DE112011101288T5 - Strahldiagnostik- und Rückkopplungssystem sowie Verfahren für spektralstrahlkombinierteLaser - Google Patents

Strahldiagnostik- und Rückkopplungssystem sowie Verfahren für spektralstrahlkombinierteLaser Download PDF

Info

Publication number
DE112011101288T5
DE112011101288T5 DE112011101288T DE112011101288T DE112011101288T5 DE 112011101288 T5 DE112011101288 T5 DE 112011101288T5 DE 112011101288 T DE112011101288 T DE 112011101288T DE 112011101288 T DE112011101288 T DE 112011101288T DE 112011101288 T5 DE112011101288 T5 DE 112011101288T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
beams
laser
fiber
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112011101288T
Other languages
English (en)
Inventor
Donald JANDER
Pratheepan Madasamy
Eric Honea
Tolga Yilmaz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lockheed Martin Corp
Original Assignee
Lockheed Corp
Lockheed Martin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lockheed Corp, Lockheed Martin Corp filed Critical Lockheed Corp
Publication of DE112011101288T5 publication Critical patent/DE112011101288T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0064—Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
    • G02B6/02347—Longitudinal structures arranged to form a regular periodic lattice, e.g. triangular, square, honeycomb unit cell repeated throughout cladding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
    • G02B6/02366—Single ring of structures, e.g. "air clad"
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
    • G02B6/02371—Cross section of longitudinal structures is non-circular
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers
    • H01S3/06783—Amplifying coupler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/10015—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by monitoring or controlling, e.g. attenuating, the input signal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1305—Feedback control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/1001—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by controlling the optical pumping

