JPWO2020081335A5 - - Google Patents

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JPWO2020081335A5
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(関連出願)
本出願は、2018年10月15日に出願された、米国仮特許出願第62/745,623号に基づく利益及び優先権を主張し、その開示の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。
(Related application)
This application claims benefits and priorities under US Provisional Patent Application No. 62 / 745,623, filed October 15, 2018, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. ..

様々な実施の形態において、本発明はレーザシステムに関し、特に、スロー軸コリメータの特定の配置を有するレーザシステムに関する。 In various embodiments, the present invention relates to a laser system, in particular to a laser system having a particular arrangement of slow axis collimators.

高出力レーザシステムは、溶接、切削、穴あけ加工及び材料加工等、異なる複数の用途に使用されている。このようなレーザシステムは、一般的に、レーザ発振器と、加工される工作物上にレーザ光を集光させる光学システムとを含む。レーザ発振器からのレーザ光は光ファイバ(または、単に「ファイバ」)に結合される。レーザシステムのための光学システムは、通常、最高品質のレーザビーム、または同等に、最低ビームパラメータ積(BPP)を有するビームを発生させるように設計される。BPPは、レーザビームの発散角(半角)と最も狭い点におけるビームの半径(即ち、ビームウェイスト、最小スポット径)との積である。即ち、Dが焦点(ウェイスト)直径であり、NAが開口数であると、BPP=NA×D/2であり、よって、NA及び/またはDを変化することによってBPPを変化することができる。BPPはレーザビームの品質、及びどの程度小さいスポットに集光できるかを定量化し、一般的にミリメートル-ミリラジアン(mm-mrad)の単位で表記される。ガウスビームは、レーザ光の波長をπ(pi)で割ることで得られる、取り得る最も低いBPPを有する。同じ波長における理想的なガウスビームに対する実際のビームのBPPの比はMと示され、波長から独立したビーム品質の基準である。 High power laser systems are used in a number of different applications such as welding, cutting, drilling and material processing. Such a laser system generally includes a laser oscillator and an optical system that focuses the laser light onto the workpiece to be machined. Laser light from a laser oscillator is coupled to an optical fiber (or simply "fiber"). Optical systems for laser systems are typically designed to generate the highest quality laser beams, or equivalently, beams with the lowest beam parameter product (BPP). BPP is the product of the divergence angle (half angle) of the laser beam and the radius of the beam at the narrowest point (ie, beam waste, minimum spot diameter). That is, if D is the focal diameter and NA is the numerical aperture, then BPP = NA × D / 2, and thus BPP can be changed by changing NA and / or D. BPP quantifies the quality of a laser beam and how small a spot can be focused, commonly expressed in millimeter-miradian (mm-mrad) units. The Gaussian beam has the lowest possible BPP obtained by dividing the wavelength of the laser beam by π (pi). The ratio of the BPP of the actual beam to the ideal Gaussian beam at the same wavelength is shown as M 2 , which is a wavelength-independent measure of beam quality.

波長合成技術(WBC)は、レーザダイオード、レーザダイオードバー、ダイオードバーのスタック、または1または2次元アレーに配置された他のレーザからの出力パワー及び輝度を調節するための技術である。発振器の1または両方の次元のアレーに沿ってビームを合成するWBC方法が開発された。一般的なWBCシステムは、マルチ波長ビームを形成する分散要素を用いて合成される1つまたは複数のダイオードバー等、複数の発振器を含む。WBCシステム内の各発振器は個別に共振し、ビーム合成の次元に沿って分散要素によりフィルタされる、共通の部分反射型出力カプラからの波長特性を有するフィードバックを通じて安定化される。例示的なWBCシステムは、2000年2月4日に出願された、米国特許第6,192,062号と、1998年9月8日に出願された、米国特許第6,208,679号と、2011年8月25日に出願された、米国特許第8,670,180号と、2011年3月7日に出願された、米国特許第8,559,107号と、において説明され、各出願の開示の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。 Wavelength synthesis technology (WBC) is a technology for adjusting the output power and brightness from a laser diode, a laser diode bar, a stack of diode bars, or another laser located in a one or two-dimensional array. A WBC method has been developed that synthesizes beams along an array of one or both dimensions of the oscillator. A typical WBC system includes multiple oscillators, such as one or more diode bars synthesized using dispersion elements that form a multi-wavelength beam. Each oscillator in the WBC system resonates individually and is stabilized through feedback with wavelength characteristics from a common partially reflective output coupler, filtered by dispersion elements along the dimensions of beam synthesis. Exemplary WBC systems are US Pat. No. 6,192,062, filed February 4, 2000, and US Pat. No. 6,208,679, filed September 8, 1998. , US Pat. No. 8,670,180, filed August 25, 2011, and US Pat. No. 8,559,107, filed March 7, 2011, respectively. The entire disclosure of the application is incorporated herein by reference.

様々なWBCレーザシステムは、WBC次元と呼ばれる単一の方向または次元に沿って、ビーム発振器に発振されるビームを合成する。よって、WBCシステムまたは「共振器」は、多くの場合、WBC次元における同一平面に位置する様々な要素を特徴とする。上述の文献に開示されるように、WBCレーザシステムは、多くの場合、ダイオードバーまたは他のマルチビーム発振器を特徴とし、そこからの出力は単一の出力ビームに合成される。省スペース化及び効率のため、各ダイオードバーは、ファスト軸(fast-axis)コリメータと、ビーム伝播方向に対して直交する平面において、ビームのファスト軸及びスロー(slow)軸を90°回転させる光学ローテータ(または「光学ツイスタ(optical twister)」)とに合成してもよい。このようなWBCシステムにおいて、ビームのスロー軸は、非WBC次元または光学ローテータの光学的下流側の方向にある。よって、単一ダイオードバーの発振器は、単一のスロー軸コリメーションレンズ(または「スロー軸コリメータ」)によって、スロー軸において全てコリメートされてもよい。 Various WBC laser systems synthesize a beam oscillated by a beam oscillator along a single direction or dimension called the WBC dimension. Thus, a WBC system or "resonator" is often characterized by various coplanar elements in the WBC dimension. As disclosed in the above literature, WBC laser systems often feature diode bars or other multi-beam oscillators from which the outputs are combined into a single output beam. For space savings and efficiency, each diode bar has a fast-axis collimator and optics that rotate the beam's fast and slow axes by 90 ° in a plane orthogonal to the beam propagation direction. It may be combined with a rotator (or "optical twister"). In such a WBC system, the slow axis of the beam is in the non-WBC dimension or in the direction optically downstream of the optical rotator. Thus, a single diode bar oscillator may be all collimated in the slow axis by a single slow axis collimator (or "slow axis collimator").

加えて、WBC共振器の効率を最大化するためには、WBCシステムにおける分散要素は、通常、WBC次元におけるリトロー(Littrow)角で構成される。分散要素からの第1次反射が発振器まで戻るように伝播することを抑制するためには、分散要素は非WBC方向に(即ち、スロー軸に沿って)傾斜されてもよい。しかしながら、分散要素の傾斜は、分散要素上に入射する異なるビームにおける異なる複合(compound)角度をもたらし、よって、異なる発振器によって発振されるビームにおいて、分散要素の光学的下流側のスロー軸のポインティングエラー(pointing error)を誘発する。よって、ポインティングエラーを抑制し、よってシステムの効率を向上する改善されたWBCシステム設計が求められている。 In addition, in order to maximize the efficiency of the WBC resonator, the dispersion element in the WBC system is usually composed of the Littrow angle in the WBC dimension. In order to prevent the primary reflection from the dispersion element from propagating back to the oscillator, the dispersion element may be tilted in the non-WBC direction (ie, along the slow axis). However, the tilt of the dispersion element results in different compound angles in different beams incident on the dispersion element, and thus in the beam oscillated by different oscillators, the pointing error of the optical downstream slow axis of the dispersion element. (Pointing error) is triggered. Therefore, there is a need for an improved WBC system design that suppresses pointing errors and thus improves system efficiency.

本発明の実施の形態によるシステム及び技術は、例えば、WBCシステムの非WBC方向または寸法における分散要素の傾斜によって誘発されるポインティングエラー(例えば、スロー軸ポインティングエラー)を補填する。非WBC次元は、ビームが合成されるWBC次元とは異なり、様々な実施の形態において、略直交する。様々な実施の形態において、このようなポインティングエラーは、個別のインターリービング(interleaving)ミラーの操作によって、分散要素においてビームスミア(smear)に変換される。本発明の実施の形態は、「階段状(staircased)」の、即ち、互いに対して、高さ及び/または位置(例えば、縦方向の位置)において異なるスロー軸コリメーション(SAC)レンズのアレーを用いて、ビームスミアを低減または実質的に排除する。各SACレンズは、ダイオードバーまたは他の発振器に関連しており、全ての発振器からのビームは、光学的下流側において、マルチ波長ビームに合成される。 The systems and techniques according to embodiments of the present invention compensate for pointing errors (eg, slow axis pointing errors) induced by tilting of the dispersion elements in the non-WBC direction or dimensions of the WBC system, for example. The non-WBC dimension is substantially orthogonal in various embodiments, unlike the WBC dimension in which the beam is synthesized. In various embodiments, such pointing errors are converted into beam smears at the dispersion element by manipulating the individual interleaving mirrors. Embodiments of the invention use arrays of "staircased", ie, slow axis collimation (SAC) lenses that differ in height and / or position (eg, vertical position) with respect to each other. And reduce or substantially eliminate beam smear. Each SAC lens is associated with a diode bar or other oscillator, and the beams from all oscillators are combined into a multi-wavelength beam on the optical downstream side.

本発明の実施の形態において、ビーム発振器(または、単に「発振器」)は、ダイオードレーザ、ファイバレーザ、ファイバピグテール(fiber-pigtailed)ダイオードレーザ等を含んでもよく、それから本質的に構成されてもよく、またはそれから構成されてもよく、及び、個別に、または1若しくは2次元のアレーとしてグループでパッケージ化されてもよい。様々な実施の形態において、発振器または発振器アレーは、各バーが複数の(例えば、数十の)発振器を有する高出力ダイオードバーである。発振器は、発振器のコリメーション及びビーム成形のためにそこに取り付けられたマイクロレンズを有してもよい。変換光学系は、通常共焦点であり、発振器と分散要素(例えば、回折格子)との間に配置され、異なる発振器からの個別のビームをコリメートし、特にWBC次元において(即ち、ビームが合成される次元または方向において)、格子の中央に向かってビームの全ての主光線を収束させる。分散要素に回折されたメインビームは、部分反射型出力カプラに伝播し、出力カプラは、個別の発振器にフィードバックを提供し、分散要素によって個別の発振器の波長を規定する。即ち、カプラは、様々なビームを個別の発振器へ反射して戻し、よって、外部のレーザキャビティを形成し、合成されたマルチ波長ビームを溶接、切断、加工、処理等の用途のために、及び/または1つまたは複数の光ファイバ内に結合するために伝播する。 In embodiments of the present invention, the beam oscillator (or simply "oscillator") may include a diode laser, a fiber laser, a fiber-pigtailed diode laser, etc., and may be essentially configured from it. , Or may be composed of them, and may be packaged individually or in groups as a one- or two-dimensional array. In various embodiments, the oscillator or oscillator array is a high power diode bar where each bar has a plurality of (eg, dozens) oscillators. The oscillator may have microlenses attached therein for the collimation and beam shaping of the oscillator. The conversion optics are usually confocal, placed between the oscillator and the grating (eg, the grating), collimating individual beams from different oscillators, especially in the WBC dimension (ie, the beams are synthesized). Confocals all primary rays of the beam towards the center of the grating (in any dimension or direction). The main beam diffracted by the dispersion element propagates to the partially reflective output coupler, which provides feedback to the individual oscillators, which defines the wavelength of the individual oscillators by the dispersion element. That is, the coupler reflects various beams back to the individual oscillators, thus forming an external laser cavity, and the synthesized multi-wavelength beam is used for welding, cutting, processing, processing, etc. / Or propagate to bond within one or more optical fibers.

本発明の様々な実施の形態は、2015年2月26日に出願された、米国特許出願第14/632,283号、及び2016年6月21日に出願された、米国特許出願第15/188,076号に記載されるように、出力レーザビームのBPPを変化する技術を特徴とするレーザシステムにおいて使用されてもよく、それらの開示の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。本発明の実施の形態によるレーザシステムは、2019年5月21日に出願された、米国特許出願第16/417,861号に記載されるように、パワー及び/またはスペクトラム監視機能を含んでもよく、その開示の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。本発明の実施の形態は、2019年1月28日に出願された、米国仮特許出願第62/797,438号に記載されるように、位置合わせ技術及びシステムを含んでもよく、その開示の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。 Various embodiments of the invention are described in U.S. Patent Application No. 14 / 632,283, filed February 26, 2015, and U.S. Patent Application No. 15 /, filed June 21, 2016. As described in 188,076, they may be used in laser systems characterized by techniques that change the BPP of the output laser beam, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. A laser system according to an embodiment of the invention may include power and / or spectrum monitoring as described in US Patent Application No. 16 / 417,861 filed May 21, 2019. , The entire disclosure is incorporated herein by reference. Embodiments of the invention may include alignment techniques and systems as described in US Provisional Patent Application No. 62/797,438, filed January 28, 2019, the disclosure of which. The whole is incorporated herein by reference.

本明細書にて、「光学要素」は、特に記載がない限り、電磁気放射を方向転換させる、反射させる、曲げる、または他のいずれかの方法で光学的に操作する、レンズ、鏡、プリズム、回折格子等のいずれかを指してもよい。本明細書にて、ビーム発振器、発振器、またはレーザ発振器、またはレーザは、電磁気ビームを発生させるが、自己共鳴するまたはしない半導体要素等のいずれかの電磁気ビーム発振器装置を含む。これらは、ファイバレーザ、ディスクレーザ、非個体レーザ等を含む。一般的に、各発振器は、背面反射面、少なくとも1つの光学利得媒体、及び正面反射面を含む。光学利得媒体は、電磁気放射の振幅を増加させる。電磁気放射は、電磁気スペクトラムのいずれかの特定部分に限定されておらず、可視光、赤外線及び/または紫外線であってもよい。発振器は、複数のビームを照射するように構成されたダイオードバー等、実質的に複数のビーム発振器を含んでもよくまたはそれからなってもよい。本明細書における実施の形態において受ける入力ビームは、単一波長、または先行技術において知られている様々な技術を用いて結合されるマルチ波長ビームであってもよい。 As used herein, an "optical element" is a lens, mirror, prism, unless otherwise specified, that directs, reflects, bends, or otherwise optically manipulates electromagnetic radiation. It may point to any of the diffraction gratings and the like. As used herein, a beam oscillator, oscillator, or laser oscillator, or laser, includes any electromagnetic beam oscillator device, such as a semiconductor element that produces an electromagnetic beam but does or does not self-resonate. These include fiber lasers, disc lasers, non-solid lasers and the like. Generally, each oscillator includes a back reflective surface, at least one optical gain medium, and a front reflective surface. The optical gain medium increases the amplitude of electromagnetic radiation. The electromagnetic radiation is not limited to any particular part of the electromagnetic spectrum and may be visible light, infrared and / or ultraviolet light. The oscillator may include or consist of substantially a plurality of beam oscillators, such as a diode bar configured to irradiate a plurality of beams. The input beam received in the embodiments herein may be a single wavelength beam or a multi-wavelength beam coupled using various techniques known in the prior art.

