DE19735094B4 - Anordnung zur geometrischen Umformung eines Strahlungsfelds - Google Patents

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Abstract

Anordnung zur geometrischen Umformung eines Strahlungsfelds, insbesondere eines Strahlungsfelds eines Diodenlaserarrays, das sich in z-Richtung ausbreitet, mit einem Strahlungsquerschnitt, der in der einen Richtung, als x-Richtung definiert, die senkrecht zu der z-Richtung verläuft, eine gegenüber der dazu senkrecht stehenden Richtung, als y-Richtung definiert, eine größere Ausdehnung bei geringerer Strahlqualität aufweist,
wobei x, y und z ein rechtwinkliges Koordinatensystem bilden,
wobei die Strahlung in Strahlungsanteile in x-Richtung gruppiert ist oder wird und die Strahlungsanteile in Bezug auf ihre Strahlquerschnitte umorientiert werden,
mit einer Spiegelanordnung (5), die mindestens zwei reflektive Elemente (6) umfaßt, die so angeordnet sind, um das Strahlungsfeld aufzuteilen, und wobei jedes reflektive Element (6) ein Paar ebener Reflexionsflächen (7, 8) aufweist, die annähernd unter 90° oder gleich zu 90°, einen Öffnungswinkel bildend, zueinander stehen und mit diesem Öffnungswinkel (9) entgegen der Ausbreitungsrichtung der Strahlung gerichtet sind, wobei jeder Strahlungsanteil durch Reflexion an den Reflexionsflächen (7,...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur geometrischen Umformung eines Strahlungsfelds, insbesondere eines Strahlungsfelds eines Diodenlaserarrays, das sich in z-Richtung ausbreitet, mit einem Strahlungsquerschnitt, der in der einen Richtung, als x-Richtung definiert, senkrecht zu der z-Richtung verläuft, eine gegenüber der dazu senkrecht stehenden Richtung, als y-Richtung definiert, eine größere Ausdehnung bei geringerer Strahlqualität aufweist, wobei x, y und z ein rechtwinkliges Koordinatensystem bilden, wobei die Strahlung in Strahlungsanteile in x-Richtung gruppiert ist oder wird und die Strahlungsanteile in Bezug auf ihre Strahlquerschnitte umorientiert werden, wobei die Anordnung mindestens zwei reflektive Elemente umfaßt.
  • Die Anwendungsbereiche solcher Anordnungen, wie sie vorstehend angeführt sind, sind unter anderem die Geometrieumformung von Diodenlaserstrahlung, um definierte Strahlungsfelder aufzubauen, sowie die Umformung eines rechteckigen Strahlungsfelds eines Lasers mit einem zum Beispiel slab- bzw. stabförmigen Verstärkungsmedium, um dadurch die Strahlqualität über den Querschnitt des Strahls zu homogenisieren bzw. an spezifische Anwendungen zu adaptieren.
  • Hochleistungs-Diodenlaserarrays bzw. -Feldanordnungen haben typischerweise aktive Medien mit einem Querschnitt von 1 μm × 10 mm. Dadurch bedingt ist die Diodenlaserstrahlung unter anderem gekennzeichnet durch einen typischen, elliptischen Strahlquerschnitt und dem großen Divergenzwinkel in der Fastrichtung (senkrecht zum PN- Übergang) und einer relativ geringen Divergenz in der Slowrichtung (parallel zum PN-Übergang).
  • Ein solches Diodenlaserarray mit einem Strahlquerschnitt von 1 μm × 10 mm mm besitzt extrem unterschiedliche Strahlqualitäten in den beiden Richtungen senkrecht und parallel zu dem PN-Übergang. So ist die Strahlqualität in der Fastrichtung beugungsbegrenzt und in der Slowrichtung ca. 1000- bis 2000-fach beugungsbegrenzt. Aus diesem Grund kann die von einem Diodenlaserarray emittierte Strahlung nicht mit zylindrischen und sphärischen Linsen in einen kleinen und kreisförmigen Fleck fokussiert werden. Dadurch werden die Anwendungen von Hochleistungs-Diodenlasern auf Einsatzgebiete beschränkt, wo nur geringe Intensitäten pro Flächeneinheit notwendig sind. Die Ausweitung der Anwendungen auf Gebiete wie die Medizintechnik und die Materialbearbeitung, die Fasereinkopplung und das End-On-Pumpen von Festkörperlasern und Faserlasern, erfordert eine Homogenisierung der Strahlqualität in beiden Richtungen.