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserstrahldiagnostik zur Fehlerbehebung von z. B. einer Wellenlängendrift für insbesondere Spektrahlstrahlkombinations-(SBC)-Lasersysteme. Das Diagnosesystem misst den Output des Lasers, wobei auf Grundlage dieser Messung eine Rückkopplung erfolgt, um den Faserlaser und/oder den faseroptischen Verstärker zu steuern bzw. zu regeln. Hierzu umfasst die Erfindung ein Ausgangsbeugungselement und eine Quelle für mehrere im Wesentlichen monochromatische Lichtstrahlen, einen ersten Lichtstrahl mit einer ersten zentralen Wellenlänge und einen zweiten Lichtstrahl mit einer zweiten zentralen Wellenlänge, wobei sich die Mehrzahl von Lichtstrahlen von der ersten zentralen Wellenlänge unterscheidet. Die Vielzahl an Strahlen wird aus unterschiedlichen Winkeln auf das Ausgangsbeugungselement auf eine einzige Stelle gelenkt, womit das Ausgangsbeugungselement sodann diese Lichtstrahlen spektral zu einem einzigen Strahl kombiniert. Eine Diagnoseeinrichtung kann feststellen, ob der erste Lichtstrahl fehlerhaft ausgerichtet ist, und falls dem so ist, wird eine Reguliereinrichtung gesteuert, um die regulierbare Charakteristik des ersten Lichtstrahls zu regulieren, damit der erste Lichtstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Erfindung zieht Nutzen aus:
    • – vorläufiger US-amerikanischer Patentanmeldung Nr. 61/343,947, eingereicht am 12. April 2010 von Matthias P. Savage-Leuchs, mit dem Titel „HIGH-POWER LASER SYSTEM HAVING DELIVERY FIBER WITH NON-CIRCULAR CROSS SECTION FOR ISOLATION AGAINST BACK REFLECTIONS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.052PV1);
    • – vorläufiger US-amerikanischer Patentanmeldung Nr. 61/343,948, eingereicht am 12. April 2010 von Matthias P. Savage-Leuchs, mit dem Titel „HIGH BEAM QUALITY AND HIGH AVERAGE POWER FROM LARGE-CORE-SIZE OPTICAL-FIBER AMPLIFIERS; SIGNAL AND PUMP MODE-FIELD ADAPTOR FOR DOUBLE-CLAD FIBERS AND ASSOCIATED METHOD” (Anwaltsaktenzeichen 5032.053.055PV1);
    • – vorläufiger US-amerikanischer Patentanmeldung Nr. 61/343,945, eingereicht am 12. April 2010 von Yongdan Hu et al., mit dem Titel „APPARATUS FOR OPTICAL FIBER MANAGEMENT AND COOLING” (Anwaltsaktenzeichen 5032.058PV1);
    • – vorläufiger US-amerikanischer Patentanmeldung Nr. 61/343,949, eingereicht am 12. April 2010 von Yongdan Hu, mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR IN-LINS FIBER-CLADDING-LIGHT DISSIPATION” (Anwaltsaktenzeichen 5032.061PV1); und
    • – vorläufiger US-amerikanischer Patentanmeldung Nr. 61/343,946, eingereicht am 12. April 2010 von Tolga Yilmaz et al., mit dem Titel „BEAM DIAGNOSTICS AND FEEDBACK SYSTEM AND METHOD FOR SPECTRALLY BEAM-COMBINED LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.062PV1);
    von denen jede vollumfänglich durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • Diese Erfindung ist ferner bezogen auf:
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,620,077 , erteilt am 17. November 2009 an Angus J. Henderson, mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR PUMPING AND OPERATING OPTICAL PARAMETRIC OSCILLATORS USING DFB FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.003US1);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,701,987 , erteilt am 20. April 2010 an Matthias P. Savage-Leuchs et al., mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING CHIRP-SLICE CONTROLLED-LINEWIDTH LASER-SEED SIGNALS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.004US2);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,471,705 , erteilt am 30. Dezember 2008 an David C. Gerstenberger et al., mit dem Titel „ULTRAVIOLET LASER SYSTEM AND METHOD HAVING WAVELENGTH IN THE 200-NM RANGE” (Anwaltsaktenzeichen 5032.005US1);
    • – vorläufige US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 60/703,824, eingereicht am 29. Juli 2005, mit dem Titel „PERIODIC FIBER TO SUPPRESS NONLINEAR EFFECTS IN RARE-EARTH-DOPED FIBER AMPLIFIERS AND LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.007PV1);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,386,211 , erteilt am 10. Juni 2008 an Fabio Di Teodoro et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF MEGAWATT-PEAK-POWER BEAMS FROM PHOTONIC-CRYSTAL RODS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.008US13);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,671,337 , erteilt am 2. März 2010 an Steven C. Tidwell, mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR POINTING A LASER BEAM” (Anwaltsaktenzeichen 5032.012US1);
    • – vorläufige US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 60/647,747, am 26. Januar 2005, von Anping Liu, mit dem Titel „SPECTRAL BEAM COMBINING OF HIGH POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen ACUO33/5032.013PV1);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,199,924 , erteilt am 3 April 2007 an Andrew J. W. Brown et al., mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.013US1);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,768,700 , erteilt am 3. August 2010 an Matthias P. Savage-Leuchs, mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR OPTICAL GAIN FIBER HAVING SEGMENTS OF DIFFERING CORE SIZES” (Anwaltsaktenzeichen 5032.014US1);
    • – US-amerikanisches Patent Veröffentlichungs-Nr. 2008/0077200 , eingereicht am 28. September 2006 von Mark P. Bendett et al., mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR STIMULATION OF NERVES AND AUTOMATED CONTROL OF SURGICAL INSTRUMENTS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.023US1);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,872,794 , erteilt am 18. Januar 2011 an John D. Minelly et al., mit dem Titel „HIGH-ENERGY EYE-SAFE PULSED FIBER AMPLIFIERS AND SOURCES OPERATING IN ERBIUM'S L-BAND” (Anwaltsaktenzeichen 5032.025US1);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,876,803 , erteilt am 25. Januar 2011 an Di Teodoro et al., mit dem Titel „HIGH-POWER, PULSED RING FIBER OSCILLATOR AND METHOD” (Anwaltsaktenzeichen 5032.032US1);
    • – US-amerikanisches Patent Nr. 7,876,498 , erteilt am 25. Januar 2011 an Eric C. Honea et al., mit dem Titel „PULSE-ENERGY-STABILIZATION APPROACH AND FIRST-PULSE-SUPPRESSION METHOD USING FIBER AMPLIFIER” (Anwaltsaktenzeichen 5032.033US1);
    • – US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 12/165,651, eingereicht am 30. Juni 2008 von Steven C. Tidwell et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF FANNED-IN LASER BEAMS WITH CHROMATIC-DISPERSION COMPENSATION USING A PLURALITY OF DIFFRACTIVE GRATINGS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.035US1);
    • – US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 12/624,327, eingereicht am 23. November 2009 von Roy D. Mead, mit dem Titel „SPECTRALLY BEAM COMBINED LASER SYSTEM AND METHOD AT EYE-SAFER WAVELENGTHS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.050US1);
    • – vorläufige US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 61/263,736, eingereicht am 23. November 2009 von Matthias P. Savage-Leuchs et al., mit dem Titel „Q-SWITCHED OSCILLATOR SEED-SOURCE FOR MOPA LASER ILLUMINATOR METHOD AND APPARATUS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.051PV1);
    • – US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 12/952,190, eingereicht am 22. November 2010 von Matthias P. Savage-Leuchs et al., mit dem Titel „Q-SWITCHED OSCILLATOR SEED-SOURCE FOR MOPA LASER ILLUMINATOR METHOD AND APPARATUS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.051US1);
    • – US-amerikanischer Patentanmeldung Nr. 12/854,868, eingereicht am 11. August 2010 von Tolga Yilmaz et al., mit dem Titel „IN-LINE FORWARDBACKWARD FIBER-OPTIC SIGNAL ANALYZER” (Anwaltsaktenzeichen 5032.056US1);
    • – US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 12/953,292, eingereicht am 23. November 2010 von Yongdan Hu et al., mit dem Titel „APPARATUS FOR OPTICAL FIBER MANAGEMENT AND COOLING” (Anwaltsaktenzeichen 5032.058US1); und
    • – US-amerikanische Patentanmeldung Nr. 12/793,508, eingereicht am 3. Juni 2010 von Matthias P. Savage-Leuchs et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR IN-LINS FIBER-CLADDING-LIGHT DISSIPATION” (Anwaltsaktenzeichen 5032.061US1);
    von denen jede(s) vollumfänglich durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Wellenleiter und insbesondere auf ein System und ein Verfahren für Laserstrahldiagnostik und Rückkopplungssteuerung- bzw. -regelung spektralstrahlkombinierter Laser, um Fehler wie Wellenlängendrift und dergleichen zu erfassen und zu korrigieren.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die große Verstärkungsbandbreite herkömmlicher Faserlasersysteme lässt den Betrieb über einen umfangreichen Wellenlängenbereich oder sogar abstimmbaren Betrieb zu. Für das einfachste Faserlasersystem mit Resonatorspiegeln, die Reflexionsvermögen quer durch einen ausgedehnten Wellenlängenbereich besitzen, kann die Ausgangswellenlänge sehr breit ausfallen und mit Pumpleistung, Faserlänge und/oder anderen Parametern variieren. Die Leistung, die sich aus Faserlasern und Faserlaserverstärkern erzeugen lässt, kann häufig durch nicht lineare optische Effekte in den Verstärkungs- und/oder Transportfasen begrenzt sein, die im System Einsatz finden.
  • Zwecks Erzeugung einzelner Laserlichtstrahlen mit sehr hohen Leistungsniveaus ist es wünschenswert, Spektralstrahlkombination (SBC: Spectral-Beam Combining) einer Mehrzahl von Laserstrahlen vorzunehmen, wie erläutert im US-amerikanischen Patent Nr. 7,386,211 mit dem Titel: „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF MEGAWATT-PEAK-POWER BEAMS FROM PHOTONIC-CRYSTAL RODS” und im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS”, von denen jedes hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen ist. Es ist erstrebenswert, hohe Spitzen- und Durchschnittsleistungen aus den in SBC-Systemen eingesetzten Faserlasern und -verstärkern hervorzubringen. Stimulierte Brillouin-Streuung (SBS) und sonstige nicht lineare Effekte, wie Selbstphasenmodulation (SPM), Vier-Wellen-Mischung (FWM) und stimulierte Raman-Streuung (SRS) sind die Haupteffekte, die die Ausgangsleistung und Pulsenergie eines Faserverstärkers oder -lasers beschränken. Um diese Effekte bei einem Faserverstärker/-laser zu unterdrücken, ist die Verwendung einer Seltenerd-dotierten (RE-dotierten) Doppelmantelfaser mit einem großen Kern günstig. Der große Kern verschafft zweierlei Vorteile: das Ausbreiten des Lichts über einen größeren Kern senkt die Intensität, die nicht lineare Prozesse vorantreibt, und das Erhöhen des Kern/Mantel-Durchmesserverhältnisses steigert die Pumpabsorption und ermöglicht die Verkürzung der Faser, um Nichtlinearitäten weiter zu reduzieren. Wenn jedoch eine gute Strahlqualität benötigt wird, erfordert das Vergrößern des Kerndurchmessers der Faser, dass die numerische Apertur (NA) der Faser verkleinert wird, damit sich Moden höherer Ordnung nicht in der Faser ausbreiten können. Erwiesenermaßen wird eine gute Strahlqualität erzielt, wenn Fasern, die einen verhältnismäßig großen Kern und eine kleine NA besitzen, mit Moden-Filtertechniken benutzt werden, aber es bestehen praktische Nachteile für die Verwendung derartiger Fasern. Fasern mit sehr geringen NA-Werten weisen, selbst hinsichtlich Biegungen mit verhältnismäßig großem Radius, starke Biegeverluste auf. Bei jenen Fasern mit der geringsten NA muss die Faser ziemlich gerade gehalten werden, da andernfalls der optische Verstärker und/oder Laser eine sehr geringe Effizienz besitzt, weil der Biegeverlust zu hoch wird. Da ein typischer Laseroszillator oder -verstärker eine Verstärkerfaser mit einer Länge von einem Meter oder mehr benötigen kann, hat das Nicht-in-der-Lage-Sein, die Faser zu wickeln, ein kompaktes Verpacken des Faserlasersystems ausgeschlossen. Die stimulierte Brillouin-Streuung (SBS) stellt ein wohlbekanntes Phänomen dar, das zu Leistungseinschränkungen oder sogar zur Zerstörung eines Hochleistungsfasersystems führen kann aufgrund sporadischer oder instabiler Rückkoppelung, Selbstlasern, Pulskompression und/oder Signalverstärkung.
  • Das US-amerikanische Patent Nr. 6,192,062 , erteilt am 20. Februar 2001 an Sanchez-Rubin et al., mit dem Titel „BEAM COMBINING OF DIODE LASER ARRAY ELEMENTS FOR HIGH BRIGHTNESS AND POWER” und das US-amerikanische Patent Nr. 6,208,679 , erteilt am 27. März 2001 an Sanchez-Rubin et al., mit dem Titel „HIGH-POWER MULTI-WAVELENGTH EXTERNAL CAVITY LASER” beschreiben die grundlegenden Techniken der Spektralstrahlkombination und sind beide durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
  • In einigen Ausführungsformen sind die für Spektralstrahlkombination eingesetzten Gitter „blazed”, d. h. mit V-förmigen Furchen ausgebildet, deren Seitenwandwinkel asymmetrisch in Bezug auf einen Vektor sind, der sich zur Gesamtfläche des Gitters normal verhält. Das US-amerikanische Patent Nr. 3,728,117 , erteilt am 17. April 1973 an Heidenhain et al., mit dem Titel „OPTICAL DIFFRACTION GRID” (durch Bezugnahme hierin aufgenommen) schildert ein Verfahren zur Herstellung von Blazegittern mit asymmetrischen Furchen. Das US-amerikanische Patent Nr. 4,895,790 , erteilt am 23. Januar 1990 an Swanson et al., mit dem Titel „HIGH-EFFICIENCY, MULTILEVEL, DIFFRACTIVE OPTICAL ELEMENTS” (durch Bezugnahme hierin aufgenommen) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Blazegittern mit asymmetrischen Furchen unter Verwendung binärer Photolithographie, um abgestufte Profile zu schaffen. Das US-amerikanische Patent Nr. 6,097,863 , erteilt am 1. August 2000 an Chowdhury, mit dem Titel „DIFFRACTION GRATING WITH REDUCED POLARRATION SENSITIVITY” (durch Bezugnahme hierin aufgenommen) erläutert ein reflektierendes Beugungsgitter mit reduzierter Polarisationsempfindlichkeit zum Verteilen der Signale. Das Chowdhury-Gitter beinhaltet Facetten, die ausgerichtet sind mit dem Zweck, Effizienzschwankungen innerhalb einer Transmissionsbandbreite zu reduzieren, und die geformt sind mit dem Zweck, Unterschiede zwischen den Beugungseffizienzen in zwei orthogonalen Differentiationsrichtungen zu reduzieren. Das US-amerikanische Patent Nr. 4,313,648 , erteilt am 2. Februar 1982 an Yano et al., mit dem Titel „PATTERNED MULTI-LAYER STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD” (durch Bezugnahme hierin aufgenommen) beschreibt ein Herstellungsverfahren für einen gemusterten (gestreiften) mehrlagigen Artikel.
  • Das US-amerikanische Patent Nr. 6,822,796 , erteilt am 23. November 2004 an Takada et al., mit dem Titel „DIFFRACTIVE OPTICAL ELEMENT” (durch Bezugnahme hierin aufgenommen) schildert ein Verfahren zur Herstellung von Blazegittern, die asymmetrische Furchen mit dielektrischen Beschichtungen haben. Das US-amerikanische Patent Nr. 6,958,859 , erteilt am 25. Oktober 2005 an Hoose et al., mit dem Titel „GRATING DEVICE WITH HIGH DIFFRACTION EFFICIENCY” (durch Bezugnahme hierin aufgenommen) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Blazegittern mit dielektrischen Beschichtungen.
  • Das US-amerikanische Patent Nr. 5,907,436 mit dem Titel „MULTILAYER DIELECTRIC DIFFRACTION GRATINGS” wurde am 25. Mai 1999 an Perry et al. erteilt und ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen. Dieses Patent erläutert Design und Fertigung dielektrischer Gitterstrukturen mit hoher Beugungseffizienz. Die Gitter besitzen eine mehrschichtige Struktur aus alternierenden dielektrischen Indexmaterialien, mit einer Gitterstruktur auf der Multischicht obendrauf, und erhalten wird ein Beugungsgitter von regulierbarer Effizienz und variabler optischer Bandbreite.
  • Das US-amerikanische Patent Nr. 6,212,310 mit dem Titel „HIGH POWER FIBER GAIN MEDIA SYSTEM ACHIEVED THROUGH POWER SCALING VIA MULTIPLEXING” wurde am 3. April 2001 an Waarts et al. erteilt und ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen. Dieses Patent beschreibt gewisse Verfahren zur Leistungsskalierung durch Multiplexen multipler Faserverstärkungsquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen, Pulsen oder Polarisationenmoden; Betrieb wird erzielt durch Multiplexkombinieren der multiplen Faserverstärkungsquellen, um hohe Leistungsausgaben zu liefern, z. B. von Dutzenden von Watt bis zu Hunderten von Watt, bereitgestellt auf einer Monomode- oder Multimodefaser. Ein von Waarts et al. beschriebenes Verfahren ähnelt jenem, das in der vorliegenden Erfindung in 2A1 veranschaulicht und nachstehend beschrieben ist, wo eine Mehrzahl von Eingangslaserstrahlen mit differierenden Wellenlängen in unterschiedlichen Winkeln zu einem Beugungsgitter gelenkt werden, das die Strahlen zu einem einzigen Ausgangsstrahl beugt, allerdings weist dieser Ausgangsstrahl notwendigerweise Wellenlängen-Linienbreite-abhängige chromatische Divergenz auf, die durch das Gitter eingebracht wird. Die vorliegende Erfindung schließt etliche charakteristische Merkmale ein, die bei Waarts et al. nicht zu finden sind.
  • Es besteht Bedarf für Spektrahlstrahlkombinations-(SBC)-Lasersysteme, vor allem für jene, die Faserlaser und/oder faseroptische Verstärker nutzen, wobei der Output eines jeden aus einer Mehrzahl von Strahlen gemessen wird und auf Grundlage dieser Messungen eine Rückkopplung erfolgt, um die Faserlaser und/oder faseroptischen Verstärker zu steuern bzw. zu regeln.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bietet eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung von Laser (die eine Anordnung optischer Verstärkungsfasern nutzen), um die Qualität von Spektralstrahlkombinations-(SBC)-Laserstrahlen entlang der Ebene der SBC-Faseranordnung zu verbessern via Spektral-zu-Spatial-Abbildung eines Abschnitts der Spektrahlstrahlkombinations-Laserstrahlen, Detektion optischer Energie in jedem der räumlich verteilten Strahlen und Rückkopplungsregelung der Laser zwecks Wellenlängendriftkorrektur. Die Vorrichtung beinhaltet ein Beugungselement; eine Quelle einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen, die aus unterschiedlichen Winkeln zu einer einzigen Stelle auf dem Beugungselement gelenkt werden, wobei das Beugungselement die Mehrzahl von Lichtstrahlen spektral zu einem einzigen Strahl kombiniert. Ein Controller reguliert Charakteristiken der Lichtstrahlen, falls einer der Lichtstrahlen eine Fehlausrichtung erfährt.
  • In einigen Ausführungsformen bietet die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet: ein Ausgangsbeugungselement; eine Quelle einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen, die aus unterschiedlichen Winkeln zu einer einzigen Stelle auf dem Ausgangsbeugungselement gelenkt werden, wobei das Ausgangsbeugungselement die Mehrzahl von Lichtstrahlen spektral zu einem einzigen Strahl kombiniert, und wobei die Mehrzahl von Lichtstrahlen einen ersten Lichtstrahl mit einer ersten zentralen Wellenlänge und einen zweiten Lichtstrahl mit einer zweiten zentralen Wellenlänge beinhaltet, die sich von der ersten zentralen Wellenlänge unterscheidet; eine erste Reguliereinrichtung, die ausgebildet ist, um einen regulierbare Charakteristik des ersten Lichtstrahls einzustellen; eine zweite Reguliereinrichtung, die ausgebildet ist, um eine regulierbare Charakteristik des zweiten Lichtstrahls einzustellen; einen Detektor, der ausgebildet ist, um zu erfassen, ob einer der Lichtstrahlen eine Fehlausrichtung erfahren hat, wobei der Detektor eine Mehrzahl von Lichtsensoren und eine Abbildungseinrichtung beinhaltet, die die Mehrzahl von Lichtstrahlen auf die Mehrzahl von Lichtsensoren fokussiert; eine Diagnoseeinrichtung, die wirkverbunden ist, um Signale aus der Mehrzahl von Lichtsensoren zu empfangen, und die ausgebildet ist, um festzustellen, ob der erste Lichtstrahl der fehlausgerichtete ist und falls dem so ist, um die erste Reguliereinrichtung zu steuern bzw. zu regeln, um die regulierbare Charakteristik des ersten Lichtstrahls zu regulieren, damit der erste Lichtstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  • In einigen Ausführungsformen bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Bereitstellen einer Mehrzahl von Faserlasern, die Laserstrahlen mit einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtwellenlängen erzeugen, einschließlich einer ersten Faser, die einen ersten Lasterstrahl mit einer ersten Wellenlänge erzeugt, und einer zweiten Faser, die einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt; spektrales Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zu einem einzigen Ausgangsstrahl; Wellenlängenabstimmen der ersten Faser, um den ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen; Wellenlängenabstimmen der zweiten Faser, um den zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen; Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat; Feststellen, dass der erste Laserstrahl der fehlausgerichtete ist; und Regulieren der Wellenlängenabstimmung der ersten Faser, damit der erste Laserstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A1 ist ein Blockdiagramm eines Systems 101, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 1A2 ist ein Blockdiagramm eines Systems 101', das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen mit Dispersionskompensierung vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 1B ist ein Diagramm eines Systems 102, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 1C ist ein Diagramm eines Systems 103, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 1D ist ein Diagramm eines Systems 104, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 1E1 ist ein Diagramm eines Systems 105, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 1E2 ist ein Diagramm eines Systems 105', das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 2A1 ist ein Diagramm eines Leistungsoszillator-Ringlaser-SBC-Systems 201, das Spektralstrahlskombination an einer Anordnung von Ringlaserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 2A2 ist ein Diagramm eines Systems 201', das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen mit Dispersionskompensierung vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 3A ist ein Diagramm eines Systems 301, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 3B ist ein Diagramm eines Systems 302, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Systems 400, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Diagramm eines optischen Leistungsverstärkersystems 500 eines MOPA-Lasersubsystems, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Diagram eines optischen Kleinleistungs-Masteroszillatorsystems 600 eines MOPA-Lasersubsystems, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 7A ist ein Diagramm eines Systems 701, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 7B ist ein Flussdiagramm 702, das Diagnostik und Steuerung bzw. Regelung einer Anordnung von Laserstrahlen beschreibt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 7C ist ein Diagramm eines Systems 703, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Obgleich die folgende detaillierte Beschreibung etliche Einzelheiten zum Zwecke der Erläuterung enthält, wird der Durchschnittsfachmann der Tatsache Rechnung tragen, dass vielerlei Varianten und Änderungen an den folgenden Details innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen. Dementsprechend sind die folgenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargelegt ohne irgendeine Beschränkung der Allgemeinheit der beanspruchten Erfindung und ohne dieser Eingrenzungen aufzuerlegen. Ferner wird in der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen dargestellt sind, in denen sich die Erfindung ausüben lässt. Selbstverständlich können andere Ausführungsformen verwendet werden, und strukturelle Veränderungen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Die erste(n) Stelle(n) von in den Figuren auftretenden Bezugsziffern entsprechen im Allgemeinen der Figurziffer, mit der die jeweilige Komponente zum ersten Mal eingeführt wird, so dass durchgängig die gleiche Bezugsziffer benutzt wird, um auf eine identische Komponente zu verweisen, die in mehreren Figuren erscheint. Auf Signale und Verbindungen kann durch die gleiche Bezugsziffer oder -markierung verwiesen werden, und die tatsächliche Bedeutung ergibt sich aus deren Gebrauch im Kontext der Beschreibung.
  • 1A1 ist ein Blockdiagramm eines Systems 101, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen liefert ein jeder aus einer Mehrzahl von Seedlasern 151 eines der Masteroszillator-Seedsignale 155 unter der Steuerung bzw. Regelung von Wellenlängensteuer- bzw. -regelelektronik 150 (welche elektrische Signale aus Photodetektoren 139 empfängt, die die Leistungsstärke in jedem aus einer Mehrzahl von Laserstrahlen 138 angeben). Jedes der Seedsignale 155 wird an einen jeweiligen aus einer Mehrzahl von Leistungsverstärkern 152 gekoppelt (z. B. beinhaltet in einigen Ausführungsformen jeder Leistungsverstärker einen oder mehrere Verstärkungsfaser-Vorverstärker und/oder Verstärkerstufen mit Anwendung optischer Verstärkungsfasern, wie beschrieben im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS”, oder mit Anwendung photonischer Kristallverstärkungsfasern oder -stangen, wie beschrieben im US-amerikanischen Patent Nr. 7,386,211 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF MEGAWATT-PEAK-POWER BEAMS FROM PHOTONIC-CRYSTAL RODS”, die jeweils durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind). Die verstärkten optischen Ausgangsstrahlen 156 haben jeweils eine Wellenlänge (auch Kanal genannt), die sich von den Wellenlängen der anderen Ausgangsstrahlen 156 unterscheidet, und jeder Ausgangsstrahl wird aus einem jeweiligen einer Mehrzahl von Faserabschlüssen 132–133 ausgesendet, die in einer Reihe angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen beinhaltet jeder der Faserabschlüsse 132–133 eine Endkappe mit einem Fokussierelement (z. B. mit einer Linse, einem kurzen Stück Gradientenindex-(GRIN)-Faser oder einem gewölbten Spiegel), um einen jeweiligen divergierenden Strahl 142 auszusenden (der gestaltet ist, um eine Form kontrollierter Strahldivergenz bereitzustellen, die abgestimmt ist, um durch Spiegel 134 kollimiert zu werden), der dann zu einem jeweiligen kollimierten Strahl 143 durch Spiegel 134 fokussiert wird. Jeder kollimierte Strahl 143 wird in Bezug auf die anderen Strahlen in einem anderen Winkel ausgerichtet und so positioniert, dass das distale Ende jedes kollimierten Strahls 143 auf den selben Bereich von Beugungsgitter 110 auftrifft, aber jeweils in einem anderen Winkel, der so bestimmt ist, dass jede unterschiedliche Wellenlänge zu einem einzigen Ausgangsstrahl 144 gebeugt wird, was die Spektralstrahlkombination aller Wellenlangen verstärkter Strahlen 156 bedeutet. Zusammen ist diese Gruppe in 1A1 als Gesamtausgabeoptik 130 gekennzeichnet. In einigen Ausführungsformen wird ein Großteil des Strahls 144 von einem Spiegel 111 mit hoher Reflexion und niedriger Transmission (HRLT: high-reflection low-transmission) reflektiert. In einigen Ausführungsformen weist die erste Fläche (linke Fläche in 1A1) eine Mehrzahl dielektrischer Schichten mit Dicken auf, die in hohem Maße reflektierend für die Wellenlängen von Strahl 144 sind, wenn sich der Spiegel in einem ausgewählten Winkel befindet (z. B. etwa fünfundvierzig Grad in der dargestellten Ausführungsform, jedoch können andere Ausführungsformen andere Winkel nutzen; beispielsweise wird in einigen Ausführungsformen der Winkel von Spiegel 111 so eingestellt, dass weniger als der maximal mögliche Lichtanteil reflektiert wird, um eine gewünschte (ausreichend große) Menge durchgelassenen Lichts für die Diagnostik, oberer rechter Abschnitt von 1A1, zu erhalten). In einigen Ausführungsformen weist die zweite Fläche (rechte Fläche in 1A1) von Spiegel 111 eine Mehrzahl dielektrischer Schichten mit Dicken auf, die in hohem Maße durchlässig (antireflektierend) für die Wellenlängen von Strahl 144 sind, wenn sich der Spiegel im ausgewählten Winkel für Reflexion von Ausgangsstrahl 90 befindet); sobald in einigen Ausführungsformen z. B. der Winkel von Spiegel 111 so eingestellt (oder gestaltet) ist, dass weniger als der maximale Lichtanteil von der ersten Fläche reflektiert wird, sind die Dicken der Mehrzahl dielektrischer Schichten auf der zweiten Fläche gestaltet, um antireflektierend im ausgewählten Winkel von Spiegel 111 für die im Ausgangsstrahl 144 verwendeten Wellenlängen zu sein. Beispielsweise reflektiert der Spiegel 111 in einigen Ausführungsformen 99,9% des kombinierten Strahls 144 als Ausgangsstrahl 90 und lässt 0,1% als kombinierten Diagnostikstrahl 146 durch, der auf Rückkopplungs- und/oder Diagnostikgitter 112 auftrifft, das die Mehrzahl von Wellenlängen jeweils in deren eigenen kollimierten Strahl aus der Mehrzahl von Strahlen 147 trennt (wobei jeder kollimierte Strahl 147 aufgrund seiner eindeutigen Wellenlänge einen anderen Beugungswinkel aufweist, wenn er am Gitter 112 gebeugt wird), die dann jeweils reflektiert und fokussiert werden zu einem anderen separaten Punkt auf einer der Faserendkappen 136–137 der Empfangsdiagnostikfaseranordnung, wobei jede Wellenlänge, die aus der SBC-Faseranordnung von Endkappen 132–133 ausgesendet wird, von einer entsprechenden der Endkappen 136–137 empfangen wird. Zusammen ist diese Gruppe in 1A1 als Gesamtrückkopplungsoptik 131 gekennzeichnet. In einigen Ausführungsformen empfängt jede Endkappe 136–137 eine der Wellenlängen und lenkt die jeweiligen Signale 138 jeweils zu einem anderen jeweiligen der Photodetektoren 139, von denen jeder ein elektrisches Signal 158 erzeugt, das an Wellenlängensteuer- bzw. -regelelektronik 150 gekoppelt wird. In einigen Ausführungsformen wird, falls ein gegebenes der elektrischen Signale 158 schwach in Bezug auf die anderen Strahlen ist (was ein weniger als optimales Maß optischer Leistung im entsprechenden diagnostischen optischen Strahl 138 anzeigt), der entsprechende jeweilige der Seedlaser 151 reguliert, um seine Wellenlänge zu korrigieren, z. B. sind in einigen Ausführungsformen die Wellenlängen der Seedlaser 151 Drift unterworfen, weshalb ihre Wellenlänge reguliert wird, um diesen Drift zu kompensieren, und so die Wellenlänge und damit den Ausgangsstrahl jener Wellenlänge innerhalb des Ausgangsstrahls 90 erneut zu zentrieren. In anderen Ausführungsformen können andere Regulierungen ebenfalls durch Steuer- bzw. Regelelektronik 150 vorgenommen werden (etwa das Regulieren der Pumplaser so, dass jeder Seedstrahl 155 oder verstärkte Strahl 156 das richtige Maß an Leistung besitzt). In einigen Ausführungsformen steuert bzw. regelt die Steuer- bzw. Regelelektronik 150 den Dither-Controller und -Aktor 157, der betreibbar ist, um die gesamte Reihe von Empfangsendkappen 136–137 (z. B. in Oben-unten-Richtung in Bezug auf 1A1) zu bewegen und gleichzeitig die Leistungsstärken jedes Diagnostikstrahls 138 zu überwachen. In einigen Ausführungsformen wird eine Ditherkontrolltabelle 159 benutzt, um Positionen, die Signalmaxima entsprechen, und andere Charakteristiken für jeden Kanal zu speichern. Auf diese Weise kann sich eine der Endkappen 136–137 zu einer Position bewegen, die die Leistung ihres entsprechenden Strahls 138 auf ein Niveau maximiert, das höher ist als jenes der anderen Strahlen 138, und dieser Laserstrahl kann zum Referenzkanal bestimmt werden, und so können die Wellenlängen aller anderen Strahlen reguliert werden, um jede ihrer Leistungsstärken zu erhöhen und so die Gesamtleistung von Ausgangsstrahl 90 zu maximieren. In anderen Ausführungsformen wird ein vorgegebener der Kanäle zum Referenzkanal bestimmt, der Dither-Controller und -Aktor 157 wird gesteuert bzw. geregelt, um die gesamte Reihe Empfangsendkappen 136–137 auf und ab zu bewegen, um einen Punkt physikalischer Anordnung für die Empfangsendkappen 136–137 zu finden, an dem die Leistung dieses Referenzkanals maximiert wird. Sobald der Referenzkanal ausgewählt und maximiert ist, etabliert dies die Referenzposition für die Reihe von Endkappen 136–137. Daraufhin wird die Ditheringkontrolle verwendet, um die Wellenlänge jedes aus der Mehrzahl anderer Kanäle zu regulieren. Falls beispielsweise die Ditheringkontrolle die Reihe von Endkappen 136–137 in Aufwärtsrichtung in Bezug auf die Referenzposition für den Referenzkanal bewegt und das Ergebnis darin besteht, dass sich die Leistung des Nten Kanals erhöht, dann ist die Wellenlänge des Nten Kanals als für die Referenzposition falsch ermittelt worden, weshalb das System 101 die Wellenlänge reguliert, während die Position der Anordnung abgedithert wird, bis die Leistung für den Nten Kanal hinsichtlich der Referenzposition maximiert ist. In einigen Ausführungsformen bewegt die Ditheringkontrolle des Systems (Controller 150 und Dither-Controller und -Aktor 157) die Reihe von Endkappen 136–137 in einer Auf- und Abwärtsbewegung in Bezug auf die Referenzposition, und System 101 reguliert die Wellenlänge einer Mehrzahl der Kanäle (z. B. aller Kanäle in einigen Ausführungsformen), während die Position der Anordnung abgedithert wird, bis die Leistung für jeden aus einer Mehrzahl der Kanäle hinsichtlich der Referenzposition maximiert ist.
