DE102007020789A1

DE102007020789A1 - Symmetrical radiation producing device for optical fibers, has redirection optic downstream to collimator optic in direction of main radiations for parallelizing main radiations of radiation bundles

Info

Publication number: DE102007020789A1
Application number: DE200710020789
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Schreiber; Bernd Höfer; Erik Dr. Beckert
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2008-11-13

Abstract

The device has a linear optical emitter (1) oriented in an x-direction, and a field lens arrangement downstream to the emitter in a Z-direction. The arrangement has plano-convex cylindrical lens segments with a planar surface perpendicular to the Z-direction and arranged adjacent to each other in the x-direction and in y-direction and curved around the x-direction. A collimator optic (5) is downstream to the arrangement in the z-direction. A redirection optic is downstream to the collimator optic in a direction of main radiations (8a-8d) for parallelizing the radiations of radiation bundles. Independent claims are also included for the following: (1) an arrangement comprising a radiation producing device and optical fibers (2) a method for symmetrising radiation of an optical emitter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Laserdiodenbarren zur Erzeugung symmetrisierter Strahlung.The The invention relates to a device with laser diode bars for generating symmetrized radiation.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Anordnungen zur optischen Umordnung der Strahlenbündel von nebeneinander angeordneten Emittern eines oder mehrerer Laserdiodenbarren zur Erreichung einer symmetrischen Abstrahlung bekannt ( US 6,462,883 B1 ). Diesen Systemen gemeinsam ist die Kollimation der Laserdiode in der stark divergenten vertikalen Achse (y,z-Ebene) durch eine Zylinderlinse mit hoher numerischer Apertur (Fast Axis Collimator, FAC) und eine nachfolgende individuelle Ablenkung der Bündel der einzelnen Emitter in vertikaler Richtung (Direktion), sodass diese Bündel nach Durchlaufen eines entsprechenden optischen Weges vertikal separiert auf ein Arrayelement (Redirektor) auftreffen, wodurch unter schiedliche horizontale Ablenkungen der Bündel der einzelnen Emitter in der xz-Ebene realisiert werden. Dieser Direktor/Redirektor-Ansatz ist in eine geeignete Abbildungsoptik integriert, so dass in der Bildebene dieser Optik ein überlagertes Abbild aller Emitter des Laserdiodenbarrens entsteht. In US 6,462,883 B1 werden als Direktionselement u. a. direkt nach der FAC angeordnete Prismenarrays verwendet. In WO 2005/059626 A1 kommen spezielle Kombinationen von Linsen- und Prismenflächen zum Einsatz. Der Einsatz von um die optische Achse (z-Achse) gedrehten FAC, die die Funktionen Kollimation und Direktion verbinden, ist in US 6,462,883 31 und US 6,151,168 A beschrieben.From the prior art, different arrangements for the optical rearrangement of the beam of juxtaposed emitters of one or more laser diode bars to achieve a symmetrical radiation are known ( US Pat. No. 6,462,883 B1 ). Common to these systems is the collimation of the laser diode in the highly divergent vertical axis (y, z plane) by a cylindrical lens with high numerical aperture (Fast Axis Collimator, FAC) and subsequent individual deflection of the bundles of individual emitters in the vertical direction (director ), so that these bundles after passing through a corresponding optical path vertically separated incident on an array element (redirector), whereby under different horizontal deflections of the bundles of the individual emitters are realized in the xz-plane. This director / redirector approach is integrated into a suitable imaging optics, so that a superimposed image of all emitters of the laser diode bar arises in the image plane of this optics. In US Pat. No. 6,462,883 B1 are used as a directional element among other things arranged directly after the FAC prism arrays. In WO 2005/059626 A1 special combinations of lens and prism surfaces are used. The use of FAC rotated around the optical axis (z-axis), which combine the collimation and direction functions, is in US 6,462,883 31 and US 6,151,168 A described.

Nachteilig bei der Ausbildung des Direktionselementes als Prismenarray ist das Fehlen einer Möglichkeit zur effizienten Beeinflussung der Ablenkwinkel der Bündel bei der Montage des Direktors. Eine solche ist z. B. zur Kompensation der Durchbiegung des Laserdiodenbarrens (Smile) und von Justagefehlern der FAC wünschenswert. Bei Einsatz einer um die optische Achse gedrehten FAC als Direktor sind die üblicherweise als FAC verwendeten Zylinderasphären auf Grund ihres geringen Feldradius nicht einsetzbar, was diese Variante auf Barren mit geringer Divergenz beschränkt.adversely in the formation of the directional element as a prism array the lack of a possibility for efficient influence the deflection angle of the bundles during the installation of the director. A such is z. B. to compensate for the deflection of the laser diode bar (Smile) and adjustment errors of the FAC desirable. at Use of a FAC rotated around the optical axis as director the cylinder aspheres commonly used as FAC due to their small field radius not usable, what this Variant limited to ingots with low divergence.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Symmetrierung der Strahlung von Laserdiodenbarren anzugeben, in welcher die Ablenkwinkel der Strahlbündel, beispielsweise bei der Montage, beeinflussbar sind, und welche eine verbesserte nutzbare Systemtransmission aufweist.It is therefore an object of the present invention, a device for Indicate symmetrization of the radiation of laser diode bars, in which the deflection angle of the beam, for example, at the mounting, are influenced, and which an improved usable System transmission has.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zur Erzeugung symmetrisierter Strahlung gemäß Anspruch 1, die Anordnung gemäß Anspruch 30 und das Verfahren zur Symmetrierung der Strahlung von linearen optischen Emittern gemäß Anspruch 32. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der erfindungsgemäßen Anordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den jeweiligen Unteransprüchen gegeben.These The object is achieved by the device for generating symmetrized radiation according to claim 1, which Arrangement according to claim 30 and the method for symmetrizing the radiation of linear optical emitters according to claim 32. Advantageous developments the device according to the invention, the inventive Arrangement and the method according to the invention are given in the respective subclaims.

Die Vorrichtung zur Erzeugung symmetrisierter Strahlung weist zunächst zumindest einen linearen optischen Emitter auf, worunter allgemein ein vorwiegend in einer Richtung ausgedehnter Emitter verstanden wird. Die Richtung der vorwiegenden Ausdehnung des linearen optischen Emitters wird im Folgenden als x-Richtung bezeichnet. Die Strahlung, welche ein solcher linearer optischer Emitter emittiert, ist durch eine Vielzahl von in der x-Richtung nebeneinander angeordnete Strahlbündel beschreibbar, deren Hauptstrahl in einer zur x-Richtung senkrechten Richtung orientiert ist. Diese senkrechte Richtung wird im Folgenden als z-Richtung bezeichnet. Der Hauptstrahl eines Strahlbündels ist jener Strahl bzw. jene Gerade, welche in der Mitte aller zu dem entsprechenden Strahlbündel gehörenden Strahlen verläuft. Der Weg eines Strahles, den der lineare optische Emitter in x-Richtung mittig in z-Richtung emittiert, wird hier als optische Achse bezeichnet.The Apparatus for generating symmetrized radiation has initially at least one linear optical emitter, among which general a predominantly in one direction understood emitter understood becomes. The direction of the predominant extension of the linear optical Emitter is hereinafter referred to as x-direction. The radiation, which such a linear optical emitter emits is by a Variety of juxtaposed in the x-direction beam writable, the main beam in a direction perpendicular to the x direction Direction is oriented. This vertical direction is below referred to as z-direction. The main ray of a beam is that ray, or that line, which is in the middle of all that corresponding beam bundles belonging rays runs. The path of a ray that the linear optical Emitter emitted in the x-direction in the middle in the z-direction, is here referred to as optical axis.