  • Die WO 96/04584 beschreibt eine optische Vorrichtung zum Umwandeln eines einfallenden Lichtstrahlungsfelds durch Austauschen der horizontalen und vertikalen Komponenten des Strahls. Das Grundprinzip dieser Anordnung beruht darauf, daß diese Strahlung um 90° nach einer Drehung abgelenkt wird.
  • Die US 5,168,401 befaßt sich mit einem optischen System zur Verwendung in Verbindung mit einem ein- oder zweidimensionalen Feld von Lichtquellen, wobei die individuellen Strahlen durch mehrfache, reflektive Elemente gedreht werden. Nach der Drehung der Strahlung werden diese um 90° abgelenkt.
  • Die JP 58-134 616 (A) zeigt eine einfache optische Bilderzeugungsvorrichtung, die darauf gerichtet ist, das Licht, das von einer Entladungsröhre ausgeht, durch Ändern der Helligkeit eines Mehrlinsenfelds entsprechend der Lichtemissionsverteilung des Entladungsrohrs zu ändern und damit zu vergleichmäßigen. Hierzu wird ein Linsenfeld sowie ein Mehrfachdachspiegelfeld eingesetzt, wobei die Dachspiegel mehrere Reflexionsflächen aufweisen, die jeweils paarweise unter 90° und unter denselben Intervallen wie das Mehrlinsenfeld angeordnet sind. Die optische Achse jeder Linse stimmt mit der Dachkante des jeweils zugeordneten Dachspiegels überein.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der angegebenen Art zu schaffen, die insbesondere ermöglicht, eine hohe Belegungsdichte zu erreichen, die einen Wert von 100%, d.h, ein durchgehendes Strahlungsfeld, erreichen kann.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anordnung zur geometrischen Umformung eines Strahlungsfelds, insbesondere eines Strahlungsfelds eines Diodenlaserarrays, das sich in z-Richtung ausbreitet, mit einem Strahlungsquerschnitt, der in der einen Richtung, als x-Richtung definiert, die senkrecht zu der z-Richtung verläuft, eine gegenüber der dazu senkrecht stehenden Richtung, als y-Richtung definiert, eine größere Ausdehnung bei geringerer Strahlqualität aufweist,
    wobei x, y und z ein rechtwinkliges Koordinatensystem bilden,
    wobei die Strahlung in Strahlungsanteile in x-Richtung gruppiert ist oder wird und die Strahlungsanteile in Bezug auf ihre Strahlquerschnitte umorientiert werden,
    mit einer Spiegelanordnung, die mindestens zwei reflektive Elemente umfaßt, die so angeordnet sind, um das Strahlungsfeld aufzuteilen, und wobei jedes reflektive Element ein Paar ebener Reflexionsflächen aufweist, die annähernd unter 90° oder gleich zu 90°, einen Öffnungswinkel bildend, zueinander stehen und mit diesem Öffnungswinkel entgegen der Ausbreitungsrichtung der Strahlung gerichtet sind, wobei jeder Strahlungsanteil durch Reflexion an den Reflexionsflächen des diesem Strahlungsanteil zugeordneten Paars zweifach reflektiert wird und aufgrund des Öffnungswinkels gedreht wird,
    wobei die Schnittlinie des einzelnen Paars der Reflexionsflächen annähernd unter 45° zu der x-Richtung orientiert sind und im wesentlichen unter einem Winkel von 90° in Bezug auf die z-Richtung orientiert sind, um so eine fortlaufende w-förmige Oberflächenstruktur der Spiegelanordnung zu bilden, und
    mit einem Polarisationsstrahlteiler, der in der Strahlung zwischen der Strahlungsquelle und der Spiegelfeldanordnung angeordnet ist, wobei in Strahlungsausbreitungsrichtung gesehen die Strahlungsanteile zunächst auf den Polarisationsstrahlteiler fallen und nach einer Rückreflexion von dem jeweils zugeordneten Reflexionsflächenpaar auf den Polarisationsteiler mit einer gedrehten Polarisationsrichtung zurückgeführt und dort ausgekoppelt werden.