  • 1A1 entsprechend beinhaltet jeder „Kanal” seinen eigenen Seedlaser 151, der an seinen Leistungsverstärker 152 gekoppelt ist, damit dieser sein verstärktes optisches Signal mit der Wellenlänge dieses Kanals erzeugt, das durch Kollimationsspiegel 134 und Ausgangsgitter 110 zum kombiniertem Hochleistungs-SBC-Strahl 144 kombiniert wird und von Spiegel 111 teilweise zu Ausgangsstrahl 90 reflektiert wird und von Spiegel 111 teilweise zu Leckstrahl 146 durchgelassen wird, der durch Diagnostikgitter 112 und Fokussierspiegel 135 getrennt wird und zu einer der Endkappen 136–137 und deren Faser der Faseranordnung in Detektionselement 154 gelangt, die das diagnostische optische Signal dieses Kanals zu dessen jeweiligem Detektor 139 transportiert, damit das diagnostische elektrische Signal 158 dieses Kanals erzeugt wird, das an die Steuer- bzw. Regelelektronik 150 gekoppelt wird, die ihrerseits die Rückkopplungsschleife abschließt durch Steuern bzw. Regeln des Seedlasers 151 dieses Kanals. In einigen Ausführungsformen wird der optische Strahl jedes Kanals gepulst, und Steuer- bzw. Regelelektronik 150 steuert bzw. regelt nicht nur die Wellenlänge jedes Kanals, sondern auch das Timing und/oder die Leistungsstufe der optischen Seedpulse 155 jedes Kanals.
  • In einigen Ausführungsformen werden zwei oder mehr der Kanäle gepulst (z. B. alle Kanäle in einigen Ausführungsformen), und die Pulse werden miteinander synchronisiert, damit sie gleichzeitig sind, um Leistung und Energie des Ausgangspulses von Ausgangsstrahl 90 zu steigern. In anderen Ausführungsformen werden zwei oder mehr der Kanäle gepulst (z. B. alle Kanäle in einigen Ausführungsformen), und die unterschiedlich verzögerten Pulse werden so miteinander synchronisiert, dass sie aufeinanderfolgend und zeitlich benachbart sind, um die Dauer des Ausgangspulses von Ausgangsstrahl 90 zu verlängern. In einigen solchen Ausführungsformen wird die Dauer jedes der Pulse ausreichend kurz gehalten (d. h. kürzer als 10 Nanosekunden (ns); z. B. sind in einigen Ausführungsformen die Pulse etwa 5 ns lang), um Problemen mit stimulierter Brillouin-Streuung (SBS) vorzubeugen, und durch Steuer- bzw. Regelelektronik so zeitlich abgestimmt und SBC-kombiniert, dass der Ausgangsstrahl 90 eine Pulsdauer von weitaus mehr als 10 ns besitzt. Beispielsweise werden in einigen Ausführungsformen zwanzig aufeinanderfolgende Pulse, jeweils mit einer Dauer von 5 ns, von zwanzig Kanälen zu einem einzigen Ausgangspuls kombiniert, der zumindest ein quasi Dauerstrich (CW: Continuous Wave) ist und eine Dauer von 100 ns hat. In einigen solchen Ausführungsformen kann der Ausgangsstrahl, falls der Arbeitszyklus jedes Kanals fünf Prozent beträgt (z. B. Pulse mit einer Dauer von 5 ns bei 95 ns zwischen den Pulsen), ein Dauerstrich sein bei einem Leistungsniveau, das viel höher ist, als es bei längeren Pulsen und daraus resultierenden SBS-Problemen möglich wäre. In einigen Ausführungsformen wird jeder Puls so geformt, dass er eine zugehörige Anstiegszeit und Abfallzeit hat, und die Pulse sowie die Anstiegs- und Abfallzeiten werden so reguliert, dass der Ausgangsstrahl eine konstantere Amplitude während seiner Dauer aufweist (d. h. die kombinierte Dauer der aufeinanderfolgenden Pulse, die den kombinierten Puls ausmachen (im soeben angeführten Beispiel zwanzig Pulse à fünf ns/Puls = 100 ns).
  • In einigen Ausführungsformen von System 101 ist die Maximalleistungs-Wellenlänge für einen bestimmten (mehrere bestimmte) der Kanäle, gemäß Messung im Leckabschnitt 146 des Ausgangsstrahls 144, geringfügig anders als die Maximalleistung für diesen bestimmten Kanal, wenn die meisten der anderen Kanälen bei ihrer jeweiligen Maximalleistungs-Wellenlänge für die Referenzposition der Reihe von Endkappen 136–137 sind, und zwar aufgrund leichter Unterschiede der relativen Positionen der diversen Endkappen in der Reihe von Endkappen 136–137 hinsichtlich der relativen Positionen der entsprechenden Endkappen in der Reihe von Endkappen 132–133. Da jedoch System 101 die spezielle Wellenlänge jedes Seedlasers 151 individuell reguliert, muss die Referenzposition für den Referenzkanal nicht die Referenzposition sein, die verwendet wird, um die Wellenlängen zu regulieren, um die Ausgangsleistung jedes der anderen Kanäle zu maximieren. In einigen Ausführungsformen können die Referenzpositionen (die Stellen, zu denen der Dither-Controller und -Aktor 157 die Reihe von Endkappen 136–137 für Diagnostik und Regulierung jedes jeweiligen Kanals bewegt) jeweils bestimmt werden (in einigen Ausführungsformen beispielsweise durch empirische Messungen eines Kanals zu einem Zeitpunkt von deren Beitrag zum Ausgangsstrahl), und in einigen Ausführungsformen werden diese Dither-Defaultpositionen für jeden aus einer Mehrzahl von Kanälen in einer Nachschlagtabelle 159 gespeichert und als die Anfangs-(oder Default-)Positionen verwendet, um die die Dithering- und Wellenlängenkontrolloperationen erfolgen.
  • In einigen Ausführungsformen werden eine Mehrzahl der Seedlaser 151 (wie in jedweder Figur hierin dargestellt) als Ringlaser implementiert, wie beschrieben im US-amerikanischen Patent Nr. 7,876,803 mit dem Titel „HIGH-POWER, PULSED RING FIBER OSCILLATOR AND METHOD”, angemeldet am 21. März 2008 von Di Teodoro, et al. (Anwaltsaktenzeichen 5032.032US1), in der vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 61/263,736 mit dem Titel ”Q-SWITCHED OSCILLATOR SEED-SOURCE FOR MOPA LASER ILLUMINATOR METHOD AND APPARATUS”, eingereicht am 23. November 2009 von Matthias Savage-Leuchs, et al. (Anwaltsaktenzeichen 5032.051PV1) und in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 12/952,190 mit dem Titel „Q-SWITCHED OSCILLATOR SEED-SOURCE FOR MOPA LASER ILLUMINATOR METHOD AND APPARATUS”, eingereicht am 22. November 2010 von Matthias Savage-Leuchs, et al. (Anwaltsaktenzeichen 5032.051US1), die jeweils durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
  • 1A2 ist ein Blockdiagramm eines Systems 101', das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. System 101' aus 1A2 ähnelt ein wenig System 101 aus 1A1, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren im Wesentlichen identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich System 101' aus 1A2 von System 101 aus 1A1 in mindestens zweierlei Hinsicht: Erstens verschafft SBC-Eingangsgitter 114 ein kompensierendes Maß an chromatischer Dispersion in zur Richtung des Ausgangsgitters 110 entgegengesetzter Richtung, und zweitens verschafft ein zweites Rückkopplungs- und Diagnostikgitter 115 ein kompensierendes Maß an chromatischer Dispersion in zur Richtung des ersten Rückkopplungs- und Diagnostikgitters 112 entgegengesetzter Richtung. Zu beachten ist, dass in 1A1 ein einziges Ausgangsgitter (mit Bezugsziffer 110) eingesetzt wird. Dieses bringt ein geringfügiges Maß an chromatischer Dispersion in jede der Ausgangswellenlängen ein (d. h. ungeachtet dessen, wie schmal die Linienbreite jedes Laserstrahls ist, werden seine Wellenlängen durch das einzige Ausgangsgitter 110 gebeugt). Dementsprechend nutzen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (wie System 101' aus 1A2) ein zweites Gitter zur Kompensierung, indem eine kompensierende Dispersion in der entgegengesetzten Richtung eingebracht wird, und zwar in einer Weise ähnlich jener, die beschrieben ist im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 , erteilt am 3. April 2007 an Andrew J. W. Brown et al., mit dem Titel ”APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.013US1) und/oder in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 12/165,651, eingereicht am 30. Juni 2008 von Steven C. Tidwell et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF FANNED-IN LASER BEAMS WITH CHROMATIC-DISPERSION COMPENSATION USING A PLURALITY OF DIFFRACTIVE GRATINGS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.035US1), die jeweils durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
  • Die verstärkten optischen Ausgangsstrahlen 156 aus den Leistungsverstärkern 152 haben jeweils eine Wellenlänge (auch Kanal genannt), die sich von den Wellenlängen der anderen Ausgangsstrahlen 156 unterscheidet, und jeder Ausgangsstrahl wird aus einem jeweiligen einer Mehrzahl von Faserabschlüssen 132–133 ausgesendet, die in einer Reihe angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen beinhaltet jeder der Faserabschlüsse 132–133 eine Endkappe mit einem Fokussierelement (z. B. mit einer Linse, einem kurzen Stück Gradientenindex-(GRIN)-Faser oder einem gewölbten Spiegel), um einen jeweiligen divergierenden Strahl 142' auszusenden (der gestaltet ist, um eine Form mit kontrollierter Strahldivergenz bereitzustellen, die auf die Form des Kollimationsspiegels 134' abgestimmt ist, um durch Spiegel 134' kollimiert zu werden), der dann durch Spiegel 134' zu einem jeweiligen kollimierten Strahl 142' fokussiert wird. In einigen Ausführungsformen verhält sich jeder kollimierte Strahl 142' parallel zu den anderen Strahlen. Jeder kollimierte Strahl 142' wird durch Eingangsgitter 114 in einem anderen Winkel in Bezug auf die anderen Strahlen gebrochen, so dass die Gruppe gebeugter kollimierter Strahlen 143' konvergiert. Am distalen Ende trifft jeder Strahl 143' auf Beugungsgitter 110 im selben Bereich desselben auf, aber in einem anderen Winkel, der so bestimmt ist, dass jede unterschiedliche Wellenlänge zu einem einzigen Ausgangsstrahl 144 gebeugt wird, was die Spektralstrahlkombination aller Wellenlängen der verstärkten Strahlen 156 bedeutet. Zusammen ist diese Optikgruppe in 1A2 als Gesamtausgabeoptik 130' gekennzeichnet.
  • Eine Funktion von SBC-Eingangsgitter 114 besteht darin, eine kompensierende chromatische Dispersion zu verleihen, von im Wesentlichen dem gleichen Maß wie die von Ausgangs-SBC-Gitter 110 verliehene Dispersion, aber in der entgegengesetzten Richtung, wie beschrieben im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 , erteilt am 3. April 2007 an Andrew J. W. Brown et al., mit dem Titel ”APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.013US1) und/oder in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 12/165,651, eingereicht am 30. Juni 2008 von Steven C. Tidwell et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF FANNED-IN LASER BEAMS WITH CHROMATIC-DISPERSION COMPENSATION USING A PLURALITY OF DIFFRACTIVE GRATINGS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.035US1), die jeweils durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind. In einigen Ausführungsformen ersetzen andere Konfigurationen für Dispersionskompensation, beschrieben im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 und/oder in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 12/165,651, die Gesamtausgabeoptik 130 in 1A1 oder die Gesamtausgabeoptik 130' in 1A2 sowie die jeweiligen spiegelbildlichen Konfigurationen von Gesamtrückkopplungsoptik 131 in 1A1 oder Gesamtrückkopplungsoptik 131' in 1A2.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein Großteil des Strahls 144 von einem Spiegel 111 mit hoher Reflexion und niedriger Transmission (HRLT: high-reflection low-transmission) reflektiert. In einigen Ausführungsformen weist die erste Fläche (die linke Fläche in 1A2) eine Mehrzahl dielektrischer Schichten mit Dicken auf, die für die Wellenlängen von Strahl 144 in hohem Maße reflektierend sind, wenn sich der Spiegel in einem ausgewählten Winkel befindet (z. B. von etwa fünfundvierzig Grad in der gezeigten Ausführungsform, jedoch können andere Ausführungsformen andere Winkel nutzen; beispielsweise wird in einigen Ausführungsformen der Winkel von Spiegel 111 so eingestellt, dass weniger als der maximal mögliche Lichtanteil reflektiert wird, um eine gewünschte (ausreichend große) Menge durchgelassenen Lichts für die Diagnostik zu erhalten, die im oberen rechten Abschnitt von 1A2 veranschaulicht ist). In einigen Ausführungsformen weist die zweite Fläche (die rechte Fläche in 1A2) von Spiegel 111 eine Mehrzahl dielektrischer Schichten mit Dicken auf, die für die Wellenlängen von Strahl 144 in hohem Maße durchlässig (antireflektierend) sind, wenn sich der Spiegel im ausgewählten Winkel für die Reflexion von Ausgangsstrahl 90' befindet); sobald in einigen Ausführungsformen der Winkel von Spiegel 111 z. B. so eingestellt (oder angelegt) wird, dass weniger als der maximale Lichtanteil von der ersten Fläche reflektiert wird, sind die Dicken der Mehrzahl dielektrischer Schichten auf der zweiten Fläche ausgelegt, um beim ausgewählten Winkel von Spiegel 111 antireflektierend für die im Ausgangsstrahl 144 verwendeten Wellenlängen zu sein. Beispielsweise reflektiert der Spiegel 111 in einigen Ausführungsformen 99,9% (oder einen anderen Anteil solcherart, wie er für die Detektoren 139 gewünscht wird, um eine geeignete Menge Licht zur Detektion zwecks Analyse und Rückkopplungskontrolle zu erhalten) des kombinierten Strahls 144 als Ausgangsstrahl 90' und lässt 0,1% als kombinierten Diagnostikstrahl 146' durch, der auf das erste Rückkopplungs- und/oder Diagnostikgitter 112 auftrifft, das die Mehrzahl von Wellenlängen jeweils in deren eigenen jeweiligen kollimierten Strahl aus der Mehrzahl von Strahlen 147' trennt (wobei jeder jeweilige kollimierte Strahl 147' einen anderen Beugungswinkel hat, wenn er durch das erste Rückkopplungs- und Diagnostikgitter 112 gebeugt wird, und zwar aufgrund seines eindeutigen Wellenlängenspektrums), die dann durch das zweite Rückkopplungs- und Diagnostikgitter 115 in parallele kollimierte Strahlen 148' getrennt werden. Daraufhin wird jeder jeweilige kollimierte Strahl 148' durch Fokussierspiegel 135' auf einen anderen separaten Punkt auf einer der Faserendkappen 136'–137' der Empfangsdiagnostikfaseranordnung fokussiert, wobei jede Wellenlänge, die aus der SBC-Faseranordnung von Endkappen 132–133 ausgesendet wird, von einer entsprechenden der Endkappen 136'–137' empfangen wird. Zusammen ist diese Rückkopplungsoptikgruppe in 1A2 als Gesamtrückkopplungsoptik 131' gekennzeichnet. In einigen Ausführungsformen empfängt jede Endkappe 136'–137' eine der Wellenlängen und lenkt die jeweiligen Signale 138 jeweils zu einem anderen jeweiligen Photodetektor 139, von denen jeder ein elektrisches Signal 158 erzeugt, das an Wellenlängensteuer- bzw. -regelelektronik 150 gekoppelt wird. In einigen Ausführungsformen wird, falls ein gegebenes der elektrischen Signale 158 in Bezug auf die anderen Strahlen schwach ist (was ein weniger als optimales Maß an optischer Leistung im entsprechenden diagnostischen optischen Strahl 138 anzeigt), der entsprechende jeweilige der Seedlaser 151 reguliert, um seine Wellenlänge zu korrigieren, z. B. sind in einigen Ausführungsformen die Wellenlängen der Seedlaser 151 Drift unterworfen, weshalb ihre Wellenlänge reguliert wird, um diesen Drift zu kompensieren, und so wird die Wellenlänge und damit der Ausgangsstrahl mit jener Wellenlänge innerhalb des Ausgangsstrahls 90' erneut zentriert. In anderen Ausführungsformen können sonstige Regulierungen auch durch Steuer- bzw. Regelelektronik 150 vorgenommen werden (z. B. das Regulieren der Pumplaser so, dass jeder Seedstrahl 155 oder verstärkte Strahl 156 das richtige Maß an Leistung besitzt). In einigen Ausführungsformen steuert bzw. regelt die Steuer- bzw. Regelelektronik 150 den Dither-Controller und -Aktor 157', der betreibbar ist, um die gesamte Reihe von Empfangsendkappen 136'–137' zu bewegen (z. B. in Richtung von rechts oben nach links unten in Bezug auf 1A2) und um gleichzeitig die Leistungsstärken jedes diagnostischen Strahls 138 zu überwachen. Auf diese Weise kann sich eine der Endkappen 136'–137' zu einer Position bewegen, die die Leistung ihres entsprechenden Strahls 138 auf ein Niveau maximiert, das höher ist als jenes der anderen Strahlen 138, und dieser Laserstrahl kann zum Referenzkanal bestimmt werden, und so können die Wellenlängen aller anderen Strahlen individuell reguliert werden in Bezug auf den Referenzstrahl, um jedes ihrer Leistungsniveaus zu steigern und so die Gesamtleistung von Ausgangsstrahl 90' zu maximieren. In anderen Ausführungsformen wird ein vorgegebener der Kanäle zum Referenzkanal bestimmt, der Dither-Controller und -Aktor 157' wird gesteuert bzw. geregelt, um die gesamte Reihe von Empfangsendkappen 136'–137' auf- und ab zu bewegen, um einen Punkt physikalischer Anordnung für die Empfangsendkappen 136'–137' zu finden, an dem die Leistung dieses Referenzkanals maximiert wird. Sobald der Referenzkanal ausgewählt und maximiert ist, etabliert dies die Referenzposition für die Reihe von Endkappen 136'–137'. Daraufhin wird die Ditheringkontrolle eingesetzt, um die Wellenlänge jedes aus der Mehrzahl anderer Kanäle zu regulieren. Falls beispielsweise die Ditheringkontrolle die Reihe von Endkappen 136'–137' in Aufwärtsrichtung hinsichtlich der Referenzposition für den Referenzkanal bewegt und das Ergebnis darin besteht, dass sich die Leistung des Nten Kanals erhöht, dann ist die Wellenlänge des Nten Kanals als für die Referenzposition falsch ermittelt worden, weshalb das System 101' die Wellenlänge reguliert, während die Position der Anordnung abgedithert wird, bis die Leistung für den Nten Kanal bezüglich der Referenzposition maximiert ist. In einigen Ausführungsformen bewegt die Ditheringkontrolle des Systems (Controller 150 und Dither-Controller und -Aktor 157') die Reihe von Endkappen 136'–137' in einer Bewegung von rechts oben nach links unten bezüglich der Referenzposition, und System 101' reguliert die Wellenlänge einer Mehrzahl der Kanäle (z. B. aller Kanäle in einigen Ausführungsformen), während die Position der Anordnung abgedithert wird, bis die Leistung für jeden aus einer Mehrzahl der Kanäle für die Referenzposition maximiert ist.
  • Gemäß 1A2 beinhaltet jeder „Kanal” seinen eigenen Seedlaser 151, der an seinen Leistungsverstärker 152 gekoppelt ist, damit dieser sein verstärktes optisches Signal mit der Wellenlänge dieses Kanals erzeugt, das durch Kollimationsspiegel 134', SBC-Eingangsgitter 114 und Ausgangsgitter 110 zum kombinierten Hochleistungs-SBC-Strahl 144 kombiniert und von Spiegel 111 teilweise zum Ausgangsstrahl 90' reflektiert und durch Spiegel 111 teilweise zum Leckstrahl 146' durchgelassen wird, der von dem ersten Diagnostikgitter 112, dem zweiten Diagnostikgitter 115 (das eine kompensierende Dispersion in Entsprechung zur Dispersion von Eingangsgitter 114 verleiht) und dem Fokussierspiegel 135 getrennt wird und bis zu einer der Endkappen 136'–137' und ihrer Faser der Faseranordnung in Detektionselement 154 gelangt, die das diagnostische optische Signal dieses Kanals zu ihrem jeweiligen Detektor 139 transportiert, damit das diagnostische elektrische Signal 158 dieses Kanals erzeugt wird, das an die Steuer- bzw. Regelelektronik 150 gekoppelt wird, die wiederum die Rückkopplungsschleife abschließt, indem sie den Seedlaser 151 dieses Kanals steuert bzw. regelt. In einigen Ausführungsformen wird der optische Strahl jedes Kanals gepulst, und Steuer- bzw. Regelelektronik 150 steuert bzw. regelt nicht nur die Wellenlänge jedes Kanals, sondern auch das Timing und/oder die Leistungsstärke der optischen Seedpulse 155 jedes Kanals.
  • In einigen Ausführungsformen werden zwei oder mehr der Kanäle gepulst (in einigen Ausführungsformen z. B. alle Kanäle), und die Pulse werden so miteinander synchronisiert, dass sie gleichzeitig sind, um Leistung und Energie des Ausgangspulses von Ausgangsstrahl 90' zu steigern. In anderen Ausführungsformen werden zwei oder mehr der Kanäle gepulst (in einigen Ausführungsformen z. B. alle Kanäle), und die unterschiedlich verzögerten Pulse werden so miteinander synchronisiert, dass sie aufeinanderfolgend und zeitlich benachbart sind, um die Dauer des Ausgangspulses von Ausgangsstrahl 90' zu verlängern. In einigen solchen Ausführungsformen wird die Dauer jedes der Pulse ausreichend kurz gehalten (d. h. kürzer als 10 Nanosekunden (ns); z. B. sind in einigen Ausführungsformen Pulse etwa 5 ns lang), um Problemen mit stimulierter Brillouin-Streuung (SBS) vorzubeugen, und durch Steuer- bzw. Regelelektronik so zeitlich abgestimmt und SBS-kombiniert, dass der Ausgangsstrahl 90' eine Pulsdauer von weitaus mehr als 10 ns aufweist. Beispielsweise werden in einigen Ausführungsformen zwanzig aufeinanderfolgende Pulse, mit einer jeweiligen Dauer von 5 ns, von zwanzig Kanälen zu einem einzigen Ausgangspuls kombiniert, der zumindest ein quasi Dauerstrich (CW: Continuous Wave) ist und eine Dauer von 100 ns besitzt. In einigen solchen Ausführungsformen kann der Ausgangsstrahl, falls der Arbeitszyklus jedes Kanals 5 Prozent beträgt (z. B. Pulse mit einer Dauer von 5 ns bei 95 ns zwischen den Pulsen), ein Dauerstrich (oder im Wesentlichen ein Dauerstrich) sein bei einer Leistungsstärke, die weitaus höher ist, als es mit längeren Pulsen und daraus resultierenden SBS-Problemen möglich wäre. In einigen Ausführungsformen ist jeder Puls so geformt, dass er eine zugehörige Anstiegszeit und Abfallzeit aufweist, und die Pulse sowie Anstiegs- und Abfallzeiten werden so eingestellt, dass der Ausgangsstrahl eine konstantere Amplitude während seiner Dauer hat (d. h. die kombinierte Dauer der aufeinanderfolgenden Pulse, die den kombinierten Puls ausmachen (im soeben angeführten Beispiel zwanzig Pulse à fünf ns/Puls = 100 ns)).
  • In einigen Ausführungsformen von System 101' ist die Maximalleistungs-Wellenlänge für einen bestimmten (oder mehrere bestimmte) der Kanäle, gemäß Messung im Leckabschnitt 146' des Ausgangsstrahls 144, geringfügig anders als die maximale Leistung für jenen bestimmten Kanal, wenn die meisten anderen Kanäle bei ihren jeweiligen Maximalleistungs-Wellenlängen hinsichtlich der Referenzposition der Reihe von Endkappen 136'–437' liegen, und zwar aufgrund leichter Unterschiede der relativen Positionen der diversen Endkappen in der Reihe von Endkappen 136'–137' hinsichtlich der relativen Positionen der entsprechenden Endkappen in der Reihe von Endkappen 132–133. Da jedoch System 101' die eigene Wellenlänge jedes Seedlasers 151 individuell reguliert, muss die Referenzposition für den Referenzkanal nicht die Referenzposition sein, die verwendet wird, um die Wellenlängen zu regulieren, um die Ausgangsleistung jedes der anderen Kanäle zu maximieren. In einigen Ausführungsformen können die Referenzpositionen (die Stellen, zu denen der Dither-Controller und -Aktor 157' die Reihe von Endkappen 136'–137' zwecks Diagnostik und Regulierung jedes jeweiligen Kanals bewegt) jeweils bestimmt werden (z. B. in einigen Ausführungsformen durch empirische Messungen eines Kanals zu einem Zeitpunkt von deren Beitrag zum Ausgangsstrahl), und in einigen Ausführungsformen werden diese Dither-Defaultpositionen für jeden aus einer Mehrzahl von Kanälen in einer Nachschlagtabelle 159 gespeichert und als Anfangs- oder „Default-”)Positionen verwendet, um die herum die Dithering- und Wellenlängenkontrolloperationen erfolgen.
  • 1B ist ein Diagramm eines Systems 102, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. System 102 aus 1B ähnelt ein wenig System 101 aus 1A1, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. In einigen Ausführungsformen lässt die Auslegung von System 102 zu, dass der Diagnostikabschnitt 108, im oberen Teil von 1B, an einer Stelle fern vom Hochleistungsabschnitt 109 (unterer Teil von 1B) platziert wird, der sich beispielsweise an der Nase eines Luftfahrzeugs befindet, wo Platz unter Umständen Gold wert ist und Wärmewechselwirkungen ein Problem darstellen können (z. B. ist es möglich, dass bei benachbarter Anordnung Wärme aus den Leistungsverstärkern die Wellenlängendiagnostik und -regelung des oberen Teils aus 1B stört). Der Hochleistungsabschnitt 109 aus 1B verfügt nicht über den teilweise reflektierenden Spiegel 111, ist aber ansonsten identisch zum entsprechenden Teil aus 1A1. Die optischen Signale 155 aus den MOPA-Seedlasern 151 werden durch optische Splitter 149 geteilt, so dass ein Abschnitt jedes Signals 155 an seinen entsprechenden Leistungsverstärker 152 gekoppelt wird, wie im Fall aus 1A1, ein anderer Abschnitt 161 jedes Signals wird jedoch mit einer entsprechenden Kleinleistungsendkappe 162–163 einer SBC-Faseranordnung verbunden (in gleicher Weise wie SBC-Faseranordnung 132–133 im Hochleistungsabschnitt 109), so dass optische Kleinleistungssignale 161 als sich verbreitende Strahlen 162 ausgesendet werden, die durch Kollimationsspiegel 164 zu kollimierten Strahlen 163 (jeder mit einem anderen Winkel) fokussiert und dann mittels Spektralstrahlkombination zu einem einzigen kollimierten SBC-Strahl 146 werden unter Verwendung von Kleinleistungs-SBC-Gitter 140. Der verbleibende Abschnitt (Gitter 112, Spiegel 135, Detektionselement 154, Steuer- bzw. Regelelektronik 150, Dither-Controller und -Aktor 157 sowie Seedlaser 151) ist der gleiche wie der entsprechende Teil aus 1A1. In einigen Ausführungsformen werden die SBC-Elemente (162–163, 164 und 140) und der SBC-Strahl 146 des Kleinleistungsabschnitts 108 skaliert (z. B. auf eine geringere Größe) im Vergleich zu den entsprechenden SBC-Elementen (132–133, 134 und 110) und dem SBC-Ausgangsstrahl 90 von Hochleistungsabschnitt 109 (z. B. zwecks Platzeinsparung), aber die Steuerung bzw. Regelung von Wellenlängen, Pulstiming und Leistung erfolgen in ähnlicher Weise wie hinsichtlich 1A1 beschrieben, und diese skalierte Diagnostik verschafft eine äquivalente Steuerung bzw. Regelung des Ausgangsstrahls 90, die der in 1A1 dargelegten Steuerung bzw. Regelung ähnelt.
  • 1C ist ein Diagramm eines Systems 103, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. System 103 aus 1C ähnelt ein wenig System 101 aus 1A1, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren im Wesentlichen identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. In dieser Figur beinhaltet jeder „Kanal” seinen eigenen Seedlaser 151, der an seinen jeweiligen Leistungsverstärker 152 gekoppelt ist, damit dieser sein verstärktes optisches Signal 156 mit der Wellenlänge jenes Kanals erzeugt, das als einer der Strahlen 142 aus einer der Faserendkappen von SBC-Faseranordnung 132–133 ausgesendet, durch den teilweise reflektierenden (z. B. in einigen Ausführungsformen zu etwa 99,9% reflektierenden) Kollimationsspiegel 166 kollimiert und durch Ausgangsgitter 110 zum kombinierten Hochleistungs-SBC-Ausgangsstrahl 90 SBC-kombiniert wird. Die divergierenden Strahlen werden von Spiegel 166 teilweise zu den Leckstrahlen 168 durchgelassen, die gebeugt werden durch Diagnostikgitter 113 (die gebeugt werden als Strahlen 169 in eine zum Zeichnungsblatt im Wesentlichen perpendikulare Richtung) auf Detektionselement 174 zu und die durch Fokussierelement 171 (z. B. eine Linse, wie abgebildet, oder einen (nicht dargestellten) Spiegel in anderen Ausführungsformen) fokussiert werden, um ein zweidimensionales (2D-)Bild 177 auf Abbildungseinrichtung 179 zu erstellen (z. B. beinhaltet die Abbildungseinrichtung 179 in einigen Ausführungsformen eine CCD-(Charge Coupled Device)-Pixelmatrix, wobei das Bild jedes Kanals beabstandet ist entlang einer Dimension von 2D-Bild 177 (z. B. Beabstandung, in horizontaler Richtung, der diagonalen Reihe von Punkten auf 2D-Bild 177 in 1C), die die räumliche Position jenes Kanals angibt, und beabstandet ist entlang der anderen Dimension von 2D-Bild 177 (z. B. Beabstandung, in vertikaler Richtung, der diagonalen Reihe von Punkten auf 2D Bild 177 in 1C), die die Wellenlänge jenes Kanals angibt. Das von Abbildungseinrichtung 179 erzeugte Bildsignal 178 wird an die Steuer- bzw. Regelelektronik 150 gekoppelt, die ihrerseits die Bilddaten analysiert und Rückkopplungssignale 153 für jede Signalwellenlänge erzeugt, um die Rückkopplungsschleife abzuschließen durch Steuern bzw. Regeln des Seedlasers 151 jenes Kanals. Falls die Signalwellenlänge eines oder mehrerer der Kanäle driftet, verändert sich die vertikale Position des Punkts auf der Abbildungseinrichtung 179. Zu beachten ist, dass in einigen Ausführungsformen die Furchen von Gitter 110 perpendikular zum Zeichnungsblatt sind, wohingegen sich die Furchen von Gitter 113 nicht perpendikular zum Zeichnungsblatt verhalten (in einigen Ausführungsformen sind die Furchen von Gitter 113 parallel zum Zeichnungsblatt), damit eine Wellenlängenverschiebung eines der Kanäle die Position seines Punkts in eine zum Zeichnungsblatt aus 1C perpendikulare Richtung bewegt, während die Links-rechts-Position jedes Punkts durch den Ort seines Emitters auf Endkappenanordnung 132–133 bestimmt wird. In einigen Ausführungsformen wird der optische Strahl jedes Kanals gepulst, und Steuer- bzw. Regelelektronik 150 steuert bzw. regelt nicht nur die Wellenlänge jedes Kanals, sondern auch das Timing und/oder die Leistungsstärke der Seedpulse 155 jedes Kanals. Sonstige Aspekte von System 103 sind die gleichen wie jene von System 101 aus 1A1 oder diesen im Wesentlichen ähnlich.
  • 1D ist ein Diagramm eines Systems 104, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Konzeptuell ähnelt System 104 aus 1D ein wenig System 103 aus 1C, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren im Wesentlichen identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. Anstatt dass die Diagnostikstrahlen aus dem Licht erhalten werden, das vom teilweise reflektierenden Kollimationsspiegel 166 (eingesetzt in System 103 aus 1C) durchgelassen wird, findet in System 104 aus 1D ein hochreflektierender Spiegel 134 Anwendung, und die Diagnostikstrahlen 168 werden erhalten durch Verwenden der Strahlen 0-ter Ordnung (im Wesentlichen Strahlen, die reflektiert werden (wobei der Einfallswinkel (in Bezug auf den Normalenvektor der Gesamtebene der Gitterfläche) gleich dem Reflexionswinkel ist)) durch Gitter 110 (das in einigen Ausführungsformen Furchen im Wesentlichen perpendikular zum Zeichnungsblatt aufweist) (oder in anderen Ausführungsformen gebeugte Strahlen anderer Beugungsordnung anstelle reflektierter Strahlen 0-ter Ordnung)), die dann als Strahlen 169 in eine Richtung, die im Wesentlichen perpendikular zum Zeichnungsblatt ist, durch das „gekreuzte” Diagnostikgitter 113 gebeugt werden (das in einigen Ausführungsformen Gitterfurchen im Wesentlichen parallel zum Zeichnungsblatt aufweist). In dieser Figur beinhaltet jeder „Kanal” (in zum Fall aus 1C ähnlicher Weise) seinen eigenen Seedlaser 151, der an seinen jeweiligen Leistungsverstärker 152 gekoppelt ist, damit dieser sein verstärktes optisches Signal 156 mit der Wellenlänge jenes Kanals erzeugt, das als einer der Strahlen 142 aus einer der Faserendkappen von SBC-Faseranordnung 132–133 ausgesendet, durch hochreflektierenden Kollimationsspiegel 134 kollimiert und durch Ausgangsgitter 110 zu kombiniertem Hochleistungs-SBC-Ausgangsstrahl 90 SBC-kombiniert wird. Die divergierenden Strahlen werden teilweise reflektiert (die Strahlen 0-ter Ordnung) durch Gitter 110 zu den Diagnostikstrahlen 168, die von Diagnostikgitter 113 gebeugt werden (in zum Zeichnungsblatt perpendikularer Richtung) und durch Fokussierelement 171 (z. B. eine Linse, wie abgebildet, oder einen (nicht dargestellten) Spiegel in anderen Ausführungsformen)), um ein zweidimensionales (2D-)Bild 177 auf einer Abbildungsvorrichtung 179 zu erstellen. Sonstige Aspekte von System 104 sind die gleichen wie jene von System 103 aus 1C oder diesen im Wesentlichen ähnlich.
  • Zu beachten ist, dass in 1A1, 1B, 1C, 1D und 2A1 ein einziges Ausgangsgitter (mit Bezugsziffer 110) eingesetzt wird. Dieses bringt ein geringes Maß an chromatischer Dispersion in jede der Ausgangswellenlängen ein (d. h. ungeachtet dessen, wie schmal die Linienbreite jedes Laserstrahls ist, werden seine Wellenlängen durch das einzige Ausgangsgitter 110 gebeugt). Dementsprechend nutzen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (wie System 101' aus 1A2, System 105 aus 1E1 und System 201' aus 2A2) ein weiteres oder noch mehr Gitter (zwecks Kompensierung mittels Einbringung einer kompensierenden Dispersion in der entgegengesetzten Richtung, in ähnlicher Weise zu jener beschriebenen im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 , erteilt am 3. April 2007 an Andrew J. W. Brown et al., mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.013US1) und/oder in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 12/165,651, eingereicht am 30. Juni 2008 von Steven C. Tidwell et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF FANNED-IN LASER BEAMS WITH CHROMATIC-DISPERSION COMPENSATION USING A PLURALITY OF DIFFRACTIVE GRATINGS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.035US1), die jeweils durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
