JP2022520002A - Laser system - Google Patents
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Abstract
本発明は、有用な光分布(L)を成形するための2つのレーザ光源(12a、12b)、2つの光入力チャネル(18a、18b)及び2つの光出力チャネル(24a、24b)を備えた供給光学系(20)、及びビーム成形光学系(28)を備えたレーザシステム(10)に関する。光入力チャネルは、各々少なくとも2つのレーザビーム(14)を含む1つの入力ビーム群(16a、16b)に給電するように設計されており、光出力チャネルは、各々1つの出力ビーム群(26a、26b)を案内するように設計されている。供給光学系(20)は、各出力ビーム群(26a、26b)が、第1光入力チャネル(18a)の入力ビーム群(16a)からの少なくとも1つのレーザビーム(14)と、第2光入力チャネル(18b)の入力ビーム群(16b)からの少なくとも1つのレーザビーム(14)とを有するように、供給されたレーザビーム(14)を再配置するように設定される。
【選択図】なし
The present invention comprises two laser light sources (12a, 12b), two optical input channels (18a, 18b) and two optical output channels (24a, 24b) for shaping a useful light distribution (L). The present invention relates to a laser system (10) including a supply optical system (20) and a beam forming optical system (28). The optical input channels are designed to feed one input beam group (16a, 16b), each containing at least two laser beams (14), and the optical output channels are each one output beam group (26a, 16b). It is designed to guide 26b). In the supply optical system (20), each output beam group (26a, 26b) has at least one laser beam (14) from the input beam group (16a) of the first optical input channel (18a) and a second optical input. The supplied laser beam (14) is configured to be rearranged to have at least one laser beam (14) from the input beam group (16b) of the channel (18b).
[Selection diagram] None
Description
本発明は、複数のレーザビームによって提供される有用な光分布(L)を生成するためのレーザシステム又はレーザ装置に関する。 The present invention relates to a laser system or laser device for producing a useful light distribution (L) provided by a plurality of laser beams.
有利であるが排他的ではない適用分野は、線形ビームプロファイルを有する有用な光分布、特に伝搬方向に沿って広がる出力ビームであって、作用面内で消失しない強度を有する線方向に沿って延びる線形ビーム断面を有する出力ビームの生成である。 An advantageous but non-exclusive application is a useful light distribution with a linear beam profile, particularly an output beam that extends along the propagation direction and extends along a linear direction with an intensity that does not disappear in the plane of action. The generation of an output beam with a linear beam cross section.
このような線状ビームプロファイルは、例えば、半導体又はガラスの表面の加工、例えば、TFTディスプレイの製造、半導体のドーピング、太陽電池の製造、又は建築目的のために美的に設計されたガラス表面の製造に使用される。ここで、線状ビームプロファイルは、加工される表面にわたって線の延長方向に垂直に走査される。例えば、放射線は、表面改質プロセス(再結晶、融解、拡散プロセス)をトリガすることができ、所望の加工結果を達成することができる。 Such linear beam profiles can be used, for example, to process semiconductor or glass surfaces, such as TFT display manufacturing, semiconductor doping, solar cell manufacturing, or glass surface manufacturing aesthetically designed for architectural purposes. Used for. Here, the linear beam profile is scanned perpendicular to the extension direction of the line over the surface to be machined. For example, radiation can trigger surface modification processes (recrystallization, melting, diffusion processes) to achieve the desired processing results.
レーザシステムは、高エネルギー密度及び/又は空間的に強く拡張された直線強度分布を生成するために、所望の有用な光分布を供給するための複数のレーザ光源を含む。例えば、DE 10 2008 027 229 B4は、複数のレーザ光源によって放射され、それらの光学チャネルの一部の途中についてグループで実行される幾つかのレーザビームをビーム成形し、組み合わせるための装置を示し、この装置においては、レーザビームは最終的に一緒にされ、所望の線状ビームプロファイルに変換され得る。これを有用な光分布に変換するために、レーザ放射は、種々のレーザ光源からのレーザビームによって照射されるように設計された複数の光学素子を通過する。従って、光学素子の均一な照射を達成するために、全てのレーザ光源が常に作動しているべきである。レーザ光源が故障した場合、又はレーザ光源を弱め又は非活性化することによって有用な光分布の強度を減少させようとする場合、光学素子はもはや均等に照射されない。これは、有用な光分布の品質及び均質性を損なう可能性がある。 The laser system includes multiple laser sources to provide the desired useful light distribution in order to produce a high energy density and / or a spatially strongly expanded linear intensity distribution. For example, DE 10 2008 027 229 B4 shows a device for beam shaping and combining several laser beams emitted by multiple laser sources and performed in groups along the way of some of their optical channels. In this device, the laser beams can eventually be combined and transformed into the desired linear beam profile. To convert this into a useful light distribution, laser radiation passes through multiple optics designed to be illuminated by laser beams from various laser sources. Therefore, all laser light sources should be in operation at all times to achieve uniform irradiation of the optics. If the laser light source fails, or if an attempt is made to reduce the intensity of the useful light distribution by weakening or deactivating the laser light source, the optics are no longer evenly illuminated. This can compromise the quality and homogeneity of the useful light distribution.
