专利名称：激光束交织的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如用于大功率二极管激光系统的束形成单元。
背景技术：
用于高性能固态激光器的激光系统能够基于激光二极管和激光二极管条(bar)。 为了向例如盘形(disk)激光器的固态激光介质提供高泵浦功率，将多个激光二极管或者激光二极管条的发射激光束组合以形成泵浦激光束。
发明内容
在此公开的系统提供一种组合例如二极管激光器的大功率激光束的简单而成本经济的方式。在一些方面，一种激光系统包括用于分别生成第一激光束和第二激光束的第一源和第二源；以及包括第一交织(interleaving)激光镜的镜结构，所述第一交织激光镜具有配置为反射所述第一激光束的高反射区域以及配置为透射所述第二激光束的第一高透射区域。在其它方面，一种激光系统包括用于分别生成第一激光束和第二激光束的第一源和第二源；以及包括第一交织激光镜和第一高透射区域的镜结构，其中配置所述镜结构以使得所述第一交织激光镜的所述高反射区域反射所述第一激光束并且所述第一交织激光镜的所述第一高透射区域透射所述第二激光束。在其它方面，一种用于交织至少两个源的激光的激光镜，所述激光镜包括在所述激光镜的第一侧上的至少两个反射区域，用于将从第一方向入射的激光反射至沿第二方向行进；以及至少两个透射区域，用于朝向所述激光镜的第二侧透射沿所述第二方向行进的激光，其中所述反射区域和所述透射区域在交织方向上交替。在另一方面，一种方法包括提供沿第一方向朝向交织激光镜行进的第一组激光束，所述第一组激光束在交织方向上移位，所述交织方向与所述第一方向正交，使用所述交织激光镜偏转所述第一组激光束，从而生成沿第二方向行进的偏转激光束，提供沿第二方向朝向所述交织激光镜行进的第二组激光束，所述第二组激光束在所述交织方向上移位， 以及使所述第二组激光束透射通过所述交织激光镜，从而生成透射激光束，其中所述偏转激光束与所述透射激光束在所述交织方向上交织。在其它方面，一种方法包括在交织方向上交织多组激光束，从而生成交织束，其中每一组激光束从一组源中的一个源发射，其中所述交织束内的相邻激光束与该组源中的不同源相对应，以及使用该交织束泵浦激光介质。实施方式可以包括以下特征中的一个或者多个。激光镜的多个反射和透射区域可以在交织方向上交替。高透射区域可以是第一高透射区域并且激光镜包括第二高透射区域，其中第一高透射区域和第二高透射区域由高反射区域分隔开。
高反射区域可以是第一高反射区域并且激光镜可以包括第二高反射区域，其中第一高反射区域和第二高反射区域可以由高透射区域分隔开。高透射区域可以由位于部分透射的激光镜和/或透射特定波长的材料/区域中的通孔来限定。第一激光束和第二激光束可以具有细长的束轮廓并且高反射区域和高透射区域适合于该细长的束轮廓或者所述束的其它指定的束轮廓。可以配置所述镜结构以使得第一和第二激光束能够朝向该部分透射的激光镜的相对侧行进。可以配置所述镜结构以沿第一方向对准第一激光束和第二激光束。第一源和第二源可以包括用于分别生成第一激光束和第二激光束的激光二极管或者激光二极管条。第一和/或第二源均可以包括在第一方向上移位一间距的若干激光二极管或者激光二极管条。所述间距可以例如是至少5mm、IOmm或者15mm。在一些实施例中，所述间距可以至少与激光二极管或者激光二极管条的腔长度一样大。在其它实施例中，所述间距也可以比激光二极管或者激光二极管条的腔长度小。激光镜可以位于所述镜结构中以垂直交织第一和第二源的若干激光束。激光系统还可以包括安装件并且第一和第二源在第一方向上以一偏移量安装到该安装件。所述激光系统还可以包括用于生成第三激光束的第三源以及第二交织激光镜，该第二交织激光镜具有配置为反射第一激光束和第二激光束的高反射区域和配置为透射第三激光束的高透射区域。激光系统还可以包括用于生成第四激光束的第四源以及第三交织激光镜，该第三交织激光镜具有配置为反射第四激光束的高反射区域和配置为透射第一激光束、第二激光束和第三激光束的高透射区域。