WO2018197429A1

WO2018197429A1 - Homogenisierung von pumplaserstrahlung

Info

Publication number: WO2018197429A1
Application number: PCT/EP2018/060371
Authority: WO
Inventors: Stefan Dorer; Steffen Ried; Christoph Tillkorn
Original assignee: Trumpf Laser Gmbh
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2018-11-01
Also published as: CN110574244B; CN110574244A; DE102017108936A1

Abstract

Eine Pumpeinheit (2) zur Erzeugung eines homogenisierten Pumplaserstrahls (15B) zum opti- schen Pumpen eines laseraktiven Mediums (13) eines Lasersystems (1) umfasst ein Pumpla- sersystem (3), bei dem eine Mehrzahl von Laserstrahlen (19A, 19B, 19C, 19A', 19B', 19C') zu einem primären Pumplaserstrahl (15A) überlagert werden. Ferner umfasst die Pumpeinheit (2) ein optisches Strahlformungssystem (5) zur Homogenisierung des primären Pumplaserstrahls (15A), wobei das optische Strahlformungssystem (5) eine Mikrolinsenanordnung (7) mit einer Mehrzahl von Linsen (7A) und ein optisches Lichtmischungselement (9) zur Führung des primären Pumplaserstrahls (15A) durch Mehrfachreflexion und zur Abgabe des homogenisier- ten Pumplaserstrahl (15B) aufweist. Die Mikrolinsenanordnung (7) ist derart angeordnet, dass der primäre Pumplaserstrahl (15A) mehrere Linsen (7A) der Mikrolinsenanordnung (7) vor der Einkopplung in das optische Lichtmischungselement (9) durchstrahlt.

Description

HOMOGENISIERUNG VON PUMPLASERSTRAHLUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Systeme zur homogenen Überlagerung von Laserstrahlung, insbesondere zur Überlagerung von Pumplaserstrahlung mehrerer

Laserdiodenmodule, wie sie in Pumplasersystemen eingesetzt werden. Ferner betrifft die Erfindung Lasersysteme, insbesondere mit Diodenlasern gepumpte Lasersysteme, zur Verstärkung von cw- und gepulster Laserstrahlung auf hohe Leistung und/oder hohe Pulsenergie.

Lasersysteme, z. B. Hochleistungsfestkörperlaser, benötigen eine entsprechend ausgelegte Pumpleistung, die in das der Verstärkung zugrunde liegende Medium einzukoppeln ist. Um hohe Pumpleistungen zu erreichen, kann die Laserstrahlung mehrerer Pumplaser zu einem Pumplaserstrahl überlagert werden. Ferner kann die überlagerte Laserstrahlung von mehreren Laserdioden einen Kristall, z. B. ein scheibenförmiges Verstärkungsmedium eines Scheiben- laserverstärkers, in einem gefalteten Aufbau mehrfach durchlaufen. Pumplasersysteme können auf Hochleistungsdiodenlasermodulen basieren, die jeweils eine Mehrzahl von

Laserdiodenbarren aufweisen.

Ein Kombinieren von Laserstrahlung mehrerer Laserdioden kann beispielsweise mit einer wie in EP 2 342 596 Bl beschriebenen Verkämmung erfolgen. Dabei weist ein Pumpmodul über- einander angeordnete Diodenbarren auf, sodass die Ausgangsstrahlung eines derartigen

Pumpmoduls strahlfreie Bereiche zwischen der von den Diodenbarren emittierten Laserstrahlung aufweist. Durch die Verkämmung mehrerer Pumpmodule werden die strahlfreien Bereiche eines Pumpmoduls von den verbleibenden Pumpmodulen aufgefüllt. Bei kompakt aufgebauten Diodenbarren reduzieren sich die strahlfreien Bereiche, sodass die Ausgangsstrahlung der Pumpmodule zur Ausbildung eines Pumplaserstrahls in einem nachfolgenden gemeinsamen Strahlengang kombiniert werden können, wenn die Pumpmodule z. B. direkt übereinander angeordnet sind. Bevor der Pumplaserstrahl in das laseraktive Medium eingekoppelt wird, kann in einem

Lichtmischer die Ausgangsstrahlung der verschiedenen Pumpmodule, d. h., der verschiedenen Laserbarren, vermischt werden, wodurch ein homogeneres Ausgangsstrahlprofil des homogenisierten Pumplaserstrahls nach dem Lichtmischer erzeugt werden kann. Eine beispielhafte Laserpumpanordnung mit Strahlhomogenisierung in einem optischen Homogenisator zur Durchmischung von Teilpumpstrahlung ist in WO 2010/052308 AI offenbart. Um eine Skalierbarkeit der Pumpleistung des Pumplasersystems bereitzustellen, kann die Anzahl der Pumpmodule, die in einem ansonsten identischen Pumplasersystem eingesetzt werden, je nach Anwendung variiert werden. Bei einer reduzierten Anzahl von Pumpmodulen kann allerdings der Winkelbereich des in den Lichtmischer eingekoppelten Pumplaserstrahls reduziert sein, sodass die Homogenisierung des Pumplaserstrahls nicht vollständig, bzw. für eine Anwendung nicht ausreichend, erfolgen kann. Dies kann zu einer erhöhten Empfindlichkeit eines gepumpten Lasersystems (z. B. Laserverstärkungssystems) auf die Justage des Pumplaserstrahls führen. Beispielsweise tritt eine erhöhte Empfindlichkeit auf Änderungen im Strahlengang und/oder in der Intensitätsverteilung ein. Die erhöhte Empfindlichkeit kann insbesondere darauf zurückgehen, dass sich die Leistungsverteilung im Pumpstrahl ändert, wenn z. B. ein Pumpmodul gegen ein anderes Pumpmodul ausgetauscht wird, wobei das neue Pumpmodul üblicherweise ein etwas anderes Ab strahl verhalten, insbesondere eine etwas andere Abstrahlwinkelverteilung, aufweist. Wenn z. B. allgemein große Winkelbereiche des fokussierten Pumplichts nicht durch Laserstrahlen gefüllt sind, mag die vorgenommene

Homogenisierung im Lichtmischer nicht ausreichen. Dadurch können sich bei unterschiedlichen Pumpmodulen unterschiedliche Leistungsverteilungen ergeben, die jeweils anders unzureichend sind und so zu Instabilität bzw. zu einer notwendigen Nachjustage des Systems führen. Beispielsweise bei dem genannten Scheibenlasersystem ist die Leistungsverteilung im Verstärkungsmedium im Einzeldurchgang maßgeblich verantwortlich für die Resonatorstabilität sowie für das Einlaufverhalten bzw. die Sprungantwort des Scheibenlasersystems.

Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpeinheit zur Erzeugung eines homogenisierten Pumplaserstrahls vorzuschlagen, die insbesondere für die Ver- wendung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pumpmodulen ausgebildet ist. Das optische Strahlformungssystem zur Strahlhomogenisierung sollte dabei insbesondere eine Verbesserung der Homogenisierung bei einer geringen Anzahl von Pumpmodulen bewirken. Mit anderen Worten, auch bei einer Präsenz von strahlfreien Bereichen eines zu homogenisierenden Pumplaserstrahls soll eine ausreichende Homogenisierung erfolgen. Einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stabilität von Pumplasersystemen und entsprechend gepumpten Lasersystemen, insbesondere Laserverstärkungssystemen, zu erhöhen und den Austausch von Pumpmodulen zu vereinfachen. Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Pumpeinheit zur Erzeugung eines homogenisierten Pumplaserstrahls nach Anspruch 1 und durch ein Lasersystem nach Anspruch 18. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. In einem Aspekt weist eine Pumpeinheit zur Erzeugung eines homogenisierten Pumplaserstrahls zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums eines Lasersystems ein Pumplasersystem und ein optisches Strahlformungssystem auf. Bei dem Pumplasersystem werden eine Mehrzahl von Laserstrahlen zu einem primären Pumplaserstrahl überlagert. Das optische Strahlformungssystem dient der Homogenisierung des primären Pumplaserstrahls, wobei das optische Strahlformungssystem eine Mikrolinsenanordnung mit einer Mehrzahl von Linsen und ein optisches Lichtmischungselement zur Führung des primären Pumplaserstrahls durch Mehrfachrefiexion und zur Abgabe des homogenisierten Pumplaserstrahls aufweist. Die Mikrolinsenanordnung ist derart angeordnet, dass der primäre Pumplaserstrahl mehrere Linsen der Mikrolinsenanordnung vor der Einkopplung in das optische Lichtmischungselement durch- strahlt.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein Lasersystem, insbesondere Laserverstärkersystem, eine derartige Pumpeinheit und eine Laserkavität mit dem zu pumpenden laseraktiven Medium, das der von der Pumpeinheit erzeugte, homogenisierte Pumplaserstrahl mindestens einmal durchstrahlt.

In beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Pumplasersystem mehrerer Pumpmodule, wobei jedes Pumpenmodul eine Mehrzahl von Laserstrahlen emittiert und der primäre Pumplaserstrahl durch Überlagerung der Laserstrahlen der Pumpmodule erzeugt wird.

In beispielhaften Ausführungsformen sind eine Position der Mikrolinsenanordnung im Strahlengang zwischen dem Pumplasersystem und dem optischen Lichtmischungselement und ein lateraler Versatz benachbarter Linsen der Mikrolinsenanordnung derart gewählt, dass mindestens fünf Linsen der Mikrolinsenanordnung ausgeleuchtet werden. Beispielsweise weist das Lichtmischungselement eine Eintrittsfiäche und eine Austrittsfiäche auf, und die Mikrolinsenanordnung ist direkt auf oder nahe der Eintrittsfiäche des optischen Lichtmischungselements angeordnet. Ferner kann die Mikrolinsenanordnung in der Öffnung eines Strahlblendenelements angeordnet werden. In beispielhaften Ausführungen können Linsen der Mikrolinsenanordnung in einer Aufreihungsrichtung mit einem Versatz zwischen zwei Linsen aufgereiht werden, wobei der Versatz höchstens einem Fünftel des Ausmaßes einer Eintrittsfläche des optischen Lichtmischungselements in der Aufreihungsrichtung entspricht.

In beispielhaften Ausführungsformen ist das Lichtmischungselements als Lichtmischerstab ausgebildet, der Lichtstrahlen durch totale interne Mehrfachreflexionen von einer Eintrittsflä- che des Lichtmischerstabs zu einer Austrittsfläche des Lichtmischerstabs durch den

Lichtmischerstab führt, und eine Anzahl von Reflexionen eines Lichtstrahls im

Lichtmischerstab vom Einfallswinkel des jeweiligen Lichtstrahls auf die Eintrittsfläche abhängt, sodass an der Austrittsfläche eine homogenisierte Verteilung der austretenden Licht- strahlen vorliegt.

In beispielhaften Ausführungsformen ist das Pumplasersystem zur Bestückung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pumpmodulen ausgebildet und eine Länge des Lichtmischungselements und die Anzahl der durchstrahlten Linsen sind derart ausgelegt, dass bei einer Ver- wendung einer minimal vorgesehenen Anzahl von Pumpmodulen in Kombination mit der Mikrolinsenanordnung eine Intensitätsschwankung im homogenisierten Pumplaserstrahl von kleiner 15 % vorliegt.

Allgemein kann eine numerische Apertur der Mikrolinsenanordnung auf die Divergenz des primären Pumpstrahls angepasst sein.

In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Pumpeinheit ferner eine Fokussieroptik zum Erzeugen eines konvergenten Strahlverlaufs zur Einkopplung des primären Pumplaserstrahl in das Lichtmischungselement aufweisen, wobei die Mikrolinsenanordnung im konver- genten Strahlverlauf zwischen der Fokussieroptik und dem Lichtmischungselement in einem Bereich der zumindest im Wesentlichen überlagerten Laserstrahlen des Pumplasersystems angeordnet ist.

In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das Pumplasersystem eine Mehrzahl von Laserdioden-basierten Pumpmodulen umfassen. Ein Laserstrahlbereich kann dann jeweils einem Pumpmodul der Mehrzahl von Pumpmodulen zugeordnet sein, wobei benachbarte (insbesondere flächig geschlossene) Laserstrahlbereichen im primären Pumplaserstrahl vor der Überlagerung in Richtung der schnellen Achse nebeneinander angeordnet sind. Die Laserdioden-basierten Pumpmodule können dabei in Richtung der schnellen Achse nebeneinander angeordnet sein, so dass die Laserstrahlung von benachbarten Pumpmodulen vor der Überlagerung benachbarte Bereiche des primären Pumplaserstrahls bildet. Alternativ kann die Laserstrahlung von Pumpmodulen derart geführt werden, dass benachbarte Laserstrahlbereiche des primären Pumplaserstrahls von jeweils zugeordneten Pumpmodulen erzeugt und mittels Opti- ken nebeneinander ausgerichtet werden.

