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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strahlformung der Strahlenbündel mehrerer Lichtquellen, deren abgegebene Strahlenbündel zueinander parallel verlaufen, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Strahlformung.
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Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 197 80 124 B4 bekannt, wobei die Oberseite des Wärmeableitkörpers gestuft ausgebildet ist, so daß die nebeneinander angeordneten Lichtquellen (hier Laserelemente) ihre Strahlenbündel jeweils in unterschiedlicher Höhe abgeben. Diese Strahlenbündel werden dann mit Umlenkspiegeln um 90° so umgelenkt, daß die einzelnen Strahlenbündel direkt übereinander liegen und ein gemeinsames Strahlenbündel bilden.
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Nachteilig an diesem Aufbau ist einerseits, daß aufgrund der gestuften Ausbildung des Wärmeableitkörpers die Wärmeableitung sehr inhomogen ist. Es können von Stufe zu Stufe durchaus Temperaturunterschiede von 1 bis 4°C und mehr auftreten. Bei einer Temperaturabhängigkeit der Wellenlänge der Laserstrahlung von ca. 0,4 nm pro °C und einer Bandbreite der abgegebenen Laserstrahlung von 3 bis 4 nm führt dies zu einer merklichen und unerwünschten Verschiebung der Wellenlänge der Strahlenbündel.
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Andererseits ist die Fertigung einer solch gestuften Oberseite des Wärmeableitkörpers sehr aufwendig und nur mit einer Genauigkeit von etwa einigen 10 μm möglich.
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Aus der
US 6,229,831 B1 ist eine Vorrichtung zur Strahlformung bekannt, bei der die einzelnen Lichtquellen (hier Laserelemente) über Keilelemente auf einer planen Oberseite eines Wärmeableitkörpers angeordnet sind. Die Keilelemente sind so gewählt, daß die Neigung der Oberseite gegenüber der Horizontalen kompensiert wird, so daß die einzelnen Laserelemente ihre Strahlenbündel in horizontaler Richtung abgeben.
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Bei dieser Ausgestaltung ist die Justierung mittels der Keilelemente aufwendig. Auch ist die Wärmeableitung aufgrund der Keilelemente bei jedem einzelnen Laserelement ungleichmäßig, was nachteilig ist. Außerdem wird die Wärmeableitung durch die zusätzlichen Fügestellen im Wärmeübertragungsweg verschlechtert.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zur Strahlformung zur Verfügung zu stellen. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zur Strahlformung bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Strahlformung mit mehreren nebeneinander angeordneten Lichtquellen, denen jeweils ein erstes und ein zweites Reflexionselement zugeordnet sind und die jeweils ein Strahlenbündel abgeben, wobei die abgegebenen Strahlenbündel zueinander parallel verlaufen und die Reflexionselemente so angeordnet sind, daß die abgegebenen Strahlenbündel jeweils am zugeordneten ersten Reflexionselement zum zugeordneten zweiten Reflexionselement reflektiert und von diesem erneut reflektiert werden, und wobei sowohl die ersten Reflexionselemente zueinander in Richtung der abgegebenen Strahlenbündel als auch die zweiten Reflexionselemente zueinander in Richtung der abgegebenen Strahlenbündel so versetzt angeordnet sind, daß die von den zweiten Reflexionselementen kommenden Strahlenbündel zueinander parallel verlaufen und ein gemeinsames ausfallendes Strahlenbündel bilden.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Strahlformung können die Lichtquellen auf einem planen Abschnitt einer Oberseite eines Wärmeableitkörpers angeordnet werden, so daß eine ausgezeichnete und homogene Wärmeableitung möglich ist. Des weiteren kann die Größe des planen Abschnitts relativ gering gehalten werden, so daß die erforderliche Grundfläche für eine erfindungsgemäße Strahlformungsvorrichtung klein gehalten werden kann. Somit kann eine äußerst kompakte erfindungsgemäße Strahlformungsvorrichtung bereitgestellt werden.
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Bevorzugt umfaßt die Strahlformungsvorrichtung einen Wärmeableitkörper mit einer Oberseite, die einen planen Abschnitt aufweist, auf dem die Laserelemente (bevorzugt direkt) angeordnet sind.
