CN112513717B - 用于组合相干激光射束的设备、激光***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于组合N多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的设备(16)，其包括：至少N‑1个用于调整相干激光射束(3.1，...，3.N)中的一束的相应相位的相位调整装置(6.1，...，6.N)，以及用于组合所述相干激光射束(3.1，...，3.N)以便形成至少一束组合激光射束(12)的射束组合装置(10)。为了形成至少一束组合激光射束(12)，所述射束组合装置(10)具有带有至少两个微透镜阵列(17a，b)的微透镜组件(11)。本发明还涉及一种激光***，其包括至少一个用于产生多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的激光源、多个用于发射所述多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的发射面(8.1，...，8.N)，以及上面所说明的、用于将多个相干激光射束(3.1，...，3.N)组合为至少一束组合激光射束(12)的设备(16)。本发明还涉及一种用于组合多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的所属的方法。

Description

用于组合相干激光射束的设备、激光***和方法

技术领域

本发明涉及一种用于组合N多个相干激光射束的设备，其包括：至少N-1个用于调整相干激光射束中的一束的相应相位的相位调整装置；用于组合相干激光射束以形成至少一束、尤其恰好一束组合激光射束的射束组合装置。本发明还涉及一种激光***，其包括：用于产生多个相干激光射束、尤其超短脉冲激光射束的至少一个激光源、用于发射多个相干激光射束的多个发射面以及上述用于组合多个相干激光射束的设备。本发明还涉及一种用于组合相干激光射束的方法。

在本申请的意义下，“相干激光射束”理解为激光射束彼此间的时间相干性。通常，激光射束空间相干性可能降低，即激光射束在空间上可能部分相干，即不一定涉及单模激光射束。例如，激光射束可以由多模源产生并且形成例如较高模的高斯模、例如拉盖尔-高斯模、厄密高斯模或者它们的叠加。然而，优选地，激光射束不仅在时间上而且在空间上相干。

背景技术

在射束组合时，多个激光射束叠加为组合激光射束，所述组合激光射束具有相应的较高的功率。在相干的“平铺的孔径”射束组合(也称作并***束组合)中，增大组合激光射束的射束横截面，但是降低扩散度，这通常在没有功率或者射束质量的损耗的情况下是不可能的。在相干的“平铺的孔径”射束组合中，多个激光射束叠加为组合激光射束，所述组合激光射束典型地具有与单个的激光射束相同的射束横截面和(理想地)相同的扩散度。这样的射束组合可以(几乎没有射束质量的损耗地)衍射地、干涉测量地或者通过偏振耦合进行。

在US 2017/0201063 A1中说明了一种用于对数量M的激光源进行相位匹配的***，所述激光源布置成周期性的空间排列。***具有用于准直和用于将数量M的激光射束对准进行组合的衍射的光学元件的器件，所述器件包括相栅。衍射的光学元件布置在傅立叶透镜的物镜平面内。***也具有用于在来源于组合激光射束的负的反馈信号的基础上进行激光源的相位匹配的器件。

从US 7,924,894 B2已知一种高功率激光***，所述高功率激光***具有主振荡器以及多个用于产生输出小束波的光纤激光器-放大器。衍射的光学元件将输出小束波组合为组合的输出射束。调节装置使用于，使归因于输出小束波的组合的误差最小化，所述误差降低组合的输出射束的质量。小束波的相位借助相位调制器根据误差信号调整。

在US 8,248,700 B1中说明了用于相干的射束组合的***和方法。该***具有相干的激光器发射体的阵列，所述相干的激光器发射体的阵列产生输出射束的阵列，所述输出射束的阵列被准直透镜的阵列准直。经准直的输出射束被透镜聚焦在焦点平面内，在所述焦点平面内布置有相位屏，以便由输出射束的阵列产生一束或多束相干地叠加的射束，所述一束或多束相干地叠加的射束相应于输出射束的阵列的相位组合。相位屏可以涉及衍射的光学元件。

发明内容

本发明所基于的任务在于，提供一种用于组合多个相干激光射束的设备、一种具有这种设备的激光***和一种所属的方法，该方法实现至少一束组合相干激光射束中的相应的单个激光射束的射束质量几乎完全地保持。

根据本发明，通过一种开头提及类型的设备来解决该任务，在该设备中，射束组合装置具有带有至少两个微透镜阵列的微透镜组件，以形成至少一束组合激光射束。

发明人已认识到，在合适地确定相干激光射束之间的(相对的)相位或相位差的情况下，可以将微透镜组件用作用于将多个相干激光射束相干地组合为具有高射束质量的至少一束组合激光射束的射束组合装置。虽然原则上已知将微透镜组件或成像均化器用于均化辐射、尤其用于均化激光射束，然而，根据本发明，将微透镜组件用于相干地组合多个激光射束。此外，在合适地设计微透镜组件(例如合适地选择微透镜阵列的微透镜的焦距)以及在合适地匹配入射到微透镜组件上的激光射束的相位波前(尤其通过合适地选择相干激光射束的(相对的)相位

)的情况下，可以实现耦合时的高效率。

原则上，相位匹配可以仅通过用于将相干激光射束耦合输入到微透镜组件中的合适的耦合输入光学器件(即通过一个或多个合适地设计的光学元件)实现。在实践中，通常使用相位调整装置来个性化地调整相干激光射束的(相对的)相位

附加地，可以组合地使用合适的耦合输入光学器件，以便进行相位匹配。这是有利的，因为通常总是需要相位调整装置，以便修正或调节相干激光射束的相位，例如以便补偿对设备的由温度决定的影响。

相位调整装置用于，通常在相干激光射束在发射面上射出之前(即在其在自由射流传播中到达微透镜组件之前)调整相干激光射束的相应相位。对于通常构造为用于调整可变的相位延迟的相位调整装置的实现，存在多种可能性：例如，相位调整装置可以是呈电光调制器(EOM，elektro-optische Modulatoren)、空间光调制器(SLM，Spatial LightModulators)形式的调制器、呈镜组件形式的光学延迟区段等。对于相干激光射束在发射面上发射之前在光纤中被导向的情况，对于相位调整，(例如借助压电调节元件)对光纤施加拉应力、影响光纤的温度等。

对于相干激光射束在发射面上发射之前在放大介质中被导向和光学地放大的情况，可以匹配相应的光学放大器的特定放大特征，借此调整在各个通道或各个激光射束之间的相位关系。在此，放大特性可以表示相干的单射束的所达到的总放大(增益)和/或所达到的绝对输出功率。在此，相位关系不同的原因可能是放大介质中被激发的激光激活离子的不同数量，或者可能是不同的光学强度变化曲线，所述不同的光学强度变化曲线由于在放大器介质自身中或在其他光学的元件中的光学非线性而导致相位位置的改变。

优选地，相干激光射束和微透镜组件满足以下等式：

N＝p²/(λ_Lf_E) (1)

其中，N表示用于组合的相干激光射束的数量，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距，λ_L表示相干激光射束的(通常相同的)激光波长，f_E表示微透镜组件的(有效)焦距。在最简单的情况下，微透镜组件具有两个带有相同焦距的微透镜阵列，所述两个微透镜阵列彼此间以其焦距作为间距布置。在这种情况下，微透镜组件的焦距与两个微透镜阵列的(共同的)焦距一致。

发明人已认识到，在组合为组合激光射束时，当满足以上等式(1)时，单个相干激光射束的射束质量几乎完全地保持。在此，充分利用：微透镜组件或成像均化器(所述均化器被以经准直的相干激光射束照射)对于满足等式(1)的情况产生具有N个相同强度的衍射斑点的衍射图样，参见M.Zimmermann等人的论文“Refractive Micro-optics for Multi-spot and Multi-line Generation”(LPM2008-第9届关于激光精密微细加工的国际研讨会，会议录)。发明人提出，通过成像均化器使射束路径逆转并且将用于相干激光射束的发射的发射面布置在一些位置(在所引用的论文中，在所述位置上产生衍射斑点)上或者朝微透镜组件的方向发射相干激光射束。如果相干激光射束具有(大致)相同的强度，则在逆转射束方向时产生高射束质量的组合相干激光射束。

应当理解，在实践中无法精确地遵守等式(1)。对于偏离等式(1)的情况，叠加的激光射束的射束质量变差。在本申请的意义下，当等式(1)的右侧与等式(1)的左侧的(整数的)值N相差不多于20％、优选不多于10％、尤其不多于5％时，即当适用|N-p²/(λ_Lf_E)|<0.2、优选<0.1、尤其<0.05时，视为满足以上等式(1)。

在一种实施方式中，微透镜组件具有至少三个微透镜阵列并且构造为用于调整它们的(有效)焦距f_E。当用于组合的相干激光射束的数量N被改变但等式(1)还应被满足时，需要调整微透镜组件的焦距，因为无法容易地改变等式(1)中的其它参数，即激光波长λ_L和微透镜的网栅间距p。

微透镜组件的有效焦距f_E涉及以下射线束：所述射线束分别穿过射束路径中的每个微透镜阵列的微透镜(相应于子孔径)。可以作为射束组合装置用在根据本发明的设备中的微透镜组件关于分别到达每个微透镜阵列的微透镜的射线束在矩阵光学器件的表示方面(即作为成像矩阵

)通常具有以下特性：A＝0；|B|＝f_E。此外，通常也适用：D<1(对于基本上经准直的射出射束)；然后，根据A，B和D得出C。对至少三个微透镜阵列的使用是必需的，以便满足用于变量f_E的第二条件|B|＝f_E。

在最简单的情况下，微透镜组件的相应的微透镜阵列通过自身的多透镜阵列构件实现。但是，射束路径中的多个微透镜阵列也可以通过唯一的微透镜阵列构件实现，其方式是，射束路径相应地多次穿过该微透镜阵列构件，例如因为射束路径在反射光学元件上被转向。