  • 1E1 ist ein Diagramm eines Systems 105, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. System 105 aus 1E1 ähnelt System 103 aus 1C ein wenig, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren im Wesentlichen identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich System 105 aus 1E1 in mindestens zweierlei Hinsicht: Erstens liefert ein zweites Beugungsgitter 117 ein kompensierendes Maß an chromatischer Dispersion in zur Richtung des finalen Ausgangsgitters 118 entgegengesetzter Richtung, und zweitens ist das Ausgangsgitter 118 teilweise reflektierend (z. B. beugt es einen Großteil der Laserstrahlen 187 zum Ausgangsstrahl 90, während es einen kleinen Teil aller Strahlen als Diagnostikstrahlen 188 durchlässt, die dann durch Fokussierelement 181 zu verschiedenen Stellen auf Sensor 180 fokussiert werden. In 1E1 beinhaltet jeder „Kanal” seinen eigenen Seedlaser 151, der an seinen jeweiligen Leistungsverstärker 152 gekoppelt ist, damit dieser sein verstärktes optisches Signal 156 mit der Wellenlänge jenes Kanals erzeugt, das als einer der kollimierten Strahlen 186 aus einer der Faserendkappen und der Kollimationsoptik von SBC-Faseranordnung 182–183 verbreitet, durch Gitter 117 zu vorkompensierten kollimierten Strahlen 187, die in verschiedene Winkel haben, vorkompensiert und durch Augangsgitter 118 zum kombinierten Hochleistungs-SBC-Ausgangsstrahl 90 SBC-kompiniert wird. Die divergierenden Strahlen werden von Gitter 118 teilweise zu den Leckstrahlen 188 durchgelassen, die durch Fokussierelement 181 (z. B. eine Linse, wie abgebildet, oder einen (nicht dargestellten) Spiegel in anderen Ausführungsformen) auf Sensoren 180 fokussiert werden (in einigen Ausführungsformen werden diese Strahlen durch ein Diagnostikgitter 113 gebeugt (das hierin nicht veranschaulicht ist, aber Gitter 113 aus 1C ähnelt, mit Furchen in zum Zeichnungsblatt paralleler Richtung)) zwecks Erstellung eines zweidimensionalen (2D-)Bilds auf Sensor 180 (z. B. beinhaltet Sensor 180 in einigen Ausführungsformen eine CCD-(Charge Coupled Device)-Pixelmatrix, wobei das Bild jedes Kanals entlang einer Dimension des 2D-Bilds beabstandet ist. Das von Sensor 180 erzeugte Bildsignal transportiert das diagnostische elektrische Signal jedes Kanals zur Steuer- bzw. Regelelektronik 150, die ihrerseits die Rückkopplungsschleife abschließt durch Steuern bzw. Regeln des Seedlasers 151 jenes Kanals. Falls die Wellenlänge eines oder mehrerer der Kanäle driftet, ändert sich die Position des Punkts auf dem Sensor 180 (aufgrund eines veränderten Winkels der Beugung vom ersten Gitter 117 aus). Sonstige Aspekte von System 105 sind die gleichen wie jene von System 103 aus 1C oder diesen im Wesentlichen ähnlich.
  • 1E2 ist ein Diagramm eines Systems 105', das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. System 105' aus 1E2 ähnelt System 105 aus 1E1, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren im Wesentlichen identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich System 105' aus 1E2 in mindestens zweierlei Hinsicht: Erstens ist das Ausgangsgitter 118' reflektierend statt teilweise reflektierend (z. B. beugt es einen Großteil der Laserstrahlen 187 zum Ausgangsstrahl 90), und zweitens werden die Diagnostikstrahlen 188' erhalten durch Verwenden der von Gitter 118' reflektieren Strahlen 0-ter Ordnung (das in einigen Ausführungsformen Furchen im Wesentlichen perpendikular zum Zeichnungsblatt aufweist) (oder in anderen Ausführungsformen gebeugte Strahlen anderer Beugungsordnung anstelle der reflektierten Strahlen 0-ter Ordnung). Die divergierenden Diagnostikstrahlen 188' sind die Strahlen 0-ter Ordnung (oder irgendeiner anderen Beugungsordnung), reflektiert durch Gitter 118' zu den „Leck-”-Strahlen 188' (sie gehen aus einem „Leck” hervor in dem Sinne, dass sie Licht einschließen, das nicht zu Ausgangsstrahl 90 gebeugt wird), die durch Fokussierelement 181 (z. B. eine Linse, wie abgebildet, oder einen. (nicht dargestellten) Spiegel in anderen Ausführungsformen) auf Sensoren 180 fokussiert werden (in einigen Ausführungsformen werden diese Strahlen durch ein Diagnostikgitter 113 gebeugt, (das hierin nicht dargestellt ist, aber Gitter 113 aus 1C ähnelt, mit Furchen in einer zum Zeichnungsblatt parallelen Richtung) zwecks Erstellung eines zweidimensionalen (2D-)Bilds auf Sensor 180 (z. B. beinhaltet Sensor 180 in einigen Ausführungsformen eine CCD-(Charge Coupled Device)-Pixelmatrix), wobei das Bild jedes Kanals entlang einer Dimension des 2D-Bilds beabstandet ist. Das von Sensor 180 erzeugte Bildsignal transportiert das diagnostische elektrische Signal jedes Kanals zum Controller-160-Abschnitt der Steuer- bzw. Regelektronik 150, die ihrerseits die Rückkopplungsschleife durch Steuern bzw. Regeln des Seedlasers 151 dieses Kanals abschließt. Falls die Wellenlänge eines oder mehrerer der Kanäle driftet, ändert sich die Position des Punkts auf dem Sensor 180 (aufgrund eines veränderten Winkels der Beugung vom ersten Gitter 117). Sonstige Aspekte von System 105' sind die gleichen wie jene von System 105 aus 1E1 oder diesen im Wesentlichen ähnlich.
  • 2A1 ist ein Diagramm eines Leistungsoszillator-Ringlaser-SBC-Systems 201, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Ringlaserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung vornimmt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Anstatt die Masteroszillator-Leistungsverstärker-Konfigurationen aus 1A1, 1A2, 1B, 1C, 1D, 1E1 oder 1E2 zu nutzen, setzt System 201 aus 2A1 eine Mehrzahl von Leistungsoszillator-Ringlasern ein. System 201 aus 2A1 ähnelt System 101 aus 1A1 ein wenig, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren im Wesentlichen identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. Anstelle von Seedlasern ist hierbei jeder Laser ein Ringlaser, der sein Rückkopplungssignal aus dem Abschnitt des Ausgangsstrahls erhält, der vom teilweise reflektierenden Ausgangsspiegel 111 durchgelassen wird, so dass (in Abhängigkeit von der optischen Verstärkung der Verstärkungsmedien der Ringlaser) die Leckstrahlen 246 typischerweise eine höhere Leistungsstärke besitzen als die Leckstrahlen 146 aus 1A1 (z. B. lässt der teilweise reflektierende Ausgangsspiegel 111 genug Signalleistung durch, um einen Zustand des Lasers für jeden der Ringlaser aufrechtzuerhalten). System 201 empfängt die getrennten Strahlen der individuellen Kanäle in jeweiligen Endkappen 236–237, die durch optische Fasern an jeweilige aus einer Mehrzahl optischer Splitter 235 angeschlossen sind, um den Satz Diagnostikstrahlen 238 und den Satz Rückkopplungsstrahlen 248 zu erhalten. In einigen Ausführungsformen passiert der Satz Rückkopplungsstrahlen 248 den optischen Isolator 253 (der in einigen Ausführungsformen implementiert wird, indem eine Mehrzahl von Isolatoren (z. B. einer für jeden Strahl) benutzt wird, oder in anderen Ausführungsformen, indem ein einziger Isolator für eine Mehrzahl von Strahlen benutzt wird (z. B. dort, wo sich eine Mehrzahl von Strahlen Seite an Seite ausbreitet von einer Mehrzahl mit Splittern 235 verbundener Faserenden zu jeweiligen aus einer Mehrzahl von Fasern, die an einen optionalen Modulator 251 oder direkt an die Verstärkungsfasern 252 gekoppelt sind, von denen für den Strahl jedes Kanals eine zur Verfügung steht)). In einigen Ausführungsformen verstärkt der optische Isolator 253 die Strahlstabilität dadurch, dass er alle Signalstrahlen zur Ausbreitung in eine einzige Richtung zwingt (gegen den Uhrzeigersinn in 2A1). In einigen Ausführungsformen wird der optionale optische Schalter oder Modulator 251 durch Pulstiming-Controller 254 gesteuert bzw. geregelt (in einigen Ausführungsformen nutzt Controller 254 einen programmierbaren Mikroprozessor, um programmierbare und/oder veränderbare Kontrolle über das Pulstiming bereitzustellen, wohingegen in anderen Ausführungsformen Hochgeschwindigkeitselektronik eingesetzt wird, um höhere Geschwindigkeiten umzusetzen, als sie unter Umständen mittels eines Mikroprozessors möglich wären). In einigen Ausführungsformen werden Timingcontroller 254 und optischer Schalter oder Modulator 251 verwendet, um einen gütegeschalteten gepulsten Ringlasermodus zu realisieren, der verhindert, dass das optische Signal während der Zeiträume zwischen den Pulsen passiert (in einigen Ausführungsformen akkumuliert sich Pumpleistung in Verstärkungsfasern 252 während dieser Zeit), und der dann das optische Signal während jedes Pulses passieren lässt. In einigen Ausführungsformen wird die Menge des durchgelassenen Signals variiert (z. B. hochgesetzt), um die Menge der in den Verstärkungsfasern 252 verfügbaren Verstärkung zu kompensieren (diese Verstärkung ist höher, unmittelbar nachdem Energie für die Zeiten zwischen den Pulsen akkumuliert worden ist, und nimmt dann mit dem Herausziehen von Energie durch den gütegeschalteten Puls ab). In anderen Ausführungsformen ersetzt stattdessen ein (nicht dargestellter) optischer Schalter oder Modulator 251' den Ausgangsspiegel 111, um einen Cavity-Dumping-Modus bereitzustellen, wobei der optische Schalter oder Modulator 251' im Wesentlichen das gesamte Signal 144 an den mit Bezugsziffer 246 bezeichneten Signalpfad weiterleitet während der Zeiträume zwischen den Pulsen (in einigen Ausführungsformen akkumuliert sich während dieser Zeit Signalleistung in den Verstärkungsfasern 252), und dann zulässt, dass das optische Signal während jedes Pulses den mit Bezugsziffer 90 bezeichneten Signalpfad betritt.
  • In einigen Ausführungsformen koppeln die Splitter 235 jeweils ein Diagnostiksignal 238 (von denen in einigen Ausführungsformen z. B. jedes ungefähr ein Prozent (oder einen anderen zweckmäßigen Betrag) der Rückkopplungssignale enthält) an die Mehrzahl von Photodetektoren 239, die elektrische Signale 258 erzeugen, die an Wellenlängensteuer- bzw. -regelelektronik 250 gekoppelt werden. In einigen Ausführungsformen steuert bzw. regelt Wellenlängensteuer- bzw. -regelelektronik 250 eine Mehrzahl von Aktoren 255 (z. B. einen pro Kanal), die separat die Position einer jeden der Empfangsendkappen 236–237 steuern bzw. regeln (z. B. kann durch Bewegen der Endkappe für den N-ten Kanal in eine Richtung die Wellenlänge vergrößert werden, wohingegen das Bewegen der Endkappe für den N-ten Kanal in die entgegengesetzte Richtung die Wellenlänge verkleinern kann). So werden die individuellen Wellenlängen gesteuert bzw. geregelt, um jeden Strahl in der korrekten Ausrichtung auf alle anderen Strahlen zu halten. Sonstige Aspekte von System 201 aus 2A1 sind die gleichen wie jene, die vorstehend für System 101 aus 1A1 erläutert sind, oder sind diesen im Wesentlichen ähnlich.
  • 2A2 ist ein Diagramm eines Systems 201', das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt, Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt sowie chromatische Dispersion kompensiert, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. System 201' aus 2A2 ähnelt System 201 aus 2A1 ein wenig, wobei Elemente mit der gleichen Bezugsziffer in den beiden Figuren im Wesentlichen identische Funktionen und Beschaffenheit aufweisen. Ähnlich System 201 aus 2A1 ist hierbei jeder Laser ein Ringlaser, der eine andere Signalwellenlänge als die anderen aufweist und der sein Rückkopplungssignal aus dem Abschnitt des Ausgangsstrahls enthält, der vom teilweise reflektierenden Ausgangsspiegel 111 durchgelassen wird, so dass (in Abhängigkeit von der optischen Verstärkung der Verstärkungsmedien) die Leckstrahlen 246' typischerweise eine höhere Leistungsstärke besitzen als die Leckstrahlen 146' aus 1A2 (z. B. lässt der teilweise reflektierende Ausgangsspiegel 111 genug Signalleistung durch, um einen Zustand des Lasers für jeden der Ringlaser aufrechtzuerhalten).
  • In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich System 201' aus 2A2 von System 201 aus 2A1 in mindestens zweierlei Hinsicht: Erstens verschafft SBC-Eingangsgitter 114 ein kompensierendes Maß an chromatischer Dispersion in zur Richtung des Ausgangsgitters 110 entgegengesetzter Richtung, und zweitens verschafft ein zweites Rückkopplungs- und Diagnostikgitter 115 ein kompensierendes Maß an chromatischer Dispersion in zur Richtung des ersten Rückkopplungs- und Diagnostikgitters 112 entgegengesetzter Richtung. Zu beachten ist, dass in 2A1 ein einziges Ausgangsgitter (mit Bezugsziffer 110) eingesetzt wird. Dieses bringt ein geringfügiges Maß an chromatischer Dispersion in jede der Ausgangswellenlängen ein (d. h. ungeachtet dessen, wie schmal die Linienbreite jedes Laserstrahls ist, werden seine Wellenlängen durch das einzige Ausgangsgitter 110 gebeugt). Dementsprechend nutzen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (wie System 201' aus 2A2) ein zweites Gitter 114 zur Kompensierung, indem eine kompensierende Dispersion in der entgegengesetzten Richtung eingebracht wird, und zwar in einer Weise ähnlich jener, die beschrieben ist im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 , erteilt am 3. April 2007 an Andrew J. W. Brown et al., mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.013US1) und/oder in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 12/165,651, eingereicht am 30. Juni 2008 von Steven C. Tidwell et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF FANNED-IN LASER BEAMS WITH CHROMATIC-DISPERSION COMPENSATION USING A PLURALITY OF DIFFRACTIVE GRATINGS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.035US1), die jeweils durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
  • In einigen Ausführungsformen empfängt System 201' die getrennten Strahlen der individuellen Kanäle in jeweiligen Endkappen 236'–237', die durch optische Fasern an jeweilige aus einer Mehrzahl optischer Splitter 235 angeschlossen sind, um den Satz Diagnostikstrahlen 238 und den Satz Rückkopplungsstrahlen 248 zu erhalten. In einigen Ausführungsformen passiert der Satz Rückkopplungsstrahlen 248 den optischen Isolator 253 (der in einigen Ausführungsformen implementiert wird, indem eine Mehrzahl von Isolatoren (z. B. einer für jeden Strahl) benutzt wird, oder in anderen Ausführungsformen, indem ein einziger Isolator für eine Mehrzahl von Strahlen benutzt wird (z. B. dort, wo sich eine Mehrzahl von Strahlen Seite an Seite ausbreitet von einer Mehrzahl mit Splittern 235 verbundener Faserenden zu jeweiligen aus einer Mehrzahl von Fasern, die an einen optionalen Modulator 251 oder direkt an die Verstärkungsfasern 252 gekoppelt sind, von denen für den Strahl jedes Kanals eine zur Verfügung steht)). In einigen Ausführungsformen verstärkt der optische Isolator 253 die Strahlstabilität dadurch, dass er alle Signalstrahlen zur Ausbreitung in eine einzige Richtung zwingt (gegen den Uhrzeigersinn in 2A2). In einigen Ausführungsformen wird der optionale optische Schalter oder Modulator 251 durch Pulstiming-Controller 254 gesteuert bzw. geregelt (in einigen Ausführungsformen nutzt Controller 254 einen programmierbaren Mikroprozessor, um programmierbare und/oder veränderbare Kontrolle über das Pulstiming bereitzustellen, wohingegen in anderen Ausführungsformen Hochgeschwindigkeitselektronik eingesetzt wird, um höhere Geschwindigkeiten umzusetzen, als sie unter Umständen mittels eines Mikroprozessors möglich wären). In einigen Ausführungsformen werden Timingcontroller 254 und optischer Schalter oder Modulator 251 verwendet, um einen gütegeschalteten gepulsten Ringlasermodus zu realisieren, der verhindert, dass das optische Signal während der Zeiträume zwischen den Pulsen passiert (in einigen Ausführungsformen akkumuliert sich Pumpleistung in Verstärkungsfasern 252 während dieser Zeit), und der dann das optische Signal während jedes Pulses passieren lässt. In einigen Ausführungsformen wird die Menge des durchgelassenen Signals variiert (z. B. hochgesetzt), um die Menge der in den Verstärkungsfasern 252 verfügbaren Verstärkung zu kompensieren (diese Verstärkung ist höher, unmittelbar nachdem Energie für die Zeiten zwischen den Pulsen akkumuliert worden ist und nimmt dann mit dem Herausziehen von Energie durch den gütegeschalteten Puls ab). In anderen Ausführungsformen ersetzt stattdessen ein (nicht dargestellter) optischer Schalter oder Modulator 251' den Ausgangsspiegel 111, um einen Cavity-Dumping-Modus bereitzustellen, wobei der optische Schalter oder Modulator 251' im Wesentlichen das gesamte Signal 144 an den mit Bezugsziffer 246' bezeichneten Signalpfad weiterleitet während der Zeiträume zwischen den Pulsen (in einigen Ausführungsformen akkumuliert sich während dieser Zeit Signalleistung in den Verstärkungsfasern 252), und dann zulässt, dass das optische Signal während jedes Pulses den mit Bezugsziffer 90' bezeichneten Signalpfad betritt.
  • In einigen Ausführungsformen koppeln die Splitter 235 jeweils ein Diagnostiksignal 238 (von denen in einigen Ausführungsformen z. B. jedes ungefähr ein Prozent (oder einen anderen zweckmäßigen Betrag) der Rückkopplungssignale enthält) an die Mehrzahl von Photodetektoren 239, die elektrische Signale 258 erzeugen, die an Wellenlängensteuer- bzw. -regelelektronik 250 gekoppelt werden. In einigen Ausführungsformen steuert bzw. regelt Wellenlängensteuer- bzw. -regelelektronik 250 eine Mehrzahl von Aktoren 255 (z. B. einen pro Kanal), die separat die Position einer jeden der Empfangsendkappen 236'–237' steuern bzw. regeln (z. B. kann durch Bewegen der Endkappe für den N-ten Kanal in eine Richtung die Wellenlänge vergrößert werden, wohingegen das Bewegen der Endkappe für den N-ten Kanal in die entgegengesetzte Richtung die Wellenlänge verkleinern kann). So werden die individuellen Wellenlängen gesteuert bzw. geregelt, um jeden Strahl in der korrekten Ausrichtung auf alle anderen Strahlen zu halten. Sonstige Aspekte von System 201' aus 2A2 sind die gleichen wie jene, die vorstehend für System 101' aus 1A2 erläutert sind, oder sind diesen im Wesentlichen ähnlich.
  • 3A ist ein Diagramm eines Systems 301, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen unterscheidet sich System 301 aus 3A in mindestens zweierlei Hinsicht von System 105 aus 1E1: Erstens hinsichtlich einer Leistungsoszillatorkonfiguration (wobei das linke Ende jedes Lasers in Spiegel 322 und das rechte Ende jedes Lasers in Reflektoren 327–328 besteht, ähnlich dem, was beschrieben ist im US-amerikanischen Patent Nr. 7,199,924 , erteilt am 3. April 2007 an Andrew J. W. Brown u. a, mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.013US1) und/oder in der US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 12/165,651, eingereicht am 30. Juni 2008 von Steven C. Tidwell et al., mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF FANNED-IN LASER BEAMS WITH CHROMATIC-DISPERSION COMPENSATION USING A PLURALITY OF DIFFRACTIVE GRATINGS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.035US1), die jeweils durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind, und zweitens werden die Strahlen 0-ter Reflexionsordnung oder gebeugte Strahlen anderer Beugungsordnung aus Ausgangsgitter 312 verwendet, die dann durch Fokussierelement 181 in verschiedene Stellen auf Sensor 180 fokussiert werden. In 3A beinhaltet jeder „Kanal” seine eigene Verstärkungsfaser 336–339 (Leistungsoszillatorkonfiguration), damit diese ihr verstärktes optisches Signal, kollimiert zu Strahlen 396–399, mit der Wellenlänge jenes Kanals erzeugt, das ausgesendet wird als einer der kollimierten Strahlen, also einer aus jeder Faserendkappe und Kollimationsoptik von SBC-Faser-Teilreflexions-Endkappenanordnung 332–333 (die Reflexionssignale bewirken das Laser, wohingegen die durchgelassenen Signale durch Fokussierelemente 341 zu Strahlen 396–399 kollimiert werden, die auf Eingangsgitter 114 auftreffen), welche Strahlen durch Eingangsgitter 311A–311B (multiple Gitter werden so angewandt, dass die Distanz zwischen den Eingangsgittern 311A–311B und dem Ausgangsgitter 312 für jeden Strahl etwa gleich ausfällt) zu prä-kompensierten kollimierten Strahlen 187 prä-kompensiert werden, die sich in unterschiedlichen Winkeln befinden, und durch Ausgangsgitter 312 zum kombinierten Hochleistungs-SBC-Ausgangsstrahl 90 SBC-kombiniert werden. Die divergierenden Strahlen werden teilweise reflektiert (d. h. die Strahlen 0-ter Ordnung) oder gebeugt (gebeugte Strahlen irgendeiner anderen Beugungsordnung) durch Gitter 312 zu den „Leck-”Strahlen 188, die durch Fokussierelement 181 (z. B. eine Linse, wie abgebildet, oder einen (nicht dargestellten) Spiegel in anderen Ausführungsformen) auf Sensoren 180 fokussiert werden (in einigen Ausführungsformen werden die „Leck-”Strahlen 188 durch ein Diagnostikgitter 113 gebeugt (das hierin nicht veranschaulicht ist, aber Gitter 113 aus 1C ähnelt, mit Furchen in zum Zeichnungsblatt paralleler Richtung) zwecks Erstellung eines zweidimensionalen (2D-)Bilds auf Sensor 180 (z. B. beinhaltet Sensor 180 in einigen Ausführungsformen eine CCD-(Charged Coupled Device)-Pixelmatrix, wobei das Bild jedes Kanals entlang einer Dimension des 2D-Bilds beabstandet ist. Das von Sensor 180 erzeugte Bildsignal transportiert das diagnostische elektrische Signal jedes Kanals zur Steuer- bzw. Regelelektronik 150, die ihrerseits die Rückkopplungsschleife abschließt durch Steuern bzw. Regeln des Aktors 380 jenes Kanals. Falls die Wellenlänge eines oder mehrerer der Kanäle driftet, ändert sich die Position des Punkts auf dem Sensor 180 (aufgrund eines veränderten Winkels der Beugung vom ersten Gitter 311A–311B jenes Strahls aus). Sonstige Aspekte von System 301 sind die gleichen wie jene von System 103 aus 1C oder diesen im Wesentlichen ähnlich.
  • 3B ist ein Diagramm eines Systems 302, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen beinhaltet System 302 ein oder mehrere chromatische Dispersion kompensierende Eingangsgitter 114, ein Ausgangsgitter 110, einen größtenteils reflektierenden Ausgangspiegel 111, der Ausgangsstrahl 390 reflektiert und den kombinierten Leckdiagnostikstrahl 146' durchlässt, der auf Rückkopplungs- und/oder Diagnostikgitter 112 auftrifft, das die Mehrzahl von Wellenlängen jeweils in deren eigenen jeweiligen kollimierten Strahl aus der Mehrzahl von Strahlen 147' trennt (jeder jeweilige kollimierte Strahl 147' hat einen anderen Beugungswinkel, wenn er vom ersten Rückkopplungs- und Diagnostikgitter 112 gebeugt wird, und zwar aufgrund seines eindeutigen Wellenlängenspektrums). Jedoch wird anders als bei System 101' aus 1A2 auf das zweite Diagnostikbeugungsgitter (Gitter 115 auf 1A1) verzichtet, und die Strahlen 147 werden durch Fokussierelement 181 (z. B. eine Linse, wie abgebildet, oder einen Fokussierspiegel, ein Hologramm oder ein sonstiges Fokussierelement in anderen Ausführungsformen) auf Sensor 180 fokussiert, der Rückkopplungssignale für Controller 150 erzeugt, der Aktoren 380 steuert bzw. regelt, um die Streckung und/oder die Rotation (von denen eins oder beide den Linien/mm-Abstand der Gitterlinien kontrollieren, wie er vom Lichtsignal angetroffen wird) der Gitter 381 zu steuern bzw. zu regeln, um Signallaserwellenlängen zu steuern bzw. zu regeln. Ähnliche Gitterkonfigurationen sind dargestellt und beschrieben in 3I des US-amerikanischen Patents Nr. 7,199,924 , erteilt am 3. April 2007 an Andrew J. W. Brown et al., mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR SPECTRAL-BEAM COMBINING OF HIGH-POWER FIBER LASERS” (Anwaltsaktenzeichen 5032.013US1), das durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. In einigen Ausführungsformen werden Fasern 386–389 an Leistungsverstärkungsfasern 336–339 gekoppelt, die an teilweise reflektierenden Endkappen 333–332 enden (die Reflexionssignale bewirken Laser, wohingegen die durchgelassenen Signale durch Fokussierelemente 341 zu Strahlen 396–399 kollimiert werden, die auf Eingangsgitter 114 auftreffen). Sonstige Aspekte von System 302 sind so, wie vorstehend geschildert.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Hochleistungssystems 400, das Spektralstrahlkombination an einer Anordnung von Laserstrahlen vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen nutzt System 400 (z. B. ein Fahrzeug wie ein Landfahrzeug (etwa ein Panzer oder fernbedientes Roboterfahrzeug), ein Flugwerk (wie ein Hubschrauber oder Strahlflugzeug), ein Schiff (wie eine Fregatte, ein Zerstörer oder ein Flugzeugträger) oder eine Anlage (wie ein Flughafen oder Bunker)) eins oder mehrere der hierin beschriebenen SBC-Faserlasersysteme. In einigen Ausführungsformen beinhaltet System 400 das Umschließende 409 eines Fahrzeugs, Flugwerks, Schiffs oder einer Anlage und das sonst darin Befindliche (z. B. Motoren und Steuersysteme), eine oder mehrere Batterien und/oder Quellen elektrischen Stroms 418, einen Lasercontroller 450, der die Steuerung bzw. Regelung von Wellenlänge, Pulstiming und -dauer für Pulssignale anwendende Ausführungsformen (andere Ausführungsformen setzen Dauerstrich-Signalstrahlen ein), Ausgangsleistungskontrolle, Kontrolle der Ausgangsstrahlrichtung und Ähnliches bereitstellt, einen Mikroprozessor und/oder eine Schaltungsanordnung für Abbildungsberechnung, die ein Abbildsignal 461 aus Abbildungseinrichtung 416 erhalten und Daten wie Zielort und Geschwindigkeit berechnen, die dem Lasercontroller 450 zugeführt werden, der Signalprozessoren beinhaltet, die Wellenlängenbestimmungssignale und/oder Richtungsdrift-Rückkopplungssignale aus den Ausgangsignalen der Leistungsverstärker 420 empfangen (mit deren zugehörigen Wellenlangen-, Strahl-Achs- und -Winkelversatz-Detektionssensoren und -schaltungsanordnung, wie beschrieben im US-amerikanischen Patent 7,199,924 , erteilt am 3. April 2007 an Andrew J. W. Brown et al., mit dem Titel „Apparatus and method for spectral-beam combining of high-power fiber lasers”, das durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist), und der die Wellenlängenkorrekturkontrolldaten den Masteroszillator-Seedlasern 410 zuführt. In einigen Ausführungsformen erzeugt Lasercontroller 450 die Steuer- bzw. Regel- und Leistungssignale, die an die Leistungsverstärker 420 gesendet werden, die dann optische Hochleistungsstrahlen mit zweckmäßigen Wellenlängen dem SBC 430 zuführen, der daraufhin die Laserstrahlen zu einem einzigen Laser-SBC-Ausgangsstrahl 99 kombiniert, der als Ausgangsstrahl 441 auf ein Ziel (z. B. ein feindliches Luftfahrzeug, Geschoss oder Raumfahrzeug) gerichtet wird, in Übereinstimmung mit den Steuerungsinformationen, die auf Grundlage von Abbildungsinformationen, erhalten aus Abbildungseinrichtung 416, erzeugt wurden.
  • In einigen Ausführungsformen bildet System 400 einen Teil einer Energie-(DE: Directed Energy)-Waffe, die von einem Fahrzeug 409 (etwa einem Panzer, einem Luftfahrzeug oder einem Marineschiff) getragen wird, und wird als Element davon verwendet.
  • 5 ist eine schematische Draufsicht auf ein optisches Leistungsverstärkersystem 500, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen wird eine Mehrzahl solcher MOPA-Lasersubsysteme 500 in jedem der oben erläuterten SBC-Systeme eingesetzt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet System 500 eine Mehrzahl von Seedlasern 550 (von denen in einigen Ausführungsformen z. B. jeder 5-ns-Pulse mit einer Wiederholungsrate von 10 MHz ausgibt (d. h. eine sich wiederholende Serie von 5 ns an, 95 ns aus)) als Masteroszillatoren, wobei die Ausgangsstrahlen durch jeweilige Linsen 511 (in einigen Ausführungsformen eine pro Masteroszillator) kollimiert werden, dann von einer oder mehreren optischen Einwegleitungen 514 und gegebenenfalls 515 isoliert werden und durch dichroitischen Strahlteiler 520 und Fokussierlinse 530 in den entsprechenden Leistungsverstärker 532 gelangen. In einigen Ausführungsformen ist die Leistungsverstärkerfaser 532 ein dual ummantelter Faserverstärker mit großer Modenfläche, der von einer oder mehreren Anordnungen aus Pumplaserdioden (LDs, ohne Abbildung) gepumpt wird, deren Licht (in einigen Ausführungsformen ungefähr 400 Watt oder mehr) durch Faser 528 in Faserende 526 dringt, dann Objektivlinse 524 passiert und vom hochreflektierenden Spiegel 522 zum dichroitischen Strahlteiler 520 und von diesem in die Leistungsverstärkerfaser 532 reflektiert wird. Der Ausgangssignalstrahl und das restliche Pumplicht verlassen die Faser 523 nach rechts und werden von Linse 534 in Richtung des dichroitischen Strahlteilers 536 kollimiert, wo das restliche überschüssige Pumplicht 538 nach unten reflektiert wird, und das Signal 540 durchgelassen wird. In einigen Ausführungsformen wird für jeden der Leistungsverstärker 420 aus 4 ein Leistungsverstärkersystem 500 verwendet.
  • In einigen Ausführungsformen erfordert das Realisieren von Beugungsbegrenzter Spektralstrahlkombination (SBC) multipler Hochleistungsfaserlaser, dass jeder Laser eine Spektralbreite in der Größenordnung von einigen GHz besitzt (d. h. eine sehr schmale Linienbreite; siehe z. B. A. Liu, R. Mead, T. Vatter, A. Henderson und R. Stafford: „Spectral beam combining of high power faber lasers", in: „Proceedings of SPIE", Vol. 5335, 81–88 (2004), durch Bezugnahme hierin aufgenommen) und Beugungs-begrenzten räumlichen Output zeigt. Zusätzlich verlangt das Erzielen hocheffizienten Kombinierens von Strahlen und das Gewährleisten von Amplitudenstabilität hinsichtlich des kombinierten Strahls, aufgrund der für Hochleistungsbeugungsgitter typischen Polarisationsempfindlichkeit (siehe z. B. M. D. Perry, R. D. Boyd, J. A. Britten, D. Decker, B. W. Shore, C. Shannon, E. Shults und L. Li: „High-efficiency multilayer dielectric diffraction gratings", Opt. Lett., Vol. 20, 940–942 (1995) (und US-amerikanisches Patent 5,907,436 mit dem Titel „Multilayer dielectric diffraction gratings”, erteilt am 25. Mai 1999 an Perry et al., die durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind; und Karl Hehl, J. Bischoff, U. Mohaupt, M. Palme, B. Schnabel, L. Wenke, R. Bodefeld, W. Theobald, E. Welsch, R. Sauerbrey und H. Heyer: „High-efficiency dielectric reflection gratings: design, fabrication, and analysis", Appl. Opt., Vol. 38, 6257–6271 (1999); durch Bezugnahme hierin aufgenommen), dass jeder Laser in der SBC-Anordnung ein Polarisationsextinktionsverhältnis (PER) >> 1 und eine stabile Polarisationsausrichtung in Bezug auf die Zeit hat. Eine Architektur für MOPAs, entwickelt bei Aculight (Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung), um diese Anforderungen zu erfüllen, ist in 5 erläutert. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Leistungsverstärker 500 eine polarisationserhaltende (PM: polarization-maintaining) Faser 532 mit großer Modenfläche (LMA: large-mode area), die bei 976 nm mit bis zu 400 W Leistung gepumpt wird (z. B. geliefert von einer Laserdiodenanordnung in einigen Ausführungsformen); die Pumptransportfaser 528 besitzt einen Kerndurchmesser von 600 Mikron (in einigen Ausführungsformen mit einer numerischen Apertur von 0,22 = NA). In einigen Ausführungsformen ist LMA-Faser 532 doppelt ummantelt, mit einem Kerndurchmesser von 20 Mikron (in einigen Ausführungsformen mit einer numerischen Apertur von 0,06 = NA) und einem Innenummantelungsdurchmesser von 400 Mikron (in einigen Ausführungsformen mit einer numerischen Apertur von 0,46 = NA). In einigen Ausführungsformen wird LMA-Faser 532 auf einen wassergekühlten Dorn gewickelt, um die LMA-Faser 532 zu kühlen. In einigen Ausführungsformen werden sowohl Seedstrahl 521 als auch Pumpstrahl 523 via Freiraumoptik 530 in die Eingangsfacette 531 der LMA-Faser 532 gekoppelt (in Links-rechts-Richtung in 5), wobei jedes Ausgangsende 533 frei gelassen wird, um räumlich so angeordnet zu werden, wie für Input in den Multikanal-SBC erforderlich (siehe z. B. 430 aus 4). In einigen Ausführungsformen wird die LMA-Fasereingangsfacette 531 in einer wassergekühlten Spanneinrichtung gehalten, die auf einem 5-Achsen-, XYZ-, Kipp-Neige-Positioniertisch angebracht ist; beide Enden der Faser 532, haben eine 8-Grad-Winkelpolierungen. In einigen Ausführungsformen schützen zwei Freiraumisolatoren 514 und 515 den Seedlaser 550 vor sich rückwärts ausbreitenden Signalen, die vom Leistungsverstärker 532 erzeugt werden. In Tabelle 1 ist eine detaillierte Liste von Komponenten für eine Ausführungsform des in 5 veranschaulichten Systems aufgeführt.
    Tabelle 1 – Liste der in Figur 5 veranschaulichten Komponenten. Alle Linsen tragen Antireflexionsbeschichtung
    Komponente Anbieter Teil-Nr. Beschreibung
    Objektiv 1 ThorLabs C110TM-B • 6,24 mm Brennweite, Pressglas, asphärische Linse
    Objektiv 2 Special Optics 54-15-15-980-1080 • 15 mm Brennweite, Quarzglas, Multielementobjektiv
    Objektiv 3 Special Optics 54-17-30-980-1080 • 30 mm Brennweite, Quarzglas, Multielementobjektiv
    Isolatoren Electro-Opt Technologies 8I1055-WP • Breitband (1030–1080 nm), optische Freiraumisolatoren > 30 dB Isolation • Zwei Isolatoren in Reihe
    dichroitischer Strahlteiler Semrock ACUL-0002 • Strahlteiler, der 1040 nm–1080 durchlässt und 980 nm reflektiert
  • 6 ist ein Diagramm eines optischen Kleinleistungs-Masteroszillatorsystems 600, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen wird der Output gepulst (5-ns-Pulse bei einer Wiederholungsrate von 10 MHz zwecks SBS-Unterdrückung) und enthält > 300 mW durchschnittlicher Leistung mit einer spektralen Reinheit > 99,9% und einer spektralen Bandbreite von etwa 100 MHz. Die Wellenlänge ist über nahezu das gesamte Yb-Verstärkungsspektrum abstimmbar. In einigen Ausführungsformen wird der Seedinput 521 in den LMA-Verstärker 532 aus 5 durch den polarisierten Kleinleistungs-Front-End-Laser geliefert, der in 5B abgebildet ist. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Seedlaser 550 einen abstimmbaren Schmalbandoszillator 560 (in einigen Ausführungsformen einen Littman-Metcalf-Diodenlaser mit externem Resonator (ECDL: External-Cavity Diode Laser), der Hohlraumreflektoren 563 und 566, einen Laserabstimmungsmechanismus 564 zur Abstimmung der zentralen Wellenlänge, eine Laserdiode 565, einen abstimmbaren Schmalbandpassfilter 567 und einen oder mehrere in Reihe geschaltete optische Isolatoren 568 aufweist), einen Mach-Zehnder-Modulator 573 und eine Reihe von Monomode-PM-Verstärkungsstufen. Der ECDL-Output wird Verstärkungsstufe 1 via Monomode-PM-Faser durch einen PM-PM-Spleiß 569 zugeführt. Ein Isolator 568 ist ins ECDL-Gehäuse integriert, um den Laser 560 vor optischer Rückkopplung zu schützen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet Verstärkungsstufe 1 eine erste Pumplaserdiode 575, die an einen Eingang von Multiplexer 570 durch einen PM-PM-Spleiß 569 angeschlossen ist, wobei der andere Eingang von Multiplexer 570 durch einen PM-PM-Spleiß 569 an Laser 560 angeschlossen ist. Der Ausgang von Multiplexer 570 ist an Verstärkungsfaser 571 durch einen PM-Spezifalfaser-Spleiß 579 angeschlossen, und der Ausgang von Verstärkungsfaser 571 ist durch einen PM-Spezialfaserspleiß 579 an einen 1%-Tap 572 angeschlossen, der 1% des Signals, das für Diagnostik und/oder Steuerung bzw. Regelung zu verwenden ist, herauszieht (z. B. zwecks Kontrolle von Wellenlängendrift). Der Ausgang des 1%-Tap ist durch einen PM-PM-Splice 569 an Mach-Zehnder-Modulator 573 gekoppelt, der die optische Dauerstrichausgangswelle (cw) aus Stufe 1 zu einer quasi-cw-Pulsfolge umwandelt (5-ns-Pulse @ 10-MHz-Wiederholungsrate), die ausgelegt ist, um stimulierte Brillouin-Streuung (SBS) im LMA-Leistungsverstärker 500 zu unterdrücken, indem das Schmalbandseed anhand von Zeitskalen bereitgestellt wird, die im Vergleich zu den etwa 10 ns für den Aufbau von SBS kurz sind (siehe G. P.: „Agrawal, Nonlinear Fiber Optics", 3rd ed. (Academic, New York 2001).
