WO2020156821A1 - Laser system - Google Patents

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WO2020156821A1
WO2020156821A1 PCT/EP2020/050985 EP2020050985W WO2020156821A1 WO 2020156821 A1 WO2020156821 A1 WO 2020156821A1 EP 2020050985 W EP2020050985 W EP 2020050985W WO 2020156821 A1 WO2020156821 A1 WO 2020156821A1
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laser
optical
optics
laser beams
output
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PCT/EP2020/050985
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French (fr)
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Silke Thierfelder
Christoph Tillkorn
Torsten Beck
Julian Hellstern
Andreas Heimes
Christian LINGEL
Felix MARSCHALL
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Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30

Definitions

  • the invention relates to a laser system and a
  • Laser device for generating a useful light distribution (L) which is fed by several laser beams.
  • Such line-like beam profiles are used, for example, in the processing of surfaces of semiconductors or glasses, for example in the production of TFT displays, in the doping of semiconductors, in the
  • the laser systems comprise a plurality of laser light sources for supplying the desired useful light distribution in order to generate a high energy density and / or a spatially extensive linear intensity distribution.
  • DE 10 2008 027 229 B4 shows one
  • Beam profile can be converted.
  • the laser radiation passes through a number of optical elements, which are added to it
  • all laser light sources should therefore always be in operation. If a laser light source fails, or if the intensity of the useful light distribution is to be reduced by weakening or deactivating a laser light source, the optical elements are no longer illuminated uniformly. This can affect the quality and homogeneity of the useful light distribution.
  • the invention is based, which
  • the laser system as a whole is a device which comprises several devices and / or components.
  • the laser system comprises at least two laser light sources for specifying
  • the feed optics have at least a first optical input channel and a second optical input channel for the laser beams.
  • the feed optics include at least a first optical output channel and a second optical output channel through which the laser beams emerge from the feed optics.
  • Beam shape optics which are used to shape the desired Useful light distribution with a linear cross section is formed from the laser beams of the optical output channels.
  • the first and the second optical input channel are each designed in such a way that an input beam group can be fed in, wherein an input beam group can comprise at least two laser beams.
  • the first and the second optical output channel are each designed to guide one output beam group each, wherein each output beam group can in turn comprise at least two laser beams.
  • the feed optics are set up in such a way that the laser beams fed in during the transition from the
  • Input channels are sorted into the output channels.
  • the feed optics act in such a way that each output beam group has at least one laser beam from the input beam group of the first
  • optical input channel and a laser beam from the input beam group of the second optical input channel.
  • each output beam group contains contributions from both optical input channels.
  • a laser beam from one of the input channels is present in each of the output beam groups. This means that each optical output channel is also illuminated when, for example, the radiation from an optical one
  • Input channel is reduced (for example, if one of the laser light sources is deactivated). This allows the The quality and homogeneity of the useful light distribution can be improved, in particular if the radiation power of the different laser light sources is relative to one another
  • an optical channel (input channel, output channel) is distinguished in particular by the fact that a group of laser beams is guided in the channel in a spatially separated and / or optically separate manner from the other channels.
  • An optical channel can be
  • the input channel is in particular a section of the feed optics
  • Optical elements through which a laser beam or a group of laser beams can be irradiated and then run separately from other beams or groups of beams.
  • input beam groups are in the
  • each output beam group comprises laser beams from at least the input beam group of the first optical input channel and the input beam group of the second optical input channel.
  • the feed optics can basically be like this
  • Feed optics passes through and into one of the Output channels is guided. In that respect they would
  • Laser beams are not yet combined with other laser beams from the respective input beam channel to
  • the feed optics preferably have for everyone
  • optical input channel at least one optical element, which for beam deflection and / or beam guidance
  • the optical element is also to this
  • Optical elements which only selectively on a laser beam of an input beam group or on a respective one Subgroup acts, the laser beams in the
  • the optical element is designed and arranged in such a way that the laser beam selectively detected by the optical element or the subgroup of selectively detected by the optical element
  • Laser beams is guided into a different optical output channel than the laser beams of the same optical input channel that are not detected by the optical element. It is conceivable, for example, that the optical element selectively directs one of the laser beams of an input beam group to a different output channel than the others
  • the feed optics preferably comprise one or more beam steering elements and / or one or more
  • Beam guiding elements by means of which a beam path from the optical input channels to the optical
  • the beam path preferably has a change in direction and in particular a plurality of changes in direction. In particular is
  • the beam path is folded several times, for example in the manner of a Z-fold
  • the optical precision can be increased by folding the beam path.
  • the in particular folded beam path runs in a plane that is perpendicular to the plane of the beam path in the following one
  • Beam shape optics is. In this respect also includes
  • Beam shape optics a plurality of optical elements, by means of which a beam path is specified, which in particular likewise has one or more changes in direction
  • a level in which the beam path runs can in turn be assigned to the folded beam path.
  • the feed optics are preferably designed such that the first optical input channel and the second optical input channel are arranged such that
  • Laser beams with different beam directions for example with opposite beam directions and in particular from opposite sides can be irradiated into the channels.
  • the channels can be irradiated into the channels.
  • Infeed optics have their own housing, with a
  • Input channel are arranged on opposite sides of the housing.
  • Laser sources opposite each other with respect to the Arrange feed optics in the laser system can also be provided for further laser light sources, which are arranged in particular on further free sides of the housing. That’s why
  • Laser light sources spaced apart. This increases operational safety, since cooling and power supply are made possible, for example. Also be
  • Path adjustment optics which are set up to change the optical path of at least one laser beam in comparison to other laser beams of this respective output channel. Is preferred for everyone optical
  • Such a path adjustment optics provided output channel.
  • the path adjustment optics is designed in particular in such a way that it detects only one laser beam of the output channel or only a subset of laser beams of the output channel.
  • a path adjustment lens can, for example, have a combination of deflecting mirrors, by means of which a length-adjustable additional optical path can be defined. The respectively detected laser beam or the respectively detected subgroup of laser beams then runs through this variable additional path.
  • the feed optics can be designed in this way be that more than two input beam groups can be irradiated.
  • the feed optics are advantageously designed such that the beams of a
  • Output beam groups can be divided.
  • Feed optics are further preferably such
  • each of the output beam groups each have at least one laser beam from each of the plurality
  • Such a system is still largely homogeneously illuminated when one or more laser light sources are deactivated.
  • the beam shaping optics have shaping optics which detect the laser beams which emerge from the optical output channels.
  • the shaping optics are designed to form a beam package with a beam cross section that is extended in a line-like manner from the detected laser beams.
  • the shaping optics have several separate conversion elements, one each
  • Conversion element is assigned to a respective output beam group. Since each output beam group contains contributions from several input channels, as explained, the shaping optics are illuminated homogeneously even when a laser source is not emitting.
  • Combination beam can be combined.
  • the beam shape optics can additionally comprise combination optics, which is set up to block the laser beams
  • the shaping optics is preferably arranged such that it then has the
  • a homogenizing optic can also be provided, which the
  • Beam packets from the forming optics are recorded and further formed in order to give the useful light distribution the desired properties.
  • the laser beams of the output beam groups can optionally be optically shaped independently of one another in the beam shaping optics. It is conceivable that the
  • Beam shape optics has at least one telescope, in particular anamorphic telescope, which acts on one or more laser beams of an optical output channel.
  • a telescope can in particular have two in the beam path
  • the telescope is as
  • Laser beams are deformed anamorphically in the respective channel.
  • the telescope is designed to a cylindrical distortion of the imaging scale along an axis perpendicular to the direction of propagation of the
  • the beam shape optics for each output beam group or for certain output beam groups have two anamorphic telescopes arranged serially in the beam path, which telescopes are different
  • Distortion directions are effective (especially with regard to two vertical directions). This allows the
  • Beam properties can be set with respect to the two vertical axes.
  • the telescopes mentioned are
  • the laser light sources can therefore be any laser light sources.
  • An advantageous aspect of the invention also consists in that each laser light source for emitting at least two separate (i.e. spatially separated from one another
  • laser beams are formed.
  • the two laser light sources radiate into different optical input channels, the at least two being emitted by a laser light source Laser beams form an input beam group.
  • Such laser light sources can, for example, as
  • frequency-doubled or frequency-multiplied lasers can be realized, in which the conversion residual beam is also fed to a new conversion and thus two or more output beams can be provided.
  • Figures 1 and 2 is a laser system and a
  • the laser system 10 comprises two laser light sources 12a, 12b for emitting laser beams.
  • each of the laser light sources 12a, 12b is designed such that that two separate laser beams 14 are emitted in parallel.
  • the laser beams from each laser light source 12a, 12b each form an input beam group 16a or 16b. It goes without saying that the input beam groups can also be fed by several laser light sources,
  • Input beam groups 16a, 16b are each passed through an optical input channel 18a and 18b, respectively
  • Infeed optics 20 have an associated beam access 22a or 22b for each optical input channel 18a or 18b (see FIG. 2).
  • An optical input channel 18a or 18b can, for example, have suitable optical elements or optical devices for coupling the laser beams into the feed optics 20.
