbar. According to a preferred embodiment of the invention, the Risley prism pairs are adjustable by means of a particularly inexpensive vibrating piezo actuators. Durch die Piezovibration werden die Prismen der Risley-Prismenpaare, anders als beispielsweise bei Verwendung von Schrittmotoren, nach einem mehr oder weniger zufälligen Schema rotiert. By the piezoelectric vibration, the prisms of the Risley prism pairs, unlike, for example, when using stepping motors, for a more or less random pattern rotates. Die gewünschte Strahllage wird eingestellt, indem die Vibration in Abhängigkeit von der gemessenen Strahllage gestartet oder unterbrochen wird, und zwar so lange bis der Soll-Zustand erreicht ist. The desired beam position is adjusted by the vibration is started in response to the measured beam position or interrupted, and is indeed achieved so long until the target state.
  • Schließlich ist vorgesehen, dass die Strahlvereinigungsvorrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist, welches eingangsseitig Faserstecker für die Kopplung von optischen Fasern mit den Eingangsstrahlwegen und ausgangsseitig einen oder mehrere Faserstecker für die Kopplung des Ausgangsstrahlweges mit einer oder mehreren optischen Fasern aufweist. Finally, it is provided that the beam combiner is arranged in a housing having the input side fiber connectors for coupling of optical fibers with the input beam paths and the output side one or more fiber connector for coupling the output beam path with one or more optical fibers. Der Anwender muss in diesem Fall lediglich die zu überlagernden Strahlungsquellen durch eine optische Faser mit dem Faserstecker des Gehäuses verbinden und auf der Ausgangsseite des Gehäuses ebenfalls eine optische Faser auf den Stecker aufstecken. The user only has to connect overlapping radiation sources through an optical fiber with the fiber connector of the housing and also attach to the output side of the housing an optical fiber to the plug in this case. Auf der Ausgangsseite des Gehäuses können statt einer Ausgangsfaser auch mehrere Ausgangsfasern vorgesehen sein, so dass der vereinigte Ausgangsstrahl auf mehrere Empfängerfasern verteilt wird. On the output side of the housing and a plurality of output fibers can be provided so that the combined output beam is distributed to multiple recipients fibers instead of an output fiber. Ebenso kann der Ausgangsstrahl das Gehäuse als Freistrahl verlassen. Similarly, the output beam can exit the housing as a free jet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert. An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • 1 1 zeigt eine erfindungsgemäße Strahlvereinigungsvorrichtung shows a beam combining apparatus according to the invention 1 1 , welche mehrere Eingangsstrahlwege Which a plurality of input beam paths 2 2 und einen Ausgangsstrahlweg and a Ausgangsstrahlweg 3 3 aufweist. having.
  • In den Eingangsstrahlwegen In the input beam paths 2 2 sind jeweils zwei Risley-Prismenpaare are each two Risley prism pairs 4 4 angeordnet, sowie ein Umlenkspiegel disposed, and a deflecting mirror 5 5 , welcher den Eingangsstrahlweg Which the Eingangsstrahlweg 2 2 auf den Ausgangsstrahlweg the Ausgangsstrahlweg 3 3 abbildet. maps. Im Ausgangsstrahlweg in Ausgangsstrahlweg 3 3 , nach den Umlenkspiegeln After the deflecting mirrors 5 5 , befindet sich ein Strahlteiler , There is a beam splitter 6 6 , welcher einen Teil des Ausgangsstrahls auf eine Kamera Which forms part of the output beam to a camera 7 7 abbildet. maps. Auf der Eingangsseite der Strahlvereinigungsvorrichtung On the input side of the beam combiner 1 1 sind Dioden are diodes 8 8th und eine optische Faser and an optical fiber 9 9 als Strahlquellen angeordnet. arranged as beam sources. Die Strahlquellen weisen Kollimatoren The beam sources have collimators 10 10 auf sowie wahlweise zusätzliche Vorsätze on as well as optional additional resolutions 11 11 , z. Such. B. Blenden oder Filter. B. hood or filter.