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Der plane bzw. ebene Abschnitt der Oberseite kann insbesondere als zusammenhängender Abschnitt ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, daß zwischen den nebeneinander angeordneten Laserelementen beispielsweise Vertiefungen in der Oberseite ausgebildet sind, die dazu führen, daß der plane Abschnitt zwischen den Lichtquellen unterbrochen ist. Es ist bevorzugt, daß die Bereiche der Oberseite des Wärmeableitkörpers, auf denen die Lichtquellen positioniert sind, in derselben Ebene liegen und dadurch den planen Abschnitt bilden. Es ist weiterhin bevorzugt, daß der plane Abschnitt als durchgehender bzw. zusammenhängender Abschnitt der Oberseite ausgebildet ist.
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Die Lichtquellen können insbesondere Laserelemente und/oder LED-Elemente sein. Die von der Lichtquelle abgegebene Strahlung kann im sichtbaren Bereich, im Infrarotbereich oder auch im UV-Bereich liegen, so daß die Lichtquelle auch als Strahlungsquelle bezeichnet werden kann.
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Bei der Strahlformungsvorrichtung kann der Versatz der zweiten Reflexionselemente so gewählt sein, daß keines der zweiten Reflexionselemente eines der Strahlenbündel abschattet, die bereits von einem anderen der zweiten Reflexionselemente reflektiert wurden. Insbesondere können dazu die zweiten Reflexionselemente (in Draufsicht auf die ersten Reflexionselemente gesehen) jeweils oberhalb des zugeordneten ersten Reflexionselementes angeordnet sein.
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Es ist ferner möglich, den Versatz von benachbarten ersten Reflexionselementen gleich groß zu wählen wie den Versatz der zugeordneten beiden zweiten Reflexionselemente.
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Ferner können bei der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung alle abgegebenen Strahlenbündel in ein und derselben Richtung abgegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, daß ein Teil der abgegebenen Strahlenbündel in einer ersten Richtung und der restliche Teil in einer zweiten Richtung abgegeben werden, wobei die beiden Richtungen unmittelbar entgegengesetzt zueinander verlaufen. Dies führt zu dem Vorteil, daß man den Abstand von unmittelbar benachbarten Laserelementen größer wählen kann, wodurch eine bessere Kühlung möglich ist. Insbesondere können die Laserelemente so angeordnet sein, daß jeweils ein in der ersten Richtung abgegebenes Strahlenbündel, in Draufsicht auf die ersten Reflexionselemente gesehen, zwischen zwei in der zweiten Richtung abgegebenen Strahlenbündel liegt (wenn keine Reflexion an den ersten Reflexionselementen stattfinden würde).
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Bevorzugt liegen die ersten Reflexionselemente, in Draufsicht gesehen, zwischen den Laserelementen, die die Strahlenbündel in der ersten Richtung abgeben, und den Laserelementen, die die Strahlenbündel in der zweiten Richtung abgeben.
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Die ersten Reflexionselemente können eine Umlenkung der abgegebenen Strahlenbündel im Bereich von 60° bis 120°, bevorzugt von 80° bis 100°, insbesondere von 90° bewirken. Diese umgelenkten Strahlenbündel können dann mittels der zweiten Reflexionselemente im Bereich von 60° bis 120°, bevorzugt von 80° bis 100°, insbesondere um 90° umgelenkt werden.
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Ferner können die ersten und zweiten Reflexionselemente jeweils eine Umlenkung um eine erste bzw. eine zweite Achse bewirken, wobei beide Achsen einen Winkel aus dem Bereich von 60° bis 120°, bevorzugt von 80° bis 100°, insbesondere von 90°, einschließen.
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Es ist bevorzugt, daß die von den zweiten Reflexionselementen umgelenkten Strahlenbündel in einer Ebene verlaufen, die parallel zu der Ebene ist, in der die von den Lichtquellen abgegebenen Strahlenbündel vor Reflexion am ersten Reflexionselement verlaufen.
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Bei der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung können zumindest zwei der ersten Reflexionselemente und/oder zumindest zwei der zweiten Reflexionselemente jeweils als zusammenhängendes Bauteil ausgebildet sein. Beispielsweise können die Reflexionselemente als einzelne Flächen eines Kupferspiegelbauteils ausgebildet sein. Natürlich können die Reflexionselemente auch separate Elemente sein.
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Der Wärmeableitkörper kann aus einem hoch wärmeleitfähigen Material, insbesondere Kupfer oder einer Kupferlegierung oder Aluminium oder einem Kompositwerkstoff bestehen oder dieses aufweisen. Die Reflexionselemente können als metallische Flächen oder als metallische oder dielektrische Schichten auf einem Trägermaterial ausgebildet sein.