  • Die anschließende Verstärkung in den Verstärkungsstufen zwei und drei steigert die durchschnittliche Signalleistung auf > 300 mW. In einigen Ausführungsformen ist der Ausgang von Modulator 573 durch einen PM-PM-Spleiß 569 mit dem optischen Isolator 574 verbunden, und dann durch einen PM-PM-Spleiß 569 mit einem Eingang von Multiplexer 577, wobei der andere Eingang zu Multiplexer 577 mit einer zweiten Pumplaserdiode 576 durch einen PM-PM-Spleiß 569 verbunden ist. Der Ausgang von Multiplexer 577 ist an eine Verstärkungsfaser 578 durch einen PM-Spezialfaserspleiß 579 angeschlossen, und der Ausgang von Verstärkerfaser 578 ist durch einen PM-Spezialfaser-Spleiß 579 an einen Eingang von Multiplexer 581 angeschlossen, wobei der andere Eingang zu Multiplexer 581 mit dem Ausgang einer dritten Pumplaserdiode 580 durch einen PM-PM-Spleiß 569 verbunden ist. Der Ausgang von Multiplexer 581 ist an Verstärkungsfaser 582 durch einen PM-Spezialfaserspleiß 579 angeschlossen, und der Ausgang von Verstärkungsfaser 582 ist durch einen PM-Spezialfaserspleiß 579 an Auskopplung 589 angeschlossen, die das Licht an Leistungsverstärker 500 koppelt. Der 1%-Tap-Koppler 572, der zwischen Verstärkerstufe 1 und Mach-Zehnder-Modulator 574 geschaltet ist, zapft einen Abschnitt des Signals ab, der zum Überwachen und/oder Regeln der ECDL-Faserkopplung und der Frequenzstabilität des ECDL-Outputs zu verwenden ist. In nachstehender Tabelle 2 ist eine detaillierte Liste der Komponenten aufgeführt, die in einigen Ausführungsformen des Front-End-Seedlasers eingesetzt werden. Tabelle 2:
    Komponente Anbieter Teil-Nr. Beschreibung
    Diodenlaser mit externem Resonator (ECDL) 559 Sacher Lasertechnik SYS-500-1060-30 1055 nm zentrale Wellenlänge ±20 nm Abstimmungsbereich 30 mW Leistung, CW, lineare Polarisation
    ECDL-Faserkopplungsmodul Sacher Lasertechnik FC-SMF-BCO Monomodefaserkopplung mit anamorpher Strahlkorrektur Integriert in ECDL-Gehäuse
    ECDL – optischer Isolator 568 Sacher Lasertechnik ISO-35-1060 35 dB optischer Isolator Integriert in ECDL-Gehäuse
    980-nm 1. Pumpdiode 575 JDS Uniphase 26-7602-180 180 mW, fasergekoppelter Diodenlaser @ 976 nm
    980-nm 2. Pumpdiode 576 JDS Uniphase 29-7602-400 400 mW, fasergekoppelter Diodenlaser @ 976 nm
    980-nm 3. Pumpdiode 580 JDS Uniphase 29-7602-500 500 mW fasergekoppelter Diodenlaser @ 976 nm
    MUX 570, 577, 581 Novawave PMFWDM-9806-N-B-Q Polarisationserhaltender Wellenlängenmultiplexer, 980 durchl./1060 reflekt.
    1% Tap 572 Novawave PMFC-06-1-01-N-B-P-Q-F Polarisationserhaltender 1% Tap-Koppler
    Modulator 573 The Cutting Edge AM.10.03.H.PP.B.A Polarisationserhaltender elektrooptischer Amplitudenmodulator
    Isolator 574 Novawave PMI-1-06-P-N-B-Q 1064 nm polarisationserhaltender optischer Isolator
    1. Verstärkungsstufe 571 INC YB 500 Polarisationserhaltende, monomodige, Yb-dotierte optische Faser, 5 Meter lang
    2. Verstärkungsstufe 578 INC YB 500 Polarisationserhaltende, monomodige, Yb-dotierte optische Faser 10 Meter lang
    3. Verstärkungsstufe 582 INC YB 500 Polarisationserhaltende, monomodige, Yb-dotierte optische Faser, 2 Meter lang
  • Der Wellenlängenabstimmungsbereich für die Front-End-Ausgangswelle ist durch den Abstimmungsbereich für den ECDL festgelegt, der in einigen Ausführungsformen einen einmodigen longitudinalen Output für Wellenlängen im Bereich von circa 1040 nm bis circa 1080 nm liefert (entsprechend einem signifikanten Teil der Yb-Verstärkungsbandbreite). Dieses Merkmal nutzt eine der größten Stärken für SBC, nämlich die Fähigkeit eine große Anzahl von Kanälen, die sich über einen umfangreichen Wellenlängenbereich erstrecken, zu kombinieren.
  • In einem weiten Bereich (> 200 nm) vorgenommene spektrale Messungen der Front-End-Seedlaseroutputs für einige Ausführungsformen besagen, dass ungefähr 97,5% der ausgegebenen Leistung im Schmalbandsignal enthalten sind, wobei die verbleibenden etwa 2,5% als verstärkte spontane Breitbandemission (ASE: Amplified Spontaneous Emission) ausgesendet werden. Um einen spektral reinen Seed für die LMA-Leistungsverstärker zu gewährleisten, wird in einigen Ausführungsformen die ungewollte ASE-Komponente entfernt mittels eines speziellen Interferenzfilters 567 (dies verschafft in einigen Ausführungsformen 0,7 nm Vollbreite bei halb maximaler spektraler Bandbreite, etwa mittels einer Vorrichtung, die erhältlich ist von BARR Associates Inc, Angebots-Nr. 0507-1028CQ), der unmittelbar nach dem Front-End-Ausgang platziert wird. Die zentrale Wellenlänge für das Filter kann Winkelabgestimmt werden von unter 1055 nm bis über 1080 nm, was über diesem Bereich zu einem vemachlässigbarem Signalverlust führt und die spektrale Front-End-Reinheit auf über 99,9% verbessert. Das sich daraus ergebende Ausgangsspektrum ist in 6A dargestellt.
  • 7A ist eine schematische Draufsicht auf ein Spektralstrahlkombinierer-Lasersystem 701, das gegebenenfalls die Kompensierung von Wellenlängendispersion einsetzt und das an einer Anordnung von Laserstrahlen Spektralstrahlkombination vornimmt sowie Strahldiagnostik und -steuerung bzw. -regelung durchführt, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen beinhaltet System 701 eine Mehrzahl von MOPA-Faserlasern, die jeweils einen auf eine andere Wellenlänge abgestimmten Masteroszillator-Seedlaser 600 aufweisen, gefolgt von dessen eigenem Leistungsverstärker 500. Die ausgegebenen Laserstrahlen der Mehrzahl von MOPA-Lasern werden unter Verwendung eines Spektralstrahlkombinierers 130 zu einem einzigen Strahl kombiniert, wie oben erläutert. In einigen Ausführungsformen wird jeder Laser nach einem Schema gepulst, das von Pulstiming-Schaltungsanordnung 781 geregelt wird, wohingegen in anderen Ausführungsformen Dauerstrich-(CW)-Lasern angewandt wird. In einigen Ausführungsformen werden die Pumplaser durch einen oder mehrere Pumplaserdiodenenergiezuführer 794 und 792 versorgt. In einigen Ausführungsformen werden die Fasern der Leistungsverstärker um einen wassergekühlten Dorn gewickelt, der durch Faserkühlwasservorrat 793 gekühlt wird. In anderen Ausführungsformen werden andere geeignete Kühlmechanismen eingesetzt, wie Luftkühlung oder Kältemittelkühlung.
  • Zu beachten ist, dass im Allgemeinen jede Komponente des Ausgangsstrahls 90' parallel zu dessen jeweiligem Eingangsstrahl aus einem der Leistungsverstärker 500 sein wird, falls die beiden Gitter des SBC parallel gehalten werden, und während die Wellenlänge eines Lasers driftet (d. h. sich z. B. aufgrund von Temperaturveränderungen des Linienbreiten verschmälernden Filters mit der Zeit verändert), wird sich der Abschnitt von Ausgangsstrahl 90', trotz Beibehaltens seiner Parallelität zum Hauptausgangsstrahl 90', wegen jenes Lasers vom Zentrum des Hauptausgangsstrahls 90' wegbewegen. In einigen Ausführungsformen wird eine Echtzeitdiagnostik- und -reguliereinheit 709 eingesetzt, um die Wellenlängen der individuellen Laser dynamisch zu regulieren, damit der Strahl jedes Lasers in Einzelausgangsstrahl 90' zentriert ist.
  • In einigen Ausführungsformen wird Strahlzentrierung durch Erfassen erzielt, ob der jeweilige Strahl zwar parallel, aber nicht in den Einzelausgangsstrahl 90' ausgerichtet ist (d. h. der Strahl trifft den Einzelpunkt auf dem zweiten Beugungsgitter, zu dem die anderen Strahlen gelenkt werden, nicht), beispielsweise mittels eines Detektors 711 (der Licht z. B. nur dann empfängt, falls ein Strahl zu hoch ist) und eines Detektors 712 (der Licht z. B. nur dann empfängt, falls ein Strahl zu tief ist), die beide an Achsversatzschaltung 741 angeschlossen sind. In einigen Ausführungsformen beinhaltet Achsversatzschaltung 741 einen Ausgang 743, der an Echtzeit-Wellenlängendrift-Diagnostikschaltung 796 angeschlossen ist und von dieser analysiert wird und dessen Ausgangssignal 745 bezüglich jeder Laserausgabe individuelle Wellenlängenregulierschaltungen 787 ansteuert (diese regeln in einigen Ausführungsformen beispielsweise die Resonanzwellenlänge des Anfangsseedlasers oder dessen Ausgangsfilter). In einigen Ausführungsformen verfügt Schaltung 796 über einen oder mehrere Eingänge 784, die angeschlossen sind, um Pulstiminginformationen (z. B. aus Pulstimingschaltung 795) zu empfangen, um festzustellen, welcher Laser eine Regulierung seiner Wellenlänge benötigt. In einigen Ausführungsformen hat Schaltung 796 (nicht abgebildete) Ausgänge, die angeschlossen sind zum Übertragen von Pulstiminginformationen (z. B. an Pulstimingschaltung 795) zwecks Kontrolle von Pulstiming und/oder Laserleistung, um festzustellen, welcher Laser eine Regulierung seiner Wellenlänge benötigt.
  • Somit wird, falls die Wellenlänge eines der Seedlaser driftet, seine Ausgabe, trotz Beibehaltung der Parallelität, ebenfalls vom Zentrum abdriften, und Echtzeitdiagnostik- und -reguliereinheit 708 erfasst, welcher der Laser das Zentrum verlässt und reguliert automatisch dessen Wellenlänge, bis sein Abschnitt des Ausgangsstrahls erneut zentriert ist. In einigen Ausführungsformen beinhaltet Achsversatzschaltung 741 gegebenenfalls einen Ausgang, der individuelle Positionierer (z. B. in einigen Ausführungsformen Fünf-Freiheitsgrade-Positionierer, die beispielsweise X, Y, Z, Nick- und Gierwinkel kontrollieren) bezüglich des Outputs jedes Lasers (des Input in SBC 130) ansteuert. In einigen Ausführungsformen wird eine Kombination von Wellenlängenkontrolle und Positionierungskontrolle genutzt, um alle Strahlen parallel und im Einzelausgangsstrahl 90' ausgerichtet zu halten, indem Winkel (mittels Fünf-Freiheitsgrade-Positionierern) und Position (mittels Laserwellenlänge und/oder der Fünf-Freiheitsgrade-Positionierer) an jedem Strahl iterativ reguliert werden.
  • Zu beachten ist, dass, falls die beiden Gitter des SBC parallel gehalten werden, jede Komponente des Ausgangsstrahls 90' parallel zu dessen jeweiligem Eingangsstrahl aus einem der Leistungsverstärker 500 sein wird; und falls einer der Eingangsstrahlen nicht parallel ist (d. h. der Strahl das erste Beugungsgitter in einem Winkel trifft, der sich vom Winkel der anderen Eingangsstrahlen unterscheidet), sein Abschnitt des Ausgangsstrahls ebenfalls nicht parallel sein, sondern in einem Winkel vom Hauptausgangsstrahl 90' divergieren wird, der dem Winkelfehler des Eingangsstrahls entspricht, weshalb eine Korrektur benötigt wird. Dies wird in einigen Ausführungsformen erzielt durch Erfassen, ob der jeweilige Strahl anfänglich in den Einzelpunkt auf dem zweiten Gitter ausgerichtet ist oder ob er beispielsweise zu hoch abgewinkelt ist, und zwar mit Hilfe von Detektoren (z. B. einem der Licht nur dann empfängt, wenn ein Strahl zu hoch abgewinkelt ist, und/oder einem, der Licht nur dann empfängt, wenn ein Strahl zu tief abgewinkelt ist), von denen beide an eine Winkelversatz-(Winkelpositionierungs)-Detektor- und -Diagnostikschaltung 741 angeschlossen sind, die erfasst, welcher Eingangslaserstrahl Winkelversatz zeigt, und deren Ausgang die individuellen Positionierer (in einigen Ausführungsformen z. B. Fünf-Freiheitsgrade-Positionierer, die beispielsweise X, Y, Z, Nick- und Gierwinkel kontrollieren) für die Ausgabe jedes Lasers (die Eingabe in SBC 130) ansteuert. In einigen Ausführungsformen beinhalten Winkelversatz-(Winkelpositionierungs)-Detektor- und -Diagnostikschaltung 741 weiterhin ein Ausgangssignal, das in Kombination mit den anderen Inputs von Diagnostikschaltung 796 verwendet wird, um die Wellenlängen der Seedlaser zu steuern bzw. zu regeln. In einigen Ausführungsformen verfügt Schaltung 741 über (nicht dargestellte) Eingänge, die angeschlossen sind, um Pulstiminginformationen (z. B. aus Pulstimingschaltung 795) zu empfangen, um festzustellen, welcher Laser eine Regulierung seines Winkels benötigt. In einigen Ausführungsformen hat Schaltung 741 (nicht abgebildete) Ausgänge, die angeschlossen zum Übertragen von Pulstiminginformationen (z. B. an Pulstimingschaltung 795) zwecks Kontrolle von Pulstiming und/oder Laserleistung, um festzustellen, welcher Laser eine Regulierung seines Winkels benötigt.
  • In einigen Ausführungsformen können die anderen Strahlen Gene, die nicht reguliert werden) vollständig an sein (entweder CW oder mit ihrem üblichen Pulsschema), während die Regulierungen am jeweiligen Strahl von Interesse vorgenommen werden. In einigen Ausführungsformen wird der jeweilige Strahl von Interesse an- oder abgeschaltet, oder seine Leistung wird erhöht oder gesenkt, und die Detektionsschaltung 741 erfasst, ob eine entsprechende. Veränderung im Achs- oder Winkelversatzsignal beobachtet wird. Dies stellt einen Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung hinsichtlich jener Umstände dar, in denen es günstig ist, die Parameter des Lasersystems (d. h. die Wellenlänge eines oder mehrerer Strahlen) zu regulieren, während alle anderen Strahlen in Betrieb gehalten werden, und so nahezu die volle Ausgabeleistung des kombinierten Strahls 90' aufrechterhalten wird. Das Flussdiagramm eines solchen erfindungsgemäßen Prozesses ist in 7B dargestellt.
  • 7B stellt ein Flussdiagramm eines Echtzeit-Diagnostik- und Regulierungsprozesses 702 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung dar. In einigen Ausführungsformen beginnt der Ablauf in Block 771, und in Block 772 erfasst der Ablauf, dass einer oder mehrere Strahlen Achs- und/oder Winkelversatz zeigen. In Block 773 wird einer aus der Mehrzahl von Laser ausgewählt, und dieser Laser wird an- oder abgeschaltet, und/oder seine Leistung wird erhöht oder gesenkt, und in Entscheidungsblock 774 bestehen zwei Möglichkeiten des weiteren Verlaufs: Falls keine Veränderung des Achs- und/oder Winkelversatzsignals erfasst wurde, erfolgt die Zurücksetzung zu Block 773 zwecks Auswahl des nächsten Lasers, woraufhin dieser Laser an- oder abgeschaltet wird, und/oder seine Leistung erhöht oder gesenkt wird; falls jedoch eine entsprechende Veränderung des Achs- oder Winkelversatzsignals erfasst wurde, erfolgt die Abzweigung zu Block 775, in dem die Wellenlänge und/oder Position des ausgewählten Lasers reguliert werden, woraufhin Kontrolle an Block 776 übergeht und dieser Laser erneut an- oder abgeschaltet wird, und/oder seine Leistung erhöht oder gesenkt wird, und wiederum geht die Kontrolle auf Entscheidungsblock 774 über zwecks Wiederholung, bis der ausgewählte Laser reguliert und ausgerichtet ist. Der gesamte Ablauf wird für jeden Laserstrahl wiederholt. Falls Ablauf 701 erfasst, dass zwei oder mehr Strahlen Achs- und/oder Winkelversatz zeigen (z. B. falls der An-aus-Vorgang für jeden einzelnen Laser durchgeführt wird und das Achs- und/oder Winkelversatzsignal keine Veränderung erfasst (z. B. das Achs- und/oder Winkelversatzsignal bleibt an bei zwei Laser, die Achs- oder Winkelversatz zeigen, da, wenn ein Laser den An-aus-Zyklus durchlauft, der andere Laser an bleibt und die Detektoren (711–712) sättigt)), der Prozess einen oder mehrere der anderen Laser abschaltet, während der jeweilige ausgewählte Laser überprüft wird, bis sich ein einzelner Achs- und/oder Winkelversatzstrahl von selbst reguliert, woraufhin einer der anderen Laser wieder angeschaltet und der Regulierungsprozess fortgeführt werden kann. In einigen Ausführungsformen erfolgt der Ablauf aus 7B für jede beliebige der hierin beschriebenen Ausführungsformen, einschließlich jener aus 7A und 7C (aber nicht auf diese beschränkt).
  • 7C ist eine schematische Draufsicht auf ein Spektralstrahlkombinierer-Lasersystem 703 mit optionaler Kompensierung von Wellenlängendispersion. System 703 ähnelt im Wesentlichen System 701 aus 7A, außer dass ein separater Wellenlängenversatzdetektor/-regulierer 708 an Laserstrahlen einer Mehrzahl der Masteroszillatoren 600 vor den Leistungsverstärkern eingesetzt wird, damit sich die Wellenlängen der Masteroszillatoren 600 (der Seedlaser) kontinuierlich überwachen und regulieren lassen ohne oder vor Anschalten der Leistungsverstärker, so dass bei Einschalten der Leistungsverstärker alle Wellenlängen stabil und auf die gewünschten Wellenlängen ausgerichtet sind. In einigen Ausführungsformen wird jeder Laser während nur eines Pulses eines Pulsstroms aktiviert (falls z. B. einhundert Laser mit jeweils einer anderen Wellenlänge bereitstehen und jeder Laser während eines Hunderstels des Arbeitszyklus aktiv ist, der mit den anderen Laser gestaffelt ist, lässt sich ein im Wesentlichen kontinuierlicher Ausgangslaserstrahl liefern). Falls beispielsweise ein erster Laser (A) während des dritten Pulses 722 eines Pulsstroms 721 aktiviert wird und sein Puls einem vom unteren Detektor 712 erfassten Puls entspricht, wird die Regulierung seiner Wellenlänge erfolgen (z. B. durch Verkürzen der Wellenlänge), bis sein Strahl erneut nach dem Hauptstrahl ausgerichtet ist und nicht vom unteren Detektor 712 erfasst wird. Falls beispielsweise ein zweiter Laser (B) während des neunten Pulses 723 von Pulsstrom 721 aktiviert wird und sein Puls einem vom oberen Detektor 711 erfassen Puls entspricht, wird seine Wellenlänge in ähnlicher Weise reguliert (z. B. durch Verlängern der Wellenlänge), bis sein Strahl erneut nach dem Hauptstrahl ausgerichtet ist und nicht vom oberen Detektor 711 erfasst wird. In einigen Ausführungsformen beinhaltet Schaltung 703 weiterhin Winkel- und/oder Achsversatzdetektoren und Diagnostikschaltungen, die zu ihrem Ausgangsstrahl 90' gehören, wie aus 7A ersichtlich. In einigen Ausführungsformen lässt diese Konfiguration zu, dass der Diagnostikabschnitt im oberen Teil aus 7C an einer Stelle fern vom Hochleistungsabschnitt des unteren Teils aus 7C platziert wird, wo Platz unter Umständen Gold wert ist und Wärmewechselwirkungen ein Problem darstellen können (z. B. kann Wärme aus den Leistungsverstärken die Wellenlängendiagnostik und -regelung stören.
  • In einigen Ausführungsformen bietet die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die beinhaltet: ein Ausgangsbeugungselement; eine Quelle einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen, die aus unterschiedlichen Winkeln zu einer einzigen Stelle auf dem Ausgangsbeugungselement gelenkt werden, wobei das Ausgangsbeugungselement die Mehrzahl von Lichtstrahlen spektral zu einem einzigen Strahl kombiniert, und wobei die Mehrzahl von Lichtstrahlen einen ersten Lichtstrahl mit einer ersten zentralen Wellenlänge und einen zweiten Lichtstrahl mit einer zweiten zentralen Wellenlänge beinhaltet, die sich von der ersten zentralen Wellenlänge unterscheidet; eine erste Reguliereinrichtung, die ausgebildet ist, um eine regulierbare Charakteristik des ersten Lichtstrahls einzustellen; eine zweite Reguliereinrichtung, die ausgebildet ist, um eine regulierbare Charakteristik des zweiten Lichtstrahls einzustellen; einen Detektor, der ausgebildet ist, um zu erfassen, ob einer der Lichtstrahlen eine Fehlausrichtung erfahren hat, wobei der Detektor eine Mehrzahl von Lichtsensoren und eine Abbildungseinrichtung beinhaltet, die die Mehrzahl von Lichtstrahlen auf die Mehrzahl von Lichtsensoren fokussiert; eine Diagnoseeinrichtung, die wirkverbunden ist, um Signale aus der Mehrzahl von Lichtsensoren zu empfangen, ausgebildet, um festzustellen, ob der erste Lichtstrahl der fehlausgerichtete ist und falls dem so ist, um die erste Reguliereinrichtung zu steuern bzw. zu regeln, um die regulierbare Charakteristik des ersten Lichtstrahls zu regulieren, damit der erste Lichtstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  • In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung beinhaltet die Quelle einer Mehrzahl von Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Masteroszillator-Leistungsverstärker-(MOPA)-Faserlasern, die jeweils einen Masteroszillator-Seedlaser und einen Leistungsverstärker aufweisen, wobei jeder Seedlaser auf eine andere Wellenlänge abgestimmt ist. In einigen solchen Ausführungsformen nimmt die Mehrzahl von Lichtsensoren Licht aus den Seedlasern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern wahr, bevor dieses Licht von den Leistungsverstärkern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern verstärkt wird.
  • In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung beinhaltet der Detektor ein diagnostisches Beugungselement, das ausgebildet ist, um einen Anteil des Lichts räumlich von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu trennen, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden.
  • Einige Ausführungsformen der Vorrichtung beinhalten weiterhin: einen Fokussierspiegel, wobei die Quelle der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet, die Licht aus einer Anordnung von Endkappen in Richtung des Fokussierspiegels aussenden, und wobei der Fokussierspiegel einen jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht kollimiert, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  • Einige Ausführungsformen der Vorrichtung beinhalten weiterhin: einen Fokussierspiegel und ein Eingangsbeugungselement, und wobei die Quelle der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet, die Licht aus einer Anordnung von Endkappen in Richtung des Fokussierspiegels aussenden, und wobei der Fokussierspiegel einen jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht kollimiert, das im Wesentlichen parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in gleichen Winkeln auf das Eingangsbeugungselement auftrifft, und das Eingangsbeugungselement jeden Strahl in einem anderen Winkel beugt, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  • In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung beinhaltet der Detektor ein diagnostisches Beugungselement, das ausgebildet ist, um einen Anteil des Lichts räumlich von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu trennen, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Fokussierspiegel umfasst, und wobei die Quelle der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet, die Licht aus einer Anordnung von Endkappen in Richtung des Fokussierspiegels aussenden, und wobei der Fokussierspiegel einen jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht kollimiert, der nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  • In einigen Ausführungsformen bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das beinhaltet: Bereitstellen einer Mehrzahl von Faserlasern, die Laserstrahlen mit einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtwellenlängen erzeugen, einschließlich einer ersten Faser, die einen ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge erzeugt, und einer zweiten Faser, die einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt; spektrales Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zu einem einzigen Ausgangsstrahl; Wellenlängenabstimmen der ersten Faser, um den ersten Lasterstrahl mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen; Wellenlängenabstimmen der zweiten Faser, um den zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen; Erfassen jenes der Laserstrahlen, der in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl eine Fehlausrichtung erfahren hat; Feststellen, dass der erste Laserstrahl der fehlausgerichtete ist; und Regulieren der Wellenlängenabstimmung der ersten Faser, damit der erste Laserstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens beinhaltet die Mehrzahl von Faserlasern eine Mehrzahl von Masteroszillator-Leistungsverstärker-(MOPA)-Faserlasern, die jeweils einen Masteroszillator-Seedlaser und einen Leistungsverstärker aufweisen, wobei jeder Seedlaser auf eine andere Wellenlänge abgestimmt ist. In einigen solchen Ausführungsformen beinhaltet das Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, das Wahrnehmen von Licht aus den Seedlasern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern, bevor dieses Licht von den Leistungsverstärkern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern verstärkt wird.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens beinhaltet das Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, das Beugen, um einen Abschnitt des Lichts räumlich vom Einzelausgangsstrahl zu einer räumlich getrennten Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer diagnostischer Lichtstrahlen zu trennen.
  • Einige Ausführungsformen des Verfahrens beinhalten weiterhin: Bereitstellen eines Ausgangsbeugungselements, wobei das spektrale Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin das Aussenden von Licht aus einer Anordnung von Endkappen der Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet; und das reflektierende Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  • Einige Ausführungsformen des Verfahrens beinhalten weiterhin: Bereitstellen eines Eingangsbeugungselements und eines Ausgangsbeugungselements, wobei das spektrale Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin das Aussenden von Licht aus einer Anordnung von Endkappen der Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet; das reflektierende Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht, das im Wesentlichen parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in gleichen Winkeln auf das Eingangsbeugungselement auftrifft; und das Beugen jedes Strahls in einem anderen Winkel vom Eingangsbeugungselement, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln auf einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  • Einige Ausführungsformen des Verfahrens beinhalten weiterhin: Bereitstellen eines diagnostischen Beugungselements und eines Ausgangsbeugungselements, wobei das spektrale Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin das reflektierende Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht umfasst, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert; und wobei das Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, weiterhin das Verwenden des diagnostischen Beugungselements umfasst, das einen Anteil des Lichts räumlich von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen trennt, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden.
  • In einigen Ausführungsformen bietet die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die beinhaltet: eine Mehrzahl von Faserlasern, die Laserstrahlen mit einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtwellenlängen erzeugen, einschließlich einer ersten Faser, die einen ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge erzeugt, und einer zweiten Faser, die einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt; Mittel zum spektralen Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zu einem Einzelausgangsstrahl; Mittel zum Wellenlängenabstimmen der ersten Faser, um den ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen; Mittel zum Wellenlängenabstimmen der zweiten Faser, um den zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen; Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat; Mittel zum Feststellen, dass der erste Laserstrahl der fehlausgerichtete ist; und Mittel zum Regulieren der Wellenlängenabstimmung der ersten Faser, damit der erste Laserstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  • In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Mehrzahl von Faserlasern eine Mehrzahl von Masteroszillator-Leistungsverstärker-(MOPA)-Faserlasern, die jeweils einen Masteroszillator-Seedlaser und einen Leistungsverstärker aufweisen, wobei jeder Seedlaser auf eine andere Wellenlänge abgestimmt ist. In einigen solchen Ausführungsformen beinhaltet das Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, Mittel zum Beugen, um einen Abschnitt des Lichts räumlich vom Einzelausgangsstrahl zu einer räumlich getrennten Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer diagnostischer Lichtstrahlen zu trennen.
  • In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, Mittel zum Beugen, um einen Abschnitt des Einzelausgangsstrahls räumlich zu einer räumlich getrennten Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer diagnostischer Lichtstrahlen zu trennen.
  • Einige Ausführungsformen beinhalten weiterhin ein Ausgangsbeugungselement, wobei das Mittel zum spektralen Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin Mittel zum Aussenden von Licht aus einer Anordnung von Endkappen der Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet; und Mittel zum reflektierenden Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  • Einige Ausführungsformen beinhalten weiterhin ein Ausgangsbeugungselement, wobei das Mittel zum spektralen Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin das reflektierende Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht umfasst, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert; und wobei das Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, weiterhin Mittel zum räumlichen Trennen eines Anteils des Lichts von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen umfasst, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden.
  • Einige Ausführungsformen beinhalten weiterhin ein Eingangsbeugungselement und ein Ausgangsbeugungselement, wobei das Mittel zum spektralen Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin beinhaltet: Mittel zum Aussenden von Licht aus einer Anordnung von Endkappen der Mehrzahl von Faserlasern; Mittel zum reflektierenden Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht, das im Wesentlichen parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in gleichen Winkeln auf das Eingangsbeugungselement auftrifft; und Mittel zum Beugen jedes Strahls in einem anderen Winkel vom Eingangsbeugungselement, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln auf einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  • Selbstverständlich ist die obige Beschreibung zur Veranschaulichung bestimmt und nicht zur Eingrenzung. Obgleich zahlreiche Charakteristiken und Vorteile diverser Ausführungsformen in der vorstehenden Beschreibung dargelegt worden sind, gemeinsam mit Einzelheiten der Struktur und Funktion verschiedener Ausführungsformen, werden sich Fachleuten bei Durchsicht der obigen Beschreibung etliche weitere Ausführungsformen und Änderungen an Details erschließen. Deshalb sollte der Schutzbereich der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, in Kombination mit dem gesamten Umfang an äquivalenten Lösungen, die von solchen Ansprüchen abgedeckt werden. In den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „einschließen” bzw. „beinhalten” und „in dem, der, denen” als klare Entsprechungen zu den jeweiligen Begriffen „umfassend” und „wobei” gebraucht. Darüber hinaus werden die Begriffe „erster”, „zweiter” und „dritter” lediglich als Kennzeichnungen verwendet und dienen nicht zur Festlegung eines zahlenmäßigen Bedarfs an ihren Objekten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7620077 [0002]
    • US 7701987 [0002]
    • US 7471705 [0002]
    • US 7386211 [0002, 0005, 0034]
    • US 7671337 [0002]
    • US 7199924 [0002, 0005, 0034, 0039, 0041, 0041, 0049, 0055, 0058, 0059, 0060]
    • US 7768700 [0002]
    • US 2008/0077200 [0002]
    • US 7872794 [0002]
    • US 7876803 [0002, 0038]
    • US 7976498 [0002]
    • US 6192062 [0006]
    • US 6208679 [0006]
    • US 3728117 [0007]
    • US 4895790 [0007]
    • US 6097863 [0007]
    • US 4313648 [0007]
    • US 6822796 [0008]
    • US 6958859 [0008]
    • US 5907436 [0009, 0063]
    • US 6212310 [0010]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Waarts et al. [0010]
    • A. Liu, R. Mead, T. Vatter, A. Henderson und R. Stafford: „Spectral beam combining of high power faber lasers”, in: „Proceedings of SPIE”, Vol. 5335, 81–88 (2004) [0063]
    • M. D. Perry, R. D. Boyd, J. A. Britten, D. Decker, B. W. Shore, C. Shannon, E. Shults und L. Li: „High-efficiency multilayer dielectric diffraction gratings”, Opt. Lett., Vol. 20, 940–942 (1995) [0063]
    • Karl Hehl, J. Bischoff, U. Mohaupt, M. Palme, B. Schnabel, L. Wenke, R. Bodefeld, W. Theobald, E. Welsch, R. Sauerbrey und H. Heyer: „High-efficiency dielectric reflection gratings: design, fabrication, and analysis”, Appl. Opt., Vol. 38, 6257–6271 (1999) [0063]
    • G. P.: „Agrawal, Nonlinear Fiber Optics”, 3rd ed. (Academic, New York 2001 [0064]
    • ISO-35-1060 [0065]