  • Die Erfindung funktioniert so, dass die Dioden The invention works so that the diodes 8 8th und die optische Faser and the optical fiber 9 9 vor den Eingangsstrahlwegen before the input beam paths 2 2 angeordnet werden. to be ordered. Die Eingangsstrahlwege The input beam paths 2 2 werden im Wesentlichen durch die optischen Achsen gebildet, welche die Risley-Prismenpaare are substantially formed by the optical axes having the Risley prism pairs 4 4 und den Umlenkspiegel and the deflecting mirror 5 5 miteinander verbinden. together. Zur Aufweitung der Strahlungsquerschnitte der Dioden For expanding the beam cross-sections of the diodes 8 8th und der optischen Faser and the optical fiber 9 9 werden Kollimatoren be collimators 10 10 vor den Ausgang der Strahlungsquellen before the output of the radiation sources 8 8th , . 9 9 gesetzt. set. Für den Fall, dass die Strahlung einer Quelle In the event that the radiation from a source 8 8th , . 9 9 noch gefiltert oder im Durchmesser begrenzt werden soll, werden Filter oder Blenden als Vorsatz should still be filtered or limited in diameter, filters or stops as an attachment to 11 11 zwischen Strahlungsquelle between the radiation source 8 8th , . 9 9 und Risley-Prismenpaar and Risley prism pair 4 4 an den Anfang des Eingangstrahlweges at the beginning of the input beam path 2 2 gesetzt. set. Die so vorgeformten Eingangsstrahlen gelangen anschließend jeweils in den ihnen zugeordneten Eingangstrahlweg The so-preformed input beams then pass each in their assigned Eingangstrahlweg 2 2 , wo sie auf das erste Risley-Prismenpaar Where it on the first Risley prism pair 4 4 treffen. to meet. Dort werden sie entsprechend der Rotationsstellung des Risley-Prismenpaars There they are in accordance with the rotational position of the Risley prism pair 4 4 abgelenkt und treffen auf das zweite Risley-Prismenpaar distracted and hit the second Risley prism pair 4 4 . , Durch das zweite Risley-Prismenpaar By the second Risley prism pair 4 4 erfahren sie wiederum eine Ablenkung. experience it again a distraction. Danach trifft die so manipulierte Strahlung des Eingangsstrahlweges Thereafter, meets the so-manipulated radiation of the input beam path 2 2 auf den Umlenkspiegel the deflection mirror 5 5 , durch welchen sie in den Ausgangsstrahlweg By which they in Ausgangsstrahlweg 3 3 umgelenkt wird. is deflected. Der Umlenkspiegel the deflection mirror 5 5 ist hier ein 90°-Umlenkspiegel here's a 90 ° deflection mirror 5 5 . , Entlang des Ausgangsstrahlwegs Along the output beam path 3 3 werden die Strahlungsanteile der einzelnen Eingangsstrahlwege , the radiation components of each input beam paths 2 2 mit weiteren 90°-Umlenkspiegeln with a further 90 ° -Umlenkspiegeln 5 5 in den Ausgangsstrahlweg in the Ausgangsstrahlweg 3 3 eingekoppelt. coupled. Anschließend gelangt die gesamte in dem Ausgangsstrahlweg Then passes the whole in the Ausgangsstrahlweg 3 3 vorhandene Strahlung als Ausgangsstrahl auf einen Strahlteiler radiation known as an output beam a beam splitter 6 6 . , Dieser reflektiert einen geringen Teil des Ausgangsstrahls auf eine Kamera This reflects a small portion of the output beam to a camera 7 7 und transmittiert den Reststrahl in Richtung eines Empfängers, z. and transmits the remainder beam in the direction of a receiver, eg. B. einer optischen Faser. As an optical fiber. Der Teilstrahl, welcher auf die Kamera The partial beam, which the camera 7 7 abgebildet wird, erzeugt dort eine positionsabhängige Intensität, welche Rückschlüsse auf die Qualität der Strahlvereinigung zulässt. is mapped, there generates a position-dependent intensity which allows conclusions on the quality of the beam combiner.
  • Ergibt sich nun eine Differenz zwischen der Soll-Strahlüberlagerung und der gemessenen Ist-Strahlüberlagerung, werden die Risley-Prismenpaare now obtained a difference between the nominal beam overlay and the measured actual beam superposition, the Risley prism pairs 4 4 erneut verstellt, bis die gewünschte Soll-Strahlüberlagerung von der Kamera again adjusted until the desired nominal beam superposition of the camera 7 7 gemessen wird. is measured. Die Rotation der Risley-Prismen erfolgt dabei mit Piezoaktuatoren (nicht dargestellt), welche in einem Regelkreis mit der Kamera The rotation of Risley prisms is carried out with piezo actuators (not shown), which in a control circuit with the camera 7 7 und einem Computer (nicht dargestellt) angeordnet sind. and a computer (not shown) are arranged.

