EP3994772A1 - Monolithic pulse compressor and associated adjustment method - Google Patents

Monolithic pulse compressor and associated adjustment method

Info

Publication number
EP3994772A1
EP3994772A1 EP20734688.3A EP20734688A EP3994772A1 EP 3994772 A1 EP3994772 A1 EP 3994772A1 EP 20734688 A EP20734688 A EP 20734688A EP 3994772 A1 EP3994772 A1 EP 3994772A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base plate
intermediate element
optical component
laser
welded
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.)
Pending
Application number
EP20734688.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dominik Bauer
Aleksander BUDNICKI
Raphael SCELLE
Michael Scharun
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.)
Trumpf Laser Se
Original Assignee
Trumpf Laser GmbH
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 Trumpf Laser GmbH filed Critical Trumpf Laser GmbH
Publication of EP3994772A1 publication Critical patent/EP3994772A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0014Monitoring arrangements not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06708Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06712Polarising fibre; Polariser
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003Alignment of optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/008Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical 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
    • H01S3/0057Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018Mode suppression
    • H01S3/08022Longitudinal modes
    • H01S3/08031Single-mode emission
    • H01S3/08036Single-mode emission using intracavity dispersive, polarising or birefringent elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106Mode locking
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical 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
    • H01S3/0071Beam steering, e.g. whereby a mirror outside the cavity is present to change the beam direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers

Definitions

  • the present invention is therefore based on the object of further increasing the optomechanical stability in a Pulskom pressor of the type mentioned above.
  • a first and a second intermediate element 5a, 5b each lie on the base plate 6 with a flat joining surface 7a, which is the lower in FIG.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

In a pulse compressor (1) having a plurality of optical components (2-4), at least one of which is a diffraction grating (3), according to the invention at least one of the optical components (2-4) is fastened to the base plate (6) by means of at least three intermediate elements (5a-5c) which are laser-welded to one another, a first and a second intermediate element (5a, 5b) being fastened to the base plate (6) and a third intermediate element (5c) being fastened to the optical component (2-4). The joint surfaces (7b) of the first and the second intermediate element (5a, 5b) abutting the third intermediate element (5c) and the joint surface (8b) of the third intermediate element (5c) abutting the first and the second intermediate element (5a, 5b) are curved. At least the laser-welded joint surfaces of the at least one optical component (2-4), of the intermediate elements (5a-5c) and of the base plate (6) are formed from materials in which the difference between their coefficients of thermal expansion is less than 10e-6/K.

