包括光学泵浦扩展腔激光器的激光设备的制造方法_2

文档序号:9925513阅读:来源:国知局
于例如靠近增益元件的第一光学元件的侧面处的球形突起而聚焦。第一光学元件的相对侧面在该情况下可以是平坦且镜面的,使得谐振射束的主要部分通过突起反射回到增益元件上的相应栗浦斑点。栗浦反射镜可以提供在与突起相同的侧面上,例如借助于相应成形的镜面表面而布置在突起周围。可替换地,栗浦反射镜可以提供在与谐振反射镜相同的第一光学元件的侧面处。除了增益元件中的热学透镜之外,还可以使用聚焦透镜。
[0013]栗浦反射镜可以包括适配成提供栗浦斑点的子栗浦反射镜,所述栗浦斑点不重叠。可以针对每一个栗浦激光器提供球体的切分(cutting),使得每一个栗浦射束聚焦于增益元件上的分离栗浦斑点。子栗浦反射镜也可以用于提供重叠的栗浦斑点。例如,可以提供彼此相邻的环状反射镜,使得布置在增益元件周围的圆形上的栗浦激光器的栗浦射束在该情况下可以例如聚焦于重叠的栗浦斑点上,从而在增益元件上构建环形。可替换地或者此夕卜,可以提供射束操纵器,所述射束操纵器布置在栗浦激光器与栗浦反射镜之间。栗浦操纵器适配成提供栗浦斑点,所述栗浦斑点不重叠。射束操纵器可以例如是棱镜或者微透镜的阵列以对栗浦射束重定向。在大多数应用中,微透镜可以是有用的以便增加栗浦射束的光辉。阵列的微透镜在该情况下可以关于由射束的发射方向所给定的栗浦激光器的光轴而偏移。栗浦射束的所得倾斜角可以选择成使得每一个栗浦射束与栗浦反射镜组合地聚焦于不同栗浦斑点。
[0014]激光设备可以包括第二光学元件。第二光学元件包括栗浦反射镜和射束转向器,其中射束转向器和扩展腔反射镜适配成使激光射束展开。谐振射束可以例如在增益元件和射束展开器之间平行。射束转向器可以提供关于增益元件的光轴倾斜的表面,增益元件的光轴平行于增益元件与射束转向器之间的栗浦射束。射束转向器可以例如是扩展透镜、包括具有不同倾斜角的若干环形子表面的表面、或者其中子表面具有针对每一个谐振射束的单独倾斜角的表面。此外,可以使用光栅以便使谐振射束转向。扩展腔反射镜取决于射束转向器而布置成使得谐振射束被反射回到对应栗浦斑点。射束转向器可以例如是具有第一焦点的透镜,并且扩展腔反射镜在该情况下包括具有第二焦点的反射表面。扩展腔反射镜以第一焦点与第二焦点重合的方式进行布置。增益元件的光轴在该情况下优选地与扩展腔反射镜的光轴重合。该配置可以尤其适合用于重叠栗浦斑点相应地谐振射束。在非重叠栗浦斑点相应地谐振射束的情况下,扩展腔反射镜可以包括反射表面,其包括圆形部段。扩展腔反射镜在该情况下可以布置成使得圆形部段的中间点与第一焦点重合。透镜可以是柱体透镜使得扩展腔反射镜还是柱体的部分。柱体透镜具有与透镜表面平行的焦线。具有扩展腔反射镜的柱体的切分还具有中线,并且中线与柱体透镜的焦线重合。在可替换方案中,可以提供圆形(常规)透镜使得扩展腔反射镜是球体的切分,其中球体的中间点与圆形透镜的焦点重合使得谐振射束反射回到对应栗浦斑点。
[0015]激光射束优选地可以通过扩展腔反射镜发射。扩展腔反射镜的反射率在该情况下必须以谐振射束的部分穿过扩展腔反射镜的方式进行适配,其中包括增益元件和扩展腔反射镜的扩展腔的增益超过激光阈值使得启用激光发射。
[0016]栗浦激光器和增益元件优选地在一个衬底上处理。栗浦激光器可以例如是垂直腔表面发射激光器(VCSEL),其与增益元件一起在一个衬底上处理。层顺序和层结构以及对应的处理在该情况下必须适配于要由栗浦激光器发射的栗浦射束的波长以及要借助于增益元件与扩展腔反射镜组合地发射的激光射束的波长。抗发射涂层可以局部提供在面向扩展腔反射镜的增益元件的侧面上以便减少不想要的损失。在一个衬底上处理栗浦激光器和增益元件可以具有以下优点:不需要栗浦激光器和增益元件的进一步对准。这种完美的对准可以简化栗浦反射镜和扩展腔反射镜的对准,尤其是如果二者提供在一个光学元件内的话,因此减少总体努力以及因而激光设备的成本。
