Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kombination von kohärenten Laserstrahlen, umfassend eine Aufteilungseinrichtung zur Aufteilung eines Eingangslaserstrahls in mehrere kohärente Laserstrahlen, eine Phaseneinstelleinrichtung zur Einstellung einer jeweiligen Phase der kohärenten Laserstrahlen, und eine Wellenleitereinrichtung, welche eine Mehrzahl von Kernen zur Durchleitung eines jeweiligen kohärenten Laserstrahls aufweist, wobei jedem der kohärenten Laserstrahlen ein Modenfelddurchmesser zugeordnet ist, mit welchem er durch einen jeweiligen Kern propagiert.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kombination von kohärenten Laserstrahlen, bei dem ein Eingangslaserstrahl mittels einer Aufteilungseinrichtung in mehrere kohärente Laserstrahlen aufgeteilt wird, die kohärenten Laserstrahlen durch eine Wellenleitereinrichtung mit einer Mehrzahl von Kernen durchgeleitet werden, wobei durch einen jeweiligen Kern jeweils ein kohärenter Laserstrahl durchgeleitet wird und wobei jedem der kohärenten Laserstrahlen ein Modenfelddurchmesser zugeordnet ist, mit welchem er durch den jeweiligen Kern propagiert, und bei dem eine jeweilige Phase der kohärenten Laserstrahlen mittels einer Phaseneinstelleinrichtung eingestellt wird.

Aus der WO 2020/016336 Al ist eine Vorrichtung zur Kombination einer Mehrzahl von kohärenten Laserstrahlen bekannt, umfassend mehrere Phasen- Einstelleinrichtungen zur Einstellung einer jeweiligen Phase eines der kohärenten Laserstrahlen, sowie eine Strahlkombinationseinrichtung zur Kombination der kohärenten Laserstrahlen zur Bildung mindestens eines kombinierten Laserstrahls, wobei die Strahlkombinationseinrichtung eine Mikrolinsenanordnung mit mindestens zwei Mikrolinsen-Arrays zur Bildung des mindestens einen kombinierten Laserstrahls aufweist.

Aus der EP 2 248 233 Bl ist ein Faserverstärkersystem mit hoher Spitzenleistung bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung und ein eingangs genanntes Verfahren bereitzustellen, mittels welchen sich eine Kombination von kohärenten Laserstrahlen mit einer erhöhten Kombinationseffizienz und/oder einem kompakteren optischen Aufbau realisieren lässt.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wellenleitereinrichtung in einem Endbereich der Wellenleitereinrichtung zur Vergrößerung des Modenfelddurchmessers der jeweiligen kohärenten Laserstrahlen ausgebildet ist.

Durch die Vergrößerung des Modenfelddurchmessers der kohärenten Laserstrahlen in dem Endbereich der Wellenleitereinrichtung lassen sich die kohärenten Laserstrahlen an einem Ausgang der Wellenleitereinrichtung mit einem erhöhten Füllfaktor auskoppeln.

Die Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen mit erhöhtem Füllfaktor bewirkt eine Verringerung einer räumlichen Ausdehnung und/oder eines Querschnitts einer Einhüllenden der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen. Dies ermöglicht insbesondere eine räumlich kompakte Ausführung einer Kombinationseinrichtung zur Kombination der ausgekoppelten kohärenten Teilstrahlen. Beispielsweise lassen sich dadurch zur Kombination der kohärenten Teilstrahlen vorgesehene diffraktive optische Elemente und/oder Mikrolinsen- Arrays kompakt ausführen.

Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Erhöhung des Füllfaktors der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen ohne zusätzliche Kollimationslinsen.

Insbesondere sind aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelte kohärente Laserstrahlen nach dem "tiled-aperture"-Prinzip oder dem "filled-aperture"- Prinzip oder einer Kombination aus dem "tiled-aperture"-Prinzip und dem "filled- aperture"-Prinzip ("mixed-aperture"-Prinzip) kombinierbar. Im Fall des "tiled-aperture"-Prinzips erfolgt eine Überlagerung der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen im Fernfeld. Beim "filled-aperture"- Prinzip erfolgt eine Überlagerung der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen im Nahfeld, beispielsweise hinter einer Kombinationseinrichtung wie z.B. einem diffraktiven optischen Element.

Da die räumliche Ausdehnung und/oder der Querschnitt der Einhüllenden der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen mit zunehmendem Füllfaktor abnehmen, wird durch den erhöhten Füllfaktor insbesondere im beim "tiled- aperture"-Prinzip eine Kombination der kohärenten Laserstrahlen mit erhöhter Kombinationseffizienz ermöglicht.

Insbesondere sind aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelte kohärente Laserstrahlen mittels Nahfeldüberlappung und/oder nach dem "tiled aperture"- Prinzip kombinierbar.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Wellenleitereinrichtung einen in dem Endbereich positionierten Ausgang zur Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen aus der Wellenleitereinrichtung aufweist. Beispielsweise ist der Ausgang an einem Ende der Wellenleitereinrichtung positioniert, wobei dieses Ende insbesondere ein Ende in Längsrichtung der Wellenleitereinrichtung und/oder in Haupt-Propagationsrichtung der kohärenten Laserstrahlen ist.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Modenfelddurchmesser in dem Endbereich vergrößert wird, und/oder dass der Modenfelddurchmesser an einem in dem Endbereich liegenden Ausgang der Wellenleitereinrichtung zur Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen am größten ist. Es ist dadurch eine Erhöhung des Füllfaktors der aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen realisierbar.

Insbesondere wird der Modenfelddurchmesser zu dem Ausgang der Wellenleitereinrichtung hin vergrößert und insbesondere monoton oder näherungsweise monoton vergrößert. Insbesondere ist der Endbereich der Wellenleitereinrichtung derart ausgebildet, dass eine Propagation der kohärenten Laserstrahlen die Vergrößerung des Modenfelddurchmessers bewirkt.

Es kann vorgesehen sein, dass in dem Endbereich der Wellenleitereinrichtung der Modenfelddurchmesser zumindest abschnittsweise konstant ist und/oder nicht zunimmt. Beispielsweise ist der Modenfelddurchmesser in einem an den Ausgang angrenzenden Abschnitt konstant und/oder nimmt nicht zu.

