本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于使激光束成形的裝置。

背景技術(shù)：

定義：激光束的傳播方向指的是激光束的平均傳播方向，尤其是當這些激光束不是平面波或者是至少部分發(fā)散的時。激光束、光束、部分射束或射束——如果沒有明確地另外說明——不表示幾何光學儀器的理想射束，而是表示真實的光束、例如具有高斯分布輪廓或平頂分布輪廓的激光束，所述具有高斯分布輪廓或平頂分布輪廓的激光束不具有無限小的而是具有擴大的射束橫截面。光應該不僅表示可見的光譜范圍，而且表示紅外線和紫外線的光譜范圍。

開頭提及的類型的裝置例如由wo2015/091392a1已知。在其中說明的裝置中，透明構(gòu)件用于使激光束成形，該構(gòu)件在其入射面及其出射面上分別具有一個由柱透鏡組成的陣列。從出射面射出的激光束被該構(gòu)件耦合輸入到光導纖維中。在此，邊緣射束的入射角限制所述裝置的效率。此外需要在大角度范圍上獲得良好的透射的涂層。雖然通過選擇高折射鏡片可以使邊緣角變小。但是，給定設計的可用的波長范圍同時下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是實現(xiàn)開頭提及的類型的裝置，在該裝置中，也可以利用低折射鏡片實現(xiàn)高的耦合效率。

這按照本發(fā)明通過開頭提及的類型的具有權(quán)利要求1的特征部分的特征的裝置來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選的構(gòu)造方案。

按照權(quán)利要求1規(guī)定，所述陣列中的至少一個陣列的光學元件是面鏡元件。在此可以規(guī)定，第一和/或第二陣列的面鏡元件相互分離或者無轉(zhuǎn)變地過渡到彼此中。因此，不中斷的反射面也應該可以視為面鏡元件陣列。在此，面鏡元件的邊界可能僅僅是虛擬的線。

存在這樣的可能性，即，現(xiàn)有技術(shù)的裝置的折射面被反射面或折射并反射的面代替?！懊妗痹诖丝梢员硎舅鲅b置的光學元件、例如用于發(fā)射極的耦合輸入光學儀器。在第一種情況下，耦合器可在擴展的波長范圍上使用。

例如存在這樣的可能性，即，發(fā)射極的激光束通過平面入射到所述裝置中，并且分別被專門針對各個發(fā)射極匹配的內(nèi)部的凹面(在此處，所述裝置外表上是凸的)反射并且同時被準直并且例如轉(zhuǎn)向90°。在完全反射的耦合器中，在射出時以相反順序發(fā)生相應的內(nèi)容：每個激光束被內(nèi)部的凹面聚焦，并且例如在其從所述裝置射出之前又偏轉(zhuǎn)90°。

備選地，發(fā)射極的激光束可以射到鏡面反射的凹面上(例如離軸拋物面)，所述凹面使這些激光束偏轉(zhuǎn)到另外的凹面上并且同時使其準直。然后，第二凹面將激光束聚焦到纖維芯上。

所述裝置的入射面不必是平的。入射的激光束的方向可以相對于出射的激光束任意定向。也可以發(fā)生多于兩次內(nèi)部反射。

可以規(guī)定的是，所述裝置包括如下構(gòu)件，在該構(gòu)件中構(gòu)成有面鏡元件，從而發(fā)生內(nèi)部反射。在此，在其中構(gòu)成有面鏡元件的構(gòu)件可以具有入射面和出射面，尤其是，入射面和/或出射面是曲面。

存在這樣的可能性，即，所述裝置包括如下構(gòu)件，在所述構(gòu)件的外側(cè)上布置有第一陣列和第二陣列，其中，所述陣列可從同一側(cè)接近，從而在制造所述裝置的范疇內(nèi)能從一側(cè)實現(xiàn)面鏡元件的成形。

可以規(guī)定的是，全部光學元件是面鏡元件，或者所述裝置不僅包括面鏡元件而且包括透鏡元件。尤其是，所述裝置可以包括至少一個陣列、優(yōu)選兩個陣列的面鏡元件，并且尤其是附加地包括至少一個陣列、優(yōu)選兩個陣列的透鏡元件。