对于微透镜组件的有效焦距的调整，存在着不同的可能性：

在一种扩展方案中，微透镜组件构造成为了调整其(有效)焦距而改变在至少一个第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的(光学)间距。对于两个(薄的)(微)透镜，例如可以由单透镜的焦距f_1a，f_2a和透镜的间距ds根据以下基本相互关系确定有效焦距f_E：

由该基本相互关系可以(必要时迭代地)确定具有任意数量的微透镜阵列(通常三个或四个微透镜阵列)的微透镜组件的有效焦距f_E。因为用于组合的相干激光射束的数量的改变通常对时间要求不严格，必要时可以手动地调整或变化微透镜组件的有效焦距，其方式是，将微透镜运动到预给定的调节位置。

必要时，设备可以具有发动机驱动的调节机械装置和电子控制装置，以便自动化地开往不同的调节位置。调节机械装置可以包括滑座，微透镜阵列或微透镜阵列构件或至少两个微透镜阵列构件以固定的间距布置在所述滑座上。滑座可以构造为能够相对于至少一个另外的微透镜阵列构件、尤其相对于至少两个微透镜阵列构件沿着射束传播方向移动。例如，射束路径中的第一和第三微透镜阵列可以位置固定地布置并且射束路径中的第二和第四微透镜阵列布置在可移动的滑座上，反之亦然。

为了将相干激光射束组合为组合激光射束，通常需要或有利的是，将相邻的相干激光射束以预给定的角度差δθ耦合输入到微透镜组件中，对此适用：δθ＝λ_L/p，其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的(相同的)网栅间距。为了满足这个条件，相干激光射束从中射出的发射面可以取向为相对于彼此成相应的角度差δθ并且例如布置在圆弧上。在这种情况下，相干激光射束的聚焦可以例如借助单透镜进行，所述单透镜布置在相干激光射束中的一束的相应射束路径中，但是，必要时也可以省去这种透镜的设置。

在另一实施方式中，设备具有运动装置，该运动装置用于在微透镜组件的至少一个第一微透镜阵列和至少一个第二微透镜阵列之间产生优选可调整的横向偏移。通过运动装置使布置有两个微透镜阵列的网栅横向地移动，即垂直于组合激光射束的传播方向或垂直于光轴地移动，微透镜阵列沿着该光轴以彼此间隔的方式布置。横向移动通常以微透镜的网栅间距的非整数倍进行，因此传播方向上连续的微透镜或子孔径横向地彼此错开。根据横向错开的大小或量值，可以有针对性地偏转组合激光射束或为了形成两束或多束组合激光射束而使射束***，所述两束或多束组合激光射束通常具有相同的功率。在此，各个相干激光射束的激光能量和射束质量基本上可以保持。通过横向错开，用于形成单个组合激光射束的光学器件参数可以这样改变，使得组合为具有均匀分布的功率的激光射束的多个定义明确的聚束(射束***)。替代地或附加地，在组合时可以形成单个激光射束，所述单个激光射束相对于光轴平行错开地传播(射束偏转)，如果远场的角度分布借助透镜等成像并在此被转换为位置分布。这种用于射束***和/或用于射束偏转的方法可以在<<1kHz的调节率下实现。

运动装置通常用于横向地移动微透镜阵列中的一个。为了使至少一个微透镜阵列失准或者为了移动至少一个微透镜阵列，运动装置可以具有例如压电元件、音圈、机械装置(可能呈凸轮轴形式)等或由这样的构件构成。

在一种扩展方案中，为了形成两束组合激光射束，第一和第二微透镜阵列具有横向偏移Δ，对此适用：

Δ＝±p/(2N)，

其中，N表示相干激光射束的数量，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距。

在这种情况下，第一微透镜阵列的微透镜相对于第二微透镜阵列的微透镜在一个方向(例如X方向)上错开数值Δ。两束组合激光射束或两个衍射级次同样在X方向上错开，所述两束组合激光射束朝所述两个衍射级次衍射。

在另一扩展方案中，为了将偶数数量N个相干激光射束组合为组合激光射束，第一和第二微透镜阵列具有横向偏移Δ，对此适用：

Δ＝±p/(2N+1)，

其中，N表示相干激光射束的数量，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距，其中，对于在第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的优选可调整的间距适用：

d＝p²/(Nλ_L)，

其中，λ_L表示激光波长。通常可以按上文结合微透镜组件的有效焦距f_E描述的方式借助发动机驱动的调节机械装置来调整两个横向错开的微透镜阵列之间的间距d，但是，两个微透镜阵列之间的间距d也可以是恒定的并且无法改变。

在另一扩展方案中，为了形成朝不同于零级的衍射级次B衍射的组合激光射束，第一和第二微透镜阵列具有横向偏移Δ，对此适用：

Δ＝p/NB，其中，N表示相干激光射束的数量，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距。衍射级次B取不同于零的整数值，即B＝±1，±2，...。在这种情况下，通过横向偏移Δ可以将组合激光射束朝特定的衍射级次偏转，即以预给定的相应于该衍射级次的角度。衍射的组合激光射束的强度根据衍射级次减小，例如在±1衍射级次处减小大约3％，在±2衍射级次处减小大约10％，即在这种情况下，射束组合时的效率是高的。

对于应将多个激光射束应二维地组合为共同激光射束并且微透镜组件为此具有两对一维地直接依次布置的相交微透镜阵列的情况，可以借助运动装置调整相应的一维微透镜阵列的微透镜在两个不同的、例如垂直的方向(X，Y)上的可分开调整的横向偏移。

对于为了二维组合而使用具有二维结构化的微透镜阵列的情况，对横向偏移在两个方向上的独立调整是不可能的。如果这种二维结构化的微透镜阵列在一个方向(例如X方向)上横向移动，则组合激光射束也在第二方向(例如Y方向)上偏转，或者，替代于两束组合激光射束而形成四束组合激光射束。

在另一实施方式中，设备具有用于将相干激光射束耦合输入到微透镜组件中的耦合输入光学器件，其中，耦合输入光学器件优选构造为用于将相邻的相干激光射束以预给定的角度差δθ耦合输入到微透镜组件中，对于该角度差适用：δθ＝λ_L/p，其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距。在这种情况下，使用耦合输入光学器件，该耦合输入光学器件布置在发射面和微透镜组件之间，相干激光射束从所述发射面中射出。耦合输入光学器件不一定是必需的，但是例如在设置设备时可能是有利的。耦合输入光学器件尤其可以用于满足对角度差δθ的条件，而不必为此使相干激光射束由发射面的射束射出方向取向为相对于彼此成一角度。例如，在这种情况下，发射面可以布置在一条线上，即相干激光射束的射束射出方向或坡印亭向量彼此平行地取向。耦合输入光学器件的使用或设计以及发射面的布置取决于框架条件，例如取决于所使用的激光源。对于发射面构成平行延伸的光纤的端面侧的情况，适合于例如使用耦合输入光学器件。

在一种扩展方案中，耦合输入光学器件具有至少一个聚焦装置、尤其至少一个聚焦透镜，以便将多个相干激光射束聚焦在微透镜组件上。使用一种基本上以其焦距大小的间距距离微透镜组件地布置的聚焦透镜(傅立叶透镜)证明是有利的，以便遵守对角度差δθ的条件，如果发射面彼此间以合适的间距布置。在这种情况下，相干激光射束可以基本上彼此平行取向地到达聚焦透镜并且聚焦到微透镜组件上。

在一种扩展方案中，为了校正多个相干激光射束的相位波前的曲率，耦合输入光学器件具有至少一个另外的成像光学器件、尤其至少一个另外的透镜。如上所述，可以借助具有一个或多个光学元件的光学器件来调整相干激光射束的、对于相干组合所必需的相对相位的至少一部分。对激光射束的相位波前的绝对的(即与相应激光射束无关的)分量的调整可以理解为对相位波前曲率的校正。但是，当合适地设计设备、尤其耦合输入光学器件时(见下文)，不一定需要使用一个(另外的)光学器件来校正相位波前。所述另外的光学器件通常在相干激光射束的射束路径中布置在聚焦装置前面。

本发明的另一方面涉及一种激光***，其包括：至少一个用于产生多个相干激光射束的激光源、多个用于发射多个相干激光射束的发射面、如上所述用于将多个相干激光射束组合为组合激光射束的设备。为了产生多个相干激光射束，激光源可以具有唯一的激光器，例如呈(光纤)主振荡器形式的激光器。由激光器产生的种子激光辐射例如借助例如呈单个微透镜阵列形式的常规1至N耦合装置被分成N多个激光射束。替代地，多个激光源(例如呈光纤振荡器、激光二极管等形式)也可以用于产生N多个相干激光射束。在这种情况下，激光***具有用于操控激光二极管的控制装置，以便产生相干激光射束。激光源可以构造为用于产生超短脉冲激光射束，即产生具有小于例如10^-12s的脉冲持续时间的相干激光射束。

通常借助N多个例如呈光纤形式的射束导向装置将在一个或多个激光源中产生的相干激光射束导向至发射面。激光射束的个体化射束导向使得可以对所述激光射束单个地产生影响，以便借助相位调整装置合适地调整相对相位。射束导向装置可以具有相应的例如呈光纤放大器形式的N多个放大器或放大器链，以便在激光射束被在发射面上朝向微透镜组件发射之前放大这些激光射束。相位调整装置可以在射束路径中布置在射束导向装置前面或射束导向装置后面和/或作用在例如呈光纤形式的射束导向装置上。具有个体化放大器的这种激光***的优点不仅在于实现较高的激光功率，而且也在于，在放大器构造中积累的误差不同程度地影响相干激光射束中的每束，因此在形成组合激光射束时所述误差被查到。