Vorteilhaft kann es sein, wenn ein jeweiliger Kerndurchmesser der Kerne in dem Endbereich vergrößert wird, und/oder wenn ein jeweiliger Kerndurchmesser der Kerne an einem in dem Endbereich liegenden Ausgang der Wellenleitereinrichtung zur Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen am größten ist. Dies ermöglicht eine Erhöhung des Füllfaktors, mit welchem eine Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen erfolgt.

Insbesondere wird der jeweilige Kerndurchmesser zu dem Ausgang der Wellenleitereinrichtung hin vergrößert und insbesondere monoton oder näherungsweise monoton vergrößert.

Es kann vorgesehen sein, dass in dem Endbereich der Wellenleitereinrichtung der Kerndurchmesser zumindest abschnittsweise konstant ist und/oder nicht zunimmt. Beispielsweise ist der Kerndurchmesser in einem an den Ausgang angrenzenden Abschnitt konstant und/oder nimmt nicht zu.

Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Mittenabstand zwischen einander benachbarten Kernen konstant ist und insbesondere in dem Endbereich konstant ist. Ein konstanter Mittenabstand der Kerne bewirkt in Verbindung mit einer Vergrößerung des Modenfelddurchmessers und/oder des Kerndurchmessers eine Vergrößerung des Füllfaktors.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Kerne der

Wellenleitereinrichtung in dem Endbereich und/oder an dem Ausgang der

Wellenleitereinrichtung und/oder in einem an den Ausgang angrenzenden Abschnitt des Endbereichs zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert sind.

Darunter, dass die Kerne zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert sind, ist insbesondere zu verstehen, dass jeweilige Längsmittelachsen der Kerne zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert sind.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin dadurch gelöst, dass in einem Endbereich der Wellenleitereinrichtung ein Mittenabstand zwischen einander benachbarten Kernen verringert wird.

Diese erfindungsgemäße Variante der Vorrichtung zur Kombination von kohärenten Laserstrahlen weist insbesondere ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der vorstehend beschriebenen Variante auf.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Mittenabstand benachbarter Kerne zu dem Ausgang hin verringert wird, und/oder dass der Mittenabstand benachbarter Kerne an dem Ausgang am kleinsten ist. Insbesondere wird der Mittenabstand benachbarter Kerne zu dem Ausgang hin monoton verringert.

Durch die Verringerung des Mittenabstands lässt sich in dem Endbereich eine Vergrößerung des Füllfaktors realisieren. Beispielsweise lässt sich dann in dem Endbereich und insbesondere an einem Ausgang der Wellenleitereinrichtung ein Überlapp und/oder eine Kombination der kohärenten Laserstrahlen realisieren.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass in dem Endbereich ein jeweiliger Kerndurchmesser der Kerne verringert wird, und/oder dass ein jeweiliger Kerndurchmesser der Kerne an einem in dem Endbereich liegenden Ausgang der Wellenleitereinrichtung zur Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen am kleinsten ist. Beispielsweise geht eine Verringerung des Mittenabstands der Kerne in dem Endbereich bei einer Realisierung durch geometrisches Fasertapern meist mit einer Verringerung des Kerndurchmessers in dem Endbereich einher.

Insbesondere wird der jeweilige Kerndurchmesser der Kerne zu dem Ausgang hin verringert und insbesondere monoton oder näherungsweise monoton verringert. Günstig kann es sein, wenn die Kerne in dem Endbereich zu einem in dem Endbereich liegenden Ausgang der Wellenleitereinrichtung zur Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen hin konvergierend und/oder aufeinander zulaufend angeordnet sind. Es lässt sich dadurch eine Vergrößerung des Füllfaktors realisieren, mit welchem die kohärenten Laserstrahlen aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelt werden. Zudem lässt sich dadurch ein Überlapp und/oder eine Kombination der kohärenten Laserstrahlen an dem Ausgang der Wellenleitereinrichtung realisieren.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Wellenleitereinrichtung in dem Endbereich durch Tapern hergestellt ist. Es lässt sich dadurch insbesondere eine Wellenleitereinrichtung mit den vorstehend genannten Merkmalen und/oder Vorteilen ausbilden.

Unter dem Begriff Tapern ist insbesondere ein Fasertapern und/oder ein Ausziehen von Fasern zu verstehen.

Durch geometrisches Tapern lässt sich beispielsweise eine Verringerung des Mittenabstands und/oder des Kerndurchmessers von in dem Endbereich liegenden Kernen bewirken.

Durch Diffusionstapern lässt sich beispielsweise eine Vergrößerung eines Durchmessers von Kernen bei insbesondere zumindest näherungsweise konstantem Mittenabstand der Kerne in dem Endbereich realisieren.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Wellenleitereinrichtung einen Mantel aufweist, in welchen die Kerne eingebettet sind und insbesondere alle Kerne der Wellenleitereinrichtung eingebettet sind. Insbesondere ist der Mantel ein gemeinsamer Mantel für alle Kerne der Wellenleitereinrichtung. Beispielsweise ist die Wellenleitereinrichtung als Multikernfaser ausgebildet.

Der Mantel der Wellenleitereinrichtung wird insbesondere auch als Cladding bezeichnet. Vorteilhaft kann es sein, wenn an einem in dem Endbereich liegenden Ausgang der Wellenleitereinrichtung die kohärenten Laserstrahlen mit einem Füllfaktor von mindestens 25 % und bevorzugt mindestens 80 % und besonders bevorzugt mindestens 90 % ausgekoppelt werden. Es lassen sich dadurch die kohärenten Laserstrahlen mit einer hohen Kombinationseffizienz kombinieren.