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Bevorzugt weist die Strahlformungsvorrichtung ein optisches Fokussierelement auf, welches die von den zweiten Reflexionselementen reflektierten Strahlenbündel fokussiert. Das Fokussierelement ist bevorzugt refraktiv und kann ein Element oder auch mehrere Elemente aufweisen. Damit ist beispielsweise die Einkopplung der Laserstrahlung in eine Lichtfaser mit beispielsweise rundem oder rechteckigem, speziell beispielsweise quadratischem Querschnitt möglich.
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Die Vorrichtung kann für jede Lichtquelle zwischen der Lichtquelle und dem zugeordneten ersten Reflexionselement zumindest ein erstes optisches Element zur Kollimation des Strahlenbündels (z. B. in der fast-axis) aufweisen. Das erste optische Element kann als Zylinderlinse oder auch als rotationssymmetrische Linse ausgebildet sein. Die Linsen können separat oder, insbesondere bei der Ausbildung als Zylinderlinsen, als einzelne Segmente eines zusammenhängenden Körpers verwirklicht sein. Eine rotationssymmetrische Linse wird vorteilhaft als Kollimationselement für die fast-axis ausgelegt, während in der slow-axis wegen der linienförmigen Art der Strahlungsquelle bei Verwendung von z. B. einem Halbleiter-Laserelement auch nach dem ersten optischen Element noch eine Divergenz vorhanden ist.
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Ferner kann die Vorrichtung für jede Lichtquelle zwischen dem Laserelement und dem zugeordneten zweiten Reflexionselement zumindest ein zweites optisches Element zur Kollimation (beispielsweise in der slow-axis) aufweisen.
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Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß der optische Weg von jeder Lichtquelle bis zu dem zugeordneten zweiten optischen Element gleich ist.
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Bei der Strahlformungsvorrichtung kann die Wellenlänge der abgegebenen Strahlenbündel im Bereich von ca. 190 nm bis ca. 2000 nm, besonders im Bereich von 250 nm–2000 nm und insbesondere im Bereich von 600 nm bis 1500 nm liegen.
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Bei den Laserelementen handelt es sich bevorzugt um Halbleiter-Laserelemente bzw. Laserdioden. Die Laserelemente können als separate Laserelemente und/oder als Laserbarren ausgebildet sein. Die Laserelemente sind bevorzugt als Breitstreifenemitter ausgeführt, welche eine in fast-axis einmodige und in slow-axis multimodige Strahlung emittieren. Die Laserresonatoren dieser multimodigen Laserelemente sind bevorzugt als flächige Wellenleiter ausgebildet. Die Lichtaustrittsflächen dieser Laserelemente stellen linienförmige Strahlquellen dar.
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Unter parallel wird hier insbesondere verstanden, daß möglichst eine mathematisch exakte Parallelität vorliegt. Jedoch können Abweichungen im einstelligen Gradbereich beabsichtigt oder unbeabsichtigt vorliegen, was dann immer noch als parallel anzusehen ist. Der Wärmeableitkörper kann insbesondere als im wesentlichen planparallele Platte oder zumindest abschnittsweise keilförmig ausgebildet sein.
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Das gemeinsame ausfallende Strahlenbündel weist, im Querschnitt gesehen, bevorzugt eine Umhüllende auf, die rechteckig oder quadratisch ist. Es können zwei oder mehrere der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung so vorgesehen werden, daß die gemeinsamen ausfallenden Strahlenbündel der einzelnen Strahlformungsvorrichtungen zu einem größeren Gesamtstrahlenbündel überlagert werden. Dies kann beispielsweise für zwei Strahlformungsvorrichtungen mittels eines teiltransparenten Spiegels oder mittels eines polarisationsselektiven Spiegels realisiert werden, der eine Polarisationsrichtung transmittiert und eine dazu orthogonale Transmissionsrichtung reflektiert. Dazu kann die vorliegende Polarisation der jeweiligen gemeinsamen Strahlenbündel ausgenutzt werden. Natürlich ist es auch möglich, polarisationsdrehende Elemente vorzusehen, falls dies notwendig ist. Bevorzugt wird die Polarisationsrichtung der Strahlung einer Strahlformungsvorrichtung um 90° gedreht, während die Polarisationsrichtung der Strahlung einer weiteren Strahlformungsvorrichtung unverändert bleibt. Dann können die Strahlenbündel dieser beiden Strahlformungsvorrichtungen mit einem polarisationsselektiven Spiegel kombiniert werden, indem eines der Strahlenbündel in Transmission durch den Spiegel hindurchgeht du das andere Strahlenbündel um einen Winkel von bevorzugt 90° am Spiegel reflektiert wird und nach dem Spiegel die Strahlengänge beider Strahlformungsvorrichtungen überlagert sind.
