激光器组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的激光器组件。
【背景技术】
[0002]原则上已知激光器组件，其中各掺杂有至少一种稀土(即掺杂有激光活化材料)的有源光纤分别被一个栗浦福射激励，从而在该被掺杂的有源光纤中在两个设置在各光纤端部上的并且用作谐振腔镜的光学元件之间强制产生激光辐射并且在一个光纤端部上发射辐射。在这里也已知，利用被紧密掺杂的、由光导材料(即玻璃或石英玻璃)制成的护套来包围有源光纤，该护套于是形成栗浦护套，该栗浦护套被栗浦辐射加载并且通过该栗浦护套在有源光纤中或在由有源光纤和栗浦护套形成的转换器光纤的被掺杂的芯部中激发辐射。此外已知将各光纤端部、即将转换器光纤的接口或耦入部被液体冷却介质(US 4732450)冷却，亦或将转换器光纤被沿该光纤流动的冷却介质冷却(RU2031 420)。
[0003]最后已知二极管激光器组件(DE 10 2011 016 253)，其一般包括发射激光的源以及具有板格层的光束成形光学器件，所述发射激光的源呈至少一个激光二极管堆叠的形式，该激光二极管堆叠包括多个分别设置在冷却器上的激光条，各激光条分别具有多个发射激光的并且沿慢轴相继的发射体。
【发明内容】
[0004]本发明的任务是，给出一种激光器组件，该激光器组件提供高质量的激光辐射。为了解决该任务，根据权利要求1构成激光器组件。
[0005]按照本发明的激光器组件对于已转换的激光辐射的从数千瓦直至大于十千瓦功率的功率范围是可实现的。此外按照本发明的激光器组件可用于不同的领域，即例如在医学中，但也在工件处理和/或加工中，例如用于高质量地切割工件和/或板材、用于加热工件、例如用于硬化等。用作栗浦源的二极管激光器组件例如这样实施，即，栗浦激光辐射的波长处于900nm和1050nm之间的范围中，其中这时从激光器组件或其转换器发出的已转换的激光辐射的波长较高，例如在1050nm和IlOOnm之间的范围中。
[0006]在一种优选的实施形式中，转换器光纤的栗浦护套被例如由防潮和/或防水塑料制成的至少另一个护套包围，其中该护套则在一种特别有利的实施形式中被由耐腐蚀金属材料制成的另一个外部护套包封。通过包围栗浦护套的另一个护套尤其是实现:栗浦辐射通过全反射保留在栗浦护套内并且因此栗浦辐射强烈作用到内部有源光纤上。
[0007]优选转换器光纤此外安放在管状和/或软管状的包封部中，所述包封部被冷却介质、优选液体冷却介质流经。用于使激光辐射进入或离开转换器光纤的耦入部和耦出部或对应的由可透光的材料、优选玻璃或石英玻璃制造的接口或端盖在此优选同样分别至少以一个部分区域延伸到冷却壳体的内部并且因此同样被冷却介质冷却。
[0008]激光条的“有源层”在此是这样的层，即:激光条的发射体设置在该层中并且该层的平面垂直于快轴取向，发射体的激光射线沿所述快轴具有较大的发散。
[0009]术语“基本上”或“大约”在本发明的意义中表示与各个精确值偏差+/-10%、优选+/-5%和/或以对于功能不重要的变化的形式与各个精确值偏差。
[0010]本发明的进一步构成、优点和应用可能性也由对实施例的后续说明和附图得出。在此所有说明的和/或图解描述的特征本身或以任意的组合原则上都是本发明的技术方案，而不依赖于其在权利要求中的总结或回引。权利要求的内容也成为说明书的组成部分。
【附图说明】
[0011]接着借助附图以实施例进一步解释本发明。示出:
[0012]图1按照本发明的包括有源冷却的转换器光纤的激光器组件的简化图；
[0013]图2、3图1的激光器组件的由二极管激光器组件形成的栗浦源的示意图；
[0014]图4两个激光条的激光辐射在成形之前、在扇形展开之后和在汇聚之后的构成的简化图；
[0015]图5、6转换器光纤在不同的实施形式中的横截面；
[0016]图7图1的激光器组件的已冷却的转换器光纤的放大示意图和剖面；
[0017]图8对应于图6的线1-1的剖面；
[0018]图9按照本发明的激光器组件的另一种实施形式的类似图1的示图。
【具体实施方式】
[0019]为了简化理解，在图2和3中分别以X、Y和Z表示三个彼此垂直取向的空间轴。
[0020]在图1-8中整体以I表示的激光器组件基本上包括呈光纤激光器形式的转换器2、用作用于转换器2的栗浦源的二极管激光器组件3和用于从转换器2耦出的已转换的激光辐射的调焦光学器件。上面提到的构件在该示出的实施形式中具有如下描述的构造:
[0021]二极管激光器组件3
[0022]二极管激光器组件3在该示出的实施形式中包括两个平行的并且沿Y轴方向相互错开的激光二极管堆叠5，各激光二极管堆叠分别具有多个沿Z轴方向堆叠状相叠地设置的激光条6，各激光条分别设置在一个冷却体上并且具有多个发射激光的发射体。各发射体沿其慢轴(Y轴)方向并且因此垂直于堆叠轴线或Z轴相继地设置在相应的激光条6上并且沿X轴方向发射激光，所述X轴垂直于发射体的慢轴和快轴取向并且在该示出的实施形式中是二极管激光器组件3的光轴。此外这样进行布置，即:一个堆叠5的每个激光条6与另一个堆叠5的激光条6处于同一水平上。