Aus dem gleichen Grund kann es vorteilhaft sein, wenn die kohärenten Laserstrahlen an einem in dem Endbereich liegenden Ausgang der Wellenleitereinrichtung mit einem Füllfaktor ausgekoppelt werden, welcher größer ist als ein Füllfaktor, mit welchem die kohärenten Laserstrahlen in die Wellenleitereinrichtung eingekoppelt werden.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Endbereich der Wellenleitereinrichtung eine Länge von höchstens 50 cm und bevorzugt von höchstens 10 cm und bevorzugt von höchstens 5 cm und bevorzugt von höchstens 2 cm und bevorzugt von höchstens 1 cm aufweist.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Endbereich der Wellenleitereinrichtung eine Länge von mindestens 1 mm und bevorzugt mindestens 5 mm aufweist.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass eine Länge des Endbereichs der Wellenleitereinrichtung weniger als 50 % und bevorzugt weniger als 10 % und besonders bevorzugt weniger als 5 % einer Gesamtlänge der Wellenleitereinrichtung beträgt.

Bei einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Wellenleitereinrichtung eine Mehrzahl von Einzelwellenleitern aufweist oder aus einer Mehrzahl von Einzelwellenleitern gebildet ist, wobei insbesondere jeder Einzelwellenleiter einen Kern und einen dem Kern zugeordneten Mantel aufweist.

Unter einem Einzelwellenleiter ist insbesondere ein Wellenleiter mit einem einzigen Kern zu verstehen. Insbesondere sind die Einzelwellenleiter der Wellenleitereinrichtung zumindest abschnittsweise parallel zueinander orientiert.

Insbesondere sind die Einzelwellenleiter der Wellenleitereinrichtung zueinander benachbart und/oder aneinander anliegend und/oder aneinander angrenzend angeordnet, wobei insbesondere die jeweiligen Mäntel der Einzelwellenleiter zueinander benachbart und/oder aneinander anliegend und/oder aneinander angrenzend angeordnet sind.

Bei einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Einzelwellenleiter der Wellenleitereinrichtung auf einem "Photonisch integrierten Chip" (PIC) realisiert sind. Unter dem Kern wird hierbei insbesondere die Sub-Struktur bezeichnet, in welchem ein Großteil des optischen Feldes konzentriert ist. Beispielsweise ist der Einzelwellenleiter als Strip-, Wire- oder Slot-Wellenleiter ausgeführt.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Verstärkungseinrichtung zur Verstärkung der durch die Kerne durchgeleiteten kohärenten Laserstrahlen aufweist, wobei die Verstärkungseinrichtung insbesondere in die Wellenleitereinrichtung integriert ist oder der Wellenleitereinrichtung zugeordnet ist.

Darunter, dass die Verstärkungseinrichtung in die Wellenleitereinrichtung integriert ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die Verstärkungseinrichtung Teil der Wellenleitereinrichtung ist, und/oder dass die kohärenten Laserstrahlen bei Durchleitung durch die Wellenleitereinrichtung verstärkt werden.

Beispielsweise ist ein Mantelbereich der Wellenleitereinrichtung und insbesondere ein innerer Mantelbereich der Wellenleitereinrichtung der Verstärkungseinrichtung zugeordnet. Beispielsweise wird durch diesen Mantelbereich im Betrieb der Vorrichtung Pumplicht zur Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen geführt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Kombinationseinrichtung zur Kombination von aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen aufweist. Es lässt sich dadurch aus den ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen beispielsweise mindestens ein kombinierter Laserstrahl ausbilden.

Beispielsweise umfasst die Kombinationseinrichtung mindestens ein diffraktives optisches Element, wobei das mindestens eine diffraktive optisches Element beispielsweise eine Gitterstruktur mit periodischem Muster umfasst. Es lässt sich dadurch beispielsweise eine Kombination der kohärenten Laserstrahlen nach dem "filled-aperture"- Prinzip realisieren.

Es kann vorgesehen sein, dass die Kombinationseinrichtung mindestens ein Mikrolinsen-Array zur Kombination der kohärenten Laserstrahlen umfasst. Es lässt sich dadurch beispielsweise eine Kombination der kohärenten Laserstrahlen nach dem "mixed-aperture"-Prinzip realisieren.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen ohne Kombinationseinrichtung zu mindestens einem kombinierten Laserstrahl kombiniert werden. Beispielsweise werden die kohärenten Laserstrahlen derart aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelt, dass diese durch Propagation im Fernfeld zu mindestens einem kombinierten Laserstrahl kombiniert werden ("tiled-aperture"-Prinzip).

Beispielsweise kann mindestens ein Linsenelement zur Abbildung von aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen in mindestens einen kombinierten Laserstrahl vorgesehen sein. Es lässt sich dadurch beispielsweise eine Kombination der kohärenten Laserstrahlen nach dem "tiled- aperture"-Prinzip realisieren.

Insbesondere ist die Wellenleitereinrichtung derart eingerichtet und ausgebildet, dass die kohärenten Laserstrahlen bei deren oder nach deren Auskopplung aus der Wellenleitereinrichtung durch Interferenz kombiniert werden oder kombinierbar sind und insbesondere zu mindestens einem kombinierten Laserstrahl kombiniert werden oder kombinierbar sind.

Mittels der Aufteilungseinrichtung wird insbesondere jeweils ein kohärenter Laserstrahl in einen jeweiligen Kern der Wellenleitereinrichtung eingekoppelt. Der Eingangslaserstrahl ist beispielsweise ein Dauerstrichlaserstrahl oder ein gepulster Laserstrahl und insbesondere ein Ultrakurzpulslaserstrahl.

Insbesondere ist die Phaseneinstelleinrichtung zur Einstellung einer jeweiligen Phase der kohärenten Laserstrahlen und/oder einer jeweiligen Phasenverschiebung zwischen den kohärenten Laserstrahlen ausgebildet.

Insbesondere umfasst die Phaseneinstelleinrichtung mehrere Phaseneinstellelemente, wobei ein Phaseneinstellelement einem der kohärenten Laserstrahlen zugeordnet ist. Beispielsweise sind im Fall von N kohärenten Laserstrahlen mindestens N-l Phaseneinstellelemente vorhanden, wobei ein jeweiliges Phaseneinstellelement jeweils einem der N-l Laserstrahlen zugeordnet ist.