在另一实施方式中，在发射面上发射的相干激光射束具有高斯形射束轮廓、甜甜圈形射束轮廓或高帽射束轮廓。如上所述，激光射束的时间相干性对于叠加是重要的，但是，激光射束可以由在空间上部分相干的激光源、例如由多模激光源产生。换言之，相干激光射束不一定涉及单模激光射束，所述单模激光射束在微透镜组件中被叠加为具有较大射束直径的组合单模激光射束。在衍射图样或多点轮廓中，各个斑点具有例如基本上高斯形的射束轮廓、基本上甜甜圈形的射束轮廓或基本上高帽形的射束轮廓，其中，所述多点轮廓由微透镜组件产生，当微透镜组件在倒转的射束方向上被基本上经准直的激光射束穿过时。但是，通常有利的是，用于相干组合的相干激光射束是单模激光射束，所述单模激光射束被组合为一束单模激光射束。因为在遵守等式(1)的情况下产生N个单斑点的均匀分布，因此从发射面中射出的相干激光射束的强度也应尽可能均匀、即同样大。

在另一实施方式中，激光***具有控制装置，该控制装置构造为或编程为根据所发射的相干激光射束的数量N来调整微透镜组件的(有效)焦距。例如，当附加的激光源被装入到激光***中或者当激光源被从激光***中移除时，所发射的相干激光射束的数量可以改变。在此描述的激光***是一种可定标的***，即原则上可以叠加任意多的相干激光射束。通过使微透镜组件的(有效)焦距匹配于激光源的分别存在的数量N，可以实现激光***的模块化构造。

必要时，所述控制装置或一个控制装置可以构造为用于操控至少一个激光源，以确定所发射的相干激光射束的数量N。在这种情况下，可以选择性地接通或关断各个激光源，例如以便调整组合激光射束的强度。为了改变所发射的相干激光射束的数量N，通常接通或关断激光***的相对于微透镜组件的中轴线分别最外部的激光源。微透镜组件的微透镜阵列的微透镜的数量与用于组合的相干激光射束的数量N无关。

在另一实施方式中，耦合输入光学器件的聚焦装置和微透镜组件之间的间距可调整，并且控制装置构造为用于根据所发射的相干激光射束的数量N来调整该间距。在这种情况下，可以使数量N个平行取向的相干激光射束取向到聚焦装置、例如聚焦透镜上，而不需要另外的光学器件用于相位校正。如果聚焦装置具有焦距f₂，则微透镜组件(更准确地说微透镜组件的第一微透镜阵列)理想地以间距L2与聚焦装置间隔地布置，所述间距由L2＝f₂-p²/(λ_LN)或L2＝f₂-f_E得出。为了调整间距L2，控制装置可以例如作用在微透镜组件的上述调节机械装置上。通过微透镜组件的间距L2与聚焦装置的焦距f₂的p²/(λ_LN)的偏差如此调整相位波前的对所有激光射束共同的分量或者照射到微透镜组件上的激光射束的共同的相位波前曲率，使得相干激光射束在穿过微透镜组件或成像均化器时形成组合的单个激光射束。当右侧与左侧相差小于5％、优选小于2％时，对间距L2的条件也视为被满足。

在另一实施方式中，聚焦装置布置为距离微透镜组件隔开所述聚焦装置的焦距f₂大小的间距并且聚焦装置的焦距f₂、另外的成像光学器件的焦距f₁和微透镜组件的焦距f_E满足以下条件：f₁＝-f₂ ²/f_E。如上所述，可以具有一个或多个光学元件的所述另外的成像光学器件用于校正相位波前曲率，所述相位波前曲率对所有的激光射束是共同的。在假定所述另外的成像光学器件以其焦距f₂在聚焦装置前面间隔地布置的情况下，为此目的需要的是，这些焦距满足以上条件。当以上条件的右侧与左侧相差小于5％、优选小于2％时，对焦距的条件也视为被满足。

在一种扩展方案中，另外的成像光学器件的焦距可调整，并且控制装置构造为用于根据所发射的相干激光射束的数量N来调整另外的成像光学器件的(有效)焦距。因为在所发射的相干激光射束的数量N改变时，微透镜组件的有效焦距改变，因此通常需要的是，为了满足以上对焦距的条件，也对所述另外的成像光学器件的焦距进行匹配，如果不调整聚焦装置到微透镜组件的间距。例如，当另外的成像光学器件具有两个(薄的)透镜(所述透镜的间距ds改变)时，这种匹配是可能的，其中，有效焦距f₁或f_E根据上述基本等式(2)改变，其中，在这种情况下，f_1a，f_2a表示所述另外的成像光学器件的薄的透镜的焦距。

在另一实施方式中，相位调整装置构造为用于对于第n束相干激光射束(n＝1，...，N)调整(相对的)相位

所述(相对的)相位由以下得出：

其中，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距，f_E表示微透镜组件的焦距，λ_L表示激光波长。对于传播指数m_n适用：

相对相位

对于每束单个相干激光射束不同，因此通常借助相位调整装置而不借助耦合输入光学器件的一个或多个光学元件来调整，即使这原则上也会是可能的。在相干激光射束照射到微透镜组件上之前，需要个体化调整(相对的)相位，以便产生用于激光射束的相干组合的合适的相位波前。借助调节装置可以调节相位调整装置，以便根据组合激光射束的特性匹配个体化的(相对的)相位。

在另一实施方式中，相邻的发射面等距地布置并且彼此间优选具有间距δx，该间距由δx＝λ_Lf₂/p得出，其中，λ_L表示激光波长，f₂表示聚焦装置的焦距，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距。相干激光射束通常从发射面中射出，所述发射面彼此间具有相同的间距。对于激光射束平行地延伸的情况，发射面通常沿着共同的方向或线(例如沿着X方向)布置，所述方向或线垂直于激光射束的共同射束传播方向地延伸。在这种情况下，激光射束或发射面的间距δx通常由以上条件确定。

在另一实施方式中，相邻的发射面等距地布置在圆弧上并且优选地取向为将相邻的相干激光射束以预给定的角度差δθ耦合输入到微透镜组件中，对此适用：

δθ＝λ_L/p，

其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距。如上所述，发射面在共同圆弧上并且具有角度差δθ的布置证明是有利的，该角度差满足以上所说明的条件。

在一种实施方式中，耦合输入光学器件具有射束成形光学器件，该射束成形光学器件用于使相应相干激光射束在耦合输入到微透镜组件中时以预给定的、尤其能调整的发散角成形。在上述示例中，通常将相干激光射束经准直地耦合输入到微透镜组件中。射束成形光学器件可以具有例如两个或多个依次布置的透镜，所述透镜扩宽所有相干激光射束，或者可以设置多个透镜或其它光学元件(例如与多个相干激光射束相对应的数量的单透镜)或者(另外的)微透镜阵列，以便产生(通常对于所有相干激光射束相同的)发散角。对于发射面布置在圆弧上的情况，可以以此方式减小圆弧和微透镜组件之间的间距D并且因此实现一种紧凑的结构类型。例如，对于射束成形光学器件由具有焦距f的透镜构成并且微透镜组件的(有效)焦距以f_E表示的情况，对于该间距适用：D＝f-f_E。在此，间距D可以显现为小于聚焦装置和第一微透镜阵列之间的上述间距L2＝f₂-f_E，因为可以将射束成形光学器件的焦距f选择为小于聚焦装置的焦距f₂。

在一种扩展方案中，激光***具有偶数数量N个发射面，射束成形光学器件具有焦距f，该焦距满足以下条件：

f＝p²/λ_L，

其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距。该条件通常适用于偶数数量N个相干激光射束的组合，即该条件与相干激光射束的数量N无关。此外，对射束成形光学器件的焦距的该条件限定了设备的最紧凑的构造，即不应低于焦距f——与相干激光射束的数量N无关，即应适用：f≥p²/λ_L。

在以上考虑中从发射面的一维布置出发，所述发射面例如可以沿着共同的线布置或布置在共同的圆弧上。在此，发射面位于与微透镜阵列的微透镜共同的平面内，激光射束的射束传播方向也在所述共同的平面内延伸。在这种情况下，微透镜通常是柱面透镜。

替代于激光射束的一维相干组合，也可以将N×M个激光射束二维地组合为共同的激光射束。在这种情况下，发射面通常布置为二维格网或布置为网栅，其中，可以将相邻发射面在两个方向上的间距选择为相同或不同。在此，具有发射面的格网可以在一平面(例如XY平面)内或在弯曲的表面上延伸、例如在球壳上延伸。从发射面中射出的激光射束在第一种情况下通常平行地取向，在第二种情况下例如朝球壳的中心点地取向，在所述中心点上布置有微透镜组件。

在此，具有发射面的格网的周期性预给出微透镜在两个不同的、例如垂直的方向(X，Y)上的网栅间距。在这种情况下可以使用2维的微透镜阵列，其网栅间距p_x，p_y可能在两个彼此垂直的方向X，Y上根据格网的周期性而不同。2维微透镜阵列的微透镜相应地在X方向上或在Y方向上具有可能不同的曲率，即不涉及柱面透镜。相应的2维微透镜阵列也可以被两个具有柱面透镜的1维微透镜阵列替代，其中，1维微透镜阵列的柱面透镜彼此垂直地取向。

具有发射面的2维格网和2维微透镜阵列之间的相互关系类似于布拉维格网和倒易格网之间的相互关系。相应地，发射面的布置也可以相应于最紧密的堆积，即六角形格网。在这种情况下，微透镜阵列的微透镜也布置成六角形布置。相干激光射束在两个线性无关的、不一定垂直的格网方向上的组合基本上是独立的，即上面所说明的条件或等式独立于彼此地适用于两个格网方向。

仅在调整激光射束的相对相位时，在两个彼此垂直的方向上的量值才相加，即对于数量N×M的(在X方向上或在Y方向上)布置成矩形的格网的激光射束，对于相应的相位

适用：

其中，p_x表示微透镜在X方向上的网栅间距，p_y表示微透镜在Y方向上的网栅间距，其中，f_E,X表示微透镜组件在X方向上的有效焦距，f_E,Y表示微透镜组件在Y方向上的有效焦距。在此分别适用：