本明細書にて、回折格子が例示的な分散要素として使用されるが、本発明の実施の形態は、例えば、分散プリズム、透過格子、またはエシェル(Echelle)格子等の他の分散要素を使用してもよい。本発明の実施の形態は、2017年1月19日に出願された米国特許出願第15/410,277号に記載されるように、1つまたは複数の回折格子に加えて、1つまたは複数のプリズムを使用してもよく、その開示の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。 Although diffraction gratings are used herein as exemplary dispersion elements, embodiments of the invention use other dispersion elements such as, for example, dispersion prisms, transmission gratings, or Echelle gratings. You may. Embodiments of the invention are one or more in addition to one or more diffraction gratings, as described in U.S. Patent Application No. 15 / 410,277 filed January 19, 2017. Prism may be used, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

本発明の実施の形態は、マルチ波長出力ビームを光ファイバに結合する。様々な実施の形態において、光ファイバは、単一のコアを囲む複数のクラッド層、1つのクラッド層内に複数の離散的なコア領域(または「コア」)、または複数のクラッド層に囲まれた複数のコアを有する。様々な実施の形態において、出力ビームは、切削、溶接等の用途のために、工作物に導かれてもよい。 An embodiment of the present invention couples a multi-wavelength output beam to an optical fiber. In various embodiments, the optical fiber is surrounded by a plurality of clad layers surrounding a single core, a plurality of discrete core regions (or "cores") within one clad layer, or a plurality of clad layers. Has multiple cores. In various embodiments, the output beam may be guided to the workpiece for applications such as cutting, welding, and the like.

後述の一般的な説明において説明されるようなレーザダイオードのアレー、バー及び/またはスタックは、本明細書にて説明される革新の実施の形態と関連して使用されてもよい。レーザダイオードは、個別にまたはグループ、一般的に1次元列/アレー(ダイオードバー)または2次元アレー(ダイオードバースタック)でパッケージ化されてもよい。ダイオードアレースタックは、一般的にダイオードバーの縦方向のスタックである。レーザダイオードバーまたはアレーは、一般的に、同等な単一のブロードエリア型ダイオードより、実質的に高いパワー及びコスト効率を達成する。高出力ダイオードバーは、一般的に、ブロードエリア型発振器のアレーを収容し、比較的低いビーム品質で数十ワットを発生させる。高いパワーに係らず、その輝度は、ブロードエリア型レーザダイオードよりも低いことが多い。数百または数千ワットの非常に高いパワーの発生のため、高出力スタックダイオードバーを生成するため、高出力ダイオードバーは重ねられてもよい。レーザダイオードアレーは、ビームを自由空間内またはファイバ内に照射するために構成されてもよい。ファイバ結合ダイオードレーザアレーは、ファイバレーザ及びファイバ増幅器のためのポンピングソースとして、便宜的に使用されてもよい。 Arrays, bars and / or stacks of laser diodes as described in the general description below may be used in connection with embodiments of the innovation described herein. Laser diodes may be packaged individually or in groups, generally in a one-dimensional array / array (diode bar) or two-dimensional array (diode bar stack). A diode array stack is generally a vertical stack of diode bars. Laser diode bars or arrays generally achieve substantially higher power and cost efficiency than comparable single broad area diodes. High power diode bars typically accommodate an array of broad area oscillators and generate tens of watts with relatively low beam quality. Despite the high power, its brightness is often lower than that of broad area laser diodes. Due to the very high power generation of hundreds or thousands of watts, the high power diode bars may be stacked to produce a high power stack diode bar. The laser diode array may be configured to irradiate the beam into free space or into the fiber. Fiber coupled diode laser arrays may be conveniently used as pumping sources for fiber lasers and fiber amplifiers.

ダイオードレーザバーは、半導体レーザの種類であり、ブロードエリア型発振器の1次元アレーを含む、または、代替的に、例えば、10-20個の細いストライプ発振器を含むサブアレーを含む。ブロードエリア型ダイオードバーは、一般的に、例えば、19-49個の発振器を含み、それぞれ、例えば、1μm×100μmの桁の寸法を有する。1μmの寸法に沿ったビーム品質、またはファスト軸(fast-axis)は、一般的に、回折限界を有する。100μmの寸法に沿ったビーム品質、またはスロー軸(slow-axis)は、一般的に、複数回の回折限界を有する。一般的に、商業的用途のためのダイオードバーは、1から4mmの桁のレーザ共振器長さを有し、幅方向に約10mmであり、数十ワットの出力パワーを発生させる。多くのダイオードバーは780から1070nmの波長範囲内で操作され、808nmの波長(ポンピングされたネオジムレーザ)および940nm(ポンピングされたYb:YAG)が最も顕著である。915-976nmの波長範囲は、エルビウムドープ、イッテルビウムドープの高出力ファイバレーザと増幅器のポンピングに使用される。 Diode laser bars are a type of semiconductor laser that include a one-dimensional array of broad area oscillators, or alternatives, a subarray that includes, for example, 10-20 thin striped oscillators. Broad area diode bars typically include, for example, 19-49 oscillators, each with, for example, 1 μm × 100 μm digit dimensions. Beam quality along a dimension of 1 μm, or fast-axis, generally has a diffraction limit. Beam quality along a dimension of 100 μm, or slow-axis, generally has multiple diffraction limits. Generally, diode bars for commercial use have laser cavity lengths in the order of 1 to 4 mm, are about 10 mm in the width direction, and generate tens of watts of output power. Many diode bars are operated in the wavelength range of 780 to 1070 nm, with a wavelength of 808 nm (pumped neodymium laser) and 940 nm (pumped Yb: YAG) being the most prominent. The wavelength range of 915-976 nm is used for pumping erbium-doped, ytterbium-doped high-power fiber lasers and amplifiers.

ダイオードスタックは、単に、非常に高い出力パワーを照射できる複数のダイオードバーの配置である。ダイオードレーザスタック、マルチバーモジュール、または2次元レーザアレーとも呼ばれ、最も一般的なダイオードスタック配置は、縦方向のスタックであり、効果的なエッジ発振器の2次元アレーである。このようなスタックは、薄いヒートシンクにダイオードバーを取り付け、ダイオードバーとヒートシンクとの周期的なアレーを得るように、このアセンブリをスタックすることで形成されてもよい。横方向のダイオードスタック及び2次元スタックもある。高いビーム品質のためには、ダイオードバーは一般的に可能な限り互いに近くあるべきである。他方で、効果的な冷却のためには、バーの間に取り付けられたヒートシンクにおいて、ある最低厚みが必要である。このダイオードバーの間隔のトレードオフは、縦方向のダイオードスタックのビーム品質(及び、したがって、その輝度)が、単一のダイオードバーのものより非常に低いことをもたらす。しかしながら、例えば、異なるダイオードスタックの出力の空間的インターリービング(interleaving)すること、偏光結合すること、または波長の多重化(multiplexing)すること等、この問題を大幅に改善するいくつかの方法がある。高出力ビームシェーパーの様々な種類及び関連した装置は、このような目的のために開発されている。ダイオードスタックは極めて高い出力パワー(例えば、数百または数千ワット)を提供してもよい。 A diode stack is simply an arrangement of multiple diode bars capable of irradiating very high output power. Also called a diode laser stack, multi-bar module, or two-dimensional laser array, the most common diode stack arrangement is a vertical stack, which is an effective two-dimensional array of edge oscillators. Such a stack may be formed by attaching a diode bar to a thin heatsink and stacking this assembly to obtain a periodic array of diode bars and heatsink. There are also lateral diode stacks and 2D stacks. For high beam quality, the diode bars should generally be as close to each other as possible. On the other hand, for effective cooling, a certain minimum thickness is required in the heat sink mounted between the bars. This diode bar spacing trade-off results in the beam quality (and therefore its brightness) of the longitudinal diode stack being much lower than that of a single diode bar. However, there are several ways to significantly improve this problem, such as spatial interleaving, polarization coupling, or wavelength multiplexing of the outputs of different diode stacks. .. Various types of high power beam shapers and related equipment have been developed for this purpose. Diode stacks may provide extremely high output power (eg, hundreds or thousands of watts).

本発明の実施の形態に基づいて形成された出力ビームは、工作物を加工するために使用されてもよく、よって、単に表面を光でプローブ(probe)する光学技術(例えば、反射率測定)とは対照的に、工作物の表面は物理的に変更され、及び/または表面上または表面内にある特徴が形成される。本発明の実施の形態に基づいた例示的加工は、切断、溶接、穴あけ加工、及びはんだ付けを含む。本発明の様々な実施の形態は、レーザビームからの照射で工作物の表面の全体または実質的に全体を照らさず、1つまたは複数の点において、または1次元的直線または曲線の加工パスに沿って、工作物を加工してもよい。このような1次元のパスは、複数のセグメントによって構成されてもよく、それぞれは直線または曲線であってもよい。 The output beam formed according to an embodiment of the present invention may be used to machine a workpiece, thus an optical technique (eg, reflectance measurement) that simply probes the surface with light. In contrast, the surface of the workpiece is physically altered and / or features are formed on or within the surface. Exemplary machining based on embodiments of the present invention includes cutting, welding, drilling, and soldering. Various embodiments of the invention do not illuminate the entire surface or substantially the entire surface of the workpiece with irradiation from a laser beam, at one or more points, or in a one-dimensional straight or curved machining path. The workpiece may be processed along with it. Such a one-dimensional path may be composed of a plurality of segments, each of which may be a straight line or a curved line.

本発明の実施の形態は、異なる種類の加工技術または異なる種類の加工される材料のために性能を向上または最適化するように、ビーム形状及び/またはBPPを変更させてもよい。本発明の実施の形態は、2015年2月26日に出願された米国特許出願第14/632,283号、2015年6月23日に出願された米国特許出願第14/747,073号、2015年9月14日に出願された米国特許出願第14/852,939号、2016年6月21日に出願された米国特許出願第15/188,076号、2017年4月5日に出願された米国特許出願第15/479,745号、及び2017年7月14日に出願された米国特許出願第15/649,841号に記載される、BPP及び/またはレーザビーム形状を変更させる様々な方法を用いてもよい。それぞれの開示の全体は、本明細書にて参照することによって組み込まれる。 Embodiments of the invention may modify the beam shape and / or BPP to improve or optimize performance for different types of processing techniques or different types of processed materials. Embodiments of the invention are U.S. Patent Application No. 14 / 632,283 filed February 26, 2015, U.S. Patent Application No. 14 / 747,073 filed June 23, 2015, U.S. Patent Application No. 14 / 852,939 filed September 14, 2015, U.S. Patent Application No. 15 / 188,076 filed June 21, 2016, filed April 5, 2017. Various changes in BPP and / or laser beam shape as described in U.S. Patent Application No. 15 / 479,745 and U.S. Patent Application No. 15 / 649,841 filed on July 14, 2017. Method may be used. The entire disclosure of each is incorporated herein by reference.

ある態様において、本発明の実施の形態は、レーザシステムを特徴として、レーザシステムは、それぞれ1つまたは複数のビームを発振する複数のビーム発振器と、分散要素と、複数のコリメータと、複数のインターリービングミラーと、部分反射型出力カプラと、を含み、それから本質的に構成され、またはそれから構成される。分散要素は、ビームを受けて、ビームを、波長合成(WBC)次元において、マルチ波長ビームに合成する。複数のコリメータは、ビーム発振器の光学的下流側及び分散要素の光学的上流側に配置される。各コリメータは、ビーム発振器から1つまたは複数のビームを受け、1つまたは複数のビームを非WBC次元においてコリメートする。複数のインターリービングミラーは、ビーム発振器の光学的下流側、及び分散要素の光学的上流側に配置されてもよい。複数のインターリービングミラーは、複数のコリメータの光学的下流側に配置されてもよい。複数のコリメータは、複数のインターリービングミラーの光学的下流側に配置されてもよい。各インターリービングミラーは、ビーム発振器から分散要素に向かう1つまたは複数のビームを反射する。部分反射型出力カプラは、分散要素からマルチ波長ビームを受けて、出力ビームとしてマルチ波長ビームの第1部分を透過させ、分散要素に向かってマルチ波長ビームの第2部分を反射して戻す。分散要素は、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜され、よって、分散要素からのビームの第1次反射は、ビーム発振器から離れる方向に向けられ、マルチ波長ビームにポインティングエラーをもたらす。マルチ波長ビームのポインティングエラーを減少させるように、1つまたは複数のインターリービングミラーは、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜され、分散要素で、非WBC次元においてビームスミアをもたらす。2つ以上のコリメータの光軸は、非WBC次元において、互いに対して変位しており、傾斜されたインターリービングミラーによるビームスミアは低減される。 In certain embodiments, embodiments of the present invention feature a laser system, wherein the laser system comprises a plurality of beam oscillators, each of which oscillates one or more beams, a dispersion element, a plurality of collimators, and a plurality of inters. It includes a leaving mirror and a partially reflective output coupler, which is essentially configured or composed of it. The dispersion element receives the beam and synthesizes the beam into a multi-wavelength beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension. The plurality of collimators are arranged on the optical downstream side of the beam oscillator and on the optical upstream side of the dispersion element. Each collimator receives one or more beams from a beam oscillator and collimates the one or more beams in the non-WBC dimension. The plurality of interleaving mirrors may be arranged on the optical downstream side of the beam oscillator and on the optical upstream side of the dispersion element. The plurality of interleaving mirrors may be arranged optically downstream of the plurality of collimators. The plurality of collimators may be arranged on the optical downstream side of the plurality of interleaving mirrors. Each interleaving mirror reflects one or more beams from the beam oscillator towards the dispersion element. The partially reflective output coupler receives a multi-wavelength beam from a dispersion element, transmits the first portion of the multi-wavelength beam as an output beam, and reflects back the second portion of the multi-wavelength beam toward the dispersion element. The dispersion element is tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension, so that the primary reflection of the beam from the dispersion element is directed away from the beam oscillator, resulting in pointing errors in the multi-wavelength beam. One or more interleaving mirrors are tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension to reduce pointing errors in the multi-wavelength beam, resulting in beam smear in the non-WBC dimension with a dispersive element. The optical axes of the two or more collimators are displaced relative to each other in the non-WBC dimension, reducing beam smear due to the tilted interleaving mirrors.

本発明の実施の形態は、後続の1つまたは複数のことをいずれかの組み合わせの種類において含んでもよい。非WBC次元は、ビームのスロー軸及び/またはビーム発振器のスロー軸に対応してもよい。非WBC次元は、ビームのファスト軸及び/またはビーム発振器のファスト軸に対応してもよい。分散要素は、回折格子(例えば、透過回折格子または反射回折格子)を含んでもよく、それから本質的に構成されてもよく、またはそれから構成されてもよい。少なくとも1つのビーム発振器は、複数の離散的ビームを発振させるように構成されたダイオードバーまたは他の発振器を含んでもよく、それから本質的に構成されてもよく、またはそれから構成されてもよい。第1ビーム発振器において、(i)非WBC次元における分散要素の傾斜は、第1角度を有するポインティングエラーをもたらしてもよく、及び(ii)第1ビーム発振器に関連したインターリービングミラーは、第2角度で、非WBC次元において傾斜されてもよい。第2角度は、第1角度と略同じであってもよい。 Embodiments of the invention may include one or more of the following in any combination type. The non-WBC dimension may correspond to the slow axis of the beam and / or the slow axis of the beam oscillator. The non-WBC dimension may correspond to the fast axis of the beam and / or the fast axis of the beam oscillator. The dispersion element may include a diffraction grating (eg, a transmission diffraction grating or a reflection diffraction grating), and may be composed essentially of it, or may be composed of it. The at least one beam oscillator may include a diode bar or other oscillator configured to oscillate a plurality of discrete beams, and may be configured essentially from it, or it may be configured from it. In the first beam oscillator, (i) the tilt of the dispersion element in the non-WBC dimension may result in a pointing error with a first angle, and (ii) the interleaving mirror associated with the first beam oscillator is a second. It may be tilted at an angle in the non-WBC dimension. The second angle may be substantially the same as the first angle.