附圖說明

在參照附圖的情況下更詳細地說明本發(fā)明。其中：

圖1示出按照本發(fā)明的裝置的第一實施方式的示意性側(cè)視圖；

圖2示出按照圖1的裝置的相對于圖1轉(zhuǎn)動了的側(cè)視圖；

圖3示出按照本發(fā)明的裝置的第二實施方式的示意性側(cè)視圖；

圖4示出按照本發(fā)明的裝置的第三實施方式的示意性透視圖；

圖5示出按照圖4的裝置的相對于圖4轉(zhuǎn)動了的透視圖。

具體實施方式

在所述附圖中，相同的或功能相同的部件或光束配設有相同的附圖標記。此外，在所述附圖之一中，為了更好地辨別定向而畫入了笛卡爾坐標系。

在從圖1和圖2中可見的實施方式中，示意性地標明激光二極管棒的五個發(fā)射極1，從這些發(fā)射極發(fā)出激光束2。該實施方式的按照本發(fā)明的裝置包括基本上u形的構(gòu)件3，該構(gòu)件具有一個基面4和兩個在相對的側(cè)面上從基面4出發(fā)的突出部5、6。

在突出部5、6中的每個突出部上分別布置有一個陣列7、8的面鏡元件9、10。在此，面鏡元件9、10構(gòu)成為突出部5、6的外側(cè)的反射區(qū)域，從而激光束2不入射到構(gòu)件3中。

面鏡元件9、10是所述構(gòu)件的成型面，這些成型面配設有反射涂層。在此，面鏡元件9、10布置在如下的面上，這些面在圖1和2中可從上方接近，從而簡化了面鏡元件的制造，因為為了面鏡元件的面的成型例如僅必須從一側(cè)實現(xiàn)要加工材料的壓制。

圖1和圖2示出：第一陣列7的面鏡元件9小于第二陣列8的面鏡元件10。此外示出：兩個陣列7、8的面鏡元件9、10構(gòu)成為凹面鏡，從而配設有反射涂層的面相應地是凹的。

從發(fā)射極1發(fā)出的激光束2被第一陣列7的面鏡元件9反射到第二陣列8的面鏡元件10。激光束2被第二陣列8反射到未示出的光導纖維的入射面11上。在此，各個發(fā)射極1的激光束2分別被第一陣列7的面鏡元件9中的一個面鏡元件準直。這些被準直的激光束2中的每個激光束可以分別被第二陣列8的面鏡元件10中的一個面鏡元件朝向光導纖維的纖維芯偏轉(zhuǎn)并且聚焦到入射面11上。

按照圖1和圖2的設計允許相對與波長無關(guān)地形成激光束2，因為激光束2不穿過構(gòu)件3。必要時，通過選擇反射涂層可以引起波長相關(guān)性。

陣列7、8的面鏡元件9、10可以如此構(gòu)造，使得面鏡元件使激光束偏轉(zhuǎn)，如這在wo2015/091392a1中已經(jīng)針對透鏡陣列進行說明的那樣。對此，使wo2015/091392a1通過援引成為本申請的技術(shù)方案。

第一陣列7的面鏡元件9沿第一方向并排布置，該第一方向相當于在圖2中標明的笛卡爾坐標系的x方向。第二陣列8的面鏡元件10沿第二方向并排布置，該第二方向相當于在圖2中標明的笛卡爾坐標系的y方向。在此，第二方向y可以垂直于第一方向x。z在該坐標系中表示由第二陣列8反射的激光束的平均傳播方向。

第一陣列7的面鏡元件9沿第二方向y相互錯開地布置，而第二陣列8的面鏡元件10沿第一方向x相互錯開地布置。

尤其是，第一陣列7的面鏡元件9的數(shù)量等于第二陣列8的面鏡元件10的數(shù)量或激光二極管棒的發(fā)射極1的數(shù)量。在此，第一陣列7和/或第二陣列8可以如此構(gòu)造，使得由第一陣列7的面鏡元件9反射的激光束準確地被第二陣列8的面鏡元件10反射。

第一陣列7的面鏡元件9尤其是構(gòu)成為柱面鏡或類似柱面的面鏡，其中，其柱軸線至少部分沿x方向延伸。在此，例如中間的面鏡元件9的柱軸線平行于x方向，而另外的面鏡元件9的柱軸線與x方向成大于0°或小于0°的角度。

第二陣列8的面鏡元件10尤其是也構(gòu)成為柱面鏡或類似柱面的面鏡，其中，其柱軸線至少部分沿y方向延伸。在此，例如中間面鏡元件10的柱軸線平行于y方向，而另外的面鏡元件10的柱軸線與y方向成大于0°或小于0°的角度。

此外存在這樣的可能性，即，第一陣列7的面鏡元件9分別相互傾斜，從而面鏡元件9中的每個面鏡元件具有如下的定向，該定向不同于另外的面鏡元件9的定向。第一陣列7的面鏡元件9的傾斜在此可以沿y方向?qū)崿F(xiàn)。