其中，n＝1,…,N，并且

其中，m＝1,…,N。

在另一实施方式中，激光***具有偶数数量N个发射面，微透镜组件具有移相装置，该移相装置构造为用于在相干激光射束的射线束之间产生大小为π的恒定相位偏移，所述射线束穿过相应的微透镜阵列的相邻微透镜。衍射图样通常具有第0衍射级次以及关于该第0衍射级次对称的偶数数量的更高级次，即具有总数为奇数的衍射级次。因此，为了使偶数数量N个相干激光射束沿着一个方向(例如X方向)叠加，通常需要消除第0衍射级次。为此目的可以使用移相装置，该移相装置通过相消干涉来抑制第0衍射级次。

移相装置可以例如构造为移相元件，在该移相元件中，在交叉于射束传播方向的方向上交替地构造有第一通过元件和第二通过元件，其中，第一通过元件的通过相较于第二通过元件的通过产生π的相位偏移。可以根据相干激光射束的(偶数或者奇数的)数量选择性地将这种移相元件引入到射束路径中或者从射束路径中移除，为此可以使用例如上述调节机械装置。

替代地，移相装置可以集成在微透镜阵列中的一个中。在这种情况下，微透镜阵列的轮廓在两个相邻的微透镜的过渡处上分别设置厚度跃变，所述厚度跃变产生π的相位偏移。在这种构造型式中，可以节省单独的移相元件。例如，微透镜阵列的厚度在微透镜-孔径的或网栅间距的宽度上逐渐改变，从而在微透镜孔径的宽度上构造π的相位偏移；这种厚度变化被实际的透镜轮廓叠加。同样地，可以以统一的附加厚度构造每个第二微透镜，所述统一的附加厚度类似于上述移相元件地产生相位跃变。

上述激光***基本上也实现超短脉冲激光射束的相干组合，而不需要附加的修改。对于应沿着一个空间方向组合比较大数量的相干激光射束(例如在十束或更多激光射束的数量等级上)的情况，有利的是进行根据波长的校正。

在另一实施方式中，激光***包括波长分散的第一元件、尤其第一衍射光栅以及波长分散的第二光学元件、尤其第二衍射光栅：该第一元件布置在微透镜组件前面，用于将相干激光射束在光谱上分解为在空间上分开地穿过微透镜组件的多个射线束；该第二元件布置在微透镜组件后面，用于将射线束在光谱上合并以形成具有一个波长的组合激光射束。

在这种实施方式中，在发射时具有统一波长λ_L或统一波长谱的激光射束借助波长分散的第一光学的元件被在光谱上分解为多个射线束，所述射线束通常相应于波长分散的光学元件的不同衍射级次(以及因此不同的波长)。相应的射线束在空间上分开地并且基本上彼此平行地穿过微透镜组件。耦合输入光学器件可以具有例如呈准直透镜形式的光学元件，以便对从波长选择性的第一元件中射出的射线束进行准直并且使其平行地取向。借助一个另外的光学器件(例如聚焦透镜)使射线束在穿过微透镜组件之后射入或聚焦到波长分散的第二光学元件上，所述波长分散的第二光学的元件导致射线束在光谱上合并为共同的激光射束。上面所说明的包含波长λ_L的等式或关系相应地适用于射线束在光谱上的分布的中心波长，所述中心波长不一定必须与在发射面上发射的激光射束的波长λ_L一致。

在一种扩展方案中，耦合输入光学器件具有准直透镜，该准直透镜构造为非球面透镜。在此，非球面透镜面的曲率这样选择，使得进行激光射束(更准确地说相应的射线束)的相位波前的根据波长的校正。如上所述，通常仅在应相干地叠加比较大数量的UKP激光射束时，才需要这种根据波长的校正。

本发明的另一方面涉及尤其借助如上所述的一种设备来将尤其可调整的数量N个相干激光射束组合为至少一束组合激光射束的一种方法，该方法包括：将相干激光射束耦合输入到具有至少两个微透镜阵列的微透镜组件中；在微透镜组件中将相干激光射束组合为至少一束组合激光射束。如上所述，为此目的通常需要的是，将相邻的相干激光射束以预给定的角度差δθ耦合输入到微透镜组件中，对此适用：δθ＝λ_L/p，其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距。因此，角度差与耦合输入到微透镜组件中的激光射束的数量N无关，即不需要在激光射束的数量N变化时改变该角度差。

在该方法的一种变型方案中，调整微透镜组件的焦距f_E，该焦距满足以下条件：f_E＝p²/(λ_LN)，其中，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距，λ_L表示激光波长。在组合激光射束的数量N改变时，需要改变微透镜组件的(有效)焦距。为此目的，可以使用例如上述调节机械装置。当相干激光射束分别具有相同的强度时，需要遵守该条件。

在另一变型方案中，该方法包括：调整第n束相干激光射束(n＝1,…,N)的相位

所述相位由

得出，其中，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距，f_E表示微透镜组件的焦距，λ_L表示激光波长，其中适用：

如上所述，为了相干地组合激光射束，需要调整激光射束之间的相对的相位差。调整可以例如借助上述相位调整装置进行。

在另一变型方案中，相干激光射束的耦合输入借助耦合输入光学器件进行，该耦合输入光学器件具有聚焦装置，其中，该方法进一步包括：调整聚焦装置和微透镜组件之间的间距，所述间距由L2＝f₂-p²/(Nλ_L)得出，其中，f₂表示聚焦装置的焦距，p表示相应的微透镜阵列的微透镜的网栅间距，λ_L表示激光波长。如上所述，除了调整绝对相位差之外，通常也需要校正(总体)相位波前曲率，所述(总体)相位波前曲率取决于相干激光射束的数量N。在该示例中，通常不需要附加的成像光学器件用于校正相位波前曲率。

在一种替代的变型方案中，耦合输入借助耦合输入光学器件进行，该耦合输入光学器件具有聚焦装置和一个另外的成像光学器件，其中，该方法进一步包括：调整所述另外的成像光学器件的焦距f₁，所述焦距由f₁＝-f₂ ²/f_E得出，其中，f₂表示聚焦装置的焦距，f_E表示微透镜组件的焦距。可以例如通过以下方式调整所述另外的成像光学器件的焦距：改变在成像光学器件的两个或多个光学元件之间的间距。通过所述另外的成像光学器件可以进行对激光射束的(总体)相位曲率的校正。

附图说明

本发明的其他优点从说明书和附图中得出。同样地，上文所提及的特征和还进一步列举的特征可以各自单独使用或以任何组合以多个形式使用。所示出的和所描述的实施方式不应被理解为穷举，而是更确切地说具有用于本发明的叙述的示例性特性。

附图示出：

图1示出具有用于将多个相干激光射束组合为组合激光射束的设备的激光***的示意图，

图2示出具有射束组合装置的图1的设备的示图，该射束组合装置包括耦合输入光学器件和具有两个微透镜阵列的微透镜组件，

图3a，3b示出具有三个微透镜阵列和调节机械装置的微透镜组件的示图以及通过微透镜组件的子孔径的射束路径的示图，

图4示出具有耦合输入光学器件的类似于图2的设备的示图，该耦合输入光学器件具有用于校正相位波前曲率的成像光学器件，该成像光学器件具有可调整的焦距，

图5示出类似于图4的示图，在该示图中，为了校正相位曲率，用于发射相干激光射束的发射面布置为相对于彼此分别成一角度，

图6示出类似于图4的示图，在该示图中，耦合输入光学器件由聚焦透镜构成，

图7示出射束组合装置的示图，在该射束组合装置中，发射面布置在圆弧上，

图8a-c示出三个射束组合装置的示图，在所述三个射束组合装置中，发射面分别布置为格网，

图9a-c示出三个微透镜组件的示图，所述三个微透镜组件分别具有移相装置，

图10示出射束组合装置的示图，该射束组合装置具有两个衍射光栅和用于在相干地组合UKP激光射束时根据波长进行校正的非球形透镜，

图11示出类似于图7的射束组合装置的示图，该射束组合装置具有用于使相干激光射束成形的射束成形光学器件，所述相干激光射束以相应的预给定的发散角射入到微透镜组件中，

图12示出类似于图6的射束组合装置的示图，该射束组合装置具有用于在第二微透镜阵列和第一微透镜阵列之间产生横向偏移的运动装置，

图13a-c示出图12的射束组合装置在没有或具有两个微透镜阵列的横向偏移的情况下的远场的示图，所述横向偏移用于使组合激光射束偏转，以及

图14a-c示出图12的射束组合装置在没有或具有两个微透镜阵列的横向偏移的情况下的远场的示图，所述横向偏移用于形成两束组合激光射束。

具体实施方式

在接下来对附图的说明中，相同的构件或功能相同的构件使用相同的附图标记。

图1示出激光***1的示例性构造，该激光***具有用于产生数量N个相干激光射束3.1，...，3.N的激光源2。为此目的，激光源2具有模耦合的光纤主振荡器4，所述光纤主振荡器产生具有激光波长λ_L的种子激光辐射，所述种子激光辐射在例如呈微透镜阵列形式的常规1至N耦合装置5中被分成数量N个相干激光射束3.1，...，3.N。激光射束3.1，...，3.N穿过相应数量N个相位调整装置6.1，...，6.N，所述相位调整装置可以通过引起适当的相位延迟来调整激光射束3.1，...，3.5(n＝1，...，N)的相应的个体化相位