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Es wird ferner bereitgestellt ein Verfahren zur Strahlformung der Strahlenbündel mehrerer Lichtquellen (z. B. Laserelemente und/oder LED-Elemente), deren abgegebene Strahlenbündel zueinander parallel verlaufen, wobei jedes Strahlenbündel zweimal so umgelenkt werden, daß die umgelenkten Strahlenbündel zueinander parallel verlaufen und ein gemeinsames ausfallendes Strahlenbündel bilden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die ersten Umlenkungen der Strahlenbündel an zueinander in Richtung der abgegebenen Strahlenbündel versetzten Orten durchgeführt werden und können die zweiten Umlenkungen der Strahlenbündel an zueinander in Richtung der abgegebenen Strahlenbündel versetzten Orten durchgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in entsprechender Weise wie die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weitergebildet werden.
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Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung;
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2 eine Draufsicht der Strahlformungsvorrichtung von 1;
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3 eine Vorderansicht der Strahlformungsvorrichtung von 1;
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4 eine Ansicht von vorne auf ein Laserelement der Vorrichtung von 1 bis 3;
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5 eine Schnittansicht A-A gemäß 1 und 2;
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6 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung;
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7 eine Vorderansicht der Strahlformungsvorrichtung von 6;
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8 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung;
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9 eine Draufsicht der Strahlformungsvorrichtung von 8;
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10 eine Vorderansicht der Strahlformungsvorrichtung von 8;
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11 eine Ansicht des Schnittes B-B gemäß 8;
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12 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung;
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13 eine Draufsicht der Strahlformungsvorrichtung von 12;
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14 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung, und
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15 eine Draufsicht der Strahlformungsvorrichtung von 14.
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Bei der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Strahlformungsvorrichtung 1 vier Lichtquellen, die hier als Halbleiter-Laserelemente 21, 22, 23 und 24 ausgebildet sind und die in einer x-Richtung nebeneinander auf einem planen Abschnitt D einer Oberseite 3 eines Wärmeableitkörpers 4 angeordnet sind. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die gesamte Oberseite 3 plan ausgebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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Die Laserelemente 21–24 geben jeweils ein Laserstrahlenbündel 51, 52, 53 und 54 ab, das jeweils in z-Richtung läuft, so daß die Abstrahlrichtungen der einzelnen Laserelemente 21–24 zueinander parallel sind. Die verwendeten Laserelemente 21–24 sind alle gleich ausgebildet und umfassen jeweils, wie in 4 für das Laserelement 21 gezeigt ist, einen Wellenleiter 7, der eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Mittellinie M sowie einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Die Höhe des Wellenleiters in y-Richtung beträgt ca. 3 μm und die Breite in x-Richtung beträgt ca. 100 μm. Das abgestrahlte Strahlenbündel weist hier eine Wellenlänge aus dem Bereich von 630–1100 nm auf.
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Das austretende Strahlenbündel 51 weist im Querschnitt typischerweise einen elliptischen Strahlkegel auf (im Fernfeld), wobei die kleine Achse in x-Richtung verläuft. Diese Richtung wird häufig als „slow axis” bezeichnet, wobei der typische Divergenzwinkel in dieser Richtung häufig etwa 7 bis 15° beträgt. Der Divergenzwinkel in y-Richtung, der häufig als „fast axis” bezeichnet wird, beträgt typischerweise 90° (die x-, y- und z-Richtung spannen ein kartesisches Koordinatensystem auf).
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Da die Emitterhöhe entlang der y-Richtung des Laserelementes 21–24 nur wenige μm beträgt, wird das abgegebene Strahlenbündel mittels einer ersten Kollimationslinse 81, 82, 83, 84 mit kurzer Brennweite, die häufig zwischen 100 μm und 1.000 μm liegt, sehr gut kollimiert, so daß die Restdivergenz des Strahlenbündels nach der ersten Kollimationslinse 81–84 in der fast axis sehr klein ist. Die erste Kollimationslinse 81–84 ist dazu bevorzugt in sehr geringem Abstand vor der Strahlaustrittsfläche des Laserelementes 21–24 angeordnet, wie in den 2 und 3 angedeutet ist.