  • Mit einer solchen Anordnung kann das Strahlungsfeld von Diodenlaserarrays durch die Abbildung einzelner Emittergruppen gruppiert werden, indem das Strahlungsfeld auf die Anordnung mit den mindestens zwei reflektiven Elementen gerichtet wird. Da die einzelnen Reflexionsflächen jeweils paarweise unter 90° zueinander orientiert sind und die Strahlung unter 45° auf die Spiegelflächen geführt wird, wird jeder Strahlungsteil an den paarweise zugeordneten Reflexionsflächen jeweils zweifach reflektiert und dadurch um einen bestimmten Winkel, vorzugsweise um 90°, gedreht. Hierdurch werden die Teilstrahlen bzw. Gruppen in der Richtung senkrecht zur ursprünglichen Gruppierung orientiert, d.h. die Gruppen, die zunächst in der x-Richtung gruppiert wurden, stehen nun als einzelne Abschnitte in der y-Richtung nach der zweifachen Reflexion an den Reflexionsflächenpaaren der reflektiven Elemente übereinander. Durch diese geometrische Umformung und Umorientierung der einzelnen Strahlungsanteile kann die Strahlqualität über den Querschnitt homogenisiert werden.
  • Die Schnittlinie der zwei ein Paar bildenden Reflexionsflächen jedes reflektiven Elements wird unter einem Winkel ungleich 90° zu der z-Richtung orientiert, damit kein Polarisationsstrahlteiler benötigt wird.
  • Weiterhin ist die Anordnung derart, daß die Schnittlinie eines Paars zueinander zugeordneter Reflexionsflächen eines reflektiven Elements unter einem Winkel von 90° zu der z-Richtung orientiert ist und in Strahlausbreitungsrichtung gesehen die Strahlung zunächst auf einen Polarisationsteiler fällt und nach Rückreflexion von dem Reflexionsflächenpaar mit gedrehter Polarisationsrichtung auf den Polarisationsteiler zurückgeführt und dort ausgekoppelt wird.
  • Zum Umformen von Strahlung eines Strahlungsfelds können mehrere reflektive Elemente aneinandergefügt werden. So entsteht eine fortlaufend w-förmige Struktur der Reflexionsflächen, die wechselweise unter einem Winkel von 90° zueinander orientiert sind, wobei dann die Gruppierung der Strahlungsanteile des Strahlungsfelds, das auf eine solche Anordnung auftrifft, durch die Schnittlinien der unmittelbar benachbarten Reflexionsflächen der jeweils benachbarten zwei Reflexionsflächenpaare erfolgt.
  • Es wird ersichtlich werden, daß das Strahlungsfeld, das mit der erfindungsgemäßen Anordnung umorientiert wird, aus den Strahlungsanteilen mehrerer Strahlungsquellen zusammengesetzt sein kann. Die einzelnen Strahlungsquellen bzw. die Strahlungsanteile werden dann auf die jeweiligen Flächenpaare für die Gruppierung mittels einer Abbildungsoptik abgebildet derart, daß dann jedem Strahlungsanteil jeweils ein Reflexionsflächenpaar zugeordnet ist. An den Spiegelflächen eines Reflexionsflächenpaars erfolgt dann eine Zweifachreflexion unter Drehung des jeweiligen Strahlanteils, um diesen Strahlanteil in Bezug auf eine Beobachtungsebene ausgangsseitig der zweiten Reflexionsfläche, d.h. nach der zweiten Reflexion, in seiner Lage zu drehen.
  • Bei bevorzugten Ausführungen haben die einzelnen Strahlungs- bzw. Strahlanteile große Divergenzwinkel. Dies ist von Vorteil, da jedem von einem Reflexionsflächenpaar reflektierten Strahlungsanteil eine Optik zugeordnet wird, die die Dimension des Strahlquerschnitts in der y-Richtung bzw. der Richtung der höheren Strahlqualität vergrößert bzw. den Divergenzwinkel in dieser Richtung reduziert.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Endung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
  • 1A eine Anordnung zur Umformung von Diodenlaserstrahlung, in der die Spiegelanordnung, wie sie in den 2A gezeigt ist, eingesetzt ist, wobei 1C und 1D zwei Beobachtungsebenen jeweils vor und nach der Reflexion zeigen, die die jeweiligen Strahlungsgruppen, entsprechend gruppiert und umgeformt, darstellen.