Description

Monolithischer Pulskompressor und zugehöriges Justageverfahren Monolithic pulse compressor and associated adjustment process
Die Erfindung betrifft einen Pulskompressor mit mehreren optischen Komponen ten, von denen mindestens eines ein Beugungsgitter ist, sowie auch ein Verfahren zum Justieren und Befestigen mindestens einer optischen Komponente des Puls kompressors. The invention relates to a pulse compressor with several optical components, of which at least one is a diffraction grating, and also to a method for adjusting and securing at least one optical component of the pulse compressor.
Pulskompressoren werden bei der sogenannten Chirped Pulse Amplification (CPA) eingesetzt, um Laserpulse mit maximalen Pulsspitzenleistungen bis zum Petawatt-Bereich zu erzeugen. So hohe Spitzenleistungen können von Laser strahlquellen nicht direkt erzeugt werden, da üblicherweise die Verstärkermedien des Lasers unter anderem durch nichtlineare optische Effekte zerstört würden. Da- her werden Laserpulse vor der Verstärkung in Pulsstreckern zeitlich gestreckt, wo durch sich ihre Pulsspitzenleistung verringert, und durchlaufen dann ein Verstär kermedium. Nach der Verstärkung werden die Laserpulse komprimiert und weisen nun eine entsprechend höhere Leistungsdichte auf. Pulse compressors are used in the so-called chirped pulse amplification (CPA) to generate laser pulses with maximum pulse peak powers up to the petawatt range. Such high peak powers cannot be generated directly by laser beam sources, since the laser's amplifier media would usually be destroyed by non-linear optical effects, among other things. There- Before being amplified, laser pulses are temporally stretched in pulse stretchers, where their peak pulse power is reduced, and then pass through an amplifier medium. After amplification, the laser pulses are compressed and now have a correspondingly higher power density.
Aufgrund der auftretenden hohen Intensitäten bestehen Kompressoren typischer weise aus Freistrahlkomponenten. Bei auf Beugungsgittern basierenden Gitter- Kompressoren wird das Laserlicht typischerweise viermal gebeugt. Beispielsweise gibt es Ausführungen mit einem einzigen Gitter, über das das Laserlicht viermal läuft, mit zwei Gittern (z.B. Treacy-Kompressor) und mit vier Gittern. Due to the high intensities that occur, compressors typically consist of free jet components. In the case of grating compressors based on diffraction gratings, the laser light is typically diffracted four times. For example, there are designs with a single grid over which the laser light passes four times, with two grids (e.g. Treacy compressor) and with four grids.
Die optischen Komponenten des Kompressors werden typischerweise mit mecha nischen Haltern gehaltert und justiert. Zur Erzeugung hoher Pulsenergien sind sehr große Streck- und Kompressionsfaktoren nötig. Dies erfordert von CPA- Technologie basierten Lasern eine sehr hohe optomechanische Stabilität des Pulskompressors, die schwierig mit mechanischen Haltern erreicht werden kann. The optical components of the compressor are typically held and adjusted with mechanical holders. Very large stretching and compression factors are required to generate high pulse energies. For lasers based on CPA technology, this requires a very high optomechanical stability of the pulse compressor, which is difficult to achieve with mechanical holders.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Pulskom pressor der eingangs genannten Art die optomechanische Stabilität weiter zu er höhen. The present invention is therefore based on the object of further increasing the optomechanical stability in a Pulskom pressor of the type mentioned above.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einer ersten Erfindungsvariante dadurch gelöst, dass mindestens eine der optischen Komponenten an der Grundplatte mit tels mindestens zweier miteinander laserverschweißter Zwischenelemente befes tigt ist, wobei das eine, erste Zwischenelement mit der Grundplatte und das ande re, zweite Zwischenelement mit der optischen Komponente befestigt sind, oder umgekehrt, und wobei eine der Fügeflächen der Zwischenelemente als Lageraus sparung und die andere Fügefläche gekrümmt, insbesondere konvex gekrümmt oder kugelsegmentförmig, ausgebildet sind, wobei zumindest die laserver schweißten Fügeflächen der mindestens einen optischen Komponente, der Grund platte und der Zwischenelemente aus Materialien gebildet sind, bei denen die Dif ferenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist. Unter dem Wärmeausdehnungskoeffizienten wird der thermische Längenausdehnungskoeffi zient oder auch linearer Wärmeausdehnungskoeffizient verstanden. In einer zweiten Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass mindestens eine der opti schen Komponenten an der Grundplatte mittels mindestens dreier miteinander la serverschweißter Zwischenelemente befestigt ist, wobei ein erstes und ein zweites Zwischenelement mit der Grundplatte und ein drittes Zwischenelement mit der op tischen Komponente befestigt sind, oder umgekehrt, und wobei die am dritten Zwi schenelement anliegenden Fügeflächen des ersten und des zweiten Zwischenele ments und/oder die am ersten und zweiten Zwischenelement anliegende Fügeflä che des dritten Zwischenelements gekrümmt sind, und dass zumindest die laser verschweißten Fügeflächen der mindestens einen optischen Komponente, der Grundplatte und der Zwischenelementes aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist. According to the invention, this object is achieved in a first variant of the invention in that at least one of the optical components is fastened to the base plate by means of at least two laser-welded intermediate elements, one, first intermediate element with the base plate and the other, second intermediate element with the optical Component are attached, or vice versa, and where one of the joining surfaces of the intermediate elements as a bearing recess and the other joining surface is curved, in particular convexly curved or spherical segment-shaped, at least the laser-welded joining surfaces of the at least one optical component, the base plate and the intermediate elements are formed from materials in which the difference in their coefficient of thermal expansion is less than 10e _6 / K. The coefficient of thermal expansion is understood to mean the thermal coefficient of linear expansion or the coefficient of linear thermal expansion. In a second variant of the invention it is provided that at least one of the optical components is fastened to the base plate by means of at least three intermediate elements welded to one another, a first and a second intermediate element being fastened to the base plate and a third intermediate element to the optical component, or vice versa, and wherein the joining surfaces of the first and second intermediate element resting on the third intermediate element and / or the joining surface of the third intermediate element resting on the first and second intermediate element are curved, and that at least the laser-welded joining surfaces of the at least one optical component, the Base plate and the intermediate element are formed from materials in which the difference in their coefficients of thermal expansion is less than 10e _6 / K.
Erfindungsgemäß sind die mindestens eine optische Komponente, die Grundplatte und/oder das mindestens eine Zwischenelement klebstofffrei zu einer monolithi schen optischen Baugruppe befestigt, insbesondere laserverschweißt, z.B. mittels UKP(Ultrakurzpuls)-Schweißens mit Laserpulsen im Bereich von wenigen Pikose- kunden oder niedriger. Bei den Materialien kann es sich beispielsweise um Saphir, BK7 oder Zerodur handeln, die alle einen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e 6/K aufweisen. Die Verwendung von solchen Materialen verhindert das Auftre ten von thermisch induzierten Spannungen innerhalb der Baugruppe und resultiert in hoher thermischer Stabilität der Baugruppe und somit in hoher optomechani- scher Stabilität des Pulskompressors. Dies wiederum ermöglicht höhere Streck faktoren und höhere Pulsenergie-Skalierungen. Vor dem Laserverschweißen sind die optischen Komponenten des Pulskompressors zueinander präzise justiert und in dieser Justierlage dann miteinander laserverschweißt. According to the invention, the at least one optical component, the base plate and / or the at least one intermediate element are attached to a monolithic optical assembly without adhesive, in particular laser-welded, for example by means of USP (ultrashort pulse) welding with laser pulses in the range of a few picoseconds or less. The materials can be, for example, sapphire, BK7 or Zerodur, all of which have a coefficient of expansion less than 10e 6 / K. The use of such materials prevents the occurrence of thermally induced stresses within the assembly and results in high thermal stability of the assembly and thus in high optomechanical stability of the pulse compressor. This in turn enables higher stretch factors and higher pulse energy scalings. Before the laser welding, the optical components of the pulse compressor are precisely adjusted to one another and then laser-welded to one another in this adjustment position.