Der lineare optische Emitter ist vorzugsweise ein Laserdiodenbarren mit einer Vielzahl von in x-Richtung nebeneinander angeordneten Emittern. Die Vorrichtung kann hierbei so realisiert werden, dass jeweils einer der Emitter genau ein Strahlbündel emittiert, sie kann aber auch so realisiert werden, dass ein Emitter eine Vielzahl von Strahlbündeln emittiert oder dass mehrere Emitter gemeinsam ein Strahlbündel emittie ren.Of the Linear optical emitter is preferably a laser diode bar with a plurality of juxtaposed in x-direction Emitters. The device can be realized in this way that one of the emitters emits exactly one beam, but it can also be realized so that an emitter a variety emitted by bundles of rays or that multiple emitters in common emit a beam.

Vorzugsweise ist dem Laserdiodenbarren in z-Richtung auf der optischen Achse eine kollimierende Zylinderlinse (Fast Axis Collimator (FAC)) mit in x-Richtung verlaufender Zylinderachse nachgeordnet. Die FAC-Zylinderlinse ist also parallel zur Facette des Laserdiodenbarrens angeordnet. Eine solche FAC-Zylinderlinse kollimiert dann die vom Laserdiodenbarren emittierte Strahlung in y-Richtung, d. h. in der yz-Ebene. Hier wird unter dem linearen optischen Emitter der Laserdiodenbarren zusammen mit dem FAC verstanden. Vorzugsweise kollimiert diese Zylinderlinse die Strahlung zur Parallelisierung, möglich ist aber auch, dass sie den Öffnungswinkel in der yz-Ebene nur verkleinert ohne ihn zum Verschwinden zu bringen. Optional kann der FAC noch ein Array von Zylinderlinsen mit in y-Richtung verlaufenden Zylinderachsen nachgeordnet werden, die die Strahlung jedes Emitters in der xz-Ebene kollimiert.Preferably is the laser diode bar in the z-direction on the optical axis a collimating cylindrical lens (Fast Axis Collimator (FAC)) with downstream in the x-direction extending cylinder axis. The FAC cylindrical lens is thus arranged parallel to the facet of the laser diode bar. Such a FAC cylindrical lens then collimates that from the laser diode bar emitted radiation in the y-direction, d. H. in the yz plane. Here becomes below the linear optical emitter of the laser diode bar understood together with the FAC. Preferably, this cylindrical lens collimates radiation for parallelization, but it is also possible that it only reduces the opening angle in the yz plane without making him disappear. Optionally, the FAC can still an array of cylindrical lenses with cylinder axes extending in the y direction be subordinate to the radiation of each emitter in the xz plane collimated.

Dem linearen optischen Emitter ist erfindungsgemäß in z-Richtung auf der optischen Achse eine Feldlinsenanordnung nachgeordnet, welche die vom linearen optischen Emitter einfallenden Strahlbündel so ablenkt, dass in einem Abstand in z-Richtung von dieser Feldlinsenanordnung die Projektionen der Hauptstrahlen dieser Strahlbündel zusammenfallen, wobei die Hauptstrahlen auf eine Ebene projiziert werden. Vorzugsweise ist dies die xz-Ebene. Die Hauptstrahlen der durch die Feldlinsenanordnung abgelenkten Strahlbündel schneiden also in einem bestimmten Abstand in z-Richtung von der Feldlinsenanordnung eine gemeinsame, parallel zur y-Richtung verlaufende, Gerade bzw. eine entsprechende Gerade senkrecht auf der Projektionsebene. Dabei wird als y-Richtung jene Richtung be zeichnet, welche senkrecht sowohl auf der x-Richtung als auch auf der z-Richtung steht. Anders ausgedrückt haben die Hauptstrahlen der durch die Feldlinsenanordnung abgelenkten Strahlbündel für eine bestimmte z-Koordinate alle die gleiche x-Koordinate, sie fallen also in x-Richtung zusammen.The linear optical emitter is subordinated according to the invention in the z-direction on the optical axis, a field lens arrangement which detects the incident of the linear optical emitter beam deflects bundle so that coincide at a distance in the z-direction of this field lens arrangement, the projections of the main rays of these beams, the main rays are projected onto a plane. This is preferably the xz-plane. The main rays of the deflected by the field lens array beam thus intersect at a certain distance in the z-direction of the field lens arrangement a common, parallel to the y-direction, straight line or a corresponding straight line perpendicular to the projection plane. In this case, the y direction is that direction which is perpendicular both in the x direction and in the z direction. In other words, the principal rays of the ray bundles deflected by the field lens arrangement all have the same x-coordinate for a given z-coordinate, ie they coincide in the x-direction.

Die Feldlinsenanordnung bewirkt darüberhinaus eine Ablenkung der vom linearen optischen Emitter einfallenden Strahlbündel in der y-Richtung derart, dass die Hauptstrahlen der Strahlbündel in der yz-Ebene in unterschiedlichen Winkeln auseinander laufen (Direktion). Vorzugsweise sind diese Winkel so gewählt, dass Paare benachbarter Strahlbündel mit einem für alle Paare von benachbarten Strahlbündeln gleichen oder in etwa gleichen Winkel auseinander laufen. Diese Ablenkung bewirkt also eine vertikale Stapelung der Bündel.The Field lens arrangement also causes a distraction the beam from the linear optical emitter in the y-direction such that the main beams of the beams diverge at different angles in the yz plane (Direction). Preferably, these angles are chosen that pairs of adjacent beams with a for all pairs of adjacent beams are the same or Diverge at about the same angle. This distraction causes So a vertical stacking of the bundles.

Die Feldlinsenanordnung weist erfindungsgemäß eine der Zahl der abzulenkenden Strahlbündel entsprechenden Zahl von plankonvexen Linsensegmenten mit zur z-Richtung senkrechter planer Fläche auf. Diese Linsensegmente sind in x-Richtung nebeneinander angeordnet und in y-Richtung zueinander versetzt angeordnet. Das bedeutet, dass die Linsensegmente in der Projektion auf die x-Richtung nebeneinander liegen, während sie in der Projektion auf die y-Richtung zwar ebenfalls nebeneinander liegen können, sich dort aber im Normalfall überschneiden werden.The Field lens arrangement according to the invention has a corresponding to the number of beams to be deflected Number of plano-convex lens segments with the direction perpendicular to the z-direction flat surface. These lens segments are juxtaposed in the x-direction arranged and arranged offset in the y-direction to each other. The means that the lens segments in the projection in the x-direction side by side lie while projecting in the y direction Although also can be next to each other, but there normally overlap.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Linsensegmente der Feldlinsenanordnung als Teile einer unterteilten sphärischen Plankonvexlinse ausgebildet sein. Die sphärische Plankonvexlinse ist hierbei parallel zur y-Richtung geteilt, so dass zu nächst eine der Anzahl der Strahlbündel entsprechende Zahl von Feldlinsensegmenten in x-Richtung nebeneinander angeordnet sind. Diese Feldlinsensegmente werden nun parallel zur y-Richtung gegeneinander verschoben, bis sich die oben beschriebene Feldlinsenanordnung ergibt. Die als Teile einer sphärischen Plankonvexlinse ausgebildeten Feldlinsensegmente sind entsprechend der Form der plankonvexen Linse um die x-Richtung gekrümmt. Die Krümmung bewirkt in diesem Falle die oben beschriebene Ablenkung der Strahlbündel in y-Richtung. Entsprechend der Form der sphärischen Plankonvexlinse weisen die Segmente darüberhinaus eine Krümmung um die y-Richtung auf, welche in diesem Falle, wie oben beschrieben, die Hauptstrahlen in einem bestimmten Abstand in z-Richtung von der Feldlinsenanordnung in x-Richtung zusammenfallen lässt.In an embodiment of the present invention the lens segments of the field lens assembly as parts of a subdivided be formed spherical Plankonvexlinse. The spherical Plano-convex lens is divided parallel to the y-direction, so that next to one of the number of ray bundles corresponding number of field lens segments in the x-direction next to each other are arranged. These field lens segments will now be parallel to y direction shifted against each other until the above described Field lens arrangement results. The as parts of a spherical Plano-convex lens trained field lens segments are according to the Shape of the plano-convex lens curved about the x-direction. The curvature causes in this case the above-described Deflection of the beam in the y-direction. Corresponding the shape of the spherical plano-convex lens have the segments In addition, a curvature around the y-direction which, in this case, as described above, the main rays at a certain distance in the z direction from the field lens arrangement collapse in the x-direction.