相位调整装置6.1，...，6.N可以例如构造为电光学调制器、声光学调制器等。

在相位调整装置6.1，...，6.N之后，相干激光射束3.1，...，3.N穿过相应数量N个放大器光纤7.1，...，7.N，以便放大相干激光射束3.1，...，3.N。放大器光纤7.1，...，7.N的端面侧用作发射面8.1，...，8.N，在所述发射面上发射相干激光射束3.1，...，3.N。相位调整装置6.1，...，6.N也可以布置在放大器光纤7.1，...，7.N后面或者直接作用在放大器光纤7.1，...，7.N上，例如，其方式是，所述相位调整装置在放大器光纤7.1，...，7.N上产生可调整的机械应力。

使相干激光射束3.1，...，3.N在具有多个偏转镜的偏转装置9上偏转，以便提高填充系数，即以便减小在相邻激光射束3.1，...，3.N之间的间距。应当理解，偏转装置9不一定是必需的。在所示示例中，相干激光射束3.1，...，3.N彼此平行取向地入射到射束组合装置10中，所述射束组合装置具有用于相干地组合用于形成组合激光射束12的激光射束3.1，...，3.N的微透镜组件11或成像均化器。

如在图1中可看到的那样，组合激光射束12的分量12a通过呈部分透射的镜13形式的耦合输出装置耦合输出并且到达探测器14。在信号技术方面，探测器14与激光***1的调节装置15a连接，所述调节装置操控相位调整装置6.1，...，6.N，以便根据组合激光射束12的探测到的分量12a的特性来匹配激光射束3.1，...，3.N的个体化相位

调节装置15a尤其可以调节相位调整装置6.1，...，6.N，以便产生激光射束3.1，...，3.N的期望(设定)相位

在所示示例中，尽管数量N个相位调整装置6.1，...，6.N相应于N多个激光射束3.1，...，3.N，但是通常数量N-1的相位调整装置6.1，...，6.N-1是足够的。在图1所示的激光***1中，一方面可以实现组合激光射束12的例如M＝1，3的高射束质量，另一方面，通过激光射束3.1，...，3.N在放大器光纤7.1，...，7.N中的个体化放大中的非线性效应，误差相互平均，因此可以实现激光射束3.1，...，3.N的功率的明显提高。

图2示出类似于图1的设备16，其用于通过使用射束组合装置10来组合(示例性的)数量N＝3的相干激光射束3.1，3.2，3.3，所述射束组合装置具有带有两个微透镜阵列17a，b的微透镜组件11以及耦合输入光学器件18。设备16还包括三个相位调整装置6.1，6.2，6.3，所述相位调整装置用于如此调整三束激光射束3.1，3.2，3.3的相位

使得与耦合输入光学器件18相结合地在微透镜组件11上构造出相位波前，所述微透镜组件使得能够在保持射束质量的情况下将相干激光射束3.1，3.2，3.3相干地组合为组合激光射束12。在此，发射面8.1，8.2，8.3沿着X方向上的线布置，并且激光射束3.1，3.2，3.3平行取向地沿着统一的传播方向(Z方向)入射到耦合输入光学器件18中。

在此，发射面8.1，8.2，8.3或者相干激光射束3.1，3.2，3.3沿着X方向等距地(即以相同的间距δx)布置。耦合输入光学器件18构造用于使相邻的相干激光射束3.1，3.2，3.3以预给定的角度差δθ耦合输入到微透镜组件11中，对于所述角度差适用：δθ＝λ_L/p，其中，λ_L表示激光射束3.1，3.2，3.3的(统一的)波长，p表示相应的微透镜阵列17a，b的微透镜20a，b的网栅间距(节距)。

为了产生角度差δθ，耦合输入光学器件18具有呈聚焦透镜19(更准确地说柱面透镜)形式的聚焦装置，所述聚焦装置将激光射束3.1，3.2，3.3聚焦到微透镜组件11上，更准确地说，聚焦到微透镜组件11的第一微透镜阵列17a上。为了满足对角度差δθ的条件，在图2所示的示例中，发射面8.1，8.2，8.3以间距δx布置，所述间距由δx＝λ_Lf₂/p得出，其中，f₂表示聚焦透镜19的焦距，所述聚焦透镜在图2中布置为与微透镜组件11相距间距L2，所述间距与其焦距f₂一致，即适用：L2＝f₂。

在假定从发射面8.1，8.2，8.3中射出的激光射束3.1，3.2，3.3的强度同样大的情况下，当微透镜组件11和组合激光射束3.1，3.2，3.3满足以下等式(1)

N＝p²/(λ_Lf_E) (1)

时，可以借助微透镜组件11产生在图2中示出的相干地叠加的激光射束12，其中，N表示相干激光射束的数量(在此：N＝3)，f_E表示微透镜组件11的焦距。应尽可能准确地遵守等式(1)，因为偏差会导致组合激光射束12的射束质量变差。

在所示示例中，第一微透镜阵列17a的微透镜20a具有第一焦距f_a，第二微透镜阵列17b的微透镜20b具有第二焦距f_b，其中适用：f_a＝f_b。在所示示例中，两个微透镜阵列17a，b彼此间以间距d布置，该间距相当于焦距f_a或f_b以及微透镜组件11的产生的焦距f_E。

在所示示例中，从发射面8.1，8.2，8.3中射出的激光射束3.1，3.2，3.3涉及单模射束，即所述激光射束分别具有带有半值宽度w_R,0的高斯轮廓。替代地，激光射束3.1，3.2，3.3可以具有可能具有更小空间相干性的其它射束轮廓，例如甜甜圈形射束轮廓或者高帽射束轮廓。为了由激光射束3.1，3.2，3.3在微透镜组件11中形成具有带有较大半值宽度w_R>w_R,0的相应高斯轮廓的组合激光射束12，需要将具有相位波前或具有单个(与入射角θ相关的)相位

的激光射束3.1，3.2，3.3入射到微透镜组件11上，对于所述相位

适用：

其中，在本示例中适用：m_n＝-1,0,+1。

对于位置空间中的相位波前或单个相位

近似地适用：

其中，x＝0表示射束组合装置10的中轴线，中间激光射束3.2沿着所述中轴线传播，f₁表示呈柱面透镜形式的另外的成像光学器件21的焦距，所述另外的光学器件用于校正相位曲率并且所述另外的光学器件在最简单的情况下(在一维组合下)可以构造为柱面透镜。所述另外的光学器件21在聚焦透镜19前面以间距L1布置，所述间距相当于聚焦透镜19的焦距f₂。

关于位置相关的相位

的上述等式(4)的第一加数相应于呈(柱面)透镜21形式的成像光学器件，当该成像光学器件的焦距f₁在图2所示的设备16中满足以下条件时：f₁＝-f₂ ²/f_E。因此，所述另外的成像光学器件21用于匹配照射到微透镜组件11上的激光射束3.1，3.2，3.3的相位波前

的曲率，以便在第一加数方面满足上述等式(4)。

为了调整激光射束3.1，3.2，3.3的相应于上述等式中的第二加数的(个体化)相位

借助调节装置15a如此操控相位调整装置8.1，8.2，8.3，使得所述相位调整装置对于第n束相干激光射束3.1，...，3.N产生以下相位

在本示例中，即在数量N＝3的激光射束3.1，3.2，3.3的情况下，关于三个待调整的(相对的)相位

得出：

可以通过以下方式改变相干激光射束3.1，...，3.N的数量N：总体上更改激光源2或激光***1，例如添加或者取走发射面8.1，...，8.N、相位调整装置6.1，...，6.N等。也可以改变用于组合的相干激光射束3.1，...，3.N的数量N，其方式是，调节装置15a操控激光源2，以便改变特定的激光射束3.1，...，3.N的强度，例如以便有选择地接通或关断特定的激光射束3.1，...，3.N。

在改变相干激光射束3.1，...，3.N的数量N时需要合适地匹配射束组合装置11，以便满足上述条件、尤其等式(1)。为此目的，微透镜组件11可以构造为用于调整其(有效)焦距f_E并且具有带有焦距f_a，f_b，f_c的至少三个微透镜阵列17a-c，如关于图3a的微透镜组件11示例性地示出的那样。

有效焦距f_E涉及以下射线束：所述射线束分别穿过每个微透镜阵列17a-c的微透镜20a-c(相当于子孔径)，参见图3b。用在射束组合装置10中的微透镜组件11关于分别到达每个微透镜阵列17a-c的微透镜20a-c的射线束在每个矩阵光学器件的表示方面(即作为成像矩阵

)对于输入侧向量(r，θ)和输出侧向量(r’，θ’)典型地具有以下特性：A＝0；|B|＝f_E。此外，通常也适用：D<1(对于基本上经准直的射束)；然后，根据A，B和D得出C。对至少三个微透镜阵列17a-c的使用是必需的，以便满足关于变量f_E的第二条件|B|＝f_E。

发动机驱动的调节机械装置22(例如具有嵌入到齿杆中的受驱齿轮)实现借助(可编程的)电子控制装置15以发动机驱动的方式调节承载微透镜组件11的第一和第三微透镜阵列17a，17c的滑座23，24的位置，由此实现以彼此独立的方式调整第一和第二微透镜阵列17a，17b之间的间距d1以及第二和第三微透镜阵列17b，17c之间的间距d2。在所示示例中，第二微透镜阵列17b位置固定地构造。

对于相应于等式(1)的期望有效焦距f_E，可以如下地确定在给定焦距f_a，f_b，f_c下待调整的间距d₁，d₂并且可以使滑座23，24沿着导向装置运动到相应的调节位置上：

和

如果改变微透镜组件11的有效焦距f_E，通常也需要相应地匹配耦合输入光学器件18。这一点在图2所示的设备16中可以通过以下方式实现：使另外的成像光学器件21的焦距f₁可调整，以便满足条件f₁＝-f₂ ²/f_E。为此目的，另外的成像光学器件21可以由两个(薄的)透镜21a，21b构成，所述两个(薄的)透镜的间距d3可调整，如在图4中示出的那样。通过选择透镜21a，21b之间的间距d3来改变所述另外的成像光学器件21的(有效)焦距f₁，从而使例如当激光射束3.1，...，3.N的数量N从N＝3提高到N＝5(如在图4中表明的那样，其中，添加有两个附加的外部激光射束3.4，3.5或发射面8.4，8.5)时，可以满足上述条件。