Vorzugsweise sind zumindest einige, insbesondere alle optischen Komponenten des Pulskompressors an der Grundplatte jeweils mittels mindestens zweier oder dreier Zwischenelemente befestigt, die mit der optischen Komponente und/oder mit der Grundplatte laserverschweißt sind, wobei zumindest die laserverschweiß ten Fügeflächen der optischen Komponenten, der Grundplatte und der Zwischen elemente aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ihrer Wärmeaus dehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der optischen Kompo nenten vollständig aus gleichem, nicht absorbierendem Material, insbesondere Quarzglas oder Kristall, gebildet. Alternativ kann aber auch die laserverschweißte Fügefläche mindestens einer der optischen Komponenten an einem Substrat der optischen Komponente gebildet sein, das mit der Grundplatte und/oder mit den Zwischenelementen laserverschweißt ist. Bei dem optischen Element kann es sich beispielsweise um ein reflektives Beugungsgitter handeln, dessen Substrat mit ei ner reflektiven Beschichtung versehen ist. Entsprechend können auch die Grund platte und die Zwischenelemente jeweils vollständig aus gleichem Material, insbe sondere aus Quarzglas oder Kristall, gebildet sein. Preferably at least some, in particular all of the optical components of the pulse compressor are attached to the base plate by means of at least two or three intermediate elements which are laser-welded to the optical component and / or to the base plate, at least the laser-welded joining surfaces of the optical components, the base plate and the intermediate elements are made of materials in which the difference in their thermal expansion coefficient is less than 10e _6 / K. In a preferred embodiment, at least one of the optical components is made entirely of the same, non-absorbing material, in particular quartz glass or crystal. Alternatively, however, the laser-welded joining surface of at least one of the optical components can also be formed on a substrate of the optical component that is laser-welded to the base plate and / or to the intermediate elements. The optical element can be, for example, a reflective diffraction grating, the substrate of which is provided with a reflective coating. Accordingly, the base plate and the intermediate elements can each be made entirely of the same material, in particular made of quartz glass or crystal.
Besonders bevorzugt sind alle optischen Komponenten an der Grundplatte jeweils mittels der Zwischenelemente befestigt, die wiederum mit der optischen Kompo nente und/oder mit der Grundplatte laserverschweißt sind. Über die Zwischenele mente lassen sich die optischen Komponenten vor dem Befestigen zueinander, z.B. durch Verschieben und/oder durch Verkippen, exakt auf der Grundplatte aus- richten. Particularly preferably, all optical components are fastened to the base plate in each case by means of the intermediate elements, which in turn are laser-welded to the optical component and / or to the base plate. Using the intermediate elements, the optical components can be precisely aligned on the base plate before they are attached, e.g. by moving and / or tilting them.
Für eine großflächige Anlage der optischen Komponente am Zwischenelement oder des Zwischenelements an der Grundplatte liegt das Zwischenelement vor zugsweise mit einer ebenen Fügefläche an der optischen Komponente oder an der Grundplatte an. For a large-area contact of the optical component on the intermediate element or the intermediate element on the base plate, the intermediate element is preferably in contact with a flat joining surface on the optical component or on the base plate.
Für eine Kippjustage einer optischen Komponente ist erfindungsgemäß die opti sche Komponente an der Grundplatte mittels mindestens zweier miteinander la serverschweißter Zwischenelemente befestigt. Das eine, erste Zwischenelement ist mit der Grundplatte und das andere, zweite Zwischenelement mit der optischen Komponente laserverschweißt, oder umgekehrt. Die am zweiten Zwischenelement anliegende Fügefläche des ein- oder mehrteilig ausgebildeten, ersten Zwischen elements ist als eine z.B. kreisrunde, konische, V-förmige oder kugelkalottenförmi ge Lageraussparung und die am ersten Zwischenelement anliegende Fügefläche des zweiten Zwischenelements kugelsegmentförmig ausgebildet, um die beiden Zwischenelemente vor dem Laserverschweißen in eine gewünschte Kipplage aus zurichten. For a tilt adjustment of an optical component, according to the invention, the optical component is attached to the base plate by means of at least two intermediate elements welded to one another. One, first intermediate element is laser-welded to the base plate and the other, second intermediate element to the optical component, or vice versa. The joining surface of the one-piece or multi-part first intermediate element, which rests on the second intermediate element, is designed as a e.g. Align intermediate elements in a desired tilted position before laser welding.
Für eine Höhen- und Kippjustage einer optischen Komponente ist erfindungsge mäß die optische Komponente an der Grundplatte mittels mindestens dreier mit einander befestigter, insbesondere laserverschweißter Zwischenelemente befes tigt sein. Ein erstes und ein zweites Zwischenelement sind mit der Grundplatte und ein drittes Zwischenelement mit der optischen Komponente befestigt, insbesonde re laserverschweißt, oder umgekehrt. Die am dritten Zwischenelement anliegen den Fügeflächen des ersten und des zweiten Zwischenelements und/oder die am ersten und zweiten Zwischenelement anliegende Fügefläche des dritten Zwi schenelements sind gekrümmt. Durch Verändern des Abstands zwischen dem ersten und zweiten Zwischenelement kann die Höhe des dritten Zwischenele ments, und folglich auch der Abstand der optischen Komponente zur Grundplatte, variiert werden. Vorteilhaft sind die am dritten Zwischenelement anliegenden Fü geflächen des ersten und des zweiten Zwischenelements jeweils als Schrägfläche und die am ersten und zweiten Zwischenelement anliegende Fügefläche des drit ten Zwischenelements konvex gekrümmt, insbesondere halbzylinderförmig, aus gebildet. For a height and tilt adjustment of an optical component, according to the invention, the optical component is fastened to the base plate by means of at least three interconnected, in particular laser-welded, intermediate elements. A first and a second intermediate element are attached to the base plate and a third intermediate element to the optical component, in particular laser-welded, or vice versa. The joining surfaces of the first and the second intermediate element and / or the joining surface of the third inter mediate element that rests on the first and second intermediate element are curved. By changing the distance between the first and second intermediate element, the height of the third intermediate element, and consequently also the distance between the optical component and the base plate, can be varied. Advantageously, the joining surfaces of the first and second intermediate elements resting on the third intermediate element are each formed as an inclined surface and the joining surface of the third intermediate element resting on the first and second intermediate element are convexly curved, in particular semi-cylindrical.
Für eine stabile Schweißverbindung sind die optischen Komponenten, die Zwi schenelemente und die Grundplatte möglichst auf der gesamten Länge ihrer Fü gelinie miteinander laserverschweißt. For a stable welded connection, the optical components, the intermediate elements and the base plate are laser-welded to one another over the entire length of their joining line, if possible.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren Verfahren zum Justieren und Befestigen mindestens einer optischen Komponente eines Pulskompressors, der mehrere op tische Komponenten aufweist, von denen mindestens eine ein Beugungsgitter ist, auf einer Grundplatte des Pulskompressors mittels zweier Zwischenelemente, wo bei eine der Fügeflächen der Zwischenelemente als Lageraussparung und die an dere Fügefläche gekrümmt, insbesondere konvex gekrümmt oder kugelsegment förmig, ausgebildet sind, mit folgenden Verfahrensschritten: The invention also relates to a method for adjusting and securing at least one optical component of a pulse compressor, which has several optical components, of which at least one is a diffraction grating, on a base plate of the pulse compressor by means of two intermediate elements, where one of the joining surfaces of the intermediate elements as Bearing recess and the other joining surface are curved, in particular convexly curved or spherical segment-shaped, with the following process steps:
- Laserverschweißen des ersten Zwischenelements an der Grundplatte und des zweiten Zwischenelements an der optischen Komponente; - Justieren der optischen Komponente in eine gewünschte Kipplage gegenüber der Grundplatte durch Verdrehen der aneinander anliegenden Fügeflächen; undLaser welding of the first intermediate element on the base plate and the second intermediate element on the optical component; - Adjustment of the optical component in a desired tilted position with respect to the base plate by rotating the joining surfaces that lie against one another; and
- in der gewünschten Kipplage Laserverschweißen der beiden Zwischenelemente miteinander; - Laser welding of the two intermediate elements to one another in the desired tilted position;