Alternativ können die Linsensegmente der Feldlinsenanordnung auch als Zylinderlinsen ausgebildet sein, deren Zylinderachsen parallel zur x-Richtung verlaufen. Die Zylinderlinsen sind vorzugsweise plankonvexe Zylinderlinsen. Die Zylinderachsen der Zylinderlinsen sind hier in y-Richtung gegeneinander versetzt. Wiederum bewirkt hier die Krümmung um die x-Achse die Ablenkung der Strahlbündel in y-Richtung. Hierfür sind die Linsensegmente vorzugsweise zum Emitter hin gekrümmt und mit ihrer planen Seite vom Emitter weg orientiert.alternative Also, the lens segments of the field lens array can be designed as cylindrical lenses whose cylinder axes parallel to the x-direction. The cylindrical lenses are preferably plano-convex Cylindrical lenses. The cylinder axes of the cylindrical lenses are here offset from each other in the y direction. Again, this causes the Curvature about the x-axis the deflection of the beam in the y direction. For this purpose, the lens segments are preferably curved towards the emitter and with its flat side from Emitter oriented.

Insbesondere in Kombination mit den als plankonvexe Zylinderlinsen ausgebildeten Linsensegmenten weist die Feldlinsenanordnung vorzugsweise auch eine plankonvexe Zylinderlinse mit parallel zur y-Richtung ausgerichteter Zylinderachse auf. Vorzugsweise durchlaufen alle Strahlbündel diese Zylinderlinse so, dass sie in x-Richtung derart abgelenkt werden, dass die Hauptstrahlen aller Strahlbündel in einem Abstand in z-Richtung von der Feldlinsenanordnung in x-Richtung wie oben beschrieben zusammenfallen. Hierzu ist die Zylinderlinse vorzugsweise auf ihrer dem Emitter abgewandten Seite gekrümmt und mit ihrer planen Seite zum Emitter hin ausgerichtet.Especially in combination with the plano-convex cylindrical lenses Lens segments also preferably have the field lens arrangement a plano-convex cylindrical lens aligned parallel to the y-direction Cylinder axis on. Preferably, all the beams pass through this cylindrical lens so that they are deflected in the x-direction so be that the main rays of all the rays in one Distance in the z direction from the field lens arrangement in the x direction as described above coincide. For this purpose, the cylindrical lens preferably curved on its side facing away from the emitter and aligned with its flat side towards the emitter.

Sind die Feldlinsensegmente wie oben beschrieben als Zylinderlinsen ausgebildet, so werden sie bevorzugt in Kombination mit der in y-Richtung orientierten Zylinderlinse eingesetzt. Hierbei können die Feldlinsensegmente mit ihrer planen Seite auf der planen Seite der in y-Richtung orientierten Zylinderlinse angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Linsensegmente mit ihren Planseiten auf der Planseite der in y-Richtung orientierten plankonvexen Zylinderlinse angeklebt oder angekittet sind.are the field lens segments are formed as cylindrical lenses as described above, so they are preferred in combination with the oriented in the y-direction Cylinder lens used. Here, the field lens segments with their plan side on the plan side of the y direction oriented Cylindrical lens may be arranged. It is particularly preferred if the lens segments with their plan sides on the plan side of the in Y-direction oriented plano-convex cylindrical lens glued or are angekittet.

Vorzugsweise werden die Linsensegmente der Feldlinsenanordnung so angeordnet, dass sie auf der y-Höhe des linearen optischen Emitters alle den gleichen Abstand vom linearen optischen Emitter haben. Das bedeutet, dass die zur z-Richtung parallele Strecke zwischen dem linearen optischen Emitter und einem Feldlinsensegment für alle Feldlinsensegmente ungefähr oder genau die gleiche ist. Hierdurch kann die Pfeilhöhe der kompletten Feldlinse minimiert werden.Preferably the lens segments of the field lens array are arranged so that they are at the y-height of the linear optical emitter all have the same distance from the linear optical emitter. This means that the distance parallel to the z-direction between the linear optical emitter and a field lens segment for all field lens segments approximately or exactly the same is. This allows the arrow height of the complete field lens be minimized.

Vorzugsweise wird der gleiche Abstand dadurch realisiert, dass die Linsensegmente von der optischen Achse ausgehend in und entgegen der x-Richtung annähernd gleiche Glasdicken aufweisen. Dies bedeutet, dass die Linsendicken ausgehend von der optischen Achse in und entgegen der x-Richtung ansteigen. Feldlinsensegmente, welche nahe an der optischen Achse liegen, haben damit eine geringere Linsendicke als Feldlinsensegmente, welche weiter von der optischen Achse entfernt liegen.Preferably, the same distance is realized in that the lens segments starting from the optical axis in and against the x direction have approximately the same glass thicknesses. This means that the lens thicknesses increase starting from the optical axis in and counter to the x direction. Field lens segments, which are close to the optical axis, thus have a smaller lens thickness than field lens segments, which are farther from the optical axis.

Es ist dabei bevorzugt, dass die Linsensegmente unterschiedliche Brennweiten derart aufweisen, dass die Brennpunkte der einzelnen Segmente der Feldlinsenanordnung sich in der gleichen z-Entfernung vom linearen Emitter befinden.It It is preferred that the lens segments have different focal lengths such that the focal points of the individual segments of the Field lens array is in the same z-distance from the linear Emitter are located.

Durch die minimierte Pfeilhöhe wird die Realisierung der segmentierten Feldlinse durch Abformungstechnologien wie z. B. Glasprägen vereinfacht.By the minimized arrow height will be the realization of the segmented Field lens by impression technologies such. B. glass stamping simplified.

Die Feldlinsenanordnung wird vorzugsweise aus einem monolithischen Glaskörper mit planer Rückseite und einer x-Ausdehnung, die der des linearen Emitters entspricht und einer y-Ausdehnung, die dem y-Strahldurchmesser der Strahlbündel nach der FAC-Linse entspricht, gebildet.The Field lens arrangement is preferably made of a monolithic glass body with a flat back and an x-extension, that of the corresponds to a linear expansion and the y-beam diameter the beam after the FAC lens corresponds formed.

Es ist außerdem bevorzugt, dass die Feldlinsenanordnung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgeführt wird, dass sie in Richtung des Versatzes der Linsensegmente, also in y-Richtung justierbar ist.It is also preferred that the field lens arrangement in the device of the invention carried out so is that they are in the direction of the offset of the lens segments, so is adjustable in y-direction.

Vorteilhafterweise ist die Feldlinsenanordnung zum Zwecke der Systemjustage und zum Ausgleich von Justagefehlern um die z-Richtung in einem kleinen Winkel rotierbar. In diesem Falle sind alle wie oben beschrieben in y-Richtung orientierten oder angeordneten Komponenten der Feldlinsenanordnung in einer um diesen kleinen Winkel rotierten Richtung zur y-Richtung orientiert bzw. angeordnet. Durch die Justierbarkeit und die Rotierbarkeit sind unter anderem eine zumindest teilweise Kompensation des Smile- Effektes bei Laserdiodenbarren sowie die Kompensation von Dezentrierungsfehlern und Verdrehung der FAC-Linse um die z-Achse möglich. Eine Rotation der FAC-Linse um die z-Achse ist dann nicht erforderlich.advantageously, is the field lens arrangement for the purpose of system adjustment and Compensation of adjustment errors around the z-direction in a small Angle rotatable. In this case, all are as described above in y-direction oriented or arranged components of the field lens arrangement in a direction rotated by this small angle to the y-direction oriented or arranged. Due to the adjustability and the rotatability These include at least partial compensation of the smile effect with laser diode bars and the compensation of decentering errors and rotation of the FAC lens about the z-axis possible. A Rotation of the FAC lens about the z-axis is then not required.