インターリービングミラーの全ては、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜されてもよい。インターリービングミラーの非ゼロ傾斜角度の2つ以上、または全ては、互いに異なってもよい。少なくとも2つのインターリービングミラーは、異なる角度で、非WBC次元において、傾斜されてもよい。1つを除く全てのインターリービングミラーは、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜されてもよい。中央ビーム発振器に関連するインターリービングミラーは、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜されなくてもよい(即ち、中央ビーム発振器に関連するインターリービングミラーは、非WBC次元において、略ゼロの角度において(例えば、入射ビームに直交して)配置されてもよい)。2つ以上のインターリービングミラーは、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜されなくてもよい。第2コリメータ及び/または1つまたは複数のビームを略90°回転させる光学ローテータは、各ビーム発振器に関連してもよい。各コリメータは、スロー軸コリメータであって、及び/または各第2コリメータはファスト軸コリメータであってもよい。各コリメータは、ファスト軸コリメータであって、及び/または各第2コリメータはスロー軸コリメータであってもよい。複数のインターリービングミラーは、複数のコリメータの光学的下流側に配置されてもよい。各コリメータと分散要素との間の光学距離は、略同じであってもよい。2つ以上のコリメータの高さは異なってもよい。2つ以上のコリメータの高さは略同じであってもよい。全てのコリメータの高さは略同じであってもよい。レーザシステムは1つまたは複数の折り畳み(folding)ミラーを含んでもよい。1つまたは複数の折り返しミラーは、分散要素の光学的下流側に、及び出力カプラの光学的上流側に配置されてもよい。 All of the interleaving mirrors may be tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension. Two or more or all of the non-zero tilt angles of the interleaving mirrors may differ from each other. At least two interleaving mirrors may be tilted at different angles in the non-WBC dimension. All but one interleaving mirror may be tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension. The interleaving mirror associated with the central beam oscillator does not have to be tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension (ie, the interleaving mirror associated with the central beam oscillator does not have to be tilted at a non-WBC dimension at approximately zero angle). It may be placed (eg, orthogonal to the incident beam). The two or more interleaving mirrors need not be tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension. A second collimator and / or an optical rotator that rotates one or more beams by approximately 90 ° may be associated with each beam oscillator. Each collimator may be a slow axis collimator and / or each second collimator may be a fast axis collimator. Each collimator may be a fast axis collimator and / or each second collimator may be a slow axis collimator. The plurality of interleaving mirrors may be arranged optically downstream of the plurality of collimators. The optical distance between each collimator and the dispersion element may be approximately the same. The heights of the two or more collimators may be different. The heights of the two or more collimators may be approximately the same. The height of all collimators may be approximately the same. The laser system may include one or more folding mirrors. The one or more folded mirrors may be arranged optically downstream of the dispersion element and optically upstream of the output coupler.

他の態様において、本発明の実施の形態は、レーザシステムを特徴として、レーザシステムは、それぞれ1つまたは複数のビームを発振する複数のビーム発振器と、分散要素と、複数のコリメータと、部分反射型出力カプラと、を含み、それから本質的に構成され、またはそれから構成される。分散要素は、ビームを受けて、ビームを、波長合成(WBC)次元において、マルチ波長ビームに合成する。複数のコリメータは、ビーム発振器の光学的下流側及び分散要素の光学的上流側に配置される。各コリメータは、ビーム発振器から1つまたは複数のビームを受け、1つまたは複数のビームを非WBC次元においてコリメートする。部分反射型出力カプラは、分散要素からマルチ波長ビームを受けて、出力ビームとしてマルチ波長ビームの第1部分を透過させ、分散要素に向かってマルチ波長ビームの第2部分を反射して戻す。分散要素は、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜され、よって、分散要素からのビームの第1次反射は、ビーム発振器から離れる方向に向けられ、マルチ波長ビームにポインティングエラーをもたらす。2つ以上のコリメータの光軸は、非WBC次元において、互いに対して変位しており、傾斜された分散要素によるポインティングエラーは低減される。 In another aspect, embodiments of the present invention feature a laser system, which comprises a plurality of beam oscillators, each oscillating one or more beams, a dispersion element, a plurality of collimators, and partial reflection. It includes, and is essentially constructed from, or is composed of a type output coupler. The dispersion element receives the beam and synthesizes the beam into a multi-wavelength beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension. The plurality of collimators are arranged on the optical downstream side of the beam oscillator and on the optical upstream side of the dispersion element. Each collimator receives one or more beams from a beam oscillator and collimates the one or more beams in the non-WBC dimension. The partially reflective output coupler receives a multi-wavelength beam from a dispersion element, transmits the first portion of the multi-wavelength beam as an output beam, and reflects back the second portion of the multi-wavelength beam toward the dispersion element. The dispersion element is tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension, so that the primary reflection of the beam from the dispersion element is directed away from the beam oscillator, resulting in pointing errors in the multi-wavelength beam. The optical axes of the two or more collimators are displaced relative to each other in the non-WBC dimension, reducing pointing errors due to the tilted dispersion elements.

本発明の実施の形態は、後続の1つまたは複数のことをいずれかの組み合わせの種類において含んでもよい。非WBC次元は、ビームのスロー軸及び/またはビーム発振器のスロー軸に対応してもよい。非WBC次元は、ビームのファスト軸及び/またはビーム発振器のファスト軸に対応してもよい。分散要素は、回折格子(例えば、透過回折格子または反射回折格子)を含んでもよく、それから本質的に構成されてもよく、またはそれから構成されてもよい。少なくとも1つのビーム発振器は、複数の離散的ビームを発振させるように構成されたダイオードバーまたは他の発振器を含んでもよく、それから本質的に構成されてもよく、またはそれから構成されてもよい。WBC次元コリメータは、分散要素で、非WBC次元においてビームスミアをもたらしてもよい。第2コリメータ及び/または1つまたは複数のビームを略90°回転させる光学ローテータは、各ビーム発振器に関連してもよい。各コリメータは、スロー軸コリメータであって、及び/または各第2コリメータはファスト軸コリメータであってもよい。各コリメータは、ファスト軸コリメータであって、及び/または各第2コリメータはスロー軸コリメータであってもよい。各コリメータと分散要素との間の光学距離は、略同じであってもよい。2つ以上のコリメータの高さは異なってもよい。2つ以上のコリメータの高さは略同じであってもよい。全てのコリメータの高さは略同じであってもよい。レーザシステムは1つまたは複数の折り畳み(folding)ミラーを含んでもよい。1つまたは複数の折り返しミラーは、分散要素の光学的下流側に、及び出力カプラの光学的上流側に配置されてもよい。 Embodiments of the invention may include one or more of the following in any combination type. The non-WBC dimension may correspond to the slow axis of the beam and / or the slow axis of the beam oscillator. The non-WBC dimension may correspond to the fast axis of the beam and / or the fast axis of the beam oscillator. The dispersion element may include a diffraction grating (eg, a transmission diffraction grating or a reflection diffraction grating), and may be composed essentially of it, or may be composed of it. The at least one beam oscillator may include a diode bar or other oscillator configured to oscillate a plurality of discrete beams, and may be configured essentially from it, or it may be configured from it. The WBC dimensional collimator is a dispersion element and may result in beam smear in the non-WBC dimension. A second collimator and / or an optical rotator that rotates one or more beams by approximately 90 ° may be associated with each beam oscillator. Each collimator may be a slow axis collimator and / or each second collimator may be a fast axis collimator. Each collimator may be a fast axis collimator and / or each second collimator may be a slow axis collimator. The optical distance between each collimator and the dispersion element may be approximately the same. The heights of the two or more collimators may be different. The heights of the two or more collimators may be approximately the same. The height of all collimators may be approximately the same. The laser system may include one or more folding mirrors. The one or more folded mirrors may be arranged optically downstream of the dispersion element and optically upstream of the output coupler.

さらに他の態様において、本発明の実施の形態は、レーザシステムを位置合わせする方法を特徴とする。レーザシステムは、(i)1つまたは複数のビームを発振するようにそれぞれ構成された複数のビーム発振器と、(ii)ビームを受けて、ビームを、波長合成(WBC)次元において、マルチ波長ビームに合成する分散要素と、(iii)分散要素からマルチ波長ビームを受けて、出力ビームとしてマルチ波長ビームの第1部分を透過させ、分散要素に向かってマルチ波長ビームの第2部分を反射して戻す、部分反射型出力カプラと、を含み、それから本質的に構成され、またはそれから構成される。複数のビーム発振器によって発振されるビームは、分散要素でマルチ波長ビームに合成される。ポインティングエラーは、非WBC次元において、マルチ波長ビームに発生する。ビームスミアは、マルチ波長ビームのポインティングエラーを減少させるように、非WBC次元において、分散要素で発生する。マルチ波長ビームのポインティングエラーが増加せずに、ビームスミアが減少する。 In yet another aspect, embodiments of the present invention feature a method of aligning a laser system. A laser system receives (i) multiple beam oscillators, each configured to oscillate one or more beams, and (ii) the beam, and produces the beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension, a multi-wavelength beam. Receives a multi-wavelength beam from the dispersion element to be synthesized in (iii), transmits the first part of the multi-wavelength beam as an output beam, and reflects the second part of the multi- wavelength beam toward the dispersion element . It includes, and is essentially composed of, or is composed of a partially reflective output coupler, which returns. The beam oscillated by a plurality of beam oscillators is combined into a multi-wavelength beam by a dispersion element. Pointing errors occur in multi-wavelength beams in the non-WBC dimension. Beam smear occurs in the dispersion element in the non-WBC dimension so as to reduce the pointing error of the multi-wavelength beam. Beam smear is reduced without increasing the pointing error of the multi-wavelength beam.

本発明の実施の形態は、後続の1つまたは複数のことをいずれかの組み合わせの種類において含んでもよい。非WBC次元において、分散要素を非ゼロ角度で傾斜することによって、ポインティングエラーがマルチ波長ビームに発生してもよい。非WBC次元において、1つまたは複数のインターリーバ(interleaver)ミラーを非ゼロ角度で傾斜することによって、ビームスミアが発生してもよい。1つまたは複数のインターリーバミラーは、複数のビーム発振器の光学的下流側、及び分散要素の光学的上流側に配置されてもよい。2つ以上のコリメータの光軸が、非WBC次元において、互いに対して変位することによって、ビームスミアが低減されてもよい。2つ以上のコリメータは、ビーム発振器の光学的下流側及び分散要素の光学的上流側に配置される。2つ以上のコリメータは、スロー軸コリメータであってもよい。2つ以上のコリメータは、ファスト軸コリメータであってもよい。非WBC次元は、ビームのスロー軸及び/またはビーム発振器のスロー軸に対応してもよい。非WBC次元は、ビームのファスト軸及び/またはビーム発振器のファスト軸に対応してもよい。ビームは、ビームをマルチ波長ビームに合成する前、略90度回転してもよい。ビームは、WBC次元及び/または非WBC次元においてコリメートされてもよい。 Embodiments of the invention may include one or more of the following in any combination type. In the non-WBC dimension, pointing errors may occur in the multi-wavelength beam by tilting the dispersion element at a non-zero angle. In the non-WBC dimension, beam smear may occur by tilting one or more interleaver mirrors at a non-zero angle. The interleaver mirror may be located on the optical downstream side of the beam oscillators and on the optical upstream side of the dispersion element. Beam smear may be reduced by displacing the optical axes of two or more collimators with respect to each other in the non-WBC dimension. Two or more collimators are arranged on the optical downstream side of the beam oscillator and on the optical upstream side of the dispersion element. The two or more collimators may be slow axis collimators. The two or more collimators may be fast axis collimators. The non-WBC dimension may correspond to the slow axis of the beam and / or the slow axis of the beam oscillator. The non-WBC dimension may correspond to the fast axis of the beam and / or the fast axis of the beam oscillator. The beam may be rotated approximately 90 degrees before synthesizing the beam into a multi-wavelength beam. The beam may be collimated in the WBC dimension and / or the non-WBC dimension.

他の態様において、本発明の実施の形態は、レーザシステムを位置合わせする方法を特徴とする。レーザシステムは、(i)1つまたは複数のビームを発振するようにそれぞれ構成された複数のビーム発振器と、(ii)ビームを受けて、ビームを、波長合成(WBC)次元において、マルチ波長ビームに合成する分散要素と、(iii)分散要素からマルチ波長ビームを受けて、出力ビームとしてマルチ波長ビームの第1部分を透過させ、分散要素に向かってマルチ波長ビームの第2部分を反射して戻す、部分反射型出力カプラと、を含み、それから本質的に構成され、またはそれから構成される。複数のビーム発振器によって発振されるビームは、分散要素でマルチ波長ビームに合成される。分散要素からの第1次反射が、複数のビーム発振器に戻るように伝播することが抑制される。マルチ波長ビームのポインティングエラーは減少する。 In another aspect, embodiments of the present invention feature a method of aligning a laser system. A laser system receives (i) multiple beam oscillators, each configured to oscillate one or more beams, and (ii) the beam, and produces the beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension, a multi-wavelength beam. Receives a multi-wavelength beam from the dispersion element to be synthesized in (iii), transmits the first part of the multi-wavelength beam as an output beam, and reflects the second part of the multi- wavelength beam toward the dispersion element . It includes, and is essentially composed of, or is composed of a partially reflective output coupler, which returns. The beam oscillated by a plurality of beam oscillators is combined into a multi-wavelength beam by a dispersion element. The primary reflection from the dispersion element is suppressed from propagating back to the plurality of beam oscillators. Pointing errors in multi-wavelength beams are reduced.

本発明の実施の形態は、後続の1つまたは複数のことをいずれかの組み合わせの種類において含んでもよい。分散要素からの第1次反射が、複数のビーム発振器に戻るように伝播することを抑制することは、非WBC次元において、非ゼロ角度で分散要素を傾斜することを含んでもよく、それから本質的に構成されてもよく、それから構成されてもよい。2つ以上のコリメータの光軸を、非WBC次元において、互いに対して変位することによって、ポインティングエラーは低減されてもよい。2つ以上のコリメータは、ビーム発振器の光学的下流側及び分散要素の光学的上流側に配置される。2つ以上のコリメータは、スロー軸コリメータであってもよい。2つ以上のコリメータは、ファスト軸コリメータであってもよい。非WBC次元は、ビームのスロー軸及び/またはビーム発振器のスロー軸に対応してもよい。非WBC次元は、ビームのファスト軸及び/またはビーム発振器のファスト軸に対応してもよい。ビームは、ビームをマルチ波長ビームに合成する前、略90度回転してもよい。ビームは、WBC次元及び/または非WBC次元においてコリメートされてもよい。 Embodiments of the invention may include one or more of the following in any combination type. Suppressing the primary reflection from the dispersion element propagating back to multiple beam oscillators may include tilting the dispersion element at a non-zero angle in the non-WBC dimension, and is then essential. It may be configured in, and it may be configured in it. Pointing errors may be reduced by displacing the optical axes of two or more collimators with respect to each other in the non-WBC dimension. Two or more collimators are arranged on the optical downstream side of the beam oscillator and on the optical upstream side of the dispersion element. The two or more collimators may be slow axis collimators. The two or more collimators may be fast axis collimators. The non-WBC dimension may correspond to the slow axis of the beam and / or the slow axis of the beam oscillator. The non-WBC dimension may correspond to the fast axis of the beam and / or the fast axis of the beam oscillator. The beam may be rotated approximately 90 degrees before synthesizing the beam into a multi-wavelength beam. The beam may be collimated in the WBC dimension and / or the non-WBC dimension.

