WO2007019878A1 - Laseranordnung - Google Patents

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WO2007019878A1 PCT/EP2005/009011 EP2005009011W WO2007019878A1 WO 2007019878 A1 WO2007019878 A1 WO 2007019878A1 EP 2005009011 W EP2005009011 W EP 2005009011W WO 2007019878 A1 WO2007019878 A1 WO 2007019878A1
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laser light
light sources
laser
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optical fiber
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PCT/EP2005/009011
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English (en)
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Daniel Bartoschewski
Björn LANGER
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Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg
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    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar

Definitions

  • the present invention relates to a laser arrangement, suitable for coupling laser light into at least one optical fiber, comprising a plurality of laser light sources, which from a
  • Light entrance surface of the at least one optical fiber are arranged spaced and a diaphragm, which is suitable for a spatial limitation of the laser light emitted during the operation of the laser light sources prior to coupling into the at least one optical fiber.
  • Emitter used as radiation sources and arranged in such a way that the distances of the radiation sources are different from the light entry surface of the optical fiber. If the resulting laser light beam before focusing on the light entry surface of the optical fiber with only a single
  • the present invention is based on the object to propose a laser arrangement in which astigmatism errors can be avoided in a simple manner and their space requirement is relatively low.
  • the laser light sources comprise at least one group of first laser light sources and at least one further group of second laser light sources
  • the laser arrangement comprises coupling means adapted to interconnect the laser light during operation of the first and second laser light sources prior to entry into the at least one optical fiber to pair.
  • the laser light sources of at least one of the groups of first and second laser light sources are arranged spaced apart from one another in the vertical direction.
  • the space requirement of the laser arrangement can be reduced.
  • both the respectively adjacent first laser light sources and the respectively adjacent second laser light sources are spaced apart in the vertical direction, so that the space requirement of the laser arrangement can be kept relatively small.
  • the distance of adjacent first and second laser light sources in the vertical direction is at least 1.0 mm.
  • each of the first and second laser light sources is assigned at least one reflection means, suitable for reflecting the laser light emitted by the first and second laser light sources in the direction of a common main propagation direction of the respective group of first and second laser light sources.
  • the laser assembly can be made more compact, so that their space requirements can be further reduced.
  • each of the first and laser light sources is assigned at least one fast axis collimation means. This achieves a collimation of the laser light in the fast-axis direction (fast direction), so that the
  • Beam quality can be improved.
  • the fast-axis collimation means comprise at least one cylindrical lens.
  • At least one of the groups of first and second laser light sources is assigned at least one slow-axis collimation means.
  • Beam Quality of the laser light before coupling into the optical fiber can be further improved.
  • the slow-axis collimation means comprise at least one cylindrical lens.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that at least one of the groups of laser light sources is associated with at least one phase delay means.
  • the phase delay means which is arranged in the beam path of the first and / or second laser light sources, allows a targeted change in the polarization of the laser light emitted by the first and second laser light sources.
  • phase delaying means may be a ⁇ / 2
  • Be delay element This causes a rotation of the plane of polarization of the laser light by 90 °.
  • Polarization coupling device comprise, suitable for coupling the laser light emitted by the group of first laser light sources with the laser light emitted by the group of second laser light sources. In this way, coupling of the laser light emitted from the first and second laser light sources to simple
  • the polarization coupling device is a polarization beam splitter.
  • the coupling means have at least one beam deflecting means, which is suitable deflecting laser light emitted by at least one of the groups of first and second laser light sources in the direction of the polarization coupling device.
  • the main propagation directions of the laser light emitted from the first and second laser light sources may be substantially parallel to each other.
  • the beam deflecting means may be arranged, for example, for a deflection of the laser light by 90 °.
  • the beam deflecting means comprise at least one mirror element.
  • the laser arrangement has at least one spherical lens means, which is arranged in the beam propagation direction behind the diaphragm, suitable for focusing the coupled laser light of the first and second laser light sources onto the light entry surface of the at least one optical fiber. This allows a good focus and thus a relatively low-loss coupling of the
  • Laser light can be achieved in the optical fiber.
  • the laser arrangement which is suitable for coupling laser light into an optical fiber, comprises a plurality of laser light sources 1 00 - 1 13, which are spaced from a light entry surface of an optical fiber, which is not explicitly shown in Fig. 1.
  • the laser arrangement comprises a total of fourteen laser light sources 100-1.