本発明は、パワー変動が発生した場合、又は個々のレーザ光源が不活性化された場合に、レーザシステムの機能性及び有用な光分布の質を改善するという目的に基づいている。 The present invention is based on the object of improving the functionality and useful light distribution quality of a laser system in the event of power fluctuations or inactivation of individual laser sources.
この目的は、請求項1に記載のレーザシステムによって達成される。レーザシステムは、全体として、複数の装置及び/又は構成部分を備える装置である。特に、レーザシステムは、レーザビームを指定するための少なくとも2つのレーザ光源と、レーザビームのための供給光学系とを備える。供給光学系は、レーザビームのための少なくとも第1の光入力チャネル及び第2の光入力チャネルを有する。さらに、供給光学系は、少なくとも1つの第1の光出力チャネルと、レーザビームが供給光学系から出る第2の光出力チャネルとを備える。次いで、供給光学系のレーザビームは、光出力チャネルのレーザビームから直線的な断面を有する所望の有用な光分布を形成するように設計されたビーム成形光学系を通ってビーム経路内を続いて走行する。 This object is achieved by the laser system according to claim 1. A laser system as a whole is a device comprising a plurality of devices and / or components. In particular, the laser system comprises at least two laser sources for designating the laser beam and supply optics for the laser beam. The feed optics have at least a first optical input channel and a second optical input channel for the laser beam. Further, the supply optical system includes at least one first optical output channel and a second optical output channel from which the laser beam exits the supply optical system. The laser beam of the feed optics then continues in the beam path through a beam shaping optic designed to form the desired useful light distribution with a linear cross section from the laser beam of the optical output channel. Run.
第1及び第2の光入力チャネルは、それぞれ、入力ビーム群が供給され得るように設計され、入力ビーム群は、各々、少なくとも2つのレーザビームを含み得る。第1及び第2の光出力チャネルは、それぞれ、1つの出力ビーム群を案内するように設計されており、各出力ビーム群は、今度は、少なくとも2つのレーザビームを含み得る。 The first and second optical input channels are each designed to be supplied with an input beam group, each of which may contain at least two laser beams. The first and second light output channels are each designed to guide one output beam group, and each output beam group may in turn include at least two laser beams.
供給光学系は、供給されたレーザビームが入力チャネルから出力チャネルへの遷移で再ソートされるように設定される。特に、供給光学系は、各出力ビーム群が、第1光入力チャネルの入力ビーム群からの少なくとも1つのレーザビームと、第2光入力チャネルの入力ビーム群からの1つのレーザビームとを含むように作用する。 The feed optics are set so that the feed laser beam is re-sorted on the transition from the input channel to the output channel. In particular, supply optics such that each output beam group comprises at least one laser beam from the input beam group of the first light input channel and one laser beam from the input beam group of the second light input channel. Acts on.
その結果、各出力ビーム群は、両方の光入力チャネルからの寄与を含む。特に、入力チャネルのうちの1つからのレーザビームは、出力ビーム群のそれぞれに存在する。その結果、例えば、光入力チャネルを通る照射が減少する場合(例えば、レーザ光源の1つが非活性化される場合)、各光出力チャネルも照射される。その結果、特に、種々のレーザ光源の放射パワーが互いに対して変化する場合、又は個々のレーザ光源が全く放射しない場合に、有用な光分布の質及び均質性を改善することができる。 As a result, each output beam group contains contributions from both optical input channels. In particular, a laser beam from one of the input channels is present in each of the output beam groups. As a result, for example, if the illumination through the optical input channels is reduced (eg, if one of the laser sources is deactivated), each optical output channel is also illuminated. As a result, the quality and homogeneity of the useful light distribution can be improved, especially when the radiating powers of the various laser sources vary relative to each other, or when the individual laser sources do not emit at all.