これら及び他の目的は、本明細書にて開示される本発明の利点及び特徴とともに、後続の説明、添付の図面及び請求項の参照によって、より明確になる。さらに、本明細書にて説明される様々な実施の形態の特徴は、相互に排他的でなく、様々な組み合わせ及び順列として存在してもよいと理解されよう。本明細書にて使用されるように、用語「実質的に」は、±10%を意味し、ある実施の形態では±5%を意味する。用語「実質的に構成する」は、本明細書にて特に定義されない限り、機能に貢献する他の材料を排除することを意味する。しかしながら、このような他の材料は、併せてまたは個別に、微量で存在してもよい。本明細書にて、用語「放射線」及び「光」は、特に断りのない限り、置換可能に使用されている。本明細書にて、「下流」または「光学的に下流」は、光ビームが第1要素に当たった後に当たる第2要素の相対的位置を示すように使用され、第1要素は第2要素に対して「上流」または「光学的に上流」である。本明細書にて、2つの要素の間の「光学的距離」は光ビームが実際に移動する2つの要素の間の距離であり、光学的距離は、2つの要素の間の物理的距離であってもよいが、例えば、ミラーからの反射、または1つの要素から他の要素に移動する光が経験する伝播方向における他の変更によって、必ずしもそうでない。本明細書にて使用される距離は、特に特定されない限り、「光学距離」として考慮されてもよい。 These and other objectives, along with the advantages and features of the invention disclosed herein, will be further clarified by reference to subsequent description, accompanying drawings and claims. Further, it will be appreciated that the features of the various embodiments described herein are not mutually exclusive and may exist as various combinations and sequences. As used herein, the term "substantially" means ± 10%, and in certain embodiments ± 5%. The term "substantially constructing" means excluding other materials that contribute to function, unless otherwise defined herein. However, such other materials may be present in trace amounts, either together or individually. In the present specification, the terms "radiation" and "light" are used interchangeably unless otherwise specified. As used herein, "downstream" or "optically downstream" is used to indicate the relative position of the second element after the light beam hits the first element, where the first element is the second element. On the other hand, it is "upstream" or "optically upstream". As used herein, the "optical distance" between two elements is the distance between the two elements in which the light beam actually travels, and the optical distance is the physical distance between the two elements. It may be, but not necessarily due to reflections from the mirror, or other changes in the propagation direction experienced by the light traveling from one element to the other. Distances used herein may be considered as "optical distances" unless otherwise specified.

図面において、類似の参照記号は、一般的に、異なる図面を通じて同一の部品を示す。さらに、図面は必ずしも縮尺があっているものでなく、一般的に、本発明の原理を示すことが強調されている。後続の説明において、本発明の様々な実施の形態は、後続の図面に対する参照と共に説明される。 In drawings, similar reference symbols generally indicate the same part through different drawings. Furthermore, it is emphasized that the drawings are not necessarily scaled and generally show the principles of the invention. In subsequent discussions, various embodiments of the invention will be described with reference to subsequent drawings.

本発明の実施の形態による波長合成技術(WBC)共振器の概略図Schematic diagram of a wavelength synthesis technology (WBC) resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によるWBC次元における分散要素及び様々なビームの概略図Schematic diagram of dispersion elements and various beams in the WBC dimension according to embodiments of the present invention. 本発明の実施の形態による非WBC次元における分散要素及び様々なビームの概略図Schematic of Dispersive Elements and Various Beams in Non-WBC Dimension According to Embodiments of the Invention 本発明の実施の形態による非WBC次元における分散要素及び様々なビームの概略図Schematic of Dispersive Elements and Various Beams in Non-WBC Dimension According to Embodiments of the Invention 本発明の実施の形態による非WBC次元における分散要素及び様々なビームの概略図Schematic of Dispersive Elements and Various Beams in Non-WBC Dimension According to Embodiments of the Invention 本発明の実施の形態による分散要素の傾斜によって誘発される非WBC次元におけるビームのポインティングエラーのグラフGraph of beam pointing error in non-WBC dimension induced by tilt of dispersion element according to embodiment of the present invention 本発明の実施の形態によって、図3Aに示すポインティングエラーが略ゼロまで減少されたときの、分散要素におけるビームスミアのグラフGraph of beam smear in the dispersion element when the pointing error shown in FIG. 3A is reduced to substantially zero by the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図3Bのビームスミアを略ゼロまで減少させるように用いられるレンズ配置のグラフGraph of lens arrangement used to reduce beam smear in FIG. 3B to approximately zero according to embodiments of the present invention. 図4に示す曲線に基づいて、本発明の実施の形態による2つの異なる配置のレンズの相対的変位のグラフGraph of relative displacement of two differently arranged lenses according to an embodiment of the present invention based on the curve shown in FIG. 本発明の実施の形態によって、図5Aに示すレンズ配置によって生じる残留ビームスミアのグラフGraph of residual beam smear caused by the lens arrangement shown in FIG. 5A according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図5Aに示すレンズ変位の配置の1つにおける中央発振器に対するダイオードバーの左及び右エッジ発振器のビームスミアにおけるシミュレートされた差のグラフGraph of simulated difference in beam smear of diode bar left and right edge oscillators with respect to central oscillator in one of the lens displacement arrangements shown in FIG. 5A according to embodiments of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図5Aに示すレンズ変位の配置の1つにおける中央発振器に対するダイオードバーの左及び右エッジ発振器のポインティングエラーにおけるシミュレートされた差のグラフGraph of simulated difference in pointing error of diode bar left and right edge oscillators with respect to central oscillator in one of the lens displacement arrangements shown in FIG. 5A, according to embodiments of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図2Aに示す実施の形態による非WBC方向におけるWBC共振器の概略図Schematic diagram of the WBC resonator in the non-WBC direction according to the embodiment shown in FIG. 2A according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図2Bに示す実施の形態による非WBC方向におけるWBC共振器の概略図Schematic diagram of the WBC resonator in the non-WBC direction according to the embodiment shown in FIG. 2B according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図2Cに示す実施の形態による非WBC方向におけるWBC共振器の概略図Schematic diagram of the WBC resonator in the non-WBC direction according to the embodiment shown in FIG. 2C according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図2Dに示す実施の形態による非WBC方向におけるWBC共振器の概略図Schematic diagram of the WBC resonator in the non-WBC direction according to the embodiment shown in FIG. 2D according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によって、図7Cに示すように傾斜された例示的インターリービングミラーの透視図Perspective view of an exemplary interleaving mirror tilted as shown in FIG. 7C according to an embodiment of the invention.

図1は、図示された実施の形態において、9つの異なるダイオードバー(本明細書にて、「ダイオードバー」は、任意のマルチビーム発振器、即ち、単一のパッケージから複数のビームが発振される発振器を示す)から発振されるビームを合成するWBC共振器100の様々な要素を概略的に示す。本発明の実施の形態は、9つより少ないまたは多くの発振と共に用いられてもよい。本発明の実施の形態によると、各発振器は単一のビームを発振してもよく、または各発振器は複数のビームを発振してもよい。図1のビューはWBC次元、即ち、バーからのビームが合成される次元に沿っている。例示的共振器100は、9つのダイオードバー105を特徴として、各ダイオードバー105は、WBC次元に沿った発振器のアレー(例えば、1次元アレー)を含み、それから本質的に構成され、またはそれから構成される。ダイオードバー105の各発振器は、1つの方向(WBC次元に対して縦方向に配置された「ファスト軸」として知られている)においてより大きい発散、及び垂直方向(WBC次元に沿った「スロー軸」として知られている)においてより小さい発散を有する非対称的なビームを発振する。 FIG. 1 shows nine different diode bars in the illustrated embodiment (in the present specification, the "diode bar" is any multi-beam oscillator, i.e., multiple beams oscillated from a single package. The various elements of the WBC resonator 100 that synthesize the beam oscillated from the oscillator) are shown schematically. Embodiments of the invention may be used with less than nine or more oscillations. According to embodiments of the present invention, each oscillator may oscillate a single beam, or each oscillator may oscillate a plurality of beams. The view in FIG. 1 is along the WBC dimension, i.e., the dimension in which the beam from the bar is combined. The exemplary resonator 100 features nine diode bars 105, each diode bar 105 comprising an array of oscillators along the WBC dimension (eg, a one-dimensional array), which is essentially configured or configured from it. Will be done. Each oscillator in the diode bar 105 has greater divergence in one direction (known as the "fast axis" arranged perpendicular to the WBC dimension), and vertical (the "slow axis" along the WBC dimension). It oscillates an asymmetric beam with smaller divergence in).

様々な実施の形態において、各ダイオードバー105は、ファスト軸コリメータ(FAC)/光学ツイスタマイクロレンズアセンブリに関連している(例えば、取り付けられまたは他の方法で光学的に結合される)。ファスト軸コリメータ(FAC)/光学ツイスタマイクロレンズアセンブリは、ビームのファスト軸及びスロー軸を90°回転させつつ、発振されるビームのファスト軸をコリメートし、よって、発振される各ビームのスロー軸は、マイクロレンズアセンブリの下流のWBC次元に直交する。マイクロレンズアセンブリは、分散要素110に向かって各ダイオードバー105からの発振器の主光線を収束させる。適切なマイクロレンズアセンブリは、2011年3月7日に出願された、米国特許第8,553,327号と、2015年6月8日に出願された、米国特許第9,746,679号とにおいて説明され、それぞれの開示の全体は、本明細書にて参照することによって組み込まれる。 In various embodiments, each diode bar 105 is associated with a fast axis collimator (FAC) / optical twister microlens assembly (eg, mounted or otherwise optically coupled). The Fast Axis Collimator (FAC) / Optical Twister Microlens Assembly collimates the fast axis of the oscillated beam while rotating the fast and slow axes of the beam by 90 °, so that the slow axis of each oscillated beam is , Orthogonal to the WBC dimension downstream of the microlens assembly. The microlens assembly converges the main ray of the oscillator from each diode bar 105 towards the dispersion element 110. Suitable microlens assemblies are US Pat. No. 8,553,327, filed March 7, 2011, and US Pat. No. 9,746,679, filed June 8, 2015. The entire disclosure of each is incorporated herein by reference.

本明細書にて示す本発明の実施の形態は、FACレンズ及び光学ツイスタ(例えば、マイクロレンズアセンブリ)の両方を、各ビーム発振器及び/または発振されるビームと関連し、よってSACレンズ(後述する)は、非WBC次元においてビームに影響を与える。他の実施の形態において、発振されるビームは回転せず、FACレンズは非WBC次元におけるポインティングエラーを変更するために使用されてもよい。したがって、本明細書にて、SACレンズとは、通常、非WBC次元においてパワーを有するレンズを示し、このようなレンズは、様々な実施の形態において、FACレンズを含んでもよい、と理解されよう。よって、様々な実施の形態において、例えば、発振されるビームが回転されない実施の形態、及び/またはビームのファスト軸が非WBC次元にある実施の形態において、FACレンズは、本明細書にて説明するように、SACレンズとして使用されてもよい(即ち、階段状にしてもよい)。 Embodiments of the invention presented herein relate both the FAC lens and the optical twister (eg, a microlens assembly) to each beam oscillator and / or the oscillated beam, thus a SAC lens (discussed below). ) Affects the beam in the non-WBC dimension. In other embodiments, the oscillated beam does not rotate and the FAC lens may be used to change the pointing error in the non-WBC dimension. Therefore, it will be understood herein that a SAC lens generally refers to a lens having power in the non-WBC dimension, and such a lens may include a FAC lens in various embodiments. .. Thus, in various embodiments, for example, embodiments in which the oscillated beam is not rotated and / or embodiments in which the fast axis of the beam is in the non-WBC dimension, the FAC lens is described herein. As such, it may be used as a SAC lens (ie, it may be stepped).

図1に示すように、共振器100も、SACレンズ115のセットを特徴として、1つのSACレンズ115は、1つのダイオードバー105に関連して、そこからビームを受ける。各SACレンズ115は、単一のダイオードバー105から発振されるビームのスロー軸をコリメートする。SACレンズ115によるスロー軸におけるコリメーションのあと、ビームは、分散要素110に向かってビーム125を方向転換させるインターリービングミラー120のセットに伝播する。インターリービングミラー120の配置は、ダイオードバー105の間の自由空間が減少または最小化することを可能にする。分散要素110(例えば、図1に示す透過回折格子等の回折格子を含んでもよく、それから本質的に構成されてもよく、またはそれから構成されてもよい)の上流において、レンズ130は、ダイオードバー105からのサブビーム(即ち、主光線以外の発振される光線)をコリメートするために、選択的に使用されてもよい。様々な実施の形態において、レンズ130は、ダイオードバー105から、レンズ130の焦点距離と実質的に同等な光学距離において配置されてもよい。通常の実施の形態おいて、分散要素110における主光線の重なりは、主に、レンズ130の集光能力でなく、インターリービングミラー120の方向転換によるものであることに留意する。 As shown in FIG. 1, the resonator 100 also features a set of SAC lenses 115, one SAC lens 115 associated with and one diode bar 105 receiving a beam from it. Each SAC lens 115 collimates the slow axis of the beam oscillated from a single diode bar 105. After collimation on the slow axis by the SAC lens 115, the beam propagates to a set of interleaving mirrors 120 that divert the beam 125 towards the dispersion element 110. The arrangement of the interleaving mirror 120 allows the free space between the diode bars 105 to be reduced or minimized. Upstream of the dispersion element 110 (which may include, may be essentially composed of, or may be composed of, for example, a diffraction grating such as the transmission grating shown in FIG. 1), the lens 130 is a diode bar. It may be selectively used to collimate a subbeam from 105 (ie, an oscillated ray other than the main ray). In various embodiments, the lens 130 may be disposed from the diode bar 105 at an optical distance substantially equal to the focal length of the lens 130. It should be noted that in the usual embodiment, the overlap of the main rays in the dispersion element 110 is mainly due to the turning of the interleaving mirror 120, not the focusing ability of the lens 130.

図1に示すように、レンズ135、140は、2013年3月15日に出願された、米国特許第9,256,073号と、2015年6月23日に出願された、米国特許第9,268,142号とに開示されるように、光学クロストーク(optical cross-talk)の促進のための光学テレスコープ(optical telescope)を形成し、それぞれの開示の全体は、本明細書にて参照することによって組み込まれる。共振器100は、ビームの方向転換のための1つまたは複数の光学折り返しミラー145を含んでもよく、よって共振器100は、より小さい物理的フットプリントに収容されてもよい。分散要素110は、ダイオードバー105からのビームを、単一のマルチ波長ビーム150に合成して、マルチ波長ビーム150は、部分反射型出力カプラ155に伝播する。カプラ155は、ビームの一部を、共振器100の出力ビームとして、透過させ、共に、ビームの他の部分を、分散要素110、及び、各ビームの発振波長を安定させるためのフィードバックとして、そこからダイオードバー105に戻すように反射する。 As shown in FIG. 1, the lenses 135 and 140 are US Pat. No. 9,256,073 filed on March 15, 2013 and US Pat. No. 9, filed on June 23, 2015. , 268, 142, have formed an optical telescope for the promotion of optical cross-talk, the entire disclosure of which is herein. Incorporated by reference. The resonator 100 may include one or more optical folding mirrors 145 for diversion of the beam, so that the resonator 100 may be housed in a smaller physical footprint. The dispersion element 110 combines the beam from the diode bar 105 into a single multi-wavelength beam 150, which propagates to the partially reflective output coupler 155. The coupler 155 transmits a part of the beam as an output beam of the resonator 100, and together, the other part of the beam is used as a dispersion element 110 and feedback for stabilizing the oscillation wavelength of each beam. Reflects back from the diode bar 105.