  • 1B eine Seitenansicht aus Richtung des Sichtpfeils IB in 1A auf die Spiegelanordnung, die Diodenlaserstrahlenquelle und eine Kollimationseinrichtung,
  • 2A eine Seitenansicht einer Spiegelanordnung, die ein wesentliches Bauteil der erfindungsgemäßen Anordnung darstellt,
  • 2B eine Draufsicht auf die Spiegelanordnung der 2A aus Richtung des Sichtpfeils IIB,
  • 3A eine Anordnung zur On-Axis-Umformung von polarisierter oder zumindest quasi-polarisierter Strahlung, wobei 3B die Gruppierung des Strahlungsfelds nach Gruppierung an der Spiegelanordnung, wie sie in 3A gezeigt ist, darstellt, und wobei 3C die Strahlungsgruppierung in einer Beobachtungsebene nach zweifacher Reflexion an der Spiegelanordnung darstellt,
  • 4A eine weitere Anordnung, die mit der Anordnung der 3A vergleichbar ist, die allerdings eine zusätzliche Abbildungsoptik aufweist, wobei 4B die Abbildung der Strahlungsgruppen auf die Spiegelanordnung zeigt und 4C die Umorientierung der Strahlungsquerschnitte der Strahlungsgruppen nach zweifacher Reflexion an der Spiegelanordnung zeigt,
  • 5A eine Anordnung, die dazu dient, den Füllfaktor zu erhöhen, wobei 5B das Eingangsstrahlenfeld und 5C das ausgangsseitige Strahlungsfeld der Anordnung der 5A darstellen,
  • 6A eine zweite Anordnung, mit der der Füllfaktor erhöht werden kann, mit dem eingangs- und ausgangsseitigen Laserstrahlungsfeld in der 6B gezeigt, und
  • 7 eine dritte Anordnung, mit der ebenfalls der Füllfaktor erhöht werden kann.
  • Die 1A und 1B zeigen eine Anordnung zur Umformung eines Strahlungsfelds. Bei der Strahlungsquelle 1 handelt es sich um eine lineare Feldanordnung mit einzelnen Diodenlaseremittem 2, die ein in der x-Richtung langgestrecktes (lineares) Feld bilden. Die Abstrahlung der Strahlung erfolgt in der z-Richtung. Hierbei liegt die Slowrichtung der Diodenlaserstrahlung, d.h. die Richtung des elliptischen Strahlquerschnitts mit relativ geringem Divergenzwinkel (parallel zum PN-Übergang) in der x-Richtung, während die Fastrichtung, d.h. die Richtung des elliptischen Strahlquerschnitts mit großem Divergenzwinkel, in der y-Richtung (siehe 1B) orientiert ist. Die x-, y- und z-Richtung stellen hierbei ein rechtwinkliges Koordinatensystem dar. Die Diodenlaserstrahlung wird zunächst durch eine Kollimationslinse 3 kollimiert bzw. der Divergenzwinkel wird in dieser Richtung reduziert. Die Diodenlaserstrahlung wird dann, durch den Strahlungspfeil 4 angedeutet, unter einem kleinen Winkel, d.h. einem Winkel im Bereich von etwa 10 Grad, wie auch in 1B zu erkennen ist, auf eine Spiegelanordnung 5 gestrahlt. Diese Spiegelanordnung 5, wie sie in einer vergrößerten Darstellung in 2A und in einer Draufsicht aus Richtung des Sichtpfeils IIB in 2B gezeigt ist, umfaßt eine Anzahl reflektiver Elemente, in der gezeigten Ausführungsform insgesamt vier solcher reflektiver Elemente 6, von denen jedes aus einem Paar Reflexionsflächen 7, 8 zusammengesetzt ist. Die beiden Reflexionsflächen 7, 8 jedes reflektiven Elements 6 schließen einen Winkel von annähernd 90° ein, wobei dieser Öffnungswinkel 9 entgegen der Ausbreitungsrichtung 4 der Diodenlaserstrahlung gerichtet ist. Die jeweiligen Schnittlinien der Reflexionsflächen-Paare sind unter einem Winkel von etwa 45° zu der x-Richtung ausgerichtet. Hierdurch ergibt sich eine w-förmige, fortlaufende Anordnung der Reflexionsflächen 7, 8. Die Strahlung 4, die auf die Spiegelanordnung 5 gestrahlt wird, wird an den Außenkanten, d.h. den Schnittlinien 10, die zu der Diodenlaseranordnung 1 hin vorstehen, in einzelne Strahlungsanteile gruppiert, wie dies in der 1C dargestellt ist. Bei einem durchgehenden oder fortlaufenden Strahlungsfeld ergeben sich Teilstrahlen, die quer zur Ausbreitungsrichtung einen rautenförmigen Strahlungsquerschnitt besitzen. Von der einen Reflexionsfläche 7 bzw. 8 wird dann der jeweilige Strahlungsanteil zu der gegenüberliegenden Reflexionsfläche 8 bzw. 7 reflektiert und von dort abgestrahlt. Jeder Teilstrahl 11, der aus der Spiegelanordnung 5 austritt, wird anschließend in der Slowrichtung kollimiert, wozu in der in den 1A und 1B gezeigten Anordnung eine Kollimationslinse 12 eingesetzt ist.