Bei dem eingangs genannten Verfahren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Modenfelddurchmesser der jeweiligen kohärenten Laserstrahlen in einem Endbereich der Wellenleitereinrichtung vergrößert wird.

Es ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen erläuterten Vorteile. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen erläutert.

Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren ein oder mehrere Merkmals und/oder Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtungen auf.

Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ausführen oder wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ausgeführt.

Günstig kann es sein, wenn der Modenfelddurchmesser der jeweiligen kohärenten Laserstrahlen durch Propagation oder bei Propagation der kohärenten Laserstrahlen durch die Wellenleitereinrichtung und insbesondere durch den Endbereich der Wellenleitereinrichtung vergrößert wird. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass durch Propagation der kohärenten Laserstrahlen durch die Wellenleitereinrichtung und insbesondere durch den Endbereich der Wellenleitereinrichtung ein Füllfaktor vergrößert wird, mit welchem die kohärenten Laserstrahlen an einem Ausgang der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die kohärenten Laserstrahlen in dem Endbereich konvergieren und/oder aufeinander zulaufen.

Insbesondere ist unter den Angaben "zumindest näherungsweise" oder "näherungsweise" im Allgemeinen eine Abweichung von höchstens 10 % zu verstehen. Falls nicht anders angegeben, ist unter den Angaben "zumindest näherungsweise" oder "näherungsweise" insbesondere zu verstehen, dass ein tatsächlicher Wert und/oder Abstand und/oder Winkel um höchstens 10 % von einem idealen Wert und/oder Abstand und/oder Winkel abweicht.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Kombination von mehreren kohärenten Laserstrahlen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zeitlichen Intensitätsprofils von zwei Pulszügen, durch deren Überlagerung ein kombinierter Laserstrahl gebildet wird;

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Wellenleitereinrichtung, welche als Multikernfaser ausgebildet ist; Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Wellenleitereinrichtung, welche aus einer Mehrzahl von Einzelwellenleitern ausgebildet ist;

Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Wellenleitereinrichtung, wobei Kerne der Wellenleitereinrichtung in einem Endbereich konvergierend sind;

Fig. 6a ein als diffraktives optisches Element ausgeführtes Kombinationselement zur Kombination von aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelten Strahlen;

Fig. 6b ein Linsenelement zur Fokussierung von aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelten Strahlen; und

Fig. 6c ein als Mikrolinsenarray ausgeführtes Kombinationselement zur Kombination von aus der Wellenleitereinrichtung ausgekoppelten Strahlen.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Kombination von kohärenten Laserstrahlen ist in Fig. 1 schematisch gezeigt und dort mit 100 bezeichnet. Mittels der Vorrichtung 100 lassen sich mehrere zueinander kohärente Laserstrahlen 102 zu einem kombinierten Laserstrahl 104 kombinierten. Insbesondere lässt sich mittels der Vorrichtung 100 eine kohärente Strahlkombination der jeweiligen kohärenten Laserstrahlen 102 durchführen (coherent beam combining).

Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass mittels einer Laserquelle 106 ein Eingangslaserstrahl 108 zur Einkopplung in die Vorrichtung 100 bereitgestellt wird. Die Vorrichtung 100 umfasst insbesondere eine Aufteilungseinrichtung 110, mittels welcher der Eingangslaserstrahl 108 in mehrere kohärente Laserstrahlen 102 aufgeteilt wird. In Fig. 1 sind beispielsweise drei kohärente Laserstrahlen 102a, 102b und 102c gezeigt.

Die kohärenten Laserstrahlen 102 weisen insbesondere gleiche Eigenschaften auf, wie z.B. eine gleiche Wellenlänge und/oder eine gleiche Repetitionsrate und/oder ein gleiches Spektrum.

Die kohärenten Laserstrahlen 102 werden durch eine Wellenleitereinrichtung 112 der Vorrichtung 100 geführt, wobei die Wellenleitereinrichtung 112 eine Mehrzahl von Kernen 114 aufweist. Die Kerne 114 sind diejenigen Teile der Wellenleitereinrichtung 112, durch welche elektromagnetische Strahlung und/oder Licht durchleitbar ist.

Insbesondere ist die Wellenleitereinrichtung 112 als Lichtwellenleiter und/oder Lichtleitkabel ausgebildet. Die Kerne 114 sind insbesondere aus lichtführenden Fasern, beispielsweise Kunststofffasern, ausgebildet.

Durch einen der Kerne 114 wird im Betrieb der Vorrichtung 100 jeweils einer der kohärenten Laserstrahlen 102 durchgeführt und/oder durchgeleitet.

Die Vorrichtung 100 umfasst insbesondere eine Verstärkungseinrichtung 116, mittels welcher eine Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen 104 erfolgt. Insbesondere ist die Verstärkungseinrichtung 116 der Wellenleitereinrichtung 112 zugeordnet und/oder Teil der Wellenleitereinrichtung 112. Beispielsweise ist die Verstärkungseinrichtung 116 in die Wellenleitereinrichtung 112 integriert.

Zur Kombination von aus der Wellenleitereinrichtung 112 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 umfasst die Vorrichtung 100 eine Kombinationseinrichtung 118. Mittels dieser Kombinationseinrichtung 118 wird durch Kombination der kohärenten Laserstrahlen 102 der kombinierte Laserstrahl 104 ausgebildet. Insbesondere umfasst die Vorrichtung 100 eine Phaseneinstelleinrichtung 120, mittels welcher eine jeweilige Phase der kohärenten Laserstrahlen 102 einstellbar ist. Mittels der Phaseneinstelleinrichtung 120 lässt sich insbesondere eine jeweilige Phasenverschiebung A<p zwischen den einzelnen kohärenten Laserstrahlen 102 einstellen.

Die Phaseneinstelleinrichtung 120 umfasst insbesondere mehrere Phaseneinstellelemente 122 zur Einstellung der jeweiligen Phase von einem der kohärenten Laserstrahlen 102. Beispielsweise ist mehreren oder allen der kohärenten Laserstrahlen 102 ein Phaseneinstellelement 122 zugeordnet.