本文脈では、光学チャネル(入力チャネル、出力チャネル)は、特に、レーザビームの群が、チャネル内の他のチャネルから空間的に分離されかつ/又は光学的に分離されて案内されるという事実によって特徴付けられる。光学チャネルは、複数の光学的に有効な要素(レンズ、ミラー、開口など)を備えることができる。この点において、入力チャネルは、特に、レーザビーム又はレーザビーム群を照射することができ、次いで、他のビーム又はビーム群とは別個に走行することができる光学素子を備えた供給光学系のセクションである。入力ビーム群の異なるレーザビームは、各出力ビーム群が、第1の光入力チャネルの少なくとも入力ビーム群及び第2の光入力チャネルの入力ビーム群からのレーザビームを含むように、供給光学系において出力ビーム群に再分配される。 In this context, optical channels (input channels, output channels) are guided, in particular, by the fact that a group of laser beams is spatially separated and / or optically separated from other channels within the channel. Characterized. An optical channel can include multiple optically effective elements (lens, mirror, aperture, etc.). In this regard, the input channel is, in particular, a section of feed optics with optical elements capable of irradiating a laser beam or group of laser beams and then traveling separately from other beams or groups of beams. Is. Laser beams with different input beam groups are provided in the supply optical system such that each output beam group contains a laser beam from at least the input beam group of the first optical input channel and the input beam group of the second optical input channel. It is redistributed into the output beam group.
供給光学系は、基本的に、入力ビーム群の各レーザビームが、この入力ビーム群の他のレーザビームと混合されることなく、供給光学系を通過し、出力チャネルのうちの1つに導かれるように設計することができる。この点において、レーザビームは、次いで、他のレーザビームと組み合わされることなく、それぞれの入力ビームチャネルから出力ビームチャネルへと導かれる。異なるレーザビームの混合(例えば、均質化光学系、円筒レンズアレイ等による)は、そのような構成において、例えば、ビーム成形光学系においてのみ行われる。原理的には、それぞれの光入力チャネルを介して放射される種々のレーザビームが、互いに分離された光サブチャネル内の供給光学系内を走行することが考えられる。光学的意味での混合は、例えば、供給光学系内で互いに空間的に離間されたレーザビームを導くことによって回避することができる。ただし、上記の構成は必須ではない。 The feed optics basically allow each laser beam in the input beam group to pass through the feed optics and lead to one of the output channels without being mixed with the other laser beams in this input beam group. It can be designed to be used. In this regard, the laser beam is then guided from each input beam channel to the output beam channel without being combined with other laser beams. Mixing of different laser beams (eg, with homogenized optics, cylindrical lens arrays, etc.) is done only in such configurations, eg, in beam forming optics. In principle, it is conceivable that various laser beams emitted through their respective optical input channels travel within the supply optical system within the optical subchannels separated from each other. Mixing in the optical sense can be avoided, for example, by guiding laser beams spatially separated from each other in the feed optics. However, the above configuration is not essential.
供給光学系は、好ましくは、各光入力チャネルに対して少なくとも1つの光学素子を有し、その光学素子は、ビーム偏向及び/又はビーム誘導のために設計される。また、光学素子は、それぞれの光入力チャネルの入力ビーム群のうちの1つのレーザビームのみ、又はそれぞれの光入力チャネルの入力ビーム群のうちのレーザビームのサブグループのみを検出するように、供給光学系内にセットアップ及び配置される。入力ビーム群のレーザビーム上又はそれぞれのサブグループ上にのみ選択的に作用するこのような光学要素によって、レーザビームは、入力ビーム群と出力ビーム群との間に言及される方法で再配置することができる。 The feed optics preferably have at least one optic for each optical input channel, the optic being designed for beam deflection and / or beam guidance. Further, the optical element is supplied so as to detect only one laser beam in the input beam group of each optical input channel or only a subgroup of the laser beam in the input beam group of each optical input channel. Set up and placed within the optical system. With such optics acting selectively only on the laser beam of the input beam group or on each subgroup, the laser beam is rearranged between the input beam group and the output beam group in the manner referred to. be able to.
特に、光学素子は、光学素子によって選択的に検出されるレーザビーム、又は光学素子によって選択的に検出されるレーザビームのサブグループが、同一の光入力チャネルにおいて光学素子によって検出されないそれぞれのレーザビームとは異なる光出力チャネルに導かれるように設計され、配置されている場合には有利である。例えば、光学素子が、入力ビーム群のレーザビームのうちの1つを、検出されない他のレーザビームとは異なる光出力チャネルに選択的に向けることが考えられる。 In particular, the optical element is a laser beam selectively detected by the optical element, or a subgroup of laser beams selectively detected by the optical element is not detected by the optical element in the same optical input channel. It is advantageous if it is designed and arranged to be guided to a different optical output channel. For example, it is conceivable that the optical element selectively directs one of the laser beams of the input beam group to an optical output channel different from the other undetected laser beams.
