DE102017101839A1 - Festkörperlaserverstärkungssystem und Materialbearbeitungs-Lasersystem - Google Patents

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Abstract

Um ein Festkörperlaserverstärkungssystem, insbesondere in Form eines Scheibenlaserverstärkungssystems, umfassend einen ein laseraktives Medium aufweisenden Festkörper und mindestens eine Pumplaserstrahlungsquelle zum Erzeugen eines Pumplaserstrahlungsfeldes so zu verbessern, dass möglichst hohe Ausgangsleistungen erreicht werden können, wird vorgeschlagen, dass das Festkörperlaserverstärkungssystem mindestens eine weitere Pumplaserstrahlungsquelle zum Erzeugen von mindestens einem weiteren Pumplaserstrahlungsfeld und eine erste Abbildungsvorrichtung zum Abbilden der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder auf den Festkörper umfasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Festkörperlaserverstärkungssystem, insbesondere in Form eines Scheibenlaserverstärkungssystems, umfassend einen ein laseraktives Medium aufweisenden Festkörper und mindestens eine Pumplaserstrahlungsquelle zum Erzeugen eines Pumplaserstrahlungsfeldes.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Materialbearbeitungs-Lasersystem, umfassend mindestens ein Festkörperlaserverstärkungssystem, insbesondere in Form eines Scheibenlaserverstärkungssystems, umfassend ein laseraktives Medium aufweisenden Festkörper, mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen zum Erzeugen von mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfeldern, einen Resonator und eine Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung zum kontinuierlichen oder gepulsten Auskoppeln mindestens eines Teils des mindestens einen Laserstrahlungsfeldes aus dem Resonator.
  • Festkörperlaserverstärkungssysteme der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise aus der DE 10 2011 054 024 A1 , EP 1 252 687 B1 oder US 2001/ 0040909 A1 bekannt.
  • Ausgangsleistungen von Festkörperlasern mit solchen Festkörperlaserverstärkungssystemen sind üblicherweise begrenzt durch die verfügbare Pumpleistung der Pumplaserstrahlungsquelle.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Festkörperlaserverstärkungssystem sowie ein Materialbearbeitungs-Lasersystem so zu verbessern, dass möglichst hohe Ausgangsleistungen erreicht werden können.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Festkörperlaserverstärkungssystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es mindestens eine weitere Pumplaserstrahlungsquelle zum Erzeugen von mindestens einem weiteren Pumplaserstrahlungsfeld und eine erste Abbildungsvorrichtung zum Abbilden der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder auf den Festkörper umfasst.
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Weiterbildung eines bekannten Festkörperlaserverstärkungssystem ermöglicht es also insbesondere, mit mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder zu erzeugen und diese auf den Festkörper abzubilden. Durch diese Ausgestaltung lässt sich eine Pumpleistung auf einfache Weise vervielfachen. Insbesondere können so skalierbare Festkörperlaserverstärkungssysteme ausgebildet werden. Dazu wird eine gewünschte Anzahl von Pumplaserstrahlungsquellen bereitgestellt, die jeweils ein Pumplaserstrahlungsfeld erzeugen. Die Pumplaserstrahlungsfelder werden dann mit der ersten Abbildungseinrichtung auf den Festkörper abgebildet, insbesondere fokussiert. So kann durch entsprechend höhere Pumpleistung im laseraktiven Medium eine höhere Inversion erreicht werden und damit auch eine Erhöhung der Ausgangsleistung eines durch das laseraktive Medium erzeugten Laserstrahlungsfeldes. Mit der ersten Abbildungseinrichtung ist es insbesondere möglich, mehrere Pumplaserstrahlungsfelder möglichst kleinflächig auf den Festkörper abzubilden. Vorzugsweise werden alle Pumplaserstrahlungsfelder auf denselben Flächenbereich des Festkörpers abgebildet, um eine besonders hohe Leistungsdichte der Pumplaserstrahlungsfelder auf dem Festkörper zu erreichen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die erste Abbildungsvorrichtung mindestens zwei Pumplichtwellenleiter umfasst, wenn jeweils ein erstes Ende der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter mit einer der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen zusammenwirkend angeordnet und/oder ausgebildet ist zum Einkoppeln der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder in die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter und wenn zweite Enden der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und zu einem Pumplichtwellenleiterbündel räumlich dichtgepackt angeordnet sind. Die erste Abbildungseinrichtung in der beschriebenen Weise auszubilden hat insbesondere den Vorteil, dass die mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen räumlich voneinander getrennt angeordnet werden können, was insbesondere eine Kühlung derselben vereinfacht. Das räumlich dichte Anordnen der zweiten Enden der Pumplichtwellenleiter zu einem Pumplichtwellenleiterbündel ermöglicht auf einfache Weise eine Abbildung der aus den zweiten Enden der Pumplichtwellenleiter austretenden Pumplaserstrahlungsfelder auf den Festkörper. Vorzugsweise sind die zweiten Enden in einer räumlich dichtest möglichen Packung angeordnet. Insbesondere liegen die zweiten Enden der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter mit ihren Längsachsen parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet direkt aneinander an, um so ein möglichst kompaktes Pumplichtwellenleiterbündel auszubilden. Insbesondere zum Fokussieren der Pumplaserstrahlungsfelder auf den Festkörper ist eine besonders räumlich kompakte Gestaltung von Vorteil.
  • Vorzugsweise ist die erste Abbildungsvorrichtung ausgebildet zum mindestens teilweise überlappenden Abbilden der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder auf den Festkörper. Insbesondere in überlappenden Bereichen der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder auf den Festkörper können so besonders hohe Leistungsdichten der Pumplasererreicht werden.
  • Günstigerweise beträgt ein Überlappungsgrad der auf den Festkörper abgebildeten überlappenden Pumplaserstrahlungsfelder mindestens etwa 75%. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Überlappungsgrad mindestens etwa 90% beträgt. So kann in einem sehr kleinen Raumvolumen des Festkörpers eine besonders hohe Dichte angeregter Zustände im laseraktiven Medium erreicht werden. Idealerweise beträgt der Überlappungsgrad der überlappenden Pumplaserstrahlungsfelder 100%.
  • Auf besonders einfache Weise ausbilden lässt sich das Festkörperlaserverstärkungssystem, wenn die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter in Form von Glasfasern ausgebildet sind. Sind die Pumplaserstrahlungsfelder in die Pumplichtwellenleiter eingekoppelt, können sie in diesen auf einfache Weise gehandhabt werden.
  • Um einen möglichst kompakten Aufbau des Pumplichtwellenleiterbündels zu erreichen, welches durch die zweiten Enden der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter gebildet wird, ist es vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 400 µm bis etwa 1000 µm aufweisen. Insbesondere beträgt ein Durchmesser der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter etwa 600 µm. So lassen sich die Pumplaserstrahlungsfelder insbesondere auf eine Querschnittsfläche mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm zusammenführen und so auf einfache Weise auf einen gemeinsamen Pumplaserfleck auf den Festkörper abbilden.
  • Günstigerweise sind die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter getapert ausgebildet. Getapert bedeutet insbesondere, dass sich die Lichtquellenleiter eingangsseitig und ausgangsseitig im Durchmesser verjüngen. So wird das Einkoppeln der Pumplichtstrahlungsfelder in die ersten Enden der Pumplichtwellenleiter besonders einfach. Ferner lassen sich die zweiten Enden bei getaperten Pumplichtwellenleitern noch kompakter zu einem Pumplichtwellenleiterbündel zusammenführen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das Festkörperlaserverstärkungssystem mindestens eine Kollimationseinrichtung zum Kollimieren der mindestens zwei aus den zweiten Enden der Pumplichtwellenleiter austretenden Pumplaserstrahlungsfelder umfasst. Die mindestens eine Kollimationseinrichtung ermöglicht es insbesondere, die Pumplaserstrahlungsfelder so zu kollimieren, dass sie gegebenenfalls auf einfache Weise überlappend auf den Festkörper abgebildet werden können.
  • Auf besonders einfache und kompakte Weise lässt sich das Festkörperlaserverstärkungssystem ausbilden, wenn es eine einzige gemeinsame Kollimationseinrichtung für die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter umfasst. So muss auch nur eine einzige Kollimationseinrichtung relativ zu den zweiten Enden der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter justiert werden.