  • the laser light sources 100-113 are preferably individual semiconductor laser diodes (so-called single emitters) whose
  • Light exit surfaces may have a width of about 100 microns and each of which may have a power of about 4 watts.
  • laser diode bars may be used as laser light sources.
  • Each of the laser light sources 100-113 is associated with a respective fast-axis collimation means, which is arranged in front of the approximately 100 ⁇ m wide light exit surface of the corresponding laser light source 100-113. To simplify the presentation, the
  • Laser light sources 100-113 and their respective associated fast axis collimation means are indicated schematically in FIG. 1 as a single component.
  • the fast-axis collimation means may, for example, comprise at least one cylindrical lens and allow a collimation of the light emitted by the laser light sources 100-1
  • each of the laser light sources 100-113 is assigned a respective reflection means 200-213, which is arranged at a distance from the corresponding laser light source 100-113 in the beam path of the laser arrangement.
  • Reflecting means 200-213 may, for example, comprise at least one mirror element.
  • the laser light sources 100-113 are grouped into a group of first laser light sources
  • each of the laser light sources 1 00 - 1 13 of the two groups of first and second laser light sources 100 - 106, 107 - 1 13 each one of the reflection means 200 - 206 and 207 - 213 assigned.
  • the reflection means 200 - 206 are with respect to their associated first laser light sources 100 - 106 in the beam path of the laser array in the manner angeord net and each with respect to a vertical axis extending from the plane rotated such that the first laser light sources 100 - emitted light after reflection at their respective associated reflection means 200 - 206 can propagate substantially in the z direction.
  • the first laser light sources 100 - 106 are also arranged in this embodiment in the vertical direction and thus offset in height to each other. In this case, the first laser light sources 1 00 - 106 can be arranged offset relative to each other, for example, in the vertical direction and thus in height by about 1, 1 mm.
  • the reflection means 200 - 206 can likewise be arranged offset from each other by approximately 1, 1 mm in the vertical direction.
  • the mutually offset arrangement of the first laser light sources 100 - 106 means that the laser light emitted by the first laser light sources 100 - 106 in different, spaced-apart reflection planes, each through the
  • Propagation directions of the incident on the reflection means 200 - 206 and spanned by these laser beams are spanned, can propagate. In this way, a relatively compact design of the laser arrangement can be achieved.
  • Reflecting means 200 - 206 will be referred to hereinafter as the main propagation direction of the laser light of the group of first laser light sources 1 00 - 106.
  • the second laser light sources 107 - 1 13 are also arranged offset in height in the vertical direction relative to each other.
  • adjacent second laser light sources 107-113 can be arranged offset relative to one another, for example, in the vertical direction and thus in height by approximately 1.1 mm.
  • the reflection means 207 - 21 3 can also be arranged offset by about 1, 1 mm in the vertical direction to each other.
  • the height-offset arrangement of the second laser light sources 107-113 means that the laser light emitted by the second laser light sources 107-113 can also propagate in different, spaced-apart reflection planes.
  • the reflection means 207 - 213, which are associated with the second laser light sources 107 - 1 13, are thus arranged in the beam path of the laser array and each rotated about a vertical axis, that the laser light during operation of the second laser light sources 107 - 1 is also substantially in the z-direction, namely substantially parallel to the main propagation direction of the laser light emitted from the first laser light sources 100 - 106 can propagate.
  • This propagation direction is intended below as the main propagation direction of the group of second laser light sources
  • the first SIow axis collimation means 300 is suitable for collimation of the laser light emitted by the first laser light sources 100 - 106 and reflected by the reflection means 200 - 206 in the main propagation direction in the so-called slow axis (slow axis). to thereby improve the beam quality.
  • the first slow-axis collimation means 300 may comprise at least one cylindrical lens.
  • the second slow-axis collimation means 301 may also comprise at least one cylindrical lens.
  • the laser array has coupling means suitable for the first and second laser light sources 100 - 106, 107 - 1 13 laser light coupled before coupling into the light entry surface of the optical fiber with each other.
  • the coupling means comprise a polarization coupling device 400, which may be a conventional polarization beam splitter, for example, and a beam deflecting means 500.
  • a phase retarder 600 which in this embodiment is a ⁇ / 2 retardation element, is provided in the beam path of the second laser light sources 107-113 is. That of the second laser light sources 107
  • Delay element a 90 ° rotation of the polarization direction.
