„ Faserlaservorrichtung" "Fiber laser device"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserlaservorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a fiber laser device according to the preamble of claim 1.
Definitionen: In Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung meint mittlere Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, insbesondere wenn diese keine ebene Welle ist oder zumindest teilweise divergent ist. Mit Laserstrahl, Lichtstrahl, Teilstrahl oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich anderes angegeben ist, kein idealisierter Strahl der geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl, der keinen infinitesimal kleinen, sondern einen ausgedehnten Strahlquerschnitt aufweist. Mit Licht soll nicht nur elektromagnetische Strahlung des sichtbaren Definitions: In the propagation direction of the laser radiation means mean propagation direction of the laser radiation, especially if this is not a plane wave or at least partially divergent. By laser beam, light beam, sub-beam or beam is, unless expressly stated otherwise, not an idealized beam of geometric optics meant, but a real light beam, such as a laser beam, which has no infinitesimal small, but an extended beam cross-section. Light should not just be the electromagnetic radiation of the visible
Spektralbereichs bezeichnet werden, sondern der gesamte von der Optik umfasste Spektralbereich elektromagnetischer Strahlung vom VUV bis zum FIR. But the entire spectral range of electromagnetic radiation from the VUV to the FIR encompassed by the optics.
Eine Faserlaservorrichtung der vorgenannten Art ist aus der US A fiber laser device of the aforementioned type is known from the US
6,178,187 B1 bekannt. Bei dem darin beschriebenen Faserlaser ist ein Faserkern vorgesehen, der mit laseraktiven Ionen seltener Erden dotiert ist. Weiterhin wird ein Mantel der Lichtleitfaser mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet. In diesen Mantel hinein wird endseitig Pumplicht eingebracht, das während seiner Bewegung durch die aufgewickelten Schlaufen der Lichtleitfaser in den Faserkern einkoppelt und in diesem Laserstrahlung erzeugt. Der Mantel mit dem rechteckigen Querschnitt gewährleistet, das unterschiedliche 6,178,187 B1 known. In the fiber laser described therein, a fiber core is provided which is doped with laser-active rare earth ions. Furthermore, a cladding of the optical fiber having a rectangular cross section is used. Pump light is introduced into this shell into the end, which during its movement couples through the wound loops of the optical fiber into the fiber core and generates laser radiation in it. The jacket with the rectangular cross section ensures the different
Lasermoden in dem Faserkern erzeugt werden, so dass eine Laser modes are generated in the fiber core, so that a
effektivere Ausbeute des Pumplichts erzielt werden kann. More effective yield of the pump light can be achieved.
Da bei entsprechend langen Lichtleitfasern die Intensität des As with correspondingly long optical fibers, the intensity of the
Pumplichts bei Bereichen, die von dem mit Pumplicht beaufschlagten
Ende der Lichtleitfaser entfernt sind, vergleichsweise gering ist, ergibt sich kein gleichmäßiges Pumpen über die Länge der Lichtleitfaser. Weiterhin ist die Querschnittsfläche des Mantels vergleichsweise gering, so dass nur vergleichsweise kleine Pumpleistungen erzielt werden können. Pump light in areas that are affected by the pumped light End of the optical fiber are removed, is relatively small, results in no uniform pumping over the length of the optical fiber. Furthermore, the cross-sectional area of the shell is comparatively small, so that only comparatively small pump powers can be achieved.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Faserlaservorrichtung der eingangs genannten Art, mit der hohe Ausgangsleistungen erzielt werden können. The problem underlying the present invention is to provide a fiber laser device of the type mentioned, with the high output power can be achieved.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Faserlaservorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte This is inventively achieved by a fiber laser device of the type mentioned above with the characterizing features of claim 1. The subclaims relate to preferred
Ausgestaltungen der Erfindung. Embodiments of the invention.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Pumpmittel derart gestaltet sind, dass das Pumplicht während des Betriebs der According to claim 1 it is provided that the pumping means are designed such that the pumping light during operation of the
Faserlaservorrichtung seitlich von außen in die Lichtleitfaser eintritt. Durch die seitliche Beaufschlagung mit Pumplicht lässt sich einerseits über die gesamte Länge der Lichtleitfaser Pumplicht hoher Intensität in den Faserkern einbringen. Andererseits können bei geeigneter Ausgestaltung der Pumpmittel auch große Pumpleistungen in den Faserkern eingekoppelt werden, so dass ein Hochleistungs-Faserlaser geschaffen werden kann. Fiber laser device laterally from the outside enters the optical fiber. Due to the lateral application of pumping light, pumping light of high intensity can be introduced into the fiber core over the entire length of the optical fiber. On the other hand, with a suitable design of the pumping means, large pumping powers can also be coupled into the fiber core, so that a high-power fiber laser can be created.
Die Pumpmittel können insbesondere derart gestaltet sein, dass während des Betriebs der Faserlaservorrichtung mehrere Wicklungen oder Schlaufen der schlaufenartig aufgewickelten Lichtleitfaser gleichzeitig gepumpt werden. Dadurch können die Pumpmittel sehr effektiv das Pumplicht auf lange Abschnitte, insbesondere die gesamte Länge, der Lichtleitfaser verteilen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpimittel mindestens ein, insbesondere mehrere Übertragungsmittel umfassen, in das während des Betriebs der Faserlaservorrichtung Pumplicht eingebracht wird und aus dem oder in dem das Pumplicht in die Lichtleitfaser The pumping means may in particular be designed such that several windings or loops of the looped wound optical fiber are pumped simultaneously during operation of the fiber laser device. As a result, the pumping means can very effectively distribute the pumping light over long sections, in particular the entire length, of the optical fiber. It may be provided that the pumping means comprise at least one, in particular a plurality of transmission means into which pumping light is introduced during operation of the fiber laser device and from which or in which the pumping light into the optical fiber
eingekoppelt wird. Dabei kann beispielsweise durch Vergrößerung der Übertragungsmittel oder durch die Vergrößerung der Zahl der is coupled. It can, for example, by increasing the transmission means or by increasing the number of
Übertragungsmittel die in den Faserkern eingekoppelte Pumpleistung erhöht werden. Transmission means are increased coupled into the fiber core pump power.
Es besteht die Möglichkeit, dass die mehreren Übertragungsmittel voneinander beabstandet sind, insbesondere über den Umfang der Wicklungen oder Schlaufen der schlaufenartig aufgewickelten It is possible that the plurality of transmission means are spaced apart, in particular over the circumference of the windings or loops of the loops wound up
Lichtleitfaser voneinander beabstandet sind. Auf diese Weise kann zwischen den Übertragungsmitteln Raum verbleiben, der Optical fiber are spaced apart. In this way, space can remain between the transmission means, the
beispielsweise für eine optimierte Aufwicklung der Lichtleitfaser genutzt werden kann. can be used for example for an optimized winding of the optical fiber.
Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine It can be provided that the at least one
Übertragungsmittel eine Ausnehmung für den Hindurchtritt der Transfer means a recess for the passage of the
Lichtleitleitfaser aufweist. Dabei kann das mindestens eine Optical fiber has. This can be at least one
Übertragungsmittel die Lichtleitfaser auf Teillängen umgeben. Wenn die Zwischenräume zwischen dem Material der Übertragungsmittel im Bereich der Ausnehmungen und der Lichtleitfaser möglichst klein sind, kann das Pumplicht vergleichsweise ungestört von dem Transmission means surrounding the optical fiber at part lengths. If the spaces between the material of the transmission means in the region of the recesses and the optical fiber are as small as possible, the pump light can be comparatively undisturbed by the
Übertragungsmittel in die Lichtleitfaser einkoppeln. Diese Einkopplung wird dadurch verbessert, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Faserlaservorrichtung der Brechungsindex des mindestens einen Übertragungsmittels im Wesentlichen gleich dem Brechungsindex der Lichtleitfaser, insbesondere im Wesentlichen gleich dem Coupling transmission medium in the optical fiber. This coupling is improved in that in a preferred embodiment of the fiber laser device, the refractive index of the at least one transmission means substantially equal to the refractive index of the optical fiber, in particular substantially equal to
Brechungsindex des Faserkerns, ist. Es besteht die Möglichkeit, dass mehrere Ausnehmungen vorgesehen sind.
Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Refractive index of the fiber core, is. There is the possibility that several recesses are provided. It can be provided that the at least one
Übertragungsmittel, insbesondere dass jedes der Übertragungsmittel, aus zwei Teilen, vorzugsweise aus zwei Hälften, besteht oder zwei Teile, vorzugsweise zwei Hälften, umfasst. Dabei können die beiden Teile einander korrespondierende Ausnehmungen für den Transfer means, in particular that each of the transfer means consists of two parts, preferably of two halves, or comprises two parts, preferably two halves. The two parts can be corresponding recesses for the
Hindurchtritt der Lichtleitleitfaser aufweisen. Durch eine derartige Gestaltung lässt sich eine erfindungsgemäße Faserlaservorrichtung relativ einfach aufbauen, weil lediglich die beiden Teile um die Passage of the optical fiber have. Such a design makes it possible to construct a fiber laser device according to the invention relatively simply because only the two parts around the
Lichtleitfaser herum gelegt und miteinander verbunden, Optical fiber laid around and connected to each other,
beispielsweise miteinander verklebt, werden müssen. For example, glued together, must be.
Es besteht die Möglichkeit, dass das mindestens eine There is a possibility that the at least one
Übertragungsmittel derart gestaltet ist, dass das während des Transmission means is designed such that during the
Betriebs der Faserlaservorrichtung eingekoppelte Pumplicht Operation of the fiber laser device coupled pump light
mindestens eine Reflexion, vorzugsweise mehrere Reflexionen, in dem mindestens einen Übertragungsmittel erfährt, wodurch die at least one reflection, preferably a plurality of reflections, in which at least one transmission means experiences, whereby the
Pumpeffektivität erhöht wird. Dadurch wird das in das Pumping efficiency is increased. This will do that in the
Übertragungsmittel eingekoppelte Pumplicht effektiver ausgenutzt. Transmission means coupled pump light used more effectively.
Als Pumplichtquelle kann ein Halbleiterlaser oder können mehrere Halbleiterlaser, wie beispielsweise ein Laserdiodenbarren oder ein Stack von Laserdiodenbarren verwendet werden. Das Laserlicht dieses Halbleiterlasers oder dieser Halbleiterlaser kann mit As a pump light source, a semiconductor laser or a plurality of semiconductor lasers, such as a laser diode bar or a stack of laser diode bars may be used. The laser light of this semiconductor laser or semiconductor laser can with
geeigneten Optiken kollimiert und in das mindestens eine collimated suitable optics and in the at least one
Übertragungsmittel eingebracht werden. Transfer means are introduced.
Der Faserkern kann beispielsweise aus Glas, vorzugsweise aus Quarzglas bestehen. Der Faserkern kann mit laseraktiven Ionen seltener Erden wie beispielsweise Ytterbium-, Neodym- oder Erbium- Ionen dotiert sein.
Beispielsweise kann bei der Dotierung mit Ytterbium-Ionen der The fiber core may for example consist of glass, preferably of quartz glass. The fiber core may be doped with rare earth lasing ions such as ytterbium, neodymium or erbium ions. For example, in doping with ytterbium ions of
Faserlaser mit einer Pumpwellenlänge von 975 nm und einer Fiber laser with a pump wavelength of 975 nm and a
Ausgangswellenlänge von 1060 nm betrieben werden. Output wavelength of 1060 nm are operated.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Ende des Faserkerns It can be provided that one end of the fiber core
hochreflektierend wie beispielsweise annähernd 100% reflektierend, ausgebildet ist und dass das andere Ende des Faserkern zur highly reflective, such as approximately 100% reflective, is formed and that the other end of the fiber core to
Auskopplung des Laserstrahls verwendet wird. Dieses andere Ende kann dann eine geringere Reflektivität für das auszukoppelnde Coupling of the laser beam is used. This other end can then have a lower reflectivity for the outcoupled
Laserlicht aufweisen. Have laser light.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Faserlaservorrichtung derart gestaltet ist, dass während des Betriebs der Faserlaservorrichtung das Pumplicht unter einem Winkel in das mindestens eine It is possible that the fiber laser device is designed such that during operation of the fiber laser device, the pump light at an angle in the at least one
Übertragungsmittel eingekoppelt wird. Durch diesen Winkel werden mehrfache Reflexionen des Pumplichts in dem mindestens einen Übertragungsmittel gewährleistet, wodurch die Pumpeffektivität erhöht wird. Dadurch wird das in das Übertragungsmittel eingekoppelte Pumplicht effektiver ausgenutzt. Dieser Winkel und die Divergenz des Pumpstrahls sollen zusammen sicher stellen, dass der Strahl die Zone der mindestens einen Lichtleitfaser oder des Bündels von Transmission medium is coupled. This angle ensures multiple reflections of the pump light in the at least one transmission means, which increases the pumping efficiency. As a result, the pumping light coupled into the transmission means is utilized more effectively. This angle and the divergence of the pump beam together should ensure that the beam is the zone of the at least one optical fiber or the beam of
Lichtleitfasern oder der Schlaufen der mindestens einen Lichtleitfaser in dem mindestens einen Übertragungsmittel trifft. Optical fibers or the loops of the at least one optical fiber in the at least one transmission means meets.
Es kann vorgesehen sein, dass der Innendurchmesser der mindestens einen Ausnehmung in dem mindestens einen Übertragungsmittel im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Lichtleitleitfaser entspricht, vorzugsweise dass der Innendurchmesser der mindestens einen Ausnehmung weniger als 50 μιτι, insbesondere weniger als 30 μιτι, beispielsweise zwischen 10 μιτι und 20 μιτι größer als der It can be provided that the inner diameter of the at least one recess in the at least one transmission means substantially corresponds to the outer diameter of the Lichtleitleitfaser, preferably that the inner diameter of the at least one recess less than 50 μιτι, in particular less than 30 μιτι, for example between 10 μιτι and 20 μιτι larger than the
Außendurchmesser der Lichtleitleitfaser ist. Durch den auf diese Weise sehr kleinen Zwischenraum zwischen der Lichtleitfaser und den
Übertragungsmitteln kann das Pumplicht vergleichsweise ungehindert beziehungsweise ohne zusätzliche Reflexionen oder Brechungen von dem Übertragungsmittel in die Lichtleitfaser eintreten. Outer diameter of the optical fiber is. By the way in this way very small space between the optical fiber and the Transmission means, the pumping light comparatively unhindered or without additional reflections or refractions of the transmission medium into the optical fiber enter.
Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass der It may alternatively or additionally be provided that the
Innendurchmesser der mindestens einen Ausnehmung in dem Inner diameter of the at least one recess in the
mindestens einen Übertragungsmittel im Wesentlichen dem at least one transmission means substantially the
Außendurchmesser der Lichtleitleitfaser oder des Bündels von Outer diameter of the optical fiber or bundle of
Lichtleitfasern oder der mehreren Schlaufen der Lichtleitfaser entspricht. Durch den auf diese Weise sehr kleinen Zwischenraum zwischen der Lichtleitfaser und den Übertragungsmitteln kann das Pumplicht vergleichsweise ungehindert beziehungsweise ohne zusätzliche Reflexionen oder Brechungen von dem Übertragungsmittel in die Lichtleitfaser eintreten. Optical fibers or the plurality of loops of the optical fiber corresponds. Due to the very small gap between the optical fiber and the transmission means in this way, the pump light can enter the optical fiber comparatively unhindered or without additional reflections or refractions from the transmission medium.
Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine It can be provided that the at least one
Übertragungsmittel einen Bereich, insbesondere ein Fenster oder eine Eintrittsfläche, für den Eintritt des Pumplichts aufweist, wobei dieser Bereich deutlich kleiner als der mindestens eine hochreflektierende Bereich ist. Transmission means has an area, in particular a window or an entrance surface, for the entry of the pumping light, this area being significantly smaller than the at least one highly reflecting area.
Es kann vorgesehen sein, dass für das Verhältnis q=di_/dü zwischen dem Durchmesser di_ der mindestens einen Lichtleitleitfaser oder des Bündels von Lichtleitfasern oder der Schlaufen der mindestens einen Lichtleitfaser in dem mindestens einen Übertragungsmittel und dem Durchmesser do des mindestens einen Übertragungsmittels gilt: It can be provided that for the ratio q = di_ / dü between the diameter di_ of the at least one optical fiber or the bundle of optical fibers or the loops of the at least one optical fiber in the at least one transmission means and the diameter do of the at least one transmission means:
0,01 < q < 1,0, insbesondere 0,05 < q < 0,5, beispielsweise q = 0,1. Es besteht dabei die Möglichkeit, dass q auch kleiner als 0,01 ist. 0.01 <q <1.0, in particular 0.05 <q <0.5, for example q = 0.1. There is the possibility that q is also less than 0.01.
Durch eine derartige Maßnahme kann erreicht werden, dass im By such a measure can be achieved that in
Inneren des Übertragungsmittels das Pumplicht möglichst oft auf die Lichtleitfaser auftrifft. Dadurch wird die Pumpeffektivität erhöht.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Faserlaservorrichtung eine oder mehrere Lichtleitfasern umfasst.
Inside the transmission means the pumping light impinges as often as possible on the optical fiber. This increases the pumping efficiency. There is the possibility that the fiber laser device comprises one or more optical fibers.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Embodiments with reference to the accompanying
Abbildungen. Darin zeigen: Illustrations. Show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Fig. 1 is a plan view of a first embodiment of a
erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung; fiber laser device according to the invention;
Fig. 2 einen vergrößerten, schematischen Schnitt gemäß den Fig. 2 is an enlarged, schematic section according to the
Pfeilen A, B in Fig. 1 ; Arrows A, B in Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Fig. 3 is a plan view of a second embodiment of a
erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung; fiber laser device according to the invention;
Fig.4 einen vergrößerten, schematischen Schnitt gemäß den 4 shows an enlarged, schematic section according to the
Pfeilen A, B in Fig.3; Arrows A, B in Fig.3;
Fig. 5 eine Detailansicht der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 5 shows a detailed view of the second embodiment according to FIG.
3; 3;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer Fig. 6 is a plan view of a third embodiment of a
erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung; fiber laser device according to the invention;
Fig. 7 eine Detailansicht einer vierten Ausführungsform einer Fig. 7 is a detail view of a fourth embodiment of a
erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung; fiber laser device according to the invention;
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform einer Fig. 8 is a plan view of a fifth embodiment of a
erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung; fiber laser device according to the invention;
Fig. 9 einen vergrößerten, schematischen Schnitt gemäß den 9 is an enlarged, schematic section according to the
Pfeilen A, B in Fig.8;
Fig. 10 eine Detailansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung; Arrows A, B in Fig.8; 10 is a detailed view of a sixth embodiment of a fiber laser device according to the invention;
Fig. 11 eine schematische, perspektivische Ansicht einer siebten Fig. 11 is a schematic, perspective view of a seventh
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Embodiment of an inventive
Faserlaservorrichtung; Fiber laser device;
Fig. 12 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 11; FIG. 12 is a plan view of the embodiment of FIG. 11; FIG.
Fig. 13 eine schematische Detailansicht der Ausführungsform Fig. 13 is a schematic detail view of the embodiment
gemäß Fig. 11 ; as shown in FIG. 11;
Fig. 14 ein Detail gemäß dem Pfeil XIV in Fig. 13, das den Aufbau einer Lichtleitfaser einer erfindungsgemäßen 14 is a detail according to the arrow XIV in Fig. 13, the structure of an optical fiber of an inventive
Faserlaservorrichtung verdeutlicht; Fiber laser device illustrates;
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Übertragungsmittels der siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung mit durch das Übertragungsmittel hindurch laufenden Schlaufen der Lichtleitfaser; 15 is a perspective view of a transmission means of the seventh embodiment of a fiber laser device according to the invention with running through the transmission means loops of the optical fiber.
Fig. 16 eine schematische Seitenansicht eines Übertragungsmittels der siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung mit durch das Übertragungsmittel hindurch laufenden Schlaufen der Lichtleitfaser und mit schematisch angedeuteten Pumpmitteln. 16 shows a schematic side view of a transmission means of the seventh embodiment of a fiber laser device according to the invention with loops of the optical fiber running through the transmission means and with schematically indicated pumping means.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Das in Fig. 1 und Fig.2 abgebildete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung umfasst eine Lichtleitfaser 1, die in einer Mehrzahl von Schlaufen 2 oder Wicklungen
aufgewickelt ist. Die Schlaufen 2 verlaufen dabei so, dass sie wie in Fig.2 abgebildet dicht gepackt angeordnet sind, wobei die dichte Packung der einzelnen Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 einen im The illustrated in Fig. 1 and Fig. 2 embodiment of a fiber laser device according to the invention comprises an optical fiber 1, in a plurality of loops 2 or windings is wound up. The loops 2 run in such a way that they are arranged densely packed as shown in Figure 2, wherein the dense packing of the individual loops 2 of the optical fiber 1 a in the
Wesentlichen kreisförmigen Umriss mit einem Durchmesser di_ aufweist. Has substantially circular outline with a diameter di_.
In Fig.2 sind 19 Schlaufen 2 angedeutet. Es besteht durchaus die Möglichkeit weniger Schlaufen oder aber auch mehr Schlaufen vorzusehen. In Fig.2 19 loops 2 are indicated. It is quite possible to provide fewer loops or more loops.