Im Fall von N kohärenten Laserstrahlen 102 umfasst die Phaseneinstelleinrichtung 120 beispielsweise N-l oder N Phaseneinstellelemente 122.

Insbesondere lassen sich die aus der Wellenleitereinrichtung 112 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 durch geeignete Phaseneinstellung mittels der Phaseneinstelleinrichtung durch Interferenz zu dem kombinierten Laserstrahl 104 kombinieren.

In Fig. 2 ist ein zeitliches Intensitätsprofil von zwei Pulszügen gezeigt, welche jeweils eine Einhüllende 126a und 126b aufweisen. Insbesondere sind die Pulszüge mit Einhüllender 126a und 126b jeweils einem der kohärenten Laserstrahlen 102 zugeordnet.

Die Pulszüge mit Einhüllender 126a und 126b umfassen jeweils eine oszillierende Trägerwelle 127a bzw. 127b. Die Trägerwelle 127a bzw. 127b weist eine Zentralfrequenz coo auf.

Durch Überlagerung der Einhüllenden 126a, 126b der Pulszüge und deren Trägerwellen 127a, 127b wird der kombinierte Laserstrahl 104 gebildet.

Mittels der Phaseneinstelleinrichtung 120 lässt sich die Phasenverschiebung A<p der jeweiligen kohärenten Laserstrahlen 102 so einstellen, dass die den jeweiligen kohärenten Laserstrahlen 102 zugeordneten Einhüllenden der Pulszüge 126a, 126b und/oder oszillierenden Trägerwellen 127a, 127b an gleichen zeitlichen Positionen angeordnet sind. Es ergibt sich dadurch eine konstruktive Interferenz der Pulszüge mit Einhüllenden 126a und 126b.

Insbesondere ist bei der Vorrichtung 100 eine Kombination der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 nach dem tiled-aperture-Prinzip vorgesehen. Insbesondere sind die aus der Wellenleitereinrichtung 112 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 nach dem tiled-aperture-Prinzip kombinierbar.

Hinsichtlich der technischen Details zur Kombination kohärenter Laserstrahlen wird auf die wissenschaftlichen Veröffentlichungen "Coherent combination of ultrafast fiber amplifiers", Hanna, et al, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 49(6) (2016), 062004; "Performance scaling of laser amplifiers via coherent combination of ultrashort pulses", Klenke, Mensch und Buch Verlag; "Coherent beam combining with an ultrafast multicore Yb-doped fiber amplifier", Ramirez, et al., Optics Express 23(5), (2015), 5406-5416; und "Highly scalable femtosecond coherent beam combining demonstrated with 19 fibers", Le Dortz, et al., Optics Letters 42(10), (2017), 1887-1890, verwiesen.

Die Wellenleitereinrichtung 112 umfasst einen Mantel 128, von welchem die Kerne 114 jeweils umgeben sind und/oder in welchen die Kerne 114 jeweils eingebettet sind. Der Mantel 128 wird auch als Cladding bezeichnet.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist der Mantel 128 als gemeinsamer Mantel für alle Kerne 114 der Wellenleitereinrichtung 112 ausgebildet. Insbesondere ist der Mantel 128 ein gemeinsamer Mantel, in welchen alle Kerne 114 der Wellenleitereinrichtung 112 eingebettet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Wellenleitereinrichtung 112 beispielsweise als Multikernfaser ausgeführt.

Im Betrieb der Vorrichtung 100 ist es vorgesehen, dass durch jeden der Kerne 114 einer der kohärenten Laserstrahlen 102 durchgeführt wird. Die kohärenten Laserstrahlen 102 propagieren durch die Kerne 114 jeweils mit einem bestimmten Modenfelddurchmesser dm. Unter dem Modenfelddurchmesser dm ist eine transversale Verteilung einer Strahlungsstärke innerhalb eines bestimmten Kerns 114 zu verstehen. Beispielsweise ergibt sich der Modenfelddurchmesser dm im Fall einer Gauß'schen Leistungsverteilung aus der Reduzierung der elektrischen und magnetischen Feldstärke auf den Betrag von 1/e bzw. aus der Reduzierung der Leistung auf den Betrag von 1/e ² .

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Mantel 128 einen inneren Mantelbereich 130 und einen äußeren Mantelbereich 132 aufweist. Der äußere Mantelbereich 132 ist in transversaler Richtung 134 bezüglich einem bestimmten Kern 114 weiter außen und/oder weiter beabstandet angeordnet als der innere Mantelbereich 130, wobei die transversale Richtung 134 quer und insbesondere senkrecht zu einer jeweiligen Längsmittelachse 135 der Kerne 114 orientiert ist.

Insbesondere erstrecken sich die Kerne 114 entlang ihrer jeweiligen Längsmittelachse 135. Insbesondere ist die Längsmittelachse 135 parallel zu einer Haupt-Ausbreitungsrichtung 136 des durch den jeweiligen Kern 114 geführten kohärenten Laserstrahls 102 orientiert.

Die jeweiligen Haupt-Ausbreitungsrichtungen 136 aller durch die Kerne 114 geführten kohärenten Laserstrahlen 102 sind bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel insbesondere zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert.

Insbesondere grenzt der innere Mantelbereich 130 an die jeweiligen Kerne 114 an und/oder schließt sich in transversaler Richtung 134 an die jeweiligen Kerne 114 an.

Insbesondere begrenzt der äußere Mantelbereich 132 die Wellenleitereinrichtung 112 nach außen. Insbesondere erstreckt sich der innere Mantelbereich im Innern der Wellenleitereinrichtung abschnittsweise zwischen dem inneren Mantelbereich 130. Der äußere Mantelbereich 132 bildet beispielsweise eine mechanische Schutzschicht und/oder eine äußere Schutzschicht der Wellenleitereinrichtung 112.

Vorzugsweise ist der innere Mantelbereich 130 Teil der Verstärkungseinrichtung 116 und/oder der Verstärkungseinrichtung 116 zugeordnet. Insbesondere werden die kohärenten Laserstrahlen 102 bei Durchleitung durch die Kerne 114 mittels des inneren Mantelbereich 130 verstärkt.