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Ferner sind für jedes der Laserelemente 21–24 noch eine zweite Kollimationslinse 91, 92, 93 und 94, ein erster Umlenkspiegel 101, 102, 103 und 104 sowie ein zweiter Umlenkspiegel 111, 112, 113 und 114 vorgesehen.
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Die ersten Umlenkspiegel 101–104 führen eine 90° Umlenkung durch, so daß sich die an den ersten Umlenkspiegeln 101–104 reflektierten Strahlenbündel 51–54 in y-Richtung erstrecken. Wie in den 2 und 3 ersichtlich ist, sind die ersten Umlenkspiegel 101–104 in z-Richtung versetzt angeordnet. Der Versatz ist dabei so gewählt, daß er in x-Richtung zunimmt. Somit ist der Abstand vom ersten Laserelement 21 zum ersten Umlenkspiegel 101 kleiner als der Abstand vom Laserelement 52 zum zugeordneten ersten Umlenkspiegel 102 etc.
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Die so umgelenkten Strahlenbündel 51–54 laufen jeweils durch die zugeordnete zweite Kollimatorlinse 91–94, die eine Kollimation der slow-axis durchführt, und treffen dann auf den jeweiligen zweiten Umlenkspiegel 111–114, die eine 90°-Umlenkung bewirken, so daß die reflektierten Strahlenbündel 51–54 in x-Richtung und zueinander parallel verlaufen. Sie bilden zusammen einen ausfallendes Strahlenbündel 12, dessen Querschnitt (Schnitt A-A gemäß 1) in 5 gezeigt ist. Die einzelnen reflektierten Strahlenbündel 51–54 sind parallel so zueinander angeordnet, daß die Umhüllende U1 ein Rechteck ist.
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Damit dieses ausfallende Strahlenbündel 12 bereitgestellt werden kann, sind in die zweiten Umlenkspiegel 111–114 in gleicher Weise wie die ersten Umlenkspiegel 101–104 in z-Richtung zueinander versetzt, wobei die zweiten Umlenkspiegel 111–114 direkt oberhalb des jeweils zugeordneten ersten Umlenkspiegels 101–104 angeordnet sind.
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Bei der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform weisen die zweiten Kollimationslinsen 91–94 jeweils den gleichen Abstand zur Oberseite 3 des Wärmeableitkörpers 4 auf. Aufgrund der in z-Richtung versetzten Anordnung der ersten Umlenkspiegel 101–104 führt dies dazu, daß die optische Weglänge für die Strahlenbündel 51–54 vom Laserelement 21–24 bis zur entsprechenden zweiten Kollimatorlinse 91–94 unterschiedlich lang ist. Wenn dies nicht gewünscht ist, können die ersten Kollimatorlinsen 91–94 mit unterschiedlichem Abstand zur Oberseite 3 des Wärmeableitkörpers 4 so angeordnet werden, daß eine gleiche optische Weglänge erreicht wird. Dazu muß die zweite Kollimatorlinse 91 beispielsweise einen größeren Abstand zur Oberseite 3 aufweisen als die unmittelbar benachbarte zweite Kollimatorlinse 92. Gleiches gilt für den Abstand zur Oberseite für die zweite Kollimatorlinse 92 bezüglich der zweiten Kollimatorlinse 93 sowie für die zweite Kollimatorlinse 93 bezüglich der zweiten Kollimatorlinse 94.
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Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform ist die Abstrahlrichtung aller Laserelemente 21–24 gleich. Es ist jedoch auch möglich, die Laserelemente 21–24 so anzuordnen, daß sie zwei entgegengesetzte Abstrahlrichtungen aufweisen. Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, strahlt das erste und dritte Laserelement 21 und 23 in +z-Richtung die Strahlenbündel 51 und 53 ab. Das zweite und vierte Laserelement 22 und 24 strahlen hingegen in –z-Richtung ihre Strahlenbündel 52 und 54 ab. In diesem Fall sind die ersten Umlenkspiegel 102 und 104 für das zweite und vierte Laserelement 22 und 24 um 180° um die y-Achse gedreht anzuordnen im Vergleich zu der Ausführungsform der 1 bis 3, wie in den 6 und 7 dargestellt ist. Die an den ersten Umlenkspiegeln 101–104 reflektierten Strahlenbündel 51–54 verlaufen dann in gleicher Weise wie bei der Strahlformungsvorrichtung 1 von den 1 bis 3 in y-Richtung und sind in z-Richtung zueinander versetzt. Diese reflektierten Strahlenbündel 51–54 laufen wiederum durch die zugeordneten zweiten Kollimatorlinsen 91–94 und werden an den zweiten Umlenkspiegeln 111–114 so reflektiert, daß wiederum das ausfallende Strahlenbündel 12 erzeugt wird.