oder mit folgenden Verfahrensschritten: or with the following process steps:
- Laserverschweißen des zweiten Zwischenelements an der optischen Kompo nente; - Laser welding of the second intermediate element to the optical component;
- Justieren der optischen Komponente in eine gewünschte Kipplage relativ zu dem ersten Zwischenelement durch Verdrehen der aneinander anliegenden Fü geflächen; - Adjustment of the optical component in a desired tilted position relative to the first intermediate element by rotating the abutting joint surfaces;
- in der gewünschten Kipplage Laserverschweißen der beiden Zwischenelemente miteinander; - Laser welding of the two intermediate elements to one another in the desired tilted position;
- Justieren der optischen Komponente auf der Grundplatte in eine gewünschte Lage gegenüber der Grundplatte; und - Adjustment of the optical component on the base plate in a desired position relative to the base plate; and
- in der gewünschten Lage Laserverschweißen des ersten Zwischenelements an der Grundplatte, - Laser welding of the first intermediate element to the base plate in the desired position,
wobei zumindest die laserverschweißten Fügeflächen der mindestens einen opti schen Komponente, der Grundplatte und der Zwischenelemente aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten klei ner als 10e_6/K ist. wherein at least the laser-welded joining surfaces of the at least one optical component, the base plate and the intermediate elements are formed from materials in which the difference in their coefficients of thermal expansion is less than 10e- 6 / K.
In einer alternativen Verfahrensvariante betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Justieren und Befestigen mindestens einer optischen Komponente eines Pulskom pressors, der mehrere optische Komponenten aufweist, von denen mindestens ei ne ein Beugungsgitter ist, auf einer Grundplatte des Pulskompressors mittels drei er Zwischenelemente, wobei die am dritten Zwischenelement anliegenden Füge flächen des ersten und des zweiten Zwischenelements und/oder die am ersten und zweiten Zwischenelement anliegende Fügefläche des dritten Zwischenele ments gekrümmt sind, mit folgenden Verfahrensschritten: In an alternative variant of the method, the invention relates to a method for adjusting and securing at least one optical component of a pulse compressor, which has several optical components, at least one of which is a diffraction grating, on a base plate of the pulse compressor by means of three intermediate elements, the third being The joining surfaces of the first and the second intermediate element resting against the intermediate element and / or the joining surface of the third intermediate element resting against the first and second intermediate element are curved, with the following process steps:
- Auflegen eines ersten und eines zweiten Zwischenelements auf die Grundplatte und Laserverschweißen eines dritten Zwischenelements an der optischen Kom ponente, oder umgekehrt; - Placing a first and a second intermediate element on the base plate and laser welding a third intermediate element on the optical component, or vice versa;
- Justieren der optischen Komponente in eine gewünschte Kipplage gegenüber der Grundplatte durch Verdrehen des an dem ersten und zweiten Zwischenele- ment anliegenden dritten Zwischenelements und/oder Justieren der optischen Komponente in eine gewünschte Flöhenlage gegenüber der Grundplatte durch Verändern des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenele ment; und - Adjustment of the optical component in a desired tilted position relative to the base plate by turning the on the first and second intermediate element ment adjacent third intermediate element and / or adjusting the optical component in a desired flea position relative to the base plate by changing the distance between the first and the second intermediate element; and
- in der gewünschten Kipp- oder Flöhenlage Laserverschweißen des ersten und des zweiten Zwischenelements an der Grundplatte und an dem dritten Zwi schenelement, - Laser welding of the first and the second intermediate element on the base plate and on the third intermediate element in the desired tilted or flea position,
wobei zumindest die laserverschweißten Fügeflächen der mindestens einen opti schen Komponente, der Grundplatte und der Zwischenelemente aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten klei ner als 10e_6/K ist. wherein at least the laser-welded joining surfaces of the at least one optical component, the base plate and the intermediate elements are formed from materials in which the difference in their coefficients of thermal expansion is less than 10e- 6 / K.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Further advantages and advantageous configurations of the subject matter of the invention emerge from the description, the claims and the drawings.
Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merk male je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung fin den. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschlie ßende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Es zeigen: The features mentioned above and those listed below can also be used individually or collectively in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as a conclusive list, but rather have an exemplary character for describing the invention. Show it:
Fign. 1 a, 1 b schematisch einen erfindungsgemäßen Pulskompressor in einer Figs. 1 a, 1 b schematically shows a pulse compressor according to the invention in one
Draufsicht von oben (Fig. 1 a) und in einer perspektivischen Seitenan sicht (Fig. 1 b); Top view from above (Fig. 1 a) and in a perspective Seitenan view (Fig. 1 b);
Fig. 2 einen dreiteiligen Unterbau für die optischen Komponenten des in 2 shows a three-part substructure for the optical components of the in
Fig. 1 b gezeigten Pulskompressors; Fig. 1b shown pulse compressor;
Fign. 3a, 3b einen zweiteiligen Unterbau für die in Fig. 1 b gezeigten optischen Figs. 3a, 3b a two-part substructure for the optical shown in Fig. 1b
Komponenten des Pulskompressors im zusammengebauten Zustand (Fig. 3a) und in einer Einzelteildarstellung (Fig. 3b); und Components of the pulse compressor in the assembled state (Fig. 3a) and in a single part representation (Fig. 3b); and
Fign. 4a, 4b einen nicht erfindungsgemäßen, weiteren Unterbau für die in Fig. 1 b gezeigten optischen Komponenten des Pulskompressors im zusam mengebauten Zustand (Fig. 4a) und in einer Einzelteildarstellung (Fig. 4b). Der in Fig. 1 gezeigte Pulskompressor 1 ist als sogenannter Treacy-Kompressor mit zwei Beugungsgittern 2, 3 und mit einem Prisma 4 ausgeführt. Diese optischen Komponenten 2-4 sind jeweils mittels dreier Zwischenelemente 5a-5c auf einer bevorzugt transparenten Grundplatte 6 befestigt. Die drei optischen Komponenten 2-4, die Zwischenelemente 5a-5c und die Grundplatte 6 können alle aus dem glei chen, nicht absorbierenden Material, insbesondere aus Quarzglas, gebildet sein oder aus unterschiedlichen Materialien, bei denen die Differenz ihrer Wärmeaus dehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist, gebildet sein. Bei den unterschiedli chen Materialien kann es sich beispielsweise um Saphir, BK7 oder Zerodur han deln, die alle einen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K aufweisen. Vor teilhafterweise sind die optischen Komponente 2-4, die Zwischenelemente 5a-5c und die Grundplatte 6 aus Materialien gebildet, die einen Wärmeausdehnungsko effizienten kleiner als 10e_6/K aufweisen. Figs. 4a, 4b a further substructure, not according to the invention, for the optical components of the pulse compressor shown in FIG. 1b in the assembled state (FIG. 4a) and in a single-part representation (FIG. 4b). The pulse compressor 1 shown in FIG. 1 is designed as a so-called Treacy compressor with two diffraction gratings 2, 3 and with a prism 4. These optical components 2-4 are each fastened to a preferably transparent base plate 6 by means of three intermediate elements 5a-5c. The three optical components 2-4, the intermediate elements 5a-5c and the base plate 6 can all be made of the same, non-absorbent material, in particular quartz glass, or of different materials in which the difference in their thermal expansion coefficients is less than 10e _6 / K is to be formed. The different materials can be, for example, sapphire, BK7 or Zerodur, all of which have an expansion coefficient of less than 10e- 6 / K. Before geous enough, the optical components 2-4, the intermediate elements 5a-5c and the base plate 6 are formed from materials that have a coefficient of thermal expansion less than 10e _6 / K.
Wie in Fig. 2 gezeigt, liegen ein erstes und ein zweites Zwischenelement 5a, 5b jeweils mit einer ebenen, in Fig. 2 unteren Fügefläche 7a auf der Grundplatte 6 und sind im Abstand d nebeneinander mit der Grundplatte 6 laserverschweißt.As shown in FIG. 2, a first and a second intermediate element 5a, 5b each lie on the base plate 6 with a flat joining surface 7a, which is the lower in FIG.