[0017]根据另外的方面,提供一种激光系统。激光系统包括如上文所描述的激光设备。激光系统可以是激光打印系统。激光打印在这方面意味着计算机直接制版打印或者三维打印(激光烧结),其可以用于快速原型制作。其它应用有塑料、金属等的激光标记,以及热打印。
[0018]应当理解到,本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任何组合。
[0019]在下文限定另外的有利实施例。
【附图说明】
[0020]本发明的这些和其它方面从以下描述的实施例将是明显的并且将参照以下描述的实施例进行阐述。
[0021]现在将基于参照随附各图的实施例通过示例的方式来描述本发明。
[0022]在图中:
图1示出第一激光设备图2示出第二激光设备图3示出VCSEL栗浦激光器的原理概图图4示出增益元件的原理概图图5示出第三激光设备图6示出第四激光设备
图7示出具有不同栗浦斑点的增益元件的第一示例图8示出具有不同栗浦斑点的增益元件的第二示例图9示出具有不同栗浦斑点的增益元件的第三示例图10示出包括激光设备的激光系统的原理概图
在图中,相同标号自始至终是指相同的对象。图中的对象未必按照比例绘制。
【具体实施方式】
[0023]现在将借助于附图来描述本发明的各种实施例。
[0024]图1示出第一激光设备100的横截面的原理概图。第一激光设备优选地围绕增益元件160的中心轴(光轴)旋转对称。若干栗浦激光器110,优选地VCSEL阵列,与至少一个增益元件160,优选地半导体盘形激光元件(还称为0P-VECSEL)—起安装在公共热沉120上。栗浦激光器适配成向栗浦反射镜140发射栗浦射束191,其中每一个栗浦激光器可以被单独寻址。栗浦反射镜140包括具有不同形状和/或曲率半径的若干区域,所谓的子栗浦反射镜。栗浦反射镜140放置在模块前方。栗浦反射镜的反射率尽可能高(例如>99.9%)以便避免损失。栗浦反射镜140使经反射的栗浦射束192聚焦到增益元件160上,形成若干栗浦斑点170。栗浦反射镜140的子栗浦反射镜的最简单形式是离轴抛物面反射镜(或者自由形式的反射镜以将经反射的栗浦射束192成形为期望的形状)。扩展腔反射镜150位于增益元件160上方。扩展腔反射镜150位于栗浦反射镜140的中心并且因而由栗浦反射镜140围绕。扩展腔反射镜150和栗浦反射镜140在该情况下是必须关于彼此调节的分离反射镜。后者可以导致某种调节效果使得包括栗浦反射镜140和扩展腔反射镜150 二者的一个光学元件可以是有利的。扩展腔反射镜150包括子反射镜,每一个与增益元件160—起形成稳定腔,导致若干谐振射束193以及最终通过扩展腔反射镜150发射的激光射束194。扩展腔反射镜150以及因此子反射镜具有足以使得能够实现连同增益元件一起的稳定的扩展激光腔的反射率。反射率在另一方面不会太高,使得激光射束194可以穿过扩展腔反射镜150的子反射镜。反射率可以例如在90%和99.5%之间的范围中,但是可以较不取决于增益元件160。扩展腔反射镜150的子反射镜可以是简单的球形反射镜或者还可以是自由形式的反射镜。激光射束194中的每一个可以借助于对栗浦激光器110的寻址而单独寻址。激光射束194的间距借助于栗浦反射镜140和扩展腔反射镜150来确定并且可以如ΙΟΟμπι那么小。激光设备100因而使得能够实现具有激光射束194之间的小间距的众多可单独开关的激光射束194。可以避免适配成以高精度移动激光模块或者以高精度重定向激光射束的复杂机械或光学设备或者可以降低精度。
[0025]图2示出第二激光设备100。激光设备100与图1中所示的激光设备几乎相同。仅存在一些细小的差异。栗浦反射镜140和扩展腔反射镜150是一个光学元件以便
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