In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das Pumplasersystem eine Mehrzahl von Laserdioden-basierten Pumpmodulen jeweils mit einer Mehrzahl von Diodenbarren zur Emission der Laserstrahlen umfassen, wobei im primären Pumplaserstrahl die Laserstrahlen eines Diodenbarren eines Pumpmoduls in einer Richtung der schnellen Achse der Diodenbarren beabstandet voneinander angeordnet und hinsichtlich der Mehrzahl von Pumpmodule miteinander verkämmt sind. So kann die Pumpeinheit ferner eine optische Anordnung zum Ver- kämmen der Laserstrahlung verschiedener Pumpmodule aufweisen, sodass die Laserstrahlungen von Diodenbarren unterschiedlicher Pumpmodule vor der Überlagerung nebeneinander- liegende Beiträge des primären Pumplaserstrahls bilden.

In beispielhaften Ausführungsformen ist die Mikrolinsenanordnung als ein Array von Zylinderlinsen ausgebildet und die Zylinderlinsen sind zur Fokussierung in Richtung der schnellen Achse ausgerichtet.

Die hierin offenbarten Ausführungsformen können u. a. das Einlaufverhalten eines Scheiben- lasersystems verbessern und somit einen stabileren und effizienteren Betrieb des Scheibenla- sersystems ermöglichen. Ferner kann die Mikrolinsenanordnung (Mikrolinsen- Array) vor dem Lichtmischungselement eine vom Winkelraum unabhängigere und verbesserte Homogenisie- rung bewirken.

Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figu- ren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Laserverstärkersystems mit einem optischen Strahlformungssystem zur Strahlhomogenisierung, Fig. 2A bis Fig. 2C schematische Darstellungen von Strahlprofilen (Pumpflecken) zur Verbesserung der Homogenisierung mithilfe einer Mikrolinsenanordnung und

Fig. 3A bis Fig. 3C schematische Darstellungen von Strahlprofilen (Pumpflecken) mit Homogenisierung ohne Verwendung einer Mikrolinsenanordnung.

Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass es eine Mikrolinsenanordnung (hierein auch als Mikrolinsen-Array bezeichnet) ermöglichen kann, den in ein Lichtmischungselement eingebrachten Pumplaserstrahl in seiner Winkelverteilung unabhängig von der Anzahl von verwendeten Pumpmodulen für eine Winkelverteilung auszubilden, die eine bessere Homogenisierung bewirkt. Durch die Mikrolinsenanordnung wird die Homogenisierung allgemein unabhängiger vom primären Pumplaserstrahl. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass ein optisches Strahlformungssystem zur Homogenisierung eines Pumplaserstrahls derart auszulegen ist, dass eine ausreichende Homogenisierung unabhängig von der Anzahl von verwendeten Laserstrahlungsbeiträgen erfolgen soll. Insbesondere bei einer Anordnung von Ausgangsstrahlen von Pumpmodulen, die nebeneinander oder übereinander positioniert sind, können größere Bereiche im Strahlprofil des primären Pumplaserstrahls in der Nähe der Pumpmodule insbesondere dann strahlfrei bleiben, wenn weniger Pumpmodule, als für eine vollständige Ausleuchtung des Stahlprofils notwendig sind, verwendet werden. Es wurde erkannt, dass eine Kombination einer Mikrolinsenanordnung, beispielsweise eines Ar- rays von Zylinderlinsen, mit einem Lichtmischungselement trotz mangelnder Abdeckung des Querschnitts des primären Pumplaserstrahls vor der Überlagerung mit Laserstrahlungsbeiträgen von Pumpmodulen eine ausreichende Strahlhomogenisierung erreichen kann.

Das hierin vorgeschlagene optische Strahlformungssystem einer Pumpeinheit kann insbeson- dere bei einer vertikalen Stapelung von Laserstrahlungsbeiträgen vorteilhaft eingesetzt werden, der kein Verkämmen der Laserstrahlung der jeweiligen Laserbarren zugrunde liegt, sondern ein optisches oder strukturelles Stapeln der Laserstrahlungsbeiträge mehrerer Laserbarren eines Pumpmoduls bzw. der Ausgangsstrahlen mehrerer Pumpmodule. Im Ergebnis ergibt sich in beiden Fällen eine Stapelung von Laserstrahlungsbeiträgen ("Stack" von Laserstrah- lungsbeiträgen) üblicherweise in Richtung der schnellen Achse.

Eine derartige kompakte Anordnung von Laserbarren ermöglicht eine einfache

Einkopplungsoptik der von diesen vertikalen Stacks ausgehenden Strahlung in ein (beispielsweise nahezu rotationssymmetrisches) Lichtmischungselement unter annähernder Beibehal- tung der Brillanz der Pumpstrahlung. Durch die hierin vorgeschlagene Kombination mit einer Mikrolinsenanordnung ist das Strahlformungssystem ferner auch einsetzbar, wenn die vertikale Stapelung von Pumpmodulen Laserstrahlungsbeiträge nicht über den gesamten Strahlquerschnitt vor Überlagerung des primären Pumplaserstrahls liefert, da die Mikrolinsenanordnung eine ausreichende Verteilung der Winkelbeiträge von Laserstrahlen, die den Eingangsstrahl vor dem Lichtmischungselement bilden, erzeugt.

Nachfolgend werden in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 die Pumpstrahlformung und der Verstärkungsvorgang sowie die zugehörigen Komponenten eines beispielhaften Lasersystems 1 mit dem hierin offenbarten Konzept für ein optisches Strahlformungssystem erläutert. Fig. 3 zeigt zum Vergleich die Strahlentwicklung bei einem entsprechenden Aufbau ohne Mikrolinsenanordnung.

Das Lasersystem 1 umfasst eine Pumpeinheit 2, die ein Pumplasersystem 3 mit einer Mehr- zahl von Pumpmodulen 3A, 3B, 3C und ein optisches Strahlformungssystem 5 aufweist. Das optische Strahlformungssystem 5 weist unter anderem eine Mikrolinsenanordnung 7 und ein Lichtmischungselement 9 auf. Das Lasersystem 1 umfasst ferner eine Verstärkereinheit 11 (allgemein Laserkavität) mit einem laseraktiven Medium 13. Allgemein erzeugt das Pumplasersystem 3 einen primären Pumplaserstrahl 15A, der mit dem optischen Strahlformungssys- tem 5 auf den jeweilig gewünschten Pumpvorgang des laseraktiven Mediums 13 angepasst wird. Weitere Merkmale der jeweiligen Einheiten werden nachfolgend im Zusammenhang näher erläutert.