Generell kann die Apertur der Feldlinse in y-Richtung auf typischerweise ca. 1 mm eingeschränkt werden, da die Ausleuchtung in dieser Ebene nur wenig größer als die Ausleuchtung der FAC von typischerweise einigen hundert Mikrometern ist.As a general rule For example, the aperture of the field lens in the y direction may be at typically about 1 mm, since the illumination in this Level just a little larger than the illumination of the FAC is typically a few hundred microns.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung symmetrisierter Strahlung weist darüberhinaus eine Kollimatoroptik auf, welche der Feldlinsenanordnung in z-Richtung auf der optischen Achse nachgeordnet ist. Diese Kollimatoroptik parallelisiert jedes Strahlbündel zumindest in einer Richtung. Das bedeutet, dass nach Durchlaufen der Kollimatoroptik alle Strahlen eines Strahlbündels zueinander parallel verlaufen. Insbesondere verlaufen auch alle Strahlen jedes Strahlbündels parallel zu den Hauptstrahlen des entsprechenden Strahlbündels.The Inventive device for producing symmetrized Radiation also has collimator optics, which is arranged downstream of the field lens arrangement in the z-direction on the optical axis is. This collimator optics parallelizes each beam at least in one direction. That means that after going through the collimator optics all the rays of a beam to each other run parallel. In particular, all rays run each Beam parallel to the main rays of the corresponding Beam.

Die Kollimatoroptik der erfindungsgemäßen Vorrichtung parallelisiert vorzugsweise jedes Strahlbündel in der xz- und der yz-Ebene. Die Strahlen jedes Strahlbündels verlaufen dann also in jeder Richtung parallel zueinander und zum Hauptstrahl des entsprechenden Strahlbündels.The Collimator optics of the device according to the invention preferably parallelizes each ray bundle in the xz and the yz plane. The rays of each beam run then in each direction parallel to each other and to the main beam of the corresponding beam.

Außerdem ist bevorzugt, dass die Kollimatoroptik die Hauptstrahlen aller Strahlbündel in der yz-Ebene parallelisiert.Furthermore it is preferred that the collimator optics be the principal rays of all Beam bundles parallelized in the yz plane.

Vorzugsweise ist die Kollimatoroptik als Plankonvexlinse mit zur z-Richtung senkrechter Linsenebene aus gebildet. In diesem Falle ist vorzugsweise die plane Seite zum linearen optischen Emitter hin orientiert, während die konvexe Seite vom linearen optischen Emitter weg orientiert ist.Preferably the collimator optics is a plano-convex lens with the direction perpendicular to the z-direction Lens plane formed from. In this case, preferably the plane Oriented towards the linear optical emitter, while the convex side is oriented away from the linear optical emitter is.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem eine Redirektionsoptik auf, welche der Kollimatoroptik in Richtung der Hauptstrahlen bzw. in z-Richtung auf der optischen Achse nachgeordnet ist.The The device according to the invention also has a Redirektionsoptik on which the collimator optics in the direction the main beams or downstream in the z-direction on the optical axis.

Die Redirektionsoptik parallelisiert die Hauptstrahlen der einzelnen Strahlbündel indem sie sie individuell in der xz-Ebene ablenkt. Bevorzugt verlaufen die Hauptstrahlen hinter dem Redirektionselement in einer Ebene und parallel zur optischen Achse. Arbeitet die Redirektionsoptik mit Spiegeln, so steht die optische Achse hinter der Redirektoroptik in einem Winkel zur optischen Achse vor der Redirektoroptik. Parallelisierung der Hauptstrahlen bedeutet hierbei, dass die Hauptstrahlen der einzelnen Strahlbündel die Redirektoroptik parallel verlassen, unabhängig davon, ob die einzelnen Strahlbündel parallelisiert sind oder nicht, d. h. unabhängig davon, ob die zu einem Strahlbündel gehörenden Strahlen parallel zueinander verlaufen.The Redirection optics parallelizes the main rays of each Beam them by placing them individually in the xz plane distracting. The main rays preferably extend behind the redirection element in a plane and parallel to the optical axis. Works the redirection optics with mirrors, the optical axis is behind the redirector optics an angle to the optical axis in front of the redirector optics. parallelization The main rays here mean that the main rays of each Beams leave the redirector optics in parallel, independently of whether the individual beam bundles are parallelized or not, d. H. regardless of whether to a beam belonging rays parallel to each other.

Die Redirektionsoptik ist vorzugsweise so ausgeführt, dass sie die Hauptstrahlen der Strahlbündel in x-Richtung parallelisiert.The Redirection optics is preferably designed so that they parallelized the main rays of the beam in the x-direction.

Die Redirektionsoptik kann in y-Richtung nebeneinander angeordnete, diffraktive, reflektierende Elemente aufweisen, wobei je ein Element im Strahlengang eines Strahlbündels angeordnet ist. Die Phasenfunktionen der diffraktiven reflektierenden Elemente bewirken dann sowohl die Ablenkung der Strahlbündel als auch erforderlichenfalls die Aberrationskorrektur. Die Aberrationskorrektur findet vorzugsweise in der xz-Ebene statt.The Redirection optics can be juxtaposed in y-direction, have diffractive reflective elements, each one element is arranged in the beam path of a beam. The phase functions The diffractive reflective elements then cause both the Deflection of the beam as well as necessary the aberration correction. The aberration correction preferably takes place in the xz-plane instead.

Die Redirektionsoptik kann auch aus in y-Richtung nebeneinander angeordneten Spiegelstreifen aufgebaut sein, deren Flächen zur y-Richtung parallel sind. Dabei ist wiederum bevorzugt jeweils eine Spiegelfläche im Strahlengang eines Strahlenbündels angeordnet. Die Spiegelflächen schließen mit der z-Richtung unterschiedliche Winkel derart ein, dass die Strahlbündel durch die Spiegel so abgelenkt werden, dass die Hauptstrahlen der Strahlbündel hinter der Redirektionsoptik in einer Ebene parallel zueinander verlaufen.The Redirection optics can also be arranged side by side in the y direction Mirror strips are constructed whose surfaces to the y-direction are parallel. Again, in each case a mirror surface is preferred arranged in the beam path of a beam. Close the mirror surfaces with the z-direction different angles such that the Beams are deflected by the mirrors so that the main rays of the beam behind the Redirektionsoptik in a plane parallel to each other.

Hierbei ist es auch möglich, dass die Spiegelstreifen um die y-Richtung so gekrümmt sind, dass die Aberration von Kollimatoroptik und Feldlinsenanordnung korrigiert wird. Wiederum findet diese Korrektur also in der xz-Ebene statt.in this connection It is also possible that the mirror strips around the y-direction so curved are that the aberration of collimator optics and field lens assembly is corrected. Again, this correction takes place that is, in the xz plane.

Die Redirektionsoptik kann auch in y-Richtung nebeneinander angeordnete transmittive, diffraktive Elemente aufweisen, welche jeweils im Strahlengang eines Strahlbündels angeordnet sind. Diese bewirken dann die Parallelisierung der Hauptstrahlen der Strahlbündel und/oder die Korrektur der Aberration, wiederum vorzugsweise in der xz-Ebene.The Redirection optics can also juxtaposed in the y direction have transmittive, diffractive elements, each in the beam path a beam are arranged. These then effect the parallelization of the main beams of the beams and / or the correction of the aberration, again preferably in the xz plane.