  • Um optisch optimale Abbildungen erreichen zu können, ist es vorteilhaft, wenn Das Festkörperlaserverstärkungssystem mindestens zwei Kollimationseinrichtungen umfasst, die jeweils einem der zweiten Enden der Pumplichtwellenleiter zugeordnet sind.
  • Vorzugsweise sind die mindestens zwei Kollimationseinrichtungen räumlich dichtgepackt angeordnet. So lassen sich insbesondere drei oder sieben Kollimationseinrichtungen räumlich besonders dicht zusammenpacken, wenn sie einen kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt definieren. Insbesondere dann, wenn ein Durchmesser der Kollimationseinrichtungen größer ist als ein Durchmesser der Pumplichtwellenleiter, wird eine dichte Packung der Pumplichtwellenleiter durch die mindestens zwei Kollimationseinrichtungen vorgegeben. Ferner kann so auch auf einfache Weise ein möglichst guter Überlapp der durch die mindestens zwei Kollimationseinrichtungen kollimierten Pumplaserstrahlungsfelder ermöglicht werden.
  • Auf einfache Weise lässt sich ein aus einem zweiten Ende eines Pumplichtwellenleiter austretendes Pumplaserstrahlungsfeld kollimieren, wenn die mindestens eine Kollimationseinrichtung mindestens eine Kollimationslinse umfasst. Insbesondere können auch zwei, drei oder mehr Kollimationslinsen vorgesehen sein, die ein Kollimationslinsensystem bilden.
  • Günstig ist es, wenn das Festkörperlaserverstärkungssystem mindestens eine erste Justiereinrichtung zum Justieren der mindestens einen Kollimationseinrichtung relativ zu mindestens einem der zweiten Enden der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter umfasst. Mit der mindestens einen ersten Justiereinrichtung können wahlweise die mindestens eine Kollimationseinrichtung oder mindestens ein zweites Ende der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter positioniert und/oder ausgerichtet werden, um die aus den mindestens zwei zweiten Enden der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter austretenden Pumplaserstrahlungsfelder in gewünschter Weise möglichst optimal zu kollimieren.
  • Für die Erzeugung von Laserstrahlung im infraroten Spektralbereich, insbesondere im Bereich von etwa 2 µm, ist es vorteilhaft, wenn eine Pumplaserwellenlänge der von den mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen erzeugten Pumplaserstrahlungsfelder in einem Bereich von etwa 1,8 µm bis etwa 2 µm liegt. Insbesondere können so Pumplaserstrahlungsquellen in Form von Thullium-Faserlasern zum Einsatz kommen.
  • Vorzugsweise beträgt die Pumplaserwellenlänge etwa 1,9 µm. Dies ermöglicht es, Thullium-Faserlaser oder sogenannte Diodenlaserstacks als Pumplaserstrahlungsquellen einzusetzen.
  • Besonders dichte Packungen von Lichtquellenleitern und/oder Kollimationseinrichtungen lassen sich erreichen, wenn drei oder sieben Pumplaserstrahlungsquellen zum Erzeugen von drei oder sieben Pumplaserstrahlungsfeldern vorgesehen sind. Drei oder sieben Pumplaserstrahlungsquellen können dann mit drei oder sieben Pumplichtwellenleitern so angeordnet werden, dass zweite Enden der Pumplichtwellenleiter möglichst dicht gepackt werden können, beispielsweise drei oder sieben im Querschnitt kreisförmige Lichtquellenleiter in jeweils dichtester Packung zu einem Lichtquellenleiterbündel. Entsprechende dichteste Packungen sind insbesondere auch für drei oder sieben Kollimationseinrichtungen möglich.
  • Besonders einfach und kostengünstig ausbilden lässt sich das Festkörperlaserverstärkungssystem, wenn die mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen in Form von Diodenlaserstacks oder Faserlasern ausgebildet sind. Insbesondere lassen sich am Markt verfügbare Pumplaserstrahlungsquellen auf einfache Weise in der beschriebenen Art und Weise mittels der ersten Abbildungseinrichtung zusammenschalten, um eine möglichst hohe Anregungslichtleistung zum Anregen des laseraktiven Mediums im Festkörper zu erzielen. So lässt sich eine Pumpleistung auf einfache und kostengünstige Weise skalieren.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Diodenlaserstacks in Form von InP-Diodenlaserstacks ausgebildet sind und/oder wenn die Faserlaser in Form von Thullium-Faserlasern ausgebildet sind. Diese ermöglichen es insbesondere, laseraktive Medien mit Pumplaserstrahlung mit einer Pumplaserwellenlänge in einem Bereich von etwa 1,8 µm bis etwa 2 µm anzuregen. InP-Diodenlaserstacks besitzen eine inhärente schlechte Strahlqualität und sind kommerziell bis Ausgangsleistungen von etwa 60 W erhältlich. Für ein skalierbares Laserverstärkungssystem können mehrere solche InP-Diodenlaserstacks direkt über Silikat-Ausgangsfasern zusammengeschaltet werden, um in einem Festkörperlasermodul, so wie in US 2001/0040909 A1 beschrieben, eingesetzt zu werden. Thulium-Faserlaser zeigen im Gegensatz zu Diodenlaserstacks sehr gute Strahlqualitäten, da die Laserstrahlung in Single Mode Fasern mit Durchmessern von etwa 10 µm erzeugt werden, und sind kommerziell bis Ausgangsleistungen von etwa 100 W erhältlich. Faserlaser als Pumpquellen können jedoch nur bis Leistungen von etwa 50 W extern über eine Fokussierungseinheit in Multimode-Transferfasern eingekoppelt werden, um dann in einem Festkörperlasermodul einsetzbar zu sein, da höhere Spitzenleistungsdichten des Single Modes zur Zerstörung des Silikat-Fasermaterials führen. Eine Laserverstärkungssystem-Skalierung ist deshalb auch nur über das Zusammenschalten von mehreren Transferfasern möglich.
  • Auf einfache Weise ausbilden lässt sich das Festkörperlaserverstärkungssystem, wenn der Festkörper in Form einer Festkörperscheibe ausgebildet ist. Diese lässt sich insbesondere hervorragend flächig kühlen. Zudem kann eine reflektierend beschichtete Rückseite des Festkörpers einen Endspiegel eines Resonators bilden.
  • Um Laserstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 2 µm und 2,2 µm zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn das laseraktive Medium Holmium ist.
  • Auf besonders definierte Weise anordnen lässt sich das laseraktive Medium, wenn der Festkörper in Form eines Kristalls ausgebildet ist. So kann das laseraktive Medium insbesondere regelmäßig oder gleichmäßig im kristallinen Festkörper angeordnet werden, beispielsweise durch Dotieren desselben. Beispielsweise kann so eine homogene oder im Wesentlichen homogene Dichte des laseraktiven Mediums im Festkörper vorgegeben werden.
  • Insbesondere dann, wenn als laseraktives Material Holmium eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, wenn der Kristall ein Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall ist.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner bei einem Materialbearbeitungslasersystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mindestens eine Festkörperlaserverstärkungssystem in Form eines der oben beschriebenen Festkörperlaserverstärkungssysteme ausgebildet ist.
  • Ein Materialbearbeitungs-Lasersystem in der beschriebenen Weise weiterzubilden hat insbesondere die oben im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen von Festkörperlaserverstärkungssystemen beschriebenen Vorteile.
  • Günstig ist es, wenn die Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung einen im Resonator angeordneten akustooptischen Schalter oder eine Anregungssteuerung zum gepulsten Pumpen des mindestens einen Festkörperlaserverstärkungssystems zum Erzeugen von Laserpulsen umfasst. Mit einem akustooptischen Schalter kann insbesondere ganz gezielt ein einziger Laserpuls aus dem Resonator ausgekoppelt werden.