  • the laser light is then by means of the Strahlablenkstoffs 500, which may for example comprise at least one mirror element, by 90 ° in the direction of the polarization coupling device
  • the laser light of the second laser light sources 107-113 deflected at the beam deflection means 500 is coupled to one another via the polarization with the laser light emitted by the first laser light sources 100- 106. It can be seen that the coupling of the
  • Laser light in this embodiment takes place both geometrically and via the polarization.
  • the laser light emitted from the first laser light sources 100-106 is coupled with the laser light emitted from the second laser light sources 107-113, and then propagates in the z direction through a diaphragm 700 which is in Beam propagation direction behind the
  • Polarization coupling device 400 is arranged, and then applies to a spherical lens means 800, which images the laser light onto the light entry surface of the optical fiber is not explicitly shown, so that the laser light can be coupled into the optical fiber with high power.
  • the laser arrangement shown here provides an anastigmatic arrangement of laser light sources 100-11 and, by virtue of the particular configuration, enables the suppression of laser beams hitting the optical fiber at slow angles in the slow axis (slow axis). It can thereby be achieved that the optical fiber is not heated to a tolerable level by laser light incident at too large angles or impinging on a fiber cladding of the optical fiber, and thus may possibly be damaged.
  • the laser arrangement requires only a single diaphragm 700, which is arranged in the beam propagation direction in front of the spherical lens means 800.
  • a light spot with a diameter of less than about 50 ⁇ m half-width can be made available both in the fast and in the slow axis.
  • the number of lenses used can also be kept relatively low in the embodiment shown here and the total space requirements of the laser assembly can be reduced.
  • the laser arrangement requires in this embodiment, only fourteen fast-axis collimation means and also two slow-axis collimation means 300, 301 and only a single spherical lens means 800, which is used for focusing the
  • Laser light is suitable for the light entry surface of the optical fiber.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laseranordnung, geeignet zur Einkopplung von Laserlicht in mindestens eine optische Faser, umfassend eine Mehrzahl von Laserlichtquellen (100 - 113), die von einer Lichteintrittsfläche der mindestens einen optischen Faser beabstandet angeordnet sind, eine Blende (700), die für eine räumliche Begrenzung des während des Betriebs der Laserlichtquellen (100 - 113) emittierten Laserlichts vor der Einkopplung in die mindestens eine optische Faser geeignet ist, wobei die Laserlichtquellen (100 - 113) mindestens eine Gruppe erster Laserlichtquellen (100 - 106) und mindestens eine Gruppe zweiter Laserlichtquellen (107 - 113) umfassen, und wobei die Laseranordnung Kopplungsmittel aufweist, geeignet, das Laserlicht während des Betriebs der ersten und zweiten Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 113 ) vor dem Eintritt in die mindestens eine optische Faser miteinander zu koppeln.

Description

„Laseranordnung"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laseranordnung, geeignet zur Einkopplung von Laserlicht in mindestens eine optische Faser, umfassend eine Mehrzahl von Laserlichtquellen, die von einer
Lichteintrittsfläche der mindestens einen optischen Faser beabstandet angeordnet sind und eine Blende, die für eine räumliche Begrenzung des während des Betriebs der Laserlichtquellen emittierten Laserlichts vor der Einkopplung in die mindestens eine optische Faser geeignet ist.
Laseranordnungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Für Hochleistungslaserdiodensysteme mit Faserkopplung werden bisher Laserdiodenbarren oder einzelne Laserdioden (so genannte Single-
Emitter) als Strahlungsquellen eingesetzt und in der Weise angeordnet, dass die Abstände der Strahlungsquellen von der Lichteintrittsfläche der optischen Faser verschieden sind . Wenn der resultierende Laserlichtstrahl vor der Fokussierung auf die Lichteintrittsfläche der optischen Faser lediglich mit einer einzigen
Blende begrenzt wird, kann bei den bekannten Laseranordnungen kein hinsichtlich der räumlichen Verteilung des Laserlichts optimiertes Resultat erzielt werden. Bei den bekannten Laseranordnungen treten häufig Astigmatismusfehler auf, welche die Einkopplung des Laserlichts in die optische Faser beeinträchtigen können . Ein weiterer
Nachteil der bekannten Laseranordnungen besteht darin, dass ihr Platzbedarf auf Grund einer Vielzahl optischer Elemente häufig relativ groß ist.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Laseranordnung vorzuschlagen, bei der auf einfache Weise Astigmatismusfehler vermieden werden können und deren Platzbedarf relativ gering ist.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Laseranordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 . Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Laserlichtquellen mindestens eine Gruppe erster Laserlichtquellen und mindestens eine weitere Gruppe zweiter Laserlichtquellen umfassen, und dass die Laseranordnung Kopplungsmittel aufweist, geeignet, das Laserlicht während des Betriebs der ersten und zweiten Laserlichtquellen vor dem Eintritt in die mindestens eine optische Faser miteinander zu koppeln. Durch die Aufteilung der Laserlichtquellen in zwei Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen, die unabhängig voneinander betreibbar sind und durch das Vorsehen der Kopplungsmittel kann auf einfache Weise eine weitgehend astigmatismusfreie Laseranordnung zur Einkopplung von Laserlicht in eine optische Faser zur Verfügung gestellt werden.