可以设置第一和第二源以及镜结构以针对第一和第二激光束提供基本上相同的光学路径长度。交织激光镜可以对于45度的入射角提供高反射率。第一源还可以包括散热器和偏转光学器件。而且，可以将第一源的若干激光二极管或者激光二极管条在散热器上设置为扁平以发射与散热器平行的激光束，其中快轴与激光束的叠置方向正交。配置所述偏转光学器件以沿与散热器正交的方向偏转与所述散热器平行发射的激光束。散热器可以经由陶瓷层与激光二极管或激光二极管条绝缘。激光系统还可以包括位于所述镜结构之后第一和第二激光束的所述光学路径中的束形成光学器件。所述镜结构还可以包括两个镜。所述镜结构可以包括η个源以及至少n-1个交织激光镜，其中η为整数。激光系统还可以包括束形成光学器件，所述束形成光学器件包括选自由用于快轴的准直光学器件、用于慢轴的准直光学器件、用于调节快轴的圆柱光学望远镜、以及折叠镜构成的组中的光学器件。可以将激光二极管或者激光二极管条设置在散热器上以基于顺序流经激光二极管或者激光二极管条的电流实现导通操作。激光系统还可以包括配置为安装第一和第二源的安装件。可以配置透射和反射区域以透射或者反射具有细长束轮廓的激光束。可以配置交织激光镜以透射和/反射具有细长束轮廓的激光束，所述细长束轮廓可以具有2 1、5 UlO 1或者更大的宽长比。交织激光镜可以是金属镜。交织激光镜可以包括基底以及位于所述基底上的高反射率涂层，用以形成反射区域。至少两个透射区域可以是贯穿所述基底的通孔。交织激光镜可以包括位于所述基底上的防反射涂层，用以形成透射区域。在交织方向上，至少两个透射区域的其中之一的延伸部分可以大致与至少两个反射区域的其中之一的延伸部分相同。该延伸部分可以例如是至少5mm。交织激光镜可以具有类似梯子的结构，其中所述类似梯子的结构的阶梯可以与所述反射区域相对应并且位于所述阶梯之间的空间可以与所述透射区域相对应。交织激光镜可以对于非正交入射角，特别是大约35°、40°、45°、50°或者55° 的入射角，提供高反射率。一些实施例的优点可以包括实现源的安装容易对准并且直接触及单独源的简单机械结构，从而改善了例如操作性能(例如源的更换)。而且，在一些实施例中，来自单个源的激光可以对交织束的截面中的各种区域作出贡献。因而，单个源的故障仅影响那些扩散区域处的束。因此，能够降低束的非对称影响， 例如在激光泵浦束应用中对激光介质的泵浦体积的非对称影响。在大功率激光系统的一些实施例中，源可以提供位于较大距离处的束以增加单独二极管激光的冷却性能。具体地，对于这样的系统，(例如大功率)激光束之间的较大的“无辐射”区域可以填充有该系统的剩余源的激光束。在附图和以下描述中阐述了本发明的一个或者多个实施例的细节。通过说明书和附图以及权利要求书，本发明的其它特征和优点将变得明显。
图1是使用交织束的光学泵浦激光系统的示意性方框图。图2是源的示意性正视图。图3是利用如图2所示的三个源生成的图1所示的交织束沿着截面III-III提取的截面图。图4是激光镜的示意性正视图。图5是可在图1的激光系统中使用的激光系统的实施方式的透视图。图6是图5的源和镜结构去除了该镜结构的顶板和底板的透视图。图7是图6的激光系统的俯视图。图8是图6的激光系统沿着图7所示的截面VIII-VIII的侧视图。图9是图6的激光系统沿着图7所示的截面IX-IX的侧视图。图10是图6的激光系统的侧视图。
图11是图6的激光系统的第一示例性源的侧视图。图12是所述源沿着图11所示的截面XII-XII的放大截面图。图13是图11的源沿如图11所示的截面XIII的放大透视图。图14是可以与图5-10所示的激光系统结合使用的第二示例性源的透视图。