供給光学系は、好ましくは、1つ又は複数のビームステアリング要素及び/又は1つ又は複数のビーム誘導要素を備え、その手段によって、光入力チャネルから光出力チャネルへのビーム経路が画定される。ビーム経路は、好ましくは、方向の変化を有し、特に、複数回の方向の変化を有する。ビーム経路が、例えばZ折りのように(文字Zの形状に類似して)数回折り畳まれる場合、特に有利である。その結果、長い光路をコンパクトな設置スペースに収めることができる。これにより、例えば、屈折強度が比較的低く且つ/又は比較的大きな焦点距離を有する望遠鏡又は他のビーム成形光学系をビーム経路内で使用することが可能となる。屈折強度が低く且つ/又は焦点距離が大きい光学系では通常収差が小さくなる傾向があるので、ビーム経路を折り畳むことによって光学精度を高くすることができる。 The feed optics preferably include one or more beam steering elements and / or one or more beam guidance elements, by which means delimit the beam path from the optical input channel to the optical output channel. The beam path preferably has directional changes, especially multiple directional changes. This is especially advantageous if the beam path is folded several times (similar to the shape of the letter Z), for example a Z fold. As a result, a long optical path can be accommodated in a compact installation space. This allows, for example, a telescope or other beam-forming optical system with relatively low refraction intensity and / or relatively large focal length to be used in the beam path. Since an optical system having a low refraction intensity and / or a large focal length usually tends to have a small aberration, the optical accuracy can be improved by folding the beam path.
他の実施態様においては、特に折り畳まれたビーム経路は、後続のビーム成形光学系においてビーム経路の平面に垂直な平面内を走る。この点において、ビーム成形光学系はまた、複数の光学素子を含み、その光学素子の手段によって、ビーム経路が指定され、それによって、特に、方向の1つ又は複数の変化も有し、好ましくは、1回又は複数回折り畳まれる。この点において、折り畳まれたビーム経路は、今度は、ビーム経路が走る平面を割り当てることができる。 In another embodiment, the particularly folded beam path runs in a plane perpendicular to the plane of the beam path in subsequent beam shaping optics. In this regard, the beam forming optics also include a plurality of optical elements, the means of which the optical element specifies a beam path, thereby having one or more changes in direction, preferably. Can be folded once or multiple times. In this regard, the folded beam path can in turn be assigned a plane through which the beam path runs.
供給光学系は、好ましくは、第1の光入力チャネル及び第2の光入力チャネルが、例えば反対のビーム方向を有し、特に反対側からの異なるビーム方向を有するレーザビームがチャネルに放射され得るように配置されるように設計される。特に、供給光学系は、それ自体の筐体を有し、第1の光入力チャネルへのビーム入口と、第2の光入力チャネルへのさらなるビーム入口とが、筐体の反対側に配置される。これらの手段により、レーザシステム内の供給光学系に対して互いに反対のレーザ光源を配置することが可能になる。更なるレーザ光源のための更なるビーム入口も設けることができ、これは特に筐体の更なる自由側に配置される。その結果、レーザ光源は互いに空間的に分離される。これは、例えば、冷却及び給電が可能になるので、動作信頼性を増大させる。保守作業も簡単になる。 The feed optics preferably have a first optical input channel and a second optical input channel having, for example, opposite beam directions, in particular a laser beam having different beam directions from the opposite side can be radiated into the channels. Designed to be arranged in such a way. In particular, the feed optics have its own enclosure, with a beam inlet to the first optical input channel and an additional beam inlet to the second optical input channel located on opposite sides of the enclosure. The light. These means make it possible to arrange laser light sources opposite to each other with respect to the supply optical system in the laser system. Additional beam inlets for additional laser sources can also be provided, which are specifically located on the further free side of the enclosure. As a result, the laser sources are spatially separated from each other. This increases operational reliability, for example by allowing cooling and feeding. Maintenance work is also easy.
他の実施態様においては、少なくとも1つの光出力チャネルに対する供給光学系は、このそれぞれの光出力チャネルの他のレーザビームと比較して少なくとも1つのレーザビームの光路を変更するように設定される光路調整光学系を含む。このような経路調整光学系は、好ましくは、各光出力チャネルに対して提供される。光路調整光学系は、特に、光出力チャネルからの1つのレーザビームのみ、又は光出力チャネルからのレーザビームのサブグループのみを受光するように設計される。光路調整光学系は、例えば、偏向ミラーの組み合わせを有することができ、それによって、付加的な可変長光路を規定することができる。次いで、それぞれ検出されたレーザビーム又はそれぞれ検出されたレーザビームのサブグループは、この付加的な可変長光路を横断する。 In another embodiment, the supply optical system for at least one optical output channel is configured to change the optical path of at least one laser beam as compared to the other laser beams of this respective optical output channel. Includes adjustable optics. Such path-adjusting optics are preferably provided for each optical output channel. Optical path conditioning optics are specifically designed to receive only one laser beam from the optical output channel or a subgroup of laser beams from the optical output channel. The optical path adjustment optical system can have, for example, a combination of deflection mirrors, thereby defining an additional variable length optical path. Each detected laser beam or subgroup of each detected laser beam then traverses this additional variable length optical path.