图5示出一种设备16，在该设备中，耦合输入光学器件18不具有用于校正相位波前

的附加成像光学器件21。对于相位波前

的匹配，发射面8.1，8.2，8.3取向为相对于彼此分别成一角度δγ，该角度相当于以下角度：激光射束3.1，3.2，3.3以所述角度从图2或图4所示的成像光学器件21中射出。在这种情况下，可以在不设置附加成像光学器件的情况下实现对相位波前

(更准确地说上述等式(4)中的第一加数)的匹配，即耦合输入光学器件18仅具有聚焦透镜19。

当发射面8.1，8.2，8.3沿着X方向上的线布置并且平行地取向时(如在图6中示出的那样)，也可以省去用于匹配相位波前曲率的成像光学器件21。在这种情况下，聚焦透镜19和微透镜组件11(更准确地说微透镜组件11的第一微透镜阵列17a)之间的间距L2被合适地选择，即如以下地选择：L2＝f₂-p²/(Nλ_L)。因此，在图6的设备16中，间距L2也取决于激光射束3.1，...，3.N的数量N，因此在改变激光射束3.1，...，3.N的数量N时也必须匹配该间距。为此目的，控制装置15可以作用在聚焦透镜19和/或微透镜组件11的在这种情况下总归存在的调节机械装置22上，以便使聚焦透镜19和微透镜组件11相对于彼此移动。

在图7所示的设备16中，射束组合装置10仅具有微透镜组件11而不具有耦合输入光学器件。在该示例中，发射面8.1，8.2，8.3在圆弧29上取向为相对于彼此成相应的差角度：δθ＝λ_L/p。在这种情况下，对于激光射束3.1，3.2，3.3的填充系数FF适用：

FF＝2p/(πw)，

其中，w表示组合激光射束12的射束直径。对于间距D适用：

D＝w²π/λ_L＝4p²/(πFF²λ_L)

为了借助图7所示的设备16在网栅间距p为大约500μm的情况下实现例如大约35％的填充系数FF，需要大约2.5m的相对大的间距D。

在结合图2至图7描述的设备16中，激光射束3.1，...，3.N被一维地组合。图8a-c分别示出设备16，在该设备中，数量N(在此：N＝3)×M(在此：M＝3)的发射面8.1.1，...，8.N.M布置成二维格网。在图8a所示示例中，发射面8.1.1，...，8.N.M在共同的平面(XY平面)中布置为矩形格网并且所有激光射束3.1.1，...，3.N.M的射束传播方向平行地(沿Z方向)延伸。与图6类似，在图8a的设备16中，耦合输入光学器件18仅具有呈聚焦透镜19形式的聚焦装置，该聚焦透镜在图8a中作为正方形示出。微透镜组件11的微透镜阵列17a，b的微透镜20a，b分别布置为相应的矩形格网并且平行于XY平面地取向。

根据发射面8.1.1，...，8.N.M的间距或根据格网在X方向上或在Y方向上的周期性，微透镜20a，b在两个彼此垂直的方向X，Y上的网栅间距p_x，p_y也可能彼此不同。相应地，微透镜20a，b具有在X方向上和在Y方向上可能不同的曲率，即不是柱面透镜。相干激光射束3.1.1，...，3.N.M在两个线性独立的、在所示示例中垂直的方向X，Y上的组合基本上是独立的，即以上说明的条件或等式彼此独立地适用于两个方向X，Y。

仅在调整激光射束3.1.1，...，3.N.M的相对相位时，两个彼此垂直的方向上的量值才相加，即对于布置为矩形格网(在X方向和Y方向上)的数量N×M的激光射束，关于相应的相位

适用：

其中，p_x表示微透镜在X方向上的网栅间距，p_y表示微透镜在Y方向上的网栅间距，其中，f_E,X表示微透镜组件11在X方向上的有效焦距，f_E,Y表示微透镜组件11在Y方向上的有效焦距，其中适用：

其中，n＝1,…,N，并且

其中，m＝1,…,N。

在图8b示出的设备16中，发射面8.1.1，...，8.N.M也布置为格网，但是，该格网沿着弯曲的表面延伸，更准确地说沿着球壳延伸，其中，激光射束3.1.1，...，3.N.M的射束传播方向垂直于球壳地取向，并且微透镜组件11布置在球壳的中心点附近。发射面8.1.1，...，8.N.M也可以布置为沿着另一弯曲表面、例如沿着椭圆面延伸的格网。在这种情况下，与图7所示的设备16类似，可以省去耦合输入光学器件18。

图8c示出类似于图8a的设备16，在该设备中，微透镜组件11的两个二维微透镜阵列17a，b被四个一维微透镜阵列17a-d替代。微透镜阵列17a-d分别具有多个呈柱面透镜形式的微透镜20a-d，其中，第一和第三微透镜阵列17a，c的微透镜20a，c和第二和第四微透镜阵列17b，d的微透镜20b，d彼此垂直地取向，即在X方向上或在Y方向上取向。

在上述示例中，将奇数数量N个相干激光射束3.1，...，3.3叠加。对于应叠加偶数数量N个激光射束3.1，...，3.N的情况，可以使用移相装置25，如接下来根据图9a-c说明的那样。在此，移相装置25集成在微透镜组件11的相应的第一或第二微透镜阵列17a，b中并且在射线束26之间的过渡处27上分别产生π的相位偏移，所述射线束穿过第二微透镜阵列17b的相邻微透镜20b(参见图9a)或第一微透镜阵列17a的相邻微透镜20a(参见图9b，c)。由此可以通过相消干涉消除第0衍射级次，从而可以使偶数数量N个相干激光射束3.1，...，3.N组合为组合激光射束12。

在图9a所示的微透镜组件11中，在第二微透镜阵列17b的相邻微透镜20b之间的过渡处上设置有厚度跃变28。在此，相应的微透镜20b沿着X方向的附加厚度从附加厚度的初始值z0线性增加至相应于z0的附加厚度加上与在相应微透镜20b的宽度或网栅间距p上的相位差π相对应的厚度。初始值z0用于将相位跃变在X方向上的位置大致带到第三微透镜阵列17c后面的焦点平面上。在第二微透镜阵列17b的所有微透镜20b中设置锯齿轮廓。

在图9b的微透镜组件11中，移相装置25被集成到第一微透镜阵列17a中，并且在相邻微透镜20a的过渡处27上也发生厚度跃变28。相应的微透镜20a沿着X方向的附加厚度从附加厚度0(零)线性增大至与在微透镜20a的宽度上的相位差π相对应的附加厚度。在第一微透镜阵列17a的所有微透镜20a中设置这种锯齿轮廓。

在图9c所示的变型方案中，第一微透镜阵列17a也设有集成的移相装置25。在此，在相邻微透镜20a之间的过渡处27上发生厚度跃变28，所述厚度跃变产生π的相位偏移。通过集成的移相装置25设置的附加厚度在相应的微透镜20a的整个宽度上均匀地保持，而在第一微透镜阵列17a的交替微透镜20a’上没有这个附加厚度。

替代于图9a-c所示的集成到相应微透镜阵列17a，b中的移相装置25，移相装置25可以构造为例如呈移相板形式的单独的构件。这样的(未以图像示出的)移相板交替地具有第一和第二通过元件，所述第一和第二通过元件与微透镜20a-c或所属的射线束26对准。因此，通过元件在X方向上具有与孔径或网栅间距p相对应的宽度。在此，第一通过元件在其X方向上的完整宽度上产生0(零)的相位偏移，第二通过元件在其X方向上的完整宽度上产生π的相位偏移。

在这种情况下，可以视需求将移相装置25从射束路径中取出(例如沿X方向拉出)或者视应相干地组合偶数还是奇数数量N个激光射束3.1，...，3.N而定地又将该移相装置收入到射束路径中。为此，也可以设置发动机驱动的调节机械装置，该调节机械装置借助电子的控制装置15操控。通常将移相装置25优选地大致放置到相应微透镜阵列17a-c(或相应子孔径)的焦点平面中，或者直接放置在从发射面8.1，...，8.N出发的射束路径的第一微透镜阵列17c后面。

图10示出设备16，该设备构造用于在叠加超短脉冲激光射束3.1，...，3.N时根据波长进行校正。设备16具有一定数量的用于发射相干激光射束3.1，...，3.N的发射面8.1，...，8.N，在所述相干激光射束中，在图10中为了简化而仅示出三束激光射束3.1，3.2，3.3，所述三束激光射束到达呈第一衍射光栅30形式的波长分散的第一元件。激光射束3.1，3.2，3.3在第一衍射光栅30处在光谱上分解并且在所示示例中形成三束具有分别不同的波长λ₁，λ₂，λ₃的射线束26a-c。这三束射线束26a-c穿过准直透镜31并且接下来平行取向地穿过微透镜组件11。在此，这三束射线束26a-c以通过相应微透镜阵列17a，b的分别不同的微透镜20a，20b的方式穿过微透镜组件11的两个微透镜阵列17a，b并且因此分开。在射束路径中定位在微透镜组件11后面的聚焦透镜32将射线束26a-c聚焦在呈第二衍射光栅33形式的波长分散的第二光学元件上，所述光学元件将射线束26a-c在光谱上合并并且产生组合激光射束12，该组合激光射束的波长谱与叠加之前的相干激光射束3.1，3.2，3.3的波长谱一致。

在所示示例中，耦合输入光学器件18由准直透镜31构成，该准直透镜构造为非球面透镜并且具有沿X方向(即横向于射线束26a-c的传播方向)局部变化的曲率。在此，非球面的准直透镜31的曲率如此位置相关地选择，使得可以在组合UKP激光射束3.1，3.2，3.3时进行相位波前的根据波长的校正。然而，通常仅对于以下情况需要这种根据波长的校正：应相干地叠加比较大数量的UKP激光射束3.1，...，3.N(例如，N>10)。