具体实施例方式可以设置一组激光二极管或者激光二极管条以提供空间上分离的激光束。在此， 将这样的结构称为空间上分离(叠置)的激光束的源。因此，叠置的激光束的源发射具有类似束参数，即对于慢轴和快轴类似的参数，的若干激光束。通过组合叠置的激光束的多个源的激光束，可以形成具有比叠置的激光束的单个源的辐射率高的辐射率，即可以增加所述束的截面的给定区域内的功率。可以进一步施加合适的束形成元件以对所述束进行整形， 从而例如实现激光介质的有效光学泵浦。在图1中，光学泵浦的激光系统1向诸如激光切割系统或者激光焊接系统的激光处理系统5提供大功率激光束3。例如，激光系统1可以是向激光处理系统5提供几kW激光束的例如盘形激光系统的固态激光系统。另一示例性激光系统可以是纤维激光器。为了生成激光束3，利用由激光系统11生成的交织束9对激光系统1的激光介质7进行光学泵浦。然而，也可以将激光系统11配置为用于例如表面处理、硬化、材料处理和焊接的激光应用的独立激光系统。激光系统11例如包括安装在结构15中的多个源、镜结构16和束形成光学器件 17。结构15被配置为提供多个激光束的激光束分组13，每一个激光束沿着被称为交织方向18的一个维度移位。镜结构16包括使得激光束分组13彼此上下重叠从而形成交织束9 的若干交织激光镜。束形成光学器件17可以包括用以准直并勻化交织束9内的激光束的光学器件。将交织束9例如直接或者经由诸如光纤的波导提供为至激光系统1的泵浦激光束ο图2示意性示出了可以在结构15中使用的源19。图3示出了图1的交织束9沿视图III-III提取的截面图；可以利用图2的三个源19创建该截面图。图4示意性示出了可以在镜结构16中使用的激光镜。结合图5-13详细描述能够例如用作图1的激光系统11 的交织激光系统的实施例。如图2所示，示例性源19包括安装在公共散热器21上的三个激光二极管条20。 每一个激光二极管条20包括具有五个相邻发射区域的半导体结构。单个发射区域的激光具有椭圆的束轮廓22。束轮廓22的椭圆形状表明激光束的快轴和慢轴的不同光学特性。 例如，由于发射区域的稀薄(thinness)，该发射区域的激光在快轴方向上比在慢轴方向上更发散。五个发射区域的光形成激光束分组13的激光束23并且每一个激光束23具有细长形状。在一些实施例中，发射区域发射与散热器21正交的光，而在其它实施例中发射与散热器21平行并且随后偏转例如90°的光。在交织方向18上，三个激光二极管条20彼此移位间距P并且因此三个激光束23 也移位间距P。因而，从单个源19发射的激光束23形成具有其自己截面的束，所述截面包括具有激光移位间距P的区域以及在具有激光的区域之间的没有激光的区域四。一些大功率源以几毫米的大间距提供激光束，例如至少5mm、10mm或者15mm。这样的大功率源的示例包括具有结合图11-13描述的扁平安装的激光二极管条的源(扁平源)以及具有结合图 14描述的叠置二极管条(组源)的结构。交织激光系统能够尤其适用于具有大间距的源的使用。图3示出了基于三个源19沿着图1的交织束9的视图III-III的简化截面，每一个源19具有三个激光二极管条20并且每一个激光二极管条20产生五个激光束22(如图 2所示)。激光系统11对来自三个激光二极管条20中的每一个激光二极管条的三个激光束23(分组13中总共九个激光束)进行交织以使得在交织束9的截面内，所述束的相邻行的光起源于不同的源19。在该截面内，单个激光二极管条20对由与激光二极管条20的五个发射区域相关联的椭圆束轮廓22指示的截面内的行24作出贡献。在图3的示例中，三行激光束起源于三个源19中的每一个源。例如，行24与第一源的激光辐射A相关，行25与第二源的激光辐射B相关，并且行26与第三源的激光辐射C 相关。因此，位于每一个源19的激光二极管条20的发射光之间的无辐射区域29可以至少部分地填充有起源于结构15的两个剩余源19的激光辐射。因而，源19的激光辐射并不对交织束9的截面的单个区域作出贡献而是对交织束9的整个截面内的不同区域作出贡献。 在具有大量激光二极管条的源彼此交织时，增加了对来自每一个源19的截面作出贡献的扩散。图4示出了例如可以用于交织来自图2所示的三个源的激光束的部分反射和部分透射的激光镜430。激光镜430包括矩形基底428。在安装在镜结构16中时，激光镜430 的长侧沿交织方向18延伸。