Beispielsweise wird im Betrieb der Vorrichtung 100 durch den inneren Mantelbereich 130 Pumplicht zur Verstärkung der kohärenten Laserstrahlen 102 geführt.

Die Wellenleitereinrichtung 112 weist einen Eingang 138 zur Einkopplung der kohärenten Laserstrahlen 102 in die Wellenleitereinrichtung 112 und einen Ausgang 140 zur Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen 102 aus der Wellenleitereinrichtung 112 auf. Der Ausgang 140 ist zu dem Eingang 138 parallel zur Längsmittelachse 135 beabstandet.

Insbesondere sind der Eingang 138 und/oder der Ausgang 140 jeweils ein einem Ende der Wellenleitereinrichtung 112 angeordnet. Insbesondere erstrecken sich die Wellenleitereinrichtung 112 und/oder die Kerne 114 zwischen dem Eingang 138 und dem Ausgang 140.

Insbesondere werden die kohärenten Laserstrahlen 102 an dem Eingang 138 in die jeweiligen Kerne 114 eingekoppelt und an dem Ausgang 140 aus den jeweiligen Kernen 114 ausgekoppelt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Wellenleitereinrichtung 112 einen Teilbereich 142 auf, in welchem ein jeweiliger Kerndurchmesser dk der Kerne 114 zumindest näherungsweise konstant ist und insbesondere bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 136 und/oder bezüglich einer zur Längsmittelachse 135 parallelen Längsrichtung 135a zumindest näherungsweise konstant ist. Insbesondere erstreckt sich der Teilbereich 142 in der Haupt- Ausbreitungsrichtung 136 und/oder in der Längsrichtung 135a. Beispielsweise schließt sich der Teilbereich 142 an den Eingang 138 an oder der Eingang 138 liegt in dem Teilbereich 142.

Die Wellenleitereinrichtung 112 weist einen Endbereich 144 auf, in welchem der Kerndurchmesser dk der jeweiligen Kerne 114 variierend ist und insbesondere bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 136 und/oder bezüglich einer zur Längsmittelachse 135 parallelen Längsrichtung 135a variierend ist. Insbesondere erstreckt sich der Teilbereich 142 in der Haupt-Ausbreitungsrichtung 136 und/oder in der Längsrichtung 135a.

Der Endbereich 144 schließt sich beispielsweise in der Haupt- Ausbreitungsrichtung 136 und/oder in der Längsrichtung 135a an den Teilbereich 142 an.

Insbesondere ist unter dem Endbereich 144 ein ausgangsseitiger Endbereich der Wellenleitereinrichtung 112 zu verstehen. Beispielsweise liegt der Ausgang 140 in dem Endbereich 144.

Eine Länge Io des Endbereichs 144 liegt beispielsweise im Bereich von Millimetern bis Zentimetern. Insbesondere ist unter der Länge Io der Wellenleitereinrichtung 112 ein Abstand zwischen einer Position 146 an der Wellenleitereinrichtung 112 und dem Ausgang 140 zu verstehen. Insbesondere erstreckt sich die Wellenleitereinrichtung 112 zwischen dieser Position 146 und dem Ausgang 140.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Kerndurchmesser dk der jeweiligen Kerne 114 in dem Endbereich 144 zu dem Ausgang 140 hin erweitert. In dem Endbereich 144 ergibt sich dadurch eine Vergrößerung des Modenfelddurchmessers dm. Insbesondere lassen sich dadurch die kohärenten Laserstrahlen 102 an dem Ausgang 140 mit einem jeweiligen Modenfelddurchmesser dm auskoppeln, welcher im Vergleich zu dem korrespondierenden Modenfelddurchmesser dm an dem Eingang 138 vergrößert ist. Der Endbereich 144 der Wellenleitereinrichtung 112 ist insbesondere durch Tapern (auch als Ausziehen bezeichnet) hergestellt. Hinsichtlich der technischen Details zum Tapern der Wellenleitereinrichtung 112 zur Ausbildung des Endbereichs 144 wird auf die wissenschaftliche Veröffentlichung "Tapered singlemode fibres and devices. Part 1 : Adiabaticity criteria" von J.D. Love et al., IEE Proceedings J (Optoelectronics), Volume 138, Issue 5, October 1991, p. 343 - 354, DOI : 10.1049/ip-j.1991.0060, Print ISSN 0267-3932, Online ISSN 2053- 9088 Bezug genommen.

Insbesondere ist der Endbereich 144 durch Diffusionstapern hergestellt. Es lässt sich dadurch eine Vergrößerung des Kerndurchmessers dk in dem Endbereich 144 realisieren.

Die Länge Io des Endbereichs 144 ist insbesondere über die in der genannten wissenschaftlichen Veröffentlichung beschriebene adiabatische Bedingung definiert.

Vorzugsweise nimmt der Kerndurchmesser dk der jeweiligen Kerne 114 in dem Endbereich 144 zu dem Ausgang 140 hin zu und insbesondere monoton zu. Es kann vorgesehen sein, dass der Kerndurchmesser dk in dem Endbereich 144 zumindest abschnittsweise konstant oder näherungsweise konstant ist.

Beispielsweise ist der Kerndurchmesser dk in einem an den Ausgang 140 angrenzenden Abschnitt 148 des Endbereichs 144 zumindest näherungsweise konstant (angedeutet in Fig. 3). Der Abschnitt 148 mit zumindest näherungsweise konstantem Kerndurchmesser dk ergibt sich insbesondere durch Herstellung des Endbereichs 144 mittels Tapern.

Zueinander benachbarte Kerne 114 der Wellenleitereinrichtung 112 sind jeweils mit einem Mittenabstand do zueinander beabstandet, wobei eine Abstandsrichtung des Mittenabstands do insbesondere parallel zur transversalen Richtung 134 orientiert ist. Insbesondere entspricht der Mittenabstand do einem Abstand zwischen den jeweiligen Längsmittelachsen 135 einander benachbarter Kerne 114. Der Mittenabstand do einander benachbarter Kerne 114 wird auch als Pitch bezeichnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die jeweiligen Längsmittelachsen

135 einander benachbarter Kerne 114 zumindest näherungsweise parallel orientiert und/oder der Mittenabstand do einander benachbarter Kerne 114 ist zumindest näherungsweise konstant.

