[发明专利]泵浦激光辐射的均匀化

说明书

一种用于产生均匀化的泵浦激光束(15B)的泵浦单元(2)，所述泵浦单元用于激光系统(1)的激光活性介质(13)的光学泵浦，所述泵浦单元包括泵浦激光系统(3)，其中多个激光束(19A，19B，19C，19A'，19B'，19C')叠加成主泵浦激光束(15A)。所述泵浦单元(2)还包括用于使所述主泵浦激光束(15A)均匀化的光学射束成形系统(5)，其中，所述光学射束成形系统(5)具有微透镜装置(7)和光学的光混合元件(9)，所述微透镜装置具有多个透镜(7A)，所述光学的光混合元件用于通过多次反射来引导所述主泵浦激光束(15A)并且用于输出所述均匀化的泵浦激光束(15B)。所述微透镜装置(7)如此布置，使得所述主泵浦将光束(15A)在耦合到所述光学的光混合元件(9)中前辐射穿过所述微透镜装置(7)的多个透镜(7A)。

技术领域

本发明涉及一种用于均匀地叠加激光辐射、尤其用于叠加多个激光二极管模块的泵浦激光辐射(Pumplaserstrahlung)的光学系统，其中，所述多个激光二极管模块例如用在泵浦激光系统中。本发明还涉及一种激光系统、尤其借助二极管激光器进行泵浦的激光系统，该激光系统用于将连续激光辐射(cw-Laserstrahlung)和脉冲激光辐射放大成高功率和/或高脉冲能量。

背景技术

激光系统(例如高功率固态激光器)需要耦合输入到基于放大的介质中的相应设计的泵浦功率。为了实现高的泵浦功率，可以将多个泵浦激光器的激光辐射叠加成一个泵浦激光束。此外，来自多个激光二极管的经叠加的激光辐射可以以折叠结构多次穿过晶体，例如圆盘激光放大器的圆盘状的放大介质。泵浦激光系统可以基于高功率二极管激光器模块，该高功率二极管激光器模块分别具有多个激光二极管条(Laserdiodebarren)。

多个激光二极管的激光辐射的结合例如可以借助如EP 2 342 596 B1中所描述的那样的交织实现。在此，泵浦模块具有相对置地布置的二极管条，从而这种泵浦模块的输出辐射在由二极管条发射的激光辐射之间具有无射束区域。通过多个泵浦模块的交织，泵浦模块的无射束区域由其余的泵浦模块所填充。

在紧凑结构的二极管条的情况下，无射束区域减少，使得例如如果泵浦模块直接相对置地布置，则泵浦模块的输出辐射能够在后续的共同的光路中结合以形成泵浦激光束。

在将泵浦激光束耦合输入到激光活性介质中之前，可以在光混合器中对不同的泵浦模块(即不同的激光器条(Laserbarren))的输出辐射进行混合，由此在光混合器后能够产生均匀化(homogenisieren)的泵浦激光束的更均匀的输出射束剖面。在WO 2010/052308A1中公开一种示例性的激光泵浦装置，其具有以光学均化器的射束均匀化装置用于对部分泵浦辐射进行混匀。

为了提供泵浦激光系统的泵浦功率的可缩放性，在其他方面相同的泵浦激光系统中所使用的泵浦模块的数量可以根据应用而变化。然而在泵浦模块的数量下降的情况下，耦合输入到光混合器中的泵浦激光束的角度范围可能下降，使得不能够完全地实现泵浦激光束的均匀化或不能够实现足以用于应用的泵浦激光束的均匀化。这可能导致所泵浦的激光系统(例如激光放大系统)对泵浦激光束的校准的敏感度提高。例如出现对光路和/或强度分布中的变化的提高的敏感度。提高的敏感度尤其可以归因于如下：当例如将一个泵浦模块更换成另一个泵浦模块时，泵浦射束中的功率分布发生变化，其中，新的泵浦模块通常具有略微不同的射束特性，尤其具有略微不同的射束角度分布。如果例如经聚焦的泵浦光的通常大的角度范围不被激光束填充，则在光混合器中进行的均匀化可能不足。由此在不同的泵浦模块的情况下可能得出不同的功率分布，该不同的功率分布分别不同地不足并且因此导致系统的不稳定或系统的必要的重新校准。例如在所提及的圆盘激光系统的情况下，单个通道中的放大介质中的功率分布对谐振器稳定性以及对圆盘激光系统的启动特性(Einlaufverhalten)或阶跃响应起决定性的作用。

发明内容