Das dritte Zwischenelement 5c liegt mit einer ebenen, in Fig. 2 oberen Fügefläche 8a an der optischen Komponente 2-4 an und ist mit der optischen Komponente 2- 4 laserverschweißt. Die am dritten Zwischenelement 5c anliegenden Fügeflächen 7b des ersten und des zweiten Zwischenelements 5a, 5b sind als Schrägflächen und die am ersten und zweiten Zwischenelement 5a, 5b anliegende Fügefläche 8b des dritten Zwischenelements 5c halbzylinderförmig ausgebildet. Die aneinander anliegenden Zwischenelemente 5a-5c sind ebenfalls miteinander laserver schweißt. The third intermediate element 5c rests against the optical component 2-4 with a flat joining surface 8a, the upper one in FIG. 2, and is laser-welded to the optical component 2-4. The joining surfaces 7b of the first and second intermediate element 5a, 5b resting on the third intermediate element 5c are designed as inclined surfaces and the joining surface 8b of the third intermediate element 5c resting on the first and second intermediate element 5a, 5b are semi-cylindrical. The adjacent intermediate elements 5a-5c are also laser-welded to one another.
Vor dem Laserverschweißen sind die optischen Komponenten 2-4 zueinander auf der Grundplatte 6 mittels der Zwischenelemente 5a-5c präzise justiert worden.Before the laser welding, the optical components 2-4 have been precisely adjusted to one another on the base plate 6 by means of the intermediate elements 5a-5c.
Das erste und das zweite Zwischenelement 5a, 5b können mit ihren ebenen Füge flächen 7a auf der Grundplatte 6 beliebig verschoben und beliebig um eine Verti kalachse verdreht werden, um so die optischen Komponenten 2-4 zueinander bzw. zur Grundplatte 6 korrekt auszurichten. Durch Verändern des Abstands d zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenelement 5a, 5b können der Hö henabstand des dritten Zwischenelements 5c und damit auch der Höhenabstand der optischen Komponente 2-4 zur Grundplatte 6 variiert werden. Die beiden Schrägflächen 7b des ersten und des zweiten Zwischenelements 5a, 5b bilden ein Drehlager in Form einer V-förmigen Nut für die halbzylinderförmige Fügefläche 8b des dritten Zwischenelements 5c, wodurch die optische Komponente 2-4 um beide Florizontalachsen justiert werden kann. Durch diese Justagefreiheitsgrade können insbesondere die Beugungsgitter 2, 3 in Richtung der optischen Achse auf eine bestimmte optimale Längenposition justiert werden. The first and second intermediate elements 5a, 5b can be moved with their flat joining surfaces 7a on the base plate 6 as desired and rotated about a vertical axis so as to align the optical components 2-4 to each other or to the base plate 6 correctly. By changing the distance d between the first and the second intermediate element 5a, 5b, the height distance of the third intermediate element 5c and thus also the height distance can be adjusted the optical component 2-4 to the base plate 6 can be varied. The two inclined surfaces 7b of the first and second intermediate element 5a, 5b form a pivot bearing in the form of a V-shaped groove for the semi-cylindrical joining surface 8b of the third intermediate element 5c, whereby the optical component 2-4 can be adjusted about both horizontal axes. By means of these degrees of freedom of adjustment, in particular the diffraction gratings 2, 3 can be adjusted in the direction of the optical axis to a certain optimal length position.
Sobald korrekt justiert, werden die optischen Komponenten 2-4, die Zwischenele mente 5a-5c und die Grundplatte 6 in dieser Justierlage miteinander laserver schweißt und bilden eine monolithische optische Baugruppe. Das gleiche Material bzw. die unterschiedlichen Materialien mit ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizi enten verhindern in den miteinander verschweißten Fügepartnern das Auftreten von thermisch induzierten Spannungen innerhalb der Baugruppe und resultieren in maximaler thermischer und somit optomechanischer Stabilität des Pulskompres sors 1 . Dieser monolithische Pulskompressor 1 ermöglicht wegen seiner minimier ten Dejustage höhere Streckfaktoren und höhere Pulsenergie-Skalierungen. As soon as correctly adjusted, the optical components 2-4, the intermediate elements 5a-5c and the base plate 6 are laserver welded together in this adjustment position and form a monolithic optical assembly. The same material or the different materials with similar thermal expansion coefficients prevent the occurrence of thermally induced stresses within the assembly in the joint partners welded to one another and result in maximum thermal and thus optomechanical stability of the pulse compressor 1. This monolithic pulse compressor 1 enables higher stretching factors and higher pulse energy scalings because of its minimized misalignment.
Das Laserverschweißen zweier Fügepartner erfolgt vorzugsweise mittels Ultra- kurzpuls(UKP)-Schweißens mit Laserpulsen im Bereich von wenigen Pikosekun- den oder niedriger, und idealerweise auf der gesamten Länge ihrer Fügelinie. In Fig. 2 ist die Schweißnaht zwischen dem zweiten und dem dritten Zwischenele ment 5c mit 10 bezeichnet. The laser welding of two parts to be joined is preferably carried out by means of ultra-short pulse (USP) welding with laser pulses in the range of a few picoseconds or less, and ideally over the entire length of their joint line. In Fig. 2, the weld between the second and the third Zwischenele element 5c is denoted by 10.
Anders als oben beschrieben, können eine oder mehreren optische Komponenten 2-4 auch unmittelbar, also ohne Zwischenelemente, mit der Grundplatte 6 ver schweißt sein. Auch müssen die optischen Komponenten 2-4 nicht vollständig aus dem gleichen Material gebildet sein, sondern es reicht aus, wenn nur das laserver schweißte Substrat der optischen Komponenten 2-4 aus Materialien, bei denen die Differenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K, insbeson dere aus dem gleichen Material, gebildet ist. So kann das Beugungsgitter 2, 3 bei spielsweise als reflektives Beugungsgitter mit einem Substrat und einer darauf aufgebrachten, metallenen Beschichtung ausgebildet sein. In einem Oszillator, z.B. in einem modengekoppelten Faserlaser, wird ein Seed- puls erzeugt (ps/fs), der dann z.B. über einen Faserstrecker zeitlich gestreckt wird. Dieser gestreckte Puls wird in einem Verstärker oder einer Verstärkerkette (Stab, Scheibe, Slab oder Faser) verstärkt und anschließend mit Hilfe des Pulskompres sor 1 zeitlich komprimiert. Der in den Pulskompressor 1 einfallende Laserpuls 11 wird an den beiden reflektiven Beugungsgittern 2, 3 gebeugt. Dabei werden ver schiedene Wellenlängen des Laserpulses 1 1 mit unterschiedlichen Winkeln ge beugt, wodurch sich ein unterschiedlicher optischer Weg für die spektralen Kom ponenten des Laserpulses 1 1 ergibt. Der nun zeitlich komprimierte Laserpuls 1 1 verlässt den Pulskompressor 1 mit nun entsprechend höherer Leistungsdichte. Other than described above, one or more optical components 2-4 can also be welded to the base plate 6 directly, that is to say without intermediate elements. Also, the optical components 2-4 do not have to be made entirely of the same material, but it is sufficient if only the laser-welded substrate of the optical components 2-4 are made of materials in which the difference in their thermal expansion coefficients is less than 10e _6 / K in particular from the same material is formed. For example, the diffraction grating 2, 3 can be designed as a reflective diffraction grating with a substrate and a metallic coating applied to it. In an oscillator, for example in a mode-locked fiber laser, a seed pulse is generated (ps / fs), which is then stretched over time, for example via a fiber stretcher. This stretched pulse is amplified in an amplifier or an amplifier chain (rod, disc, slab or fiber) and then compressed in time with the help of the pulse compressor 1. The laser pulse 11 incident in the pulse compressor 1 is diffracted at the two reflective diffraction gratings 2, 3. Here, ver different wavelengths of the laser pulse 1 1 at different angles are bent ge, which results in a different optical path for the spectral components of the laser pulse 1 1. The time-compressed laser pulse 11 leaves the pulse compressor 1 with a correspondingly higher power density.
In Fign. 3a, 3b ist ein zweiteiliger Unterbau für die in Fig. 1 b gezeigten optischen Komponenten 2-4 des Pulskompressors gezeigt. Die optische Komponente 2-4 ist an der Grundplatte 6 mittels zweier miteinander laserverschweißter Zwischenele mente 15a, 15b befestigt, wobei das eine, erste Zwischenelement 15a mit der Grundplatte 6 und das andere, zweite Zwischenelement 15b mit der optischen Komponente 2-4 laserverschweißt ist. Die am zweiten Zwischenelement 15b anlie gende Fügefläche 17a des ersten Zwischenelements 15a ist in Richtung auf die Grundplatte 6 konisch und die am ersten Zwischenelement 15a anliegende Füge fläche 17b des zweiten Zwischenelements 15b kugelsegmentförmig ausgebildet. Die aneinander anliegenden Fügeflächen 17a, 17b bilden ein Drehlager, um vor dem Laserverschweißen die beiden Zwischenelemente 15a, 15b gegeneinander - und damit die optische Komponente 2-4 gegenüber der Grundplatte 6 - in eine ge wünschte Kipplage auszurichten (Doppelpfeil 18). Statt konisch kann die Fügeflä che 17a auch V-förmig, kugelkalottenförmig oder auch als kreisrunde Lageröff nung ausgeführt sein. In FIGS. 3a, 3b shows a two-part substructure for the optical components 2-4 of the pulse compressor shown in FIG. 1b. The optical component 2-4 is attached to the base plate 6 by means of two laser-welded intermediate elements 15a, 15b, the one, first intermediate element 15a being laser-welded to the base plate 6 and the other, second intermediate element 15b to the optical component 2-4. The joining surface 17a of the first intermediate element 15a resting on the second intermediate element 15b is conical in the direction of the base plate 6 and the joining surface 17b of the second intermediate element 15b resting on the first intermediate element 15a is configured as a spherical segment. The abutting joining surfaces 17a, 17b form a pivot bearing to align the two intermediate elements 15a, 15b against each other - and thus the optical component 2-4 against the base plate 6 - in a desired tilted position before laser welding (double arrow 18). Instead of conical, the joining surface 17a can also be V-shaped, spherical cap-shaped or even as a circular bearing opening.