Die Lichtleitfaserl weist einen Faserkern 4 und einen diesen The optical fiber has a fiber core 4 and a fiber core
umgebenden Mantel 5 auf (siehe Fig. 14). In üblicher Weise weist der Mantel 5 einen etwas geringeren Brechungsindex auf als der surrounding sheath 5 (see Fig. 14). In the usual way, the jacket 5 has a slightly lower refractive index than that
Faserkern 4, so dass Licht in dem Faserkern 4 durch Totalreflexion geführt werden kann. Der Brechungsindexunterschied von Mantel 5 und Faserkern 4 kann beispielsweise 0,003 für NA=0,1 sein. Fiber core 4, so that light can be guided in the fiber core 4 by total reflection. For example, the refractive index difference of cladding 5 and fiber core 4 may be 0.003 for NA = 0.1.
Der Faserkern 4 besteht aus einem laseraktiven Material oder umfasst ein laseraktives Material. Beispielsweise besteht der Faserkern 4 aus Glas, das mit Ionen seltener Erden, wie Ytterbium-, Neodym- oder Erbium-Ionen dotiert ist. Bei dem Glas kann es sich um Quarzglas handeln. Dabei kann auch der Mantel 5 aus Glas, insbesondere auch aus Quarzglas bestehen. The fiber core 4 consists of a laser-active material or comprises a laser-active material. For example, the fiber core 4 is made of glass doped with rare earth ions such as ytterbium, neodymium or erbium ions. The glass may be quartz glass. In this case, the jacket 5 made of glass, in particular also consist of quartz glass.
Der Faserkern 4 kann einen Durchmesser von einigen μιτι (Single mode) bis zu 1000 μιτι und mehr aufweisen (beispielsweise 100 μιτι). Der Mantel 5 weist in der Regel eine geringere Dicke als der The fiber core 4 may have a diameter of a few μιτι (single mode) up to 1000 μιτι and more (for example, 100 μιτι). The jacket 5 usually has a smaller thickness than that
Faserkern auf (beispielsweise 10 μιτι der Mantel und 100 μιτι der Faserkern). Die Dicke des Mantels soll aus technologischen Gründen so klein wie möglich sein. Fiber core on (for example, 10 μιτι the coat and 100 μιτι the fiber core). The thickness of the shell should be as small as possible for technological reasons.
Die beiden Enden 6, 7 der Lichtleitfaserl sind im Bereich des The two ends 6, 7 of the optical fiber are in the range of
Faserkerns 4 mit einer Beschichtung versehen, so dass
beispielsweise das in Fig. 1 linke Ende 6 hochreflektierend ist, beispielsweise 99,8%. Weiterhin kann das in Fig. 1 rechte Ende 7 der Lichtleitfaser 1 als Auskoppler dienen und einen geringeren Fiber core 4 provided with a coating so that For example, the left in Fig. 1 end 6 is highly reflective, for example, 99.8%. Furthermore, the right in Fig. 1 end 7 of the optical fiber 1 can serve as a decoupler and a smaller
Reflexionsgrad aufweisen. Es kann jedoch durchaus auch vorgesehen sein, dass beide Enden 6, 7 der Lichtleitfaser 1 derart gestaltet sind, dass aus Ihnen Laserstrahlung ausgekoppelt werden kann. Have reflectance. However, it may well also be provided that both ends 6, 7 of the optical fiber 1 are designed such that laser radiation can be coupled out of them.
Die abgebildeten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen The depicted embodiments of the invention
Faserlaservorrichtung umfassen weiterhin zwei Übertragungsmittel 8, durch die in Fig. 1 schematisch angedeutetes Pumplicht 9 in die Lichtleitfaser 1 eingekoppelt werden kann. Es besteht jedoch Fiber laser apparatus further comprise two transmission means 8, can be coupled through the in Fig. 1 schematically indicated pumping light 9 in the optical fiber 1. It exists, however
durchaus auch die Möglichkeit, mehr oder weniger Übertragungsmittelcertainly also the possibility of more or less means of transmission
8 vorzusehen. 8 provide.
In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel wird ein jedes der In the illustrated embodiment, each of the
Übertragungsmittel 8 von einer Seite mit Pumplicht 9 beaufschlagt. Dazu weist ein jedes der Übertragungsmittel 8 ein Fenster 22 oder eine Eintrittsfläche auf, durch die das Pumplicht 9 in das Transmission means 8 from one side with pumping light 9 acted upon. For this purpose, each of the transmission means 8 a window 22 or an entrance surface through which the pumping light 9 in the
Übertragungsmittel 8 eintreten kann. Transmission means 8 can occur.
Es besteht durchaus die Möglichkeit, von zwei Richtungen PumplichtThere is quite a possibility of pumping from two directions
9 in das Übertragungsmittel 8 eintreten zu lassen, wie dies in Fig.7 angedeutet ist. In diesem Fall sind zwei Fenster 22 oder 9 to enter the transmission means 8, as indicated in Figure 7. In this case, two windows are 22 or
Eintrittsflächen auf gegenüberliegenden Seiten des Entry surfaces on opposite sides of the
Übertragungsmittels 8 angeordnet. Transmission means 8 arranged.
Die Übertragungsmittel 8 sind in Umfangsrichtung der Schlaufen 2 zueinander beabstandet. Dabei verlaufen die Schlaufen 2 des The transmission means 8 are spaced apart in the circumferential direction of the loops 2. The loops run 2 of the
Lichtleiters 1 bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis Fig.7 im Bereich der Übertragungsmittel 8 jeweils linear, wohingegen sie im Bereich zwischen den Übertragungsmitteln 8 eine Krümmung 25 in Umfangsrichtung aufweisen (siehe dazu Fig. 1).
Die Übertragungsmittel 8 können jeweils aus zwei Teilen bestehen, die insbesondere einander entsprechen und als identische oder spiegelverkehrte Hälften des jeweiligen Übertragungsmittels 8 ausgebildet sind. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, dass die Teile voneinander verschieden sind, wobei beispielsweise eines der Teile dicker, höher oder breiter als das andere der Teile ist. Light guide 1 in the embodiments according to FIGS. 1 to 7 in the area of the transmission means 8 each linear, whereas they have a curvature 25 in the circumferential direction between the transmission means 8 (see Fig. 1). The transmission means 8 may each consist of two parts, which correspond in particular to each other and are designed as identical or mirror-inverted halves of the respective transmission means 8. However, there is a possibility that the parts are different from each other, for example, one of the parts being thicker, higher or wider than the other of the parts.
Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Übertragungsmittel 8 jeweils einstückig auszubilden. Furthermore, it is also possible to form the transmission means 8 in one piece.