  • Günstig ist es, wenn das Materialbearbeitungs-Lasersystem mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme umfasst. Insbesondere kann es drei oder sieben Festkörperlaserverstärkungssysteme umfassen. Grundsätzlich kann auch eine beliebige Anzahl an Festkörperlaserverstärkungssystemen vorgesehen sein. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, Laserstrahlung, die von den Festkörperlaserverstärkungssystemen erzeugt wird, zusammenzuführen, um insbesondere Material zu bearbeiten. So lassen sich skalierbare Systeme ausbilden nicht nur pumpseitig durch Einsatz von mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen zum Anregen des laseraktiven Mediums im Festkörper, sondern auch ausgangsseitig durch Vorsehen einer gewünschten Anzahl von Laserverstärkungssystemen, um die mit diesen erzeugte Leistung additiv insbesondere zur Materialbearbeitung zu nutzen. Auf diese Weise ist es möglich, mit in ihrer Leistung limitierten Pumpstrahlungsquellen deutlich höhere Laserleistungen zu erzeugen und damit auch höhere Ausgangsleistungen. Insbesondere lassen sich so kostengünstige Systeme ausbilden, da verhältnismäßig preiswerte Pumplaserstrahlungsquellen eingesetzt werden können, deren Ausgangsleistungen additiv zur Anregung eines Festkörpers, insbesondere einer dünnen Festkörperscheibe, genutzt werden können. Auch die von den Festkörperlaserverstärkungssystemen erzeugte Laserstrahlung kann additiv genutzt werden, wenn auch mit der Einschränkung, dass die mit den einzelnen Festkörperlaserverstärkungssystemen erzeugten Laserstrahlungsfelder nicht kohärent sind. Kohärenz kann nur innerhalb eines einzigen Laserstrahlungsfeldes erreicht werden, dass von einem Festkörperlaserverstärkungssystem erzeugt wird. Für die Materialbearbeitung spielt es häufig jedoch keine Rolle, da es in erster Linie auf entsprechende Leistung und Intensität des für die Bearbeitung erzeugten Laserstrahlungsfeldes ankommt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Materialbearbeitungs-Lasersystem eine zweite Abbildungseinrichtung zum Abbilden des mindestens einen Laserstrahlungsfeldes auf einen zu bearbeitenden Gegenstand umfasst. Insbesondere kann die zweite Abbildungseinrichtung ausgebildet sein, um zwei oder mehr Laserstrahlungsfelder auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abzubilden. Beispielweise kann die zweite Abbildungseinrichtung in Form einer Fokussiereinrichtung ausgebildet sein, um die Laserstrahlungsfelder in gewünschter Weise auf den zu bearbeitenden Gegenstand zu fokussieren.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die zweite Abbildungseinrichtung für jedes der mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme einen Laserlichtwellenleiter umfasst, wenn jeweils ein erstes Ende der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter mit einem der mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme zusammenwirkend angeordnet und/oder ausgebildet ist zum Einkoppeln der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder in die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter und wenn zweite Enden der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und zu einem Laserlichtwellenleiterbündel räumlich dicht gepackt angeordnet sind. Diese Weiterbildung ermöglicht es insbesondere, die einzelnen Festkörperlaserverstärkungssysteme in gewünschter Weise anzuordnen, und insbesondere eine optimale Kühlung derselben zu erreichen. Die erzeugten Laserstrahlungsfelder können dann beispielsweise jeweils in einen Laserlichtwellenleiter eingekoppelt werden, sodass diese in gewünschter Weise zur Materialbearbeitung auf einen zu bearbeitenden Gegenstand gerichtet werden können. Besonders einfach handhabbar wird das Materialbearbeitungs-Lasersystem insbesondere dadurch, dass die zweiten Enden der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter zu einem Laserlichtwellenleiterbündel zusammengefasst werden, und zwar insbesondere durch räumlich dicht gepackte Anordnung der zweiten Enden zur Ausbildung des Laserlichtwellenleiterbündels .
  • Vorzugsweise ist die zweite Abbildungseinrichtung ausgebildet zum mindestens teilweise überlappenden Abbilden der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder auf den zu bearbeitenden Gegenstand. Insbesondere kann sie auch zum fokussierenden Abbilden der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder auf den zu bearbeitenden Gegenstand ausgebildet sein. So lassen sich die Laserstrahlungsfelder in gewünschter Weise, insbesondere mit einem vorgebbaren Strahldurchmesser, auf den zu bearbeitenden Gegenstand abbilden, beispielsweise um diesen teilweise abzutragen, zu erhitzen oder zu schneiden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn ein Überlappungsgrad der auf den zu bearbeitenden Gegenstand abgebildeten überlappenden Laserstrahlungsfelder mindestens etwa 75% beträgt. Insbesondere ist es günstig, wenn der Überlappungsgrad mindestens etwa 90% beträgt. Idealerweise beträgt der Überlappungsgrad 100%. Auf diese Weise ist insbesondere eine nicht kohärente Überlagerung der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder einfach und kostengünstig möglich.
  • Auf einfache und kostengünstige Weise lassen sich die Laserstrahlungsfelder zusammenführen und handhabbar auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abbilden, wenn die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter in Form von Glasfasern ausgebildet sind.
  • Für eine besondere kompakte Ausbildung des Materialbearbeitungs-Lasersystems ist es günstig, wenn die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 400 µm bis etwa 1000 µm aufweisen. Insbesondere kann ein Durchmesser der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter etwa 600 µm betragen. Insbesondere lassen sich zweite Enden von derartigen Laserlichtwellenleitern zu einem Laserlichtwellenleiterbündel zusammenfassen mit einem Durchmesser von unter 2 mm. Abhängig von einem Durchmesser der einzelnen Laserlichtwellenleiter kann ein Durchmesser des Laserlichtwellenleiterbündels sogar noch kleiner sein, beispielsweise kleiner als 1 mm.
  • Um das Einkoppeln in die Laserlichtwellenleiter zu vereinfachen und zudem ein besonders kompaktes Laserlichtwellenleiterbündel auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter getapert ausgebildet sind. Ein Durchmesser der Laserlichtwellenleiter an ihrem ersten Ende ist dabei insbesondere deutlich größer als ein Durchmesser der Laserlichtwellenleiter an ihrem zweiten Ende.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Materialbearbeitungs-Lasersystem mindestens eine zweite Justiereinrichtung zum Justieren der zweiten Abbildungseinrichtung relativ zu mindestens einem der zweiten Enden der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter umfasst. Mit der zweiten Justiereinrichtung können also die zweite Abbildungseinrichtung und mindestens ein zweites Ende beziehungsweise aber auch alle zweiten Enden der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter relativ zueinander so justiert werden, dass die Laserlichtstrahlungsfelder in gewünschter Weise auf den zu bearbeitenden Gegenstand abgebildet werden können. Die zweite Justiereinrichtung kann ebenso wie die erste Justiereinrichtung insbesondere eine Halteeinrichtung zum Festlegen an einem zweiten Ende oder an mehreren zweiten Enden der mindestens zwei Lichtwellenleiter umfassen sowie Einstelleinrichtungen, beispielsweise in Form von Einstellschrauben, um die zweite Abbildungseinrichtung relativ zur Halteeinrichtung zu bewegen, insbesondere zu positionieren und/oder zu orientieren. Die zweite Abbildungseinrichtung kann insbesondere mindestens eine Abbildungslinse umfassen, beispielsweise eine Kollimationslinse und/oder eine Fokussierlinse, um die aus einem oder mehreren zweiten Enden der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter austretenden Laserstrahlungsfelder in gewünschter Weise auf den zu bearbeitenden Gegenstand abzubilden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das Materialbearbeitungs-Lasersystem in Form eines Laser-Lithotripters ausgebildet ist. Ein solches gepulstes Materialbearbeitungs-Lasersystem mit einer Parameterkombination, welche eine Laserwellenlänge bei etwa 2 µm mit optimaler Absorption und Pulsdauer im unteren µs-Bereich zur Schockwellenerzeugung umfasst, ermöglicht es insbesondere besonders gut, kristalline Ablagerungen in einem menschlichen oder tierischen Körper durch thermische Behandlung bei gleichzeitiger Schockwellenerzeugung zu zerkleinern, beispielsweise Nieren- oder Gallensteine.
  • Gemäß der Erfindung wird ferner die Verwendung eines der oben beschriebenen Materialbearbeitungs-Lasersysteme zur Behandlung von kristallinen Ablagerungen im menschlichen oder tierischen Körper, insbesondere zum Zerkleinern von Nierensteinen, oder von Kunststoffen vorgeschlagen. Beispielsweise lassen sich Kunststoffe teilweise aufschmelzen, um so miteinander zu verbindende Teile dauerhaft fest zu verbinden.