图11示出类似于图7的设备16，在该设备中，发射面8.1，8.2，8.3布置在圆弧29上。如上面结合图7描述的那样，发射面8.1，8.2，8.3取向为相对与彼此成相应的差角度δθ＝λ_L/p。耦合输入光学器件18具有呈三个透镜18a-c形式的三个射束成形光学器件，所述三个射束成形光学器件安装在发射面8.1，8.2，8.3的耦合输出单元上。透镜18a-c用于产生预给定的发散角α_D，相干激光射束3.1，3.2，3.3以该发散角入射到微透镜组件11中。对于透镜18a-c分别具有相同的焦距f的情况，对于圆弧29和微透镜组件11之间的间距D适用条件D＝f-f_E，其中，f_E表示微透镜组件11的有效焦距。相较于使用具有(较大的)焦距f₂的傅立叶透镜或聚焦装置19(参见图6)的情况，通过借助透镜18a-c或借助另外的射束成形光学器件、例如借助两个或多个依次布置的透镜实现的射束扩宽，可以减小间距D(L2＝f₂-f_E＝f₂-p²/(λ_LN))并且实现设备16总体上更紧凑的构造，这降低了易受干扰性。

通过有针对性地预给定相干激光射束3.1，3.2，3.3的发散角α_D，不仅可以如此改变干涉条件，使得实现更短的构造间距，而是还可以组合偶数数量或任意数量的相干激光射束3.1，3.2，3.3，…，而不必为此需要上面结合图9a-c所描述的移相装置25。

对于偶数数量N个相干激光射束3.1，3.2，3.3，...的组合，需要射束成形光学器件18a-c(更准确地说透镜18a-c)具有焦距f，所述焦距满足以下条件：

f＝p²/λ_L，

而与相干激光射束3.1，3.2，3.3，...的(偶数的)数量N多大无关。以上对焦距f的条件也示出下极限，在图11所示的构造中，不允许低于该下极限，即对于焦距f一般(即与数量N无关)适用：f＝p²/λ_L。

对于应改变待组合激光射束3.1，3.2，...的数量的情况，呈射束成形光学器件形式的耦合输入光学器件18可以构造为用于调整可变的发散角α_D并且为此目的而具有例如可调整的焦距f。

将偶数数量的相干激光射束3.1，3.2，...组合为组合激光射束12不仅在图11所示的设备16中是可能的，而且在图12所示的设备16中也是可能的，该设备基本上相当于图6所示的设备16。图12所示的设备16具有运动装置35，以便沿X方向(即横向于或者说交叉于组合激光射束12的传播方向Z)移动第二微透镜阵列17b，由此在第一微透镜阵列17a的微透镜和第二微透镜阵列17b的微透镜之间产生可调整的横向偏移Δ，如在图12中可看到的那样。

为此目的，运动装置35可以具有例如可借助控制装置15操控的压电元件、音圈、包括凸轮轴在内的机械式驱动装置等。控制装置15可以以控制计算机的形式或者以其它合适的硬件和/或软件形式构造，并且操控运动装置25，以便横向地移动第二微透镜阵列17b。

图12所示的设备16也可以用于将组合激光射束12移动到其位置中或改变其角度，或者用于在组合时产生两束或者可能多于两束的组合激光射束12a，12b，如接下来将结合图13a-c和图14a-c描述的那样，在所述图13a-c和图14a-c中分别示出远场在垂直于组合激光射束12的传播方向Z的平面X，Y内的角度分布。

图13a示出以下情况：在两个微透镜阵列17a，b之间未产生有横向偏移Δ，即适用：Δ＝0mm。在这种情况下，组合激光射束12朝第0衍射级次衍射，因此该组合激光射束不偏转并且沿着Z方向上的光轴传播。图13b示出以下情况：借助运动装置35调整正的横向偏移Δ(在正X方向上的移动，参见图12)，对于正的横向偏移，对于在此描述的三束激光射束3.1，3.2，3.3的情况适用：Δ＝p/N×B＝p/3(在此：N＝3,B＝+1)。组合激光射束12朝+1衍射级次偏转并且因此不沿Z方向上的光轴传播，而是以大约+2mrad的角度θ_X朝正X方向偏转。图13c示出类似的情况：产生具有负符号(Δ＝-p/N×B＝-p/3(在此：N＝3,B＝-1))的横向偏移Δ，以便使组合激光射束12朝-1衍射级次偏转，从而使该组合激光射束以大约-2mrad的角度θ_X朝负X方向偏转。

图14a示出与图13a类似的情况：在两个微透镜阵列17a，b之间未产生横向偏移Δ，即适用：Δ＝0mm，因此组合激光射束12不偏转并且沿着Z方向上的光轴传播。图14b示出以下情况：借助运动装置35调整正的横向偏移Δ(在正X方向上的移动，参见图12)，对于正的横向偏移，对于在此描述的三束激光射束3.1，3.2，3.3的情况适用：Δ＝+p/(2N)＝p/6(在此：N＝3)。在如此选择的横向偏移Δ下，组合激光射束12被分开，更准确地说产生两束具有相同功率的组合激光射束12a，12b，在这两束组合激光射束中，第一激光射束12a如图14a中那样在Z方向上传播，而第二激光射束12b朝第-1衍射级次衍射。相应地，在图14c所示示例中调整负的横向偏移Δ(在负X方向上的移动)，对于负的横向偏移，对于在此描述的三束激光射束3.1，3.2，3.3的情况适用：Δ＝-p/(2N)＝-p/6(在此：N＝3)。在这种情况下，也产生两束具有相同功率的组合激光射束12a，12b，在这两束组合激光射束中，第一激光射束12a如图14a中那样在Z方向上传播，而第二激光射束12b朝+1衍射级次衍射。

在合适地选择横向偏移Δ的数值的情况下，图13b，c所示的偏转也可以与两束或者可能多于两束的组合激光射束12a，12b的图14b，c所示的分解或形成一起组合。在这种情况下，相干激光射束8.1，8.2，8.3的激光能量和射束质量可以在很大程度上保持，即纵使朝第2衍射级次衍射，损耗也仅为大约10％。应当理解，以上述方式也可以偏转或分解多于三束的激光射束3.1，3.2，3.3，所述激光射束来自激光源2或者可能来自多个相干激光源2。

借助图12所示的设备16也可以将偶数数量N个相干激光射束3.1，3.2，...组合为组合激光射束12，而不必为此使用上述移相装置25。为此目的，调整横向偏移Δ，对于所述横向偏移适用：

Δ＝±p/(2N+1)，

其中，N+1表示可以借助设备16组合为组合激光射束12的相干激光射束3.1，3.2，...的(奇数的)数量。在这种情况下，对于图12所示的在第一微透镜阵列17a和第二微透镜阵列17b之间的间距d适用：

d＝p²/(Nλ_L)

在第一和第二微透镜阵列17a，17b之间的间距d可以是恒定的。替代地，间距d可以是可调整的。为此目的，例如第二微透镜阵列17b可以被滑座承载，通过发动机驱动的调节机械装置借助可编程的控制装置15调整所述滑座在Z方向上的位置，如上面结合图3a，b示出的那样。

对于二维地组合多个激光射束3.1.1至3.N.M的情况(如上面结合图8a-c描述的那样)，在图8c所示的具有两对相交的一维微透镜阵列17a-d的微透镜组件11中，运动装置35可以构造为用于调整X方向上的横向偏移Δ_X并且独立于此地调整Y方向上的横向偏移Δ_Y。为此目的，运动装置35可以例如作用在第一微透镜阵列17a上，以便在X方向上横向地移动该第一微透镜阵列，并且该运动装置可以相应地作用在第二微透镜阵列17b上，以便在Y方向上横向地移动该第二微透镜阵列。以此方式，关于两束激光射束12a，b的偏转或组合可以在两个方向(X，Y)上彼此独立地进行。

对于为了二维地组合相干激光射束3.1.1至3.N.M而使用具有二维结构化的微透镜阵列17a，17b的情况(如图8a，b所示的那样)，相反地，在两个方向上的独立调整是不可能的。如果这种二维结构化的微透镜阵列(例如第一微透镜阵列17a)在一个方向(例如X方向)上横向移动，则组合激光射束12也在第二方向(例如Y方向)上偏转，或者，替代于两束组合激光射束12a，b而形成四束组合激光射束。

总而言之，可以以上述方式借助标准光学器件，即在不使用衍射光学元件等的情况下相干地组合N多个激光射束3.1，...，3.N，图10所示示例除外。通过对微透镜阵列17a-c的微透镜20a-c的焦距f_a，f_b，f_c的合适选择，必要时结合对耦合输入光学器件18的光学元件19，21的焦距f₂，f₁的合适选择，以及通过对激光射束3.1，...，3.N的相对相位

的合适选择，可以在保持射束质量的同时实现在相干组合为组合激光射束12时的高效率。

Claims (28)

1.一种用于组合数量N个相干激光射束(3.1，...，3.N)的设备(16)，其包括：

至少N-1个用于调整所述相干激光射束(3.1，...，3.N)中的一束的相应相位

的相位调整装置(6.1，...，6.N)；用于组合所述相干激光射束(3.1，...，3.N)以形成至少一束组合激光射束(12；12a，b)的射束组合装置(10)，

其特征在于，

所述射束组合装置(10)具有带有至少两个微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜组件(11)，以形成所述至少一束组合激光射束(12，12a，b),其中，所述相位调整装置(6.1，...，6.N)构造为用于对于第n束相干激光射束(3.1，...，3.N)调整相位

该相位由：

得出，其中，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距，f_E表示所述微透镜组件(11)的焦距，λ_L表示激光波长，其中适用：