このシステムは、モジュール式で、スケーラブルであることが有利である。特に、2つ以上の光入力チャネルを設けることができる。代替的又は付加的に、供給光学系は、2つよりも多い入力ビーム群を照射できるように設計することができる。供給光学系は、入力ビーム群のビームが幾つかの異なる出力ビーム群に分割されるように設計されるのが有利である。供給光学系は、さらに、出力ビーム群の各々が、複数の入力ビーム群の各々からの少なくとも1つのレーザビームを含むように設計されることが好ましい。このようなシステムは、1つ又は複数のレーザ光源が非活性化された場合でも、ほぼ均一に照射される。 The advantage of this system is that it is modular and scalable. In particular, two or more optical input channels can be provided. Alternatively or additionally, the feed optics can be designed to illuminate more than two input beam groups. It is advantageous that the feed optics are designed so that the beam of the input beam group is divided into several different output beam groups. The feed optics are further preferably designed such that each of the output beam groups contains at least one laser beam from each of the plurality of input beam groups. Such a system is irradiated almost uniformly even when one or more laser sources are deactivated.
他の実施態様においては、ビーム成形光学系は、光出力チャネルから出現するレーザビームを受光する再成形光学系を有する。再成形光学系は、検出されたレーザビームから直線的に延びるビーム断面を有するビームパッケージを形成するように設計される。この目的のために、再成形光学系がいくつかの別個の変換素子を有し、各々がそれぞれの出力ビーム群に割り当てられている1つの変換素子が考えられる。各出力ビーム群は、説明したように、いくつかの入力チャネルからの寄与を含むので、レーザ光源がレーザビームを照射していないときでも形成光学系は均一に照射される。 In another embodiment, the beam forming optical system has a reforming optical system that receives a laser beam emerging from an optical output channel. The remodeling optics are designed to form a beam package with a beam cross section extending linearly from the detected laser beam. For this purpose, one conversion element is conceivable in which the remodeling optics have several separate conversion elements, each assigned to each output beam group. Since each output beam group contains contributions from several input channels, as described, the formed optical system is uniformly irradiated even when the laser source is not irradiating the laser beam.
ただし、別個の変換エレメントを持つデザインは必須ではない。また、出力ビーム群が結合されて、再成形光学系の前方に結合ビームを形成することも考えられる。この点において、ビーム成形光学系は、それぞれの光出力チャネルの出力ビーム群のレーザビームを組み合わせるように設定される組み合わせ光学系、又は再成形光学系の前の幾つかの光出力チャネルの出力ビーム群からのレーザビームを組み合わせて組み合わせビームを形成するように設定される組み合わせ光学系を更に含み得る。再成形光学系は、好ましくは、次いで、それらが組み合わせビームを受光し、それらを直線的に延在するビーム断面を有するビームパッケージに再成形するように配置される。 However, a design with separate transformation elements is not required. It is also conceivable that the output beam groups are coupled to form a coupled beam in front of the remodeling optical system. In this regard, the beam forming optics are a combination optics configured to combine the laser beams of the output beam groups of the respective optical output channels, or the output beams of some optical output channels prior to the remodeling optics. Further may include combined optics configured to combine laser beams from the group to form a combined beam. The remodeling optics are preferably arranged such that they then receive the combined beam and reshape them into a beam package with a linearly extending beam cross section.
更なる精密化のために、ビーム経路の下流、すなわち再成形光学系に続いて均質化光学系を設けることができ、これは、有用な光分布に所望の特性を与えるために、再成形光学系のビームパケットを検出し、更に再成形する。 For further refinement, a homogenized optic can be provided downstream of the beam path, i.e. following the reshaped optics, which allows the reshaped optics to give the desired properties to the useful light distribution. The beam packet of the system is detected and further reshaped.