  • Eine On-Axis-Umformungsanordnung, d.h. eine Anordnung, bei der die Kanten 10 senkrecht zur z-Richtung stehen, ist in 3A dargestellt. Vorausgesetzt wird bei dieser Anordnung, daß die umzuformende Strahlung polarisiert oder zumindest quasi-polarisiert ist. Diese Bedingung wird beispielsweise durch ein Diodenlaserarray 1, wie es auch in der Ausführungsform der 1A eingesetzt ist, erfüllt.
  • Soweit in 3A sowie in den weiteren Figuren Bauteile und Bauelemente dargestellt sind und erläutert werden, die mit Bauelementen der 1A und 1B vergleichbar sind, so sind dieselben Bezugszeichen verwendet und eine Wiederholung der Beschreibung solcher Bauteile oder Bauelemente wird weggelassen.
  • Die Strahlung des Diodenlaserarrays 1 bzw. der Diodenlaseremitter 2 wird durch eine Kollimationslinse 3 in dieser Ausführungsform in der Fastrichtung kollimiert und somit wird der Divergenzwinkel reduziert. Die Diodenlaserstrahlung führt dann durch eine λ/2-Platte 13, die die p-Polarisation der Diodenstrahlung in eine s-Polarisation umwandelt. Die Strahlung trifft dann auf den Polarisator 14, der die Diodenstrahlung zu der Spiegelanordnung 5, die der Spiegelanordnung 5 entspricht, die in 2A und 2B dargestellt ist, führt. An den Außenkanten 10 der w-förmig angeordneten reflektiven Elemente 6 bzw. deren Reflexionsflächen 7, 8 wird das Strahlungsfeld so gruppiert, wie dies in 3B dargestellt ist, so daß rautenförmige Strahlungsgruppen entstehen. Nach einer Zweifachreflexion an den jeweiligen Reflexionsflächenpaaren 7, 8 werden die Teilstrahlen in sich sowohl bezüglich des Querschnitts als auch bezüglich der Polarisation um 90° gedreht, so daß sich ein Strahlungsbild aus den einzelnen Strahlungsquerschnitten ergibt, wie dies in 3C gezeigt ist. Die Strahlung bzw. die Strahlungsgruppen werden dann durch den Polarisator 14 ausgekoppelt, mit dem Pfeil 15 angedeutet, und die aus dem Polarisator 14 austretende Strahlung kann mit weiteren optischen Anordnungen 16 geformt werden, wobei zweckmäßigerweise eine Kollimation der Strahlung in der Slowrichtung erfolgt.
  • Bei den vorstehend anhand der 1 bis 3 diskutierten Ausführungsformen wird das Strahlungsfeld mittels der Außenkanten der reflektiven Elemente 6 der Spiegelanordnung 5 gruppiert. Dadurch bedingt sind die Teilstrahlen rautenförmig, wie dies anhand der 1C und 1D sowie 3B und 3C zu sehen ist. Dies stellt zwar ein einfaches Verfahren einer Gruppierung dar, allerdings wird als ein idealer, umgeformter Strahlungsquerschnitt ein annähernd rechteckiger oder quadratischer Querschnitt gefordert.