I n einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Laserlichtquellen mindestens einer der Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen in vertikaler Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Dadurch kann der Platzbedarf der Laseranordnung verringert werden. Vorzugsweise sind sowohl die jeweils benachbarten erste Laserlichtquellen als auch die jeweils benachbarten zweiten Laserlichtquellen in vertikaler Richtung voneinander beabstandet, damit der Platzbedarf der Laseranordnung relativ klein gehalten werden kann. Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass der Abstand benachbarter erster und zweiter Laserlichtquellen in vertikaler Richtung mindestens 1 ,0 mm beträgt. Beispielsweise kann der Abstand der benachbarten ersten beziehungsweise zweiten
Laserlichtquellen etwa 1 , 1 mm betragen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass jeder der ersten und zweiten Laserlichtquellen mindestens ein Reflexionsmittel zugeordnet ist, geeignet, das von den ersten und zweiten Laserlichtquellen emittierte Laserlicht in Richtung einer gemeinsamen Hauptausbreitungsrichtung der jeweiligen Gruppe erster beziehungsweise zweiter Laserlichtquellen zu reflektieren. Auf diese Weise kann die Laseranordnung kompakter ausgeführt werden, so dass deren Platzbedarf weiter verringert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist jeder der ersten und Laserlichtquellen mindestens ein Fast-Axis-Kollimationsmittel zugeordnet. Dadurch wird eine Kollimation des Laserlichts in der Fast-Axis-Richtung (schnellen Richtung) erreicht, so dass die
Strahlqualität verbessert werden kann.
Es besteht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Möglichkeit, dass die Fast-Axis-Kollimationsmittel mindestens eine Zylinderlinse umfassen.
Vorteilhafterweise ist mindestens einer der Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen mindestens ein Slow-Axis-Kollimationsmittel zugeordnet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass das von den Laserlichtquellen emittierte Licht auch in der Slow-Axis (langsamen
Richtung) kollimiert werden kann. Auf diese Weise kann die Strahlqualität des Laserlichts vor der Einkopplung in die optische Faser weiter verbessert werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Slow-Axis-Kollimationsmittel mindestens eine Zylinderlinse umfassen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der Gruppen von Laserlichtquellen mindestens ein Phasenverzögerungsmittel zugeordnet ist. Das Phasenverzögerungsmittel, das im Strahlengang der ersten und/oder zweiten Laserlichtquellen angeordnet ist, ermöglicht eine gezielte Änderung der Polarisation des von den ersten beziehungsweise zweiten Laserlichtquellen emittierten Laserlichts.
Beispielsweise kann das Phasenverzögerungsmittel ein λ/2-
Verzögerungselement sein. Dieses bewirkt eine Drehung der Polarisationsebene des Laserlichts um 90°.
Es kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Kopplungsmittel mindestens eine
Polarisationskopplungseinrichtung umfassen, geeignet, das von der Gruppe erster Laserlichtquellen emittierte Laserlicht mit dem von der Gruppe zweiter Laserlichtquellen emittierten Laserlicht zu koppeln. Auf diese Weise kann eine Kopplung des Laserlichts, das von den ersten und zweiten Laserlichtquellen emittiert wird, auf einfache
Weise über die Polarisation des Laserlichts erfolgen.
Vorzugsweise ist die Polarisationskopplungseinrichtung ein Polarisationsstrahlteiler.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen die Kopplungsmittel mindestens ein Strahlablenkmittel auf, geeignet, das von mindestens einer der Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen emittierte Laserlicht in Richtung auf die Polarisationskopplungseinrichtung abzulenken. Beispielsweise können die Hauptausbreitungsrichtungen des Laserlichts, das von den ersten und zweiten Laserlichtquellen emittiert wird, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Um das Laserlicht in der Polarisationskopplungseinrichtung miteinander zu koppeln, können die Strahlablenkmittel zum Beispiel für eine Ablenkung des Laserlichts um 90° eingerichtet sein.