  • Die vorstehende Beschreibung umfasst somit insbesondere die nachfolgend in Form durchnummerierter Sätze definierten Ausführungsformen medizinischer Instrumentarien:
    1. 1. Festkörperlaserverstärkungssystem (52), insbesondere in Form eines Scheibenlaserverstärkungssystems, umfassend einen ein laseraktives Medium aufweisenden Festkörper (18) und mindestens eine Pumplaserstrahlungsquelle (12) zum Erzeugen eines Pumplaserstrahlungsfeldes (14), gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Pumplaserstrahlungsquelle (12) zum Erzeugen von mindestens einem weiteren Pumplaserstrahlungsfeld (14) und durch eine erste Abbildungsvorrichtung (66) zum Abbilden der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder (14) auf den Festkörper (18).
    2. 2. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abbildungsvorrichtung (66) mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) umfasst, dass jeweils ein erstes Ende (58) der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) mit einer der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12)zusammenwirkend angeordnet und/ oder ausgebildet ist zum Einkoppeln der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder (14) in die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) und dass zweite Enden (62) der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und zu einem Pumplichtwellenleiterbündel (64) räumlich dicht gepackt angeordnet sind.
    3. 3. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abbildungsvorrichtung (66) ausgebildet ist zum mindestens teilweise überlappenden Abbilden der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder (14) auf den Festkörper (18).
    4. 4. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlappungsgrad der auf den Festkörper (18) abgebildeten überlappenden Pumplaserstrahlungsfelder (14) mindestens etwa 75% beträgt, insbesondere mindestens etwa 90%.
    5. 5. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Sätze 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) in Form von Glasfasern ausgebildet sind.
    6. 6. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Sätze 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 400 µm bis etwa 1000 µm aufweisen, insbesondere einen Durchmesser von etwa 600 µm.
    7. 7. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Sätze 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) getapert ausgebildet sind.
    8. 8. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Sätze 2 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens eine Kollimationseinrichtung (112) zum Kollimieren der mindestens zwei aus den zweiten Enden (62) der Pumplichtwellenleiter (60) austretenden Pumplaserstrahlungsfelder (14).
    9. 9. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 8, gekennzeichnet durch eine einzige gemeinsame Kollimationseinrichtung (112) für die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60).
    10. 10. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 8, gekennzeichnet durch mindestens zwei Kollimationseinrichtungen (112), die jeweils einem der zweiten Enden der Pumplichtwellenleiter (60) zugeordnet sind.
    11. 11. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kollimationseinrichtungen (112) räumlich dichtgepackt angeordnet sind.
    12. 12. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Sätze 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kollimationseinrichtung (112) mindestens eine Kollimationslinse (82) umfasst.
    13. 13. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Sätze 8 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens eine erste Justiereinrichtung (84) zum Justieren der mindestens einen Kollimationseinrichtung (112) relativ zu mindestens einem der zweiten Enden (62) der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60).
    14. 14. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumplaserwellenlänge der von den mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12) erzeugten Pumplaserstrahlungsfelder (14) in einem Bereich von etwa 1,8 µm bis etwa 2 µm liegt.
    15. 15. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumplaserwellenlänge etwa 1,9 µm beträgt.
    16. 16. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Sätze, gekennzeichnet durch drei oder sieben Pumplaserstrahlungsquellen (12) zum Erzeugen von drei oder sieben Pumplaserstrahlungsfeldern (14).
    17. 17. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12) in Form von Diodenlaserstacks (56) oder Faserlasern ausgebildet sind.
    18. 18. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenlaserstacks (56) in Form von InP-Diodenlaserstacks (56) ausgebildet sind und/oder dass die Faserlaser in Form von Thullium-Faserlasern ausgebildet sind.
    19. 19. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper (18) in Form einer Festkörperscheibe (18) ausgebildet ist.
    20. 20. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das laseraktive Medium Holmium ist.
    21. 21. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper (18) in Form eines Kristalls ausgebildet ist.
    22. 22. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Satz 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall ein Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall ist.
    23. 23. Materialbearbeitungs-Lasersystem (94) umfassend mindestens ein Festkörperlaserverstärkungssystem (52), insbesondere in Form eines Scheibenlaserverstärkungssystems, umfassend einen ein laseraktives Medium aufweisenden Festkörper (18), mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12) zum Erzeugen von mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfeldern (14), einen Resonator (24) und eine Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung (30)zum kontinuierlichen oder gepulsten Auskoppeln mindestens einen Teils des mindestens einen Laserstrahlungsfeldes (28) aus dem Resonator (24), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Festkörperlaserverstärkungssystem (52) in Form eines Festkörperlaserverstärkungssystem (52) nach einem der voranstehenden Sätze ausgebildet ist.
    24. 24. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Satz 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasestrahlungsauskoppeleinrichtung (30) einen im Resonator (24) angeordneten akustooptischen Schalter (34) oder eine Anregungssteuerung (36) zum gepulsten Pumpen des mindestens einen Festkörperlaserverstärkungssystems (52) zum Erzeugen von Laserpulsen umfasst.
    25. 25. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Satz 23 oder 24, gekennzeichnet mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme (52), insbesondere durch drei oder sieben Festkörperlaserverstärkungssystem (52).
    26. 26. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Sätze 23 bis 25, gekennzeichnet durch eine zweite Abbildungseinrichtung (102) zum Abbilden des mindestens einen Laserstrahlungsfeldes (28) auf einen zu bearbeitenden Gegenstand (104).
    27. 27. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Satz 26, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abbildungseinrichtung (102) für jedes der mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme (52) einen Laserlichtwellenleiter (92) umfasst, dass jeweils ein erstes Ende (96) der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) mit einem der mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme (52)zusammenwirkend angeordnet und/ oder ausgebildet ist zum Einkoppeln der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder (28) in die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) und dass zweite Enden (98) der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und zu einem Laserlichtwellenleiterbündel (100) räumlich dicht gepackt angeordnet sind.
    28. 28. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Satz 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abbildungsvorrichtung (102) ausgebildet ist zum mindestens teilweise überlappenden Abbilden der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder (28) auf den zu bearbeitenden Gegenstand (104).
    29. 29. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Satz 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlappungsgrad der auf den zu bearbeitenden Gegenstand (104) abgebildeten überlappenden Laserstrahlungsfelder (28) mindestens etwa 75% beträgt, insbesondere mindestens etwa 90%.
    30. 30. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Sätze 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) in Form von Glasfasern ausgebildet sind.
    31. 31. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Sätze 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 400 µm bis etwa 1000 µm aufweisen, insbesondere einen Durchmesser von etwa 600 µm.
    32. 32. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Sätze 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) getapert ausgebildet sind.
    33. 33. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Sätze 26 bis 32, gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Justiereinrichtung (106) zum Justieren der zweiten Abbildungseinrichtung (102) relativ zu mindestens einem der zweiten Enden (98) der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92).
    34. 34. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Sätze 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialbearbeitungs-Lasersystem (94) in Form eines Laser-Lithotripters ausgebildet ist.
    35. 35. Verwendung eines Materialbearbeitungs-Lasersystems (94) nach einem der Sätze 23 bis 34 zur Behandlung von kristallinen Ablagerungen im menschlichen oder tierischen Körper, insbesondere zum Zerkleinern von Nierensteinen, oder von Kunststoffen.
  • Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung eines Materialbearbeitungs-Lasersystems (Stand der Technik);
    • 2: eine schematische, perspektivische Darstellung eines Teils eines Laserverstärkungssystems (Stand der Technik;
    • 3: eine schematische Schnittansicht einer dichtesten Packung eines drei Lichtwellenleiter umfassenden Lichtwellenleiterbündels;
    • 4: eine schematische Schnittansicht einer Justiereinrichtung zum Positionieren und Ausrichten eines zweiten Endes eines Lichtwellenleiters relativ zu einer Abbildungseinrichtung;
    • 5: eine schematische Darstellung eines aus drei einander überlappenden Pumplaserstrahlungsfeldern gebildeten Pumpflecks auf einem scheibenförmigen Festkörper;
    • 6: eine schematische Darstellung eines Materialbearbeitungs-Lasersystems umfassend ein Festkörperlaserverstärkungssystem mit drei Pumplaserstrahlungsquellen;
    • 7: eine schematische Schnittansicht eines getaperten Lichtwellenleiters;
    • 8: eine schematische Darstellung eines Materialbearbeitungs-Lasersystems umfassend drei Festkörperlaserverstärkungssysteme mit jeweils drei Pumplaserstrahlungsquellen;
    • 9: eine schematische perspektivische Ansicht eines Lichtwellenleiterbündels mit einer dichtesten Linsenpackung;
    • 10: eine schematische Darstellung eines Einzelpulses mit einer Pulslänge von etwa 1 µs und einer Leistung von etwa 5 W bei einer Repetitionsrate von 1 kHz;
    • 11: eine schematische Darstellung der Abhängigkeit der Ausgangsleistung eines Materialbearbeitungs-Lasersystems mit einem Festkörperlaserverstärkungssystem umfassend drei Pumpstrahlungsquellen in Form von drei InP-Diodenlaserstacks;
    • 12: eine schematische Darstellung der Abhängigkeit einer mittleren Ausgangsleistung eines Scheibenlasers in Abhängigkeit einer Pumpleistung vor und nach dem Einkoppeln in einen Laserlichtwellenleiter;
    • 13: eine schematische Darstellung der Abhängigkeit der Ausgangsleistung und des Wirkungsgrads eines Ho:YAG Scheibenlasers von der Pumpleistung im cw-Betrieb;
    • 14: eine fotografische Wiedergabe eines künstlichen KalziumoxalatKristalls, welcher mit 1 µs-Pulsen bei einer Repetitionsrate von 1 kHz und einer Leistung von 5 W für zehn Minuten bearbeitet wurde; und
    • 15: eine beispielhafte Darstellung von durch Selbstoszillation erzeugten Laserstrahlungspulsen .
  • In 1 ist schematisch der Aufbau eines Festkörperlasers 10 dargestellt.
  • Mit einer Pumplaserstrahlungsquelle 12 wird ein Pumplaserstrahlungsfeld 14 erzeugt, welches über Abbildungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Parabolspiegels 16, auf eine Festkörperscheibe 18 abgebildet wird.
  • Eine Rückseite der Festkörperscheibe 18 ist auf einem Kühlelement 20 angeordnet und mit einer reflektierenden Beschichtung versehen. Die Rückseite der Festkörperscheibe 18 bildet so einen Endspiegel 22 eines Resonators 24 des Festkörperlasers 10. Der Resonator 24 umfasst ferner einen Auskoppelspiegel 26.
  • In der Festkörperscheibe 18 ist ein laseraktives Medium enthalten, welches durch das Pumplaserstrahlungsfeld 14 angeregt wird.
  • Die im laseraktiven Medium erzeugte Laserstrahlung definiert ein Laserstrahlungsfeld 28, welches im Resonator 24 verbleibt, bis mit einer Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung 30 mindestens ein Teil des Laserstrahlungsfelds 28 aus dem Resonator 24 ausgekoppelt wird. Die Auskopplung kann dabei kontinuierlich durch den Auskoppelspiegel 26 erfolgen, welcher insbesondere für die Laserstrahlung teilweise transparent ausgebildet ist. So kann ein Teil des Laserstrahlungsfelds 28 kontinuierlich durch den Auskoppelspiegel 26 aus dem Resonator 24 austreten. Auf diese Weise lässt sich der Festkörperlaser 10 im cw-Betrieb betreiben.
  • Optional kann die Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung 30 eine Steuerungseinrichtung 32 und einen optischen Schalter 34, beispielsweise in Form eines akustooptischen Modulators, umfassen. Der Schalter 34 ist im Resonator 24 angeordnet und kann über die Steuerungseinrichtung 32 zum Erzeugen gepulster Laserstrahlung für das Laserstrahlungsfeld 28 temporär geöffnet werden. So lassen sich mit dem Festkörperlaser 10 im Q-switch-Betrieb Pulse erzeugen. Ein Beispiel eines solchen Laserpulses ist in 10 dargestellt mit einer Pulslänge von etwa 1 µs und einer mittleren Pulsleistung von 5W bei einer Repetitionsrate von einigen kHz. Auf diese Weise lässt sich der Festkörperlaser 10 im Puls-Betrieb betreiben.
  • Statt des Schalters 34 kann die Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung 30 optional oder alternativ auch eine Steuerverbindung 36 zwischen der Steuerungseinrichtung 32 und der Pumplaserstrahlungsquelle 12 umfassen. Beispielsweise kann die Pumplaserstrahlungsquelle 12 von der Steuerungseinrichtung 32 derart angesteuert werden, dass sie gepulste Pumplaserstrahlung erzeugt. Das laseraktive Medium in der Festkörperscheibe 18 wird dann gepulst angeregt und es entsteht eine Selbstoszillation im Anschwingverhalten des Lasers. Ein solcher Anregungspuls 38 ist in 15 schematisch dargestellt.
  • Im laseraktiven Medium der Festkörperscheibe 18 bilden sich Laserpulse 40a, 40b, 40c, 40d und 40e aus. Da der Scheibenlaser durch sein dünnes aktives Medium im Mehrfachdurchgangs-Pumpbetrieb anregt, wird mit relativ hohen Ionenkonzentrationen im Vergleich zu Stablasersystemen gearbeitet. Dies ermöglicht es, Pulslängen im µs-Bereich zu erzeugen. Durch erneute Anregung des laseraktiven Mediums in der Festkörperscheibe 18 mit einem Anregungspuls 38 wird wiederum eine Mehrzahl von Laserpulsen erzeugt. Diese können den Resonator 24 durch den Auskoppelspiegel 26 verlassen. So lässt sich der Festkörperlaser 10 ebenfalls im Puls-Betrieb betreiben.
  • Da die Festkörperscheibe 18 sehr dünn ist, beispielsweise kann sie eine Dicke 42 in einem Bereich von nur etwa 100 µm bis etwa 300 µm aufweisen, wird nur ein kleiner Teil der Leistung im Pumplaserstrahlungsfeld 14 bei je einem Durchgang desselben durch die Festkörperscheibe 18 vom laseraktiven Medium absorbiert.
  • Um hier eine bessere Verstärkung zu erreichen, können optional Umlenkeinheiten 44 und 46 vorgesehen sein mit relativ zueinander geneigten, für das Pumplaserstrahlungsfeld reflektierend ausgebildeten Flächen 48 beziehungsweise 50.
  • Die Festkörperscheibe 18, der Parabolspiegel 16 und die Umlenkeinheiten 44 und 46 bilden ein Festkörperlaserverstärkungssystem 52, welches optional auch die Pumplaserstrahlungsquelle 12 umfassen kann.
  • Das Pumplaserstrahlungsfeld 14 wird nach dem Eintreten in das Festkörperlaserverstärkungssystem 52 zunächst über den Parabolspiegel 16 auf die Festkörperscheibe 18 abgebildet, durchläuft diese, wird am Endspiegel 22 reflektiert und läuft durch die Festkörperscheibe 18 zurück auf den Parabolspiegel 16. Von dort trifft das Pumplaserstrahlungsfeld 14 auf eine der Flächen 50 der Umlenkeinheit 46, wird auf die andere Fläche 50 der Umlenkeinheit 46 geleitet und von dort zurück auf den Parabolspiegel 16.
  • Vom Parabolspiegel 16 durchläuft das Pumplaserstrahlungsfeld 14 die Festkörperscheibe 18 wiederum zweimal unter Berücksichtigung der Totalreflexion am Endspiegel 22 und trifft wieder auf den Parabolspiegel 16. Von dort wird das Pumplaserstrahlungsfeld 14 auf eine der Flächen 48 der Umlenkeinheit 44 gelenkt, von dieser auf die andere Fläche 48 der Umlenkeinheit 44 und wieder zurück auf den Parabolspiegel 16, von dem das Pumplaserstrahlungsfeld 14 ein letztes Mal auf die Festkörperscheibe 18 abgebildet wird und diese zweimal in der beschriebenen Weise durchläuft.