Die Redirektionsoptik kann auch in y-Richtung nebeneinander im Strahlengang je eines Strahlbündels angeordnete Prismen aufweisen. Diese Prismen sind dann um die y-Richtung so gedreht oder ihre dem linearen optischen Emitter abgewandten Flächen sind so zu Ausbreitungsrichtung der Hauptstrahlen geneigt, dass die Hauptstrahlen der Strahlbündel in einer Ebene parallel verlaufen, wenn sie die Redirektionsoptik durchlaufen haben. Hierbei können außerdem die Flächen der Prismen so gekrümmt sein, dass die Aberration der Feldlinsenanordnung und/oder Kollimatoroptik korrigiert wird, auch hier vorzugsweise in der xz-Ebene.The Redirection optics can also side by side in the y-direction in the beam path each having a beam arranged prisms. These Prisms are then rotated around the y-direction or their linear optical emitter facing away surfaces are so to propagation direction the main rays inclined that the main rays of the ray bundles in a plane parallel when using the redirection optics have gone through. Here can also the Surfaces of the prisms be curved so that the Aberration of the field lens arrangement and / or collimator optics corrected is, also here preferably in the xz-plane.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung symmetrisierter Strahlung weist vorzugsweise außerdem eine der Redirektionsoptik in Richtung der Hauptstrahlen bzw. der optischen Achse nachgeordnete Fokussieroptik auf, welche die einfallenden Strahlbündel des zumindest einen Laserdiodenbarrens in einem gemeinsamen Punkt fokussiert. Werden also die Strahlbündel durch die Redirektionsoptik gegenüber der zur optischen Achse parallelen Richtung abgelenkt, so ist auch die Fokussieroptik in der entsprechenden Richtung angeordnet. Entscheidend ist, dass die Fokussieroptik so angeordnet ist, dass die Strahlbündel die Fokussieroptik nach der Redirektionsoptik durchlaufen. Vorzugsweise werden hier jene Strahlbündel in einem Punkt fokussiert, welche von einem bestimmten linearen optischen Emitter ausgehen. Weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mehr als einen linearen optischen Emitter auf, so fokussiert die Fokussieroptik jene Strahlbündel, welche von unterschiedlichen linearen optischen Emittern ausgehen, vorzugsweise in unterschiedlichen Brennpunkten.The Inventive device for producing symmetrized Radiation preferably also has one of the redirection optics downstream in the direction of the main rays or the optical axis Focusing on which the incident beam the at least one laser diode bar in a common point focused. So be the beam through the redirection optics deflected with respect to the direction parallel to the optical axis, so the focusing optics is arranged in the appropriate direction. It is crucial that the focusing optics is arranged so that the beam bundles the focusing optics after the redirection optics run through. Preferably, those beam bundles become here focused in one point, which of a particular linear go out emitter. Indicates the invention Device more than a linear optical emitter, so focused the focusing optics those beam bundles, which of different emanating linear optical emitters, preferably in different Foci.

Vorzugsweise weist die Fokussieroptik ein asphärisches Singlet, eine einfache Plankonvexlinse, eine Bikonvexlinse oder ein Doublet auf oder besteht darin.Preferably For example, the focusing optics have an aspherical singlet, a simple plano-convex lens, a biconvex lens or a doublet or exists in it.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mehrere lineare optische Emitter aufweisen. Diese sind dann vorzugs weise auf gleicher Höhe in z-Richtung, also mit gleicher z-Koordinate, parallel zueinander und in y-Richtung nebeneinander angeordnet. Die von unterschiedlichen linearen optischen Emittern emittierten Strahlbündel durchlaufen vorzugsweise dieselbe Feldlinsenanordnung, Kollimatoroptik, Redirektionsoptik bzw. Fokussieroptik. Es existiert also auch bei der Verwendung mehrerer linearer optischer Emitter jeweils nur eines der genannten Elemente in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The Device according to the invention can be more linear have optical emitters. These are then preferential on the same Height in z-direction, ie with the same z-coordinate, parallel arranged next to each other and in the y-direction. The of different traversing beams emitted by linear optical emitters preferably the same field lens arrangement, collimator optics, redirection optics or focusing optics. So it also exists when using multiple linear optical emitter in each case only one of said elements in the device according to the invention.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist Teil der erfindungsgemäßen Anordnung, welche neben der Vorrichtung zumindest eine optische Faser aufweist. Die Stirnfläche der zumindest einen optischen Faser ist dann in einem Brennpunkt der Fokussieroptik der Vorrichtung angeordnet.The Device according to the invention is part of the invention Arrangement, which in addition to the device at least one optical Has fiber. The end face of the at least one optical fiber is then at a focal point of the focusing optics of the device arranged.

Die Anordnung kann auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren linearen optischen Emittern aufweisen. Erzeugt diese Vorrichtung mehrere Brennpunkte, so ist vorzugsweise jeweils die Stirnfläche einer einzelnen optische Faser oder die Stirnfläche einer Einzelfaser eines aufgespleißten Faserbündels in je einem Brennpunkt dieser Vorrichtung angeordnet.The Arrangement can also be a device according to the invention having a plurality of linear optical emitters. Generates these Device multiple focal points, so is preferably in each case the end face a single optical fiber or the end face of a Single fiber of a spliced fiber bundle arranged in each one focal point of this device.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren anhand einiger Beispiele beschrieben.in the The following will be the device according to the invention or the inventive method based on some Examples are described.

Es zeigtIt shows

1 den Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der xz-Ebene, 1 the section through an inventive device in the xz plane,

2 den Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der yz-Ebene, 2 the section through a device according to the invention in the yz plane,

3 eine Feldlinsenanordnung, 3 a field lens arrangement,

4 eine Feldlinsenanordnung, deren Linsensegmente einen im wesentlichen gleichen Abstand zum linearen optischen Emitter haben, 4 a field lens arrangement whose lens segments have a substantially equal distance from the linear optical emitter,

5 eine als monolithischer Glaskörper ausgestaltete Feldlinsenanordnung, 5 a field lens arrangement designed as a monolithic glass body,

6 einen Redirektor mit reflektierenden Elementen, 6 a redirector with reflective elements,

7 einen Redirektor mit diffraktiven, reflektierenden Elementen, 7 a redirector with diffractive, reflective elements,

8 einen transmittiven Redirektor und 8th a transmittal redirector and

9 einen Redirektor mit transmittiven, diffraktiven Elementen. 9 a redirector with transmissive, diffractive elements.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Projektion auf die xz-Ebene bzw. im Schnitt parallel zur xz-Ebene. Die x-Richtung wird hierbei durch die Längsrichtung des linearen optischen Emitters 1 definiert. Die z-Richtung ist die zu dieser Richtung senkrechte Richtung in der Zeichenebene. 1 shows a device according to the invention in the projection on the xz plane or in section parallel to the xz plane. The x-direction is in this case by the longitudinal direction of the linear optical emitter 1 Are defined. The z-direction is the direction perpendicular to this direction in the drawing plane.

Der lineare optische Emitter wird hier von einem Laserdiodenbarren 1 zusammen mit einer plankonvexen Zylinderlinse 3 mit hoher numerischer Apertur, auch Fast Axis Collimator oder FAC genannt, gebildet. Der Fast Axis Collimator 3 verläuft mit der Zylinderachse parallel zum Laserdiodenbarren 1. Der Laserdiodenbar ren weist hier vier Emitter 2a, 2b, 2c und 2d auf. Die Anzahl von vier Emittern wurde hier aus Gründen der Anschaulichkeit gewählt.The linear optical emitter is here of a laser diode bar 1 together with a plano-convex cylindrical lens 3 formed with high numerical aperture, also called Fast Axis Collimator or FAC. The Fast Axis Collimator 3 runs parallel to the laser diode bar with the cylinder axis 1 , The Laserdiodenbar ren here has four emitters 2a . 2 B . 2c and 2d on. The number of four emitters was chosen here for the sake of clarity.

Der Zylinderlinse 3 mit hoher numerischer Apertur ist in z-Richtung eine Feldlinsenanordnung mit vier Feldlinsensegmenten 4a, 4b, 4c und 4d nachgeordnet. Die Feldlinsensegmente 4a, 4b, 4c und 4d sind in x-Richtung nebeneinander angeordnet. Im hier gezeigten Fall sind sie als Teile einer segmentierten, plankonvexen, sphärischen Linse ausgebildet.The cylindrical lens 3 with high numerical aperture in the z-direction is a field lens arrangement with four field lens segments 4a . 4b . 4c and 4d downstream. The field lens segments 4a . 4b . 4c and 4d are arranged side by side in the x-direction. In the case shown here they are formed as parts of a segmented, plano-convex, spherical lens.