Vorzugsweise umfassen die Strahlablenkmittel mindestens ein Spiegelelement.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Laseranordnung mindestens ein sphärisches Linsenmittel auf, welches in Strahlausbreitungsrichtung hinter der Blende angeordnet ist, geeignet, das miteinander gekoppelte Laserlicht der ersten und zweiten Laserlichtquellen auf die Lichteintrittsfläche der mindestens einen optischen Faser zu fokussieren. Dadurch kann eine gute Fokussierung und damit eine relativ verlustarme Einkopplung des
Laserlichts in die optische Faser erreicht werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegende Fig. 1 , die eine Draufsicht auf eine Laseranordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematisch stark vereinfachter Form zeigt.
Die Laseranordnung, die zur Einkopplung von Laserlicht in eine optische Faser geeignet ist, umfasst eine Mehrzahl von Laserlichtquellen 1 00 - 1 13, die von einer Lichteintrittsfläche einer optischen Faser, die in Fig. 1 nicht explizit dargestellt ist, beabstandet angeordnet sind . In diesem Ausführungsbeispiel weist die Laseranordnung insgesamt vierzehn Laserlichtquellen 100 - 1 13 auf. Die Laserlichtquellen 100 - 1 13 sind vorzugsweise einzelne Halbleiterlaserdioden (so genannte Single-Emitter), deren
Lichtaustrittsflächen beispielsweise eine Breite von etwa 100 μm haben können und die jeweils eine Leistung von etwa 4 Watt besitzen können. Es besteht gemäß einer hier nicht gezeigten Variante der vorliegenden Erfindung auch die Möglichkeit, Laserdiodenbarren als Laserlichtquellen einzusetzen.
Jeder der Laserlichtquellen 100 - 1 13 ist jeweils ein Fast-Axis- Kollimationsmittel zugeordnet, welches vor der etwa 100 μm breiten Lichtaustrittsfläche der entsprechenden Laserlichtquelle 100 - 1 13 angeordnet ist. Um die Darstellung zu vereinfachen, sind die
Laserlichtquellen 100 - 113 und das ihnen jeweils zugeordnete Fast- Axis-Kollimationsmittel in Fig. 1 schematisch als einzelnes Bauteil angedeutet. Die Fast-Axis-Kollimationsmittel können beispielsweise mindestens eine Zylinderlinse umfassen und ermöglichen eine Kollimation des von den Laserlichtquellen 100 - 1 13 emittierten
Laserlichts in der so genannten schnellen Achse (Fast-Axis), um auf diese Weise die Strahlqualität zu verbessern. Jeder der Laserlichtquellen 100 - 1 13 ist darüber hinaus jeweils ein Reflexionsmittel 200 - 213 zugeordnet, welches von der entsprechenden Laserlichtquelle 100 - 1 13 beabstandet im Strahlengang der Laseranordnung angeordnet ist. Jedes der
Reflexionsmittel 200 - 213 kann beispielsweise mindestens ein Spiegelelement umfassen.
Man erkennt, dass bei der hier vorgestellten Laseranordnung die Laserlichtquellen 100 - 1 13 in eine Gruppe erster Laserlichtquellen
100 - 106 sowie in eine Gruppe zweiter Laserlichtquellen 107 - 1 13 aufgeteilt sind . Wie bereits oben erwähnt, ist jeder der Laserlichtquellen 1 00 - 1 13 der beiden Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen 100 - 106, 107 - 1 13 jeweils eines der Reflexionsmittel 200 - 206 beziehungsweise 207 - 213 zugeordnet.