配置激光镜430以与由斜线的束轮廓423指示的一系列激光束相互作用。该一系列激光束423包括起源于每一个源并且分隔开间距P的三个激光束。激光镜430包括通孔形式的三个透射区域429，每一个通孔被成形为透射两个相邻的激光束423。透射区域429 通常是至少部分透射。基底428的一侧涂覆有高反射率涂层431，从而在通孔之间(并且最终在上方和/或下方)提供反射区域432。反射区域的尺寸适于反射两个相邻的激光束 423。换句话说，激光镜430具有类似梯子的结构，其中类似梯子的结构的阶梯与反射区域 432相对应并且阶梯之间的空间与透射区域429相对应。激光镜430的配置和几何尺寸适合于具有三个源19的结构15 ；然而，其它配置和几何尺寸也是可能的，并且将取决于结构 15的源19的数量以及源19的相对尺寸和位置。因而，取决于激光镜430和源之间在交织方向上的相对位置，该源的激光束423或者被透射或者被反射。因而，在配置镜结构16以使得来自第一源的激光束与来自第二源的激光束朝向激光镜430的相对侧行进时，可以选择入射角度以使得反射激光束和透射激光束沿交织方向18交替。在镜结构16中，可以设置n-1个激光镜430以交织η个源的激光束，η为整数。透射和反射区域429，432可以具有适于透射或者反射具有细长束轮廓的激光束的尺寸，所述细长束轮廓至少具有例如2 1、5 UlO 1或者更大的宽长比。在图5-13中，描述了示例性交织激光系统511，以说明六个源519的激光束523的几何交织。在该实施例中，每一个源519包括发射在空间上移位十毫米间距的激光束523 的十二个激光二极管条。然而，对于具有更小或者更大间距的更多或者更少的源，也可以执行类似的交织。具体地说，在图5和图6中，激光系统511包括六个源519的结构515以及镜结构516，所述镜结构516包括五个交织的激光镜530/1-530/5以及安装在顶板532和底板 533之间的两个弯曲镜567和568。源519并排设置并且配置为沿第一方向534发射激光束 423。激光系统511包括镜结构516，用以形成来自在交织方向518上移位的激光束523 的束509。在镜结构516的出口处，激光束523沿交织方向518交织。因而，镜结构516沿公共方向朝向束形成光学器件517的第一圆柱透镜535重新导向进入的激光束523。在图5的实施例中，束形成光学器件517包括第二圆柱透镜536、折叠镜537、束混合器538和准直光学器件539。第一和第二圆柱透镜535和536形成望远镜M0，用以调节激光束523的快轴和慢轴的束参数。因而，束形成光学器件517调节交织束509的各种光学参数。为了对于各种源519的激光束523提供相同的光学路径长度，镜结构516基于针对在45°下反射进行优化的交织激光镜530并且源519在第一方向534和第二方向541上位于相同距离处(第二方向541与第一方向534和交织方向518正交)。此外，如下面结合图10描述的，六个源519是相同的并且在交织方向上安装在不同的位置，以使得每一个激光束523在其自己特定的“交织”坐标处发射。因此，每一个激光束523与第一方向534平行地行进并且随后如结合图6-9描述的，激光束523由交织激光镜透射或者反射。而且，图5示出了用于冷却源519的冷却剂连接M9。图6和图7所示的交织激光系统511的视图说明了去除其顶部和底部532和533的镜结构516。如上所述，结构515 和镜结构516对于激光束523/1-523/6提供类似的光学行进。例如，可以认为每一个激光束523到圆柱透镜3的光学路径长度是相同的。然后，激光束523在交织激光系统511内经历大致相同的发散。对于相同的源519，例如利用相对于源519的前侧90°的预对准发射角度来配置结构515。每一个源519安装到交织激光系统511的壳体(未示出)。壳体包括用于在可重现的位置中安装源519的对准销(pin)。因而，可以在不重新对准镜结构516的情况下更换源519。