Die Pumpmodule 3A, 3B, 3C können beispielsweise als Laserdiodenmodule ausgebildet wer- den. Allgemein erlaubt Diodenlaserstrahlung ein effizientes Pumpen des laseraktiven Mediums 13, wobei der primäre Pumplaserstrahl 15A durch Überlagerung von

Diodenlaserstrahlung mehrerer Laserdiodenmodule, allgemein der Laserstrahlung mehrerer Pumpmodule, gebildet wird. In Fig. 1 sind beispielhaft die drei Pumpmodule 3A, 3B, 3C schematisch nebeneinander angeordnet dargestellt.

Ein als Laserdiodenmodul ausgebildetes Pumpmodul umfasst eine Mehrzahl von Laserbarren, wobei jeder Laserbarren mehrere Emitterzonen aufweist. Die Laserbarren eines Pumpmoduls können beispielsweise einen strukturellen Stack ausbilden, bei dem die Emitterzonen der Laserbarren in Richtung der schnellen Achse im Wesentlichen ohne Versatz in der langsamen Achse angeordnet sind, sodass die Ausgangsstrahlung der Laserbarren eines Pumpmoduls in Richtung der schnellen Achse gestapelt sind. Alternativ können die Emitterzonen der Laserbarren in einem Pumpmodul mit einem Versatz in der langsamen Achse angeordnet werden, wobei dann durch optisches Stapeln mit z. B. Umlenkspiegeln und/oder Prismen ebenfalls erreicht werden kann, dass die Ausgangsstrahlung der Laserbarren eines Pumpmoduls in Richtung der schnellen Achse gestapelt sind (optischer Stack).

In älteren Pumpmodularchitekturen sind die Laserbarren derart weit voneinander beabstandet, dass z. B. das eingangs erwähnte Verkämmen von Laserstrahlung mehrerer Pumpmodule verwendet wird, um den primären Pumplaserstrahl zu erzeugen. Neuere Pumpmodularchitekturen, bei denen die Größe eines einzelnen Laserbarren derart reduziert wurde, dass sich die Größe eines einzelnen Pumpmoduls in Richtung der schnellen Achse auf wenige Millimeter verkleinern ließ, erlauben es nun, dass mehrere Pumpmodule nahe beieinander, z. B. in Richtung der schnellen Achse direkt nebeneinander, angeordnet werden können. So kann bei der Erzeugung des primären Pumplaserstrahls auf das Verkämmen verzichtet werden, wobei trotzdem aufgrund der räumlichen Nähe der Laserbarren und Pumpmodule ein primärer Pumplaserstrahl mit einem z. B. im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt erzeugt werden kann. Üblicherweise wird die Diodenlaserstrahlung mehrerer Laserdiodenmodule derart zusammengesetzt, dass man einen primären Pumplaserstrahl mit einem rechteckigen Querschnitt erhält. Dieser kann beispielsweise zu einem gleichmäßigen runden Pumpfleck geformt werden oder allgemein zu einer gleichmäßigen runden Anregung des laseraktiven Mediums 13. Eine derartige Strahlumformung erfolgt u. a. mit dem Lichtmischungselement 9. So können beispiels- weise Pumpmodule, die als die zuvor angesprochenen optischen und/oder strukturellen Stacks ausgebildet sind, in Richtung der schnellen Achse aufgereiht angeordnet werden, so dass sich der gewünschte Strahlquerschnitt des primären Pumplaserstrahls ergibt. Alternativ können derartige Pumpmodule beliebig angeordnet werden und die zugehörige Diodenstrahlungen der verschiedenen Pumpmodule optisch nebeneinander zur Ausbildung des primären Pumplaser- Strahls zusammengeführt werden.

Fig. 1 zeigt schematisch beispielhafte Strahlquerschnitte des primären Pumplaserstrahls 15A für unterschiedliche Ausführungsformen des Pumplasersystems 3. So beziehen sich Strahlquerschnitte 17A, 17B auf das Beispiel der eingangs erwähnten Verkämmung von Laserstrahlung mehrerer Pumpmodulen, bei vollständiger Bestückung mit drei Pumpmodulen (Strahlquerschnitt 17A), sowie bei teilweiser Bestückung mit zwei Pumpmodulen (Strahlquerschnitt 17B).

Im Strahlquerschnitt 17A des primären Pumplaserstrahls 15A erkennt man beispielhaft drei Gruppen von Laserstrahlen 19A, 19B, 19C, die jeweils einem der drei Pumpmodule 3A, 3B, 3C zugeordnet sind. Jeder der Laserstrahlen 19A, 19B, 19C entstammt einem Laserbarren, wobei aufgrund der Pumpmodulstruktur die Laserstrahlen einer Gruppe voneinander mit ei- nem Abstand emittiert werden. Die elliptische Form der Strahlprofile der Laserstrahlen 19A, 19B, 19C ergibt sich aus den unterschiedlichen optischen Eigenschaften von schneller Achse und langsamer Achse der Diodenlaserstrahlerzeugung. So divergiert das Laserlicht einer individuellen Emissionszone des Laserbarrens in Richtung der schnellen Achse mehr als in Richtung der langsamen Achse, was bekanntermaßen auf die Geometrie der Emissionszone und den Laserprozess zurückgeht.

Mit einer Spiegelanordnung, wie sie beispielsweise in der eingangs erwähnten EP 2 342 596 Bl beschrieben wird, können die Laserstrahlen 19A, 19B, 19C derart miteinander verkämmt werden, dass trotz des elliptischen Strahlprofils eines jeden Laserbarrens eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige, insbesondere im Wesentlichen quadratische Intensitätsverteilung erzeugt wird. Dies wird beispielsweise im Strahlquerschnitt 17A verdeutlicht, der einer vollständigen Bestückung entspricht.

Strahlüberlagerung mittels Verkämmen ist insbesondere dann üblich, wenn die Abstände der Laserbarren eines Pumpmoduls im Bereich von einigen Millimetern liegen.