Claims (9)

  1. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) mit mehreren separaten Eingangsstrahlwegen ( ) (With several separate input beam paths 2 2 ) und wenigstens einem Ausgangsstrahlweg ( ) And at least one Ausgangsstrahlweg ( 3 3 ), zur Vereinigung mehrerer Eingangsstrahlen zu wenigstens einem Ausgangsstrahl, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Eingangsstrahlweg ( ), Characterized for combining a plurality of input beams to at least one output beam, characterized in that each Eingangsstrahlweg ( 2 2 ) ein oder mehrere Risley-Prismenpaare ( ) (One or more Risley prism pairs 4 4 ) zugeordnet sind, welche den Eingangsstrahl in eine einstellbare Richtung ablenken, wobei im Ausgangsstrahlweg ( are assigned), which deflect the input beam into an adjustable direction, (in Ausgangsstrahlweg 3 3 ) ein Strahllagenmesssystem ( ), A beam position measuring system ( 7 7 ) angeordnet ist, und wobei die Risley-Prismenpaare ( ) Is arranged, and wherein the Risley prism pairs ( 4 4 ) motorisch bewegbar sind und die Orientierung der Risley-Prismenpaare ( ) Are motor-movable and (the orientation of the Risley prism pairs 4 4 ) abhängig von der mittels des Strahllagenmesssystems ( ) Depends on the (by means of the beam position measurement system 7 7 ) gemessenen Strahlüberlagerung steuerbar ist. ) Measured beam superimposition is controlled.
  2. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Eingangsstrahlweg ( ) According to claim 1, characterized in that each Eingangsstrahlweg ( 2 2 ) genau ein Risley-Prismenpaar ( ) Exactly one Risley prism pair ( 4 4 ) zugeordnet ist. ) assigned.
  3. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Risley-Prismenpaaren ( ) According to claim 1 or 2, characterized in that the (of the Risley prism pairs 4 4 ) abgelenkten Eingangsstrahlen mittels zusätzlicher, verstellbarer oder nicht verstellbarer Umlenkeinrichtungen ( ) Deflected input beams by means of additional, adjustable or non-adjustable deflection ( 5 5 ) auf den Ausgangsstrahlweg ( ) (On the Ausgangsstrahlweg 3 3 ) richtbar sind. ) Are directable.
  4. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Risley-Prismenpaare ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the Risley prism pairs ( 4 4 ) computergesteuert bewegbar sind. ) Are computer-controlled movable.
  5. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Risley-Prismenpaare ( ) According to one of claims 1 to 4, characterized in that the Risley prism pairs ( 4 4 ) der Eingangsstrahlwege ( () Is the input beam paths 2 2 ) voneinander unabhängig bewegbar sind. ) Are independently movable.
  6. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsstrahlen mit Hilfe von optischen Fasern ( ) According to one of claims 1 to 5, characterized in that the input beams by means of optical fibers ( 9 9 ) in die Eingangsstrahlwege ( ) (In the input beam paths 2 2 ) einkoppelbar sind. ) Can be coupled.
  7. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Ausgangsstrahlweg ( ) According to one of claims 1 to 6, characterized in that the (in the Ausgangsstrahlweg 3 3 ) propagierende Ausgangsstrahl in eine optische Faser einkoppelbar ist. ) Propagating output beam is coupled into an optical fiber.
  8. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Risley-Prismenpaare ( ) According to one of claims 1 to 7, characterized in that the Risley prism pairs ( 4 4 ) mittels vibrierender Piezoaktuatoren verstellbar sind. ) Are adjustable by means of vibrating piezo actuators.
  9. Strahlvereinigungsvorrichtung ( Beam combiner ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Gehäuse angeordnet ist, welches eingangsseitig Faserstecker für die Kopplung von optischen Fasern ( ) According to one of claims 1 to 8, characterized in that it is arranged in a housing which on the input side (fiber connectors for coupling of optical fibers 9 9 ) mit den Eingangsstrahlwegen ( ) (With the input beam paths 2 2 ) und ausgangsseitig einen oder mehrere Faserstecker für die Kopplung des Ausgangsstrahlweges ( ) And an output side or a plurality of fiber connector for coupling the output beam path ( 3 3 ) mit einer oder mehreren optischen Fasern aufweist. ) Having one or more optical fibers.
DE201010027540 2010-07-16 2010-07-16 Beam combiner Active DE102010027540B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010027540 DE102010027540B4 (en) 2010-07-16 2010-07-16 Beam combiner