Die Reflexionsmittel 200 - 206 sind dabei bezüglich der ihnen zugeordneten ersten Laserlichtquellen 100 - 106 im Strahlengang der Laseranordnung in der Weise angeord net und jeweils bezüglich einer vertikalen, sich aus der Zeichenebene erstreckenden Achse derart gedreht, dass sich das von den ersten Laserlichtquellen 100 - 106 emittierte Licht nach der Reflexion an den ihnen jeweils zugeordneten Reflexionsmitteln 200 - 206 im Wesentlichen in z-Richtung ausbreiten kann. Die ersten Laserlichtquellen 100 - 106 sind in diesem Ausführungsbeispiel darüber hinaus in vertikaler Richtung und damit in der Höhe versetzt zueinander angeordnet. Dabei können die ersten Laserlichtquellen 1 00 - 106 zum Beispiel in vertikaler Richtung und damit in der Höhe um etwa 1 , 1 mm relativ zueinander versetzt angeordnet sein. Entsprechend können die Reflexionsmittel 200 - 206 ebenfalls um etwa 1 , 1 mm in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sein. Es besteht alternativ oder zusätzlich auch die Möglichkeit, insbesondere in vertikaler Richtung unterschiedlich dimensionierte Reflexionsmittel 200 - 206 einzusetzen. Die zueinander höhenversetzte Anordnung der ersten Laserlichtquellen 100 - 106 bedeutet, dass sich das von den ersten Laserlichtquellen 1 00 - 106 emittierte Laserlicht in unterschiedlichen, voneinander beabstandeten Reflexionsebenen, die jeweils durch die
Ausbreitungsrichtungen des auf die Reflexionsmittel 200 - 206 treffenden und von diesen reflektierten Laserstrahlen aufgespannt werden, ausbreiten kann. Auf diese Weise kann eine relativ kompakte Bauform der Laseranordnung erreicht werden. Die Ausbreitungsrichtung des Laserlichts nach der Reflexion an den
Reflexionsmitteln 200 - 206 soll nachfolgend auch als Hauptausbreitungsrichtung des Laserlichts der Gruppe erster Laserlichtquellen 1 00 - 106 bezeichnet werden.
Entsprechend sind die zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 in vertikaler Richtung ebenfalls relativ zueinander höhenversetzt angeordnet. Dabei können benachbarte zweite Laserlichtquellen 107 - 1 13 zum Beispiel in vertikaler Richtung und damit in der Höhe um etwa 1 , 1 mm relativ zueinander versetzt angeordnet sein. Entsprechend können die Reflexionsmittel 207 - 21 3 ebenfalls um etwa 1 , 1 mm in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sein. Es besteht alternativ oder zusätzlich auch die Möglichkeit, insbesondere in vertikaler Richtung unterschiedlich dimensionierte Reflexionsmittel 207 - 213 einzusetzen. Die höhenversetzte Anordnung der zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 bedeutet, dass sich auch das von den zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 emittierte Laserlicht in unterschiedlichen, voneinander beabstandeten Reflexionsebenen ausbreiten kann. Die Reflexionsmittel 207 - 213, die den zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 zugeordnet sind, sind also derart im Strahlengang der Laseranordnung angeordnet und jeweils um eine vertikale Achse gedreht, dass sich das Laserlicht, das während des Betriebs der zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 emittiert wird, ebenfalls im Wesentlichen in z-Richtung, und zwar im Wesentlichen parallel zur Hauptausbreitungsrichtung des von den ersten Laserlichtquellen 100 - 106 emittierten Laserlichts ausbreiten kann. Diese Ausbreitungsrichtung soll nachfolgend als Hauptausbreitungsrichtung der Gruppe der zweiten Laserlichtquellen
107 - 1 13 bezeichnet werden.
In Hauptausbreitungsrichtung der ersten Gruppe von Laserlichtquellen 100 - 106 ist hinter dem Reflexionsmittel 206, das der Laserlichtquelle 106 zugeordnet ist, ein erstes Slow-Axis-
Kollimationsmittel 300 angeordnet. Das erste SIow-Axis- Kollimationsmittel 300 ist für eine Kollimation des Laserlichts, das von den ersten Laserlichtquellen 100 - 106 emittiert und von den Reflexionsmitteln 200 - 206 in die Hauptausbreitungsrichtung reflektiert wird, in der so genannten langsamen Achse (Slow-Axis) geeignet, um dadurch die Strahlqualität zu verbessern. Beispielsweise kann das erste Slow-Axis-Kollimationsmittel 300 mindestens eine Zylinderlinse umfassen.