出力ビーム群のレーザビームは、任意に、ビーム成形光学系において互いに独立して光学的に成形することができる。この目的のために、ビーム成形光学系は、少なくとも1つの望遠鏡、特にアナモルフィック望遠鏡を有し、これは、光出力チャネルの1つ又は複数のレーザビームに作用することが考えられる。望遠鏡は、特に、ビーム経路内で互いに続く2つの収束レンズを備えることができ、これらのレンズは、例えば、それらの付加焦点距離から、それらの対向焦点面が一致するように(例えば、ケプラー望遠鏡の方法で)距離を置いて配置される。望遠鏡は、好ましくは、アナモルフィック望遠鏡として設計され、その結果、レーザビームは、それぞれのチャネル内でアナモルフィックに変形される。特に、望遠鏡は、レーザビームの伝搬方向に垂直な軸に沿って、画像スケールの円筒状の歪みを生じさせるように設計される。例えば、ビーム成形光学系が、2つの異なる歪方向(特に、2つの垂直方向に関して)に関して作用する、各出力ビーム群に対して又はある出力ビーム群に対して、ビーム経路内に直列に配置された2つのアナモルフィック望遠鏡を有することが考えられる。このようにして、ビームのプロパティを2つの垂直軸に対して調整できる。ここで述べた望遠鏡は特に再成形光学系の前のビーム経路に配置される。 The laser beams of the output beam group can optionally be optically molded independently of each other in the beam forming optical system. For this purpose, the beam forming optics have at least one telescope, particularly an anamorphic telescope, which may act on one or more laser beams in the optical output channel. Telescopes can in particular be equipped with two converging lenses that follow each other in the beam path, such as the Kepler telescope so that their facing focal lengths match, for example, from their additional focal length. Are placed at a distance (by the method of). The telescope is preferably designed as an anamorphic telescope so that the laser beam is transformed into an anamorphic within each channel. In particular, telescopes are designed to cause cylindrical distortion of the image scale along an axis perpendicular to the direction of propagation of the laser beam. For example, beam forming optics are arranged in series in the beam path for each output beam group or for one output beam group acting in two different strain directions (especially with respect to two vertical directions). It is conceivable to have only two anamorphic telescopes. In this way, the beam properties can be adjusted for the two vertical axes. The telescopes mentioned here are specifically placed in the beam path in front of the remodeling optics.
本発明の有利な態様は、異なるレーザ光源が異なる光入力チャネルに供給されることである。それぞれの光出力チャネルは、幾つか又は全ての入力チャネルからレーザビームを導くので、レーザ光源が故障しても、光出力チャネルは依然として均一に照射される。したがって、レーザ光源は、互いに独立して動作させることができる。 An advantageous aspect of the present invention is that different laser light sources are fed to different optical input channels. Since each light output channel guides the laser beam from some or all input channels, the light output channel is still uniformly illuminated even if the laser light source fails. Therefore, the laser light sources can be operated independently of each other.
また、本発明の有利な態様は、各レーザ光源が少なくとも2つの別個の(すなわち、互いに空間的に分離された)レーザビームを放射するように設計されているという事実から成る。特に、次いで、2つのレーザ光源が異なる光入力チャネルに放射され、1つのレーザ光源によって放射された少なくとも2つのレーザ光が入力ビーム群を形成することが提供される。このようなレーザ光源は、例えば、周波数倍増レーザ又は周波逓倍増レーザとして実装することができ、そこでは、残りの変換ビームもまた、再変換され、したがって、2つ以上の出力ビームを提供することができる。 Also, an advantageous aspect of the invention consists of the fact that each laser source is designed to emit at least two separate (ie, spatially separated from each other) laser beams. In particular, it is then provided that two laser sources are radiated to different light input channels and at least two laser beams emitted by one laser source form an input beam group. Such a laser source can be implemented, for example, as a frequency doubling laser or a frequency doubling laser, where the remaining converted beams are also reconverted, thus providing more than one output beam. Can be done.
本発明を以下に、図面を参照してより詳細に説明する。 The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings.
以下の説明及び図において、同一の参照記号は、同一の又は相互に対応する特徴のために使用される。 In the following description and figures, the same reference symbols are used for the same or corresponding features.