Ein jedes der Übertragungsmittel ist zylindrisch geformt, wobei die Mantelfläche bis auf das Fenster 22 beziehungsweise die Each of the transmission means is cylindrically shaped, wherein the lateral surface except for the window 22 and the
Eintrittsfläche hochreflektierend gestaltet ist, beispielsweise durch eine hochreflektierende Beschichtung 23. Das Fenster 22 Entry surface is designed to be highly reflective, for example, by a highly reflective coating 23. The window 22nd
beziehungsweise die Eintrittsfläche kann sich insbesondere in axialer Richtung über die gesamte Länge des Übertragungsmittels 8 or the entry surface can be in particular in the axial direction over the entire length of the transmission means. 8
erstrecken. Die Aufgabe der Übertragungsmittel 8 ist die extend. The task of the transmission means 8 is the
Gewährleistung einer hohen Pumpleistung in der Zone, in der sich die Lichtleitfaser befindet. Die Abmessung der Übertragungsmittel 8 in Umfangsrichtung muss mehrere Male (1 bis 10 mal oder sogar größer) größer als der Durchmesser di_ der mindestens einen Lichtleitleitfaser 1 oder des Bündels von Lichtleitfasern 1 oder mehrerer Schlaufen 2 der mindestens einen Lichtleitfaser 1 sein. Die Länge der Ensuring high pumping power in the zone where the optical fiber is located. The dimension of the transmission means 8 in the circumferential direction must be several times (1 to 10 times or even larger) greater than the diameter di_ of the at least one optical fiber 1 or the bundle of optical fibers 1 or more loops 2 of the at least one optical fiber 1. The length of the
Übertragungsmittels 8 in axialer Richtung entspricht der gesamten Länge des Pumpstrahls und kann in einem weiten Bereich von einigen mm und mehr variieren. Beispielsweise kann die Länge der Transmission means 8 in the axial direction corresponds to the entire length of the pumping beam and can vary in a wide range of a few mm and more. For example, the length of the
Übertragungsmittel 8 in axialer Richtung 100 mm betragen im Falle des Pumpens mit mehreren reihenweise angeordneten Transmission means 8 in the axial direction 100 mm in the case of pumping with several rows arranged
Laserdiodenbarren. Laser diode bars.
Ein jedes der Übertragungsmittel 8 kann als Substrat aus einem transparenten Material wie beispielsweise Quarz ausgebildet sein und
den gleichen Brechungsindex wie die Lichtleitfaser 1, insbesondere wie der Faserkern 4 oder der Mantel 5 der Lichtleitfaser 1 aufweisen. Each of the transfer means 8 may be formed as a substrate of a transparent material such as quartz, and have the same refractive index as the optical fiber 1, in particular as the fiber core 4 or the cladding 5 of the optical fiber 1.
Die Übertragungsmittel 8 können eine geschlossene hohlzylindrische Aufnahme 14 aufweisen, in der die Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 angeordnet sind (siehe Fig. 10). Dabei kann der Innendurchmesser der Aufnahme 14 dem Durchmesser di_ der dichten Packung der einzelnen Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 im Wesentlichen The transmission means 8 may comprise a closed hollow cylindrical receptacle 14 in which the loops 2 of the optical fiber 1 are arranged (see FIG. 10). In this case, the inner diameter of the receptacle 14 to the diameter di_ the dense packing of the individual loops 2 of the optical fiber 1 substantially
entsprechen. Die dichte Packung ist nicht notwendigerweise in der Mitte der Aufnahme 14 angeordnet. Die Übertragungsmittel 8 müssen nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Zum correspond. The sealed package is not necessarily located in the center of the receptacle 14. The transmission means 8 need not necessarily have a circular cross-section. To the
Bespiel können die Übertragungsmittel 8 einen elliptischen For example, the transmission means 8 can be elliptical
Querschnitt aufweisen, bei dem sich in einem Brennpunkt der Ellipse das Bündel der Lichtleitfasern befindet, während das Pumplicht auf diesen oder den zweiten Brennpunkt fokussiert ist. Selbst wenn der Querschnitt der Übertragungsmittel 8 kreisförmig ist, muss das Bündel nicht unbedingt in der Mitte angeordnet sein, sondern kann zu der Mitte einen Abstand aufweisen, wobei das Pumplicht auf das Bündel oder auf die Mitte des Kreises fokussiert sein sollte. Have cross-section, in which the bundle of optical fibers is in a focal point of the ellipse, while the pumping light is focused on this or the second focal point. Even if the cross section of the transfer means 8 is circular, the bundle need not necessarily be centered, but may be spaced apart from the center, with the pumping light being focused on the bundle or on the center of the circle.
Es besteht alternativ die Möglichkeit, als Übertragungsmittel einen Hohlzylinder zu verwenden, in dessen Mitte die dichte Packung der einzelnen Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 verläuft. Dabei ist die innere Mantelfläche hochreflektierend bis auf ein Fenster 22. Alternatively, it is possible to use as a transmission means a hollow cylinder in the middle of the dense packing of the individual loops 2 of the optical fiber 1 extends. The inner surface is highly reflective except for a window 22nd
Bei der zweiteiligen Ausbildung der Übertragungsmittel 8 können die beiden Teile jeweils auf der dem anderen Teil zugewandten Seite eine Ausnehmung aufweisen, die sich in Umfangsrichtung des Lichtleiters 1 erstreckt und insbesondere eine halbhohlzylindrische Form In the two-part design of the transmission means 8, the two parts may each have on the side facing the other part a recess which extends in the circumferential direction of the light guide 1 and in particular a semi-hollow cylindrical shape
aufweist. Die Ausnehmungen der Teile ergänzen sich dabei zu der geschlossenen hohlzylindrischen Ausnehmung 14, die die Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 umgibt.
ln Fig. 1 sind schematisch Punnpnnittel 15 angedeutet. Diese können als Pumplichtquelle einen Halbleiterlaser oder mehrere having. The recesses of the parts complement each other to the closed hollow cylindrical recess 14 which surrounds the loops 2 of the optical fiber 1. In Fig. 1 Punnpnnittel 15 are indicated schematically. These can be one semiconductor laser or several as the pump light source
Halbleiterlaser, wie beispielsweise einen Laserdiodenbarren oder einen Stack von Laserdiodenbarren umfassen. Das als Pumplicht 9 dienende Laserlicht dieses Halbleiterlasers oder dieser Semiconductor lasers, such as a laser diode bar or a stack of laser diode bars include. The pump light 9 serving as laser light of this semiconductor laser or this
Halbleiterlaser kann mit geeigneten Optiken kollimiert und in das mindestens eine Übertragungsmittel 8 eingekoppelt werden. Wegen des langgestreckten Fensters 22 sollte das Pumplicht 9 eine Semiconductor laser can be collimated with suitable optics and coupled into the at least one transmission means 8. Because of the elongated window 22, the pumping light 9 should be a
linienförmige Intensitätsverteilung aufweisen, die sich in axialer Richtung des Übertragungsmittels 8 erstreckt. Idealerweise weist die Intensitätsverteilung bei dem Eintritt in das Übertragungsmittel 8 in Linienquerrichtung eine Breite auf, die der Breite des Fensters 22 entspricht, insbesondere also beispielsweise etwa 100 μιτι. Weiterhin weist die Intensitätsverteilung idealerweise bei dem Eintritt in das Übertragungsmittel 8 in Linienlängsrichtung eine Länge auf, die der Länge des Übertragungsmittels 8 entspricht, insbesondere also beispielsweise etwa 100 mm. have line-shaped intensity distribution, which extends in the axial direction of the transmission means 8. Ideally, the intensity distribution at the entrance to the transmission means 8 in the transverse direction of a line to a width corresponding to the width of the window 22, in particular, for example, about 100 μιτι. Furthermore, the intensity distribution ideally when entering the transmission means 8 in the line longitudinal direction has a length which corresponds to the length of the transmission means 8, in particular therefore for example about 100 mm.