In Fign. 4a, 4b ist ein weiterer Unterbau für die in Fig. 1 b gezeigten optischen Komponenten 2-4 des Pulskompressors gezeigt. Die optische Komponente 2-4 ist an der Grundplatte 6 mittels eines einzigen Zwischenelements 15 befestigt, das mit der Grundplatte 6 und mit der optischen Komponente 2-4 laserverschweißt ist. Die an der Grundplatte 6 anliegende Fügefläche 17 des Zwischenelements 15 ist kugelsegmentförmig ausgebildet und in einer Lageraussparung 19 der Grundplatte 6 schwenkbar gelagert (Doppelpfeil 18). Die aneinander anliegenden Fügeflächen 6a, 17 der Grundplatte 6 und des Zwischenelements 15 bilden ein Drehlager, um vor dem Laserverschweißen die Grundplatte 6 und das Zwischenelement 15 ge geneinander in eine gewünschte Kipplage auszurichten. Um einen linienförmigen Fügekontakt auszubilden, kann die Lageraussparung 19 konisch, V-förmig oder auch als kreisrunde Lageröffnung ausgeführt sein. Um einen großflächigen Füge kontakt auszubilden, kann die Lageraussparung 19 kugelkalottenförmig ausgebil det sein. In FIGS. 4a, 4b shows a further substructure for the optical components 2-4 of the pulse compressor shown in FIG. 1b. The optical component 2-4 is fastened to the base plate 6 by means of a single intermediate element 15 which is laser-welded to the base plate 6 and to the optical component 2-4. The joining surface 17 of the intermediate element 15 resting on the base plate 6 is configured in the shape of a spherical segment and is pivotably mounted in a bearing recess 19 of the base plate 6 (double arrow 18). The abutting joint surfaces 6a, 17 of the base plate 6 and the intermediate element 15 form a pivot bearing in order to align the base plate 6 and the intermediate element 15 with one another in a desired tilted position before the laser welding. In order to form a linear joining contact, the bearing recess 19 can be designed conical, V-shaped or also as a circular bearing opening. In order to form a large-area joining contact, the bearing recess 19 can be designed in the form of a spherical cap.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Pulskompressor (1 ) mit mehreren optischen Komponenten (2-4), von de nen mindestens eine ein Beugungsgitter (2, 3) ist, 1. Pulse compressor (1) with several optical components (2-4), of which at least one is a diffraction grating (2, 3),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass mindestens eine der optischen Komponenten (2-4) an der Grundplat te (6) mittels mindestens zweier miteinander laserverschweißter Zwischen elemente (15a, 15b) befestigt ist, wobei das eine, erste Zwischenelement (15a) mit der Grundplatte (6) und das andere, zweite Zwischenelement (15b) mit der optischen Komponente (2-4) befestigt sind, oder umgekehrt, und wobei eine der Fügeflächen (17a, 17b) der Zwischenelemente (15a, 15b) als Lageraussparung und die andere Fügefläche gekrümmt, insbe sondere konvex gekrümmt oder kugelsegmentförmig, ausgebildet sind, oder mindestens eine der optischen Komponenten (2-4) an der Grundplat te (6) mittels mindestens dreier miteinander laserverschweißter Zwischen elemente (5a-5c) befestigt ist, wobei ein erstes und ein zweites Zwischen element (5a, 5b) mit der Grundplatte (6) und ein drittes Zwischenelement (5c) mit der optischen Komponente (2-4) befestigt sind, oder umgekehrt, und wobei die am dritten Zwischenelement (5c) anliegenden Fügeflächen (7b) des ersten und des zweiten Zwischenelements (5a, 5b) und/oder die am ersten und zweiten Zwischenelement (5a, 5b) anliegende Fügefläche (8b) des dritten Zwischenelements (5c) gekrümmt sind, und that at least one of the optical components (2-4) is attached to the base plate (6) by means of at least two laser-welded intermediate elements (15a, 15b), one, first intermediate element (15a) with the base plate (6) and the other, second intermediate element (15b) are attached to the optical component (2-4), or vice versa, and with one of the joining surfaces (17a, 17b) of the intermediate elements (15a, 15b) as a bearing recess and the other joining surface curved, in particular special convex curved or spherical segment-shaped, or at least one of the optical components (2-4) is attached to the base plate (6) by means of at least three intermediate elements (5a-5c) which are laser-welded to one another, a first and a second intermediate element (5a , 5b) are attached to the base plate (6) and a third intermediate element (5c) to the optical component (2-4), or vice versa, and the joining surfaces (7b) resting on the third intermediate element (5c) de s first and second intermediate elements (5a, 5b) and / or the joining surface (8b) of the third intermediate element (5c) resting on the first and second intermediate element (5a, 5b) are curved, and
dass zumindest die laserverschweißten Fügeflächen der mindestens einen optischen Komponente (2-4), der Grundplatte (6) und der Zwischen elemente (5a-5c; 15a, 15b) aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist. that at least the laser-welded joining surfaces of the at least one optical component (2-4), the base plate (6) and the intermediate elements (5a-5c; 15a, 15b) are made of materials in which the difference in their coefficients of thermal expansion is less than 10e _6 / K is.
2. Pulskompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumin dest einige, insbesondere alle optischen Komponenten (2-4) des Pulskom pressors (1 ) an der Grundplatte (6) jeweils mittels mindestens zweier oder dreier Zwischenelemente (5a-5c; 15a, 15b) befestigt sind, die mit der opti schen Komponente (2-4) und/oder mit der Grundplatte (6) laserver schweißt sind, wobei zumindest die laserverschweißten Fügeflächen der optischen Komponenten (2-4), der Grundplatte (6) und der Zwischenele mente (5a-5c; 15; 15a, 15b) aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist. 2. Pulse compressor according to claim 1, characterized in that at least some, in particular all optical components (2-4) of the Pulskom pressors (1) on the base plate (6) each by means of at least two or three intermediate elements (5a-5c; 15a, 15b) are attached, which are laser-welded to the optical component (2-4) and / or to the base plate (6), at least the laser-welded joining surfaces of the optical components (2-4 ), the base plate (6) and the Zwischenele elements (5a-5c; 15; 15a, 15b) are made of materials in which the difference in their thermal expansion coefficients is less than 10e _6 / K.
3. Pulskompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die laserverschweißten Fügeflächen der optischen Komponen ten (2-4), der Grundplatte (6) und der Zwischenelemente (5a-5c; 15a, 15b) aus dem gleichen Material, insbesondere aus Quarzglas oder Kristall, ge bildet sind. 3. Pulse compressor according to claim 1 or 2, characterized in that at least the laser-welded joining surfaces of the optical components (2-4), the base plate (6) and the intermediate elements (5a-5c; 15a, 15b) made of the same material, in particular made of quartz glass or crystal.
4. Pulskompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens eine optische Komponente (2-4), die Grundplatte (6) und/oder die Zwischenelemente (5a-5c; 15a, 15b) jeweils vollständig aus gleichem Material, insbesondere Quarzglas oder Kristall, gebildet ist. 4. Pulse compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one optical component (2-4), the base plate (6) and / or the intermediate elements (5a-5c; 15a, 15b) each completely made of the same material, in particular quartz glass or crystal is formed.
5. Pulskompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die laserverschweißte Fügefläche der mindestens einen opti schen Komponente (2-4) an einem Substrat der mindestens einen opti schen Komponente (2-4) gebildet ist, das mit der Grundplatte (6) oder mit den Zwischenelementen (5a-5c; 15a, 15b) laserverschweißt ist. 5. Pulse compressor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the laser-welded joining surface of the at least one optical component (2-4) is formed on a substrate of the at least one optical component (2-4) that is connected to the Base plate (6) or with the intermediate elements (5a-5c; 15a, 15b) is laser-welded.
6. Pulskompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das mindestens eine Zwischenelement (5a-5c; 15a, 15b) mit einer ebenen Fügefläche (7a, 8a) an der optischen Komponente (2-4) und/oder an der Grundplatte (6) anliegt. 6. Pulse compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one intermediate element (5a-5c; 15a, 15b) with a flat joining surface (7a, 8a) on the optical component (2-4) and / or on the The base plate (6).
7. Pulskompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die am dritten Zwischenelement (5c) anliegenden Fü geflächen (7b) des ersten und des zweiten Zwischenelements (5a, 5b) je weils als Schrägfläche und die am ersten und zweiten Zwischenelement (5c) anliegende Fügefläche (8b) des dritten Zwischenelements (5c) kon vex gekrümmt ausgebildet sind. 7. Pulse compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the joining surfaces (7b) of the first and second intermediate elements (5a, 5b) resting on the third intermediate element (5c) each as an inclined surface and that of the first and second intermediate element (5c) adjacent joining surface (8b) of the third intermediate element (5c) are formed so as to be convexly curved.
8. Pulskompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die optischen Komponenten (2-4), die Zwischenele mente (5a-5c, 15a, 15b) und die Grundplatte (6) miteinander laserver schweißt sind. 8. Pulse compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical components (2-4), the Zwischenele elements (5a-5c, 15a, 15b) and the base plate (6) are laser-welded to one another.
9. Pulskompressor nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine optische Komponente (2-4), die Zwischenelemente (5a- 5c; 15a, 15b) und die Grundplatte (6) jeweils auf der gesamten Länge ih rer Fügelinie oder -fläche miteinander laserverschweißt sind. 9. Pulse compressor according to claim 11, characterized in that the at least one optical component (2-4), the intermediate elements (5a-5c; 15a, 15b) and the base plate (6) each over the entire length of their joining line or surface are laser welded together.
10. Verfahren zum Justieren und Befestigen mindestens einer optischen Kom ponente (2-4) eines Pulskompressors (1 ), der mehrere optische Kompo nenten (2-4) aufweist, von denen mindestens eine ein Beugungsgitter (2,10. A method for adjusting and securing at least one optical component (2-4) of a pulse compressor (1), which has several optical components (2-4), of which at least one has a diffraction grating (2,
3) ist, auf einer Grundplatte (6) des Pulskompressors (1 ) mittels zweier Zwischenelemente (15a, 15b), wobei eine der Fügeflächen (17a, 17b) der Zwischenelemente (15a, 15b) als Lageraussparung und die andere Füge fläche gekrümmt, insbesondere konvex gekrümmt oder kugelsegmentför mig, ausgebildet sind, 3) is on a base plate (6) of the pulse compressor (1) by means of two intermediate elements (15a, 15b), one of the joining surfaces (17a, 17b) of the intermediate elements (15a, 15b) being a bearing recess and the other joining surface being curved, in particular convexly curved or spherical segment-shaped, are formed,
mit folgenden Verfahrensschritten: with the following process steps:
- Laserverschweißen des ersten Zwischenelements (15a) an der Grund platte (6) und des zweiten Zwischenelements (15b) an der optischen Komponente (2-4); - Laser welding of the first intermediate element (15a) on the base plate (6) and the second intermediate element (15b) on the optical component (2-4);
- Justieren der optischen Komponente (2-4) in eine gewünschte Kipplage gegenüber der Grundplatte (6) durch Verdrehen der aneinander anlie genden Fügeflächen (17a, 17b); und - Adjustment of the optical component (2-4) in a desired tilt position relative to the base plate (6) by rotating the mutually abutting joining surfaces (17a, 17b); and
- in der gewünschten Kipplage Laserverschweißen der beiden Zwischen elemente (15a, 15b) miteinander; - Laser welding the two intermediate elements (15a, 15b) to one another in the desired tilted position;
oder mit folgenden Verfahrensschritten: or with the following process steps:
- Laserverschweißen des zweiten Zwischenelements (15b) an der opti schen Komponente (2-4); - Justieren der optischen Komponente (2-4) in eine gewünschte Kipplage relativ zu dem ersten Zwischenelement (15a) durch Verdrehen der an einander anliegenden Fügeflächen (17a, 17b); - Laser welding of the second intermediate element (15b) to the optical component's (2-4); - Adjustment of the optical component (2-4) in a desired tilted position relative to the first intermediate element (15a) by rotating the mutually adjacent joining surfaces (17a, 17b);
- in der gewünschten Kipplage Laserverschweißen der beiden Zwischen elemente (15a, 15b) miteinander; - Laser welding the two intermediate elements (15a, 15b) to one another in the desired tilted position;
- Justieren der optischen Komponente (2-4) auf der Grundplatte (6) in ei ne gewünschte Lage gegenüber der Grundplatte (6); und - Adjusting the optical component (2-4) on the base plate (6) in a desired position relative to the base plate (6); and
- in der gewünschten Lage Laserverschweißen des ersten Zwischenele ments (15a) an der Grundplatte (6), - Laser welding of the first intermediate element (15a) to the base plate (6) in the desired position,
wobei zumindest die laserverschweißten Fügeflächen der mindestens einen optischen Komponente (2-4), der Grundplatte (6) und der Zwischen elemente (15a, 15b) aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist. wherein at least the laser-welded joining surfaces of the at least one optical component (2-4), the base plate (6) and the intermediate elements (15a, 15b) are made of materials in which the difference in their coefficients of thermal expansion is less than 10e_6 / K.
11. Verfahren zum Justieren und Befestigen mindestens einer optischen Kom ponente (2-4) eines Pulskompressors (1 ), der mehrere optische Kompo nenten (2-4) aufweist, von denen mindestens eine ein Beugungsgitter (2,11. A method for adjusting and securing at least one optical component (2-4) of a pulse compressor (1), which has several optical components (2-4), of which at least one has a diffraction grating (2,
3) ist, auf einer Grundplatte (6) des Pulskompressors (1 ) mittels dreier Zwischenelemente (5a-5c), wobei die am dritten Zwischenelement (5c) anliegenden Fügeflächen (7b) des ersten und des zweiten Zwischenele ments (5a, 5b) und/oder die am ersten und zweiten Zwischenelement (5a, 5b) anliegende Fügefläche (8b) des dritten Zwischenelements (5c) ge krümmt sind, mit folgenden Verfahrensschritten: 3) is on a base plate (6) of the pulse compressor (1) by means of three intermediate elements (5a-5c), the joining surfaces (7b) of the first and second intermediate elements (5a, 5b) and / or the joining surface (8b) of the third intermediate element (5c) lying on the first and second intermediate element (5a, 5b) are curved, with the following process steps:
- Auflegen eines ersten und eines zweiten Zwischenelements (5a, 5b) auf die Grundplatte (6) und Laserverschweißen eines dritten Zwischen elements (5c) an der optischen Komponente (2-4), oder umgekehrt; - Placing a first and a second intermediate element (5a, 5b) on the base plate (6) and laser welding a third intermediate element (5c) to the optical component (2-4), or vice versa;
- Justieren der optischen Komponente (2-4) in eine gewünschte Kipplage gegenüber der Grundplatte (6) durch Verdrehen des an dem ersten und zweiten Zwischenelement (5a, 5b) anliegenden dritten Zwischenele ments (5c) und/oder Justieren der optischen Komponente (2-4) in eine gewünschte Höhenlage gegenüber der Grundplatte (6) durch Verän dern des Abstands (d) zwischen dem ersten und dem zweiten Zwi schenelement (5a, 5b); und - in der gewünschten Kipp- oder Höhenlage Laserverschweißen des ers ten und des zweiten Zwischenelements (5a, 5b) an der Grundplatte (6) und an dem dritten Zwischenelement (5c), - Adjustment of the optical component (2-4) in a desired tilted position with respect to the base plate (6) by rotating the third intermediate element (5c) resting on the first and second intermediate element (5a, 5b) and / or adjusting the optical component (2 -4) in a desired height relative to the base plate (6) by changing the distance (d) between the first and second inter mediate element (5a, 5b); and - Laser welding of the first and second intermediate elements (5a, 5b) on the base plate (6) and on the third intermediate element (5c) in the desired tilted or vertical position,
wobei zumindest die laserverschweißten Fügeflächen der mindestens einen optischen Komponente (2-4), der Grundplatte (6) und der Zwischen elemente (5a-5c) aus Materialien gebildet sind, bei denen die Differenz ih rer Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 10e_6/K ist. at least the laser-welded joining surfaces of the at least one optical component (2-4), the base plate (6) and the intermediate elements (5a-5c) are formed from materials in which the difference in their thermal expansion coefficients is less than 10e_6 / K.
EP20734688.3A 2019-07-02 2020-06-22 Monolithic pulse compressor and associated adjustment method Pending EP3994772A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019209649.2A DE102019209649A1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Monolithic pulse compressor
PCT/EP2020/067284 WO2021001185A1 (en) 2019-07-02 2020-06-22 Monolithic pulse compressor and associated adjustment method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3994772A1 true EP3994772A1 (en) 2022-05-11