図1及び図2では、レーザシステム又はレーザ装置が示されており、これは全体として符号10で示されている。図示の例では、レーザシステム10は、レーザビームを放射するための2つのレーザ光源12a、12bを含む。図示の例では、レーザ光源12a、12bの各々は、2つの別個のレーザビーム14が平行に放射されるように設計されている。
1 and 2 show a laser system or laser device, which is indicated by
各レーザ光源12a,12bからのレーザ光は、それぞれ入力ビーム群16a,16bを形成する。入力ビーム群は、例えば、各々が1つのレーザビーム14のみを放射する複数のレーザ光源によって供給することもできることは言うまでもない。入力ビーム群16a、16bはそれぞれ、光入力チャネル18a及び18bを通って供給光学系20に放射される。この点に関し、供給光学系20は、各光入力チャネル18a又は18bに対して、関連するビーム入口22a又は22bを有する(図2参照)。光入力チャネル18a又は18bは、例えば、レーザビームを供給光学系20に結合するための適切な光学素子又は光学装置を有することができる。
The laser light from each of the
また、供給光学系20は、第1及び第2の光出力チャネル24a及び24bをそれぞれ有する。供給光学系20では、第1及び第2の光入力チャネル18a、18bを通して照射されたレーザビーム14は、以下により詳細に説明する方法で、光出力チャネル24a及び24bに導かれる。この点において、レーザビーム14の出力ビーム群26a及び26bは、それぞれ第1及び第2の光出力チャネル24a、24bにおいて提供される。
Further, the supply
次いで、光出力チャネル24a、24bから送出された出力ビーム群26a、26bは、ビーム成形光学系28によって受光され、所望の有用な光分布Lに変換される。図示の例では、線形ビーム断面を有する。
Next, the
出力ビーム群26a,26bのレーザビーム14からの線状の有用な光分布Lを成形するために、ビーム成形光学系28は、通常、様々な光学的に機能する装置を備える。例えば、出力ビーム群26a又は26bのレーザビーム又はそのサブグループが最初に1つ以上の望遠鏡30を通過することが考えられる。このような望遠鏡30は、特にアナモルフィックに設計することができ、その結果、ビーム断面が適切な方法で予備成形される。
In order to form a useful linear light distribution L from the
次いで、ビーム経路に続いて、レーザビーム14は、例えば、出力ビーム群26a、26bのレーザビーム14から細長いビーム断面を有する1つ以上のビームパケットを形成する再成形光学系32を通って案内される。このようにして予め形成されたビームパケットは、例えば均質化光学系34と混合され、強度プロファイルにおいて平滑化されるので、所望の有用な光分布Lを提供することができる。
Following the beam path, the
再成形光学系32は、原理的に、いくつかの別個の変換素子33を有し得る(図1参照)。例えば、1つの変換素子33がそれぞれ、出力ビーム群26a、26bのうちの1つのみからのレーザビーム14に作用することが考えられる。ただし、この構成は必須ではない。また、再成形光学系32は、出力ビーム群26a、26bの全てのレーザビームに対する共通変換素子を備えることができる。この場合、ビーム成形光学系28は、様々な出力ビーム群26a、26bのレーザビームを結合ビームに結合する、再成形光学系の上流に接続された組み合わせ光学系を有することができる。一実施形態(図1参照)によれば、ビーム成形光学系28は、それぞれの光出力チャネル24a、24bの出力ビーム群26a、26bのレーザビームを組み合わせる組み合わせ光学系35を有することもできる。
The remolding
供給光学系20は、複数のビームステアリング要素及び/又はビームガイド要素36を有し、その手段により、ビーム経路38が供給光学系20内に予め定められている。図示の例では、ビーム経路38が数回折り畳まれるので、比較的長い光路をコンパクトな設置スペースで覆うことができ、従って、ビーム特性を成形するための光学素子(詳細には示されていない)のために十分なスペースが提供される。
The supply
供給光学系20は、入力ビーム群16a、16bのレーザビーム14が、最初に互いに分離して走行し、また、それぞれの他の入力ビーム群のレーザビームとは別個に走行するように設計される。図示の例では、供給光学系20はまた、ビーム偏向及び/又はビーム誘導のための光学素子40(ここでは、偏向ミラー)を含み、これは、それぞれの入力ビーム群16a又は16bの1つのレーザビームにのみ作用する。
The supply
光学素子40は、光学素子40によって検出されないそれぞれの入力ビーム群16a又は16bのレーザビーム14よりも、寧ろ検出されたレーザビームをそれぞれの他の光出力チャネル24a又は24bに向けるように設計される。これは、各出力ビーム群26a、26bが、各々、第1の光入力チャネル18aの入力ビーム群16aからの少なくとも1つのレーザビーム14と、第2の光入力チャネル18bの入力ビーム群16bからの少なくとも1つのレーザビーム14とを含むことを確実にする。この点に関し、供給光学系20は、光出力チャネル24a、24bのそれぞれの出力ビーム群26a、26bにおいて異なる対で走行するように、2つの入力ビーム群16a及び16bにグループ分けされたレーザビーム14を再配置するように設計される。
The
また、供給光学系20は、他のレーザビーム14に対して少なくとも1つのレーザビームの光路を変更することができる経路調整光学系42を含むことができる。これにより、例えば、パルスレーザ光源12a、12bによる動作中に、レーザシステム10に所望の動作を経時的に与えることが可能になる。
Further, the supply
図2に見られるように、レーザシステム10は、特にモジュール構造を有する。特に、供給光学系20及び/又はビーム成形光学系28は、それぞれ、それ自体のモジュール筐体44を有してよい。モジュール構造のため、設置スペースが比較的小さくコンパクトなシステムが構築できる。この目的のために、供給光学系20内及びビーム成形光学系28内のビーム経路が、互いに直線的に隣接せず、代わりに、角度を付けられ又は折り畳まれた構成である場合に、特に有利である。図示の例では、供給光学系20内のビーム経路38は、数回折り畳まれ、1つの平面内に延びている(図1参照)。従って、供給光学系20のモジュール筐体44は、(すなわち、平面に対して平行な延長部よりも小さい、前記平面に対して垂直な延長部を有する)平坦な立方形又は箱状の筐体として成形することができる。次いで、光出力チャネル24a、24b(出力ビーム群26a、26b)に設けられたレーザビームを別の方向に通過させることができる。例えば、ビーム成形光学系28は、供給光学系20のビーム経路38に対して本質的に垂直な平面内に延在するビーム経路を有することができる(図1参照)。