Jeder Emitter 2a, 2b, 2c und 2d des Laserdiodenbarrens 1 emittiert im hier gezeigten Fall genau ein Strahlbündel. Jedes dieser Strahlbündel weist einen Hauptstrahl 8a, 8b, 8c bzw. 8d auf. Je ein von einem Emitter 2a, 2b, 2c oder 2d emittiertes Strahlbündel durchläuft je ein Feldlinsensegment 4a, 4b, 4c bzw. 4d der Feldlinsenanordnung. Jedes dieser Segmente 4a, 4b, 4c und 4d lenkt dabei jeweils eines der Strahlbündel so ab, dass die Hauptstrahlen 8a, 8b, 8c und 8d in einem Abstand in z-Richtung von der Feldlinsenanordnung zusammenfallen. Im vorliegenden Fall wird dieser Punkt des Zusammenfallens durch die Kollimatoroptik 5 etwas in Richtung der Feldlinse 4 verschoben.Every emitter 2a . 2 B . 2c and 2d of the laser diode bar 1 emits exactly one beam in the case shown here. Each of these beams has a main beam 8a . 8b . 8c respectively. 8d on. One each from an emitter 2a . 2 B . 2c or 2d emitted beam ever passes through a field lens segment 4a . 4b . 4c respectively. 4d the field lens arrangement. Each of these segments 4a . 4b . 4c and 4d deflects one of the beam bundles so that the main beams 8a . 8b . 8c and 8d coincide at a distance in the z-direction of the field lens arrangement. In the present case, this point of collapse is due to the collimator optics 5 something in the direction of the field lens 4 postponed.

Der Feldlinsenanordnung 4 ist in z-Richtung entlang der optischen Achse eine Kollimatoroptik 5 nachgeordnet, welche hier als plankonvexe sphärische Linse ausgebildet ist. Diese Linse 5 ist dabei auf ihrer dem Emitter 1 abgewandten Seite gekrümmt. Die Kollimationsoptik 5 parallelisiert alle Strahlen eines jeden Strahlbündels.The field lens arrangement 4 is a collimator in the z-direction along the optical axis 5 downstream, which is designed here as a plano-convex spherical lens. This lens 5 is on her emitter 1 curved away from the side. The collimation optics 5 parallelizes all rays of each ray bundle.

Der Kollimatoroptik 5 ist in z-Richtung auf der opti schen Achse das Redirektionselement 6 nachgeordnet. Im gezeigten Fall weist dieses Redirektionselement 6 vier Spiegel 6a, 6b, 6c und 6d auf, deren Flächen zur y-Richtung parallel sind. Diese Spiegel 6a, 6b, 6c und 6d sind gegenüber der optischen Achse und der z-Richtung mit unterschiedlichen Winkeln gekippt. Die Winkel sind dabei so gewählt, dass die Redirektoroptik 6 die aus unterschiedlichen Richtungen einfallenden Hauptstrahlen 8a, 8b, 8c und 8d der Strahlbündel parallelisiert. Im gezeigten Fall laufen die Hauptstrahlen also hinter der Redirektionsoptik 6 in der yz-Ebene parallel zueinander bzw. parallel zur x-Achse. Dies ist auch in 2 zu erkennen.The collimator optics 5 is in the z-direction on the opti's axis the redirection element 6 downstream. In the case shown, this redirection element 6 four mirrors 6a . 6b . 6c and 6d on whose surfaces are parallel to the y-direction. These mirrors 6a . 6b . 6c and 6d are tilted at different angles with respect to the optical axis and the z-direction. The angles are chosen so that the redirector optics 6 the main rays entering from different directions 8a . 8b . 8c and 8d the beam is parallelized. In the case shown, the main rays therefore run behind the redirection optics 6 in the yz-plane parallel to each other or parallel to the x-axis. This is also in 2 to recognize.

Dem Redirektionselement 6 ist in Richtung der Hauptstrahlen eine Fokussieroptik 7 nachgeordnet, welche im hier gezeigten Fall als plankonvexe Linse ausgebildet ist. Die Fokusoptik 7 fokussiert das Licht aller Strahlbündel in einem gemeinsamen Fokus 9. In diesem Fokus 9 kann beispielsweise die Stirnfläche einer optischen Faser angeordnet werden.The redirection element 6 is a focusing optics in the direction of the main rays 7 downstream, which is formed in the case shown here as a plano-convex lens. The focus optics 7 focuses the light of all beams in a common focus 9 , In this focus 9 For example, the end face of an optical fiber can be arranged.

2 zeigt die gleiche Vorrichtung wie 1 in der yz-Ebene. Der Laserdiodenbarren 1 ist auf der gleichen y-Höhe angeordnet wie der Fast Axis Collimator 3. Die vom Emitter 1 emittierten Strahlbündel durchlaufen nach dem Fast Axis Collimator 3 die Segmente 4a, 4b, 4c und 4d der Feldlinsenanordnung 4. Die Segmente 4a, 4b, 4c und 4d sind hierbei gegeneinander in y-Richtung versetzt angeordnet. Dadurch trifft jedes Strahlbündel auf einen unterschiedlichen Bereich der Krümmung des entsprechenden Feldlinsensegments 4a, 4b, 4c bzw. 4d. Hierdurch werden die Strahlbündel in y-Richtung in unterschiedlichen Winkeln abgelenkt. Im gezeigten Fall laufen je zwei benachbarte Strahlbündel in einem für alle Paare be nachbarter Strahlbündel gleichem oder in etwa gleichem Winkel auseinander. 2 shows the same device as 1 in the yz plane. The laser diode bar 1 is located at the same y-height as the Fast Axis Collimator 3 , The emitter 1 emitted beams pass through the Fast Axis Collimator 3 the segments 4a . 4b . 4c and 4d the field lens arrangement 4 , The segments 4a . 4b . 4c and 4d are here offset from each other in the y-direction. As a result, each beam strikes a different area of the curvature of the corresponding field lens segment 4a . 4b . 4c respectively. 4d , As a result, the beam in the y-direction are deflected at different angles. In the case shown run each two adjacent beam in a BE for all pairs be nachbarter beam equal or approximately the same angle apart.

Der Feldlinsenanordnung in z-Richtung nachgeordnet ist die Kollimatoroptik 5. Diese parallelisiert wie oben gezeigt einerseits jedes Strahlbündel in der xz-Ebene und parallelisiert andererseits die Hauptstrahlen aller Strahlbündel in der yz-Ebene.Subordinate to the field lens arrangement in the z-direction is the collimator optics 5 , On the one hand, as shown above, this parallelises each ray bundle in the xz plane and, on the other hand, parallelizes the main rays of all the ray bundles in the yz plane.

Der Kollimationsoptik 5 in z-Richtung nachgeordnet ist die Redirektoroptik 6 mit vier wie oben beschrieben gegen die optische Achse gekippten Spiegeln 6a, 6b, 6c und 6d. Diese Redirektionsoptik 6 lenkt die Strahlbündel so ab, dass die Hauptstrahlen 8a, 8b, 8c und 8d der Strahlbündel in der xy-Ebene parallel zur x-Achse bzw. parallel zueinander verlaufen.The collimation optics 5 Subordinate in z-direction is the redirector optics 6 with four mirrors tilted against the optical axis as described above 6a . 6b . 6c and 6d , This redirection optics 6 deflects the beams so that the main beams 8a . 8b . 8c and 8d the beam in the xy plane parallel to the x-axis or parallel to each other.