Insbesondere ist der Mittenabstand do bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung

136 und/oder der Längsrichtung 135a zumindest näherungsweise konstant und insbesondere in dem Endbereich 144 zumindest näherungsweise konstant.

Die kohärenten Laserstrahlen 102 werden an dem Ausgang 140 der Wellenleitereinrichtung 112 mit einem bestimmten Füllfaktor F ausgekoppelt. Dieser Füllfaktor F ist definiert als Quotient aus Modenfelddurchmesser dm und Mittenabstand do, d. h. es gilt F = dm / do.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt sich in dem Endbereich 144 durch Vergrößerung des Modenfelddurchmessers dm bei zumindest näherungsweise konstantem Mittenabstand do der Kerne 114 eine Vergrößerung des Füllfaktors F der auszukoppelnden kohärenten Laserstrahlen 102. Insbesondere ist der Füllfaktor F der an dem Ausgang 140 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 größer als der Füllfaktor F der an dem Eingang 138 eingekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102.

Ein in Fig. 4 gezeigtes Ausführungsbeispiel einer Wellenleitereinrichtung 112' unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Beispiel der Wellenleitereinrichtung 112 im Wesentlichen dadurch, dass die Wellenleitereinrichtung 112' aus einer Mehrzahl von Einzelwellenleitern 150 gebildet ist und insbesondere nicht als Multikernfaser ausgebildet ist.

Ansonsten ist die Wellenleitereinrichtung 112' gleichartig ausgebildet wie die vorstehend beschriebene Wellenleitereinrichtung 112, sodass insoweit auf deren Beschreibung Bezug genommen wird. Insbesondere weist die Wellenleitereinrichtung 112' ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der vorstehend beschriebenen Wellenleitereinrichtung 112 auf.

Beispielsweise umfasst die Wellenleitereinrichtung 112' mehrere Einzelwellenleiter 150, welche jeweils zueinander benachbart und/oder aneinander angrenzend angeordnet sind. Jeweilige Längsmittelachsen 135 der Kerne 114 sind insbesondere zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert und insbesondere in dem Endbereich 144 zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert.

Die Einzelwellenleiter 150 umfassen jeweils einen Kern 114 und einen dem Kern 114 zugeordneten Mantel 128, wobei der Mantel 128 insbesondere den inneren Mantelbereich 130 und den äußeren Mantelbereich 132 aufweist.

Insbesondere sind die jeweiligen Mäntel 128 und insbesondere die jeweiligen äußeren Mantelbereiche 132 der Einzelwellenleiter zueinander benachbart und/oder aneinander anliegend und/oder aneinander angrenzend angeordnet.

Insbesondere sind die Einzelwellenleiter 150 in dem Endbereich 144 durch Tapern ausgebildet.

Insbesondere werden die jeweiligen Kerndurchmesser dk der jeweiligen Kerne 112 der Einzelwellenleiter 150 in dem Endbereich 144 zu dem Ausgang 140 hin vergrößert, wobei insbesondere der Mittenabstand do zwischen einander benachbarten Kernen 114 in dem Endbereich 144 zumindest näherungsweise konstant gehalten wird. Es ergibt sich dadurch eine Vergrößerung des Füllfaktors F, mit welchem die kohärenten Laserstrahlen 102 an dem Ausgang 140 ausgekoppelt werden.

Ein in Fig. 5 gezeigtes Ausführungsbeispiel einer Wellenleitereinrichtung 112" unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen dadurch, dass die Kerne 114 der Wellenleitereinrichtung 112" in dem Endbereich 144 konvergierend und/oder aufeinander zulaufend angeordnet sind. Ansonsten ist die Wellenleitereinrichtung 112" gleichartig ausgebildet wie die vorstehend beschriebenen Wellenleitereinrichtungen 112, 112', sodass insoweit auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.

Insbesondere weist die Wellenleitereinrichtung 112" ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile der vorstehend beschriebenen Wellenleitereinrichtungen 112, 112' auf.

Beispielsweise ist die Wellenleitereinrichtung 112" als Multikernfaser ausgebildet.

Die Wellenleitereinrichtung 112" umfasst den Teilbereich 142, in welchem die Kerndurchmesser dk der jeweiligen Kerne 114 und/oder die jeweiligen Mittenabstände do benachbarter Kerne 114 in Längsrichtung 135a zumindest näherungsweise konstant sind. Beispielsweise sind in dem Teilbereich 142 die Kerne 114 und insbesondere die jeweiligen Längsmittelachsen 135 benachbarter Kerne 114 zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel konvergieren die Kerne 114 in dem Endbereich 144 in Richtung des Ausgangs 140, d.h. die Kerne 114 laufen in dem Endbereich 144 zu dem Ausgang 140 hin aufeinander zu. Insbesondere sind die jeweiligen Längsmittelachsen 135 einander benachbarter Kerne 114 in dem Endbereich 144 zueinander angewinkelt.

Die jeweiligen Mittenabstände do benachbarter Kerne 114 werden in dem Endbereich 144 zu dem Ausgang 140 hin verringert. Insbesondere werden die jeweiligen Mittenabstände do bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 136 und/oder der Längsrichtung 135a verringert und insbesondere monoton verringert.

Die jeweiligen Kerndurchmesser dk der Kerne 114 werden in dem Endbereich 144 zu dem Ausgang 140 hin verringert. Insbesondere werden die jeweiligen Kerndurchmesser dk bezüglich der Haupt-Ausbreitungsrichtung 136 und/oder der Längsrichtung 135a verringert und insbesondere monoton verringert. Beispielsweise ist der Endbereich 144 der Wellenleitereinrichtung 112" durch geometrisches Tapern hergestellt. Es lässt sich dadurch insbesondere eine Verringerung der Mittenabstände do und/oder eine Verringerung des Kerndurchmessers dk in dem Endbereich 144 realisieren.