  • the feed optics 20 also have a first and a second optical output channel 24a or 24b.
  • the laser beams 14 irradiated through the first and second optical input channels 18a, 18b become even closer in the following
  • Output channels 24a and 24b passed.
  • an output beam group 26a or 26b of laser beams 14 is provided on each of the first and second optical output channels 24a, 24b.
  • the output beam groups 26a, 26b emerging from the optical output channels 24a, 24b are then replaced by one
  • Beam shape optics 28 captured and in the desired
  • Formed useful light distribution L which in the example shown has a linear beam cross section.
  • the beam shaping optics 28 In order to form the line-shaped useful light distribution L from the laser beams 14 of the output beam groups 26a, 26b, the beam shaping optics 28 usually comprise various optically functional devices. Is conceivable
  • Output beam groups 26a or 26b or subgroups thereof first pass through one or more telescopes 30.
  • Such telescopes 30 can in particular be anamorphic, so that the beam cross section in FIG
  • the laser beams 14 are then e.g. passed through a shaping optics 32, which from the laser beams 14 of the output beam groups 26a, 26b one or more beam packets with an elongated
  • the beam bundles preformed in this way are e.g. mixed with homogenization optics 34 and smoothed in the intensity curve so that the desired useful light distribution L can be provided.
  • the forming optics 32 can in principle have a plurality of separate conversion elements 33 (cf. FIG. 1). It is conceivable, for example, that one conversion element 33 each onto the laser beams 14 from only one of the Output beam groups 26a, 26b act. However, this configuration is not mandatory.
  • the shaping optics 32 can also comprise a common conversion element for all laser beams of the output beam groups 26a, 26b. In this case, the beam shaping optics 28 can be one of the shaping optics
  • beam shaping optics 28 can also have combination optics 35 which combine the laser beams of an output beam group 26a, 26b of a respective output channel 24a, 24b.
  • the feed optics 20 have a plurality of
  • Beam guiding elements and / or beam guiding elements 36 by means of which a beam path 38 in the
  • Feed optics 20 is predetermined. In the illustrated embodiment
  • the beam path 38 is folded several times, so that a comparatively long optical path can be covered in a compact installation space, and so sufficient space is provided for optical elements (not shown) for shaping the beam properties.
  • the feed optics 20 are designed such that the laser beams 14 of an input beam group 16a, 16b initially run separately from one another and also separately from the laser beams of the respective other input beam group.
  • the feed optics 20 also include an optics element 40 for beam deflection and / or beam guidance (here: deflection mirror), which is only on one laser beam each
  • Input beam group 16a or 16b acts.
  • the optical element 40 is designed such that it directs the detected laser beam into the respective other optical output channel 24a or 24b than that of the
  • Optical element 40 not detected laser beams 14 of the respective input beam group 16a or 16b. This ensures that each output beam group 26a, 26b each has at least one laser beam 14 from the
  • Feed optics 20 designed to rearrange the laser beams 14 grouped into the two input beam groups 16a and 16b so that they run in a different pairing in the respective output beam groups 26a, 26b of the optical output channels 24a, 24b.
  • the feed optics 20 can also be a
  • Path adjustment optics 42 comprise, by means of which a
  • optical path of at least one laser beam can be changed in comparison to the other laser beams 14.
  • the laser system 10 As can be seen in FIG. 2, the laser system 10
  • Feed optics 20 and / or beam shaping optics 28 each have their own module housing 44. Due to the modular structure, a compact system can be used
  • the beam paths in the feed optics 20 and in the beam shaping optics 28 do not connect linearly to one another, but one
  • the example shown is the beam path 38 in FIG.
  • the module housing 44 of the feed optics 20 can be shaped as a flat, cuboid or box-like housing (i.e. with an extent perpendicular to the plane mentioned, which is less than the dimension parallel to the plane).
  • the laser beams (output beam group 26a, 26b) provided in the optical output channels 24a, 24b can then in turn be passed on in another direction.
  • the beam shape optics 28 can have a beam path that is in one plane
  • the beam accesses 22a, 22b for the first optical input channel 18a and the second optical input channel 18b are arranged on different sides of the module housing 44 of the feed optics 20.
  • the laser light sources 12a, 12b can be mutually related with respect to the feed optics 20 be arranged opposite each other and emit in opposite beam directions.
  • Laser light sources can of course also be arranged such that their respective beam directions form an acute or obtuse angle with one another.
  • the laser light sources can also use parallel ones
  • the various laser light sources 12a, 12b are arranged such that their housings are spaced apart. Work on one of the two laser light sources can thus take place without the other laser light source being affected.

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Abstract

The invention relates to a laser system (10) having two laser light sources (12a, 12b), an input optical unit (20) having two optical input channels (18a, 18b) and two output channels (24a, 24b), and a beam forming optical unit (28) for forming the useful light distribution (L). The optical input channels are each designed to feed one input beam group (16a, 16b) each, each comprising at least two laser beams (14), and the optical output channels are designed to guide one output beam group (26a, 26b) each. The input optical unit (20) is designed to resort the fed laser beams (14) such that each output beam group (26a, 26b) comprises at least one laser beam (14) from the input beam group (16a) of the first optical input channel (18a) and at least one laser beam (14) from the input beam group (16b) of the second optical input channel (18b).

Description

Titel : Lasersytem Title: Laser system
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Lasersystem bzw. eine The invention relates to a laser system and a
Lasereinrichtung zur Erzeugung einer Nutzlichtverteilung (L) , welche von mehreren Laserstrahlen gespeist wird. Laser device for generating a useful light distribution (L) which is fed by several laser beams.
Ein vorteilhaftes, jedoch nicht ausschließliches An advantageous, but not exclusive
Anwendungsgebiet ist die Erzeugung einer The field of application is the generation of a
Nutzlichtverteilung mit linienartigem Strahlprofil, insbesondere eines Ausgangsstrahls, welcher sich entlang einer Ausbreitungsrichtung ausbreitet und welcher in einer Arbeitsebene einen linienartigen, entlang einer Useful light distribution with a line-like beam profile, in particular an output beam, which spreads out along a direction of propagation and which in a working plane has a line-like line, along a
Linienrichtung ausgedehnten Strahlquerschnitt mit Extended beam cross-section with line direction
nichtverschwindender Intensität aufweist. Derartige linienartige Strahlprofile werden beispielsweise bei der Bearbeitung von Oberflächen von Halbleitern oder Gläsern eingesetzt, z.B. bei der Herstellung von TFT- Displays, bei der Dotierung von Halbleitern, bei der non-vanishing intensity. Such line-like beam profiles are used, for example, in the processing of surfaces of semiconductors or glasses, for example in the production of TFT displays, in the doping of semiconductors, in the
Herstellung von Solarzellen oder zur Herstellung ästhetisch ausgestalteter Glasoberflächen für Bauzwecke. Hierbei wird das linienartige Strahlprofil senkrecht zur Manufacture of solar cells or for the production of aesthetically designed glass surfaces for building purposes. Here, the line-like beam profile is perpendicular to
Ausdehnungsrichtung der Linie über die zu bearbeitende Oberfläche gescannt. Durch die Strahlung können Direction of expansion of the line scanned over the surface to be machined. Through the radiation can
beispielsweise oberflächliche Umwandlungsprozesse for example superficial conversion processes
(Umkristallisation, Schmelzungen, Diffusionsprozesse) ausgelöst werden und die gewünschten Bearbeitungsergebnisse erzielt werden. (Recrystallization, melting, diffusion processes) are triggered and the desired processing results are achieved.
Die Lasersysteme umfassen mehrere Laserlichtquellen zur Speisung der gewünschten Nutzlichtverteilung, um eine hohe Energiedichte und/oder eine räumlich stark ausgedehnte linienförmige Intensitätsverteilungen zu erzeugen. The laser systems comprise a plurality of laser light sources for supplying the desired useful light distribution in order to generate a high energy density and / or a spatially extensive linear intensity distribution.
Beispielsweise zeigt die DE 10 2008 027 229 B4 eine For example, DE 10 2008 027 229 B4 shows one
Vorrichtung zur Strahlformung und Kombination von mehreren Laserstrahlen, die von mehreren Laserlichtquellen abgegeben werden und die in Gruppen jeweils ein Stück ihres Weges in getrennten optischen Kanälen verlaufen, wobei die Device for beam shaping and combination of a plurality of laser beams which are emitted by a plurality of laser light sources and which each run a part of their way in groups in separate optical channels, the
Laserstrahlen dann letztlich zusammengeführt und in eine Lichtverteilung mit dem gewünschten, linienartigen Laser beams then ultimately merged and into a light distribution with the desired, line-like
Strahlprofil umgewandelt werden. Zur Umwandlung in die Nutzlichtverteilung durchläuft die Laserstrahlung dabei eine Mehrzahl von optischen Elementen, welche dazu Beam profile can be converted. In order to convert it into the distribution of useful light, the laser radiation passes through a number of optical elements, which are added to it
ausgelegt sind, von den Laserstrahlen der verschiedenen Laserlichtquellen ausgeleuchtet werden. Um eine gleichmäßige Ausleuchtung der optischen Elemente zu are designed by the laser beams of different Laser light sources are illuminated. To ensure uniform illumination of the optical elements
erreichen, sollen daher stets alle Laserlichtquellen in Betrieb sein. Fällt eine Laserlichtquelle aus, oder soll die Intensität der Nutzlichtverteilung durch Abschwächung oder Deaktivierung einer Laserlichtquelle reduziert werden, so werden die optischen Elemente nicht mehr gleichmäßig ausgeleuchtet. Dies kann die Qualität und die Homogenität der Nutzlichtverteilung beeinträchtigen. all laser light sources should therefore always be in operation. If a laser light source fails, or if the intensity of the useful light distribution is to be reduced by weakening or deactivating a laser light source, the optical elements are no longer illuminated uniformly. This can affect the quality and homogeneity of the useful light distribution.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die The invention is based, which
Funktionalität der Lasersysteme und die Qualität der Functionality of the laser systems and the quality of the
Nutzlichtverteilung bei Leistungsschwankungen oder bei Deaktivierung einzelner Laserlichtquellen zu verbessern. To improve useful light distribution in the event of power fluctuations or when individual laser light sources are deactivated.