Claims (20)

  1. Vorrichtung, umfassend: ein Ausgangsbeugungselement; eine Quelle einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen, die aus unterschiedlichen Winkeln zu einer einzigen Stelle auf dem Ausgangsbeugungselement gelenkt werden, wobei das Ausgangsbeugungselement die Mehrzahl von Lichtstrahlen spektral zu einem einzigen Strahl kombiniert, und wobei die Mehrzahl von Lichtstrahlen einen ersten Lichtstrahl mit einer ersten zentralen Wellenlänge und einen zweiten Lichtstrahl mit einer zweiten zentralen Wellenlänge beinhaltet, die sich von der ersten zentralen Wellenlänge unterscheidet; eine erste Reguliereinrichtung, die ausgebildet ist, um eine regulierbare Charakteristik des ersten Lichtstrahls einzustellen; eine zweite Reguliereinrichtung, die ausgebildet ist, um eine regulierbare Charakteristik des zweiten Lichtstrahls einzustellen; einen Detektor, der ausgebildet ist, um zu erfassen, ob einer der Lichtstrahlen eine Fehlausrichtung erfahren hat, wobei der Detektor eine Mehrzahl von Lichtsensoren und eine Abbildungseinrichtung beinhaltet, die die Mehrzahl von Lichtstrahlen auf die Mehrzahl von Lichtsensoren fokussiert; eine Diagnoseeinrichtung, die funktional angeschlossen ist, um Signale aus der Mehrzahl von Lichtsensoren zu empfangen, ausgebildet, um festzustellen, ob der erste Lichtstrahl der fehlausgerichtete ist, und falls dem so ist, um die erste Reguliereinrichtung zu steuern bzw. zu regeln, um die regulierbare Charakteristik des ersten Lichtstrahls zu regulieren, damit der erste Lichtstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Quelle einer Mehrzahl von Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Masteroszillator-Leistungsverstärker-(MOPA)-Faserlasern beinhaltet, die jeweils einen Masteroszillator-Seedlaser und einen Leistungsverstärker aufweisen, wobei jeder Seedlaser auf eine andere Wellenlänge abgestimmt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Lichtsensoren Licht aus den Seedlasern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern wahrnimmt, bevor dieses Licht von den Leistungsverstärkern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern verstärkt wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Detektor ein diagnostisches Beugungselement beinhaltet, das ausgebildet ist, um einen Anteil des Lichts räumlich von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu trennen, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Fokussierspiegel umfasst, wobei die Quelle der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet, die Licht aus einer Anordnung von Endkappen in Richtung des Fokussierspiegels aussenden, und wobei der Fokussierspiegel einen jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht kollimiert, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Fokussierspiegel und ein Eingangsbeugungselement umfasst, und wobei die Quelle der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet, die Licht aus einer Anordnung von Endkappen in Richtung des Fokussierspiegels aussenden, und wobei der Fokussierspiegel einen jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht kollimiert, das im Wesentlichen parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in gleichen Winkeln auf das Eingangsbeugungselement auftrifft, und das Eingangsbeugungselement jeden Strahl in einem anderen Winkel beugt, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Detektor ein diagnostisches Beugungselement beinhaltet, das ausgebildet ist, um einen Anteil des Lichts räumlich von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischen Lichtstrahlen zu trennen, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Fokussierspiegel umfasst, und wobei die Quelle der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen eine Mehrzahl von Faserlasern beinhaltet, die Licht aus einer Anordnung von Endkappen in Richtung des Fokussierspiegels aussenden, und wobei der Fokussierspiegel einen jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht kollimiert, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  8. Verfahren, umfassend: Bereitstellen einer Mehrzahl von Faserlasern, die Laserstrahlen mit einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtwellenlängen erzeugen, einschließlich einer ersten Faser, die einen ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge erzeugt, und einer zweiten Faser, die einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt; spektrales Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zu einem einzigen Ausgangsstrahl; Wellenlängenabstimmen der ersten Faser, um den ersten Lasterstrahl mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen; Wellenlängenabstimmen der Wellenlänge der zweiten Faser, um den zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen; Erfassen jenes der Laserstrahlen, der in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl eine Fehlausrichtung erfahren hat; Feststellen, dass der erste Laserstrahl der fehlausgerichtete ist; und Regulieren der Wellenlängenabstimmung der ersten Faser, damit der erste Laserstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl von Faserlasern eine Mehrzahl von Masteroszillator-Leistungsverstärker-(MOPA)-Faserlasern beinhaltet, die jeweils einen Masteroszillator-Seedlaser und einen Leistungsverstärker aufweisen, wobei jeder Seedlaser auf eine andere Wellenlänge abgestimmt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, das Wahrnehmen von Licht aus den Seedlasern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern beinhaltet, bevor dieses Licht von den Leistungsverstärkern der Mehrzahl von MOPA-Faserlasern verstärkt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, das Beugen beinhaltet, um einen Abschnitt des Lichts räumlich vom Einzelausgangsstrahl zu einer räumlich getrennten Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer diagnostischer Lichtstrahlen zu trennen.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin umfasst: Bereitstellen eines Ausgangsbeugungselements, wobei das spektrale Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin umfasst: Aussenden von Licht aus einer Anordnung von Endkappen der Mehrzahl von Faserlasern; und reflektierendes Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin umfasst: Bereitstellen eines Eingangsbeugungselements und eines Ausgangsbeugungselements, wobei das spektrale Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin umfasst: Aussenden von Licht aus einer Anordnung von Endkappen der Mehrzahl von Faserlasern; reflektierendes Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht, das im Wesentlichen parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in gleichen Winkeln auf das Eingangsbeugungselement auftrifft; und Beugen jedes Strahls in einem anderen Winkel vom Eingangsbeugungselement, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln auf einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin umfasst: Bereitstellen eines diagnostischen Beugungselements und eines Ausgangsbeugungselements, wobei das spektrale Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin das reflektierende Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht umfasst, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert; und wobei das Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, weiterhin das Verwenden des diagnostischen Beugungselements umfasst, das einen Anteil des Lichts räumlich von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen trennt, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden.
  15. Vorrichtung, umfassend: eine Mehrzahl von Faserlasern, die Laserstrahlen mit einer Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtwellenlängen erzeugt, einschließlich einer ersten Faser, die einen ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge erzeugt, und einer zweiten Faser, die einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt; Mittel zum spektralen Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zu einem Einzelausgangsstrahl; Mittel zum Wellenlängenabstimmen der ersten Faser, um den ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen; Mittel zum Wellenlängenabstimmen der zweiten Faser, um den zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen; Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat; Mittel zum Feststellen, dass der erste Laserstrahl der fehlausgerichtete ist; und Mittel zum Regulieren der Wellenlängenabstimmung der ersten Faser, damit der erste Laserstrahl in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl ausgerichtet wird.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Mehrzahl von Faserlasern eine Mehrzahl von Masteroszillator-Leistungsverstärker-(MOPA)-Faserlasern beinhaltet, die jeweils einen Masteroszillator-Seedlaster und einen Leistungsverstärker aufweisen, wobei jeder Seedlaser auf eine andere Wellenlänge abgestimmt ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, Mittel zum Beugen beinhaltet, um einen Abschnitt des Lichts räumlich vom Einzelausgangsstrahl zu einer räumlich getrennten Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer diagnostischer Lichtstrahlen zu trennen.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, Mittel zum Beugen beinhaltet, um einen Abschnitt des Einzelausgangsstrahls räumlich zu einer räumlich getrennten Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer diagnostischer Lichtstrahlen zu trennen.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin umfasst: ein Ausgangsbeugungselement, wobei das Mittel zum spektralen Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin umfasst: Mittel zum Aussenden von Licht aus einer Anordnung von Endkappen der Mehrzahl von Faserlasern; und Mittel zum reflektierenden Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin umfasst: ein Ausgangsbeugungselement, wobei die Mittel zum spektralen Kombinieren der Mehrzahl von Laserstrahlen zum Einzelausgangsstrahl weiterhin das reflektierende Fokussieren und Kollimieren eines jeden der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Laserstrahlen zu einem im Wesentlichen parallelen Strahl von Licht umfasst, das nicht parallel zum kollimierten Licht der anderen der Mehrzahl im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen ist, so dass die Mehrzahl kollimierter im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln zu einem einzigen Bereich des Ausgangsbeugungselements konvergiert; und wobei das Mittel zum Erfassen, dass einer der Laserstrahlen eine Fehlausrichtung in Bezug auf den kombinierten Einzelstrahl erfahren hat, weiterhin Mittel zum räumlichen Trennen eines Anteil des Lichts von der Mehrzahl von im Wesentlichen monochromatischer Lichtstrahlen umfasst, die vom Ausgangsbeugungselement kombiniert wurden.
DE112011101288T 2010-04-12 2011-04-09 Strahldiagnostik- und Rückkopplungssystem sowie Verfahren für spektralstrahlkombinierteLaser Withdrawn DE112011101288T5 (de)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34394910P 2010-04-12 2010-04-12
US34394510P 2010-04-12 2010-04-12
US34394610P 2010-04-12 2010-04-12
US34394710P 2010-04-12 2010-04-12
US34394810P 2010-04-12 2010-04-12
US61/343,947 2010-04-12
US61/343,949 2010-04-12
US61/343,948 2010-04-12
US61/343,945 2010-04-12
US61/343,946 2010-04-12
PCT/US2011/031866 WO2011130131A1 (en) 2010-04-12 2011-04-09 Beam diagnostics and feedback system and method for spectrally beam-combined lasers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112011101288T5 true DE112011101288T5 (de) 2013-02-07