As can be seen in FIG. 2, the
図示の例では、第1の光入力チャネル18a及び第2の光入力チャネル18bに対するビーム入口22a、22bは、供給光学系20のモジュール筐体44の異なる側に配置されている。例えば、レーザ光源12a、12bは、供給光学系20に対して互いに対向して配置され、反対のビーム方向に放射することができる。種々のレーザ光源は、もちろん、それらのそれぞれのビーム方向が互いに鋭角又は鈍角を包むように配置することもできる。また、レーザ光源は、平行なビーム方向を有し、例えば、互いに垂直方向にオフセットして配置することができる。一般的な態様によれば、種々のレーザ光源12a、12bは、それらの筐体が互いに離間するように配置される。このように、2つのレーザ光源のうちの1つに対する作業は、他のレーザ光源に影響を与えることなく行うことができる。また、コンパクトな構造を可能にした。
In the illustrated example, the
Claims (13)
レーザビーム(14)を放射するための少なくとも2つのレーザ光源(12a、12b)と、
少なくとも第1の光入力チャネル(18a)と第2の光入力チャネル(18b)とを備え、レーザビーム(14)のための第1の光出力チャネル(24a)と第2の光出力チャネル(24b)とを有する供給光学系(20)と、
光出力チャネル(24a,24b)のレーザビーム(14)から有用な光分布(L)を成形するビーム成形光学系(28)と、
を備え、
前記第1の光入力チャネル(18a)と前記第2の光入力チャネル(18b)とは、各々が少なくとも2つのレーザビーム(14)を含む1つの入力ビーム群(16a、16b)を供給するように設計され、前記第1の光出力チャネル(24a)と第2の光出力チャネル(24b)とは、各々が少なくとも2つのレーザビーム(14)を含む1つの出力ビーム群(26a、26b)を案内するように設計され、
且つ供給光学系(20)は、各出力ビーム群(26a、26b)が第1の光入力チャネル(18a)の入力ビーム群(16a)からの少なくとも1つのレーザビーム(14)および第2の光入力チャネル(18b)の入力ビーム群(16b)からの少なくとも1つのレーザビーム(14)を含むように、供給されたレーザビーム(14)を再配置するように設計されていることを特徴とする
レーザシステム(10)。 A laser system (10) for producing a useful light distribution (L) having a linear beam cross section supplied by a plurality of laser beams (14).
At least two laser light sources (12a, 12b) for radiating the laser beam (14), and
It comprises at least a first optical input channel (18a) and a second optical input channel (18b), a first optical output channel (24a) and a second optical output channel (24b) for the laser beam (14). ), And the supply optical system (20),
A beam forming optical system (28) that forms a useful light distribution (L) from a laser beam (14) of an optical output channel (24a, 24b), and
Equipped with
The first optical input channel (18a) and the second optical input channel (18b) are such that they each supply one input beam group (16a, 16b) containing at least two laser beams (14). The first optical output channel (24a) and the second optical output channel (24b) each include one output beam group (26a, 26b) including at least two laser beams (14). Designed to guide you
Further, in the supply optical system (20), each output beam group (26a, 26b) has at least one laser beam (14) and a second light from the input beam group (16a) of the first optical input channel (18a). It is characterized by being designed to rearrange the supplied laser beam (14) to include at least one laser beam (14) from the input beam group (16b) of the input channel (18b). Laser system (10).
Any of claims 1-12, where each laser light source (12a, 12b) provides at least two separate laser beams (14) and is designed to emit to different optical input channels (18a, 18b). The laser system (10) according to claim 1.
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