图6和图7示出了交织镜530/1-5的位置以及镜结构516内以45°入射角放置的将激光束弯曲90°的90°弯曲镜567和568。交织镜530/1-5的宽度适合于发散激光束 523的宽度，例如交织镜530/1-5位于透镜535的位置越近，该交织镜530/1-5就在宽度上增加。每一个交织镜530/1-5包括与每一个源519发射的激光束523 —样多的反射区域和透射区域。因而例如，如果每一个源发射十二个激光束523，则交织镜530具有至少十二个反射区域和十二个透射区域。反射区域和透射区域在交织方向518上交织。在镜结构516中，放置交织镜530/1以使得从源519/1发射的激光束523/1由90° 弯曲镜567反射，并且经过交织镜530/1透射，而从源519/2发射的激光束523/2由交织镜 530/1反射。类似地，放置交织镜530/2以使得从源519/3发射的激光束523/3经过交织镜 530/2透射而从源519/4发射的激光束523/4由交织镜530/2反射。而且，放置交织镜530/3以使得激光束523/3和523/4在交织镜530/2之后经由交织镜530/3透射，而从源519/5发射的激光束523/5由交织镜530/3反射。类似地，放置交织镜530/4以使得激光束523/1和523/2在交织镜530/1之后由交织镜530/4反射，而从源519/6发射的激光束523/6经由交织镜530/4透射。最后，放置交织镜530/5以使得在激光束523/1、523/2和523/5由交织镜530/5 反射的同时，激光束523/3、523/4和523/6由交织镜530/5反射。在图7的俯视图中示出了发散激光束523和交织镜530/1-5。图7进一步表明了图8和图9的观点。图8示出了沿着图7所示的方向VIII-VIII的截面图。源519/4、519/5和519/6 在交织方向518上的各种位置向镜结构516提供分别在交织方向518上具有不同位置的激光束523/4、523/5和523/6。交织激光镜530/3-5的反射和透射区域的位置的合适设定实现了激光束523/4-6在交织方向518上交替的同时该激光束523/4-6的对准。图9示出了沿着图7所示的方向IX-IX的交织激光系统511的截面图。在45°镜 567和568之间，交织镜530/1-5以各种高度提供反射和透射区域，从而使交织束509具有十二组交替的激光束523/16的束轮廓(与结合图3所表示和解释的类似)。如图10所示，六个相同源519/1-6中的每一个相对于壳体的顶部532附接在交织方向上的位置555处。可以例如通过壳体侧壁处的对准销来限定该位置，并且该对准销适于适配到源519/1-6的对准孔559中。因此，在位于壳体顶部532和壳体底部533之间的交织方向上的不同位置处发射激光束523。激光束523，均在交织方向上的其自己位置处行进，在通过其反射激光束519/35并且经过其透射激光束523/1、523/2和523/6的最后交织镜530/5之后进行交织。因而，在交织激光系统511中，全部源的单独激光束523在另一个激光束的顶部上导向，以使得每一个源的无辐射空间至少部分地填充有剩余源519的激光束ο对于大功率应用，可以在结构515中使用例如结合图11-14描述的大功率源。如图11-13所示，扁平源1119包括十二个激光二极管条单元181，并且每一个激光二极管条单元1181包括激光二极管条1120、棱镜1187和电连接1150。二极管激光条1120的扁平侧设置在单片矩形散热器1121上。因此，可以将源1119 称为扁平源，其中每一个激光二极管条1120经过与散热器1121热接触的大面积被有效冷却。通过经由例如图5所示的位于背侧的冷却剂连接的散热器1121泵浦的冷却剂从所述源消除所生成的热。安装孔1191位于每一个拐角并且对准孔1159位于矩形散热器1121 的短侧。沿着矩形散热器1121的长度方向1137设置十二个激光二极管条1120，该矩形散热器1121在图5中沿着轴向方向537设置。