  • Durch eine entsprechende Anzahl von Umlenkeinheiten 44 und 46 kann die Zahl der Durchgänge des Pumplaserstrahlungsfelds 14 durch die Festkörperscheibe 18 gegebenenfalls weiter erhöht werden, um höhere Absorptionen und damit Verstärkungen des Festkörperlaserverstärkungssystems 52 zu erhalten.
  • Wie weiter oben beschrieben sind Ausgangsleistungen in der Pumplaserstahlungsquelle 12 typischerweise begrenzt. Um hier die Pumpleistung zu erhöhen, werden, wie schematisch in 6 dargestellt, mehrere Pumplaserstahlungsquellen 12 zusammengekoppelt. Als Pumplaserstrahlungsquellen 12 können insbesondere Diodenlaserstacks 56 in Form von InP-Diodenlaserstacks zum Einsatz kommen oder aber auch Faserlaser in Form von Thullium-Faserlasern.
  • Die aus den Pumplaserstahlungsquellen 12 austretende Laserstrahlung wird in erste Enden 58 von drei Pumplichtwellenleitern 60 eingekoppelt.
  • Zweite Enden 62 der Pumplichtwellenleiter 60 werden zur Ausbildung eines Pumplichtwellenleiterbündels 64 räumlich dicht gepackt angeordnet
  • Mit einer ersten Abbildungseinrichtung 66 werden die drei aus den Pumplichtwellenleitern 60 austretenden Pumplaserstrahlungsfelder 14 auf eine Festkörperscheibe 18 eines Festkörperlasermoduls 54 abgebildet. Dieses umfasst insbesondere die Festkörperscheibe 18 und den Parabolspiegel 16 sowie optional auch die Umlenkeinheiten 44 und 46. Es bildet somit einen Teil des Festkörperlaserverstärkungssystems 52.
  • Die räumlich dichte Packung der zweiten Enden 62 der Pumplichtwellenleiter 60 ist in einer Schnittansicht schematisch in 3 dargestellt.
  • Die Pumplaserstrahlungsfelder 14, die aus den Pumplichtwellenleitern 60 austreten, bilden auf der Festkörperscheibe 18 drei Pumpflecke 68a, 68b und 68c. Idealerweise überlappen diese Pumpflecke 68a, 68b, und 68c vollständig. Günstigerweise beträgt ein Überlappungsgrad der drei Pumpflecken 68a, 68b und 68c mindestens etwa 75%, vorzugsweise mindestens etwa 90%.
  • Die Pumplichtwellenleiter 60 haben vorzugsweise einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 600 µm bis etwa 1000 µm.
  • Insbesondere können die Pumplichtwellenleiter 64 in Form von sogenannten getaperten Glasfasern 70 ausgebildet sein. Eine schematische Schnittansicht einer solchen getaperten Glasfaser 70 ist beispielsweise in 7 dargestellt. Der wirksame Innendurchmesser 72 der Glasfaser 70 beträgt an einem ersten Ende 74 beispielsweise etwa 800 µm, wohingegen ein wirksamer Innendurchmesser 76 an einem zweiten Ende 78 der getaperten Glasfaser 70 etwa 500 µm beträgt. So lassen sich die mit den Pumplaserstrahlungsquellen 12 erzeugten Pumplaserstrahlungsfelder 14 einfacher in Pumplichtwellenleiter 60 einkoppeln. Ferner lassen sich die zweiten Enden 62 räumlich noch kompakter zu einem Pumplichtwellenleiterbündel 64 zusammenfassen.
  • In der beschriebenen Weise können nicht nur drei Pumplaserstrahlungsquellen 12 zur Anregung einer Festkörperscheibe 18 zusammengekoppelt werden, sondern prinzipiell eine beliebige Zahl. Ein räumlich besonders kompakter Aufbau lässt sich insbesondere auch mit sieben Pumplaserstrahlungsquellen 12 erhalten. Die von den sieben Pumplaserstrahlungsquellen 12 erzeugten sieben Pumplaserstrahlungsfelder 14 werden in jeweils einen Pumplichtwellenleiter 60 eingekoppelt, so dass sieben zweite Enden 62 der Pumplichtwellenleiter 60 zu einem räumlich dicht gepackten, sieben Pumplichtwellenleiter 60 umfassenden Pumplichtwellenleiterbündel 64 zusammengeführt werden können.
  • Die aus den zweiten Enden 62 austretenden Pumplaserstrahlungsfelder 14 werden wieder über die erste Abbildungseinrichtung 66 auf die Festkörperscheibe 18 des Festkörperlasermoduls 54 abgebildet.
  • Die Abbildungseinrichtung 66 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass eine einzige gemeinsame erste Abbildungseinrichtung 66 vorgesehen ist, um die drei aus den zweiten Enden 62 austretenden Pumplaserstrahlungsfelder 14 auf die Festkörperscheibe 18 abzubilden.
  • Alternativ kann auch jedem zweiten Ende 62 der mehreren Pumplichtwellenleiter 60 eine eigene Abbildungseinrichtung 80 mit einer oder mehreren Abbildungslinsen 82 zugeordnet sein. Bei den Abbildungslinsen 82 kann es sich insbesondere um Kollimations- oder Fokussierlinsen handeln. So kann die Abbildungseinrichtung 80 insbesondere auch in Form einer Kollimationsreinrichtung 112 ausgebildet sein oder eine solche umfassen.
  • Die Abbildungseinrichtung 80 umfasst ferner optional eine erste Justiereinrichtung 84 zum Justieren der Abbildungseinrichtung 80 relativ zum zweiten Ende 62 des zugeordneten Pumplichtwellenleiters 60.
  • Die Abbildungslinsen 82 sind vorzugsweise in einem Gehäuse 86 angeordnet. Das zweite Ende 62 des Pumplichtwellenleiters 60 ist vorzugsweise in einer Halterung 88 gehalten. Beispielsweise mit Justierschrauben 90 der ersten Justiereinrichtung 84 lassen sich sowohl eine Position als auch eine Orientierung der zweiten Enden 62 der Pumplichtwellenleiter 60 relativ zu den Abbildungslinsen 82 positionieren und ausrichten.
  • In der beschriebenen Weise lassen sich insbesondere Pumplaserstrahlungsquellen 12 mit einer Pumpleistung von 100 W zusammenkoppeln, um so beispielsweise eine Gesamtanregungsleistung von 300 W zu erzielen.
  • Wie beschrieben können beispielsweise auch sieben Pumplaserstrahlungsquellen zusammengekoppelt werden oder auch noch mehr. So lässt sich auf einfache Weise eine Anregungsleistung durch Einsatz mehrerer Pumplaserstrahlungsquellen 12 skalieren. Insbesondere können so durch vergleichsweise kostengünstige Pumplaserstrahlungsquellen 12 insgesamt hohe Pumpleistungen bereitgestellt werden.
  • Die in der Festkörperscheibe 18 erzeugte Laserstrahlung kann wiederum in einen Laserlichtwellenleiter 92 eingekoppelt werden. Dabei kann es sich wie oben beschrieben und in Verbindung mit 7 erläutert, um eine getaperte Glasfaser 70 handeln.
  • Insgesamt kann so ein Materialbearbeitungs-Lasersystem 94 mit einer entsprechend hohen Ausgangsleistung bereitgestellt werden.
  • Insbesondere für die Materialbearbeitung ist es günstig, wenn noch höhere Ausgangsleistungen bereitgestellt werden. Hierzu können, wie schematisch in 8 dargestellt, beispielsweise drei Festkörperlasermodule 54 miteinander gekoppelt werden, indem die aus diesen austretenden Laserstrahlungsfelder 28 jeweils in ein erstes Ende 96 eines Laserlichtwellenleiters 92 eingekoppelt werden. Zweite Enden 98 der Laserlichtwellenleiter 92 werden zu einem Laserlichtwellenleiterbündel 100 zusammengeführt, und zwar analog wie in Figur 3 für die drei Pumplichtwellenleiter 60 dargestellt.
  • Die drei aus den zweiten Enden 98 austretenden Laserstahlungsfelder 28 werden über eine zweite Abbildungseinrichtung 102 auf einen zu bearbeitenden Gegenstand 104 abgebildet.
  • Die zweite Abbildungseinrichtung 102 kann grundsätzlich wie oben beschrieben analog zur ersten Abbildungseinrichtung 66 ausgebildet sein.