Aufgrund der Verringerung des Kerndurchmessers dk der jeweiligen Kerne 114 in dem Endbereich 144 ergibt sich in dem Endbereich 144 eine Verringerung des Modenfelddurchmessers dm der durch die jeweiligen Kerne 114 geführten kohärenten Laserstrahlen 102.

Die kohärenten Laserstrahlen 102 werden an dem Ausgang 140 mit dem Füllfaktor F ausgekoppelt. Insbesondere sind die Verringerung des Mittenabstands do benachbarter Kerne 114 und die Verringerung des Kerndurchmessers dk der jeweiligen Kerne 114 in dem Endbereich 144 so gewählt, dass in dem Endbereich 144 der Füllfaktor F erhöht wird. Insbesondere ist der Füllfaktor F der an dem Eingang 138 eingekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 kleiner als der Füllfaktor F der an dem Ausgang 140 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102.

Die durch die Wellenleitereinrichtung 112, 112', 112" durchgeleiteten kohärenten Laserstrahlen 102 werden zu dem kombinierten Laserstrahl 104 kombiniert, wobei eine entsprechende Kombination der kohärenten Laserstrahlen 102 insbesondere bei deren Auskopplung oder nach deren Auskopplung erfolgt.

Zur Kombination der kohärenten Laserstrahlen 102 kann insbesondere die eingangs genannte Kombinationseinrichtung 118 vorgesehen sein, durch welche die aus dem Ausgang 140 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 propagieren.

Beispielsweise ist die Kombinationseinrichtung 118 als Freistrahlaufbau ausgeführt oder umfasst einen Freistrahlaufbau.

In den Figuren 6a, 6b und 6c ist jeweils eine Einhüllende 152 der aus der Wellenleitereinrichtung 112 ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 angedeutet. Beispielsweise umfasst die Kombinationseinrichtung 118 ein diffraktives optisches Element 154 zur Kombination der kohärenten Laserstrahlen 102 (Fig. 6a). Zur Fokussierung der kohärenten Laserstrahlen 102 auf das diffraktive optische Element 154 ist beispielsweise ein in Strahlausbreitungsrichtung vor dem diffraktiven optischen Element 144 angeordnetes Linsenelement 156 vorgesehen.

Beispielsweise ist oder umfasst das diffraktive optische Element 154 eine Gitterstruktur mit periodischen Muster.

Hinsichtlich der technischen Details zur Kombination von kohärenten Laserstrahlen mittels diffraktiven optischen Elementen wird auf die wissenschaftlichen Veröffentlichungen "Coherent combination of ultrashort pulse beams using two diffractive optics", Zhou et al., Opt. Lett. 42, 4422-4425 (2017) und "Diffractive-optics-based beam combination of a phase-locked fiber laser array", Cheung et al., Opt. Lett. 33, 354-356 (2008) verwiesen.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Kombinationseinrichtung 118 ein Mikrolinsen-Array 158 zur Kombination der kohärenten Laserstrahlen 102 umfasst (Fig. 6c).

Hinsichtlich der technischen Details zur Kombination von kohärenten Laserstrahlen mittels einem oder mehreren Mikrolinsen-Arrays wird auf die WO 2020/016336 Al und auf die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit Aktenzeichen 10 2020 201 161.3 der gleichen Anmelderin verwiesen. Hierauf wird ausdrücklich und vollinhaltlich Bezug genommen.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Kombination der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 zur Ausbildung des kombinierten Laserstrahls 104 ohne Kombinationseinrichtung 118 erfolgt.

Beispielsweise kann die Wellenleitereinrichtung 112, 112', 112" und insbesondere deren Endbereich 144 so ausgelegt sein, dass nach Auskopplung der kohärenten Laserstrahlen 102 durch Propagation der kohärenten Laserstrahlen 102 im Fernfeld der kombinierte Laserstrahl 104 ausgebildet wird.

Beispielsweise kann in Propagationsrichtung auf den Ausgang 140 folgend ein Linsenelement 160 zur Fokussierung der ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlen 102 vorgesehen sein (Fig. 6b).

Im Fall der Wellenleitereinrichtung 112" (Fig. 5) kann es vorgesehen sein, dass eine Kombination der kohärenten Laserstrahlen 102 zur Ausbildung des kombinierten Laserstrahls 104 in dem Endbereich 144 und/oder am Ausgang 140 der Wellenleitereinrichtung 112" erfolgt. Insbesondere lässt sich mittels der Konvergenz der Kerne 114 in dem Endbereich 144 und/oder am Ausgang 140 eine Überlappung der den kohärenten Laserstrahlen 102 zugeordneten Moden erreichen. Insbesondere lässt sich mittels dieser Überlappung die Ausbildung einer "Supermode" in dem Endbereich 144 und/oder am Ausgang 140 erreichen.

Bezugszeichenhste

A<p Phasenverschiebung do Mittenabstand dk Kerndurchmesser dm Modenfelddurchmesser

F Füllfaktor

Io Länge

CÜO Zentralfrequenz

100 Vorrichtung

102 kohärenter Laserstrahl

102a kohärenter Laserstrahl

102b kohärenter Laserstrahl

102c kohärenter Laserstrahl

104 kombinierter Laserstrahl

106 Laserquelle

108 Eingangslaserstrahl

110 Aufteilungseinrichtung

112 Wellenleitereinrichtung

112' Wellenleitereinrichtung

112" Wellenleitereinrichtung

114 Kern

116 Verstärkungseinrichtung

118 Kombinationseinrichtung

120 Phaseneinstelleinrichtung

122 Phaseneinstellelement

126a Pulszug

126b Pulszug

127a Trägerwelle

127b Trägerwelle

128 Mantel

130 innerer Mantelbereich

132 äußerer Mantelbereich

134 transversale Richtung

135 Längsmittelachse a Längsrichtung

Haupt-Ausbreitungsrichtung

Eingang

Ausgang

Teilbereich

Endbereich

Position

Abschnitt

Einzelwellenleiter

Einhüllende diffraktives optisches Element

Linsenelement

Mikrolinsen-Array

Linsenelement