[0023]在呈由单射线7组成的射线束形式的、由激光条6发射的激光辐射的光路中设置在图2和3中未示出的快轴准直仪，所述快轴准直仪例如由轴线处于Y轴的柱面透镜形成并且引起激光射线或单射线7沿快轴、即垂直于激光条6的有源层的Z轴准直，在Z轴(快轴)中，每个激光条6的发射体的辐射具有最大发散。在快轴准直仪之后，激光辐射基本上作为由单射线7组成的窄带射线束，如其在图4中在位置a)中示出的。在光路中在快轴准直仪之后设置光学单元8，所述光学单元作为板格层构成并且用于进一步成形激光射线束，并且更确切地说是以如下方式成形，即，激光射线束首先分离成或扇形展开成在平行于XY平面的不同平面中的射线7.1，其中射线7.1也从平面至平面地沿Y轴相互错开，如其在图4中在位置b)中示出的。在另一个同样作为板格层构成的光学单元9中，多个激光条6的单射线7.1这时也是以在图4中在位置c)中示出的方式对角相叠地移动，从而产生射线束7.2ο在图4中再次给出堆叠5的两个激光条6的激光射线7、7.1和7.2。为了较好区别，一个激光条6的激光射线加阴影线并且另一个激光条6的激光射线不加阴影线。
[0024]详细而言，光学组件8包括两个平行的板格层8.1，各板格层在该示出的实施形式中原则上相同地构成并且分别包括多个薄板10。这些板由光导材料、例如玻璃(光学玻璃)或石英玻璃制造并且具有例如方形的坯料。每个以其表面侧在XZ平面中设置的板具有两个彼此对置的板窄边，用于激光射线的射入和射出。这些端侧相对于光轴或X轴从板至板地不同倾斜，从而产生格层状结构并且单射线7沿Z轴方向扇形展开成单射线7.1。
[0025]光学单元9同样包括多个堆叠状彼此连接的、由光导材料或玻璃或石英玻璃制成的板11。这些板11以其表面侧设置在XY平面中并且再次在激光射线的光路中分别具有两个平行的平坦端侧，用于激光射线的射入和射出。这些端侧相对于光轴(X轴)从板至板地不同倾斜，从而产生格层状结构并且单射线7.1相对于射线束7.2彼此上下移动，如其在图4中在位置c)中示出的。
[0026]在光学单元9之后设置有慢轴准直仪12，所述慢轴准直仪矫正激光射线沿慢轴(Y轴)具有的发散并且在该示出的实施形式中由柱面透镜形成，所述柱面透镜仅围绕平行于Y轴的轴线弯曲。
[0027]未示出的快轴准直仪、光学单元8和9以及慢轴准直仪12在该示出的实施形式中形成二极管激光器组件3的光束成形光学器件13。
[0028]转换器2
[0029]作为光纤激光器构成的转换器2主要具有转换器光纤14，所述转换器光纤在该示出的实施形式中是多层的，即包括由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的内部有源光纤15 (有源芯部)。所述光纤15至少掺杂有一种激光活化介质或材料、例如铒和/或镱和/或钕，并且被由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的护套16包围，所述护套形成转换器光纤14的栗浦护套(栗浦包层)并且由未掺杂的光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成。护套16被由适合的塑料、例如耐水塑料制成的另一个护套17包围。作为转换器光纤14的外部封闭部使用例如由抗腐蚀的金属材料制成的外部护套18。
[0030]在图5和6中示出转换器光纤14的该构造。如从这些图中也可得出的，作为栗浦护套起作用的护套16具有不同于圆形的横截面，以便由此优化由栗浦源或二极管激光器组件3提供的激光或栗浦辐射耦入到内部有源光纤15中的耦入。在图5中，护套16包括具有成形角部的八边形横截面并且在图6中包括具有倒圆角部的八边形横截面。内部光纤15例如具有在10 μ m和20 μ m之间的范围中的直径并且护套16具有大约400 μ m至200 μ m的直径。转换器光纤14的其他为此合适的横截面也是可能的，例如将有源光纤15偏心地布置在护套16中，所述护套也在该情况中这时优选具有不同于圆形的横截面。
[0031]转换器光纤14在其两个端部上分别设有光学接口，各接口能够实现激光辐射射入转换器光纤14中或从该转换器光纤中射出激光辐射，各光学接口采用由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的端盖19和20的形式。此外，转换器光纤14安放在包封部21的内部空间21.3中，所述包封部在该光纤的整个长度上延伸并且可由冷却介质、例如由液体冷却介质或由冷却水穿流，在所述包封部的各端部上也设置端盖19和20，各端盖为了包封部的冷却而分别以部分长度伸入包封部21或其内部空间21.3中。优选地，转换器光纤14被完全接纳在包封部21中。
[0032]按照本发明，包封部21管状或软管状地构成，并且更确切地说包括在主要被来自二极管激光器3的激光辐射加载的端盖19的区域中的冷却介质入口 21.1以及在主要也用于导出利用转换器2转换的激光辐射的端盖20的区域中的冷却介质排出口 21.2。两个端盖19和20利用用于栗浦辐射和已转换的激光辐射的防反射层调质处理并且例如借助接合连接而也与有源光纤15连接。此外端盖19和20例如具有1mm至40mm的长度并且具有在大约5mm和20mm之间的范围中的直径。
[0033]转换器2此外具有两个谐振腔镜22和23，其中的谐