様々な実施の形態において、分散要素110は、リトロー角、即ち、少なくともWBC次元において、高い回折効率を得るために、回折角度が入射角度と同じになるように配向される。各ダイオードバー105の発振器が、WBC次元において、少し空間的に分離されることが必要であるため、いずれかの単一の発振器からのビームは、他の発振器から発振される他のビームの入射角から少し異なる角度において、分散要素110に入射される。即ち、通常、各ダイオードバーから、多くて1つの発振器は、リトロー角において分散要素110に当たるビームを実際に発振し、他のビームは、リトロー角から少し異なる角度にある。図2Aを参照すると、非リトロー角において、分散要素110に入射するダイオードバー105からの様々なビームは、フィードバックにおいて、問題を起こす可能性がある。図2Aは、WBC次元において、中央ビーム205(例えば、ビームは発振器105の最も中央よりのビーム(または、偶数のビームを発振するビーム発振器において、その1つ))のために、リトロー角(θ)において構成される分散要素200を示す。ビーム210及びビーム215は、リトロー角と異なる角度で分散要素200に入射されるビーム(例えば、隣接するビーム、及び/または中央ビーム205から離されるビーム)である。線220は、分散要素200の垂線を示す。上述のように、分散要素200は、ビーム205、210、215を、出力カプラ(図2Aには図示せず)に向かって伝播する単一の出力ビーム225に合成する。フィードバック230は、出力カプラに受けられ、分散要素200によって、それぞれ1つの発振器に戻るように伝播される個別の要素に分離される。例えば、フィードバック235は、ビーム215に関連する発振器に戻るように伝播するフィードバック成分である。 In various embodiments, the dispersion element 110 is oriented so that the diffraction angle is the same as the incident angle in order to obtain high diffraction efficiency at the retrow angle, i.e., at least in the WBC dimension. Since the oscillators of each diode bar 105 need to be slightly spatially separated in the WBC dimension, the beam from any single oscillator is the incident of the other beam oscillated from the other oscillator. It is incident on the dispersion element 110 at a slightly different angle from the angle. That is, usually, from each diode bar, at most one oscillator actually oscillates the beam that hits the dispersion element 110 at the retrow angle, and the other beams are at slightly different angles from the retrow angle. Referring to FIG. 2A, at non-retrow angles, various beams from the diode bar 105 incident on the dispersion element 110 can cause problems in feedback. FIG. 2A shows the retrow angle (θ) for the central beam 205 in the WBC dimension (eg, the beam is the beam from the center of the oscillator 105 (or one of them in a beam oscillator that oscillates an even beam)). ) Shows the dispersion element 200. The beam 210 and the beam 215 are beams incident on the dispersion element 200 at an angle different from the retrow angle (eg, adjacent beams and / or beams separated from the central beam 205). The line 220 indicates a perpendicular line of the dispersion element 200. As mentioned above, the dispersion element 200 combines beams 205, 210 and 215 into a single output beam 225 propagating towards an output coupler (not shown in FIG. 2A). The feedback 230 is received by the output coupler and separated by the dispersion element 200 into individual elements, each propagating back to one oscillator. For example, the feedback 235 is a feedback component propagating back to the oscillator associated with the beam 215.

図2Aは、分散要素200の第1次反射240を示し、示された例示では、ビーム215の発振器にも戻るように伝播する。第1次反射240は、望ましいフィードバックビーム235と競合し、よって、ビーム215の波長安定化における不安定さ、またはビーム215が間違った波長において安定化されることをもたらす。これは、WBC共振器のパワーが不安定になる及び/または減少されることさえももたらす。(本発明の例示的な実施の形態は、本明細書にて、問題を有する、即ち、望ましいフィードバックビーム及び/または発振及び/またはパワーにおいて不安定さを形成する回折格子等の分散要素からの第1次反射を特徴として説明される。しかしながら、本発明の実施の形態によって、本明細書にて説明される原理、技術、及びシステムは、問題を有するより高次元の反射(例えば、第2次反射、第3次反射、等)の場合にも適用されてもよい。) FIG. 2A shows the primary reflection 240 of the dispersion element 200, propagating back to the oscillator of the beam 215 in the illustrated example. The primary reflection 240 competes with the desired feedback beam 235, thus resulting in instability in wavelength stabilization of the beam 215, or stabilization of the beam 215 at the wrong wavelength. This results in the power of the WBC resonator becoming unstable and / or even reduced. (The exemplary embodiments of the invention are herein from dispersion elements such as diffraction gratings that have problems, i.e., form instability in the desired feedback beam and / or oscillation and / or power. Although described in particular by primary reflections, however, by embodiments of the present invention, the principles, techniques, and systems described herein have higher dimensional reflections with problems (eg, second). It may also be applied in the case of secondary reflection, tertiary reflection, etc.).

望ましいフィードバック235の波長λ1と、分散要素200からの第1次反射の競合波長λ2とは、下記の式1及び式2によって特定されてもよい。 The wavelength λ1 of the desired feedback 235 and the competing wavelength λ2 of the primary reflection from the dispersion element 200 may be specified by Equations 1 and 2 below.

Figure 2020081335000001
Figure 2020081335000001

Figure 2020081335000002
Figure 2020081335000002

上記において、図2Aに示すように、pは分散要素200の線密度(即ち、単位長さ当たりの線)であり、角度(θ+Δθ)はビーム215の入射角である。これらの式1、式2は、図2Aの例示的中央ビーム205のように、Δθ=0でない限り、波長λ1と波長λ2とは常に異なることを示す。 In the above, as shown in FIG. 2A, p is the linear density of the dispersion element 200 (that is, the line per unit length), and the angle (θ + Δθ) is the incident angle of the beam 215. These equations 1 and 2 show that the wavelength λ1 and the wavelength λ2 are always different unless Δθ = 0, as in the exemplary central beam 205 of FIG. 2A.

分散要素からの第1次反射から生じるフィードバックの競合を回避するため、本発明の実施の形態は、図2Aにおいて方向245に示すように、非WBC方向において分散要素200の少しの傾斜を含む。分散要素200が角度δで傾斜されると、第1次反射240は、矢印Aに沿った図2Bのビューである図2Bに示すように、傾斜されていない分散要素からのフィードバックに対して、角度2δにおいて伝播する。図2Bにおいて、非WBC次元に沿って、入射ビーム205、210、215は重なり、破線250は、分散要素200の傾斜されていない配向を示す。(本発明の図示された実施の形態は、WBC次元において、リトロー状態に配向される分散要素について説明するが、必ずこの状態とは限らない。様々な実施の形態において、分散要素は、WBC次元において、非リトロー角で傾斜または配向されてもよく、本発明の実施の形態は、非WBC方向における分散要素の傾斜による問題を低減する。) In order to avoid contention of feedback resulting from the primary reflection from the dispersion element, embodiments of the present invention include a slight tilt of the dispersion element 200 in the non-WBC direction, as shown in direction 245 in FIG. 2A. When the dispersion element 200 is tilted at an angle δ, the primary reflection 240 is directed against feedback from the non-tilted dispersion element, as shown in FIG. 2B, which is a view of FIG. 2B along arrow A. Propagate at an angle of 2δ. In FIG. 2B, along the non-WBC dimension, the incident beams 205, 210, 215 overlap and the dashed line 250 indicates the untilted orientation of the dispersion element 200. (The illustrated embodiment of the invention describes a dispersion element oriented in the retrow state in the WBC dimension, but this is not always the case. In various embodiments, the dispersion element is in the WBC dimension. In, may be tilted or oriented at a non-retrow angle, and embodiments of the present invention reduce the problem of tilting the dispersion element in the non-WBC direction.)

しかしながら、図2Bに示すように、分散要素200の傾斜は、非WBC方向における回折ビーム225において分散をもたらす可能性がある。分散は、入射ビームと、傾斜された分散要素200の表面との間の小さい複合角度によって生じる。非WBC方向におけるビームのこの分散またはポインティングエラーは、不安定な波長安定化及び不安定なWBC共振器パワーをもたらす可能性がある。 However, as shown in FIG. 2B, the tilt of the dispersion element 200 can result in dispersion in the diffracted beam 225 in the non-WBC direction. The dispersion is caused by a small composite angle between the incident beam and the surface of the tilted dispersion element 200. This dispersion or pointing error of the beam in the non-WBC direction can result in unstable wavelength stabilization and unstable WBC resonator power.

図2Cに示すように、本発明の様々な実施の形態において、波長分散(即ち、回折された)ビームのポインティングエラーは、分散要素(即ち、図1のミラー120)に向かってビームを反射する個別のインターリービングミラーの調節を通じて、非WBC方向における分散要素での全体ビームスミアΔSに変換されてもよい。ビームスミアは、非WBC次元において、ビーム品質を(ΔS/S×100)%で劣化させる。ここで、Sは非WBC次元において、分散要素でのビームサイズである。様々な実施の形態において、生じるビームスミアΔSを最小化するように、SACレンズ(例えば、図1のSACレンズ115)は、非WBC方向、即ち、図1のスロー軸(紙面から出る方向)において、個別に調節(例えば、変換)されてもよい。(同様に、望ましい異なるレベルにおいて配置された中央光軸を有するSACレンズが使用されてもよい。即ち、SACレンズは、異なる大きさを有してもよく、それぞれの中央光軸は階段(staircase)の望ましいレベルにおいて配置される。よって、SACレンズの変位または調節の参照は、望ましいレベルまたは位置において光軸を有するSACレンズの使用と同等であると理解されよう。)図2Dは、インターリービングミラー120の傾斜の調節によって、ビームのポインティングエラーが最小化される最適化された場合を示し、生じるビームスミアは、非WBC方向(例えば、図1の例示のスロー軸)においてSACレンズ115の変位によって、最小化される。 As shown in FIG. 2C, in various embodiments of the invention, the pointing error of the wavelength dispersion (ie, diffracted) beam reflects the beam towards the dispersion element (ie, mirror 120 of FIG. 1). Through the adjustment of individual interleaving mirrors, it may be converted to the whole beam smear ΔS at the dispersion element in the non-WBC direction. Beam smear degrades beam quality by (ΔS / S × 100)% in the non-WBC dimension. Here, S is the beam size at the dispersion element in the non-WBC dimension. In various embodiments, the SAC lens (eg, the SAC lens 115 in FIG. 1) is placed in the non-WBC direction, i.e., in the slow axis of FIG. 1 (out of the paper) so as to minimize the resulting beam smear ΔS. It may be adjusted (eg, converted) individually. (Similarly, SAC lenses with central optical axes arranged at different desired levels may be used; i.e., SAC lenses may have different sizes, with each central optical axis being a staircase. ) Is placed at the desired level, so the reference for displacement or adjustment of the SAC lens will be understood to be equivalent to the use of a SAC lens with an optical axis at the desired level or position.) FIG. 2D is interleaving. The adjustment of the tilt of the mirror 120 shows the optimized case where the pointing error of the beam is minimized, and the resulting beam smear is due to the displacement of the SAC lens 115 in the non-WBC direction (eg, the slow axis of FIG. 1). , Minimized.

図3A、図3B、図4、図5A、及び図5Bは、本発明の実施の形態により、及び図1のWBC共振器100に基づく、数値的例示の結果を示す。例示において、分散要素110は、10mradによってスロー軸において傾斜され、中央波長975nmにおいてリトロー角で(WBC次元において)構成され、分散要素に対する他の入射角がリトロー角の±3°以内で構成される。例示において、各SACレンズ115は、関連したダイオードバー105のビームのスロー軸をコリメートすることが仮定され、よって、分散要素110において、スロー軸ビームの大きさは略3.5mmであって、スロー軸の発散は略4mradである。 3A, 3B, 4, 5A, and 5B show numerical exemplary results according to embodiments of the present invention and based on the WBC resonator 100 of FIG. Illustratively, the dispersion element 110 is tilted on the slow axis by 10 mrad and is configured at a retrow angle (in the WBC dimension) at a central wavelength of 975 nm, with other angles of incidence on the dispersion element within ± 3 ° of the retrow angle. .. Illustratively, each SAC lens 115 is assumed to collimate the slow axis of the beam of the associated diode bar 105, thus at the dispersion element 110, the size of the slow axis beam is approximately 3.5 mm and is slow. The divergence of the axis is approximately 4 mrad.

図3Aは、図2Bに示す場合に対応する。図3Aは、図1の共振器100の分散要素110の10mradの傾斜によって誘発される非WBC方向における様々なダイオードバー120からのビームのポインティングエラーのグラフである。図3Bは、図2Cに示す場合に対応する。図3Bは、図3Aに示すポインティングエラーが様々なインターリービングミラー120の個別の調節によって略ゼロに減少された時における、分散要素110でのビームスミアのグラフである。この例示において、中央ダイオードバー105(即ち、図1におけるダイオードバー#5)は、略ゼロのポインティングエラーを有し、よって、そのダイオードバー105に関連するインターリービングミラー120(即ち、そのダイオードバー105からビームを受けるインターリービングミラー120)は、ポインティングエラーを補填するために傾斜される必要がないことに留意する。よって、本発明の実施の形態は、全てのインターリービングミラー120ではないが、1つまたは複数のインターリービングミラー120(例えば、1つ以外全てのインターリービングミラー120、例えば、ダイオードバー等の中央発振器に関連したインターリービングミラー120以外の全てのインターリービングミラー120)が、ポインティングエラーを補填するように傾斜されている実施の形態を含む。(本明細書にて、ダイオードバー等の「中央」発振器は、アレーまたは発振器のラインにおける発振器であり、略同数の発振器がそのいずれかの側方に配置される。例えば、中央発振器のいずれかの側方にある発振器の数は、互いと同じであってもよく、他の発振器において、中央発振器の一方の側方にある発振器の数は、中央発振器の他方の側方にある発振器の数より、1つ、2つ、または3つ以上多くてもよい。)非WBC方向における略±0.4mradのポインティングエラー(図3A)は、分散要素におけるスロー軸発散の略20%に対応し、WBC共振器100において、重大なパワー損失をもたらす可能性がある。ポインティングエラーの低減によるスミア(図3B)、即ち、略±0.4mmのスロー軸における分散要素でのビーム変位は、スロー軸におけるビーム品質を20%以上劣化させる可能性がある。 FIG. 3A corresponds to the case shown in FIG. 2B. FIG. 3A is a graph of pointing errors of beams from various diode bars 120 in the non-WBC direction induced by a 10 mrad tilt of the dispersion element 110 of the resonator 100 of FIG. FIG. 3B corresponds to the case shown in FIG. 2C. FIG. 3B is a graph of beam smear at the dispersion element 110 when the pointing error shown in FIG. 3A is reduced to approximately zero by individual adjustments of the various interleaving mirrors 120. In this example, the central diode bar 105 (ie, diode bar # 5 in FIG. 1) has a pointing error of approximately zero, and thus the interleaving mirror 120 associated with the diode bar 105 (ie, its diode bar 105). Note that the interleaving mirror 120) that receives the beam from does not need to be tilted to compensate for the pointing error. Thus, embodiments of the present invention are not all interleaving mirrors 120, but one or more interleaving mirrors 120 (eg, all but one interleaving mirror 120, eg, a central oscillator such as a diode bar). Includes an embodiment in which all interleaving mirrors 120) other than the interleaving mirrors 120 associated with the above are tilted to compensate for pointing errors. (In the present specification, a "central" oscillator, such as a diode bar, is an oscillator in the array or line of oscillators, with approximately the same number of oscillators located on either side of it, eg, one of the central oscillators. The number of oscillators on one side of the central oscillator may be the same as each other, and in other oscillators, the number of oscillators on one side of the central oscillator is the number of oscillators on the other side of the central oscillator. More than one, two, or three or more.) A pointing error of approximately ± 0.4 mrad in the non-WBC direction (FIG. 3A) corresponds to approximately 20% of slow axis divergence in the dispersion element. In the WBC resonator 100, it can cause significant power loss. Smear due to reduced pointing error (FIG. 3B), ie beam displacement at the dispersion element at a slow axis of approximately ± 0.4 mm, can degrade beam quality at the slow axis by 20% or more.