Diese Aufgabe wird durch ein Lasersystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Bei dem Lasersystem handelt es sich insgesamt um eine Einrichtung, welche mehrere Vorrichtungen und/oder Bauelemente umfasst. Insbesondere umfasst das Lasersystem wenigstens zwei Laserlichtquellen zur Angabe von This object is achieved by a laser system according to claim 1. The laser system as a whole is a device which comprises several devices and / or components. In particular, the laser system comprises at least two laser light sources for specifying
Laserstrahlen sowie eine Einspeisungsoptik für die Laser beams and a feed optic for the
Laserstrahlen. Die Einspeisungsoptik weist wenigstens einen ersten optischen Eingangskanal und einen zweiten optischen Eingangskanal für die Laserstrahlen auf. Außerdem umfasst die Einspeisungsoptik wenigstens einen ersten optischen Ausgangskanal sowie einen zweiten optischen Ausgangskanal, durch welchen die Laserstrahlen aus der Einspeisungsoptik austreten. Die Laserstrahlen der Einspeisungsoptik Laser beams. The feed optics have at least a first optical input channel and a second optical input channel for the laser beams. In addition, the feed optics include at least a first optical output channel and a second optical output channel through which the laser beams emerge from the feed optics. The laser beams of the feed optics
verlaufen dann im Strahlengang nachfolgend durch eine then run in the beam path through a
Strahlformoptik, welche zur Formung der gewünschten Nutzlichtverteilung mit linienförmigem Querschnitt aus den Laserstrahlen der optischen Ausgangskanäle ausgebildet ist. Beam shape optics, which are used to shape the desired Useful light distribution with a linear cross section is formed from the laser beams of the optical output channels.
Der erste und der zweite optische Eingangskanal ist jeweils derart ausgebildet, dass jeweils eine Eingangsstrahlgruppe eingespeist werden kann, wobei eine Eingangsstrahlgruppe jeweils wenigstens zwei Laserstrahlen umfassen kann. Der erste und der zweite optische Ausgangskanal sind jeweils zur Führung je einer Ausgangsstrahlgruppe ausgebildet, wobei jede Ausgangsstrahlgruppe wiederum wenigstens zwei Laserstrahlen umfassen kann. The first and the second optical input channel are each designed in such a way that an input beam group can be fed in, wherein an input beam group can comprise at least two laser beams. The first and the second optical output channel are each designed to guide one output beam group each, wherein each output beam group can in turn comprise at least two laser beams.
Die Einspeisungsoptik ist dabei derart eingerichtet, dass die eingespeisten Laserstrahlen beim Übergang von den The feed optics are set up in such a way that the laser beams fed in during the transition from the
Eingangskanälen in die Ausgangskanäle umsortiert werden. Insbesondere wirkt die Einspeisungsoptik derart, dass jede Ausgangsstrahlgruppe zumindest jeweils wenigstens einen Laserstrahl aus der Eingangsstrahlgruppe des ersten Input channels are sorted into the output channels. In particular, the feed optics act in such a way that each output beam group has at least one laser beam from the input beam group of the first
optischen Eingangskanals sowie einen Laserstrahl aus der Eingangsstrahlgruppe des zweiten optischen Eingangskanals umfasst . optical input channel and a laser beam from the input beam group of the second optical input channel.
Dadurch enthält jede Ausgangsstrahlgruppe Beiträge von beiden optischen Eingangskanälen. Insbesondere ist in jeder der Ausgangsstrahlgruppen ein Laserstrahl aus je einer der Eingangskanäle vorhanden. Dies führt dazu, dass jeder optische Ausgangskanal auch dann ausgeleuchtet wird, wenn beispielsweise die Einstrahlung durch einen optischen As a result, each output beam group contains contributions from both optical input channels. In particular, a laser beam from one of the input channels is present in each of the output beam groups. This means that each optical output channel is also illuminated when, for example, the radiation from an optical one
Eingangskanal reduziert ist (beispielsweise wenn eine der Laserlichtquellen deaktiviert ist) . Dadurch kann die Qualität und Homogenität der Nutzlichtverteilung verbessert werden, insbesondere wenn die Strahlungsleistung der verschiedenen Laserlichtquellen relativ zueinander Input channel is reduced (for example, if one of the laser light sources is deactivated). This allows the The quality and homogeneity of the useful light distribution can be improved, in particular if the radiation power of the different laser light sources is relative to one another
verändert wird oder einzelne Laserlichtquellen gar nicht strahlen . is changed or individual laser light sources do not emit at all.
Im vorliegenden Zusammenhang zeichnet sich ein optischer Kanal (Eingangskanal, Ausgangskanal) insbesondere dadurch aus, dass in dem Kanal eine Gruppe von Laserstrahlen räumlich getrennt und/oder optisch getrennt von den übrigen Kanälen geführt wird. Ein optischer Kanal kann eine In the present context, an optical channel (input channel, output channel) is distinguished in particular by the fact that a group of laser beams is guided in the channel in a spatially separated and / or optically separate manner from the other channels. An optical channel can
Mehrzahl von optisch wirksamen Elementen umfassen (Linsen, Spiegel, Blenden usw.) . Insofern ist der Eingangskanal insbesondere ein Abschnitt der Einspeisungsoptik mit Include a plurality of optically active elements (lenses, mirrors, diaphragms, etc.). In this respect, the input channel is in particular a section of the feed optics
Optikelementen, durch welche ein Laserstrahl bzw. eine Gruppe von Laserstrahlen einstrahlbar ist und danach separat von anderen Strahlen bzw. Gruppen von Strahlen verläuft. Die verschiedenen Laserstrahlen der Optical elements through which a laser beam or a group of laser beams can be irradiated and then run separately from other beams or groups of beams. The different laser beams of the
Eingangsstrahlgruppen werden insofern in der In this respect, input beam groups are in the
Einspeisungsoptik derart neu auf die Ausgangsstrahlgruppen verteilt, dass jede Ausgangsstrahlgruppe Laserstrahlen aus zumindest der Eingangsstrahlgruppe des ersten optischen Eingangskanals und der Eingangsstrahlgruppe des zweiten optischen Eingangskanals umfasst. Infeed optics newly distributed to the output beam groups in such a way that each output beam group comprises laser beams from at least the input beam group of the first optical input channel and the input beam group of the second optical input channel.
Die Einspeisungsoptik kann grundsätzlich derart The feed optics can basically be like this
ausgebildet, dass jeder Laserstrahl einer trained that each laser beam one
Eingangsstrahlgruppe ohne Durchmischung mit den übrigen Laserstrahlen dieser Eingangsstrahlgruppe die Input beam group without mixing with the other laser beams of this input beam group
Einspeisungsoptik durchläuft und in einen der Ausgangskanäle geführt wird. Insofern würden dann die Feed optics passes through and into one of the Output channels is guided. In that respect they would
Laserstrahlen noch unvereinigt mit anderen Laserstrahlen von dem jeweiligen Eingangsstrahlkanal zum Laser beams are not yet combined with other laser beams from the respective input beam channel to
Ausgangsstrahlkanal geleitet. Eine Durchmischung Output beam channel directed. A mix
verschiedener Laserstrahlen (beispielsweise mittels different laser beams (for example by means of
Homogenisierungsoptiken, Zylinderlinsen-Arrays oder Homogenization optics, cylindrical lens arrays or
Ähnlichem) erfolgt bei derartigen Ausgestaltungen Similar) takes place in such configurations
beispielsweise erst in der Strahlformoptik. Grundsätzlich ist denkbar, dass die verschiedenen Laserstrahlen, die durch einen jeweiligen optischen Eingangskanal eingestrahlt werden, in der Einspeisungsoptik in jeweils voneinander getrennten optischen Sub-Kanälen verlaufen. Eine for example, only in the beam shape optics. In principle, it is conceivable that the different laser beams that are irradiated through a respective optical input channel run in the feed optics in separate optical subchannels. A
Durchmischung im optischen Sinne kann beispielsweise dadurch vermieden werden, dass die Laserstrahlen räumlich voneinander beabstandet in der Einspeisungsoptik geleitet werden. Die vorstehend genannten Ausgestaltungen sind jedoch nicht zwingend. Mixing in the optical sense can be avoided, for example, in that the laser beams are guided in the feed optics at a spacing from one another. However, the above-mentioned configurations are not mandatory.