Das Pumpen des laseraktiven Mediums 9 mit einem derartig durch Verkämmen erzeugten primären Pumplaserstrahl 15A stellt eine besondere Herausforderung für die Homogenisierung bei einer unvollständigen Bestückung mit Pumpmodulen dar. Im Fall einer unvollständi- gen Bestückung mit Pumpmodulen entfallen beispielsweise die Laserstrahlen 19C, sodass sich im quadratischen Strahlquerschnitt 17B strahlfreie Bereiche 21 ausbilden. Diese strahlfreien Bereiche 21 könnten ohne Verwendung einer Mikrolinsenanordnung die dem Lichtmischungselement 9 eingekoppelte Winkelverteilung derart reduzieren, dass die Homo genisie - rung im Lichtmischer im Fall der unvollständigen Bestückung zu einem inhomogenen Pumpstrahlpro fil, insbesondere im laseraktiven Medium 13, führen könnte.

Für den Fall kompakter Pumpmodularchitekturen zeigt Fig. 1 beispielhaft Strahlquerschnitte 23A, 23B. Bei einer Anordnung von beispielsweise als strukturelle oder optische Stacks ausgebildeten Pumpmodulen kann jedem Pumpmodul ein Laserstrahlbereich 25 A, 25B, 25C im primären Pumplaserstrahl 15A zugeordnet werden. Jeder Laserstrahlbereich 25 A, 25B, 25C umfasst eine Vielzahl von Laserstrahlen 19A', 19B', 19C mit elliptischen Strahlprofilen, die von den jeweiligen Diodenbarren des Pumpmoduls erzeugt werden. Strahlquerschnitt 23 A entspricht einer vollständigen Bestückung, d. h., einem vor der Überlagerung vollständig ausgeleuchteten Querschnitt des primären Pumplaserstrahls 15A.

Auch bei einer derartigen Pumpmodularchitektur können bei einer unvollständigen Bestückung ein oder mehrere strahlfreie Bereiche 21 vorliegen, wie im Strahlquerschnitt 23B ange- deutet ist. Entsprechend würden auch bei derartigen Ausführungsformen eines Pumplasersystems 3 ohne Verwendung einer Mikrolinsenanordnung reduzierte Winkelverteilungen in das Lichtmischungselement 9 eingekoppelt werden.

Die verkämmten Laserstrahlen 19A, 19B, 19C bzw. die Laserstrahlen 19A', 19B', 19C der Laserstrahlbereiche 25A, 25B, 25C werden beispielsweise mit (Umlenk-)Spiegeln und einer Teleskopanordnung zur Einkopplung in das Lichtmischungselement 9 überlagert.

Die Auswirkungen der Mikrolinsenanordnung 7 auf die Homogenisierung werden nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 beschrieben. Zuvor werden weitere Kompo- nenten des optischen Strahlformungssystems 5 sowie der Verstärkereinheit 11 beschrieben.

In Fig. 1 ist stellvertretend für eine üblicherweise mehrere optische Elemente umfassende Fokussieroptik eine Linse 27 gezeigt, die den primären Pumplaserstrahl 15A in das Lichtmischungselement 9 fokussiert. In der dargestellten Ausführungsform bewirkt die vor dem Lichtmischungselement 9 angeordnete Mikrolinsenanordnung 7 (mit schematisch dargestellten Linsen 7A) beispielhaft eine leichte Strahlaufweitung des primären Pumplaserstrahls 15A in Richtung der schnellen Achse (hier beispielsweise in der Zeichenebene liegend). Jedoch können allgemein auch andere Typen von Linsen 7A in der Mikrolinsenanordnung 7, bei- spielsweise in fokussierenden oder aufweitenden Zylinderlinsen- Arrays, zu Effekten führen, die die Homogenisierung verbessern.

Wenn die Mikrolinsenanordnung 7 direkt auf oder nahe der Eintrittsfläche des optischen Lichtmischungselements 9 angeordnet ist (siehe in Fig. 1 gestrichelt angedeutetes Mikrolin- senelement 7 auf Lichtmischungselement 9), weisen die jeweiligen Linsen z. B. in Richtung der Aufreihung der Laserstrahlen 19A, 19B, 19C bzw. die Laserstrahlen 19A, 19B', 19C (hier in Richtung der schnellen Achse) ein Ausmaß auf, das höchstens einem Fünftel des Ausmaßes des optischen Lichtmischungselements (seiner Eintrittsfläche) in dieser Richtung entspricht, um einen ausreichenden Homogenisierungseffekt bereitzustellen. Im Fall von Zylinderlinsen erstrecken sich diese entsprechend in Richtung der Krümmung beispielsweise über ein Fünftel des Ausmaßes des optischen Lichtmischungselements 9.

Der Mikrolinsenanordnung 7 kann eine numerische Apertur basierend auf der Brennweite f der Linsen 7A der Mikrolinsenanordnung 7 und dem Versatz/Pitch p zwischen benachbarter Linsen 7A (Versatz bei Zylinderlinsen in Krümmungsrichtung) zugeordnet werden:

NA_Mikrolinsenarray = p/(2f).

Wird die Mikrolinsenanordnung 7 mit einem Abstand zum Lichtmischungselement 9 ange- ordnet (beispielsweise im Abstand von einigen Millimetern), ist ein bevorzugtes Ausmaß einer Linse 7A in Richtung der Aufreihung der Laserstrahlen 19A, 19B, 19C bzw. die Laserstrahlen 19A', 19B', 19C derart, dass bevorzugt mindestens fünf Linsen vom primären Pumplaserstrahl 15A durchstrahlt werden. Bei einer derartigen Positionierung der Mikrolinsenanordnung 7 kann diese beispielsweise in ein Blendenelement 28 integriert werden (siehe in Fig. 1 gestrichelt angedeutetes Mikrolinsenelement in Blendenelement 28).

Allgemein ist ein Versatz benachbarter Linsen 7A der Mikrolinsenanordnung 7 und eine Position der Mikrolinsenanordnung 7 im Strahlengang zwischen dem Pumplasersystem 3 und den optischen Lichtmischungselement 9 derart gewählt, dass mindestens fünf Linsen 7A der Mik- rolinsenanordnung 7 ausgeleuchtet werden.