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In den 8 bis 10 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung gezeigt, die sich von der Ausführungsform gemäß 1 bis 3 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß die zweiten Kollimationslinsen 91–94 zwischen den ersten Kollimationslinsen 81–84 und den ersten Umlenkspiegeln 101–104 angeordnet sind. Dadurch wird es möglich, die Höhe der Strahlformungsvorrichtung 1 (in y-Richtung) geringer zu gestalten.
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Wie der Darstellung des Schnittes B-B in 11 zu entnehmen ist, weist das ausfallende Strahlenbündel wiederum die zueinander parallel verlaufenden Strahlenbündel 51–54 auf, so daß die Umhüllende U2 wiederum ein Rechteck ist.
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Die restlichen Elemente der Ausführungsform gemäß 8 bis 10 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die bereits beschriebenen Ausführungsformen bezeichnet und es wird zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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In 12 und 13 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung 1 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Abstände der Laserelemente 51–52 zu dem jeweiligen zugeordneten ersten Umlenkspiegel 101–104 so gewählt, daß nach der Umlenkung an den ersten Umlenkspiegeln 101–104 alle Strahlenbündel 51–54 dieselbe optische Weglänge durchlaufen haben. Da die zweiten Umlenkspiegel 111–114 alle den gleichen Abstand von der Oberseite 3 des Wärmeableitkörpers 4 aufweisen, können die separaten zweiten Kollimationslinsen weggelassen werden und statt dessen durch eine einzige dritte Kollimationslinse 13 ersetzt werden, durch die das ausfallende Strahlenbündel 12 läuft. Die dritte Kollimationslinse 13 dient daher in gleicher Weise wie die zweiten Kollimationslinsen bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Kollimation der slow axis.
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Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung kann somit die Anzahl der optischen Elemente reduziert werden. Es muß nur noch eine einzige Kollimationslinse für die slow axis bereitgestellt werden und nicht mehr jeweils eine Linse für ein Strahlenbündel.
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In den 14 und 15 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung gezeigt. Bis auf eine Fokussierlinse 14 und die Ausbildung der zweiten Umlenkspiegel 111–114 sowie der zweiten Kollimationslinsen 91–94 ist der Aufbau identisch zu der Ausführungsform gemäß 1 bis 3, so daß auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen wird. Die Fokussierlinse 14 dient dazu, das ausfallende Strahlenbündel 12 zu fokussieren, um es beispielsweise in eine Lichtleitfaser einkoppeln zu können.
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Die Lichtleitfaser kann beispielsweise einen runden oder rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Kernquerschnitt, aufweisen.
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Ferner sind die zweiten Umlenkspiegel 111–114 sowie die zweiten Kollimationslinsen 91–94 so ausgebildet, daß ihre jeweilige Abmessung in z-Richtung lediglich so groß ist, wie es zur Strahlumlenkung bzw. Strahlkollimation notwendig ist. Wie in 15 für die zweiten Umlenkspiegel 111–114 ersichtlich ist, weisen sie in z-Richtung jeweils die gleiche Größe auf und sind, wie auch bei den bisherigen Ausführungsbeispielen in z-Richtung so zueinander versetzt, daß das gewünschte gemeinsame Strahlmittel 12 nach Reflexion an den zweiten Umlenkspiegeln 111–114 vorliegt. Aufgrund des Versatzes in z-Richtung wird keines der durch einen der zweiten Umlenkspiegel 111–113 reflektierten Strahlenbündel durch einen der nachfolgenden Umlenkspiegel 112–114 abgeschattet.
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Diese Ausbildung der zweiten Umlenkspiegel 111–114 und/oder der zweiten Kollimationslinsen 91–94 können auch bei den oben beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen werden.
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Die Umlenkspiegel 101–104 sowie 111–114 können beispielsweise aus metallischem Vollmaterial bestehen. Es ist auch möglich, daß die reflektierenden Flächen der Umlenkspiegel 101–104, 111–114 als metallische oder dielektrische Schichten auf einem Trägermaterial ausgebildet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19780124 B4 [0002]
- US 6229831 B1 [0005]