Die Strahlbündel treffen dann auf die Fokussieroptik 7, welche im hier gezeigten Fall in x-Richtung neben der Redirektionsoptik 6 mit zur x-Richtung senkrechter Linsenebene angeordnet ist.The beams then hit the focusing optics 7 , which in the case shown here in the x-direction next to the redirection optics 6 is arranged with lens plane perpendicular to the x-direction.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform der segmentierten Feldlinse 4. Diese weist im gezeigten Fall vier Zylinderlinsen 4a, 4b, 4c und 4d auf, welche in x-Richtung nebeneinander angeordnet sind und in y-Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Zylinderlinsen 4a, 4b, 4c und 4d sind plankonvex und mit ihren planen Flächen auf der Planfläche einer plankonvexen Zylinderlinse 10 angeordnet, deren Zylinderachse in y-Richtung orientiert ist. Die Segmente 4a, 4b, 4c und 4d sind hierbei mit ihren Zylinderachsen in x-Richtung angeordnet. 3 shows an alternative embodiment of the segmented field lens 4 , This has four cylindrical lenses in the case shown 4a . 4b . 4c and 4d on, which are arranged side by side in the x-direction and are arranged offset in the y-direction against each other. The cylindrical lenses 4a . 4b . 4c and 4d are plano-convex and with their flat surfaces on the plane surface of a plano-convex cylindrical lens 10 arranged, whose cylinder axis is oriented in the y direction. The segments 4a . 4b . 4c and 4d are arranged here with their cylinder axes in the x direction.

Die Scheitelpunkte der Linsensegmente 4a, 4b, 4c und 4d beschreiben eine leicht gekrümmte Diagonale, wel che parallel zur planen Fläche der Zylinderlinse 10 läuft. Der Versatz der Linsensegmente 4a, 4b, 4c und 4d in y-Richtung ist also für jeweils zwei benachbarte Linsensegmente gleich.The vertices of the lens segments 4a . 4b . 4c and 4d describe a slightly curved diagonal, wel che parallel to the flat surface of the cylindrical lens 10 running. The offset of the lens segments 4a . 4b . 4c and 4d in the y-direction is therefore the same for every two adjacent lens segments.

4 zeigt eine Feldlinsenanordnung, deren Linsensegmente 4a, 4b, 4c und 4d auf der y-Höhe des linearen optischen Emitters einen im wesentlichen gleichen Abstand zum linearen optischen Emitter haben. Die Ablenkung der Strahlbündel in y-Richtung wird dadurch bewerkstelligt, dass die dem linearen optischen Emitter zugewandten Flächen 41a, 41b, 41c und 41d der entsprechenden Linsensegmente 4a, 4b, 4c und 4d unterschiedlich gegen die Einfallsrichtung der Hauptstrahlen der Strahlbündel geneigt sind. 4 shows a field lens assembly whose lens segments 4a . 4b . 4c and 4d at the y-height of the linear optical emitter have a substantially equal distance from the linear optical emitter. The deflection of the beam in the y-direction is accomplished by the surfaces facing the linear optical emitter 41a . 41b . 41c and 41d the corresponding lens segments 4a . 4b . 4c and 4d are inclined differently against the direction of incidence of the main rays of the beam.

5 zeigt eine Feldlinsenanordnung, welche als monolithischer Glaskörper ausgebildet ist. Die einzelnen Linsensegmente 4a, 4b, 4c und 4d werden hierbei dadurch gebildet, dass die dem linearen optischen Emitter zugewandte Oberfläche des monolithischen Glaskörpers 11 für jedes Segment unterschiedlich ausgestaltet wird. Auch hier weisen die dem linearen optischen Emitter zugewandten Flächen, welche die Segmente 4a, 4b, 4c und 4d definieren, unterschiedliche Neigungen gegenüber der Einfallsrichtung der Hauptstrahlen der Strahlbündel auf. 5 shows a field lens assembly which is formed as a monolithic glass body. The individual lens segments 4a . 4b . 4c and 4d are formed by the fact that the surface of the monolithic glass body facing the linear optical emitter 11 is designed differently for each segment. Again, the surfaces facing the linear optical emitter have the segments 4a . 4b . 4c and 4d define different inclinations with respect to the direction of incidence of the main rays of the beam.

6 zeigt einen Redirektor mit reflektierenden Elementen 6a, 6b, 6c, 6d, welcher aus in y-Richtung nebeneinander angeordneten Spiegelstreifen mit zur y-Richtung parallelen Flächen 6a, 6b, 6c und 6d aufgebaut ist. Die Flächen weisen zur z-Richtung unterschiedliche Winkel derart auf, dass die Hauptstrahlen der einfallenden Strahlbündel hinter dem Redirektionselement 6 in einer Ebene parallel verlaufen. 6 shows a redirector with reflective elements 6a . 6b . 6c . 6d which consists of mirror strips juxtaposed in the y-direction with surfaces parallel to the y-direction 6a . 6b . 6c and 6d is constructed. The surfaces have different angles to the z-direction such that the main rays of the incident beam behind the redirection element 6 parallel in one plane.

7 zeigt einen Redirektor 6 mit diffraktiven, reflektierenden Elementen. Wie beim in 6 gezeigten Redirektor 6 bewirkt jedes Element 6a, 6b, 6c und 6d eine unterschiedliche Ablenkung der Hauptstrahlen der einfallenden Strahlbündel derart, dass die Hauptstrahlen der Strahlbündel hinter der Redirektionsoptik 6 in einer Ebene parallel verlaufen. Jedes der einzelnen Elemente 6a, 6b, 6c und 6d weist eine Vielzahl von in x-Richtung nebeneinander angeordneten Spiegelflächen auf, die um die y-Richtung für einen gegebenen Spiegelstreifen 6a, 6b, 6c oder 6d im gleichen Winkel geneigt sind. Auf diese Weise werden die Strahlbündel von den einzelnen Spiegelregionen 6a, 6b, 6c und 6d unterschiedlich stark abgelenkt, so dass die Hauptstrahlen der Strahlbündel hinter dem Redirektionselement 6 parallel verlaufen. 7 shows a redirector 6 with diffractive, reflective elements. As in the 6 shown redirector 6 causes every element 6a . 6b . 6c and 6d a different deflection of the main rays of the incident beam such that the main rays of the beam behind the Redirektionsoptik 6 parallel in one plane. Each of the individual elements 6a . 6b . 6c and 6d has a plurality of juxtaposed mirror surfaces in the x-direction, which are about the y-direction for a given mirror strip 6a . 6b . 6c or 6d inclined at the same angle. In this way, the ray bundles of the individual mirror regions 6a . 6b . 6c and 6d deflected differently, leaving the main beams of the beam behind the redirection element 6 run parallel.

8 zeigt ein transmittives Redirektorelement 6. Die einzelnen Ablenkungszonen 6a, 6b, 6c und 6d werden hierbei durch Prismen gebildet, von denen zumindest eine im Strahlengang befindliche Fläche 61a, 61b, 61c oder 61d gegenüber der Einfallsrichtung der Hauptstrahlen der Strahlbündel derart in unterschiedlichen Winkeln um die y-Richtung geneigt ist, dass die Hauptstrahlen der Strahlbündel nach Durchlaufen des Redirektorelementes 6 in einer Ebene parallel zueinander verlaufen. Die einzelnen Prismen 6a, 6b, 6c und 6d können hierbei aus einem monolithischen Glaskörper geformt sein oder einzeln nebeneinander angeordnet sein. Die geneigte Fläche kann dem linearen optischen Emitter zu- oder abgewandt sein. 8th shows a transmissive redirector element 6 , The individual diversion zones 6a . 6b . 6c and 6d are formed here by prisms, of which at least one surface located in the beam path 61a . 61b . 61c or 61d relative to the direction of incidence of the main beams of the beam is inclined at different angles about the y-direction in such a way that the main beams of the beam after passing through the redirector element 6 in a plane parallel to each other. The individual prisms 6a . 6b . 6c and 6d may in this case be formed from a monolithic glass body or arranged individually next to one another. The inclined surface may be facing or facing away from the linear optical emitter.