Family

ID=44760740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112011101288T Withdrawn DE112011101288T5 (de) 2010-04-12 2011-04-09 Strahldiagnostik- und Rückkopplungssystem sowie Verfahren für spektralstrahlkombinierteLaser

Country Status (3)

Country Link
US (4) US8736953B2 (de)
DE (1) DE112011101288T5 (de)
WO (1) WO2011130131A1 (de)

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7768700B1 (en) * 2006-11-30 2010-08-03 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for optical gain fiber having segments of differing core sizes
WO2009066571A1 (ja) * 2007-11-19 2009-05-28 Miyachi Corporation レーザ光照射装置
AU2010240707B2 (en) * 2009-04-20 2014-01-30 Snap Inc. Surface relief grating in an optical waveguide having a reflecting surface and dielectric layer conforming to the surface
KR101031087B1 (ko) * 2009-07-23 2011-04-25 주식회사 와이텔포토닉스 파장변환 레이저 시스템
GB2492083B8 (en) * 2011-06-17 2016-02-10 Toshiba Res Europ Ltd A quantum communication network
US8411354B2 (en) * 2011-08-05 2013-04-02 Coherent, Inc. Carrier-envelope-phase stabilization of a master oscillator optical amplifier system
JP5838748B2 (ja) * 2011-11-15 2016-01-06 富士通株式会社 光伝送システム、励起光供給制御方法及び励起光供給装置
US8947768B2 (en) * 2012-05-14 2015-02-03 Jds Uniphase Corporation Master oscillator—power amplifier systems
EP2855076B1 (de) * 2012-05-30 2020-03-18 IPG Photonics Corporation Optisches system zur erzeugung eines unrunden bildes einer ebenso geformten lichtquelle auf einem werkstück im mittelteil eines laserstrahls
US9618754B2 (en) * 2013-05-29 2017-04-11 Ipg Photonics Corporation Optical system for forming non-circular image of like-wise shaped light source on workpiece located in waist of laser beam
US9417366B2 (en) 2013-07-30 2016-08-16 Northrop Grumman Systems Corporation Hybrid diffractive optical element and spectral beam combination grating
US9835778B1 (en) 2013-09-13 2017-12-05 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for a diamond substrate for a multi-layered dielectric diffraction grating
US9880337B2 (en) * 2014-01-31 2018-01-30 Ofs Fitel, Llc Optical fiber assembly, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
US9557484B1 (en) * 2014-02-06 2017-01-31 Aurrion, Inc. High-efficiency optical waveguide transitions
US9366872B2 (en) 2014-02-18 2016-06-14 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for fiber-laser output-beam shaping for spectral beam combination
LT2916400T (lt) * 2014-03-03 2023-10-10 V-Gen Ltd. Hibridinis ir veiksenos plėtiklio izoliatorius lazeriniam stiprintuvui
EP3129814A4 (de) 2014-04-11 2017-04-12 Lockheed Martin Corporation System und verfahren zur kontaktfreien messung von optischer energie
WO2015164082A1 (en) 2014-04-21 2015-10-29 Northrop Grumman Systems Corporation Spectral-temporal multiplexer for pulsed fiber scaling
US10069271B2 (en) 2014-06-02 2018-09-04 Nlight, Inc. Scalable high power fiber laser
US10495820B1 (en) 2014-06-17 2019-12-03 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for low-profile fiber-coupling to photonic chips
US9991678B1 (en) 2014-07-30 2018-06-05 Northrop Grumman Systems Corporation Dispersion compensated diffractive optical element beam combiner
US10310201B2 (en) * 2014-08-01 2019-06-04 Nlight, Inc. Back-reflection protection and monitoring in fiber and fiber-delivered lasers
US9614344B2 (en) 2014-09-17 2017-04-04 TeraDiode, Inc. Fiber-based output couplers for wavelength beam combining laser systems
US9837783B2 (en) 2015-01-26 2017-12-05 Nlight, Inc. High-power, single-mode fiber sources
US9728932B2 (en) * 2015-03-18 2017-08-08 Advanced Optowave Corporation Fiber coupled modular laser system
US10050404B2 (en) 2015-03-26 2018-08-14 Nlight, Inc. Fiber source with cascaded gain stages and/or multimode delivery fiber with low splice loss
US10042324B2 (en) * 2015-06-30 2018-08-07 Synaptics Incorporated Optical fingerprint imaging using holography
US10520671B2 (en) 2015-07-08 2019-12-31 Nlight, Inc. Fiber with depressed central index for increased beam parameter product
US10768433B2 (en) 2015-09-24 2020-09-08 Nlight, Inc. Beam parameter product (bpp) control by varying fiber-to-fiber angle
US10434600B2 (en) 2015-11-23 2019-10-08 Nlight, Inc. Fine-scale temporal control for laser material processing
US11179807B2 (en) 2015-11-23 2021-11-23 Nlight, Inc. Fine-scale temporal control for laser material processing
WO2017095817A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-08 Luminar Technologies, Inc. Lidar system with distributed laser and multiple sensor heads and pulsed laser for lidar system
US10522967B2 (en) 2016-01-26 2019-12-31 Fujikura Ltd. Fiber laser system, fiber laser system production method, and processing method
JP6422454B2 (ja) * 2016-01-26 2018-11-14 株式会社フジクラ ファイバレーザシステム、製造方法、及び加工方法
CN107851954A (zh) * 2016-06-30 2018-03-27 株式会社藤仓 放大用光纤和激光装置
US10730785B2 (en) 2016-09-29 2020-08-04 Nlight, Inc. Optical fiber bending mechanisms
WO2018063452A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 Nlight, Inc. Adjustable beam characteristics
US10732439B2 (en) 2016-09-29 2020-08-04 Nlight, Inc. Fiber-coupled device for varying beam characteristics
US10673199B2 (en) 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Fiber-based saturable absorber
US10673198B2 (en) 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Fiber-coupled laser with time varying beam characteristics
US10673197B2 (en) 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Fiber-based optical modulator
DE102017115786B4 (de) * 2017-07-13 2021-02-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optische Anordnung und Verfahren zur Erzeugung eines kombinierten Strahls mehrerer Laserlichtquellen
US10267992B1 (en) 2017-09-19 2019-04-23 Northrop Grumman Systems Corporation Fiber launcher
US10620446B1 (en) 2017-09-19 2020-04-14 Northrop Grumman Systems Corporation Endcap array for optical fibers
US10777966B1 (en) 2017-12-18 2020-09-15 Lockheed Martin Corporation Mixed-flow cooling to maintain cooling requirements
US10302873B1 (en) * 2018-04-30 2019-05-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical wave bridge adapter
US11294193B2 (en) * 2018-12-11 2022-04-05 Northrop Grumman Systems Corporation Wavelength-controlled beam stabilizer for spectrally beam combined laser sources
US11156846B2 (en) * 2019-04-19 2021-10-26 Kla Corporation High-brightness illumination source for optical metrology
CN110323672B (zh) * 2019-06-27 2020-12-01 苏州长光华芯光电技术有限公司 一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置及合束方法
US11757248B2 (en) * 2019-07-19 2023-09-12 Raytheon Company System and method for spectral line shape optimization for spectral beam combining of fiber lasers
CN112782910B (zh) * 2019-11-08 2022-06-24 三赢科技（深圳）有限公司 结构光投射装置
US11799260B2 (en) 2020-10-08 2023-10-24 Raytheon Company System and method for zeroth-order diagnostic in spectral beam combining system
US20220399699A1 (en) * 2020-12-28 2022-12-15 BWT Beijing Ltd. Semiconductor-fiber-laser assembly and fiber laser
WO2023115055A2 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 Nuburu, Inc. Scalable visible brillouin fiber laser
CN114499665B (zh) * 2022-03-10 2022-07-12 鹏城实验室 一种多对多激光通信组网装置和方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3728117A (en) 1968-01-20 1973-04-17 Heidenhain J Fa Optical diffraction grid
US4313648A (en) 1977-04-30 1982-02-02 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Patterned multi-layer structure and manufacturing method
US4895790A (en) 1987-09-21 1990-01-23 Massachusetts Institute Of Technology High-efficiency, multilevel, diffractive optical elements
US5907436A (en) 1995-09-29 1999-05-25 The Regents Of The University Of California Multilayer dielectric diffraction gratings
US6097863A (en) 1996-07-02 2000-08-01 Corning Incorporated Diffraction grating with reduced polarization sensitivity
US6192062B1 (en) 1998-09-08 2001-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
US6208679B1 (en) 1998-09-08 2001-03-27 Massachusetts Institute Of Technology High-power multi-wavelength external cavity laser
US6212310B1 (en) 1996-10-22 2001-04-03 Sdl, Inc. High power fiber gain media system achieved through power scaling via multiplexing
US6822796B2 (en) 2000-11-24 2004-11-23 Minolta Co. Ltd. Diffractive optical element
US6958859B2 (en) 2002-08-02 2005-10-25 Chromaplex, Inc. Grating device with high diffraction efficiency
US7199924B1 (en) 2005-01-26 2007-04-03 Aculight Corporation Apparatus and method for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
US20080077200A1 (en) 2006-09-21 2008-03-27 Aculight Corporation Apparatus and method for stimulation of nerves and automated control of surgical instruments
US7386211B1 (en) 2005-07-29 2008-06-10 Aculight Corporation Method and apparatus for spectral-beam combining of megawatt-peak-power beams from photonic-crystal rods
US7471705B2 (en) 2005-11-09 2008-12-30 Lockheed Martin Corporation Ultraviolet laser system and method having wavelength in the 200-nm range
US7620077B2 (en) 2005-07-08 2009-11-17 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for pumping and operating optical parametric oscillators using DFB fiber lasers
US7671337B1 (en) 2005-11-29 2010-03-02 Lockheed Martin Corporation System and method for pointing a laser beam
US7701987B1 (en) 2005-07-15 2010-04-20 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for generating chirp-slice controlled-linewidth laser-seed signals
US7768700B1 (en) 2006-11-30 2010-08-03 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for optical gain fiber having segments of differing core sizes
US7872794B1 (en) 2007-01-21 2011-01-18 Lockheed Martin Corporation High-energy eye-safe pulsed fiber amplifiers and sources operating in erbium's L-band
US7876803B1 (en) 2007-03-21 2011-01-25 Lockheed Martin Corporation High-power, pulsed ring fiber oscillator and method
US7976498B2 (en) 2005-07-11 2011-07-12 Tyco Healthcare Group Lp Needle assembly including obturator with safety reset