  • Eine Anordnung, mit der die Forderung nach einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt erfüllt werden kann, ist in 4A gezeigt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Anordnung der 3A entspricht. Zusätzlich ist zwischen der λ/2-Platte 13 und dem Polarisator 14 eine Abbildungsoptik 17 eingefügt, die die Strahlung der Diodenlaseremitter 2 oder die aus der Strahlung der Diodenlaseremitter 2 gebildeten Strahlungsgruppen in der Breiten-Richtung, d.h. in der x-Richtung in 4A, auf die jeweiligen reflektiven Elemente 6 bzw. die Reflexionsflächen 7, 8 abbildet, wie dies in 4b dargestellt ist, wobei die vier etwa rechteckigen Strahlungsquerschnitte den vier reflektiven Elementen 6 der Spiegelanordnung 5 zuzuordnen sind. Nach der zweifachen Reflexion an den jeweiligen Reflexionsflächen 7, 8 besitzt dann, aufgrund der erfolgten Drehung der Strahlquerschnitte, das aus dem Polarisator 14 austretende Strahlungsfeld eine gegenüber der 4B gedrehte Orientierung, wie dies in 4C gezeigt ist. Die einzelnen Strahlungsquerschnitte sind dann übereinander gestapelt und können durch weitere Abbildungsoptiken so zusammengeschoben werden, daß sie übereinanderliegend ein geschlossenes Strahlungsfeld bilden.
  • In allen Ausführungsformen, wie sie vorstehend diskutiert sind, können die reflektiven Elemente 6 der Spiegelanordnung 5 auch durch einzelne Dachkantenprismen, die zu einem entsprechenden Feld zusammengesetzt sind, ersetzt werden.
  • Bei der Umformung der Strahlung bzw. der Querschnitte der Strahlungsgruppen sowohl mit einer Abbildungsoptik als auch ohne eine Abbildungsoptik kann es von Vorteil sein, die Abmessung des Strahlungsfelds in der Richtung senkrecht zur Gruppierung kleiner zu halten. Dies führt dazu, daß der Füllfaktor des Ausgangsstrahlungsfelds wesentlich kleiner als 1 ist, wie sich dies aus den 1D, 3C und 4C unmittelbar ergibt. Dies hat zur Folge, daß die Strahlqualität verringert wird. Um diesen nachteiligen Effekt aufzuheben, sind zusätzliche, optische Abbildungsanordnungen von Vorteil, mit denen der Füllfaktor erhöht wird. Drei mögliche, bevorzugte Ausführungsformen solcher Anordnungen sind in den 5, 6 und 7 dargestellt.
  • Die Ausführungsform, wie sie in 5A dargestellt ist, zeigt ein zylindrisches Teleskop-Array 18, bei dem die einzelnen eingangsseitigen Strahlungsanteile 19 (siehe 5) mittels negativen Zylinderlinsen 20 aufgeweitet werden, die dann in einer jeder Strahlungsgruppe zugeordneten positiven Zylinderlinse 21 parallelisiert werden, so daß aus den einzelnen Ausgangsstrahlungsanteilen 22 ein geschlossenes, zusammenhängendes Strahlungsfeld mit dem Füllfaktor 1 entsteht, wie dies in 5C gezeigt ist.
  • In einer zweiten, bevorzugten Anordnung, die in 6A dargestellt ist, werden die jeweiligen eingangsseitigen Strahlungsanteile 19, wobei in dem Beispiel der 6A drei Strahlungsgruppen gebildet sind, in jeweils ein refraktives Element 23, dessen Eintrittsfläche 24 abgeschrägt ist, schräg unter einem Winkel eingestrahlt, und zwar so, daß die gesamte Eintrittsfläche 24 ausgeleuchtet wird. Ausgangsseitig der refraktiven Elemente 23 werden dann die Querschnitte der einzelnen Ausgangsstrahlungsanteile 22 aufgeweitet und näher zusammengeschoben, so daß ein Füllfaktor von annähernd 1 erzielt wird, wie dies auch der Vergleich der Eingangsstrahlungsanteile 19 mit den Ausgangsstrahlungsanteilen 22 entsprechend der 6 verdeutlicht.