9 zeigt einen transmittiven, diffraktiven Redirektor 6. Auch dieser Redirektor weist vier Zonen 6a, 6b, 6c und 6d auf, welche einfallende Strahlbündel in unterschiedlichen Winkeln gegenüber der Einfallsrichtung ablenken. Jede der Ablenkungszonen 6a, 6b, 6c und 6d weist hierbei eine Vielzahl von auf der Oberfläche des Redirektionselements 6 ausgebildeten kleinen Prismen auf, deren dem Redirektionselement 6 abgewandten Flächen um die y-Richtung gegenüber der Einfallsrichtung der Strahlbündel innerhalb eines der Elemente 6a, 6b, 6c oder 6d jeweils um den gleichen Winkel geneigt sind. Hierbei wird die Ablenkung der Strahlbündel durch Diffraktion erzeugt. Wiederum können die geneigten Oberflächen der Prismen auf der dem linearen optischen Emitter abgewandten Seite oder der dem linearen optischen Emitter zugewandten Seite untergebracht sein. 9 shows a transmissive, diffractive redirector 6 , This redirector also has four zones 6a . 6b . 6c and 6d on which deflecting incident beam at different angles to the direction of incidence. Each of the deflection zones 6a . 6b . 6c and 6d in this case has a plurality of on the surface of the redirection element 6 trained small prisms on which the redirection element 6 opposite surfaces about the y-direction with respect to the direction of incidence of the beam within one of the elements 6a . 6b . 6c or 6d each inclined at the same angle. Here, the deflection of the beam is generated by diffraction. Again, the inclined surfaces of the prisms may be located on the side facing away from the linear optical emitter or the side facing the linear optical emitter.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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- US 646288331 [0002]
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Claims

Device for generating symmetrized radiation With at least one linear oriented in an x-direction optical emitter which emits radiation passing through a plurality of juxtaposed beam bundles in the x direction each with one in a direction perpendicular to the x-direction z-direction oriented main beam is writable, one the linear one optical emitter in the z-direction downstream field lens arrangement, which deflects the beam so that at a distance in the z-direction of the field lens arrangement, the projections of the main rays the beam collapse, with the main rays be projected onto a plane, and that the main rays of neighboring Beam in a direction perpendicular to the x and z direction y-direction at an angle apart, and wherein the field lens arrangement a number of plano-convexes corresponding to the number of beams Lense segments with a plane surface perpendicular to the z-direction has, wherein the lens segments arranged in the x-direction side by side are arranged and offset in the y-direction to each other and wherein the lens segments are curved about the x-direction, one the field lens arrangement in the z-direction downstream collimator optics, which parallelizes each beam, as well one the collimator optics downstream in the direction of the main beams Redirection optics, which are the main rays of the beam parallelization.

Device according to the preceding claim, characterized characterized in that the linear optical emitter is a laser diode bar with a variety of emitters and a laser diode bar in Z direction subordinate collimating cylindrical lens with in the x direction extending cylinder axis and / or an array of side by side arranged collimating cylindrical lenses with parallel to the y-axis Has cylinder axes, wherein the running in the x direction collimating Cylindrical lens, the laser diode bars emitted beam collimated in the y-direction and the cylindrical lenses parallel to the y-axis Cylinder axes emitted by the laser diode bar beam collimating in the x direction.

Device according to the preceding claim, characterized characterized in that a plurality of emitters each have a beam emits or each emitter a beam emitted.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lens segments of the field lens arrangement as parts of a divided spherical plano-convex lens are formed.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lens segments of the field lens arrangement are formed as cylindrical lenses.

Device according to the preceding claim, characterized in that the field lens arrangement is a plano-convex cylindrical lens having aligned in the y-direction cylinder axis.

Device according to the preceding claim, characterized characterized in that the lens segments with their flat surfaces are arranged on the flat surface of the plano-convex cylindrical lens.

Device according to the preceding claim, characterized characterized in that the lens segments with their flat surfaces glued on the flat surface of the plano-convex cylindrical lens and / or are angekittet.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lens segments of the field lens arrangement at the y-height of the linear optical emitter one in have substantially the same distance from the linear optical emitter.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lens segments of the optical Axis of the field lens arrangement rising in and opposite to the x-direction Have lens thicknesses.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lens segments are different Have focal lengths such that the focal points of the individual segments the field lens array is at the same z-distance from the linear Emitter are located.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the field lens assembly of a monolithic Glass body is formed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the field lens arrangement is adjustable in the direction of the offset of the lens segments.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the field lens arrangement for system adjustment to compensate for adjustment errors around the z-direction in a small Angle is rotatable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the field lens arrangement the beam so deflects that the main rays of the beam in a distance in the z direction from the field lens arrangement in the x direction coincide.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the main rays of the beam behind the field lens arrangement in the y-direction in a for all adjacent emitters are the same or nearly the same Angle diverge.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the colli mator optics each beam parallelized in the xz and yz planes.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the collimator optics is a plano-convex lens or a biconvex lens having a lens plane perpendicular to the z-direction is.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the redirection optics are the main beams the beam is parallelized in the x-direction and / or z-direction.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the redirection optics in the y direction juxtaposed diffractive reflective elements respectively in the beam path of a beam whose phase functions both the deflection of the beam and in the xz plane realize the aberration correction.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the redirection optics in the y direction juxtaposed mirror strips with surfaces parallel to the y-direction which in each case in the beam path of a beam are arranged and which with the z-direction different angles include such that the main rays of the beam behind the redirection optics in a plane parallel.

Device according to the preceding claim, characterized in that the mirror strips are curved around the y-direction are that the aberration of collimator optics and / or field lens arrangement is corrected in the xz plane.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the redirection optics in the y direction juxtaposed transmissive, diffractive elements respectively in the beam path of a beam, which the Parallelization of the main beams of the beam and / or to correct the aberration in the xz plane.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the redirection optics in the y direction juxtaposed prisms each in the beam path of a Beam has, whose the linear optical emitter opposite surfaces so to the propagation direction of the main rays are inclined that the main rays of the beam in emerge parallel from the redirection optics.

Device according to the preceding claim, characterized characterized in that the surfaces of the prisms are so curved are that the aberration of the collimator optics and field lens arrangement which is corrected in the xz-plane.

Device according to one of the preceding claims, characterized by one of the redirection optics or the collimator optics in the direction of the main rays downstream focusing optics, which the incident beam of the at least one laser diode bar focused in a common point.

Device according to the preceding claim, characterized characterized in that the focusing optics comprises a doublet.

Device according to one of the two preceding Claims, characterized in that the focusing optics has an aspheric singlet.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device at least two parallel in the y-direction superimposed linear optical Emitter has.

Arrangement with a device according to one of the claims 26 to 29 and at least one optical fiber whose one end face is arranged at the focal point of the focusing optics of the device.

Arrangement with a device according to claim 29 with one of the redirector optics or the collimator optics in the direction the main beams downstream focusing optics, which the incident beam the at least two linear optical emitters in one focus focused for each linear optical emitter, thereby characterized in that in at least two focal points of the focusing optics each a single fiber or a single fiber of a spliced Fiber bundle is arranged.

Process for symmetrizing the radiation at least one oriented in an x-direction linear optical emitter which emits radiation by a plurality of juxtaposed in the x-direction with each main beam writable radiation with the main rays in a direction perpendicular to the x-direction z-direction, wherein the beam through a field lens arrangement having a number of the beam bundle corresponding number of plano-convex lens segments with a z-direction perpendicular flat surface, which are curved about the x-direction and are arranged side by side in this direction and are arranged offset to each other in this direction perpendicular direction, so that the projections of the main rays of the ray bundles coincide at a distance in the z-direction from the field lens arrangement, the main rays being projected onto a plane, and that the main rays of adjacent ray bundles are oriented in a direction perpendicular to the x and z directions. Direction in e diverge at an angle, and then wherein the beam are parallelized and / or the main beams of the beam are parallelized.

Method according to the preceding claim, characterized characterized in that a device according to one of the claims 1 to 29 is used.

Use of a device according to one of the claims 1 to 29 for coupling by at least one laser diode bar emitted radiation into optical fibers.