Hinsichtlich der Winkelverteilung, die in das Lichtmischungselement 9 eingekoppelt wird, liegt an jeder Facette (Linse 7A) der Mikrolinsenanordnung 7 wieder die Winkelverteilung des ursprünglichen überlagerten Pumplaserstrahls 15A an. Bei einem nicht telezentrischen Aufbau wird die Strahldivergenz zusätzlich durch die numerische Apertur der Mikrolmsenanordnung 7 aufgestellt. Beispielsweise liegt die einfallende Strahldivergenz in Richtung der schnellen Achse im Bereich von 140-220 mrad und die Mikrolinsenanordnung 7 hat eine NA von z. B. 0,05. Jedoch liegt allgemein bei der Verwendung einer Mikrolinsenanordnung die Winkelverteilung nun mit dem Unterschied vor, dass neue Winkelprofile von mehreren Orten über den Strahlquerschnitt, hier von jeder beleuchteten Facette, kommen, und nicht mehr nur von einem Ort (den jeweiligen Pumpmodulen). Dadurch entstehen direkt vor dem Lichtmischungselement 9 mehrere nebeneinander angeordnete neue Quellen, die mit der ausgebildeten Winkelverteilung an unterschiedlichen Stellen in das Lichtmischungselement 9 eintreten, so dass sich die Homogenisierung maßgeblich verbessern lassen kann.

Das Lichtmischungselement 9 bewirkt eine Homogenisierung der eingekoppelten Laserstrahlung z. B. durch Mehrfachreflexion. D. h., das optische Lichtmischungselement 9 ist zur Durchmischung von eintretenden Laserstrahlen durch Mehrfachreflexion ausgebildet. Bei- spielsweise ist das Lichtmischungselement 9, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, als

Lichtmischerstab ausgebildet. In dem Lichtmischerstab werden Lichtstrahlen durch totale interne Mehrfachreflexion von einer Eintrittsfläche 29A des Lichtmischerstabs zu einer Aus- trittsfläche 29B des Lichtmischerstabs geführt. Allgemein hängt dabei die Anzahl von Reflexionen eines Lichtstrahls im Lichtmischerstab vom Einfallswinkel des jeweiligen Lichtstrahls ab, sodass an der Austrittsfläche 29B eine homogenisierte(re) Verteilung der austretenden Lichtstrahlen vorliegt.

Der Querschnitt des Lichtmischerstabs kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden. So können insbesondere (im Wesentlichen) rechteckige und hexagonale oder hexagonal-artige Querschnittsformen, welche z. B. in Zusammenhang mit Mehrfachdurchgängen durch ein

Lasermedien vorteilhaft sein können, eingesetzt werden. In Fig. 1 ist beispielhaft ein hexago- nales Intensitätsprofil 30 des homogenisierten Pumplaserstrahls 15B schematisch gezeigt.

Das Material eines Lichtmischerstabs (z. B. optisches Quarz) ist auf die entsprechenden Wel- lenlängen angepasst, ebenso wie die verwendeten Längen des Lichtmischerstabs. Beispielhafte Längen eines Lichtmischerstabs liegen im Bereich von ca. 90 mm bis ca. 120 mm, bevorzugt im Bereich von ca. 100 mm bis ca. 110, wie zum Beispiel bei 105 mm. Z. B. sind bei einem Pum lasersystem, das zur Bestückung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pumpmodulen ausgebildet ist, eine Länge des Lichtmischungselements 9 und/oder die Anzahl der durchstrahlten Linsen 7A derart ausgelegt, dass bei einer Verwendung einer minimal vorgesehenen Anzahl von Pumpmodulen in Kombination mit der Mikrolinsenanord- nung 7 eine Intensitätsschwankung im homogenisierten Pumplaserstrahl 15B von kleiner 15 %, wie z. B. kleiner 10 % oder kleiner 5% vorliegt.

Allgemein weist die Mikrolinsenanordnung 7 eine numerische Apertur auf, die die Strahldivergenz insbesondere in Richtung der schnellen Achse nicht wesentlich verschlechtert, wobei bei einem Zylinderlinsenarray die Divergenz in Richtung der langsamen Achse im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Üblicherweise beträgt die numerische Apertur der Mikrolinsenanordnung in Richtung der schnellen Achse z. B. einen Faktor im Bereich von ca. 0,2 bis 0,7 der numerischen Apertur des Lichtmischungselements 9 auf. Der aus der Austrittsfläche 29B austretende homogenisierte Pumplaserstrahl 15B wird durch eine oder mehrere weitere Optiken 31 , beispielsweise eine oder mehrere Linsen kollimiert, und auf das laseraktive Medium 13 der Laserkavität fokussiert.

Die Strahlführung des homogenisierten Pumplaserstrahls 15B kann ferner mit Optiken der Verstärkereinheit 11 erfolgen, wie zum Beispiel mit einem Fokussierspiegel 33 (z.B. ein Parabolspiegel) und Faltungsspiegeln 34.

In der beispielhaft als Scheibenlaserkavität ausgebildeten Verstärkereinheit 11 ist das laseraktive Medium 13 auf einem Kühlelement 35 angeordnet. Der Fokussierspiegel 33 und die Fal- tungsspiegel 34 können beispielsweise 8 oder mehr Durchläufe des homogenisierten Laserstrahls 15B durch das laseraktive Medium 13 ermöglichen. Aufgrund der Mehrfachdurchgänge durch das laseraktive Medium 13 ergibt sich eine im wesentlichen rotationssymmetrische Anregungsverteilung (Inversion) im laseraktiven Medium 13, wie sie beispielhaft durch ein Intensitätsprofil 37 schematisch verdeutlicht wird. Ferner ist im Fokussierspiegel 33 eine Öff- nung 39 vorgesehen, durch die ein erzeugter oder verstärkter Laserstrahl 41 ausgekoppelt wird. Eine Strahlführung für einen z. B. Seed-Laserpuls in das laseraktive Medium 13 ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Weitere Merkmale einer derartigen Scheibenlaserkavität sind beispielsweise in der EP 2 686 339 B 1 offenbart. Die Figuren 2A bis 2C zeigen einen Pump fleck 51A eines von einem Einzeldurchgang erzeugten homogenisierten Pumplaserstrahls 15B bei (nahezu) vollständiger Bestückung eines Pumplasersystems (Fig. 2A) sowie Pumpflecken 51B, 5 IC bei teilweiser Bestückung für einen Einzeldurchgang (Fig. 2B) und eine Vielzahl von Durchgängen (Fig. 2C). In den Figuren 2A bis 2C sind schematisch mehrere Zonen mit den Bezugszeichen I, II, III und IV versehen, um eine Struktur in den Pumpflecken zu verdeutlichen, wobei die in den Zonen vorliegende Intensität/ Pumpleistung von I nach IV zunimmt. Ferner sind gepunktete Bereiche zu erkennen, in denen keine oder nur eine geringe Intensität/Pumpleistung vorliegt (beispielsweise im Randbereich).