Die Faserlaservorrichtung ist derart gestaltet, dass während des Betriebs der Faserlaservorrichtung das Pumplicht 9 in radialer The fiber laser device is designed such that during operation of the fiber laser device, the pumping light 9 in radial
Richtung der Übertragungsmittel 8 in diese eintritt (siehe Fig.2). Die Abweichung vom Eintrittslot beträgt somit im Idealfall a=0°. Die reflektierende Beschichtungen 23 und der vorgenannte Winkel α bewirken, das durch das Fenster 22 beziehungsweise die Direction of the transmission means 8 enters this (see Figure 2). The deviation from the entrance slot is thus ideally a = 0 °. The reflective coatings 23 and the aforementioned angle α cause, through the window 22 and the
Eintrittsfläche eingetretenes Pumplicht 9 mehrfach im Inneren des Übertragungsmittels 8 hin und her reflektiert wird. Auf diese Weise durchdringt das Pumplicht 9 die Schlaufen 2 des Lichtleiters 1 sehr häufig, so dass die einzelnen Schlaufen 2 der Lichtleitfaserl und dabei insbesondere der Faserkern 4 sehr effektiv mit dem Pumplicht 9 beaufschlagt werden.
Es zeigt sich, dass insbesondere das Verhältnis q=di_/dü zwischen dem Durchmesser di_ der mindestens einen Lichtleitleitfaser 1 oder des Bündels von Lichtleitfasern 1 oder der Schlaufen 2 der Entry surface entered pumping light 9 is repeatedly reflected in the interior of the transmission means 8 back and forth. In this way, the pumping light 9 penetrates the loops 2 of the optical waveguide 1 very frequently, so that the individual loops 2 of the optical waveguide 1 and in particular the fiber core 4 are very effectively acted upon by the pumping light 9. It can be seen that in particular the ratio q = di_ / dü between the diameter di_ of the at least one optical fiber 1 or the bundle of optical fibers 1 or the loops 2 of the
mindestens einen Lichtleitfaser 1 in dem mindestens einen at least one optical fiber 1 in the at least one
Übertragungsmittel 8 und dem Durchmesser do des mindestens einen Übertragungsmittels 8 wesentlich für die Effektivität des Faserlasers ist (siehe dazu Fig.2). Es kann sinnvoll sein, dass das Verhältnis größer als 0,01 und kleiner als 1,0, vorzugsweise kleiner als 0,5, beispielsweise gleich 0,1 ist. Transmission means 8 and the diameter do of the at least one transmission means 8 is essential for the effectiveness of the fiber laser (see Fig.2). It may be appropriate that the ratio is greater than 0.01 and less than 1.0, preferably less than 0.5, for example equal to 0.1.
Beispielsweise kann der Durchmesser di_ der mindestens einen For example, the diameter di_ of the at least one
Lichtleitleitfaser 1 oder des Bündels von Lichtleitfasern 1 oder der Schlaufen 2 der mindestens einen Lichtleitfaser 1 etwa 1 mm bis 2 mm betragen. Weiterhin kann der Durchmesser do des mindestens einen Übertragungsmittels 8 etwa 8 mm betragen. Lichtleitleitfaser 1 or the bundle of optical fibers 1 or the loops 2 of the at least one optical fiber 1 is about 1 mm to 2 mm. Furthermore, the diameter do of the at least one transmission means 8 may be about 8 mm.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 bis Fig.5 sind drei In the embodiment of Figure 3 to Figure 5 are three
unterschiedliche Lichtleitfasern 1, 1', 1" zu einem Bündel von different optical fibers 1, 1 ', 1 "into a bundle of
Lichtleitfasern beziehungsweise Schlaufen 2, 2', 2" von Lichtleitfasern zusammengefasst. Dabei ergeben sich drei als Auskoppler dienende Enden 7, 7', 7" der Lichtleitfasern. Optical fibers or loops 2, 2 ', 2 "of optical fibers combined, resulting in three serving as an output ends 7, 7', 7" of the optical fibers.
Es können mehr oder weniger als drei Lichtleitfasern 1, 1', 1" zu einem Bündel zusammengefasst werden. More or less than three optical fibers 1, 1 ', 1 "can be combined into a bundle.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind vier Übertragungsmittel 8 vorgesehen. In the embodiment according to FIG. 6, four transmission means 8 are provided.
Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 8 und Fig.9 sind die In the embodiment according to FIGS. 8 and 9, the
Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 kreisförmig ausgebildet, so dass sich keine linearen Abschnitte ergeben. Daher ist ein einziges Loops 2 of the optical fiber 1 formed circular, so that there are no linear sections. Therefore, a single one
umlaufendes torusformiges Übertragungsmittel 8 vorgesehen. Auch in Fig.8 sind schematisch einzelne Pumpmittel 15 angedeutet. Es
können dabei mehr Pumpmittel 15 vorgesehen sein als abgebildet sind. circulating torusformiges transmission means 8 is provided. Also in Figure 8 schematically individual pumping means 15 are indicated. It In this case, more pumping means 15 can be provided than are shown.
Das in den Fig. 11 bis 16 abgebildete siebte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Faserlaservorrichtung umfasst eine The seventh embodiment of a fiber laser device according to the invention shown in FIGS. 11 to 16 comprises a
Lichtleitfaser 1, die in einer Mehrzahl von Schlaufen 2 oder Optical fiber 1, in a plurality of loops 2 or
Wicklungen auf einen spulenähnlichen Halter 3 aufgewickelt ist. Die Schlaufen 2 verlaufen dabei so auf dem Halter 3, dass sie jeweils mit konstantem Abstand in axialer Richtung des Halters 3 Windings is wound on a coil-like holder 3. The loops 2 in this case run on the holder 3 such that they each have a constant spacing in the axial direction of the holder 3
beziehungsweise in vertikaler Richtung in Fig. 11 beabstandet zueinander übereinander angeordnet sind. or in the vertical direction in Fig. 11 spaced from each other are arranged one above the other.
In Fig. 11 und Fig. 16 sind neun Schlaufen 2 angedeutet, wohingegen in Fig. 13 und Fig. 15 sieben Schlaufen 2 angedeutet sind. Es besteht durchaus die Möglichkeit weniger Schlaufen, wie beispielsweise zwei oder drei oder vier Schlaufen oder aber auch mehr Schlaufen, wie beispielsweise 10 oder 11 oder 12 oder mehr Schlaufen vorzusehen. In FIG. 11 and FIG. 16, nine loops 2 are indicated, whereas in FIG. 13 and FIG. 15 seven loops 2 are indicated. It is quite possible to provide fewer loops, such as two or three or four loops or even more loops, such as 10 or 11 or 12 or more loops.
Die Lichtleitfaser 1 weist einen Faserkern 4 und einen diesen The optical fiber 1 has a fiber core 4 and a fiber core
umgebenden Mantel 5 auf (siehe Fig. 14). In üblicher Weise weist der Mantel 5 einen etwas geringeren Brechungsindex auf als der surrounding sheath 5 (see Fig. 14). In the usual way, the jacket 5 has a slightly lower refractive index than that
Faserkern 4, so dass Licht in dem Faserkern 4 durch Totalreflexion geführt werden kann. Der Brechungsindexunterschied von Mantel 5 und Faserkern 4 kann beispielsweise in der Größenordnung von ungefähr 0,003 liegen. Fiber core 4, so that light can be guided in the fiber core 4 by total reflection. For example, the refractive index difference of cladding 5 and fiber core 4 may be on the order of about 0.003.