散热器1121具有作为顶层的绝缘陶瓷层1195， 用以将激光二极管条1120与散热器1121电绝缘。每一个激光二极管条1120包括半导体结构1110，该半导体结构1110的有源区域具有多个发射区域。半导体结构1110附接到P-触点1130。例如丝焊(wire bond)的电连接1150将半导体结构1110与η-触点1170电连接并且该η-触点1170电连接到相邻二极管激光单元的ρ-触点。因而，在操作源1119时， (相同的)电流串行流经全部激光二极管条1120。此外，利用芯片元件1190能够控制每一个二极管激光条1120。每一个半导体结构1110具有细长的发射表面1112，例如均勻分布在大约IOmm长度上的30-45个相邻有源区域。每一个发射表面1112与散热器1121垂直取向并且具有沿着方向1137的发射方向。因而，激光二极管条1120基本上在相同平面中发射激光束1123， 该平面与散热器1121的平坦表面1124平行。每一个激光束1123具有细长的束轮廓，其慢轴沿激光二极管条1120的发射表面1112的细长方向取向，即沿散热器1121的宽度方向 1139 (如上面参照图2和图3讨论的)，并且初始时快轴沿与散热器1121的平坦表面1124 垂直的方向取向。所发射的激光束1123由棱镜1187在内部反射并且从棱镜1187离开的束沿着与散热器1121的表面1124正交的方向远离散热器1121行进。因而，在离开棱镜1187之后， 激光束1123的快轴在沿着散热器1121的长度的方向1137上，而激光二极管条1120的慢轴未改变并且保持沿着方向1139。此外，棱镜1187准直在快轴方向上强烈发散的激光束 1123。棱镜1187的取向由公共玻璃安装件1199确定。扁平源1119可以具有以下参数。每一个源1119可以基于十二个激光二极管条 1120来提供大约1700W的输出功率。激光二极管条1120在慢轴方向上的宽度可以是大约 10mm。激光束1123在慢轴方向上的全角度发散可以大致为6° -10°。经过具有大致1 μ m 高度的发射表面1112实现来自单独激光二极管条1120在快轴方向上的发射。初始时，激光束1123具有大致40° -70°的全角度发散。使用棱镜1187在快轴方向上对从每一个激光二极管条1120发射的每一个激光束1123进行准直。准直的激光束1123通常在快轴方向上延伸0.6-1. 2mm。准直束在通过棱镜之后的全角度发散在快轴方向上大致为0.5° -2°。 棱镜1187的质量、透镜对准的精度、以及激光二极管条1120的直度决定发散角度。在图5-10的结构15的实施例中应用扁平源1119的情况下，所发射的激光束1123 的快轴在初始时，即在离开半导体结构时，沿与扁平源1119正交的方向取向。在棱镜1187 内反射之后，发射激光束1123的快轴沿交织方向518导向。再次参照图11-13的扁平源1119，两个发射的激光束1123之间的间距大约比离开棱镜1187时激光束1123的尺寸大十倍。因而，扁平源的束截面的大约9/10没有任何激光辐射。例如利用镜结构516，该截面的无辐射部分可以填充有来自其它扁平源1119的激光束 1123。图14示出了组源1419形式的可选大功率源，其中将多个激光二极管条单元1481 一起分组。在图14中，例如，组源1149包括十二个激光二极管条单元1481，每一个单元包括二极管条1420、透镜1490和电连接。每一个二极管激光条1420设置在铜块1430的表面上并且经由组源1419的前侧1440处的透镜1490发射激光束。在激光二极管条1420背面的区域中，相邻的铜块1430保持紧密接触以使得能够利用公共的冷却剂系统冷却该铜块 1430。十二个激光二极管条1420沿着组源1419的长度方向1437设置。每一个激光二极管条1420包括具有有源区域半导体结构，有源区域具有形成细长发射表面的多个发射区域。每一个发射表面与组源1419的前侧1440平行并且具有与前侧1440垂直的发射方向。每一个激光束具有细长的束轮廓，其慢轴沿激光二极管条1420的发射表面的细长方向取向，并且快轴沿方向1437取向。透镜1490准直沿快轴方向强烈发散的激光束。透镜1490的取向由铜块1430的延伸部分1431或者附接到铜块1430的玻璃块确定。组源1419可以具有与扁平源919类似的束参数。