Family

ID=71143715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20734688.3A Pending EP3994772A1 (en) 2019-07-02 2020-06-22 Monolithic pulse compressor and associated adjustment method

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220120993A1 (en)
EP (1) EP3994772A1 (en)
CN (1) CN114144948A (en)
DE (1) DE102019209649A1 (en)
WO (1) WO2021001185A1 (en)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62178913A (en) * 1986-02-03 1987-08-06 Furukawa Electric Co Ltd:The Lens supporting method for optical demultiplexer
US20040212802A1 (en) * 2001-02-20 2004-10-28 Case Steven K. Optical device with alignment compensation
JP4327484B2 (en) * 2003-03-20 2009-09-09 住友大阪セメント株式会社 Lens fixing device and manufacturing method thereof
JP2006072171A (en) * 2004-09-06 2006-03-16 Hitachi Ltd Optical module
JP2007109962A (en) * 2005-10-14 2007-04-26 Aisin Seiki Co Ltd Laser pulse compression device
JP2008250002A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Bonding and fixing method for optical component, and optical equipment
JP2009116966A (en) * 2007-11-07 2009-05-28 Hitachi Media Electoronics Co Ltd Optical pickup device
EP2599171B1 (en) * 2010-07-29 2019-12-04 JENOPTIK Optical Systems GmbH Fixing an optics holder, which can be adjusted in two directions in space, with an adhesive that shrinks
CN103091785A (en) * 2011-11-02 2013-05-08 福州高意通讯有限公司 Optical component immobilizing method and device
EP2816386A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Trumpf Laser Marking Systems AG Method of sticking an optical element to a base body
US9385502B1 (en) * 2015-02-05 2016-07-05 Coherent, Inc. Method and apparatus for adjusting pulse parameters in a solid-state chirped-pulse amplifier system
DE102016213561A1 (en) * 2016-07-25 2018-01-25 Trumpf Laser Gmbh Optical arrangement with disc-shaped laser-active medium

Also Published As

Publication number Publication date
US20220120993A1 (en) 2022-04-21
WO2021001185A1 (en) 2021-01-07
CN114144948A (en) 2022-03-04
DE102019209649A1 (en) 2021-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19955599B4 (en) Wavelength conversion laser and processing apparatus with such a laser
DE69429790T2 (en) Optical waveguide coupler with optical element mounted without play
EP2171523A1 (en) Apparatus for combining individual light beams of different wavelengths to form a coaxial light bundle
WO2021209434A1 (en) Apparatus for the spectral broadening of laser pulses and optical system
WO2020074581A1 (en) Multi-aperture laser system
DE102015013689A1 (en) Fiber support unit and fiber receiving element
EP3994772A1 (en) Monolithic pulse compressor and associated adjustment method
DE102008022724B4 (en) Pulse shaper and infrared laser with pulse shaper
WO2003050586A2 (en) Mirror facet and facetted mirror
EP1601072B1 (en) Beam shaping optics and module for a diode laser assembly
EP4229723A1 (en) Pulse compression optical arrangement for a pulsed laser beam, and laser system
DE102014109681B4 (en) Convolution optics for a laser pulse compressor and laser pulse arrangement with a convolution optics
EP4284589A1 (en) Apparatus and method for laser-machining a workpiece
WO2022023165A1 (en) Laser system for a non-linear pulse compression, and grating compressor
EP2284965A1 (en) Laser resonator with tilt insensitive mirrors
DE2817129C2 (en) Optical arrangement for the formation of a wave front with a uniform intensity distribution from an expanded laser beam
DE102007009318B4 (en) Laser arrangement with a laser for generating a high-energy laser beam
DE102008057593B4 (en) Optical diffraction arrangement of large aperture
DE102017115805B4 (en) Device for beam shaping of laser radiation
DE10128827A1 (en) Adjustment method, in particular laser adjustment method and actuator suitable for this
EP1097397B1 (en) Optical arrangement for transmitting short laser pulses in optical fibers
EP4205246A1 (en) Short pulse laser system, and method for generating laser pulses
DE19744302A1 (en) System for coupling in radiation from short pulse laser in microscopic beam course
DE10018874C2 (en) Device for frequency conversion of the light of a laser
DE102004040080B4 (en) Optically pumped semiconductor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20211220

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230124

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: TRUMPF LASER SE