Vorzugsweise weist die Einspeisungsoptik für jeden The feed optics preferably have for everyone
optischen Eingangskanal wenigstens ein Optikelement auf, welches zur Strahlumlenkung und/oder Strahlführung optical input channel at least one optical element, which for beam deflection and / or beam guidance
ausgebildet ist. Das Optikelement ist ferner dazu is trained. The optical element is also to this
eingerichtet und derart in der Einspeisungsoptik set up and so in the feed optics
angeordnet, dass es nur einen Laserstrahl der arranged that there is only one laser beam
Eingangsstrahlgruppe des jeweiligen optischen Input beam group of the respective optical
Eingangskanals oder nur eine Untergruppe von Laserstrahlen der Eingangsstrahlgruppe des jeweiligen optischen Input channel or only a subset of laser beams of the input beam group of the respective optical
Eingangskanals erfasst. Mittels eines solchen Input channel detected. By means of one
Optikelements, welches nur selektiv auf einen Laserstrahl einer Eingangsstrahlgruppe oder auf eine jeweilige Untergruppe wirkt, können die Laserstrahlen in der Optical elements, which only selectively on a laser beam of an input beam group or on a respective one Subgroup acts, the laser beams in the
genannten Weise zwischen den Eingangsstrahlgruppen und den Ausgangsstrahlgruppen umsortiert werden. can be resorted between the input beam groups and the output beam groups.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Optikelement derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der von dem Optikelement selektiv erfasste Laserstrahl oder die von dem Optikelement selektiv erfasste Untergruppe von In particular, it is advantageous if the optical element is designed and arranged in such a way that the laser beam selectively detected by the optical element or the subgroup of selectively detected by the optical element
Laserstrahlen in einen anderen optischen Ausgangskanal geführt wird, als die jeweils nicht von dem Optikelement erfassten Laserstrahlen desselben optischen Eingangskanals. Denkbar ist beispielsweise, dass das Optikelement einen der Laserstrahlen einer Eingangsstrahlgruppe selektiv zu einem anderen Ausgangskanal lenkt, als die übrigen, nicht Laser beams is guided into a different optical output channel than the laser beams of the same optical input channel that are not detected by the optical element. It is conceivable, for example, that the optical element selectively directs one of the laser beams of an input beam group to a different output channel than the others
erfassten Laserstrahlen. detected laser beams.
Die Einspeisungsoptik umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Strahllenkungselemente und/oder ein oder mehrere The feed optics preferably comprise one or more beam steering elements and / or one or more
Strahlführungselemente, mittels welchen ein Strahlengang von den optischen Eingangskanälen zu den optischen Beam guiding elements, by means of which a beam path from the optical input channels to the optical
Ausgangskanälen definiert wird. Der Strahlengang weist vorzugsweise eine Richtungsänderung und insbesondere mehrere Richtungsänderungen auf. Insbesondere ist Output channels is defined. The beam path preferably has a change in direction and in particular a plurality of changes in direction. In particular is
vorteilhaft, wenn der Strahlengang mehrfach gefaltet verläuft, beispielsweise in der Art einer Z-Faltung advantageous if the beam path is folded several times, for example in the manner of a Z-fold
(ähnlich der Form des Buchstabens Z) . Dadurch kann ein langer optischer Weg auf kompaktem Bauraum untergebracht werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, in dem (similar to the shape of the letter Z). This allows a long optical path to be accommodated in a compact installation space. This makes it possible, for example, in the
Strahlengang Teleskope oder sonstige Strahlformungsoptiken mit vergleichsweise geringer Brechungsstärke und/oder vergleichsweise großen Brennweiten einzusetzen. Da Beam path telescopes or other beam shaping optics with comparatively low refractive power and / or use comparatively large focal lengths. There
üblicherweise Aberrationen für Optiken mit geringer Usually aberrations for optics with less
Brechungsstärke und/oder großen Brennweiten tendenziell gering ausfallen, kann durch Faltung des Strahlengangs die optische Präzision erhöht werden. If the refractive power and / or large focal lengths tend to be low, the optical precision can be increased by folding the beam path.
Zur weiteren Ausgestaltung verläuft der insbesondere gefaltete Strahlengang in einer Ebene, welche senkrecht zu der Ebene des Strahlengangs in der darauf folgenden For a further embodiment, the in particular folded beam path runs in a plane that is perpendicular to the plane of the beam path in the following one
Strahlformoptik ist. Insofern umfasst auch die Beam shape optics is. In this respect also includes
Strahlformoptik mehrere Optikelemente, mittels welchen ein Strahlengang vorgegeben wird, der insbesondere ebenfalls eine oder mehrere Richtungsänderungen aufweist, Beam shape optics a plurality of optical elements, by means of which a beam path is specified, which in particular likewise has one or more changes in direction
vorzugsweise einfach oder mehrfach gefaltet ist. Insofern kann dem gefalteten Strahlengang wiederum eine Ebene zugeordnet werden, in welcher der Strahlengang verläuft. is preferably folded one or more times. In this respect, a level in which the beam path runs can in turn be assigned to the folded beam path.
Die Einspeisungsoptik ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der erste optische Eingangskanal und der zweite optische Eingangskanal derart angeordnet sind, dass The feed optics are preferably designed such that the first optical input channel and the second optical input channel are arranged such that
Laserstrahlen mit unterschiedlicher Strahlrichtung, beispielsweise mit entgegengesetzter Strahlrichtung und insbesondere von entgegengesetzten Seiten in die Kanäle eingestrahlt werden können. Insbesondere weist die Laser beams with different beam directions, for example with opposite beam directions and in particular from opposite sides can be irradiated into the channels. In particular, the
Einspeisungsoptik ein eigenes Gehäuse auf, wobei ein Infeed optics have their own housing, with a
Strahlzugang zu dem ersten optischen Eingangskanal und ein weiterer Strahlzugang zu dem zweiten optischen Beam access to the first optical input channel and a further beam access to the second optical
Eingangskanal an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sind. Diese Maßnahmen ermöglichen es, Input channel are arranged on opposite sides of the housing. These measures make it possible
Laserquellen einander gegenüberliegend bezüglich der Einspeisungsoptik in dem Lasersystem anzuordnen. Es können auch weitere Strahlzugänge für weitere Laserlichtquellen vorgesehen sein, welche insbesondere an weiteren freien Seiten des Gehäuses angeordnet sind. Dadurch sind die Laser sources opposite each other with respect to the Arrange feed optics in the laser system. Further beam accesses can also be provided for further laser light sources, which are arranged in particular on further free sides of the housing. That’s why
Laserlichtquellen räumlich voneinander beabstandet. Dies erhöht die Betriebssicherheit, da beispielsweise Kühlung und Stromversorgung ermöglicht wird. Auch werden Laser light sources spaced apart. This increases operational safety, since cooling and power supply are made possible, for example. Also be
Wartungsarbeiten vereinfacht. Maintenance work simplified.
Zur weiteren Ausgestaltung umfasst die Einspeisungsoptik für wenigstens einen optischen Ausgangskanal eine For a further embodiment, the feed optics for at least one optical output channel
Weganpassungsoptik, welche dazu eingerichtet ist, den optischen Weg wenigstens eines Laserstrahls im Vergleich zu anderen Laserstrahlen dieses jeweiligen Ausgangskanals zu verändern. Vorzugsweise ist für jeden optischen Path adjustment optics, which are set up to change the optical path of at least one laser beam in comparison to other laser beams of this respective output channel. Is preferred for everyone optical
Ausgangskanal eine derartige Weganpassungsoptik vorgesehen. Die Weganpassungsoptik ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie nur einen Laserstrahl des Ausgangskanals oder nur eine Untergruppe von Laserstrahlen des Ausgangskanals erfasst. Eine Weganpassungsoptik kann beispielsweise eine Kombination von Umlenkspiegeln aufweisen, mittels welchen ein längenveränderbarer optischer Zusatzweg definiert werden kann. Diesen variablen Zusatzweg durchläuft dann der jeweils erfasste Laserstrahl bzw. die jeweils erfasste Untergruppe von Laserstrahlen. Such a path adjustment optics provided output channel. The path adjustment optics is designed in particular in such a way that it detects only one laser beam of the output channel or only a subset of laser beams of the output channel. A path adjustment lens can, for example, have a combination of deflecting mirrors, by means of which a length-adjustable additional optical path can be defined. The respectively detected laser beam or the respectively detected subgroup of laser beams then runs through this variable additional path.
Das System ist in vorteilhafter Weise modular und The system is modular and advantageous
skalierbar aufgebaut. Insbesondere können mehr als zwei optische Eingangskanäle vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Einspeisungsoptik derart ausgebildet sein, dass mehr als zwei Eingangsstrahlgruppen eingestrahlt werden können. Vorteilhafterweise ist die Einspeisungsoptik derart ausgebildet, dass die Strahlen einer built scalable. In particular, more than two optical input channels can be provided. Alternatively or additionally, the feed optics can be designed in this way be that more than two input beam groups can be irradiated. The feed optics are advantageously designed such that the beams of a
Eingangsstrahlgruppe auf mehrere verschiedene Input beam group on several different ones
Ausgangsstrahlgruppen aufgeteilt werden. Die Output beam groups can be divided. The
Einspeisungsoptik ist weiter vorzugsweise derart Feed optics are further preferably such
ausgebildet, dass jede der Ausgangsstrahlgruppen jeweils wenigstens einen Laserstrahl aus jeder der mehreren formed that each of the output beam groups each have at least one laser beam from each of the plurality
Eingangsstrahlgruppen umfasst. Ein derartiges System ist auch dann noch weitgehend homogen ausgeleuchtet, wenn ein oder mehrere Laserlichtquellen deaktiviert sind. Includes input beam groups. Such a system is still largely homogeneously illuminated when one or more laser light sources are deactivated.
Zur weiteren Ausgestaltung weist die Strahlformoptik eine Umformoptik auf, welche die Laserstrahlen erfasst, die aus den optischen Ausgangskanälen austreten. Die Umformoptik ist dazu ausgestaltet, aus den erfassten Laserstrahlen ein Strahlpaket mit linienartig ausgedehntem Strahlquerschnitt zu formen. Hierzu ist denkbar, dass die Umformoptik mehrere separate Umwandlungselemente aufweist, wobei je ein For a further refinement, the beam shaping optics have shaping optics which detect the laser beams which emerge from the optical output channels. The shaping optics are designed to form a beam package with a beam cross section that is extended in a line-like manner from the detected laser beams. For this purpose, it is conceivable that the shaping optics have several separate conversion elements, one each
Umwandlungselement einer jeweiligen Ausgangsstrahlgruppe zugeordnet ist. Da jede Ausgangsstrahlgruppe wie erläutert Beiträge von mehreren Eingangskanälen enthält, wird die Umformoptik auch dann homogen ausgeleuchtet, wenn eine Laserquelle nicht strahlt. Conversion element is assigned to a respective output beam group. Since each output beam group contains contributions from several input channels, as explained, the shaping optics are illuminated homogeneously even when a laser source is not emitting.
Die Ausgestaltung mit separaten Umwandlungselementen ist jedoch nicht zwingend. Denkbar ist auch, dass die However, designing with separate conversion elements is not mandatory. It is also conceivable that the
Ausgangsstrahlgruppe vor der Umformoptik zu einem Output beam group in front of the forming optics into one
Kombinationsstrahl vereinigt werden. Insofern kann die Strahlformoptik zusätzlich eine Kombinationsoptik umfassen, welche dazu eingerichtet ist, die Laserstrahlen einer Combination beam can be combined. In this respect, the beam shape optics can additionally comprise combination optics, which is set up to block the laser beams
Ausgangsstrahlgruppe eines jeweiligen Ausgangskanals oder auch Laserstrahlen von Ausgangsstrahlgruppen mehrerer Output beam group of a respective output channel or laser beams from output beam groups of several
Ausgangskanäle vor der Umformoptik zu einem Output channels in front of the forming optics into one
Kombinationsstrahl zusammenzuführen. Die Umformoptik ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sie dann den Merge combination beam. The shaping optics is preferably arranged such that it then has the
Kombinationsstrahl erfasst und in ein Strahlpaket mit linienartig ausgedehntem Strahlquerschnitt umformt. Combination beam captured and converted into a beam package with a linear beam cross section.
Zur weiteren Ausgestaltung kann im Strahlengang To further refine the beam path
nachgeordnet, d.h. auf die Umformoptik folgend, noch eine Homogenisierungsoptik vorgesehen sein, welche die subordinate, i.e. following the forming optics, a homogenizing optic can also be provided, which the
Strahlpakete der Umformoptik erfasst und weiter umformt, um der Nutzlichtverteilung gewünschte Eigenschaften zu geben. Beam packets from the forming optics are recorded and further formed in order to give the useful light distribution the desired properties.
Die Laserstrahlen der Ausgangsstrahlgruppen können in der Strahlformoptik gegebenenfalls unabhängig voneinander optisch geformt werden. Hierzu ist denkbar, dass die The laser beams of the output beam groups can optionally be optically shaped independently of one another in the beam shaping optics. It is conceivable that the
Strahlformoptik wenigstens ein Teleskop, insbesondere anamorphotisches Teleskop, aufweist, welches auf einen oder mehrere Laserstrahlen eines optischen Ausgangskanals wirkt. Ein Teleskop kann insbesondere zwei im Strahlengang Beam shape optics has at least one telescope, in particular anamorphic telescope, which acts on one or more laser beams of an optical output channel. A telescope can in particular have two in the beam path
aufeinander folgende Sammellinsen umfassen, welche successive converging lenses include which
beispielsweise im Abstand ihrer addierten Brennweiten angeordnet sind, so dass ihre einander zugewandten for example, are arranged at a distance from their added focal lengths, so that they face each other
Brennebenen zusammenfallen (etwa in der Art eines Keppler- Teleskops) . Vorzugsweise ist das Teleskop als Focal planes collapse (like a Keppler telescope). Preferably the telescope is as
anamorphotisches Teleskop ausgebildet, so dass anamorphic telescope designed so that
Laserstrahlen in dem jeweiligen Kanal anamorph verformt werden. Insbesondere ist das Teleskop dazu ausgebildet, eine zylindrische Verzerrung des Abbildungsmaßstabs entlang einer Achse senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Laser beams are deformed anamorphically in the respective channel. In particular, the telescope is designed to a cylindrical distortion of the imaging scale along an axis perpendicular to the direction of propagation of the
Laserstrahlen zu bewirken. Denkbar ist beispielsweise, dass die Strahlformoptik für jede Ausgangsstrahlgruppe oder für bestimmte Ausgangsstrahlgruppen zwei im Strahlengang seriell angeordnete, anamorphotische Teleskope aufweist, welche bezüglich zweier verschiedener To effect laser beams. It is conceivable, for example, that the beam shape optics for each output beam group or for certain output beam groups have two anamorphic telescopes arranged serially in the beam path, which telescopes are different
Verzeichnungsrichtungen wirken (insbesondere bezüglich zweier senkrechter Richtungen) . Dadurch können die Distortion directions are effective (especially with regard to two vertical directions). This allows the
Strahleigenschaften bezüglich der zwei senkrechten Achsen eingestellt werden. Die genannten Teleskope sind Beam properties can be set with respect to the two vertical axes. The telescopes mentioned are
insbesondere im Strahlengang vor der Umformoptik especially in the beam path in front of the forming optics
angeordnet . arranged.
Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die verschiedenen Laserlichtquellen in jeweils An advantageous aspect of the invention is that the different laser light sources in each case
unterschiedliche optische Eingangskanäle einspeisen. Da ein jeweiliger Ausgangskanal Laserstrahlen aus mehreren oder allen Eingangskanälen führt, wird der Ausgangskanal auch bei Ausfall einer Laserlichtquelle noch homogen feed in different optical input channels. Since a respective output channel carries laser beams from several or all input channels, the output channel is still homogeneous even if a laser light source fails
ausgeleuchtet. Die Laserlichtquellen können daher illuminated. The laser light sources can therefore
unabhängig voneinander betrieben werden. operated independently of each other.
Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht auch darin, dass jede Laserlichtquelle zur Abgabe von wenigstens zwei separaten (d.h. räumlich voneinander abgegrenzt An advantageous aspect of the invention also consists in that each laser light source for emitting at least two separate (i.e. spatially separated from one another
verlaufenden) Laserstrahlen ausgebildet ist. Insbesondere ist dann vorgesehen, dass die zwei Laserlichtquellen in unterschiedliche optische Eingangskanäle einstrahlen, wobei die wenigstens zwei von einer Laserlichtquelle abgegebenen Laserstrahlen eine Eingangsstrahlgruppe bilden. Derartige Laserlichtquellen können beispielsweise als extending) laser beams is formed. In particular, it is then provided that the two laser light sources radiate into different optical input channels, the at least two being emitted by a laser light source Laser beams form an input beam group. Such laser light sources can, for example, as
frequenzverdoppelte oder frequenzvervielfachte Laser realisiert sein, bei denen der Konversionsreststrahl ebenfalls einer erneuten Konversion zugeführt wird und so zwei oder mehrere Ausgangsstrahle bereitgestellt werden können . frequency-doubled or frequency-multiplied lasers can be realized, in which the conversion residual beam is also fed to a new conversion and thus two or more output beams can be provided.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert . The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 skizzierte Darstellung zur Erläuterung des Figure 1 sketched representation to explain the
Strahlengangs und der funktionalen Komponenten eines erfindungsgemäßen Lasersystems; Beam path and the functional components of a laser system according to the invention;
Figur 2 perspektivische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Figure 2 perspective view of an inventive
Lasersystem mit kompakter Bauform. Laser system with a compact design.
In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet. In the following description and in the figures, the same reference numerals are used for identical or corresponding features.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Lasersystem bzw. eine In Figures 1 and 2 is a laser system and a
Lasereinrichtung dargestellt, die insgesamt mit dem Laser device shown, the total with the
Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das Lasersystem 10 umfasst im dargestellten Beispiel zwei Laserlichtquellen 12a, 12b zur Abgabe von Laserstrahlen. Im dargestellten Beispiel ist jede der Laserlichtquellen 12a, 12b derart ausgebildet, dass parallel zwei separate Laserstrahlen 14 abgegeben werden . Reference numeral 10 is designated. In the example shown, the laser system 10 comprises two laser light sources 12a, 12b for emitting laser beams. In the example shown, each of the laser light sources 12a, 12b is designed such that that two separate laser beams 14 are emitted in parallel.
Die Laserstrahlen einer jeden Laserlichtquelle 12a, 12b bilden jeweils eine Eingangsstrahlgruppe 16a bzw. 16b. Es versteht sich, dass die Eingangsstrahlgruppen auch von mehreren Laserlichtquellen gespeist werden können, The laser beams from each laser light source 12a, 12b each form an input beam group 16a or 16b. It goes without saying that the input beam groups can also be fed by several laser light sources,
beispielsweise von mehreren Laserlichtquellen, welche jeweils nur einen Laserstrahl 14 abgeben. Die for example, from several laser light sources, each of which emits only one laser beam 14. The
Eingangsstrahlgruppen 16a, 16b werden jeweils durch einen optischen Eingangskanal 18a bzw. 18b in eine Input beam groups 16a, 16b are each passed through an optical input channel 18a and 18b, respectively
Einspeisungsoptik 20 eingestrahlt. Insofern weist die Infeed optics 20 irradiated. In this respect, the
Einspeisungsoptik 20 für jeden optischen Eingangskanal 18a bzw. 18b einen zugeordneten Strahlzugang 22a bzw. 22b auf (vgl. Figur 2) . Ein optischer Eingangskanal 18a bzw. 18b kann beispielsweise geeignete optische Elemente oder optische Einrichtungen zur Einkopplung der Laserstrahlen in die Einspeisungsoptik 20 aufweisen. Infeed optics 20 have an associated beam access 22a or 22b for each optical input channel 18a or 18b (see FIG. 2). An optical input channel 18a or 18b can, for example, have suitable optical elements or optical devices for coupling the laser beams into the feed optics 20.
Die Einspeisungsoptik 20 weist außerdem einen ersten und einen zweiten optischen Ausgangskanal 24a bzw. 24b auf. In der Einspeisungsoptik 20 werden die durch den ersten bzw. zweiten optischen Eingangskanal 18a, 18b eingestrahlten Laserstrahlen 14 in der nachfolgend noch näher The feed optics 20 also have a first and a second optical output channel 24a or 24b. In the feed optics 20, the laser beams 14 irradiated through the first and second optical input channels 18a, 18b become even closer in the following
beschriebenen Art und Weise zu den optischen described way to the optical
Ausgangskanälen 24a bzw. 24b geleitet. Insofern wird an dem ersten bzw. zweiten optischen Ausgangskanal 24a, 24b je eine Ausgangsstrahlgruppe 26a bzw. 26b von Laserstrahlen 14 bereitgestellt. Die aus den optischen Ausgangskanälen 24a, 24b austretenden Ausgangstrahlgruppen 26a, 26b werden dann von einer Output channels 24a and 24b passed. In this respect, an output beam group 26a or 26b of laser beams 14 is provided on each of the first and second optical output channels 24a, 24b. The output beam groups 26a, 26b emerging from the optical output channels 24a, 24b are then replaced by one
Strahlformoptik 28 erfasst und in die gewünschte Beam shape optics 28 captured and in the desired
Nutzlichtverteilung L umgeformt, welche im dargestellten Beispiel einen linienförmigen Strahlquerschnitt aufweist. Formed useful light distribution L, which in the example shown has a linear beam cross section.
Zur Formung der linienförmigen Nutzlichtverteilung L aus den Laserstrahlen 14 der Ausgangsstrahlgruppen 26a, 26b umfasst die Strahlformoptik 28 üblicherweise verschiedene optisch funktionale Einrichtungen. Denkbar ist In order to form the line-shaped useful light distribution L from the laser beams 14 of the output beam groups 26a, 26b, the beam shaping optics 28 usually comprise various optically functional devices. Is conceivable
beispielsweise, dass die Laserstrahlen der for example, that the laser beams of the
Ausgangsstrahlgruppen 26a bzw. 26b oder Untergruppen hiervon zunächst ein oder mehrere Teleskope 30 durchlaufen. Derartige Teleskope 30 können insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein, so dass der Strahlquerschnitt in Output beam groups 26a or 26b or subgroups thereof first pass through one or more telescopes 30. Such telescopes 30 can in particular be anamorphic, so that the beam cross section in FIG
geeigneter Weise vorgeformt wird. De is suitably preformed. De
Im Strahlengang folgend werden die Laserstrahlen 14 dann z.B. durch eine Umformoptik 32 geleitet, welche aus den Laserstrahlen 14 der Ausgangsstrahlgruppen 26a, 26b ein oder mehr Strahlpakete mit länglich ausgedehntem Following in the beam path, the laser beams 14 are then e.g. passed through a shaping optics 32, which from the laser beams 14 of the output beam groups 26a, 26b one or more beam packets with an elongated
Strahlquerschnitt formen. Die so vorgeformten Strahlpakete werden z.B. mit einer Homogenisierungsoptik 34 durchmischt und im Intensitätsverlauf geglättet, so dass die gewünschte Nutzlichtverteilung L bereitgestellt werden kann. Shape the beam cross section. The beam bundles preformed in this way are e.g. mixed with homogenization optics 34 and smoothed in the intensity curve so that the desired useful light distribution L can be provided.
Die Umformoptik 32 kann grundsätzlich mehrere separate Umwandlungselemente 33 aufweisen (vgl. Figur 1) . Denkbar ist beispielsweise, dass je ein Umwandlungselement 33 auf die Laserstrahlen 14 von nur einer der Ausgangsstrahlgruppen 26a, 26b wirkt. Diese Ausgestaltung ist jedoch nicht zwingend. Die Umformoptik 32 kann auch ein gemeinsames Umwandlungselement für sämtliche Laserstrahlen der Ausgangsstrahlgruppen 26a, 26b umfassen. In diesem Fall kann die Strahlformoptik 28 eine der Umformoptik The forming optics 32 can in principle have a plurality of separate conversion elements 33 (cf. FIG. 1). It is conceivable, for example, that one conversion element 33 each onto the laser beams 14 from only one of the Output beam groups 26a, 26b act. However, this configuration is not mandatory. The shaping optics 32 can also comprise a common conversion element for all laser beams of the output beam groups 26a, 26b. In this case, the beam shaping optics 28 can be one of the shaping optics
vorgeschaltete Kombinationsoptik aufweisen, welche die Laserstrahlen der verschiedenen Ausgangsstrahlgruppen 26a, 26b zu einem Kombinationsstrahl zusammenführt. Die have upstream combination optics which combine the laser beams of the different output beam groups 26a, 26b to form a combination beam. The
Strahlformoptik 28 kann gemäß einer Ausgestaltung (vgl. Figur 1) auch eine Kombinationsoptik 35 aufweisen, welche die Laserstrahlen einer Ausgangsstrahlgruppe 26a, 26b eines jeweiligen Ausgangskanals 24a, 24b kombiniert. According to one embodiment (cf. FIG. 1), beam shaping optics 28 can also have combination optics 35 which combine the laser beams of an output beam group 26a, 26b of a respective output channel 24a, 24b.
Die Einspeisungsoptik 20 weist eine Mehrzahl von The feed optics 20 have a plurality of
Strahllenkungselementen und/oder Strahlführungselementen 36 auf, mittels welchen ein Strahlengang 38 in der Beam guiding elements and / or beam guiding elements 36, by means of which a beam path 38 in the
Einspeisungsoptik 20 vorgegeben ist. Im dargestellten Feed optics 20 is predetermined. In the illustrated
Beispiel ist der Strahlengang 38 mehrfach gefaltet, so dass auf kompaktem Bauraum ein vergleichsweise langer optischer Weg zurückgelegt werden kann und so genügend Platz für nicht näher dargestellte optische Elemente zur Formung der Strahleigenschaften bereitgestellt ist. For example, the beam path 38 is folded several times, so that a comparatively long optical path can be covered in a compact installation space, and so sufficient space is provided for optical elements (not shown) for shaping the beam properties.
Die Einspeisungsoptik 20 ist derart ausgebildet, dass die Laserstrahlen 14 einer Eingangsstrahlgruppe 16a, 16b zunächst separat voneinander verlaufen und auch separat von den Laserstrahlen der jeweils anderen Eingangsstrahlgruppe. Die Einspeisungsoptik 20 umfasst im dargestellten Beispiel außerdem ein Optikelement 40 zur Strahlumlenkung und/oder Strahlführung (hier: Umlenkspiegel), welches nur auf jeweils einen Laserstrahl der jeweiligen The feed optics 20 are designed such that the laser beams 14 of an input beam group 16a, 16b initially run separately from one another and also separately from the laser beams of the respective other input beam group. In the example shown, the feed optics 20 also include an optics element 40 for beam deflection and / or beam guidance (here: deflection mirror), which is only on one laser beam each
Eingangsstrahlgruppe 16a bzw. 16b wirkt. Input beam group 16a or 16b acts.