本発明の様々な実施の形態において、非WBC方向(例えば、スロー軸)におけるビームスミアは、スロー軸において、図1に示すSACレンズの個別の変位によって減少される。図4は、略ゼロに図3Bのビームスミアを減少させるために要求されるSACレンズ115の変位の(ZEMAXシミュレーションによってモデルした)グラフである。様々なSACレンズ115は、略同じ大きさ及び形状であると仮定すると、個別のSACレンズの変位は、中央光軸のSACレンズの同量の変位に対応する。図4に示すように、SACレンズ115は、(図1に示すように、WBC次元における発振器105の間隔が略一定である実施の形態においても)SACレンズ115に関連するダイオードバー105によって、それぞれ異なる量によって変位されてもよい。しかしながら、他の実施の形態において、SACレンズ変位のこの「階段」は、1つまたは複数の他の近位なSACレンズと、非WBC次元(例えば、スロー軸)において、略同じレベルに変位または配置される1つまたは複数のSACレンズを含んでもよい。このような配置は、エイペックスロール(apex roll)の誘発等の他の問題をもたらすことなく、限定された空間において高い信頼性のレンズ変換調節を実現することが困難であるかもしれないため、SACレンズの周りにおける物理空間が限定された実施の形態において望ましくてもよい。 In various embodiments of the invention, beam smear in the non-WBC direction (eg, slow axis) is reduced in the slow axis by the individual displacement of the SAC lens shown in FIG. FIG. 4 is a graph (modeled by ZEMAX simulation) of the displacement of the SAC lens 115 required to reduce the beam smear of FIG. 3B to approximately zero. Assuming that the various SAC lenses 115 are approximately the same size and shape, the displacement of the individual SAC lenses corresponds to the same amount of displacement of the SAC lens on the central optical axis. As shown in FIG. 4, the SAC lens 115 is each provided by a diode bar 105 associated with the SAC lens 115 (even in embodiments where the spacing of the oscillators 105 in the WBC dimension is substantially constant, as shown in FIG. 1). It may be displaced by different amounts. However, in other embodiments, this "staircase" of SAC lens displacement is displaced or displaced to approximately the same level in the non-WBC dimension (eg, slow axis) as one or more other proximal SAC lenses. It may include one or more SAC lenses to be arranged. Such an arrangement may be difficult to achieve highly reliable lens conversion adjustment in a confined space without causing other problems such as induction of apex roll, so SAC. It may be desirable in embodiments where the physical space around the lens is limited.

図5Aは、図4に示す理想的な曲線に基づく、本発明の実施の形態による2つの配置(または「階段」)におけるSACレンズの相対的変位を示す。それぞれの実施の形態において、全体の高さ(即ち、変位における最大差)は、同じであり、略0.7mmである。いずれかの実施の形態は、図4の理想的な曲線に完全に対応しないため、図5Bに示すように、スロー軸において残量ビームスミアがある。下記の表は、階段1と階段2と示した2つの場合におけるレンズ変位をまとめる。 FIG. 5A shows the relative displacement of the SAC lens in two arrangements (or “stairs”) according to an embodiment of the invention, based on the ideal curve shown in FIG. In each embodiment, the overall height (ie, the maximum difference in displacement) is the same, approximately 0.7 mm. Since either embodiment does not completely correspond to the ideal curve of FIG. 4, there is a residual beam smear in the slow axis, as shown in FIG. 5B. The table below summarizes the lens displacements in the two cases shown as staircase 1 and staircase 2.

Figure 2020081335000003
Figure 2020081335000003

示すように、階段1は、より少ない異なるレンズ変位を有する、即ち、残量スミアにおける増加に係らず、略同じ高さにおいて変位されるSACレンズを含む。対照的に、階段2は、それぞれのレンズにおいて、異なるレンズ変位を有し、図4の理想的な場合により近く対応し、より少ない残量スミアをもたらす。図5Bに示すように、2つ場合における残量スミアの全範囲は、それぞれ略0.09mmと0.03mmとであり、略2.6%と0.9%とのスロー軸のビーム品質劣化に対応する。本発明の実施の形態は、インターリービングミラーの傾斜調節によるスロー軸における残留ビームスミアを、略3mm未満、略2mm未満、略1mm未満、略0.5mm未満、略0.1mm未満、または略0.05mm未満のレベルにまで減少させる。本発明の実施の形態は、インターリービングミラーの傾斜調節によるスロー軸ビーム劣化を、略10%未満、略8%未満、略5%未満、略3%未満、略2%未満、または略1%未満のレベルにまで減少させる。 As shown, the staircase 1 includes a SAC lens that has less different lens displacements, i.e., is displaced at approximately the same height regardless of the increase in residual smear. In contrast, the staircase 2 has different lens displacements in each lens, corresponding closer to the ideal case of FIG. 4, resulting in less residual smear. As shown in FIG. 5B, the total range of the remaining amount smear in the two cases is approximately 0.09 mm and 0.03 mm, respectively, and the beam quality deterioration of the slow axis of approximately 2.6% and 0.9%, respectively. Corresponds to. In the embodiment of the present invention, the residual beam smear on the slow axis due to the tilt adjustment of the interleaving mirror is reduced to less than about 3 mm, less than about 2 mm, less than about 1 mm, less than about 0.5 mm, less than about 0.1 mm, or about 0. Reduce to a level of less than 05 mm. In the embodiment of the present invention, the slow axis beam deterioration due to the tilt adjustment of the interleaving mirror is reduced to less than about 10%, less than about 8%, less than about 5%, less than about 3%, less than about 2%, or about 1%. Reduce to less than a level.

図5Bの残留スミアは、各ダイオードバー105の中央発振器のみの挙動を示すことに留意する。即ち、図5Bは、各ダイオードバー105が、単一のビームのみを発振する発振器に交換される例示に対応してもよい。しかしながら、様々な実施の形態において、各ダイオードバー105は、複数の発振器を有し、よって複数のビームを発振する。様々な実施の形態において、複数の発振器を含むダイオードバー105または他のビーム源は、例えば、8より多く、10より多く、20より多く、30より多く、40より多く、10から50の間、または19から46の間等、任意の数の発振器(及び対応するビーム)を有してもよい。上述のように、各バー上の非中央発振器からのビームは、分散要素上の少し異なる入射角度によって、異なるポインティングエラー(及び結果として生じるビームスミア)を示してもよい。本発明の様々な実施の形態において、SACレンズ及び各ダイオードバーのためのインターリービングミラーは、ダイオードバーの中央発振器に対して光学的に配置及び傾斜される。よって、各ダイオードバーの他の発振器に関連したポインティングエラー及びビームスミアを考慮することが望ましくてもよい。図6A及び図6Bは、バーの中央発振器に対して各ダイオードバーの左及び右エッジ発振器におけるスミア及びポインティングエラーにおけるシミュレートされた差のグラフである。図5Bの階段1の使用によって生じる残留スミアは仮定される。シミュレーションにおいて、9.4mmのバー幅(即ち、左及び右のエッジ発振器との間の距離)が使用される。示すように、中央発振器と比較したビームスミアにおける最大差は0.6μm以下であり、ポインティングエラーにおける最大差は0.05mrad以下であり、両方とものWBC共振器100の性能に対する影響は無視できる。 Note that the residual smear in FIG. 5B shows the behavior of only the central oscillator of each diode bar 105. That is, FIG. 5B may correspond to an example in which each diode bar 105 is replaced with an oscillator that oscillates only a single beam. However, in various embodiments, each diode bar 105 has a plurality of oscillators and thus oscillates a plurality of beams. In various embodiments, the diode bar 105 or other beam source containing the plurality of oscillators is, for example, more than 8, more than 10, more than 20, more than 30, more than 40, between 10 and 50. Alternatively, it may have any number of oscillators (and corresponding beams), such as between 19 and 46. As mentioned above, the beam from the non-central oscillator on each bar may exhibit different pointing errors (and the resulting beam smear) due to slightly different angles of incidence on the dispersive elements. In various embodiments of the invention, the SAC lens and the interleaving mirror for each diode bar are optically arranged and tilted with respect to the central oscillator of the diode bar. Therefore, it may be desirable to consider pointing errors and beam smears associated with other oscillators in each diode bar. 6A and 6B are graphs of simulated differences in smear and pointing errors in the left and right edge oscillators of each diode bar with respect to the central oscillator of the bar. Residual smear caused by the use of staircase 1 in FIG. 5B is assumed. In the simulation, a bar width of 9.4 mm (ie, the distance between the left and right edge oscillators) is used. As shown, the maximum difference in beam smear compared to the central oscillator is less than 0.6 μm and the maximum difference in pointing error is less than 0.05 mrad, both of which have a negligible effect on the performance of the WBC resonator 100.

図7Aから図7Dは、非WBC方向における共振器100の概略図であって、それぞれ図2A-図2Dに関して説明される場合に対応する。それぞれの図7A-図7Dは、単一のダイオードバー105と、SACレンズ115と、ダイオードバー105、分散要素110、及び出力カプラ155に関連したインターリービングミラー120とを含む。共振器100の他の要素は、簡単のため省略されている。図7Aにおいて、共振器ビーム150は、ダイオードバー105から出力カプラ155に伝播し、実線によって示される。図7Aの場合において、分散要素110が傾斜されていないため、共振器ビーム150は、出力カプラ155に直交する中心線700と重なり、非WBC次元におけるビーム第1次反射は、有害なことに、出力カプラ155からのフィードバックビームと干渉する(即ち、発振器に戻るように伝播することによって干渉する)可能性がある。インターリービングミラー120上の黒点は、共振器ビームがミラー120に当たり、分散要素110に向かって反射される点を示す。 7A-7D are schematic views of the resonator 100 in the non-WBC direction, corresponding to the cases described with respect to FIGS. 2A-2D, respectively. Each of FIGS. 7A-7D includes a single diode bar 105, a SAC lens 115, a diode bar 105, a dispersion element 110, and an interleaving mirror 120 associated with the output coupler 155. Other elements of the resonator 100 are omitted for simplicity. In FIG. 7A, the resonator beam 150 propagates from the diode bar 105 to the output coupler 155 and is shown by the solid line. In the case of FIG. 7A, since the dispersion element 110 is not tilted, the resonator beam 150 overlaps the center line 700 orthogonal to the output coupler 155, and the primary beam reflection in the non-WBC dimension is detrimental. It may interfere with the feedback beam from the output coupler 155 (ie, by propagating back to the oscillator). Black spots on the interleaving mirror 120 indicate points where the resonator beam hits the mirror 120 and is reflected towards the dispersion element 110.

図7Bに示すように、分散要素110が、角度δによって非WBC方向(例えば、スロー軸)において傾斜されると、角度αを有するポインティングエラーが共振器ビーム150に誘発される。ポインティングエラー角度α(mrad)は、分散要素110の傾斜角度δ及び分散要素の格子線密度p(線(lines)/μm)に略比例する。ポインティングエラー角度は、(図2Aに関して上述された)ビームの(WBC方向における)オフ-リトロー(off-Littrow)入射角度Δθの接線に略比例する。これらの関係は、次の式3によって表現されてもよい。 As shown in FIG. 7B, when the dispersion element 110 is tilted in the non-WBC direction (eg, slow axis) by the angle δ, a pointing error with an angle α is induced in the resonator beam 150. The pointing error angle α (mrad) is substantially proportional to the inclination angle δ of the dispersion element 110 and the grid line density p (lines / μm) of the dispersion element. The pointing error angle is approximately proportional to the tangent of the off-Littrow incident angle Δθ (in the WBC direction) of the beam (described above with respect to FIG. 2A). These relationships may be expressed by the following equation 3.

Figure 2020081335000004
Figure 2020081335000004

本発明の様々な実施の形態において、分散要素110は、非WBC方向(即ち、スロー軸)において、5mrad以下の角度、10mrad以下の角度、15mrad以下の角度、20mrad以下の角度、25mrad以下の角度、または30mrad以下の角度で傾斜されてもよい。傾斜は、様々な実施の形態において、少なくとも1mrad、少なくとも2mrad、少なくとも3mrad、または少なくとも5mradであってもよい。 In various embodiments of the invention, the dispersion element 110 is an angle of 5 mrad or less, an angle of 10 mrad or less, an angle of 15 mrad or less, an angle of 20 mrad or less, an angle of 25 mrad or less in the non-WBC direction (ie, slow axis). , Or may be tilted at an angle of 30 mrad or less. The slope may be at least 1 mad, at least 2 mad, at least 3 mad, or at least 5 mad in various embodiments.

図7Cに示すように、インターリービングミラー120の傾斜は、非WBC次元(例えば、スロー軸)における角度βによって調節されてもよく、よって、不安定な波長安定化をもたらす可能性があるポインティングエラー角度αを排除する。本発明の様々な実施の形態において、分散要素110の傾斜δは、ポインティングエラー角度αより大きい(例えば、略10倍大きい、または100倍大きい)。また、本発明の様々な実施の形態において、インターリービングミラー傾斜βは、ポインティングエラー角度αと略同じである。 As shown in FIG. 7C, the tilt of the interleaving mirror 120 may be adjusted by an angle β in the non-WBC dimension (eg, slow axis), thus leading to unstable wavelength stabilization pointing errors. Eliminate the angle α. In various embodiments of the invention, the slope δ of the dispersion element 110 is greater than the pointing error angle α (eg, approximately 10-fold or 100-fold larger). Further, in various embodiments of the present invention, the interleaving mirror tilt β is substantially the same as the pointing error angle α.