11
对于图11-13中的扁平源1119，对于组源1419而言两个发射的激光束之间的间距例如可以比离开透镜1490时激光束的尺寸大十倍。因而，组源1419的束截面的大约9/10 没有任何激光辐射。使用结构15和束形成光学器件17，无激光辐射的部分可以填充有来自其它组源1419的激光束。在所描述的结构515中，源1119能够进一步在几何上良好对准，由于相关联的安装件和散热器1121之间的接触表面或者接触点能够在源1119的整个长度上延伸，从而提供快轴对准的高角度精度。各种配置可以使用所描述的概念，具有更大或者更小数量的源和交织激光镜。交织激光镜530可以具有适于激光束523的特定入射角的反射涂层。可选地，所涉及透镜中的一些或者全部可以是金属镜(例如具有银涂层)。可以向例如由玻璃或者石英基底制造的透射或者非透射基底施加反射涂层。对于透射基底，对于上述通孔实施例的可选实施例， 包括涂覆或未涂覆防反射涂层的透射区域。在一些实施例中，光的反射率和透射率至少为80%、85%、90%、95%、98%、99% 或者99.8%。所述镜结构可选地或者除了入射角45°之外还包括针对例如35°、40°、 50°或者55°的其它入射角设计的交织激光镜。此外或者可选地，激光系统11可以包括折叠镜，用以在束形成光学器件17内提供更加紧凑的望远镜和/或准直光学系统。例如，圆柱镜可以用作折叠镜。此外或者可选地， 在束形成光学器件17中，慢轴和/或快轴的准直可以包括一个或者多个圆柱透镜、扁平镜、 抛物线镜、抛物线折叠镜、以及具有凹面抛物线形状表面的透镜。如图1所示，在光纤或者激光介质之前的光束路径中，可以使用附加的光学部件来适应和改善各种束参数，例如束发散度、束轮廓的平滑度。因此，其它实施例落入下面权利要求的范围内。
权利要求
1.一种激光系统，包括用于分别生成第一激光束和第二激光束的第一源和第二源；以及包括第一交织激光镜的镜结构，所述第一交织激光镜具有配置为反射所述第一激光束的高反射区域以及配置为透射所述第二激光束的第一高透射区域。
2.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述第一交织激光镜的多个反射和透射区域在交织方向上交替。
3.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述高透射区域是第一高透射区域并且所述第一交织激光镜包括第二高透射区域，其中所述第一高透射区域和所述第二高透射区域由所述高反射区域分隔开。
4.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述高反射区域是第一高反射区域并且所述第一交织激光镜包括第二高反射区域，其中所述第一高反射区域和所述第二高反射区域由所述高透射区域分隔开。
5.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述镜结构配置为使得所述第一和第二激光束朝向所述第一交织激光镜的相对侧行进。
6.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述镜结构配置为沿第一方向对准所述第一激光束和所述第二激光束。
7.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述第一源和所述第二源包括用于分别生成所述第一激光束和所述第二激光束的至少一个激光二极管或者激光二极管条。
8.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述第一和第二源各包括在第一方向上移位一间距的若干激光二极管或者激光二极管条。