Family Cites Families (173)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200846A (en) 1977-09-29 1980-04-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Efficient laser amplifier using sequential pulses of different wavelengths
US4278902A (en) 1978-12-29 1981-07-14 International Business Machines Corporation Tunable 16-micron coherent source including parahydrogen Raman transition and method
US4367040A (en) 1979-05-29 1983-01-04 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Multi-channel optical sensing system
US4295741A (en) * 1979-08-30 1981-10-20 United Technologies Corporation Two-wavelength phase control system
US4424435A (en) 1981-09-11 1984-01-03 Itek Corporation Low expansion laser welding arrangement
US4523315A (en) 1982-04-09 1985-06-11 At&T Bell Laboratories Raman gain medium
US4794345A (en) 1986-02-26 1988-12-27 Trw Inc. Phased array combination of laser beams
US4847479A (en) * 1988-06-06 1989-07-11 Trw Inc. System for controlling the wavelength and colinearity of multiplexed laser beams
US4862257A (en) 1988-07-07 1989-08-29 Kaman Aerospace Corporation Imaging lidar system
GB8822731D0 (en) 1988-09-28 1988-11-02 Secr Defence Head-up display
US5052780A (en) 1990-04-19 1991-10-01 The Aerospace Corporation Dichroic beam splitter
US5319668A (en) 1992-09-30 1994-06-07 New Focus, Inc. Tuning system for external cavity diode laser
US5440416A (en) 1993-02-24 1995-08-08 At&T Corp. Optical network comprising a compact wavelength-dividing component
US5379310A (en) 1993-05-06 1995-01-03 Board Of Trustees Of The University Of Illinois External cavity, multiple wavelength laser transmitter
US5323404A (en) 1993-11-02 1994-06-21 At&T Bell Laboratories Optical fiber laser or amplifier including high reflectivity gratings
US5526155A (en) 1993-11-12 1996-06-11 At&T Corp. High-density optical wavelength division multiplexing
WO1995016216A1 (en) 1993-12-10 1995-06-15 Jds Fitel Inc. Optical non-reciprocal devices
US5608826A (en) 1994-06-09 1997-03-04 Apa Optics, Inc. Wavelength division multiplexed optical modulator and multiplexing method using same
US5581640A (en) 1994-12-13 1996-12-03 E-Tek Dynamics, Inc. Dual stage optical device with low polarization mode dispersion and wavelength insensitivity
JPH10511476A (ja) 1994-12-21 1998-11-04 イー−テック・ダイナミックス・インコーポレイテッド 集積可能な光ファイバカプラならびにそれによってできる装置およびシステム
US5574552A (en) 1995-01-19 1996-11-12 Laser Technology, Inc. Self-calibrating precision timing circuit and method for a laser range finder
EP0723170A3 (de) 1995-01-19 1997-04-23 Sumitomo Electric Industries Optisches zusammengesetztes Modul und Verfahren zu dessen Aufbau
US5528724A (en) 1995-03-15 1996-06-18 Hewlett-Packard Company Apparatus and method for aligning optical fibers with respect to one another
US5859945A (en) 1996-04-01 1999-01-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Array type light emitting element module and manufacturing method therefor
US5838700A (en) 1995-07-28 1998-11-17 Nauchny Tsentr Volokonnoi Optiki Pri Institute Obschei Fiziki Rossiiskoi Akademii Nauk Raman fibre laser, bragg fibre-optical grating and method for changing the refraction index in germanium silicate glass
US5867305A (en) 1996-01-19 1999-02-02 Sdl, Inc. Optical amplifier with high energy levels systems providing high peak powers
US5988862A (en) 1996-04-24 1999-11-23 Cyra Technologies, Inc. Integrated system for quickly and accurately imaging and modeling three dimensional objects
US5847863A (en) 1996-04-25 1998-12-08 Imra America, Inc. Hybrid short-pulse amplifiers with phase-mismatch compensated pulse stretchers and compressors
US5912910A (en) 1996-05-17 1999-06-15 Sdl, Inc. High power pumped mid-IR wavelength systems using nonlinear frequency mixing (NFM) devices
US5912751A (en) 1996-05-28 1999-06-15 Lucent Technologies Inc. Fiber optic network using space and wavelength multiplexed data channel arrays
US5802236A (en) 1997-02-14 1998-09-01 Lucent Technologies Inc. Article comprising a micro-structured optical fiber, and method of making such fiber
US5880877A (en) 1997-01-28 1999-03-09 Imra America, Inc. Apparatus and method for the generation of high-power femtosecond pulses from a fiber amplifier
JPH10223962A (ja) 1997-02-12 1998-08-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバアンプ用複合モジュール
US5892615A (en) 1997-03-17 1999-04-06 Sdl, Inc. Output power enhancement in optical fiber lasers
EP2648039A3 (de) 1997-03-21 2014-07-09 Imra America, Inc. Hochenergie-Glasfaserverstärker für Pikosekunden-Nanosekunden-Impulse für weiterentwickelte Materialverarbeitungsanwendungen
US7576909B2 (en) 1998-07-16 2009-08-18 Imra America, Inc. Multimode amplifier for amplifying single mode light
US6028879A (en) 1997-06-04 2000-02-22 Cymer, Inc. Narrow band laser with etalon based output coupler
US5815518A (en) 1997-06-06 1998-09-29 Lucent Technologies Inc. Article comprising a cascaded raman fiber laser
DE19725720A1 (de) 1997-06-18 1998-12-24 Alsthom Cge Alcatel Optischer Isolator und Wellenlängenmuliplexer-Modul mit integriertem optischen Isolator
US5818630A (en) 1997-06-25 1998-10-06 Imra America, Inc. Single-mode amplifiers and compressors based on multi-mode fibers
GB9713422D0 (en) 1997-06-26 1997-08-27 Secr Defence Single mode optical fibre
KR100248050B1 (ko) 1997-07-31 2000-03-15 윤종용 광섬유 증폭기 패키징장치
US6963354B1 (en) 1997-08-07 2005-11-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High resolution imaging lidar for detecting submerged objects
US5907652A (en) 1997-09-11 1999-05-25 Lucent Technologies Inc. Article comprising an air-clad optical fiber
JPH11218721A (ja) 1997-11-07 1999-08-10 Samsung Electronics Co Ltd 多段複合光学装置
US6041070A (en) 1997-11-14 2000-03-21 Sdl, Inc. Resonant pumped short cavity fiber laser
RU2148378C1 (ru) 1998-03-06 2000-05-10 Геликонов Валентин Михайлович Устройство для оптической когерентной томографии, оптоволоконное сканирующее устройство и способ диагностики биоткани in vivo
US6061170A (en) 1998-03-16 2000-05-09 Mcdonnell Douglas Corporation Dual frequency laser amplifier array and operating method therefor
US6310899B1 (en) 1998-04-15 2001-10-30 Lucent Technologies Inc. Cascaded raman resonator system and apparatus
KR100301970B1 (ko) 1998-05-26 2001-10-27 오길록 광섬유라만레이저의구도
AU755223B2 (en) 1998-06-09 2002-12-05 Crystal Fibre A/S A photonic band gap fibre
US6381008B1 (en) 1998-06-20 2002-04-30 Sd Acquisition Inc. Method and system for identifying etch end points in semiconductor circuit fabrication
WO2000005622A1 (fr) 1998-07-23 2000-02-03 The Furukawa Electric Co., Ltd. Amplificateur raman, repeteur optique et procede d'amplification raman
CA2279765C (en) 1998-07-30 2006-09-19 National Research Council Of Canada Wavelength stabilized planar waveguide optical devices incorporating a dispersive element
US6163552A (en) 1998-08-14 2000-12-19 Lucent Technologies Inc. Article comprising an optical fiber cascaded Raman resonator
US6327292B1 (en) 1998-09-08 2001-12-04 Massachusetts Institute Of Technology External cavity laser source using spectral beam combining in two dimensions
US6031952A (en) 1998-11-13 2000-02-29 Dicon Fiberoptics, Inc. Broadband coupler
GB2344238B (en) 1998-11-28 2001-02-21 Marconi Comm Ltd Photonics system
US5974060A (en) 1999-01-05 1999-10-26 Raytheon Company Multi-mode laser oscillator with large intermode spacing
GB9903918D0 (en) 1999-02-19 1999-04-14 Univ Bath Improvements in and relating to photonic crystal fibres
DE19919428C2 (de) 1999-04-28 2001-12-06 Tyco Electronics Logistics Ag Kunststoff-Ferrule für einen Lichtwellenleiter und Verfahren zum Befestigen einer Ferrule an einem Lichtwellenleiter
CA2371100C (en) 1999-04-30 2012-10-02 University Of Southampton An optical fibre arrangement
WO2000073849A1 (fr) 1999-05-31 2000-12-07 The Furukawa Electric Co., Ltd. Systeme amplificateur de raman et procede de transmission d'un signal optique l'utilisant
US6275623B1 (en) 1999-07-12 2001-08-14 Corning Incorporated Dynamically configurable spectral filter
US6611370B2 (en) 1999-07-23 2003-08-26 The Furukawa Electric Co., Ltd. Raman amplifier system, apparatus and method for identifying, obtaining and maintaining an arbitrary Raman amplification performance
US6434172B1 (en) 1999-08-06 2002-08-13 Fitel Usa Corp. Article comprising a fiber raman device
US6304692B1 (en) 1999-09-03 2001-10-16 Zolo Technologies, Inc. Echelle grating dense wavelength division multiplexer/demultiplexer with two dimensional single channel array
US6611369B2 (en) 1999-09-06 2003-08-26 Furukawa Electric Co., Ltd. Optical signal amplifier
JP2001094205A (ja) 1999-09-20 2001-04-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光デバイス、信号光を発生する方法、信号光を送出する方法、光通信システム、並びにアイソレーション値を決定する方法
US6501782B1 (en) 1999-10-25 2002-12-31 Aculight Corporation Compact laser apparatus
US6456756B1 (en) 1999-10-25 2002-09-24 Aculight Corporation Fiber raman amplifier pumped by an incoherently beam combined diode laser
US6407855B1 (en) 1999-10-29 2002-06-18 Sdl, Inc. Multiple wavelength optical sources
US6868099B1 (en) 1999-11-04 2005-03-15 Wisconsin Alumni Research Foundation Frequency-narrowed high power diode laser system with external cavity
US6865344B1 (en) 1999-11-12 2005-03-08 Intel Corporation Code-switched optical networks
KR100328130B1 (ko) 1999-12-27 2002-03-12 오길록 광섬유 캐스캐이드 라만 레이저의 구도
WO2001051986A1 (en) 2000-01-14 2001-07-19 The Furukawa Electric Co., Ltd. Raman amplifier
RU2158458C1 (ru) 2000-02-08 2000-10-27 Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики РАН Рамановский волоконный лазер
US6400495B1 (en) 2000-02-15 2002-06-04 Massachusetts Institute Of Technology Laser system including passively Q-switched laser and gain-switched laser
US6418152B1 (en) 2000-02-18 2002-07-09 Trw Inc. Multi-amplifier, high power mode locked laser
US6496301B1 (en) 2000-03-10 2002-12-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Helical fiber amplifier
US6582807B2 (en) 2000-04-07 2003-06-24 Case Western Reserve University Polymer 1D photonic crystals
US7190705B2 (en) 2000-05-23 2007-03-13 Imra America. Inc. Pulsed laser sources
US6885683B1 (en) 2000-05-23 2005-04-26 Imra America, Inc. Modular, high energy, widely-tunable ultrafast fiber source
US6490381B1 (en) 2000-06-01 2002-12-03 Optical Coating Laboratory, Inc. Fabry-Perot optical switch
EP1168008B1 (de) 2000-06-21 2008-05-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optische Faser mit photonischer Bandlückenstruktur
US6381388B1 (en) 2000-09-01 2002-04-30 Nortel Networks Limited Chromatic dispersion compensation
US6658183B1 (en) 2000-10-20 2003-12-02 Lucent Technologies Inc. Process for fabricating tapered microstructured fiber system and resultant system
AU2002220035A1 (en) 2000-10-30 2002-05-15 Santur Corporation Tunable controlled laser array
US6584133B1 (en) 2000-11-03 2003-06-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Frequency-narrowed high power diode laser array method and system
US6697192B1 (en) 2000-11-08 2004-02-24 Massachusetts Institute Of Technology High power, spectrally combined laser systems and related methods
GB0027399D0 (en) 2000-11-09 2000-12-27 Univ Southampton Dispersion tailoring using holey optical fibres
GB0031463D0 (en) 2000-12-21 2001-02-07 Univ Southampton Fibre laser
US6765724B1 (en) 2001-01-16 2004-07-20 Holotek, Llc Diffraction grating-based wavelength selection unit having improved polarization dependent performance
US6625364B2 (en) 2001-01-25 2003-09-23 Omniguide Communications Low-loss photonic crystal waveguide having large core radius
US6959021B2 (en) 2001-02-07 2005-10-25 Ocg Technology Licensing, Llc Raman fiber laser
US6807338B2 (en) 2001-03-12 2004-10-19 Fitel Usa Corp. Multiwavelength cascaded raman resonator
EP1241746A1 (de) 2001-03-14 2002-09-18 Europäische Organisation für astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre Schmalbandige Hochleistungsfaserlaser
US6751241B2 (en) 2001-09-27 2004-06-15 Corning Incorporated Multimode fiber laser gratings
US6836607B2 (en) 2001-03-14 2004-12-28 Corning Incorporated Cladding-pumped 3-level fiber laser/amplifier
US6819871B1 (en) 2001-03-16 2004-11-16 4 Wave, Inc. Multi-channel optical filter and multiplexer formed from stacks of thin-film layers
GB0111055D0 (en) 2001-05-04 2001-06-27 Blazephotonics Ltd A method and apparatus relating to optical fibres
US6845108B1 (en) 2001-05-14 2005-01-18 Calmar Optcom, Inc. Tuning of laser wavelength in actively mode-locked lasers
AU2002317703A1 (en) 2001-06-08 2002-12-23 Crystal Fibre A/S Photonic bandgap fibre, and use thereof
CN1198150C (zh) 2001-06-20 2005-04-20 香港城市大学 具有微光学波面整形器的共轴微脉冲激光雷达系统
US6665471B1 (en) 2001-08-13 2003-12-16 Nlight Photonics Corporation System and method for optimizing the performance of multiple gain element laser
JPWO2003016996A1 (ja) 2001-08-21 2004-12-09 古河電気工業株式会社 ラマン増幅方法
US7590323B2 (en) 2001-08-30 2009-09-15 Crystal Fibre A/S Optical fibre with high numerical aperture, method of its production, and use thereof
US6952510B1 (en) 2001-08-31 2005-10-04 Nlight Photonics Corporation Optically corrected intracavity fiber coupled multigain element laser
AU2002331970A1 (en) 2001-09-28 2003-04-14 University Of Southampton Optical fibre-based devices utilising the raman effect
US6754006B2 (en) 2001-10-05 2004-06-22 General Atomics Hybrid metallic-dielectric grating
JP4191035B2 (ja) 2001-10-10 2008-12-03 古河電気工業株式会社 非偏光化レーザダイオードモジュール
US20030068150A1 (en) 2001-10-10 2003-04-10 Rayteq Photonic Solutions Ltd. Termination of end-faces of air-clad and photonic-crystal fibers
CN1582519A (zh) 2001-12-21 2005-02-16 皮雷利&C.有限公司 利用微结构光纤的喇曼放大
GB2395353B (en) 2002-02-18 2004-10-13 Univ Southampton Pulsed light sources
US6829421B2 (en) 2002-03-13 2004-12-07 Micron Technology, Inc. Hollow core photonic bandgap optical fiber
GB2386434A (en) 2002-03-13 2003-09-17 Univ Southampton Microstructured optical fibre fabricated by extrusion through special extruder die
US7199919B2 (en) 2002-03-15 2007-04-03 The Furukawa Electric Co., Ltd. Tunable multimode wavelength division multiplex Raman pump and amplifier, and a system, method, and computer program product for controlling tunable Raman pumps, and Raman amplifiers
EP1271206B1 (de) * 2002-06-11 2003-12-17 Agilent Technologies Inc. a Delaware Corporation Vorrichtung mit reduziertem Verlust durch Rückreflexion
US20030231845A1 (en) 2002-06-14 2003-12-18 Anatoly Patlakh Methods of processing of air-clad and photonic-crystal fibers
US7259906B1 (en) 2002-09-03 2007-08-21 Cheetah Omni, Llc System and method for voice control of medical devices
US7376312B2 (en) 2002-11-05 2008-05-20 Rohm Co., Ltd. Optical module and method for manufacturing the same
US6965469B2 (en) 2002-11-20 2005-11-15 The Boeing Company Fiber amplifier having a non-doped inner core and at least one doped gain region
EP1577704A4 (de) 2002-11-21 2008-01-02 Furukawa Electric Co Ltd Lichtquelle in einem optischen übertragungssystem, frequenzformer, optischer impulsfolgegenerator und optisches wiedergabesystem
AU2003281985A1 (en) 2002-11-23 2004-06-18 Crystal Fibre A/S Splicing and connectorization of photonic crystal fibres
US6882431B2 (en) 2002-11-26 2005-04-19 Malvin C. Teich Quantum optical coherence tomography data collection apparatus and method for processing therefor
US6898339B2 (en) 2002-12-16 2005-05-24 Schlumberger Technology Corporation Multiple mode pre-loadable fiber optic pressure and temperature sensor
US6961356B2 (en) 2002-12-16 2005-11-01 Alcatel Integrated wavelength combiner/locker
US6901197B2 (en) 2003-01-13 2005-05-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Microstructured optical fiber
WO2004068218A2 (en) 2003-01-24 2004-08-12 University Of Washington Optical beam scanning system for compact image display or image acquisition
GB0306137D0 (en) 2003-03-18 2003-04-23 Qinetiq Ltd Fibre laser
US6996343B2 (en) 2003-03-21 2006-02-07 Lucent Technologies Inc. Dispersion compensator
EP1482609B1 (de) 2003-05-28 2006-12-13 Alcatel Verfahren zur Adjustierung des Spektrums eines vielwellenlängen Raman Lasers
US7414780B2 (en) 2003-06-30 2008-08-19 Imra America, Inc. All-fiber chirped pulse amplification systems
US7113327B2 (en) 2003-06-27 2006-09-26 Imra America, Inc. High power fiber chirped pulse amplification system utilizing telecom-type components
WO2005003827A1 (ja) 2003-07-01 2005-01-13 Hitachi Cable, Ltd. 光ファイバ、光ファイバの接続方法及び光コネクタ
US7065107B2 (en) 2003-07-25 2006-06-20 Aculight Corporation Spectral beam combination of broad-stripe laser diodes
US7206123B2 (en) 2003-09-08 2007-04-17 The Furukawa Electric Co. Ltd. Raman amplifier, pump source for use in a raman amplifier and method for amplifying an optical signal
US6937795B2 (en) 2003-10-22 2005-08-30 Optovia Corporation Combination wavelength multiplexer and wavelength stabilizer
US7019907B2 (en) 2003-11-25 2006-03-28 Intel Corporation Integrated lithium niobate based optical transmitter
US20050169590A1 (en) 2003-12-31 2005-08-04 Crystal Fibre A/S Liquid crystal infiltrated optical fibre, method of its production, and use thereof
US7280730B2 (en) 2004-01-16 2007-10-09 Imra America, Inc. Large core holey fibers
US7711013B2 (en) 2004-03-31 2010-05-04 Imra America, Inc. Modular fiber-based chirped pulse amplification system
US7349589B2 (en) 2004-04-08 2008-03-25 Omniguide, Inc. Photonic crystal fibers and medical systems including photonic crystal fibers
JPWO2005114317A1 (ja) 2004-05-20 2008-03-27 古河電気工業株式会社 ラマン増幅用光ファイバ、光ファイバコイル、ラマン増幅器及び光通信システム
US7424193B2 (en) 2004-07-14 2008-09-09 The Regents Of The University Of Michigan Composite waveguide
US7747174B2 (en) 2004-09-08 2010-06-29 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Multi-channel fabry-perot laser transmitters and methods of generating multiple modulated optical signals
US7508853B2 (en) 2004-12-07 2009-03-24 Imra, America, Inc. Yb: and Nd: mode-locked oscillators and fiber systems incorporated in solid-state short pulse laser systems
US7233442B1 (en) * 2005-01-26 2007-06-19 Aculight Corporation Method and apparatus for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
US7532656B2 (en) 2005-02-16 2009-05-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York All-silicon raman amplifiers and lasers based on micro ring resonators
US7227814B2 (en) 2005-03-04 2007-06-05 L-3 Communications Corporation Repairable fiber optic hydrophone assembly
US20060204190A1 (en) 2005-03-11 2006-09-14 Massachusetts Institute Of Technology Large mode-area microstructure optical fiber
US7477666B2 (en) 2005-04-06 2009-01-13 Polar Onyx, Inc. All fiber based short pulse amplification at one micron
US20060233554A1 (en) 2005-04-14 2006-10-19 Siddharth Ramachandran Optical fiber systems for delivering short high power pulses
US7787729B2 (en) * 2005-05-20 2010-08-31 Imra America, Inc. Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels
US7340140B1 (en) 2005-06-07 2008-03-04 The Boeing Company Er/Yb double clad photonic crystal fiber
US7792166B2 (en) 2005-06-24 2010-09-07 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for driving laser diodes
US7242835B2 (en) 2005-07-18 2007-07-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical fiber clad-protective terminations
US7430352B2 (en) 2005-07-29 2008-09-30 Aculight Corporation Multi-segment photonic-crystal-rod waveguides for amplification of high-power pulsed optical radiation and associated method
US7142757B1 (en) 2005-09-20 2006-11-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Large flattened mode tuned cladding photonic crystal fiber laser and amplifier
US7519253B2 (en) 2005-11-18 2009-04-14 Omni Sciences, Inc. Broadband or mid-infrared fiber light sources
US7676125B2 (en) 2006-06-19 2010-03-09 Calient Networks, Inc. Method and apparatus to provide multi-channel bulk fiber optical power detection
US7436588B2 (en) 2006-10-05 2008-10-14 Northrop Grumman Corporation Method and system for hybrid coherent and incoherent diffractive beam combining
US7429734B1 (en) 2006-11-29 2008-09-30 Aculight Corporation System and method for aircraft infrared countermeasures to missiles
US7734189B2 (en) 2006-11-30 2010-06-08 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Parallel channel optical communication using modulator array and shared laser
JP4305516B2 (ja) 2007-01-30 2009-07-29 ソニー株式会社 固体撮像素子及び固体撮像装置
US7437046B2 (en) 2007-02-12 2008-10-14 Furukawa Electric North America, Inc. Optical fiber configuration for dissipating stray light
US7876498B1 (en) 2007-03-23 2011-01-25 Lockheed Martin Corporation Pulse-energy-stabilization approach and first-pulse-suppression method using fiber amplifier
US7821900B2 (en) * 2008-05-15 2010-10-26 Northrop Grumman Systems Corporation Diffractive optical element and method of designing the same
US8903209B2 (en) 2008-06-26 2014-12-02 Northrop Grumman Systems Corporation Spectral beam combining and wavelength multiplexing with an optical redirecting element
US8717669B2 (en) * 2008-10-17 2014-05-06 The Arizona Board Of Regents Apparatus and method of generating nearly non-diffracting beams from multimode optical fibers
EP2430714A4 (de) 2009-05-11 2013-07-03 Ofs Fitel Llc Filterfaser zur verwendung in raman-laseranwendungen und herstellungsverfahren dafür
US8878095B2 (en) * 2010-12-17 2014-11-04 Electro Scientific Industries, Inc. Reducing back-reflection in laser micromachining systems
US9225138B2 (en) * 2012-08-31 2015-12-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Laser light source

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3728117A (en) 1968-01-20 1973-04-17 Heidenhain J Fa Optical diffraction grid
US4313648A (en) 1977-04-30 1982-02-02 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Patterned multi-layer structure and manufacturing method
US4895790A (en) 1987-09-21 1990-01-23 Massachusetts Institute Of Technology High-efficiency, multilevel, diffractive optical elements
US5907436A (en) 1995-09-29 1999-05-25 The Regents Of The University Of California Multilayer dielectric diffraction gratings
US6097863A (en) 1996-07-02 2000-08-01 Corning Incorporated Diffraction grating with reduced polarization sensitivity
US6212310B1 (en) 1996-10-22 2001-04-03 Sdl, Inc. High power fiber gain media system achieved through power scaling via multiplexing
US6192062B1 (en) 1998-09-08 2001-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
US6208679B1 (en) 1998-09-08 2001-03-27 Massachusetts Institute Of Technology High-power multi-wavelength external cavity laser
US6822796B2 (en) 2000-11-24 2004-11-23 Minolta Co. Ltd. Diffractive optical element
US6958859B2 (en) 2002-08-02 2005-10-25 Chromaplex, Inc. Grating device with high diffraction efficiency
US7199924B1 (en) 2005-01-26 2007-04-03 Aculight Corporation Apparatus and method for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
US7620077B2 (en) 2005-07-08 2009-11-17 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for pumping and operating optical parametric oscillators using DFB fiber lasers
US7976498B2 (en) 2005-07-11 2011-07-12 Tyco Healthcare Group Lp Needle assembly including obturator with safety reset
US7701987B1 (en) 2005-07-15 2010-04-20 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for generating chirp-slice controlled-linewidth laser-seed signals
US7386211B1 (en) 2005-07-29 2008-06-10 Aculight Corporation Method and apparatus for spectral-beam combining of megawatt-peak-power beams from photonic-crystal rods
US7471705B2 (en) 2005-11-09 2008-12-30 Lockheed Martin Corporation Ultraviolet laser system and method having wavelength in the 200-nm range
US7671337B1 (en) 2005-11-29 2010-03-02 Lockheed Martin Corporation System and method for pointing a laser beam
US20080077200A1 (en) 2006-09-21 2008-03-27 Aculight Corporation Apparatus and method for stimulation of nerves and automated control of surgical instruments
US7768700B1 (en) 2006-11-30 2010-08-03 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for optical gain fiber having segments of differing core sizes
US7872794B1 (en) 2007-01-21 2011-01-18 Lockheed Martin Corporation High-energy eye-safe pulsed fiber amplifiers and sources operating in erbium's L-band
US7876803B1 (en) 2007-03-21 2011-01-25 Lockheed Martin Corporation High-power, pulsed ring fiber oscillator and method

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Liu, R. Mead, T. Vatter, A. Henderson und R. Stafford: "Spectral beam combining of high power faber lasers", in: "Proceedings of SPIE", Vol. 5335, 81-88 (2004)
G. P.: "Agrawal, Nonlinear Fiber Optics", 3rd ed. (Academic, New York 2001
ISO-35-1060
Karl Hehl, J. Bischoff, U. Mohaupt, M. Palme, B. Schnabel, L. Wenke, R. Bodefeld, W. Theobald, E. Welsch, R. Sauerbrey und H. Heyer: "High-efficiency dielectric reflection gratings: design, fabrication, and analysis", Appl. Opt., Vol. 38, 6257-6271 (1999)
M. D. Perry, R. D. Boyd, J. A. Britten, D. Decker, B. W. Shore, C. Shannon, E. Shults und L. Li: "High-efficiency multilayer dielectric diffraction gratings", Opt. Lett., Vol. 20, 940-942 (1995)
Waarts et al.

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011130131A1 (en) 2011-10-20
US8736953B2 (en) 2014-05-27
US20110249319A1 (en) 2011-10-13
US20130230065A1 (en) 2013-09-05
US8630323B2 (en) 2014-01-14
US8411712B2 (en) 2013-04-02
US20110249692A1 (en) 2011-10-13
US9431786B2 (en) 2016-08-30
US20160104995A1 (en) 2016-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112011101288T5 (de) Strahldiagnostik- und Rückkopplungssystem sowie Verfahren für spektralstrahlkombinierteLaser
EP2973899B1 (de) Vorrichtung zur wellenlängenkopplung von laserstrahlen
DE112014004244B4 (de) Laser hoher Helligkeit mit dichter Wellenlängenmultiplexierung
DE112011100812T5 (de) System und Verfahren zur Wellenlängenstrahlkombination
DE69731148T2 (de) Festkörperlaserverstärker
DE112005000710T5 (de) Modulares faserbasiertes Chirped-Puls-Verstärkersystem
DE102010033630A1 (de) Hochleistungs-Faserverstärker mit integrierter kohärenter Zusammenführung aller Faserstrahlen
WO2006045303A2 (de) Multispektraler laser mit mehreren gainelementen
DE112011102811T5 (de) Faseroptikarrayverfahren und -vorrichtung
DE112013003486T5 (de) Reduzierung der spektralen Bandbreite von Lasern
DE112013004424T5 (de) Festkörper-Beleuchtungsquelle und Inspektionssystem
DE102013102880B4 (de) Laseranordnung
DE102017115786B4 (de) Optische Anordnung und Verfahren zur Erzeugung eines kombinierten Strahls mehrerer Laserlichtquellen
EP2184818A1 (de) Laserpumpanordnung und Laserpumpverfahren mit Strahlhomogenisierung
DE102012207339B4 (de) Pumpstrahlungsanordnung und Verfahren zum Pumpen eines laseraktiven Mediums
DE112017001881T5 (de) Superkontinuumquelle, Verfahren zum Erzeugen und Emittieren eines Superkontinuums, Multiphotonenanregungs-Fluoreszenzmikroskop und Multiphotonenanregungsverfahren
DE102018212551B4 (de) Laserlichtquelle und Laser-Projektor damit
WO2020074581A1 (de) Multi-apertur-lasersystem
DE602005003099T2 (de) Laser mit minimaler Abwärme
DE112019003882T5 (de) Lasersystem mit treppenförmig angeordneten slow-axis-kollimatoren
DE60220369T2 (de) Kaskadenramanfaserlaser und optisches System mit einem solchem Laser
DE112020000301T5 (de) Systeme und verfahren zur ausrichtung von wellenlängenstrahlkombinierenden resonatoren
DE102013102891B4 (de) Laseranordnung
DE102011085614B4 (de) Lasersystem mit Resonator
DE102018010364A1 (de) Laserlichtquelle und Laser-Projektor damit

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01J0001200000

Ipc: H01S0003101000

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee