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Title:
METHOD AND ARRANGEMENT FOR SYMMETRIZING OF A POYNTING ERROR OF A LASER BEAM COMPOSED OF AT LEAST TWO BEAM BUNDLES BY BEAM DEFLECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/071218
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method and to an arrangement for symmetrizing a Poynting error of a laser beam (50) which is composed of at least two collimated beam bundles (20, 21) which are emitted by two laser light sources, in particular by two laser diode bars (10, 11) and propagate in opposite propagation directions, by beam deflection, in which method and arrangement the beam bundle (20, 21) of one of the two laser light sources is rotated by an optical beam rotation device (60) through 180° about the optical axis (O1, O2) of a collimation lens means (30, 31) assigned to this laser light source, before the geometrical deflection is carried out by a beam deflection means (40, 41).

Inventors:
MITRA, Thomas (Auf der Hohen Fuhr 8, Dortmund, 44309, DE)
Application Number:
EP2014/074164
Publication Date:
May 21, 2015
Filing Date:
November 10, 2014
Export Citation:
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Assignee:
LIMO PATENTVERWALTUNG GMBH & CO. KG (Bookenburgweg 4-8, Dortmund, 44319, DE)
International Classes:
G02B19/00; B23K26/06; G02B27/09; H01S5/40
Foreign References:
US20090190218A12009-07-30
US20080310027A12008-12-18
US20120105968A12012-05-03
US6362454B12002-03-26
Attorney, Agent or Firm:
FRITZ PATENT- & RECHTSANWÄLTE et al. (Postfach 15 80, Arnsberg, 59705, DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Verfahren zur Symmetrisierung eines Poynting-Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln (20, 21) durch

Strahlumlenkung zusammengesetzten Laserstrahls (50), bei dem

- ein erstes Strahlenbündel (20), das von einer ersten

Laserlichtquelle, insbesondere von einem ersten

Laserdiodenbarren (10), emittiert wird, von einem ersten

Strahlumlenkmittel (40) umgelenkt wird,

- ein zweites Strahlenbündel (21), das von einer zweiten

Laserlichtquelle, insbesondere von einem zweiten

Laserdiodenbarren (11), emittiert wird und sich in einer

Ausbreitungsrichtung ausbreitet, die im Wesentlichen

entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung des ersten

Strahlenbündels (10) ist, von einem zweiten Strahlumlenkmittel (41 ) umgelenkt wird,

wobei

- das erste Strahlenbündel (20) vor der Umlenkung an dem ersten Strahlumlenkmittel (40) von einem ersten

Kollimationslinsenmittel (30), das eine erste optische Achse

(01) definiert, zu der ein Poynting-Vektor des ersten

Strahlenbündels (10) versetzt ist, zumindest in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung, kollimiert wird, und

- das zweite Strahlenbündel (21) vor der Umlenkung an dem zweiten Strahlumlenkmittel (41) von einem zweiten

Kollimationslinsenmittel (31), das eine zweite optische Achse

(02) definiert, zu der ein Poynting-Vektor des zweiten

Strahlenbündels (11) versetzt ist, zumindest in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung, kollimiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenbündel (20, 21) einer der beiden Laserlichtquellen von einer optischen

Strahldrehungsvorrichtung (60) um 180° um die optische Achse (01, 02) des dieser Laserlichtquelle zugeordneten

Kollimationslinsenmittels (30, 31) gedreht wird, bevor die geometrische Umlenkung an dem Strahlumlenkmittel (40, 41) erfolgt.

2. Anordnung zur Symmetrisierung eines Poynting-Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln (20, 21) durch

Strahlumlenkung zusammengesetzten Laserstrahls (50), umfassend

- eine erste Laserlichtquelle, insbesondere einen ersten

Laserdiodenbarren (10), zur Emission eines ersten

Strahlenbündels (20), das sich in einer ersten

Ausbreitungsrichtung ausbreiten kann,

- zumindest eine zweite Laserlichtquelle, insbesondere einen zweiten Laserdiodenbarren (11), zur Emission eines zweiten Strahlenbündels (21), wobei die zweite Laserlichtquelle so angeordnet ist, dass sich das zweite Strahlenbündel (21) in einer zweiten Ausbreitungsrichtung ausbreiten kann, die im Wesentlichen entgegengesetzt zur ersten Ausbreitungsrichtung orientiert ist,

- ein erstes Kollimationslinsenmittel (30), das in der ersten Ausbreitungsrichtung hinter der ersten Laserlichtquelle

angeordnet ist und eine erste optische Achse (01) definiert, zu der ein Poynting-Vektor des ersten Strahlenbündels (10) versetzt ist und das so ausgebildet ist, dass es das erste

Strahlenbündel (20) zumindest in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung, kollimieren kann,

- ein zweites Kollimationslinsenmittel (31), das in der zweiten Ausbreitungsrichtung hinter der zweiten Laserlichtquelle angeordnet ist und eine zweite optische Achse (02) definiert, zu der ein Poynting-Vektor des zweiten Strahlenbündels (20) versetzt ist und das so ausgebildet ist, dass es das zweite Strahlenbündel (21) zumindest in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung, kollimieren kann,

- ein erstes Strahlumlenkmittel (40), das so angeordnet und ausgebildet ist, dass es das erste kollimierte Strahlenbündel

(20) umlenken kann,

- ein zweites Strahlumlenkmittel (41), das so angeordnet und ausgebildet ist, dass es das zweite kollimierte Strahlenbündel

(21 ) umlenken kann,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine optische Strahldrehungsvorrichtung (60) aufweist, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass das kollimierte Strahlenbündel (20, 21) einer der beiden Laserlichtquellen vor der Strahlumlenkung von der optischen Strahldrehungsvorrichtung (60) um 180° um die optische Achse (01, 02) des dieser Laserlichtquelle

zugeordneten Kollimationslinsenmittels (30, 31) gedreht werden kann.

Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserdiodenbarren (10, 11) so angeordnet sind, dass die

Abweichungen der Poynting-Vektoren der Strahlenbündel (20, 21) von den optischen Achsen (01, 02) der ihnen zugeordneten Kollimationslinsenmittel (30, 31) im Wesentlichen identisch sind.

Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Strahldrehungsvorrichtung (60) mindestens eine Kepler-Teleskopanordnung mit zwei

Linsenelementen (60, 61) umfasst, die zwischen dem ersten Kollimationslinsenmittel (30) und dem ersten Strahlumlenkmittel (40) oder zwischen dem zweiten Kollimationslinsenmittel (31) und dem ersten Strahlumlenkmittel (41) angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenelemente (60, 61) der Kepler-Teleskopanordnung derart angeordnet sind, dass sich eine Strahltaille des ersten oder zweiten Strahlenbündels (20, 21) nach dem Hindurchtritt durch das dem betreffenden Strahlenbündel (20, 21) zugeordnete Kollimationslinsenmittel (30, 31) in der Fast-Axis in der

Brennweite des ersten Linsenelements (60), das in

Strahlausbreitungsrichtung hinter dem Kollimationslinsenmittel (30, 31) angeordnet ist, befindet.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Linsenelemente (60, 61) als

Zylinderlinsen für die Fast-Axis ausgebildet sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Linsenelemente (60, 61) als

sphärische Linsen ausgebildet sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass diejenige Laserlichtquelle, deren

Strahlenbündel (20, 21) mittels der optischen

Strahldrehungsvorrichtung (60) gedreht werden kann, so weit von dem ihr zugeordneten Strahlumlenkmittel (40, 41) weg verschoben ist, dass der Abstand der Strahltaille des

betreffenden Strahlenbündels (20, 21) zu dem ihm zugeordneten Strahlumlenkmittel (40, 41) nach dem Hindurchtritt durch die Kepler-Teleskopanordnung dem Abstand der Strahltaille des ungedrehten Strahlenbündels (20, 21) zu dem diesem

zugeordneten Strahlumlenkmittel (40, 41) entspricht.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass die optische Strahldrehungsvorrichtung (60) eine erste Kepler-Teleskopanordnung für die Fast-Axis und eine zweite Kepler-Teleskopanordnung für die Slow-Axis umfasst.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass die optische Strahldrehungsvorrichtung (60) als monolithische Mikrooptik ausgebildet ist.

Description:
Verfahren und Anordnung zur Symmetrisierung eines Poynting- Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln durch Strahlumlenkung zusammengesetzten Laserstrahls

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur

Symmetrisierung eines Poynting-Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln durch Strahlumlenkung zusammengesetzten

Laserstrahls, bei dem ein erstes Strahlenbündel, das von einer ersten Laserlichtquelle, insbesondere von einem ersten Laserdiodenbarren, emittiert wird, von einem ersten Strahlumlenkmittel umgelenkt wird, und ein zweites Strahlenbündel, das von einer zweiten

Laserlichtquelle, insbesondere von einem zweiten Laserdiodenbarren, emittiert wird und sich in einer Ausbreitungsrichtung ausbreitet, die im Wesentlichen entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung des ersten Strahlenbündels ist, von einem zweiten Strahlumlenkmittel umgelenkt wird, wobei das erste Strahlenbündel vor der Umlenkung an dem ersten Strahlumlenkmittel von einem ersten Kollimationslinsenmittel, das eine erste optische Achse definiert, zu der ein Poynting-Vektor des ersten Strahlenbündels versetzt ist, zumindest in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung, kollimiert wird, und das zweite Strahlenbündel vor der Umlenkung an dem zweiten Strahlumlenkmittel von einem zweiten Kollimationslinsenmittel, das eine zweite optische Achse definiert, zu der ein Poynting-Vektor des zweiten Strahlenbündels versetzt ist, zumindest in einer ersten

Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung, kollimiert wird.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zur Symmetrisierung eines Poynting-Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln durch Strahlumlenkung zusammengesetzten

Laserstrahls, umfassend eine erste Laserlichtquelle, insbesondere einen ersten Laserdiodenbarren, zur Emission eines ersten

Strahlenbündels, das sich in einer ersten Ausbreitungsrichtung ausbreiten kann, zumindest eine zweite Laserlichtquelle, insbesondere einen zweiten Laserdiodenbarren, zur Emission eines zweiten Strahlenbündels, wobei die zweite Laserlichtquelle so angeordnet ist, dass sich das zweite Strahlenbündel in einer zweiten Ausbreitungsrichtung ausbreiten kann, die im Wesentlichen

entgegengesetzt zur ersten Ausbreitungsrichtung orientiert ist, ein erstes Kollimationslinsenmittel, das in der ersten

Ausbreitungsrichtung hinter der ersten Laserlichtquelle angeordnet ist und eine erste optische Achse definiert, zu der ein Poynting-Vektor des ersten Strahlenbündels versetzt ist und das so ausgebildet ist, dass es das erste Strahlenbündel zumindest in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung, kollimieren kann, ein zweites Kollimationslinsenmittel, das in der zweiten

Ausbreitungsrichtung hinter der zweiten Laserlichtquelle angeordnet ist und eine zweite optische Achse definiert, zu der ein Poynting- Vektor des zweiten Strahlenbündels versetzt ist und das so

ausgebildet ist, dass es das zweite Strahlenbündel zumindest in einer ersten Richtung, insbesondere in einer Fast-Axis-Richtung,

kollimieren kann, ein erstes Strahlumlenkmittel, das so angeordnet und ausgebildet ist, dass es das erste kollimierte Strahlenbündel umlenken kann, und ein zweites Strahlumlenkmittel, das so

angeordnet und ausgebildet ist, dass es das zweite kollimierte

Strahlenbündel umlenken kann.

Definitionen : In Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung meint im Rahmen dieser Patentanmeldung die mittlere Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, insbesondere wenn diese keine ebene Welle ist oder zumindest teilweise divergent ist. Mit Laserstrahl, Lichtstrahl, Teilstrahl, Strahlenbündel oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, kein idealisierter Strahl der

geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl mit einem Gauß-Profil oder einem modifizierten Gauß-Profil oder einem Top-Hat-Profil, der keinen infinitesimal kleinen, sondern einen ausgedehnten Strahlquerschnitt aufweist.

Zum Aufbau relativ kompakter Laserlichtquellen aus mehreren

Emitterquellen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das von mehreren Laserdiodenbarren emittierte Laserlicht geometrisch, insbesondere mit Hilfe geeigneter Strahlumlenkmittel, miteinander zu koppeln. Laserdiodenbarren weisen eine Mehrzahl von Emittern auf, die entlang einer so genannten Slow-Axis (langsamen Achse) in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die Slow-Axis-Richtung ist eine erste Richtung, in der sich die aktive Schicht der Halbleiterdiode erstreckt, wohingegen die so genannte Fast-Axis (schnelle Achse) die dazu senkrechte Richtung ist. Die von den einzelnen Emittern des Laserdiodenbarrens emittierten Laserlichtstrahlen weisen in einer der Fast-Axis-Richtung entsprechenden Richtung eine wesentlich größere Divergenz auf als in einer zweiten Richtung, der so genannten Slow- Axis-Richtung.

Da die Wärmesenken (insbesondere die Gehäuse, innerhalb derer die Laserdiodenbarren untergebracht sind) in der Regel wesentlich größer als die Strahldurchmesser sind, ist es zweckmäßig, die von den

Laserdiodenbarren emittierten Strahlenbündel auf eine Anzahl von Strahlumlenkmitteln fallen zu lassen, an denen sie derart reflektiert werden, dass ein resultierender Laserstrahl generiert wird, dessen Ausbreitungsrichtung vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu den Ausbreitungsrichtungen der Strahlenbündel der beiden

Laserdiodenbarren orientiert ist. Diese Situation ist in idealisierter Form in Fig. 1 gezeigt. Zu erkennen sind ein erster Laserdiodenbarren 10 und ein zweiter Laserdiodenbarren 11, welcher dem ersten

Laserdiodenbarren 10 gegenüberliegt, und die von ihnen während des Betriebs in entgegengesetzten Ausbreitungsrichtungen emittierten Strahlenbündel 20, 21. Die Anordnung weist ferner ein erstes

Kollimationslinsenmittel 30 auf, das insbesondere für eine Fast-Axis- Kollimation des von dem ersten Laserdiodenbarren 10 emittierten Strahlenbündels 20 eingerichtet ist. Ferner weist diese Anordnung ein zweites Kollimationslinsenmittel 31 auf, das insbesondere für eine Fast-Axis-Kollimation des von dem zweiten Laserdiodenbarren 11 emittierten Strahlenbündels 21 eingerichtet ist. Die von den

Kollimationslinsenmitteln 30, 31 kollimierten Strahlenbündel 20, 21 treffen anschließend auf zwei Strahlumlenkmittel 40, 41, welche in Strahlausbreitungsrichtung jeweils hinter den

Kollimationslinsenmitteln 30, 31 angeordnet sind und vorzugsweise als Strahlumlenkspiegel ausgebildet sind. Ein erstes

Strahlumlenkmittel 40 ist dabei derart angeordnet, dass es das von dem ersten Laserdiodenbarren 10 emittierte und kol I im ierte

Strahlenbündel 20 um 90° umlenken kann und ein zweites

Strahlumlenkmittel 41 ist derart angeordnet, dass es das von dem zweiten Laserdiodenbarren 11 emittierte und kollimierte

Strahlenbündel 21 um 90° umlenken kann. Durch diese Umlenkungen der beiden Strahlenbündel 20, 21 wird ein resultierender Laserstrahl 50 erzeugt, dessen Ausbreitungsrichtung idealisiert um 90° zu der Ausbreitungsrichtung des Strahlenbündels 20 des ersten

Laserdiodenbarrens 10 sowie um 90° zu der Ausbreitungsrichtung des Strahlenbündels 21, welches von dem zweiten Laserdiodenbarren 11 entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung des Strahlenbündels 20 des ersten Laserdiodenbarrens 20 emittiert wird, orientiert ist.

Ein Poynting-Vektor des von dem ersten Laserdiodenbarren 10 emittierten Strahlenbündels 20 definiert die Dichte und die Richtung des Energietransports (Energieflussdichte) des Strahlenbündels 20 des ersten Laserdiodenbarrens 10. Idealisiert korrespondiert dieser Poynting-Vektor mit einer optischen Achse des ersten

Laserdiodenbarrens 10, die idealerweise auch mit einer optischen Achse 01 des ersten Kollimationslinsenmittels 30 korrespondiert.

Analog gibt ein Poynting-Vektor des von dem zweiten

Laserdiodenbarren 11 emittierten Strahlenbündels 21 die Dichte und die Richtung des Energietransports (Energieflussdichte) des

Strahlenbündels 21 des zweiten Laserdiodenbarrens 11 an. Idealisiert korrespondiert auch dieser Poynting-Vektor mit einer optischen Achse des zweiten Laserdiodenbarrens 11, die idealerweise auch mit einer optischen Achse 02 des zweiten Kollimationslinsenmittels 31

korrespondiert. Idealisiert fluchten also die optischen Achsen der beiden Laserdiodenbarren 10, 11 mit den optischen Achsen 01, 02 der ihnen zugeordneten, in Strahlausbreitungsrichtung der

Strahlenbündel 20, 21 jeweils hinter den Laserdiodenbarren 10, 11 angeordneten Kollimationslinsenmittel 30, 31 und schneiden deren Linsenscheitel.

Die reale Anwendungssituation ist nicht so idealisiert, wie sie vorstehend dargestellt wurde. Üblicherweise sind die

Laserdiodenbarren 10, 11 nicht so angeordnet, dass deren optische Achsen genau mit den optischen Achsen 01, 02 der ihnen

zugeordneten Kollimationslinsenmittel 30, 31 fluchten. Diese Situation ist in Fig. 2 schematisch stark vereinfacht dargestellt. Somit

korrespondieren die Poynting-Vektoren der„realen" Strahlenbündel 20, 21 auch nicht mit den optischen Achsen 01, 02 der

Kollimationslinsenmittel 30, 31. So führt zum Beispiel die gleiche Abweichung des Poyntingvektors der von den beiden

Laserdiodenbarren 10, 11 emittierten Strahlenbündel 20, 21 von den optischen Achsen 01, 02 der ihnen zugeordneten

Kollimationslinsenmittel 30, 31 nach der Umlenkung an den beiden Strahlumlenkmitteln 40, 41 zu einer geometrischen Aufspaltung des resultierenden Laserstrahls 50. Diese Abweichung soll im Rahmen dieser Anmeldung auch als Poynting-Fehler bezeichnet werden. Eine derartige Aufspaltung ist bei herkömmlichen Laserdiodenbarren 10, 11 ein typischer Effekt. Dieser resultiert daraus, dass - abhängig vom konkreten Aufbau - die optischen Achsen der Laserdiodenbarren 10, 11 nicht mehr mit den Scheiteln der Kollimationslinsenmittel 30, 31 fluchten. Da die Laserdiodenbarren 10, 11 eine vergleichsweise schmale Laserlichtemissionsquelle in der Fast-Axis-Richtung bilden (eine typische Größenordnung ist etwa 1 pm), erweist sich dieser Effekt als sehr empfindlich. Wenn zum Beispiel die optischen Achsen der Laserdiodenbarren 10, 11 und die Scheitel der ihnen

zugeordneten Kollimationslinsenmittel 30, 31 (und damit auch die optischen Achsen 01, 02, die sich durch die Scheitel der

Kollimationslinsenmittel 30, 31 erstrecken) nur um 1 pm zueinander versetzt sind, ist der Poynting-Fehler so groß wie die Divergenz der betreffenden Strahlenbündel 20, 21.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Symmetrisierung eines Poynting- Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln durch

Strahlumlenkung zusammengesetzten Laserstrahls anzugeben, bei denen der resultierende Laserstrahl nach der geometrischen

Kopplung der beiden Strahlenbündel nicht in zwei Teilstrahlen zerfällt.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Anordnung wird diese Aufgabe durch eine Anordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 2 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der

vorliegenden Erfindung.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Strahlenbündel einer der beiden Laserlichtquellen von einer optischen Strahldrehungsvorrichtung um 180° um die optische Achse des dieser Laserlichtquelle zugeordneten Kollimationslinsenmittels gedreht wird, bevor die geometrische Umlenkung an dem

Strahlumlenkmittel erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass der Poynting- Fehler des vor der Strahlumlenkung um 180° um die optische Achse gedrehten Strahlenbündels gegengleich zum Poynting-Fehler des anderen (ungedrehten) Strahlenbündels ist. Nach der Umlenkung an den beiden Strahlumlenkmitteln sind die Poynting-Fehler der beiden Strahlenbündel wiederum gleich, so dass der Poynting-Fehler des resultierenden Laserstrahls symmetrisiert wurde. Entsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Anordnung dadurch aus, dass die Anordnung eine optische Strahldrehungsvorrichtung aufweist, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass das kollimierte

Strahlenbündel einer der beiden Laserlichtquellen vor der

Strahlumlenkung von der optischen Strahldrehungsvorrichtung um 180° um die optische Achse des dieser Laserlichtquelle zugeordneten Kollimationslinsenmittels gedreht werden kann. Der grundlegende Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass die Strahlenbündel mehrerer Laserdiodenbarren, von denen einer um 180° um die optische Achse des ihm zugeordneten KoMimationsmittels gedreht wurde, nach der geometrischen Kopplung und

Strahlzusammenführung zu einem resultierenden Laserstrahl einen gemeinsamen Poynting-Fehler aufweisen und nicht - wie im Stand der Technik - in zwei Teilstrahlen zerfallen. Dass der resultierende

Laserstrahl einen Poynting-Fehler aufweist, nicht jedoch in zwei Teilstrahlen zerfällt, ist für viele Anwendungszwecke nicht störend und auch nicht problematisch. Lediglich beispielhaft sollen an dieser Stelle Linienlaser genannt werden, die eine Probe bestrahlen, welche orthogonal zu einer langen Achse der Linie bewegt wird, bei denen ein derartiger Effekt keine signifikante Rolle spielt.

Vorzugsweise können die Laserdiodenbarren so angeordnet sein, dass die Abweichungen der Poynting-Vektoren der Strahlenbündel von den optischen Achsen der ihnen zugeordneten

Kollimationslinsenmittel im Wesentlichen identisch sind. Beide

Strahlenbündel weisen somit identische Poynting-Fehler auf.

Um die 180°-Drehung des einen Strahlenbündels um die optische Achse des diesem zugeordneten Kollimationslinsenmittels auf besonders einfache Weise realisieren zu können, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass die optische Strahldrehungsvorrichtung mindestens eine Kepler- Teleskopanordnung, vorzugsweise mit M=-1, mit zwei

Linsenelementen umfasst, die zwischen dem ersten

Kollimationslinsenmittel und dem ersten Strahlumlenkmittel oder zwischen dem zweiten Kollimationslinsenmittel und dem ersten

Strahlumlenkmittel angeordnet sind. Die Größe M definiert den

Abbildungsmaßstab.

Zweckmäßig können die Linsenelemente der Kepler- Teleskopanordnung derart angeordnet sein, dass sich eine Strahltaille des ersten oder zweiten Strahlenbündels nach dem Hindurchtritt durch das dem betreffenden Strahlenbündel zugeordneten

Kollimationslinsenmittel in der Fast-Axis in der Brennweite des ersten Linsenelements, das in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem

Kollimationslinsenmittel angeordnet ist, befindet.

Vorzugsweise können die Linsenelemente als Zylinderlinsen für die Fast-Axis ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Linsenelemente als sphärische Linsen ausgebildet sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann diejenige Laserlichtquelle, deren Strahlenbündel mittels der optischen

Strahldrehungsvorrichtung gedreht werden kann, so weit von dem ihr zugeordneten Strahlumlenkmittel weg verschoben sein, dass der Abstand der Strahltaille des betreffenden Strahlenbündels zu dem ihm zugeordneten Strahlumlenkmittel nach dem Hindurchtritt durch die Kepler-Teleskopanordnung dem Abstand der Strahltaille des

ungedrehten Strahlenbündels zu dem diesem zugeordneten

Strahlumlenkmittel entspricht. Dadurch kann die Symmetrisierung des Poynting-Fehlers des resultierenden Laserstrahls in besonders vorteilhafter Weise optimiert werden.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann die optische Strahldrehungsvorrichtung eine erste Kepler-Teleskopanordnung für die Fast-Axis und eine zweite Kepler-Teleskopanordnung für die Slow- Axis umfassen.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die optische

Strahldrehungsvorrichtung - insbesondere die Kepler- Teleskopanordnung - als monolithische Mikrooptik ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht einer idealisierten

Anordnung zur geometrischen Kopplung der von zwei Laserdiodenbarren emittierten Strahlenbündel zu einem resultierenden Laserstrahl,

Fig. 2 eine stark schematisierte Seitenansicht einer realen

Anordnung zur geometrischen Kopplung der von zwei Laserdiodenbarren emittierten Strahlenbündel zu einem resultierenden Laserstrahl, wobei die Laserdiodenbarren einen Versatz zu den optischen Achsen der ihnen zugeordneten Kollimationslinsenmittel aufweisen,

Fig. 3 eine stark schematisierte Seitenansicht einer Anordnung zur Symmetrisierung eines Poynting-Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln durch Strahlumlenkung zusammengesetzten Laserstrahls gemäß einem

bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 umfasst eine Anordnung zur

Symmetrisierung eines Poynting-Fehlers eines aus mindestens zwei Strahlenbündeln 20, 21 durch Strahlumlenkung zusammengesetzten Laserstrahls 30, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, einen ersten

Laserdiodenbarren 10 und einen zweiten Laserdiodenbarren 11, welcher dem ersten Laserdiodenbarren 10 gegenüberliegt. Die beiden Laserdiodenbarren 10, 11 weisen jeweils eine Mehrzahl von Emittern auf, die entlang einer so genannten Slow-Axis (langsamen Achse) in einer Reihe angeordnet sind. Die Slow-Axis-Richtung ist eine erste Richtung, in der sich die aktive Schicht der Halbleiterdiode erstreckt, wohingegen die so genannte Fast-Axis (schnelle Achse) die dazu senkrechte Richtung ist. Die von den einzelnen Emittern der

Laserdiodenbarren 10, 11 emittierten Strahlenbündel 20, 21 weisen in einer der Fast-Axis-Richtung entsprechenden Richtung eine

wesentlich größere Divergenz auf als in einer zweiten Richtung, der so genannten Slow-Axis-Richtung.

Während des Betriebs emittieren die beiden Laserdiodenbarren 10, 11 Laserlicht in Form von Strahlenbündeln 20, 21, die aus

entgegengesetzten Richtungen auf ihnen zugeordnete und in

Strahlausbreitungsrichtung hinter den Laserdiodenbarren 10, 11 angeordnete Strahlumlenkmittel 40, 41, die insbesondere als

Strahlumlenkspiegel ausgebildet sein können, treffen und an ihnen umgelenkt werden. In Strahlausbreitungsrichtung hinter dem ersten Laserdiodenbarren 10 ist ein erstes Kollimationslinsenmittel 30 angeordnet, das für eine Fast-Axis-Kollimation des von dem ersten Laserdiodenbarren 10 emittierten ersten Strahlenbündels 20

eingerichtet ist. Ferner ist in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem zweiten Laserdiodenbarren 11 ein zweites Kollimationslinsenmittel 31 angeordnet, das für eine Fast-Axis-Kollimation des von dem zweiten Laserdiodenbarren 11 emittierten zweiten Strahlenbündels 21 eingerichtet ist. Eine hohe numerische Apertur der

Kollimationslinsenmittel 30, 31 ermöglicht eine Kollimation der

Strahlenbündel 20, 21 in der Fast-Axis-Richtung mit einer hohen Strahlqualität. Die Kollimationslinsenmittel 30, 31 können

insbesondere als Zylinderlinsen ausgebildet sein, die zum Beispiel eine azylindrische optisch funktionale Grenzfläche aufweisen können.

Wie in Fig. 3 zu erkennen, sind die Laserdiodenbarren 10, 11 zu den optischen Achsen 01, 02 der Kollimationslinsenmittel 30, 31 derart versetzt, dass sich die von den Kollimationslinsenmitteln 30, 31 kollimierten Strahlenbündel 20, 21 nicht parallel zu den optischen Achsen 01, 02 der ihnen zugeordneten Kollimationslinsenmittel 30, 31 ausbreiten. Das bedeutet, dass auch die Poynting-Vektoren der Strahlenbündel 20, 21 nicht mit den optischen Achsen 01, 02 der Kollimationslinsenmittel 30, 31 korrespondieren, da die optischen Achsen der Laserdiodenbarren 10, 11 nicht mehr mit den Scheiteln der Kollimationslinsenmittel 30, 31 fluchten, so dass daraus der oben bereits erläuterte Poynting-Fehler resultiert. Ohne eine geeignete Kompensation beziehungsweise Symmetrisierung führt zum Beispiel die gleiche Abweichung der Poyntingvektoren der von den beiden Laserdiodenbarren 10, 11 emittierten Strahlenbündel 20, 21 von den optischen Achsen 01, 02 nach der Umlenkung an den beiden

Strahlumlenkmitteln 40, 41 zu einer geometrischen Aufspaltung des resultierenden Laserstrahls 50.

Die von den Kollimationslinsenmitteln 30, 31 kollimierten

Strahlenbündel 20, 21 treffen jeweils auf eines der beiden

Strahlumlenkmittel 40, 41 und werden von diesem umgelenkt. Ein erstes Strahlumlenkmittel 40 ist dabei derart angeordnet, dass es das von dem ersten Laserdiodenbarren 10 emittierte Strahlenbündel 20 umlenken kann und ein zweites Strahlumlenkmittel 41 ist derart angeordnet, dass es das von dem zweiten Laserdiodenbarren 11 emittierte Strahlenbündel 21 umlenken kann.

Im Strahlengang des ersten Laserdiodenbarrens 10 ist ferner eine optische Strahldrehungsvorrichtung 60 angeordnet, die so ausgebildet ist, dass sie das von dem ersten Laserdiodenbarren 10 emittierte und von dem ersten Kollimationslinsenmittel 30 kollimierte Strahlenbündel 20 vor der Strahlumlenkung um 180° um die optische Achse 01 des ersten Kollimationslinsenmittels 30 drehen kann. Dadurch wird erreicht, dass der Poynting-Fehler des von der optischen

Strahldrehungsvorrichtung 60 um 180° um die optische Achse 01 des ersten Kollimationslinsenmittels 30 gedrehten Strahlenbündels 20 vor dem Auftreffen auf das erste Strahlumlenkmittel 40 gegengleich zu dem Poynting-Fehler des Strahlenbündels 21 des zweiten

Laserdiodenbarrens 11 vor dem Auftreffen auf das zweite

Strahlumlenkmittel 41 ist. Nachdem die beiden Strahlenbündel 20, 21 von den beiden Strahlumlenkmitteln 40, 41 umgelenkt wurden, ist der Poynting-Fehler gleich. Auf diese Weise wird eine Symmetrisierung (Angleichung) des Poynting-Fehlers der beiden Strahlenbündel 20, 21 erreicht.

Die optische Strahldrehungsvorrichtung 60 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Kepler-Teleskopanordnung mit M=-1 ausgebildet. Die Kepler-Teleskopanordnung umfasst ein erstes

Linsenelement 61, das in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem ersten Kollimationslinsenmittel 30 angeordnet ist, und ein zweites Linsenelement 62, das in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem ersten Linsenelement 61 angeordnet ist. Die beiden Linsenelemente 61, 62 der Kepler-Teleskopanordnung können zum Beispiel

Zylinderlinsen für die Fast-Axis sein. Alternativ können die beiden Linsenelemente 61 auch als sphärische Linsen ausgebildet sein. In noch einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die optische Strahldrehungsvorrichtung 60 eine erste Kepler-Teleskopanordnung für die Fast-Axis und zusätzlich eine zweite Kepler- Teleskopanordnung für die Slow-Axis aufweisen. Die Kepler- Teleskopanordnung(en) kann/können vorteilhaft als monolithische Mikrooptik ausgebildet sein.

Der Aufbau der in Fig. 3 gezeigten Kepler-Teleskopanordnung ist so gewählt, dass sich die Strahltaille des ersten Strahlenbündels 20 in der Fast-Axis nach dem Hindurchtritt durch das erste

Kollimationslinsenmittel 30 in der Brennweite f1 des ersten

Linsenelements 61 der Kepler-Teleskopanordnung befindet. Der erste Laserdiodenbarren 10 ist gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ohne optische Strahldrehungsvorrichtung 60 so weit vom ersten Strahlumlenkmittel 40 weg verschoben, dass der Abstand der Strahltaille des betreffenden Strahlenbündels 20 zu dem ihm

zugeordneten Strahlumlenkmittel 40 nach dem Hindurchtritt durch die Kepler-Teleskopanordnung dem Abstand der Strahltaille des ungedrehten Strahlenbündels 21 zu dem diesem zugeordneten Strahlumlenkmittel 41 entspricht.