Das Optikelement 40 ist derart ausgestaltet, dass es den erfassten Laserstrahl in den jeweils anderen optischen Ausgangskanal 24a bzw. 24b lenkt, als die von dem The optical element 40 is designed such that it directs the detected laser beam into the respective other optical output channel 24a or 24b than that of the
Optikelement 40 nicht erfassten Laserstrahlen 14 der jeweiligen Eingangsstrahlgruppe 16a bzw. 16b. Dadurch wird erreicht, dass jede Ausgangsstrahlgruppe 26a, 26b jeweils wenigstens einen Laserstrahl 14 aus der Optical element 40 not detected laser beams 14 of the respective input beam group 16a or 16b. This ensures that each output beam group 26a, 26b each has at least one laser beam 14 from the
Eingangsstrahlgruppe 16a des ersten optischen Input beam group 16a of the first optical
Eingangskanals 18a sowie wenigstens einen Laserstrahl 14 aus der Eingangsstrahlgruppe 16b des zweiten optischen Eingangskanals 18b umfasst. Insofern ist die Includes input channel 18a and at least one laser beam 14 from the input beam group 16b of the second optical input channel 18b. In this respect it is
Einspeisungsoptik 20 dazu ausgebildet, die in die zwei Eingangsstrahlgruppen 16a und 16b gruppierten Laserstrahlen 14 so umzusortieren, dass sie in anderer Paarung in den jeweiligen Ausgangsstrahlgruppen 26a, 26b der optischen Ausgangskanäle 24a, 24b verlaufen. Feed optics 20 designed to rearrange the laser beams 14 grouped into the two input beam groups 16a and 16b so that they run in a different pairing in the respective output beam groups 26a, 26b of the optical output channels 24a, 24b.
Die Einspeisungsoptik 20 kann außerdem eine The feed optics 20 can also be a
Weganpassungsoptik 42 umfassen, mittels welcher ein Path adjustment optics 42 comprise, by means of which a
optischer Weg wenigstens eines Laserstrahls im Vergleich zu den anderen Laserstrahlen 14 veränderbar ist. Dies optical path of at least one laser beam can be changed in comparison to the other laser beams 14. This
ermöglicht es beispielsweise, dem Lasersystem 10 ein gewünschtes zeitliches Verhalten im Betrieb mit gepulsten Laserlichtquellen 12a, 12b zu geben. makes it possible, for example, to give the laser system 10 a desired temporal behavior in operation with pulsed laser light sources 12a, 12b.
Wie in Figur 2 ersichtlich, ist das Lasersystem 10 As can be seen in FIG. 2, the laser system 10
insbesondere modular aufgebaut. Insbesondere kann die Einspeisungsoptik 20 und/oder die Strahlformoptik 28 jeweils ein eigenes Modulgehäuse 44 aufweisen. Durch den modularen Aufbau kann ein kompaktes System mit especially modular. In particular, the Feed optics 20 and / or beam shaping optics 28 each have their own module housing 44. Due to the modular structure, a compact system can be used
vergleichsweise geringem Bauraum aufgebaut werden. Hierzu ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Strahlengänge in der Einspeisungsoptik 20 und in der Strahlformoptik 28 nicht linear aneinander anschließen, sondern eine comparatively small space can be built. For this purpose, it is particularly advantageous if the beam paths in the feed optics 20 and in the beam shaping optics 28 do not connect linearly to one another, but one
gewinkelte oder gefaltete Ausgestaltung erfolgt. Im angled or folded configuration takes place. in the
dargestellten Beispiel ist der Strahlengang 38 in der The example shown is the beam path 38 in FIG
Einspeisungsoptik 20 mehrfach gefaltet und erstreckt sich in einer Ebene (vgl. Figur 1) . Dementsprechend kann das Modulgehäuse 44 der Einspeisungsoptik 20 als flaches, quaderartiges oder kastenartiges Gehäuse geformt sein (d.h. mit einer Ausdehnung senkrecht zu der genannten Ebene, welche geringer ist als die Ausdehnung parallel zu der Ebene) . Die in den optischen Ausgangskanälen 24a, 24b bereitgestellten Laserstrahlen (Ausgangsstrahlgruppe 26a, 26b) können dann wiederum in andere Richtung weitergeleitet werden. So kann beispielsweise die Strahlformoptik 28 einen Strahlengang aufweisen, welcher sich in einer Ebene Feed optics 20 folded several times and extending in one plane (see FIG. 1). Accordingly, the module housing 44 of the feed optics 20 can be shaped as a flat, cuboid or box-like housing (i.e. with an extent perpendicular to the plane mentioned, which is less than the dimension parallel to the plane). The laser beams (output beam group 26a, 26b) provided in the optical output channels 24a, 24b can then in turn be passed on in another direction. For example, the beam shape optics 28 can have a beam path that is in one plane
erstreckt, die im Wesentlichen senkrecht zu dem extends substantially perpendicular to the
Strahlengang 38 der Einspeisungsoptik 20 ist (vgl. Figur 1) · Beam path 38 of the feed optics 20 (see FIG. 1)
Im dargestellten Beispiel sind die Strahlzugänge 22a, 22b für den ersten optischen Eingangskanal 18a und den zweiten optischen Eingangskanal 18b an verschiedenen Seiten des Modulgehäuses 44 der Einspeisungsoptik 20 angeordnet. In the example shown, the beam accesses 22a, 22b for the first optical input channel 18a and the second optical input channel 18b are arranged on different sides of the module housing 44 of the feed optics 20.
Beispielsweise können die Laserlichtquellen 12a, 12b einander bezüglich der Einspeisungsoptik 20 gegenüberliegend angeordnet werden und in entgegengesetzte Strahlrichtungen abstrahlen. Die verschiedenen For example, the laser light sources 12a, 12b can be mutually related with respect to the feed optics 20 be arranged opposite each other and emit in opposite beam directions. The different
Laserlichtquellen können natürlich auch derart angeordnet sein, dass ihre jeweiligen Strahlrichtungen einen spitzen oder stumpfen Winkel miteinander einschließen. Ebenso können die Laserlichtquellen mit parallelen Laser light sources can of course also be arranged such that their respective beam directions form an acute or obtuse angle with one another. The laser light sources can also use parallel ones
Strahlrichtungen und z.B. vertikal versetzt zueinander angeordnet sein. Nach einem allgemeinen Aspekt sind die verschiedenen Laserlichtquellen 12a, 12b derart angeordnet, dass ihre Gehäuse voneinander beabstandet sind. Arbeiten an einer der beiden Laserlichtquellen können somit erfolgen, ohne dass die andere Laserlichtquelle betroffen ist. Beam directions and e.g. be vertically staggered. In a general aspect, the various laser light sources 12a, 12b are arranged such that their housings are spaced apart. Work on one of the two laser light sources can thus take place without the other laser light source being affected.
Außerdem wird ein kompakter Aufbau ermöglicht. In addition, a compact structure is made possible.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Lasersystem (10) zur Erzeugung einer von mehreren 1. Laser system (10) for generating one of several
Laserstrahlen (14) gespeisten Nutzlichtverteilung (L) mit linienförmigen Strahlquerschnitt, umfassend: Laser beams (14) fed useful light distribution (L) with a linear beam cross section, comprising:
- wenigstens zwei Laserlichtquellen (12a, 12b) zur Abgabe der Laserstrahlen (14); - at least two laser light sources (12a, 12b) for emitting the laser beams (14);
- eine Einspeisungsoptik (20) mit wenigstens einem ersten optischen Eingangskanal (18a) und einem zweiten optischen Eingangskanal (18b) für die Laserstrahlen (14) und mit wenigstens einem ersten optischen - A feed optics (20) with at least a first optical input channel (18a) and a second optical input channel (18b) for the laser beams (14) and with at least a first optical
Ausgangskanal (24a) und einem zweiten optischen Output channel (24a) and a second optical
Ausgangskanal (24b) für die Laserstrahlen (14), Output channel (24b) for the laser beams (14),
- eine Strahlformoptik (28) zur Formung der - A beam shape optics (28) for shaping the
Nutzlichtverteilung (L) aus den Laserstrahlen (14) der optischen Ausgangskanäle (24a, 24b) , Useful light distribution (L) from the laser beams (14) of the optical output channels (24a, 24b),
dadurch gekennzeichnet, dass der erste (18a) und der zweite (18b) optische Eingangskanal jeweils zur characterized in that the first (18a) and the second (18b) optical input channel each for
Einspeisung je einer Eingangsstrahlgruppe (16a, 16b) umfassend jeweils wenigstens zwei Laserstrahlen (14) ausgebildet sind, und dass der erste (24a) und zweite (24b) optische Ausgangskanal jeweils zur Führung je einer Ausgangsstrahlgruppe (26a, 26b) umfassend jeweils wenigstens zwei Laserstrahlen (14) ausgebildet sind, Feeding in each of an input beam group (16a, 16b) each comprising at least two laser beams (14), and that the first (24a) and second (24b) optical output channels each for guiding one output beam group (26a, 26b) each comprising at least two laser beams (14) are formed,
und dass die Einspeisungsoptik (20) dazu eingerichtet ist, die eingespeisten Laserstrahlen (14) derart umzusortieren, dass jede Ausgangsstrahlgruppe (26a, and that the feed optics (20) are set up to rearrange the fed laser beams (14) in such a way that each output beam group (26a,
26b) zumindest wenigstens einen Laserstrahl (14) aus der Eingangsstrahlgruppe (16a) des ersten optischen Eingangskanals (18a) und wenigstens einen Laserstrahl (14) aus der Eingangsstrahlgruppe (16b) des zweiten optischen Eingangskanals (18b) umfasst. 26b) at least one laser beam (14) the input beam group (16a) of the first optical input channel (18a) and at least one laser beam (14) from the input beam group (16b) of the second optical input channel (18b).
2. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Einspeisungsoptik (20) für jeden optischen Eingangskanal (18a, 18b) wenigstens ein Optikelement (40) zur Strahlumlenkung und/oder Strahlführung aufweist, welches derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Optikelement (40) nur einen Laserstrahl (14) der Eingangsstrahlgruppe (16a, 16b) des jeweiligen optischen Eingangskanals (18a, 18b) oder nur eine Untergruppe von Laserstrahlen (14) der 2. Laser system (10) according to one of the preceding claims, wherein the feed optics (20) for each optical input channel (18a, 18b) has at least one optical element (40) for beam deflection and / or beam guidance, which is designed and arranged such that the optical element (40) only one laser beam (14) of the input beam group (16a, 16b) of the respective optical input channel (18a, 18b) or only a subset of laser beams (14) of the
Eingangsstrahlgruppe (16a, 16b) des jeweiligen Input beam group (16a, 16b) of the respective
optischen Eingangskanals (18a, 18b) erfasst. optical input channel (18a, 18b) detected.
3. Lasersystem (10) nach Anspruch 2, wobei das 3. Laser system (10) according to claim 2, wherein the
Optikelement (40) derart ausgebildet ist, dass der erfasste Laserstrahl (14) des jeweiligen optischen Eingangskanals (18a, 18b) oder die erfasste Optical element (40) is designed such that the detected laser beam (14) of the respective optical input channel (18a, 18b) or the detected one
Untergruppe von Laserstrahlen (14) in einen anderen optischen Ausgangskanal (26a, 26b) gelangt, als die nicht von dem Optikelement (40) erfassten Subgroup of laser beams (14) reaches a different optical output channel (26a, 26b) than those not detected by the optical element (40)
Laserstrahlen (14) desselben optischen Eingangskanals (18a, 18b) . Laser beams (14) of the same optical input channel (18a, 18b).
4. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Einspeisungsoptik (20) 4. Laser system (10) according to any one of the preceding claims, wherein the feed optics (20)
Strahllenkungselemente (36) und/oder Beam steering elements (36) and / or
Strahlführungselemente (36) zur Definition eines Strahlenganges (38) von den optischen Eingangskanälen (18a, 18b) zu den optischen Ausgangskanälen (24a, 24b) aufweist, wobei der Strahlengang (38) wenigstens eine Richtungsänderung, vorzugsweise mehrere Beam guiding elements (36) for defining a Beam path (38) from the optical input channels (18a, 18b) to the optical output channels (24a, 24b), the beam path (38) at least one change in direction, preferably several
Richtungsänderungen aufweist, und weiter vorzugsweise mehrfach gefaltet verläuft. Has changes in direction, and further preferably runs several times folded.
5. Lasersystem (10) nach Anspruch 4, wobei die 5. Laser system (10) according to claim 4, wherein the
Einspeisungsoptik (20) derart ausgebildet ist, dass der Strahlengang (38) in einer Ebene verläuft, welche senkrecht zu einer Ebene ist, in welcher ein Feed optics (20) is designed such that the beam path (38) runs in a plane that is perpendicular to a plane in which a
Strahlengang in der Strahlformoptik (28) verläuft. Beam path in the beam shape optics (28) runs.
6. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Einspeisungsoptik (20) derart ausgebildet ist, dass der erste optische Eingangskanal (18a) und der zweite optische Eingangskanal (18b) zur 6. Laser system (10) according to any one of the preceding claims, wherein the feed optics (20) is designed such that the first optical input channel (18a) and the second optical input channel (18b) for
Einspeisung von Laserstrahlen (14) mit Feeding of laser beams (14) with
unterschiedlicher Strahlrichtung, insbesondere different beam direction, in particular
entgegengesetzter Strahlrichtung, ausgebildet sind. opposite beam direction are formed.
7. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Einspeisungsoptik (20) für wenigstens einen optischen Ausgangskanal (24a, 24b) eine 7. Laser system (10) according to one of the preceding claims, wherein the feed optics (20) for at least one optical output channel (24a, 24b)
Weganpassungsoptik (42) umfasst, wobei die Path adjustment optics (42), wherein the
Weganpassungsoptik (42) dazu eingerichtet ist, einen optischen Weg wenigstens eines Laserstrahls (14) im Vergleich zu anderen Laserstrahlen (14) des Path adjustment optics (42) is set up to set an optical path of at least one laser beam (14) in comparison to other laser beams (14)
Ausgangskanals (24a, 24b) zu verändern. Output channel (24a, 24b) to change.
8. Lasersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mehr als zwei optische Eingangskanäle (18a, 18b) vorgesehen sind und/oder wobei mehr als zwei 8. Laser system according to one of the preceding claims, wherein more than two optical input channels (18a, 18b) are provided and / or wherein more than two
Eingangsstrahlgruppen (16a, 16b) vorgesehen sind, und wobei die Einspeisungsoptik (20) derart ausgebildet ist, dass jede der Ausgangsstrahlgruppen (26a, 26b) jeweils wenigstens einen Laserstrahl (14) aus jeder der Eingangsstrahlgruppen (16a, 16b) umfasst. Input beam groups (16a, 16b) are provided, and the feed optics (20) are designed such that each of the output beam groups (26a, 26b) comprises at least one laser beam (14) from each of the input beam groups (16a, 16b).
9. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Strahlformoptik (28) eine Umformoptik (32) umfasst, welche die Laserstrahlen (14) der optischen Ausgangskanäle (24a, 24b) erfasst und in ein 9. Laser system (10) according to one of the preceding claims, wherein the beam shaping optics (28) comprises a shaping optics (32) which detects the laser beams (14) of the optical output channels (24a, 24b) and into one
Strahlpaket mit linienartigen ausgedehnten Beam package with extended lines
Strahlquerschnitt umformt. Beam cross-section reshaped.
10. Lasersystem nach Anspruch 9, wobei die Strahlformoptik (28) zusätzlich eine Kombinationsoptik (35) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Laserstrahlen (14) einer Ausgangsstrahlgruppe (26a, 26b) eines 10. Laser system according to claim 9, wherein the beam shaping optics (28) additionally comprises a combination optics (35) which is set up to combine the laser beams (14) of an output beam group (26a, 26b)
Ausgangskanals (24a, 24b) oder von Output channel (24a, 24b) or from
Ausgangsstrahlgruppen (26a, 26b) mehrerer Output beam groups (26a, 26b) of several
Ausgangskanäle (24a, 24b) vor der Umformoptik (32) in einen Kombinationsstrahl zusammenzuführen, wobei die Umformoptik (32) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie den Kombinationsstrahl erfasst. Bring output channels (24a, 24b) in front of the shaping optics (32) into a combination beam, the shaping optics (32) being designed and arranged in such a way that it detects the combination beam.
11. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Strahlformoptik (28) wenigstens ein 11. Laser system (10) according to one of the preceding claims, wherein beam shaping optics (28) at least one
anamorphotisches Teleskop (30) umfasst, welches auf einen oder mehrere Laserstrahlen (14) eines optischen Ausgangskanals (24a, 24b) wirkt. anamorphic telescope (30), which on one or more laser beams (14) of an optical output channel (24a, 24b) act.
12. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die verschiedenen Laserlichtquellen (12a, 12b) in unterschiedliche optische Eingangskanäle (18a, 18b) einspeisen . 12. Laser system (10) according to one of the preceding claims, wherein the different laser light sources (12a, 12b) feed into different optical input channels (18a, 18b).
13. Lasersystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede Laserlichtquelle (12a, 12b) zur Abgabe von wenigstens zwei separaten Laserstrahlen (14) 13. Laser system (10) according to one of the preceding claims, wherein each laser light source (12a, 12b) for emitting at least two separate laser beams (14)
ausgebildet ist und wenigstens zwei Laserlichtquellen (12a, 12b) in unterschiedliche optische Eingangskanäle and at least two laser light sources (12a, 12b) in different optical input channels
(18a, 18b) einstrahlen. (18a, 18b).
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