Der Faserkern 4 besteht aus einem laseraktiven Material oder umfasst ein laseraktives Material. Beispielsweise besteht der Faserkern 4 aus Glas, das mit Ionen seltener Erden, wie Ytterbium-, Neodym- oder Erbium-Ionen dotiert ist. Bei dem Glas kann es sich um Quarzglas handeln. Dabei kann auch der Mantel 5 aus Glas, insbesondere auch aus Quarzglas bestehen.
Die beiden Enden 6, 7 der Lichtleitfaser 1 sind im Bereich des The fiber core 4 consists of a laser-active material or comprises a laser-active material. For example, the fiber core 4 is made of glass doped with rare earth ions such as ytterbium, neodymium or erbium ions. The glass may be quartz glass. In this case, the jacket 5 made of glass, in particular also consist of quartz glass. The two ends 6, 7 of the optical fiber 1 are in the range of
Faserkerns 4 mit einer Beschichtung versehen, so dass Fiber core 4 provided with a coating so that
beispielsweise das in Fig. 11 rechte Ende 6 hochreflektierend ist, beispielsweise im Bereich zwischen 99% und 100%. Weiterhin kann das in Fig. 11 linke Ende 7 der Lichtleitfaser 1 als Auskoppler dienen und einen geringeren Reflexionsgrad aufweisen. Es kann jedoch durchaus auch vorgesehen sein, dass beide Enden 6, 7 der For example, the right in Fig. 11 end 6 is highly reflective, for example in the range between 99% and 100%. Furthermore, the left in Fig. 11 end 7 of the optical fiber 1 serve as an output coupler and have a lower reflectance. However, it may well also be provided that both ends 6, 7 of the
Lichtleitfaser 1 derart gestaltet sind, dass aus Ihnen Laserstrahlung ausgekoppelt werden kann. Optical fiber 1 are designed such that from you laser radiation can be decoupled.
Die abgebildeten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen The depicted embodiments of the invention
Faserlaservorrichtung umfassen weiterhin eine Mehrzahl von Fiber laser devices further comprise a plurality of
Übertragungsmitteln 8, durch die in Fig. 11 schematisch angedeutetes Pumplicht 9 in die Lichtleitfaser 1 eingekoppelt werden kann. In den abgebildeten Ausführungsbeispielen sind sechs Übertragungsmittel 8 vorgesehen. Es besteht jedoch durchaus auch die Möglichkeit, mehr oder weniger Übertragungsmittel 8 vorzusehen. Transmission means 8, can be coupled by the pump light 9 schematically indicated in Fig. 11 in the optical fiber 1. In the illustrated embodiments, six transmission means 8 are provided. However, there is also the possibility of providing more or less transmission means 8.
Die Übertragungsmittel 8 sind in Umfangsrichtung des Halters 3 zueinander beabstandet. Dabei verlaufen die Schlaufen 2 des The transmission means 8 are spaced from each other in the circumferential direction of the holder 3. The loops run 2 of the
Lichtleiters 1 im Bereich der Übertragungsmittel 8 jeweils linear, wohingegen sie im Bereich zwischen den Übertragungsmitteln 8 eine Krümmung 25 in Umfangsrichtung aufweisen (siehe dazu Fig. 12). Light guide 1 in the area of the transmission means 8 each linear, whereas in the area between the transmission means 8, they have a curvature 25 in the circumferential direction (see Fig. 12).
Aus Fig. 13 und Fig. 15 ist ersichtlich, dass die Übertragungsmittel 8 jeweils aus zwei Teilen 10, 11 bestehen, die insbesondere einander entsprechen und als identische oder spiegelverkehrte Hälften des jeweiligen Übertragungsmittels 8 ausgebildet sind. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, dass die Teile 10, 11 voneinander It can be seen from FIGS. 13 and 15 that the transmission means 8 each consist of two parts 10, 11, which in particular correspond to each other and are designed as identical or mirror-inverted halves of the respective transmission means 8. However, there is a possibility that the parts 10, 11 from each other
verschieden sind, wobei beispielsweise eines der Teile 10, 11 dicker, höher oder breiter als das andere der Teile 10, 11 ist. Weiterhin können sie sich auch durch andere Eigenschaften wie die Anordnung
im Nachfolgenden noch näher beschriebener reflektierender are different, for example, one of the parts 10, 11 is thicker, higher or wider than the other of the parts 10, 11. Furthermore, they can also be characterized by other properties such as the arrangement in the following even more described reflective
Beschichtungen unterscheiden. Differentiate coatings.
Ein jedes der Teile 10, 11 weist auf seinem dem anderen Teil 10, 11 zugewandten Seite eine Mehrzahl von Ausnehmungen 12, 13 auf, die sich in Umfangsrichtung des Lichtleiters 1 erstrecken und Each of the parts 10, 11 has on its side facing the other part 10, 11 a plurality of recesses 12, 13 which extend in the circumferential direction of the light guide 1 and
insbesondere eine halbhohlzylindrische Form aufweisen. Jeweils die auf gleicher Höhe der Teile 10, 11 der Übertragungsmittel 8 in particular, have a semi-hollow cylindrical shape. In each case at the same height of the parts 10, 11 of the transmission means. 8
angeordneten Ausnehmungen 12, 13 der Teile 10, 11 ergänzen sich zu einer geschlossenen hohlzylindrischen Ausnehmung 14, die eine der Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 umgibt. Die Schlaufen 2 der Lichtleitfasern 1 verlaufen also im Bereich der Übertragungsmittel 8 im Inneren dieser Übertragungsmittel 8 (siehe Fig. 15). arranged recesses 12, 13 of the parts 10, 11 are complementary to a closed hollow cylindrical recess 14 which surrounds one of the loops 2 of the optical fiber 1. The loops 2 of the optical fibers 1 thus extend in the area of the transmission means 8 in the interior of this transmission means 8 (see FIG. 15).
Die Ausnehmungen 12, 13 sind insbesondere so gestaltet, dass ihr Innendurchmesser vergleichsweise exakt dem Außendurchmesser der Lichtleitfaser 1 entspricht. Insbesondere beträgt die Abweichung des Innendurchmessers der Ausnehmungen 12, 13 von dem The recesses 12, 13 are in particular designed so that their inner diameter comparatively exactly corresponds to the outer diameter of the optical fiber 1. In particular, the deviation of the inner diameter of the recesses 12, 13 of the
Außendurchmesser der Lichtleitfaser 1 weniger als 50 μιτι, Outer diameter of the optical fiber 1 less than 50 μιτι,
insbesondere weniger als 30 μιτι, beispielsweise zwischen 10 μιτι und 20 μιτι. Die Teile 10, 11 der Übertragungsmittel 8 können den gleichen Brechungsindex wie die Lichtleitfaser 1, insbesondere wie der in particular less than 30 μιτι, for example, between 10 μιτι and 20 μιτι. The parts 10, 11 of the transmission means 8 may have the same refractive index as the optical fiber 1, in particular as the
Faserkern 4 oder der Mantel 5 der Lichtleitfaser 1 aufweisen. Fiber core 4 or the jacket 5 of the optical fiber 1 have.