  • Schließlich ist in 7 eine dritte Ausführungsform zur Erhöhung des Füllfaktors dargestellt, bei der, im Gegensatz zu der Ausführungsform der 6, reflektive Elemente verwendet werden. Hierbei fallen die einzelnen Strahlungsanteile 19 schräg auf jeweilige Reflexionsflächen 25 so auf, daß die einzelnen Strahlungsquerschnitte der Ausgangsstrahlungsanteile 22 näher zusammengeschoben werden, so daß ein erhöhter Füllfaktor erzielt werden kann. In Bezug auf die Eingangsstrahlungsanteile 19 werden die jeweiligen Koordinaten durch die Reflexionsflächen 25 entsprechend dem gewünschten ausgangsseitigen Strahlungsfeld geändert.

Claims (4)

  1. Anordnung zur geometrischen Umformung eines Strahlungsfelds, insbesondere eines Strahlungsfelds eines Diodenlaserarrays, das sich in z-Richtung ausbreitet, mit einem Strahlungsquerschnitt, der in der einen Richtung, als x-Richtung definiert, die senkrecht zu der z-Richtung verläuft, eine gegenüber der dazu senkrecht stehenden Richtung, als y-Richtung definiert, eine größere Ausdehnung bei geringerer Strahlqualität aufweist, wobei x, y und z ein rechtwinkliges Koordinatensystem bilden, wobei die Strahlung in Strahlungsanteile in x-Richtung gruppiert ist oder wird und die Strahlungsanteile in Bezug auf ihre Strahlquerschnitte umorientiert werden, mit einer Spiegelanordnung (5), die mindestens zwei reflektive Elemente (6) umfaßt, die so angeordnet sind, um das Strahlungsfeld aufzuteilen, und wobei jedes reflektive Element (6) ein Paar ebener Reflexionsflächen (7, 8) aufweist, die annähernd unter 90° oder gleich zu 90°, einen Öffnungswinkel bildend, zueinander stehen und mit diesem Öffnungswinkel (9) entgegen der Ausbreitungsrichtung der Strahlung gerichtet sind, wobei jeder Strahlungsanteil durch Reflexion an den Reflexionsflächen (7, 8) des diesem Strahlungsanteil zugeordneten Paars (7, 8) zweifach reflektiert wird und aufgrund des Öffnungswinkels (9) gedreht wird, wobei die Schnittlinie (10) des einzelnen Paars der Reflexionsflächen (7, 8) annähernd unter 45° zu der x-Richtung orientiert sind und im wesentlichen unter einem Winkel von 90° in Bezug auf die z-Richtung orientiert sind, um so eine fortlaufende w-förmige Oberflächenstruktur der Spiegelanordnung zu bilden, und mit einem Polarisationsstrahlteiler (14), der in der Strahlung zwischen der Strahlungsquelle (12) und der Spiegelfeldanordnung (5) angeordnet ist, wobei in Strah lungsausbreitungsrichtung gesehen die Strahlungsanteile zunächst auf den Polarisationsstrahlteiler (14) fallen und nach einer Rückreflexion von dem jeweils zugeordneten Reflexionsflächenpaar (7, 8) auf den Polarisationsteiler (14) mit einer gedrehten Polarisationsrichtung zurückgeführt und dort ausgekoppelt werden.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppierung der Strahlungsanteile durch die Schnittlinien (10) der unmittelbar benachbarten Reflexionsflächen (7, 8) der benachbarten zwei Reflexionsflächenpaare erfolgt.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsfeld aus den Strahlungsanteilen mehrerer Strahlungsquellen zusammengesetzt ist und auf Reflexionsflächenpaare (7, 8) mittels einer Abbildungsoptik (3) abgebildet wird derart, daß jedem Strahlungsanteil jeweils ein Reflexionsflächenpaar (7, 8) zugeordnet ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem von einem Reflexionsflächenpaar (7, 8) reflektierten Strahlungsanteil eine Optik (12) zugeordnet ist, die die Dimension des Strahlquerschnitts in der y-Richtung bzw. der Richtung der höheren Strahlqualität vergrößert bzw. der Divergenzwinkel in dieser Richtung reduziert wird.
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