其中，n的取值范围为1到N。

2.根据权利要求1所述的设备，在所述设备中，所述相干激光射束(3.1，...，3.N)和所述微透镜组件(11)满足以下条件：

N＝p²/(λ_Lf_E)，

其中，N表示所述相干激光射束(3.1，...，3.N)的数量，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距，λ_L表示激光波长，f_E表示所述微透镜组件(11)的焦距。

3.根据权利要求1或2所述的设备，在所述设备中，所述微透镜组件(11)具有至少三个微透镜阵列(17a-c)并且构造为用于调整所述微透镜组件的焦距(f_E)。

4.根据权利要求3所述的设备，在所述设备中，所述微透镜组件(11)构造成为了调整其焦距(f_E)而改变至少一个第一微透镜阵列(17a，17b)和第二微透镜阵列(17b，17c)之间的间距(d₁，d₂)。

5.根据权利要求1或2所述的设备，所述设备进一步包括：运动装置(35)，所述运动装置用于在所述微透镜组件(11)的至少一个第一微透镜阵列(17a)和至少一个第二微透镜阵列(17b)之间产生横向偏移(Δ)。

6.根据权利要求1或2所述的设备，在所述设备中，所述微透镜组件(11)包括第一微透镜阵列(17a)和第二微透镜阵列(17b)，为了形成两束组合激光射束(12a，b)，所述第一微透镜阵列(17a)和第二微透镜阵列(17b)具有横向偏移Δ，对于该横向偏移适用：

Δ＝±p/(2N)，

其中，N表示所述相干激光射束(3.1，...，3.N)的数量，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距。

7.根据权利要求1或2所述的设备，在所述设备中，所述微透镜组件(11)包括第一微透镜阵列(17a)和第二微透镜阵列(17b)，为了将偶数数量N个相干激光射束(3.1，...，3.N)组合为组合激光射束(12)，所述第一微透镜阵列(17a)和第二微透镜阵列(17b)具有横向偏移Δ，对于该横向偏移适用：

Δ＝±p/(2N+1)，

其中，N表示所述相干激光射束(3.1，...，3.N)的数量，p表示相应的微透镜阵列(17a，b)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距，并且其中，对于在所述第一微透镜阵列(17a)和所述第二微透镜阵列(17b)之间的间距d适用：

d＝p²/(Nλ_L)，

其中，λ_L表示激光波长。

8.根据权利要1或2所述的设备，在所述设备中，所述微透镜组件(11)包括第一微透镜阵列(17a)和第二微透镜阵列(17b)，为了形成朝不同于零的衍射级次B衍射的组合激光射束(12)，所述第一微透镜阵列(17a)和第二微透镜阵列(17b)具有横向偏移Δ，对于该横向偏移适用：

Δ＝p/NB，

其中，N表示所述相干激光射束(3.1，...，3.N)的数量，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距。

9.根据权利要求1或2所述的设备，所述设备进一步包括：耦合输入光学器件(18)，所述耦合输入光学器件用于将所述相干激光射束(3.1，...，3.N)耦合输入到所述微透镜组件(11)中，其中，所述耦合输入光学器件(18)构造为将相邻的相干激光射束(3.1，3.2；3.2，3.3)以预给定的角度差δθ耦合输入到所述微透镜组件(11)中，对于该角度差适用：

δθ＝λ_L/p，

其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距。

10.根据权利要求9所述的设备，在所述设备中，所述耦合输入光学器件(18)具有至少一个聚焦装置(19)，以便将多个相干激光射束(3.1，...，3.N)聚焦到所述微透镜组件(11)上。

11.根据权利要求10所述的设备，在所述设备中，为了校正所述多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的相位波前

所述耦合输入光学器件(18)包括至少一个另外的成像光学器件。

12.一种激光***(1)，其包括：

至少一个用于产生数量N个相干激光射束(3.1，...，3.N)的激光源(2)、多个用于发射多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的发射面(8.1，...，8.N)以及根据以上权利要求中任一项所述的设备(16)，所述设备用于将所述数量N个相干激光射束(3.1，...，3.N)组合为组合激光射束(12)。

13.根据权利要求12所述的激光***，在所述激光***中，所发射的相干激光射束(3.1，...，3.N)具有高斯形射束轮廓、甜甜圈形射束轮廓或高帽射束轮廓。

14.根据权利要求12或13所述的激光***，所述激光***进一步包括：控制装置(15)，所述控制装置构造为用于根据所发射的相干激光射束(3.1，...，3.N)的数量N来调整所述微透镜组件(11)的焦距(f_E)。

15.根据权利要求14所述的激光***，在所述激光***中，所述聚焦装置(19)和所述微透镜组件(11)之间的间距(L2)能调整，并且在所述激光***中，所述控制装置(15)构造为用于根据所发射的相干激光射束(3.1，...，3.N)的数量N来调整所述间距(L2)。

16.根据权利要求12或13所述的激光***，在所述激光***中，所述聚焦装置(19)布置为距离所述微透镜组件(11)的第一微透镜阵列(17a)隔开所述聚焦装置的焦距f₂大小的间距(L2)，并且所述聚焦装置(19)的焦距f₂、所述另外的成像光学器件(21)的焦距f₁和所述微透镜组件(11)的焦距f_E满足以下条件：

f₁＝-f₂ ²/f_E。

17.根据权利要求16所述的激光***，在所述激光***中，所述另外的成像光学器件(21)的焦距(f₁)能调整，并且所述控制装置(15)构造为用于根据所发射的相干激光射束(3.1，...，3.N)的数量N来调整所述另外的成像光学器件(21)的焦距(f₁)。

18.根据权利要求12或13所述的激光***，在所述激光***中，相邻的发射面(8.1，...，8.N)等距地布置并且彼此间具有间距δx，该间距由：

δx＝λ_Lf₂/p，

得出，其中，λ_L表示激光波长，f₂表示所述聚焦装置(19)的焦距，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距。

19.根据权利要求12或13所述的激光***，在所述激光***中，相邻的发射面(8.1，...，8.N)等距地布置在圆弧(25)上并且取向为将相邻的相干激光射束(3.1，3.2；3.2，3.3)以预给定的角度差δθ耦合输入到所述微透镜组件(11)中，对于该角度差适用：

δθ＝λ_L/p，

其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距。

20.根据权利要求12或13所述的激光***，在所述激光***中，所述耦合输入光学器件具有或形成射束成形光学器件(18)，所述射束成形光学器件用于使相应的相干激光射束(3.1，...，3.N)在耦合输入到所述微透镜组件(11)中时以预给定的发散角(α_D)成形。

21.根据权利要求20所述的激光***，所述激光***具有偶数数量N个发射面(8.1，...，8.N)，其中，所述射束成形光学器件(18)具有焦距f，该焦距满足以下条件：

f＝p²/λ_L，

其中，λ_L表示激光波长，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距。

22.根据权利要求12或13所述的激光***，所述激光***具有偶数数量N个发射面(8.1，...，8.N)，其中，所述微透镜组件(11)具有移相装置(25)，所述移相装置构造为用于在相干激光射束(3.1，...，3.N)的射线束(26)之间产生大小为π的恒定相位偏移，所述射线束穿过相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的相邻微透镜(20a，b；20a-c)。

23.根据权利要求12或13所述的激光***，所述激光***进一步包括：

波长分散的第一元件，所述第一元件布置在所述微透镜组件(11)前面并且用于将所述相干激光射束(3.1，...，3.N)在光谱上分解为分开地穿过所述微透镜组件(11)的多个射线束(26a-c)，以及

波长分散的第二光学元件，所述第二光学元件布置在所述微透镜组件(11)后面并且用于将所述射线束(26a-c)在光谱上合并以形成具有波长(λ_L)的组合激光射束(12)。

24.根据权利要求23所述的激光***，在所述激光***中，所述耦合输入光学器件(18)具有准直透镜(31)，所述准直透镜构造为非球面透镜。

25.一种用于将数量N个相干激光射束(3.1，...，3.N)组合为至少一束组合激光射束(12，12a，b)的方法，所述方法包括：

将所述相干激光射束(3.1，...，3.N)耦合输入到具有至少两个微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜组件(11)中；在所述微透镜组件(11)中将所述数量N个相干激光射束(3.1，...，3.N)组合为至少一束组合激光射束(12，12a，b)，其中，所述方法进一步包括：

调整第n束相干激光射束(3.1，...，3.N)的相位

该相位由：

得出，其中，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距，f_E表示所述微透镜组件(11)的焦距，λ_L表示激光波长，其中适用：

其中，n的取值范围为1到N。

26.根据权利要求25所述的方法，在所述方法中，调整所述微透镜组件(11)的焦距f_E，该焦距满足以下条件：

f_E＝p²/(λ_LN)，

其中，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距，λ_L表示激光波长。

27.根据权利要求25或26所述的方法，在所述方法中，所述耦合输入借助耦合输入光学器件(18)进行，所述耦合输入光学器件具有聚焦装置(19)，其中，所述方法进一步包括：

调整所述聚焦装置(19)和所述微透镜组件(11)之间的间距L2，该间距由：

L2＝f₂-p²/(Nλ_L)，

得出，其中，f₂表示所述聚焦装置(19)的焦距，p表示相应的微透镜阵列(17a，b；17a-c)的微透镜(20a，b；20a-c)的网栅间距，λ_L表示激光波长。

28.根据权利要求25或26所述的方法，在所述方法中，所述耦合输入借助耦合输入光学器件(18)进行，所述耦合输入光学器件具有聚焦装置(19)和一个另外的成像光学器件(21)，其中，所述方法进一步包括：调整所述另外的成像光学器件(21)的焦距f₁，该焦距由：

f₁＝-f₂ ²/f_E，

得出，其中，f₂表示所述聚焦装置(19)的焦距，f_E表示所述微透镜组件(11)的焦距。

Images