  • Es kann eine gemeinsame zweite Abbildungseinrichtung 102 für alle Laserlichtwellenleiter 92 vorgesehen sein oder eine zweite Abbildungseinrichtung 102 mit mehreren Abbildungseinrichtungen, die jeweils einem der zweiten Enden 98 der Laserlichtwellenleiter 92 zugeordnet sind.
  • Mit einer zweiten Justiereinrichtung 106 lässt sich die zweite Abbildungseinrichtung 102 relativ zu einem oder mehreren zweiten Enden 98 der Laserlichtwellenleiter 92 positionieren und/oder ausrichten.
  • Die in 8 beispielhaft dargestellte Anordnung kann insbesondere Teil eines Lithotripters sein. Beispielsweise können jeweils drei Pumplaserstrahlungsquellen 12 in Form von InP-Diodenlaserstacks mit einer Ausgangsleistung von jeweils 40 W zusammengekoppelt werden, um eine Festkörperscheibe 18 in einem Festkörperlasermodul 54 mit insgesamt 120 W Pumpleistung zu beaufschlagen.
  • Werden, wie in 8 schematisch dargestellt, beispielsweise drei solcher Festkörperlasermodule 54 zusammengekoppelt, die jeweils eine Ausgangsleistung von etwa 10 W aufweisen, können so insbesondere Laserpulse mit einer Gesamtleistung von 30 W, einer Pulsbreite von etwa 1 µs mit einer Repetitionsrate von 1 kHz erzeugt werden. Hierfür können beispielsweise Festkörperscheiben 18 aus Yttrium-Aluminium-Granat-Kristallen eingesetzt werden, die mit Holmium dotiert sind.
  • Wie in Verbindung mit 3 beschrieben, kann eine dichteste Packung der zweiten Enden der Pumplichtwellenleiter 60 oder der zweiten Enden 98 der Laserlichtwellenleiter 92 erreicht werden, indem diese direkt räumlich dicht gepackt werden.
  • Wird den zweiten Enden 62 beziehungsweise 98 jeweils eine eigene Abbildungseinrichtung 66 beziehungsweise 102 zugeordnet, so werden nicht die zweiten Enden 62 beziehungsweise 98, sondern die Abbildungseinrichtungen 66 beziehungsweise 102 räumlich dicht gepackt zusammengeführt. Es ergibt sich damit eine ähnliche Ansicht für drei Abbildungseinrichtungen 66 beziehungsweise 102 wie in 3 schematisch für drei Pumplichtwellenleiter 60 dargestellt.
  • Eine dicht begrenzte Packung der Abbildungseinrichtungen 66 beziehungsweise 102 wird, wie schematisch der 4 entnehmbar, somit nicht durch einen Durchmesser der Pumplichtwellenleiter 60 beziehungsweise der Laserlichtwellenleiter 92 definiert, sondern durch einen Durchmesser der Abbildungslinsen 82 beziehungsweise des Gehäuses 66, in dem diese angeordnet sind.
  • Die beschriebenen Materialbearbeitungs-Lasersysteme 94 beziehungsweise die Festkörperlaserverstärkungssysteme 52 lassen sich praktisch beliebig miteinander kombinieren. So können zum Pumpen einer Festkörperscheibe 18 beispielsweise drei oder sieben oder noch mehr Pumplaserstrahlungsquellen 12 vorgesehen sein. Zum Bearbeiten des Gegenstands kann wahlweise ein Festkörperlasermodul 54 genutzt oder es können insbesondere drei, sieben oder noch mehr Festkörperlasermodule 54 zusammengekoppelt werden. Auf diese Weise lassen sich in einfacher und beliebig skalierbarer Form die zur Bearbeitung von Gegenständen erforderlichen Leistungen der Laserstrahlungsfelder 28 bereitstellen.
  • Wie bereits erwähnt, kann ein beschriebenes Materialbearbeitungs-Lasersystem 94 als Laser-Lithotripter eingesetzt werden zur Entfernung kristalliner Ablagerungen im menschlichen oder tierischen Körper. Hierbei kann es sich insbesondere um Nierensteine handeln.
  • In 14 ist eine fotografische Wiedergabe eines künstlichen hergestellten Kalziumoxalatkristalls dargestellt. Dieser wurde mit gepulster Laserstrahlung mit einer Pulsbreite von 1 µs, einer mittleren Ausgangsleistung von 5 W und einer Repetitionsrate von 1 kHz zehn Minuten beaufschlagt. Die abgetragene Vertiefung 110 im Kalziumoxalatkristall 108 ist in 14 gut erkennbar.
  • In 11 ist beispielhaft die Abhängigkeit der cw-Ausgangsleistung in Watt eines Festkörperlasermoduls 54 mit einer Festkörperscheibe 18 aus Yttrium-Aluminium-Granat mit einer Dotierung von 1,6 % Holmium in Abhängigkeit der Pumpleistung von insgesamt drei InP-Diodenlaserstacks 56 dargestellt.
  • Eine lineare Abhängigkeit der cw-Ausgangsleistung von der Pumpleistung ist gut erkennbar.
  • 12 zeigt die Abhängigkeit der mittleren Ausgangsleistung eines Materialbearbeitungs-Lasersystems 94 mit einem Festkörpermodul 54, das von drei InP-Diodenlaserstacks 56 gepumpt wird. Angegeben sind die Ausgangsleistungen vor dem Eintritt in den Laserlichtwellenleiter 92 beziehungsweise die Transferfaser und nach Austritt aus dem Laserlichtwellenleiter 92 beziehungsweise der Transferfaser. Ferner angegeben sind die Pulsenergien der aus dem Laserlichtwellenleiter 92 austretenden Laserpulse. Die Verluste im Laserlichtwellenleiter 92 beziehungsweise beim Einkoppeln des Laserstrahlungsfelds 28 beziehungsweise Auskoppeln desselben aus dem Laserlichtwellenleiter 92 belaufen sich somit auf weniger als 50 %.
  • In 13 ist die Ausgangsleistung des Festkörperlasermoduls 54 in Abhängigkeit der Pumpleistung von drei InP-Diodenlaserstacks 56 dargestellt. Die Laserstrahlung wurde in einer Festkörperscheibe 18 mit einer Dicke von 300 µm und einer Dotierung von 2,5 % Holmium im Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall erzeugt. Es ergibt sich eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit der mittleren Ausgangsleistung von der Pumpleistung. Ein Maximum des Wirkungsgrads wird bei einer Pumpleistung von etwa 50 W erreicht.
  • Mit den oben beschriebenen Materialbearbeitungs-Lasersystemen 94 lassen sich auch andere Materialien wie Kunststoffe bearbeiten, insbesondere Aufschmelzen oder Schneiden.