Der Pumpfleck 51A der Fig. 2A bewirkt einen im Wesentlichen konstanten Pumpleistungseintrag, wie er zum Beispiel bei einer Verwendung von mehr als fünf Pumpmodulen erreicht werden kann. In einem Querschnittsintensitätsprofil 53 A durch den Pump fleck 51A erkennt man eine nahezu konstante Intensitätsverteilung. Eine ähnliche Intensitätsverteilung ergibt sich z. B. auch bei einer Anordnung von mehr als fünf Pumpmodulen und einer variablen Intensitätsverteilung von ±10 %.

Auch für den Fall einer teilweisen Bestückung mit beispielsweise zwei Pumpmodulen, zwischen denen sich ein strahlfreier Bereich ausgebildet hat, zeigt Fig. 2B eine ebenfalls noch relativ konstante Intensitätsverteilung (Pumpfleck 51B), wie sie dem

Querschnittsintensitätsprofil 53B zugrunde liegt. Man erkennt insbesondere keine ausgeprägten Maxima in der Intensitätsverteilung, die zu spezifischen Strukturen in der Intensitätsverteilung nach einer Vielzahl von Durchgängen eines entsprechenden Pumplaserstrahls durch das laseraktive Medium 13 führen könnten.

Entsprechend zeigt Fig. 2C den Pumpfleck 5 IC, wie er sich auf der Laserscheibe nach einer Vielzahl von Durchgängen ausbildet. Aufgrund der hexagonalen Ausbildung des optischen Lichtmischungselements und eine schrittweisen Rotation des Pumplaserstrahls zwischen Durchgängen bildet sich eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Intensitätsverteilung aus.

Zum Vergleich zeigen Fig. 3A bis Fig. 3C Pumpflecken 55A, 55B, 55C bei einer direkten Einkopplung in das Lichtmischungselement, d. h., ohne Mikrolinsenanordnung. Pumpfleck 55 A entspricht wiederum einem Einzeldurchgang bei (nahezu) vollständiger Bestückung des Pumplasersystems. Man erkennt ein karoartiges Muster in der Intensitätsverteilung, welches im zugeordneten Querschnittsintensitätsprofil 57A zu größeren Schwankungen führt. Diese können zu einer entsprechenden Inhomogenität in der Anregung des laseraktiven Mediums führen.

Wenn das Pumplasersystem in einer beispielhaften Anwendung nur teilweise bestückt ist und strahlfreie Bereiche im primären Pumplaserstrahl vorliegen, können sich größere Schwankungen ergeben. So können sich z.B. bei der Verwendung von nur zwei Pumpmodulen zwei dezentrale, sich gegenüberliegende Maxima im Pumpfleck 55B ausbilden. Ebenso erkennt man im zugeordneten Querschnittsintensitätsprofil 57B eine zentrale Überhöhung. Beides sind Kennzeichen einer unvollständigen Homogenisierung. Wird nun in einem derartigen Fall ein Pumpmodul ausgetauscht, kann sich ein anderes strukturiertes Querschnittsintensitätsprofil ergeben, dass zu einem neuen Pumpverhalten führt. Durchläuft nun ein derartiger Pumplaserstrahl eines nur teilweise bestückten Pumplasersystems das laseraktive Medium 13 mehrfach, bildet sich ein Pumpfleck 55C aus, der beispielhaft in Fig. 3C dargestellt ist. Man erkennt einen Intensitätsring der einen zentrumsnahen Bereich geringerer Intensität umgibt. Ferner ist der Intensitätsring mit Intensitätsschwankungen anzeigenden Randstrukturen versehen.

Vergleicht man die Figuren 2A bis 2C mit den Figuren 3A bis 3C, erkennt man, dass die Kombination Mikrolinsenanordnung und Lichtmischungselement die Pumpstrahlung und insbesondere die Intensitätsverteilung im laseraktiven Medium wesentlich homogenisieren kann. Das hierin offenbarte optische Strahlformungssystem 5, integriert in die Pumpeinheit 2, kann unter anderem in einem Hochleistungsverstärkersystem, beispielsweise in einem Festkörperlasersystem, eingesetzt werden. Neben dem beispielhaft in Fig. 1 skizzierten Scheibenlasersys- tem kann das optische Strahlformungssystem 5 in Lasergeometrien mit laseraktiven Medien in Slab- oder Stab-Konfiguration oder zum optischen Pumpen von Halbleiterlasern (allgemein in cw- und gepulsten Anwendungen) eingesetzt werden.

In einer beispielhaften Ausführungsform eines optischen Strahlformungssystems kann ein telezentrisch ausgelegtes bikonvex-Array als Beispiel einer spezifischen Mikrolinsenanordnung verwendet werden, welches die Beeinflussung von Strahldivergenz und Strahlqualität minimiert. In anderen Worten bei einem derartigen telezentrisch ausgelegten bikonvex- Array sind zwei identische Linsen (vorne und hinten) im Abstand 2f zueinander angeordnet, so dass eine Homogenisierung der Strahlung im Wesentlichen ohne Aufsteilung der numerischen Apertur bewirkt wird.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.

Claims

Patentansprüche

1. Pumpeinheit (2) zur Erzeugung eines homogenisierten Pumplaserstrahls (15B) zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums (13) eines Lasersystems (1) mit:

einem Pumplasersystem (3), bei dem eine Mehrzahl von Laserstrahlen (19A, 19B, 19C,

19A', 19B', 19C) zu einem primären Pumplaserstrahl (15A) überlagert werden, und

einem optischen Strahlformungssystem (5) zur Homogenisierung des primären Pumplaserstrahls (15A), wobei das optische Strahlformungssystem (5) eine Mikrolinsenanordnung (7) mit einer Mehrzahl von Linsen (7A) und ein optisches Lichtmischungselement (9) zur Führung des primären Pumplaserstrahls (15A) durch Mehrfachrefiexion und zur Abgabe des homogenisierten Pumplaserstrahl (15B) aufweist, und

wobei die Mikrolinsenanordnung (7) derart angeordnet ist, dass der primäre Pumplaserstrahl (15A) mehrere Linsen (7A) der Mikrolinsenanordnung (7) vor der Einkopplung in das optische Lichtmischungselement (9) durchstrahlt.

2. Pumpeinheit (2) nach Anspruch 1, wobei das Pumplasersystem (3) mehrerer Pumpmodule (3A, 3B, 3C) aufweist, jedes Pumpenmodul (3A, 3B, 3C) eine Mehrzahl von Laserstrahlen (19A, 19B, 19C, 19A, 19B', 19C) emittiert und der primäre Pumplaserstrahl (15A) durch Überlagerung der Laserstrahlen (19A, 19B, 19C, 19A, 19B^*, 19C) der Pumpmodule (3A, 3B, 3C) erzeugt wird.

3. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Position der Mikrolinsenanordnung (7) im Strahlengang zwischen dem Pumplasersystem (3) und dem optischen Lichtmischungselement (9) und ein lateraler Versatz benachbarter Linsen (7A) der Mikrolinsenanordnung (7) derart gewählt werden, dass mindestens fünf Linsen (7A) der Mikrolinsenanordnung (7) ausgeleuchtet werden.

4. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lichtmischungselement (9) eine Eintrittsfiäche (29A) und eine Austrittsfläche (29B) aufweist, und die Mikrolinsenanordnung (7) direkt auf oder nahe der Eintrittsfiäche des optischen Lichtmischungselements (9) angeordnet ist.

5. Pumpeinheit (2) nach Anspruch 4, wobei die Linse (7A) der Mikrolinsenanordnung (7) in einer Aufreihungsrichtung mit einem Versatz zwischen zwei Linsen (7A) aufgereiht sind, der höchstens einem Fünftel des Ausmaßes der Eintrittsfläche (29A) in der Aufreihungsrich- tung entspricht.

6. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrolinsenan- Ordnung (7) ein Array von Zylinderlinsen ist.

7. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrolinsenan- ordnung (7) in der Öffnung eines Strahlblendenelements (28) angeordnet ist.

8. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrolinsenan- ordnung (7) eine telezentrisch ausgelegte bikonvex-Mikrolinsenanordnung ist.

9. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lichtmischungselements (9) als Lichtmischerstab ausgebildet ist, der Lichtstrahlen durch totale inter- ne Mehrfachreflexionen von einer Eintrittsfläche (29A) des Lichtmischerstabs zu einer Aus- trittsfläche (29B) des Lichtmischerstabs durch den Lichtmischerstab führt, und eine Anzahl von Reflexionen eines Lichtstrahls im Lichtmischerstab vom Einfallswinkel des jeweiligen Lichtstrahls auf die Eintrittsfläche (29A) abhängt, sodass an der Austrittsfläche (29B) eine homogenisierte Verteilung der austretenden Lichtstrahlen vorliegt.

10. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pumplasersystem (3) zur Bestückung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) ausgebildet ist und eine Länge des Lichtmischungselements (9) und die Anzahl der durchstrahlten Linsen (7A) derart ausgelegt sind, dass bei einer Verwendung einer minimal vorge- sehenen Anzahl von Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) in Kombination mit der Mikrolinsenanord- nung (7) eine Intensitätsschwankung im homogenisierten Pumplaserstrahl (15B) von kleiner 15 % vorliegt.

11. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine numerische Apertur der Mikrolinsenanordnung (7) auf die Divergenz des primären Pumpstrahls (15A) angepasst ist.

12. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Fokussieroptik (27) zum Erzeugen eines konvergenten Strahlverlaufs zur

Einkopplung des primären Pumplaserstrahls (15A) in das Lichtmischungselement (9),

wobei die Mikrolinsenanordnung (7) im konvergenten Strahlverlauf zwischen der Fokussieroptik (27) und dem Lichtmischungselement (9) in einem Bereich der zumindest im Wesentlichen überlagerten Laserstrahlen (19A, 19B, 19C, 19A', 19B', 19C) des Pumplasersystems (3) angeordnet ist.

13. Pumpeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

das Pumplasersystem (3) eine Mehrzahl von Laserdioden-basierten Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) umfasst und ein Laserstrahlbereich (25 A, 25B, 25C) jeweils einem Pumpmodul der Mehrzahl von Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) zugeordnet ist, wobei benachbarte Laserstrahlbereichen (25A, 25B, 25C) im primären Pumplaserstrahl (15A) vor der Überlagerung in Richtung der schnellen Achse nebeneinander angeordnet sind.

14. Pumpeinheit (2) nach Anspruch 13, wobei die Laserdioden-basierten Pumpmodule (3A, 3B, 3C) in Richtung der schnellen Achse nebeneinander angeordnet sind, so dass die Laserstrahlungen von benachbarten Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) vor der Überlagerung benachbarte Bereiche des primären Pumplaserstrahls (15A) bilden, oder

wobei die Laserstrahlung von Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) derart geführt wird, dass benachbarte Laserstrahlbereiche (25A, 25B, 25C) des primären Pumplaserstrahls (15A) von jeweils zugeordneten Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) erzeugt und mittels Optiken nebeneinander ausgerichtet werden.

15. Pumpeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei

das Pumplasersystem (3) eine Mehrzahl von Laserdioden-basierten Pumpmodulen (3A, 3B, 3C) jeweils mit einer Mehrzahl von Diodenbarren zur Emission der Laserstrahlen (19A, 19B, 19C, 19A, 19B', 19C) umfasst, wobei im primären Pumplaserstrahl (15A) die Laserstrahlen (19A, 19B, 19C, 19A, 19B^*, 19C) eines Diodenbarren eines Pumpmoduls (3A, 3B, 3C) in einer Richtung der schnellen Achse der Diodenbarren beabstandet voneinander angeordnet und hinsichtlich der Mehrzahl von Pumpmodule (3A, 3B, 3C) miteinander verkämmt sind.

16. Pumpeinheit (2) nach Anspruch 15, ferner mit

einer optischen Anordnung zum Verkämmen der Laserstrahlung verschiedener Pumpmodule (3A, 3B, 3C), sodass die Laserstrahlungen von Diodenbarren unterschiedlicher Pumpmodule (3A, 3B, 3C) vor der Überlagerung nebeneinanderliegende Beiträge des primären Pumplaserstrahls (15A) bilden.

17. Pumpeinheit (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Mikrolinsenanordnung (7) als ein Array von Zylinderlinsen ausgebildet ist und die Zylinderlinsen zu Fokussierung in Richtung der schnellen Achse ausgerichtet sind.

18. Lasersystem ( 1 ), insbesondere Laserverstärkersystem, mit

einer Pumpeinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, und

einer Laserkavität (11) mit dem zu pumpenden laseraktiven Medium (13), das der von der Pumpeinheit (2) erzeugte, homogenisierte Pumplaserstrahl (15B) mindestens einmal durchstrahlt.

19. Lasersystems (1) nach Anspruch 18, wobei der homogenisierte Pumplaserstrahl (15B) zwischen aufeinander folgenden Durchgängen durch das laseraktive Medium (13) rotiert wird.