Beispielsweise können die Teile 10, 11 der Übertragungsmittel 8 aus Glas, insbesondere aus Quarzglas bestehen. For example, the parts 10, 11 of the transmission means 8 made of glass, in particular made of quartz glass.
In dem Halter 3 ist jeweils in dem Bereich der Übertragungsmittel 8 ein Rücksprung 14 nach innen vorgesehen, in dem ein Teil 10 der Übertragungsmittel 8 angeordnet ist (siehe Fig. 11 und Fig. 12). Auf diese Weise wird erreicht, dass die Lichtleitfaser 1 ohne radiale Versetzung von dem Bereich zwischen den Übertragungsmitteln 8 in das jeweilige Übertragungsmittel 8 hinein verläuft (siehe Fig. 12).
ln Fig. 16 sind schematisch Punnpnnittel 15 angedeutet. Diese können als Pumplichtquelle einen Halbleiterlaser oder mehrere In the holder 3, in each case in the region of the transmission means 8, a recess 14 is provided inwards, in which a part 10 of the transmission means 8 is arranged (see FIGS. 11 and 12). In this way it is achieved that the optical fiber 1 extends without radial displacement of the area between the transmission means 8 in the respective transmission means 8 in (see Fig. 12). In Fig. 16 Punnpnnittel 15 are indicated schematically. These can be one semiconductor laser or several as the pump light source
Halbleiterlaser, wie beispielsweise einen Laserdiodenbarren oder einen Stack von Laserdiodenbarren umfassen. Das als Pumplicht 9 dienende Laserlicht dieses Halbleiterlasers oder dieser Semiconductor lasers, such as a laser diode bar or a stack of laser diode bars include. The pump light 9 serving as laser light of this semiconductor laser or this
Halbleiterlaser kann mit geeigneten Optiken kollimiert und in das mindestens eine Übertragungsmittel 8 eingekoppelt werden. Semiconductor laser can be collimated with suitable optics and coupled into the at least one transmission means 8.
Die in Fig. 15 und Fig. 16 abgebildete Ausführungsform eines The illustrated in Fig. 15 and Fig. 16 embodiment of a
Übertragungsmittels 8 weist eine flache, quaderförmige Gestalt auf. Das Übertragungsmittel 8 weist zwei seitliche Stirnseiten 16, 17 für den Eintritt und den Austritt der Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 auf. Weiterhin weist das Übertragungsmittel 8 eine in Fig. 15 und Fig. 16 obere und eine in Fig. 15 und Fig. 16 untere Stirnseite 18, 19 auf. Weiterhin weist das Übertragungsmittel 8 eine in Fig. 15 vordere flächige Seite 20 und eine in Fig. 15 hintere flächige Seite 21 auf. Transmission means 8 has a flat, cuboid shape. The transmission means 8 has two lateral end faces 16, 17 for the entry and exit of the loops 2 of the optical fiber 1. Furthermore, the transmission means 8 has a top end 18, 19 which is upper in FIGS. 15 and 16 and a lower end 18, 19 in FIGS. 15 and 16. Furthermore, the transmission means 8 has a front side 20 in FIG. 15 and a flat side 21 in FIG. 15.
Die in Fig. 15 und Fig. 16 obere Stirnseite 18 ist bis auf einen kleinen, als Eintrittsfläche 22 für das Pumplicht 9 dienenden Abschnitt mit einer reflektierenden Beschichtung 23 versehen. Die in Fig. 15 und Fig. 16 untere Stirnseite 19 ist komplett mit einer reflektierenden Beschichtung 24 versehen. The upper end side 18 in FIGS. 15 and 16 is provided with a reflective coating 23, with the exception of a small section serving as the entrance surface 22 for the pumping light 9. The lower end face 19 in FIGS. 15 and 16 is completely provided with a reflective coating 24.
Es besteht durchaus die Möglichkeit, zusätzlich zu den in Fig. 15 und Fig. 16 oberen und unteren Stirnseiten 18, 19 weitere Seiten, wie die in Fig. 15 und Fig. 16 rechten und linken Stirnseiten 16, 17 oder die in Fig. 15 und Fig. 16 vorderen und hinteren flächigen Seiten 20, 21 mit reflektierenden Beschichtungen zu versehen. It is entirely possible, in addition to the upper and lower end faces 18, 19 in FIGS. 15 and 16, to have further sides, such as the right and left end faces 16, 17 in FIGS. 15 and 16, or those in FIG. 15 and Fig. 16 front and rear planar sides 20, 21 to be provided with reflective coatings.
Die Faserlaservorrichtung ist derart gestaltet, dass während des Betriebs der Faserlaservorrichtung das Pumplicht 9 unter einem The fiber laser device is designed such that during operation of the fiber laser device, the pumping light 9 under a
Winkel a, beispielsweise unter einem Winkel a zwischen 5° und 10°
zum Lot auf der Eintrittsfläche 22 in das mindestens eine Übertragungsmittel 8 eingekoppelt wird. Die reflektierenden Angle a, for example, at an angle a between 5 ° and 10 ° is coupled to the solder on the entrance surface 22 into the at least one transmission means 8. The reflective ones
Beschichtungen 23, 24 und der vorgenannte Winkel α bewirken, das durch die Eintrittsfläche 22 eingetretenes Pumplicht 9 mehrfach im Inneren des Übertragungsmittels 8 zwischen der in Fig. 15 und Fig. 16 unteren und der in Fig. 15 und Fig. 16 oberen Stirnseite 18, 19 hin und her reflektiert wird. Auf diese Weise durchdringt das Pumplicht 9 die Schlaufen 2 des Lichtleiters 1 mehrfach. Coatings 23, 24 and the aforementioned angle .alpha. Cause the pumping light 9, which has entered through the entry surface 22, to be located several times in the interior of the transmission means 8 between the lower end 18 in FIGS. 15 and 16 and the upper end side 18 in FIGS. 15 and 16. 19 is reflected back and forth. In this way, the pumping light 9 penetrates the loops 2 of the light guide 1 several times.
Fig. 15 zeigt dabei, dass das auf die Eintrittsfläche 22 auftreffende Lichtbündel des Pumplichts 9 die gesamte Tiefe der Eintrittsfläche 22 in radialer Richtung des Halters 3 beziehungsweise in der sich in die Zeichenebene der Fig. 15 und Fig. 16 hinein erstreckenden Richtung abdeckt. Aufgrund des im Wesentlichen gleichen Brechungsindex des Übertragungsmittels 8 und der Lichtleitfaser 1 kann sich das 15 shows that the light bundle of the pumping light 9 impinging on the entry surface 22 covers the entire depth of the entry surface 22 in the radial direction of the holder 3 or in the direction extending in the plane of the drawing of FIGS. 15 and 16. Due to the substantially same refractive index of the transmission means 8 and the optical fiber 1, the
Pumplicht 9 im Inneren des Übertragungsmittels 8 vergleichsweise ungehindert ausbreiten, so dass die einzelnen Schlaufen 2 der Lichtleitfaser 1 und dabei insbesondere der Faserkern 4 sehr effektiv mit dem Pumplicht 9 beaufschlagt werden.
Pumplicht 9 in the interior of the transmission means 8 spread relatively unhindered, so that the individual loops 2 of the optical fiber 1 and in particular the fiber core 4 are very effectively acted upon by the pumping light 9.