  • Wie bereits ebenfalls erwähnt, kann durch entsprechende Skalierung der Pumplaserstrahlungsquellen 12 sowie der Festkörperlasermodule 54 Laserstrahlung sowohl kontinuierlich als auch gepulst mit praktisch beliebigen Ausgangsleistungen erzeugt werden. Die Verwendung von Festkörperscheiben 18 in Form von Yttrium-Aluminium-Granat-Kristallen, die mit Holmium als laseraktivem Medium dotiert sind, ermöglicht die Erzeugung von Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 2,1 µm. Damit eignen sich derartige Materialbearbeitungs-Lasersysteme 94 insbesondere für medizinische Anwendungen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Festkörperlaser
    12
    Pumplaserstrahlungsquelle
    14
    Pumplaserstrahlungsfeld
    16
    Parabolspiegel
    18
    Festkörperscheibe
    20
    Kühlelement
    22
    Endspiegel
    24
    Resonator
    26
    Auskoppelspiegel
    28
    Laserstrahlungsfeld
    30
    Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung
    32
    Steuerungseinrichtung
    34
    Schalter
    36
    Steuerverbindung
    38
    Anregungspuls
    40
    Laserpuls
    42
    Dicke
    44
    Umlenkeinheit
    46
    Umlenkeinheit
    48
    Fläche
    50
    Fläche
    52
    Festkörperlaserverstärkungssystem
    54
    Festkörperlasermodul
    56
    Diodenlaserstacks
    58
    erstes Ende
    60
    Pumplichtwellenleiter
    62
    zweites Ende
    64
    Pumplichtwellenleiterbündel
    66
    erste Abbildungseinrichtung
    68
    Pumpfleck
    70
    Glasfaser
    72
    Innendurchmesser
    74
    erstes Ende
    76
    Innendurchmesser
    78
    zweites Ende
    80
    Abbildungseinrichtung
    82
    Abbildungslinse
    84
    erste Justiereinrichtung
    86
    Gehäuse
    88
    Halterung
    90
    Justierschraube
    92
    Laserlichtwellenleiter
    94
    Materialberarbeitungs-Lasersystem
    96
    erstes Ende
    98
    zweites Ende
    100
    Laserlichwellenleiterbündel
    102
    zweite Abbildungseinrichtung
    104
    Gegenstand
    106
    zweite Justiereinrichtung
    108
    Kalziumoxalatkristall
    110
    Vertiefung
    112
    Kollimationseinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011054024 A1 [0003]
    • EP 1252687 B1 [0003]
    • US 2001/0040909 A1 [0003, 0024]

Claims (20)

  1. Festkörperlaserverstärkungssystem (52), insbesondere in Form eines Scheibenlaserverstärkungssystems, umfassend einen ein laseraktives Medium aufweisenden Festkörper (18) und mindestens eine Pumplaserstrahlungsquelle (12) zum Erzeugen eines Pumplaserstrahlungsfeldes (14), gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Pumplaserstrahlungsquelle (12) zum Erzeugen von mindestens einem weiteren Pumplaserstrahlungsfeld (14) und durch eine erste Abbildungsvorrichtung (66) zum Abbilden der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder (14) auf den Festkörper (18).
  2. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abbildungsvorrichtung (66) mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) umfasst, dass jeweils ein erstes Ende (58) der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) mit einer der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12)zusammenwirkend angeordnet und/oder ausgebildet ist zum Einkoppeln der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder (14) in die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) und dass zweite Enden (62) der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und zu einem Pumplichtwellenleiterbündel (64) räumlich dicht gepackt angeordnet sind.
  3. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abbildungsvorrichtung (66) ausgebildet ist zum mindestens teilweise überlappenden Abbilden der mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfelder (14) auf den Festkörper (18).
  4. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlappungsgrad der auf den Festkörper (18) abgebildeten überlappenden Pumplaserstrahlungsfelder (14) mindestens etwa 75% beträgt, insbesondere mindestens etwa 90%.
  5. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) a) in Form von Glasfasern ausgebildet sind und/oder b) einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 400 µm bis etwa 1000 µm aufweisen, insbesondere einen Durchmesser von etwa 600 µm, und/oder c) getapert ausgebildet sind.
  6. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens eine Kollimationseinrichtung (112) zum Kollimieren der mindestens zwei aus den zweiten Enden (62) der Pumplichtwellenleiter (60) austretenden Pumplaserstrahlungsfelder (14).
  7. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch a) eine einzige gemeinsame Kollimationseinrichtung (112) für die mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) oder b) mindestens zwei Kollimationseinrichtungen (112), die jeweils einem der zweiten Enden der Pumplichtwellenleiter (60) zugeordnet sind, wobei insbesondere die mindestens zwei Kollimationseinrichtungen (112) räumlich dichtgepackt angeordnet sind.
  8. Festkörperlaserverstärkungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass a) die mindestens eine Kollimationseinrichtung (112) mindestens eine Kollimationslinse (82) umfasst und/oder b) das Festkörperlaserverstärkungssystem mindestens eine erste Justiereinrichtung (84) zum Justieren der mindestens einen Kollimationseinrichtung (112) relativ zu mindestens einem der zweiten Enden (62) der mindestens zwei Pumplichtwellenleiter (60) umfasst.
  9. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Pumplaserwellenlänge der von den mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12) erzeugten Pumplaserstrahlungsfelder (14) in einem Bereich von etwa 1,8 µm bis etwa 2 µm liegt, wobei insbesondere die Pumplaserwellenlänge etwa 1,9 µm beträgt, und/oder b) das Festkörperlaserverstärkungssystem drei oder sieben Pumplaserstrahlungsquellen (12) zum Erzeugen von drei oder sieben Pumplaserstrahlungsfeldern (14) umfasst.
  10. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12) in Form von Diodenlaserstacks (56) oder Faserlasern ausgebildet sind, wobei insbesonder die Diodenlaserstacks (56) in Form von InP-Diodenlaserstacks (56) ausgebildet sind und/oder dass die Faserlaser in Form von Thullium-Faserlasern ausgebildet sind.
  11. Festkörperlaserverstärkungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Festkörper (18) in Form einer Festkörperscheibe (18) ausgebildet ist und/oder b) das laseraktive Medium Holmium ist und/oder c) der Festkörper (18) in Form eines Kristalls ausgebildet ist, wobei insbesondere der Kristall ein Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall ist.
  12. Materialbearbeitungs-Lasersystem (94) umfassend mindestens ein Festkörperlaserverstärkungssystem (52), insbesondere in Form eines Scheibenlaserverstärkungssystems, umfassend einen ein laseraktives Medium aufweisenden Festkörper (18), mindestens zwei Pumplaserstrahlungsquellen (12) zum Erzeugen von mindestens zwei Pumplaserstrahlungsfeldern (14), einen Resonator (24) und eine Laserstrahlungsauskoppeleinrichtung (30)zum kontinuierlichen oder gepulsten Auskoppeln mindestens einen Teils des mindestens einen Laserstrahlungsfeldes (28) aus dem Resonator (24), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Festkörperlaserverstärkungssystem (52) in Form eines Festkörperlaserverstärkungssystem (52) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  13. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Lasestrahlungsauskoppeleinrichtung (30) einen im Resonator (24) angeordneten akustooptischen Schalter (34) oder eine Anregungssteuerung (36) zum gepulsten Pumpen des mindestens einen Festkörperlaserverstärkungssystems (52) zum Erzeugen von Laserpulsen umfasst und/oder b) das Materialbearbeitungs-Lasersystem mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme (52) umfasst, insbesondere durch drei oder sieben Festkörperlaserverstärkungssystem (52).
  14. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine zweite Abbildungseinrichtung (102) zum Abbilden des mindestens einen Laserstrahlungsfeldes (28) auf einen zu bearbeitenden Gegenstand (104).
  15. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abbildungseinrichtung (102) für jedes der mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme (52) einen Laserlichtwellenleiter (92) umfasst, dass jeweils ein erstes Ende (96) der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) mit einem der mindestens zwei Festkörperlaserverstärkungssysteme (52)zusammenwirkend angeordnet und/oder ausgebildet ist zum Einkoppeln der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder (28) in die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) und dass zweite Enden (98) der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und zu einem Laserlichtwellenleiterbündel (100) räumlich dicht gepackt angeordnet sind.
  16. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abbildungsvorrichtung (102) ausgebildet ist zum mindestens teilweise überlappenden Abbilden der mindestens zwei Laserstrahlungsfelder (28) auf den zu bearbeitenden Gegenstand (104), wobei insbesondere ein Überlappungsgrad der auf den zu bearbeitenden Gegenstand (104) abgebildeten überlappenden Laserstrahlungsfelder (28) mindestens etwa 75% beträgt, insbesondere mindestens etwa 90%.
  17. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass a) die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) in Form von Glasfasern ausgebildet sind und/oder b) die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter einen Durchmesser in einem Bereich von etwa 400 µm bis etwa 1000 µm aufweisen, insbesondere einen Durchmesser von etwa 600 µm, und/oder c) die mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92) getapert ausgebildet sind.
  18. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Justiereinrichtung (106) zum Justieren der zweiten Abbildungseinrichtung (102) relativ zu mindestens einem der zweiten Enden (98) der mindestens zwei Laserlichtwellenleiter (92).
  19. Materialbearbeitungs-Lasersystem nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialbearbeitungs-Lasersystem (94) in Form eines Laser-Lithotripters ausgebildet ist.
  20. Verwendung eines Materialbearbeitungs-Lasersystems (94) nach einem der Ansprüche 12 bis 19 zur Behandlung von kristallinen Ablagerungen im menschlichen oder tierischen Körper, insbesondere zum Zerkleinern von Nierensteinen, oder von Kunststoffen.
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