Entsprechend ist im Strahlengang der Laseranordnung in
Hauptausbreitungsrichtung der zweiten Gruppe von Laserlichtquellen 107 - 1 13 hinter dem Reflexionsmittel 213, welches der Laserlichtquelle 1 13 zugeordnet ist, ein zweites Slow-Axis- Kollimationsmittel 301 angeordnet, das für eine Kollimation des Laserlichts, das von den zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 emittiert und von den Reflexionsmitteln 207 - 213 in die
Hauptausbreitungsrichtung reflektiert wird, in der Slow-Axis-Richtung geeignet ist. Beispielsweise kann das zweite Slow-Axis- Kollimationsmittel 301 ebenfalls mindestens eine Zylinderlinse umfassen. Um das Laserlicht der beiden Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen 100 - 106, 107 - 1 13 vor der Einkopplung in die optische Faser zusammenzuführen, weist die Laseranordnung Kopplungsmittel auf, die dazu geeignet sind , das von den ersten und zweiten Laserlichtquellen 100 - 106, 107 - 1 13 emittierte Laserlicht vor der Einkopplung in die Lichteintrittsfläche der optischen Faser miteinander zu koppeln.
Die Kopplungsmittel umfassen in diesem Ausführungsbeispiel eine Polarisationskopplungseinrichtung 400, die beispielsweise ein herkömmlicher Polarisationsstrahlteiler sein kann, sowie ein Strahlablenkmittel 500. Darüber hinaus ist im Strahlengang der zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 ein Phasenverzögerungsmittel 600 vorgesehen, das in diesem Ausführungsbeispiel ein λ/2- Verzögerungselement ist. Das von den zweiten Laserlichtquellen 107
- 1 13 emittierte Licht, das sich nach der Reflexion an den entsprechenden Reflexionsmitteln 107 - 1 13 in Hauptausbreitungsrichtung durch das zweite Slow-Axis- Kollimationsmittel 301 ausbreitet, durchquert das Phasenverzögerungsmittel 600 und erfährt dabei auf Grund des λ/2-
Verzögerungselements eine 90°-Drehung der Polarisationsrichtung.
Das Laserlicht wird anschließend mit Hilfe des Strahlablenkmittels 500, das beispielsweise mindestens ein Spiegelelement umfassen kann, um 90° in Richtung auf die Polarisationskopplungseinrichtung
400 reflektiert. In der Polarisationskopplungseinrichtung 400 wird das am Strahlablenkmittel 500 abgelenkte Laserlicht der zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 mit dem Laserlicht, das von den ersten Laserlichtquellen 1 00 - 106 emittiert wird, über die Polarisation miteinander gekoppelt. Man erkennt, dass die Kopplung des
Laserlichts in diesem Ausführungsbeispiel sowohl geometrisch als auch über die Polarisation erfolgt. Innerhalb der Polarisationskopplungsrichtung 400 wird folglich das Laserlicht, das von den ersten Laserlichtquellen 100 - 106 emittiert wird , mit dem Laserlicht, das von den zweiten Laserlichtquellen 107 - 1 13 emittiert wird, gekoppelt und breitet sich anschließend in z-Richtung durch eine Blende 700, die in Strahlausbreitungsrichtung hinter der
Polarisationskopplungseinrichtung 400 angeordnet ist, aus und trifft anschließend auf ein sphärisches Linsenmittel 800, welches das Laserlicht auf die Lichteintrittsfläche der nicht explizit gezeigten optischen Faser abbildet, so dass das Laserlicht mit hoher Leistung in die optische Faser eingekoppelt werden kann.
Die hier gezeigte Laseranordnung stellt eine anastigmatische Anordnung von Laserlichtquellen 100 - 1 13 zur Verfügung und ermöglicht durch die besondere Konfiguration die Ausblendung von Laserstrahlen, die in der langsamen Achse (Slow-Axis) unter zu großen Winkeln auf die optische Faser treffen. Dadurch kann erreicht werde, dass die optische Faser nicht durch Laserlicht, das unter zu großen Winkeln einfällt oder auf einen Fasermantel der optischen Faser trifft, über ein tolerierbares Maß hinaus erwärmt wird und damit unter Umständen beschädigt werden kann.
Man erkennt, dass die Laseranordnung lediglich eine einzige Blende 700, die in Strahlausbreitungsrichtung vor dem sphärischen Linsenmittel 800 angeordnet ist, erfordert. Mit Hilfe der hier gezeigten Laseranordnung, bei der die Kopplung des Laserlichts sowohl geometrisch als auch über die Polarisation erfolgt, kann ein Lichtfleck mit einem Durchmesser von weniger als etwa 50 μm Halbwertsbreite sowohl in der schnellen als auch in der langsamen Achse zur Verfügung gestellt werden.