此外存在這樣的可能性，即，第二陣列8的面鏡元件10相互不同地傾斜，從而面鏡元件10中的每個面鏡元件具有如下定向，該定向不同于另外的面鏡元件10的定向。第二陣列8的面鏡元件10的傾斜在此可以沿x方向?qū)崿F(xiàn)。

所示的裝置可以使從未示出的激光二極管棒的發(fā)射極1發(fā)出的激光束2成形。在此，尤其是x方向相當于激光二極管棒的慢軸，而y方向相當于激光二極管棒的快軸。

第一陣列7的面鏡元件9和第二陣列8的面鏡元件10分別不僅用于使射到其上的激光束2偏轉(zhuǎn)，而且用于映射(塑造，abbildung)或準直激光束2。

在此，第一陣列7的面鏡元件9例如可以使從各個發(fā)射極1發(fā)出的激光束2關(guān)于快軸或者說y方向分別映射到光導纖維的入射面11上。

同時，第一陣列7的偏心的面鏡元件9的柱軸線的不同定向引起：從這些面鏡元件發(fā)出的激光束2沿x方向朝向光軸線偏轉(zhuǎn)，并且射到第二陣列8的面鏡元件10上。附加地，第一陣列7的面鏡元件9的分別不同的傾斜引起：從這些面鏡元件發(fā)出的激光束2從光軸線離開向上和向下沿y方向偏轉(zhuǎn)并且射到第二陣列8的相應的面鏡元件10上。

此外，第二陣列8的面鏡元件10例如可以使從各個發(fā)射極1發(fā)出的激光束2關(guān)于慢軸或者說x方向分別映射到光導纖維的入射面11上。

同時，第二陣列8的偏心的面鏡元件10的柱軸線的不同定向引起：從第一陣列7的偏心的面鏡元件9發(fā)出的激光束2沿x方向如此偏轉(zhuǎn)，使得其在y-z平面中延伸(參加圖2)。附加地，第二陣列8的面鏡元件10的分別不同的傾斜引起：從第一陣列7的偏心的面鏡元件9發(fā)出的激光束2沿y方向朝向光軸線向上和向下偏轉(zhuǎn)并且射到光導纖維的入射面11上。

備選地存在這樣的可能性，即，第一陣列7的面鏡元件9和/或第二陣列8的面鏡元件10不映射、而是準直從各個發(fā)射極1發(fā)出的激光束2。關(guān)于慢軸和快軸被準直的激光束可以緊接著借助于更廉價的球形光學儀器例如聚焦到光導纖維的入射面11上。

代替構(gòu)成為柱面鏡或類似柱面的面鏡的構(gòu)造，第一和/或第二陣列7、8的面鏡元件9、10也可以具有不僅沿x方向而且沿y方向的彎曲。在此，面鏡元件9、10的表面例如可以通過混合的多項式來描述，在所述多項式中不僅存在每個軸的偶數(shù)項，而且也存在以x和y的混合項。也是可能的是，以x和y的奇數(shù)項高于僅僅以第一階的奇數(shù)項。

一方面圖3以及另一方面圖4和圖5示出各個實施例，在這些實施例中，面鏡元件9、10不布置在構(gòu)件3的外側(cè)上、而是布置在構(gòu)件3的內(nèi)部，從而發(fā)生內(nèi)部反射。

在圖3中設有用于激光束的平的入射面12和同樣平的出射面13。但是，入射面12和/或出射面13也可以構(gòu)成為曲面并且例如具有適合的非柱面或非球面的形狀。

通過入射面12射入構(gòu)件3中的激光束2在構(gòu)成第一陣列7的面上被反射并且同時被偏轉(zhuǎn)以及被準直，所述面適當?shù)爻尚尾⑶冶匾獣r在外表被涂覆。在此，第一陣列7的面鏡元件9可以相互分離或者無轉(zhuǎn)變地過渡到彼此中。

構(gòu)成第二陣列8的面重新反射激光束2，所述面適當?shù)爻尚尾⑶冶匾獣r在外表被涂覆。所述構(gòu)成第二陣列8的面可以已經(jīng)具有聚焦特性和/或使光束成形的特性。第二陣列8的面鏡元件10也可以相互分離或者無轉(zhuǎn)變地過渡到彼此中。

構(gòu)成第一陣列7和第二陣列8的面尤其是形成為凸的。

激光束通過出射面13從構(gòu)件3射出。在圖4和圖5中示出的實施例中，出射面13具有彎曲部、特別是具有引起或支持聚焦的形狀。