9.如权利要求1所述的激光系统，还包括安装件并且所述第一和第二源在第一方向上以一偏移量安装到所述安装件。
10.如权利要求1所述的激光系统，还包括用于生成第三激光束的第三源以及第二交织激光镜，该第二交织激光镜具有配置为反射所述第一激光束和所述第二激光束的高反射区域和配置为透射所述第三激光束的高透射区域。
11.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述第一和第二源以及所述镜结构设置为针对所述第一和第二激光束提供基本上相同的光学路径长度。
12.如权利要求1所述的激光系统，还包括束形成光学器件，该束形成光学器件位于所述镜结构之后所述第一和第二激光束的所述光学路径中。
13.如权利要求1所述的激光系统，其中，所述镜结构包括η个源以及至少η-1个交织激光镜，其中η为整数。
14.如权利要求1所述的泵浦激光系统，还包括束形成光学器件，所述束形成光学器件包括选自由以下光学器件构成的组中的光学器件用于所述快轴的准直光学器件、用于所述慢轴的准直光学器件、用于调节所述快轴的圆柱光学望远镜、以及折叠镜。
15.如权利要求1所述的激光系统，还包括配置为安装所述第一和第二源的安装件。
16.一种用于交织至少两个源的激光的激光镜，所述激光镜包括位于所述激光镜的第一侧上的至少两个反射区域，用于将从第一方向入射的激光反射至沿第二方向行进；以及至少两个透射区域，用于朝向所述激光镜的第二侧透射沿所述第二方向行进的激光， 其中所述反射区域和所述透射区域在交织方向上交替。
17.如权利要求16所述的激光镜，其中，所述透射和反射区域配置为透射或者反射具有细长束轮廓的激光束。
18.如权利要求16所述的激光镜，其中，所述激光镜是金属镜。
19.如权利要求16所述的激光镜，其中，所述激光镜包括基底。
20.如权利要求19所述的激光镜，其中，所述激光镜包括位于所述基底上的高反射率涂层，用以形成所述反射区域。
21.如权利要求19所述的激光镜，其中，所述两个透射区域中的至少一个透射区域是贯穿所述基底的通孔。
22.如权利要求19所述的激光镜，其中，所述激光镜包括位于所述基底上的防反射涂层，用以形成所述透射区域中的至少一个透射区域。
23.如权利要求16所述的激光镜，其中，所述激光镜具有类似梯子的结构，其中所述类似梯子的结构的阶梯与所述反射区域相对应并且所述阶梯之间的空间与所述透射区域相对应。
24.一种方法，包括提供沿第一方向朝向交织激光镜行进的第一组激光束，所述第一组激光束在交织方向上移位，所述交织方向与所述第一方向正交；使用所述交织激光镜偏转所述第一组激光束，从而生成沿第二方向行进的偏转激光束；提供沿第二方向朝向所述交织激光镜行进的第二组激光束，所述第二组激光束在所述交织方向上移位；以及使所述第二组激光束透射通过所述交织激光镜，从而生成透射激光束， 其中，所述偏转激光束与所述透射激光束在所述交织方向上交织。
25.一种方法，包括在交织方向上交织多组激光束，从而生成交织束，其中从一组源中的一个源发射每一组激光束，其中所述交织束内的相邻激光束与该组源中的不同源相对应。
26.如权利要求25所述的方法，还包括 利用所述交织的泵浦束泵浦激光介质。
全文摘要
本发明公开一种激光系统(511)，包括用于分别生成第一激光束(523/2)和第二激光束(523/1)的第一源(519/2)和第二源(519/1)，以及包括第一交织激光镜(531/1)的镜结构(530/1，567)，该第一交织激光镜(531/1)具有配置为反射第一激光束(523/2)的高反射区域以及配置为透射第二激光束(523/1)的第一高透射区域。
文档编号H01S5/022GK102227670SQ200980147824
公开日2011年10月26日 申请日期2009年10月21日 优先权日2008年10月27日
发明者T·维特哈克, U·邦纳, V·C·内戈伊塔 申请人:通快光子学公司