Die Anzahl der verwendeten Linsen kann bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls relativ gering gehalten und der gesamte Platzbedarf der Laseranordnung verringert werden. Die Laseranordnung erfordert in diesem Ausführungsbeispiel lediglich vierzehn Fast-Axis-Kollimationsmittel sowie darüber hinaus zwei Slow-Axis-Kollimationsmittel 300, 301 und nur eine einziges sphärisches Linsenmittel 800, das für die Fokussierung des
Laserlichts auf die Lichteintrittsfläche der optischen Faser geeignet ist.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden annähernd quadratische Verhältnisse bei der Größe des Lichtflecks und bei der
Divergenz in schneller und langsamer Achse erreicht, so dass eine im Wesentlichen anastigmatische Fokussierung beider Achsen mit nur einem sphärischen Linsenmittel 800 ermöglicht. Damit kann eine Laseranordnung zur Einkopplung von Laserlicht in eine optische Faser zur Verfügung gestellt werden, die eine Erprobung der
Kopplungseffizienz in optischen Fasern mit einem Faserkerndurchmesser von 50 μm bis 100 μm bei einer numerischen Apertur (NA) von etwa 0,22 gestattet.

Claims

Patentansprüche:
1 . Laseranordnung, geeignet zur Einkopplung von Laserlicht in mindestens eine optische Faser, umfassend:
eine Mehrzahl von Laserlichtquellen (100 - 1 13), die von einer Lichteintrittsfläche der mindestens einen optischen
Faser beabstandet angeordnet sind;
eine Blende (700), die für eine räumliche Begrenzung des während des Betriebs der Laserlichtquellen (100 - 1 13) emittierten Laserlichts vor der Einkopplung in die mindestens eine optische Faser geeignet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquellen (100 - 1 13) mindestens eine Gruppe erster Laserlichtquellen (100 - 106) und mindestens eine Gruppe zweiter Laserlichtquellen (107 - 1 13) umfassen, und dass die Laseranordnung Kopplungsmittel aufweist, geeignet, das Laserlicht während des Betriebs der ersten und zweiten Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13 ) vor dem Eintritt in die mindestens eine optische Faser miteinander zu koppeln.
2. Laseranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquellen (100 - 1 13) mindestens einer der
Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) in vertikaler Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind.
3. Laseranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter erster und zweiter
Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) in vertikaler Richtung mindestens 1 ,0 mm beträgt.
4. Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der ersten und zweiten Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) mindestens ein Reflexionsmittel (200 - 206, 207 - 213) zugeordnet ist, geeignet, das von den ersten und zweiten Laserlichtquellen
(100 - 106, 107 - 1 13) emittierte Laserlicht in Richtung einer gemeinsamen Hauptausbreitungsrichtung der jeweiligen Gruppe erster beziehungsweise zweiter Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) zu reflektieren.
5. Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Laserlichtquellen (100 - 1 13) mindestens ein Fast-Axis-Kollimationsmittel zugeordnet ist.
6. Laseranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fast-Axis-Kollimationsmittel mindestens eine Zylinderlinse umfassen.
7. Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) mindestens ein Slow-Axis-Kollimationsmittel (300, 301 ) zugeordnet ist.
8. Laseranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Slow-Axis-Kollimationsmittel (300, 301 ) mindestens eine Zylinderlinse umfasst.
9. Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) mindestens ein
Phasenverzögerungsmittel (500) zugeordnet ist.
10. Laseranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Phasenverzögerungsmittel (500) ein λ/2-Verzögerungselement ist.
1 1 . Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel mindestens eine
Polarisationskopplungseinrichtung (400) umfassen, geeignet, das von der Gruppe erster Laserlichtquellen (100 - 106) emittierte Laserlicht mit dem von der Gruppe zweiter Laserlichtquellen (107 - 1 13) emittierten Laserlicht zu koppeln .
12. Laseranordnung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Polarisationskopplungseinrichtung (400) einen Polarisationsstrahlteiler umfasst.
13. Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel mindestens ein Strahlablenkmittel (600) aufweisen, geeignet, das von mindestens einer der Gruppen erster und zweiter Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) emittierte Laserlicht in Richtung auf die Polarisationskopplungseinrichtung (400) abzulenken.
14. Laseranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkmittel (600) mindestens ein Spiegelelement umfassen
15. Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseranordnung mindestens ein sphärisches Linsenmittel (800) aufweist, welches in
Strahlausbreitungsrichtung hinter der Blende (700) angeordnet ist, geeignet, das miteinander gekoppelte Laserlicht der ersten und zweiten Laserlichtquellen (100 - 106, 107 - 1 13) auf die Lichteintrittsfläche der mindestens einen optischen Faser zu fokussieren.
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