本明細書にて説明されるように、分散要素の傾斜によって生じる非WBC方向におけるポインティングエラーの修正は、通常、分散要素での非WBC方向における増加したビームスミアをもたらす。図7Cにおいて、このビームスミアはΔSによって示される。図7Dに示すように、量Tによって非WBC次元(例えば、スロー軸)において(即ち、ビームが、SACレンズ115の縦方向中心及び/または光軸に当たらないように)SACレンズ115を変位することは、インターリービングミラー120において、量ΔS’のビーム位置のオフセットをもたらす。図7Dに示すように、インターリービングミラーにおけるこのオフセットΔS’は、様々な実施の形態において、fがSACレンズ115の焦点長さであり、DがSACレンズ115とインターリービングミラー120との間の光学距離であり、LはSACレンズ115と分散要素110との間の光学距離であり、εは分散要素110における残量ビームスミアであると、下記式4のようである。 As described herein, correction of pointing errors in the non-WBC direction caused by tilting of the dispersion element usually results in increased beam smear in the non-WBC direction at the dispersion element. In FIG. 7C, this beam smear is indicated by ΔS. As shown in FIG. 7D, the quantity T displaces the SAC lens 115 in a non-WBC dimension (eg, slow axis) (ie, so that the beam does not hit the longitudinal center and / or optical axis of the SAC lens 115). This results in an offset of the beam position of the quantity ΔS'in the interleaving mirror 120. As shown in FIG. 7D, this offset ΔS'in the interleaving mirror is, in various embodiments, f is the focal length of the SAC lens 115 and D is between the SAC lens 115 and the interleaving mirror 120. It is the optical distance, L is the optical distance between the SAC lens 115 and the dispersion element 110, and ε is the remaining beam smear in the dispersion element 110, as shown in Equation 4 below.

Figure 2020081335000005
Figure 2020081335000005

本発明の実施の形態において、残量ビームスミアは略ゼロまで減少されるため、及び、上述のように、βはポインティングエラー角度αと略同じであるため、SACレンズの変位Tは、下記式5によって表現されてもよい。 In the embodiment of the present invention, since the remaining beam smear is reduced to substantially zero and, as described above, β is substantially the same as the pointing error angle α, the displacement T of the SAC lens is the following equation 5 May be represented by.

Figure 2020081335000006
Figure 2020081335000006

本発明の様々な実施の形態において、SACレンズ115から分散要素110までの光学距離Lは、異なる全ての発振器において略同じである。よって、本発明の様々な実施の形態によると、SAC階段、即ち、SACレンズオフセット/変位は、下付きkが各ビーム発振器、即ちk=1,2,...,nであり、nがビーム発振器の数であると、式6によって、実質的に示されてもよい。 In various embodiments of the present invention, the optical distance L from the SAC lens 115 to the dispersion element 110 is substantially the same for all different oscillators. Thus, according to various embodiments of the invention, the SAC staircase, i.e., the SAC lens offset / displacement, is such that the subscript k is each beam oscillator, i.e. k = 1, 2,. .. .. , N, where n is the number of beam oscillators, may be substantially indicated by Equation 6.

Figure 2020081335000007
Figure 2020081335000007

この式より明らかであるように、SACレンズ115からインターリービングミラー120までの距離が小さいと、より大きいSACレンズオフセットが要求される。SACレンズ115からインターリービングミラー120までの光学距離Dが各ビーム発振器において略同じである実施の形態において、SAC階段オフセットは、Δθに比例する直線状または実質的に直線状の関係に従う。図4及び図5Aに示すような本発明の他の実施の形態は、このような実施の形態においてTはDに反比例であることに少なくとも部分的によって、実質的に放物線状のSACレンズ階段関係を含む。本発明の実施の形態によると、様々なSACレンズと、対応するインターリービングミラーとの間の光学距離Dは変動してもよく、よって、SACレンズ階段の形状は、直線状(または実質的に直線状)または放物線状(または実質的に放物線状)に限定されず、SACレンズ階段は、単調に増加しなくてもよく、ステップ状に(例えば、変位において、1、2、または3以上のステップを有して)増加してもよい。 As is clear from this equation, a smaller distance from the SAC lens 115 to the interleaving mirror 120 requires a larger SAC lens offset. In an embodiment in which the optical distance D from the SAC lens 115 to the interleaving mirror 120 is approximately the same for each beam oscillator, the SAC step offset follows a linear or substantially linear relationship proportional to Δθ k . Another embodiment of the invention, as shown in FIGS. 4 and 5A, is a substantially parabolic SAC lens, at least in part, in that T k is inversely proportional to D k in such embodiments. Including stairs. According to embodiments of the present invention, the optical distance D between the various SAC lenses and the corresponding interleaving mirrors may vary, so that the shape of the SAC lens staircase is linear (or substantially). Not limited to linear) or parabolic (or substantially parabolic), the SAC lens staircase does not have to increase monotonically and is stepwise (eg, 1, 2, or 3 or more in displacement). May increase (with steps).

本発明の実施の形態は、インターリービングミラーが使用されないWBC共振器にもSACレンズ階段を含んでもよい。このような実施の形態において、SACレンズ階段は略、式7のように定義されてもよい。 Embodiments of the present invention may also include a SAC lens staircase in a WBC resonator without an interleaving mirror. In such an embodiment, the SAC lens staircase may be defined as abbreviated as Equation 7.

Figure 2020081335000008
Figure 2020081335000008

このような実施の形態において、SACレンズのアレーの変位は、分散要素の傾斜によって発生するポインティングエラーを実質的に排除するが、分散要素における残留の補填されていないビームスミアをもたらす可能性がある。このようなビームスミアは、式8のように実質的に計算されてもよい。 In such an embodiment, the displacement of the array of SAC lenses substantially eliminates the pointing error caused by the tilt of the dispersion element, but may result in uncompensated beam smear of the residue in the dispersion element. Such beam smear may be substantially calculated as in Equation 8.

Figure 2020081335000009
Figure 2020081335000009

例えば、上述と同じであるが、インターリービングミラーの使用を除く数値例は、0.9mm以上の分散要素における全体のビームスミアをもたらし、スロー軸において25%以上のビーム品質の劣化に対応する。 For example, the same as above, but excluding the use of interleaving mirrors, numerical examples result in overall beam smear in dispersion elements of 0.9 mm and above, and correspond to beam quality degradation of 25% and above in the slow axis.

図7Eは、図7Cに示すように傾斜された例示的インターリービングミラー120の透視図を示す。実線は、入射ビームに対応して、図7Cの中心線700に対して示されている。図示されるように、インターリービングミラー120は、非WBC(例えば、スロー軸)次元において傾斜され(即ち、回転され)、入射ビームは、非WBC(例えば、スロー軸)方向における角度βで、インターリービングミラー120から反射される。 FIG. 7E shows a perspective view of an exemplary interleaving mirror 120 tilted as shown in FIG. 7C. The solid line corresponds to the incident beam and is shown with respect to the center line 700 of FIG. 7C. As shown, the interleaving mirror 120 is tilted (ie, rotated) in the non-WBC (eg, slow axis) dimension, and the incident beam is interleaved at an angle β in the non-WBC (eg, slow axis) direction. It is reflected from the leaving mirror 120.

本発明の様々な実施の形態において、SACレンズのオフセット変位は、焦点距離の略5%以下、または焦点距離の略3%以下である。例えば、50mmの焦点距離を有するSACレンズを使用する数値例において、SACレンズ階段の最大変位は、略2.5mm以下または、略1.5mm以下に限定されてもよい。本発明の様々な実施の形態において、SACレンズのオフセット変位は、焦点距離の少なくとも略0.1%、少なくとも略0.2%、少なくとも略0.5%または、少なくとも略1%であってもよい。 In various embodiments of the invention, the offset displacement of the SAC lens is approximately 5% or less of the focal length, or approximately 3% or less of the focal length. For example, in a numerical example using a SAC lens having a focal length of 50 mm, the maximum displacement of the SAC lens staircase may be limited to about 2.5 mm or less or about 1.5 mm or less. In various embodiments of the invention, the offset displacement of the SAC lens may be at least about 0.1%, at least about 0.2%, at least about 0.5%, or at least about 1% of the focal length. good.

本発明の実施の形態において、SACレンズ階段の全高さ(即ち、SACレンズアレーの変位の範囲)は、中央(または、様々な実施の形態において、唯一の)発振器において、分散要素を(WBC方向において)リトロー角より小さい角度に設定することによって減少されてもよい。このような実施の形態は、少し低い回折効率及び分散要素の少し低い分散パワーを示してもよい。上記で提供される数値例示において、分散要素の傾斜角度をリトロー角より1°小さく設定することは、略0.7mmから略0.4mmに全体のSACレンズ階段の高さを減少させる。 In embodiments of the present invention, the total height of the SAC lens staircase (ie, the range of displacement of the SAC lens array) is centered (or only in various embodiments) with the dispersion element (WBC direction). In) it may be reduced by setting it to an angle smaller than the retrow angle. Such embodiments may exhibit slightly lower diffraction efficiencies and slightly lower dispersion power of the dispersion element. In the numerical examples provided above, setting the tilt angle of the dispersion element 1 ° smaller than the retrow angle reduces the overall height of the SAC lens staircase from approximately 0.7 mm to approximately 0.4 mm.

様々な実施の形態において、SACレンズ階段は、WBC共振器における1つまたは複数のSACレンズの変位(例えば、ビーム入射方向に対して直交する縦方向の変位)によって実現されてもよい。他の実施の形態において、異なるSACレンズは、スロー軸方向において、それぞれ異なる高さを有してもよく、よって、各レンズの中心点(例えば、光軸)は適正なレベルに配置される。このような実施の形態において、様々なSACレンズのベースは、実質的に同平面上にあってもよく(しかしながら、必ずしもそうでなくてもよい)、SACレンズの中心は、望ましい量によってオフセットされる。様々な実施の形態において、位置(例えば、ベース位置)及び2つ以上のSACレンズの高さは階段内において変動してもよい。 In various embodiments, the SAC lens staircase may be implemented by displacement of one or more SAC lenses in the WBC resonator (eg, longitudinal displacement orthogonal to the beam incident direction). In other embodiments, the different SAC lenses may have different heights in the slow axis direction, so that the center point (eg, the optical axis) of each lens is located at an appropriate level. In such embodiments, the bases of the various SAC lenses may (but not necessarily) be substantially coplanar, and the center of the SAC lens may be offset by the desired amount. The lens. In various embodiments, the position (eg, the base position) and the height of the two or more SAC lenses may vary within the staircase.

様々な実施の形態において、様々なSACレンズは、実質的に平面のプラットホーム上に配置され、SACレンズは、例えば、様々な高さまたは厚さを有するスペーサ、またはレンズベースによって、ベース上で様々な高さにおいて配置される。他の実施の形態において、様々なSACレンズ及びそのいずれかのベースは、略同一の寸法及び形状であってもよく、共通のプラットホーム自体は、SACレンズが適正な位置に配置されてもよく、異なる高さを有する領域(例えば、メサ(mesas)または他の突出部)を画定してもよい。様々な実施の形態において、1つまたは複数のSACレンズの変位は、例えば、1つまたは複数のアクチュエータを通じて、共通プラットホームへの設置の後に調節されてもよい。 In various embodiments, the various SAC lenses are placed on a substantially planar platform, and the SAC lenses vary on the base, for example by spacers of various heights or thicknesses, or lens bases. It is placed at a high height. In other embodiments, the various SAC lenses and the bases thereof may have substantially the same dimensions and shape, and the common platform itself may allow the SAC lenses to be properly positioned. Regions with different heights (eg, mesas or other protrusions) may be defined. In various embodiments, the displacement of one or more SAC lenses may be adjusted after installation on a common platform, for example, through one or more actuators.

様々な実施の形態において、2019年1月28日に出願された、米国仮特許出願第62/797,438号において記載されるように、ミラー傾斜及び/またはレンズ変位を通じた後続の修正のために、重なったビームの個別のビーム成分の検査のためにビームを非多重化(demultiplex)する検出システムによって、様々なビームのビームスミア及び/またはポインティングエラーは、検出されてもよく、その開示の全体は、本明細書にて参照することによって組み込まれる。例えば、ビームスミア及び/またはポインティングエラーは、検出されてもよく、個別の成分の傾斜及び/または変位は、人間オペレータまたはコンピュータ制御された制御システム(及びアクチュエータ、ワームギア等の機械的調節部)によって調節されてもよく、よって、観測されたビームスミア及び/またはポインティングエラーを最小化する。 In various embodiments, for subsequent modifications through mirror tilt and / or lens displacement, as described in US Provisional Patent Application No. 62 / 797,438, filed January 28, 2019. In addition, beam smear and / or pointing errors of various beams may be detected by a detection system that demultiplexes the beam for inspection of the individual beam components of the overlapping beams, and the entire disclosure thereof. Is incorporated by reference herein. For example, beam smear and / or pointing errors may be detected and the tilt and / or displacement of the individual components is adjusted by a human operator or computer controlled control system (and mechanical regulators such as actuators, worm gears, etc.). It may be, and thus minimize the observed beam smear and / or pointing error.

本明細書にて使用される用語及び表現は、限定ではなく、説明の用語として使用され、このような用語及び表現の使用において、示された及び説明された特徴と同等なものを除外する意図はなく、様々な改造は請求項に記載されている発明の範囲内で可能であると認めている。 The terms and expressions used herein are used as descriptive terms without limitation and are intended to exclude the equivalent of the features shown and described in the use of such terms and expressions. However, it is acknowledged that various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims.

Claims (50)

それぞれが1つまたは複数のビームを発振する複数のビーム発振器と、
ビームを受けて、前記ビームを波長合成(WBC)次元においてマルチ波長ビームに合成する分散要素と、
前記複数のビーム発振器の光学的下流側、及び前記分散要素の光学的上流側に配置される複数のコリメータと、
ここで、前記複数のコリメータのそれぞれは、前記複数のビーム発振器から1つまたは複数のビームを受けて、非WBC次元にコリメートし、
前記複数のビーム発振器の光学的下流側、及び前記分散要素の光学的上流側に配置される複数のインターリービングミラーと、
ここで、前記複数のインターリービングミラーのそれぞれは、ビーム発振器から前記分散要素に向かう1つまたは複数のビームを反射し、
前記分散要素から前記マルチ波長ビームを受けて、出力ビームとして前記マルチ波長ビームの第1部分を透過させて、前記分散要素に向かって前記マルチ波長ビームの第2部分を反射して戻す部分反射型出力カプラと、
を備え、
前記分散要素は、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜しており、これにより、前記分散要素からのビームの第1次反射は、前記複数のビーム発振器から離れる方向に向けられ、前記マルチ波長ビームにポインティングエラーをもたらし、
前記複数のインターリービングミラーのうちの1つまたは複数のインターリービングミラーは、前記マルチ波長ビームのポインティングエラーを減少させるように、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜され、これにより、前記分散要素で非WBC次元においてビームスミアをもたらし、
2つ以上のコリメータの光軸は、非WBC次元において、互いに対して変位されており、これにより、傾斜されたインターリービングミラーによるビームスミアは低減される、
レーザシステム。
Multiple beam oscillators, each oscillating one or more beams,
A dispersion element that receives the beam and synthesizes the beam into a multi-wavelength beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension.
A plurality of collimators arranged on the optical downstream side of the plurality of beam oscillators and the optical upstream side of the dispersion element,
Here, each of the plurality of collimators receives one or a plurality of beams from the plurality of beam oscillators and collimates to the non-WBC dimension.
A plurality of interleaving mirrors arranged on the optical downstream side of the plurality of beam oscillators and the optical upstream side of the dispersion element,
Here, each of the plurality of interleaving mirrors reflects one or more beams from the beam oscillator toward the dispersion element.
A partially reflective type that receives the multi-wavelength beam from the dispersion element, transmits the first portion of the multi-wavelength beam as an output beam, and reflects the second portion of the multi-wavelength beam toward the dispersion element. With the output coupler,
Equipped with
The dispersion element is tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension, whereby the primary reflection of the beam from the dispersion element is directed away from the plurality of beam oscillators and the multi-wavelength. Bringing a pointing error to the beam,
One or more of the interleaving mirrors is tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension so as to reduce the pointing error of the multi-wavelength beam, thereby the dispersion element. Brings beam smear in the non-WBC dimension,
The optical axes of the two or more collimators are displaced relative to each other in the non-WBC dimension, which reduces beam smear due to the tilted interleaving mirrors.
Laser system.
非WBC次元は、ビームのスロー軸に対応する、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, wherein the non-WBC dimension corresponds to the slow axis of the beam. 非WBC次元は、ビームのファスト軸に対応する、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, wherein the non-WBC dimension corresponds to the fast axis of the beam. 前記分散要素は、回折格子を有する、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 1, wherein the dispersion element has a diffraction grating. 少なくとも1つのビーム発振器は、複数の離散的なビームを発振するように構成されたダイオードバーを有する、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, wherein the at least one beam oscillator has a diode bar configured to oscillate a plurality of discrete beams. 第1ビーム発振器において、
非WBC次元における前記分散要素の傾斜は、第1角度を有するポインティングエラーをもたらし、
前記第1ビーム発振器に関連したインターリービングミラーは、非WBC次元における第2角度を有する、請求項1に記載のレーザシステム。
In the first beam oscillator
The tilt of the dispersion element in the non-WBC dimension results in a pointing error with a first angle.
The laser system of claim 1, wherein the interleaving mirror associated with the first beam oscillator has a second angle in the non-WBC dimension.
前記第2角度は、前記第1角度と略等しい、請求項6に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 6, wherein the second angle is substantially equal to the first angle. 全てのインターリービングミラーは、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜される、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, wherein all interleaving mirrors are tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension. 少なくとも2つのインターリービングミラーは、非WBC次元において、異なる角度で傾斜される、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, wherein the at least two interleaving mirrors are tilted at different angles in the non-WBC dimension. 1つ以外全てのインターリービングミラーは、非WBC次元において、異なる角度で傾斜される、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, wherein all but one interleaving mirror is tilted at different angles in the non-WBC dimension. 中央ビーム発振器に関連したインターリービングミラーは、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜されない、請求項10に記載のレーザシステム。 10. The laser system of claim 10, wherein the interleaving mirror associated with the central beam oscillator is not tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension. 2つ以上のインターリービングミラーは、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜されない、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, wherein the two or more interleaving mirrors are not tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension. 各ビーム発振器に関連して、(i)第2コリメータと、(ii)1つまたは複数のビームを略90°回転させる光学ローテータとをさらに有する、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system of claim 1, further comprising (i) a second collimator and (ii) an optical rotator that rotates one or more beams by approximately 90 ° in connection with each beam oscillator. 各コリメータは、スロー軸コリメータであり、各第2コリメータはファスト軸コリメータである、請求項13に記載のレーザシステム 13. The laser system of claim 13, wherein each collimator is a slow axis collimator and each second collimator is a fast axis collimator. 複数のインターリービングミラーは、複数のコリメータの光学的下流側に配置される、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 1, wherein the plurality of interleaving mirrors are arranged on the optical downstream side of the plurality of collimators. 各コリメータと前記分散要素との間の光学距離は、略等しい、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 1, wherein the optical distance between each collimator and the dispersion element is substantially equal. 2つ以上のコリメータの高さが異なる、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 1, wherein two or more collimators have different heights. 2つ以上のコリメータの高さが略等しい、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 1, wherein the heights of two or more collimators are substantially equal. 全てのコリメータの高さが略等しい、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 1, wherein the heights of all collimators are substantially equal. 前記分散要素の光学的下流側、及び前記出力カプラの上流側に配置される1つまたは複数の折り返しミラーをさらに有する、請求項1に記載のレーザシステム。 The laser system according to claim 1, further comprising one or more folded mirrors arranged optically downstream of the dispersion element and upstream of the output coupler. それぞれが1つまたは複数のビームを発振する複数のビーム発振器と、
ビームを受けて、前記ビームを波長合成(WBC)次元においてマルチ波長ビームに合成する分散要素と、
前記複数のビーム発振器の光学的下流側、及び前記分散要素の光学的上流側に配置される複数のコリメータと、
ここで、前記複数のコリメータのそれぞれは、前記複数のビーム発振器から1つまたは複数のビームを受けて、非WBC次元にコリメートし、
前記分散要素から前記マルチ波長ビームを受けて、出力ビームとして前記マルチ波長ビームの第1部分を透過させて、前記分散要素に向かって前記マルチ波長ビームの第2部分を反射して戻す部分反射型出力カプラと、
を備え、
前記分散要素は、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜しており、これにより、前記分散要素からのビームの第1次反射は、前記複数のビーム発振器から離れる方向に向けられ、前記マルチ波長ビームにポインティングエラーをもたらし、
2つ以上のコリメータの光軸は、非WBC次元において、互いに対して変位されており、これにより、傾斜された前記分散要素によるポインティングエラーは低減される、
レーザシステム。
Multiple beam oscillators, each oscillating one or more beams,
A dispersion element that receives the beam and synthesizes the beam into a multi-wavelength beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension.
A plurality of collimators arranged on the optical downstream side of the plurality of beam oscillators and the optical upstream side of the dispersion element,
Here, each of the plurality of collimators receives one or a plurality of beams from the plurality of beam oscillators and collimates to the non-WBC dimension.
A partially reflective type that receives the multi-wavelength beam from the dispersion element, transmits the first portion of the multi-wavelength beam as an output beam, and reflects the second portion of the multi-wavelength beam toward the dispersion element. With the output coupler,
Equipped with
The dispersion element is tilted at a non-zero angle in the non-WBC dimension, whereby the primary reflection of the beam from the dispersion element is directed away from the plurality of beam oscillators and the multi-wavelength. Bringing a pointing error to the beam,
The optical axes of the two or more collimators are displaced relative to each other in the non-WBC dimension, thereby reducing the pointing error due to the tilted dispersion element .
Laser system.
非WBC次元は、ビームのスロー軸に対応する、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein the non-WBC dimension corresponds to the slow axis of the beam. 非WBC次元は、ビームのファスト軸に対応する、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein the non-WBC dimension corresponds to the fast axis of the beam. 前記分散要素は、回折格子を有する、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein the dispersion element has a diffraction grating. 少なくとも1つのビーム発振器は、複数の離散的なビームを発振するように構成されたダイオードバーを有する、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein the at least one beam oscillator has a diode bar configured to oscillate a plurality of discrete beams. 前記複数のコリメータは、前記分散要素において、非WBC次元において、ビームスミアをもたらす、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein the plurality of collimators provide beam smear in the non-WBC dimension in the dispersion element. 各ビーム発振器に関連して、(i)第2コリメータと、(ii)1つまたは複数のビームを略90°回転させる光学ローテータとをさらに有する、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, further comprising (i) a second collimator and (ii) an optical rotator that rotates one or more beams by approximately 90 ° in connection with each beam oscillator. 各コリメータは、スロー軸コリメータであり、各第2コリメータはファスト軸コリメータである、請求項27に記載のレーザシステム 27. The laser system of claim 27, wherein each collimator is a slow axis collimator and each second collimator is a fast axis collimator. 各コリメータと前記分散要素との間の光学距離は、略等しい、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein the optical distance between each collimator and the dispersion element is approximately equal. 2つ以上のコリメータの高さが異なる、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein two or more collimators have different heights. 2つ以上のコリメータの高さが略等しい、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein the heights of two or more collimators are approximately equal. 全てのコリメータの高さが略等しい、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, wherein all collimators have substantially equal heights. 前記分散要素の光学的下流側、及び前記出力カプラの上流側に配置される1つまたは複数の折り返しミラーをさらに有する、請求項21に記載のレーザシステム。 21. The laser system of claim 21, further comprising one or more folded mirrors arranged optically downstream of the dispersion element and upstream of the output coupler. レーザシステムを位置合わせする方法であって、
前記レーザシステムは、
(i)1つまたは複数のビームを発振するようにそれぞれ構成された複数のビーム発振器と、
(ii)ビームを受けて、ビームを、波長合成(WBC)次元において、マルチ波長ビームに合成する分散要素と、
(iii)前記分散要素から前記マルチ波長ビームを受けて、出力ビームとして前記マルチ波長ビームの第1部分を透過させて、前記マルチ波長ビームの第2部分を前記分散要素に向かって反射して戻す、部分反射型出力カプラと、
を備え、
前記方法は、
前記複数のビーム発振器によって発振されるビームを、前記分散要素で前記マルチ波長ビームに合成することと、
ポインティングエラーを、非WBC次元において、前記マルチ波長ビームにもたらすことと、
前記マルチ波長ビームのポインティングエラーを減少させるように、非WBC次元において、前記分散要素でビームスミアをもたらすことと、
前記マルチ波長ビームのポインティングエラーを増加させずに、ビームスミアを減少させることと、
を含む、方法。
It ’s a way to align the laser system.
The laser system is
(I) A plurality of beam oscillators configured to oscillate one or more beams, respectively.
(Ii) With a dispersion element that receives the beam and synthesizes the beam into a multi-wavelength beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension.
(Iii) The multi-wavelength beam is received from the dispersion element, the first portion of the multi-wavelength beam is transmitted as an output beam, and the second portion of the multi-wavelength beam is reflected back toward the dispersion element. , Partial reflection type output coupler,
Equipped with
The method is
Combining the beam oscillated by the plurality of beam oscillators with the multi-wavelength beam by the dispersion element,
Introducing a pointing error to the multi-wavelength beam in the non-WBC dimension.
To reduce the pointing error of the multi-wavelength beam, to bring beam smear at the dispersion element in the non-WBC dimension.
To reduce the beam smear without increasing the pointing error of the multi-wavelength beam,
Including, how.
ポインティングエラーを、非WBC次元において、前記分散要素を非ゼロ角度で傾斜することによって、前記マルチ波長ビームにもたらす、請求項34に記載の方法。 34. The method of claim 34, wherein the pointing error is brought to the multi-wavelength beam by tilting the dispersion element at a non-zero angle in the non-WBC dimension. 1つまたは複数のインターリービングミラーは、前記複数のビーム発振器の光学的下流側、及び前記分散要素の光学的上流側に配置され、
1つまたは複数のインターリービングミラーを、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜することによって、ビームスミアをもたらす、請求項34に記載の方法。
The one or more interleaving mirrors are arranged on the optical downstream side of the plurality of beam oscillators and on the optical upstream side of the dispersion element.
34. The method of claim 34, wherein tilting one or more interleaving mirrors in a non-WBC dimension at a non-zero angle results in beam smear.
2つ以上のコリメータは、前記複数のビーム発振器の光学的下流側、及び前記分散要素の上流側に配置され、
2つ以上のコリメータの光軸を、非WBC次元において、互いに対して変位することによって、ビームスミアは減少する、請求項34に記載の方法。
The two or more collimators are arranged on the optical downstream side of the plurality of beam oscillators and on the upstream side of the dispersion element.
34. The method of claim 34, wherein the beam smear is reduced by displacing the optical axes of two or more collimators with respect to each other in the non-WBC dimension.
2つ以上のコリメータは、スロー軸コリメータである、請求項37に記載の方法。 37. The method of claim 37, wherein the two or more collimators are slow axis collimators. 2つ以上のコリメータは、ファスト軸コリメータである、請求項37に記載の方法。 37. The method of claim 37, wherein the two or more collimators are fast axis collimators. 非WBC次元は、ビームのスロー軸に対応する、請求項34に記載の方法。 34. The method of claim 34, wherein the non-WBC dimension corresponds to the slow axis of the beam. 非WBC次元は、ビームのファスト軸に対応する、請求項34に記載の方法。 34. The method of claim 34, wherein the non-WBC dimension corresponds to the fast axis of the beam. ビームをマルチ波長ビームに合成する前に、ビームを略90°回転させることをさらに有する、請求項34に記載の方法。 34. The method of claim 34, further comprising rotating the beam by approximately 90 ° prior to synthesizing the beam into a multi-wavelength beam. レーザシステムを位置合わせする方法であって、
前記レーザシステムは、
(i)1つまたは複数のビームを発振するようにそれぞれ構成された複数のビーム発振器と、
(ii)ビームを受けて、ビームを、波長合成(WBC)次元において、マルチ波長ビームに合成する分散要素と、
(iii)前記分散要素から前記マルチ波長ビームを受けて、出力ビームとして前記マルチ波長ビームの第1部分を透過させて、前記マルチ波長ビームの第2部分を前記分散要素に向かって反射して戻す、部分反射型出力カプラと、
を備え、
前記方法は、
前記複数のビーム発振器によって発振されるビームを、前記分散要素で前記マルチ波長ビームに合成することと、
前記第1次反射が、前記分散要素から前記複数のビーム発振器に戻るように伝播することを抑制することと、
前記マルチ波長ビームのポインティングエラーを減少させることと、
を含む、方法。
It ’s a way to align the laser system.
The laser system is
(I) A plurality of beam oscillators configured to oscillate one or more beams, respectively.
(Ii) With a dispersion element that receives the beam and synthesizes the beam into a multi-wavelength beam in the wavelength synthesis (WBC) dimension.
(Iii) The multi-wavelength beam is received from the dispersion element, the first portion of the multi-wavelength beam is transmitted as an output beam, and the second portion of the multi-wavelength beam is reflected back toward the dispersion element. , Partial reflection type output coupler,
Equipped with
The method is
Combining the beam oscillated by the plurality of beam oscillators with the multi-wavelength beam by the dispersion element,
Suppressing the primary reflection from propagating back from the dispersion element to the plurality of beam oscillators.
To reduce the pointing error of the multi-wavelength beam and
Including, how.
前記第1次反射が、前記分散要素から前記複数のビーム発振器に戻るように伝播することを抑制することは、前記分散要素を、非WBC次元において、非ゼロ角度で傾斜することを含む、請求項43に記載の方法。 Suppressing the primary reflection from propagating back from the dispersion element to the plurality of beam oscillators comprises tilting the dispersion element at a non-zero angle in the non-WBC dimension. Item 43. The method according to item 43. 2つ以上のコリメータは、前記複数のビーム発振器の光学的下流側、及び前記分散要素の上流側に配置され、
2つ以上のコリメータの光軸を、非WBC次元において、互いに対して変位することによって、ポインティングエラーは減少する、請求項43に記載の方法。
The two or more collimators are arranged on the optical downstream side of the plurality of beam oscillators and on the upstream side of the dispersion element.
43. The method of claim 43, wherein by displacing the optical axes of two or more collimators with respect to each other in the non-WBC dimension, pointing errors are reduced.
2つ以上のコリメータは、スロー軸コリメータである、請求項45に記載の方法。 The method of claim 45, wherein the two or more collimators are slow axis collimators. 2つ以上のコリメータは、ファスト軸コリメータである、請求項45に記載の方法。 The method of claim 45, wherein the two or more collimators are fast axis collimators. 非WBC次元は、ビームのスロー軸に対応する、請求項43に記載の方法。 43. The method of claim 43, wherein the non-WBC dimension corresponds to the slow axis of the beam. 非WBC次元は、ビームのファスト軸に対応する、請求項43に記載の方法。 43. The method of claim 43, wherein the non-WBC dimension corresponds to the fast axis of the beam. ビームをマルチ波長ビームに合成する前に、ビームを略90°回転させることをさらに有する、請求項43に記載の方法。 43. The method of claim 43, further comprising rotating the beam by approximately 90 ° prior to synthesizing the beam into a multi-wavelength beam.
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