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010027540 DE102010027540B4 (en) 2010-07-16 2010-07-16 Beam combiner
EP20110745689 EP2593822B1 (en) 2010-07-16 2011-07-15 Beam combining and deflecting device
US13810339 US9366874B2 (en) 2010-07-16 2011-07-15 Beam combining and deflecting device with one or more risley prism pairs deflecting an input beam in an adjustable direction
PCT/EP2011/003544 WO2012007174A3 (en) 2010-07-16 2011-07-15 Beam combining and deflecting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010027540A1 true DE102010027540A1 (en) 2012-01-19
DE102010027540B4 true DE102010027540B4 (en) 2014-07-31

Family

ID=44630507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010027540 Active DE102010027540B4 (en) 2010-07-16 2010-07-16 Beam combiner

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010027540B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013105137A1 (en) 2013-05-17 2014-11-20 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Beam combining means for a light source device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5081637A (en) * 1989-11-28 1992-01-14 Massachusetts Institute Of Technology Multiple-laser pump optical system
US5465243A (en) * 1992-04-24 1995-11-07 E-Systems, Inc. Optical recorder and reader of data on light sensitive media
US20020088924A1 (en) * 1999-10-19 2002-07-11 Raytheon Company, A Delware Corporation Digital laser image recorder
DE102007047183A1 (en) * 2007-10-02 2009-04-09 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Mirror stairs to the combination of several light sources and laser scanning microscope

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6549700B1 (en) 2001-06-05 2003-04-15 Sandia Corporation Optical switch using Risley prisms
US7898712B2 (en) 2008-06-27 2011-03-01 Lockheed Martin Corporation Risley integrated steering module

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5081637A (en) * 1989-11-28 1992-01-14 Massachusetts Institute Of Technology Multiple-laser pump optical system
US5465243A (en) * 1992-04-24 1995-11-07 E-Systems, Inc. Optical recorder and reader of data on light sensitive media
US20020088924A1 (en) * 1999-10-19 2002-07-11 Raytheon Company, A Delware Corporation Digital laser image recorder
DE102007047183A1 (en) * 2007-10-02 2009-04-09 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Mirror stairs to the combination of several light sources and laser scanning microscope

Also Published As

Publication number Publication date Type
DE102010027540A1 (en) 2012-01-19 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19751106A1 (en) Laser printer with array of laser diodes
DE19835072A1 (en) Arrangement for illumination and/or detection in laser scanning microscope has selectively switchable micro-mirror arrangement in illumination and/or detection beam paths for wavelength selection
DE102007015063A1 (en) Optical arrangement for generating a light sheet
DE19622359A1 (en) Short pulse laser in microscopic radiation path coupling device for scanning microscope
DE19841040A1 (en) Marking appliance for e.g. metal surface
EP1359452A1 (en) Confocal microscope having two micro-lens arrays and a pinhole array
DE102005047328B3 (en) Device for boring and material removal by laser beam has equalizing unit between image rotation and focusing device with parallel and angular adjustment
DE19702753A1 (en) System for coupling radiation, preferably laser beam, in scanning head
DE19635792A1 (en) Zoom device comprises several lenses
DE19827140A1 (en) Laser-scanning microscope with an AOTF
EP1716963A1 (en) Optical arrangement for remote laser machining which creates a 3D working area
DE4324848C1 (en) Video projection system
EP0168351A1 (en) Laser pattern generator and process for using it
EP0961152A1 (en) Method and device for forming a collimated beam of light from the emissions of a plurality of light sources
DE19538382A1 (en) Operating illuminator of optical therapeutical and/or diagnostic instrument
DE202004013136U1 (en) Modular optical waveguide lens system esp. for laser optics having a main carrier with a connector and exchangeable lens module
DE102004034998A1 (en) Laser scanning microscope, comprises laser module and beam splitter provided on two lighting channels for variable distribution of laser light and two lasers combined in path of rays, in which splitter is arranged for distribution of light
DE102011117607A1 (en) Optical system useful e.g. for imaging laser beam, comprises collimating objective, in which first- and third lens group have positive focal length, and second lens group has negative focal length, beam source, and focusing-objective
DE19827139A1 (en) Microscope using a short pulse laser of AOTF laser light source
DE102010051097A1 (en) Laser system for generating high or compact power densities on the object
DE10259443A1 (en) Method and arrangement for optical examination and / or processing a sample
EP1617252A1 (en) Scanning microscope with punctiform source light distribution and use
DE4300698A1 (en) Device and method for handling, processing and observation of small particles, in particular biological particles,
DE102008032751B3 (en) Laser processing apparatus and laser machining method with double or multiple spot by means of a galvano
DE102007054915A1 (en) Measuring device, measuring head and probe holder

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final