DE19743322A1 - Laserstrahlformgebungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laserstrahlformgebungssy­ stem zum Formen eines Laserstrahls und insbesondere auf ein Laserstrahlformgebungssystem zum Umwandeln eines Laserstrahls, der eine seitlich langgestreckte Konfiguration hat, in eine mehr kreisförmige Konfiguration. Das Laserstrahlformgebungssy­ stem nach der Erfindung dient dazu, aber nicht ausschließlich, eine Pumpquelle für Festkörperlasersysteme zu bilden, die auf einem weiten Gebiet von Anwendungsfällen benutzt werden kön­ nen, zu denen wissenschaftliche Untersuchungen, maschinelle Bearbeitung mittels Mikrolaser, die Plattenherstellung für die Druckindustrie und medizinische Behandlungen gehören.

Normalerweise wird gewünscht, daß eine Laserstrahlquelle einen hochdichten Laserstrahl liefert, der leicht kollimiert werden kann. Zu diesem Zweck wird verlangt, daß der Strahlquerschnitt so kreisförmig wie möglich und so klein wie möglich ist. Wenn beispielsweise ein Laser unter Verwendung einer Hochleistungs­ laserdiode als Laserquelle gepumpt wird, kann ein hoher Wir­ kungsgrad erzielt werden, indem eine Endpumpkonfiguration be­ nutzt wird, wobei aber verlangt wird, daß der Laserstrahl aus der Laserquelle in dem Lasermedium zu einem kreisförmigen Strahl kollimiert wird, dessen Durchmesser in der Größenord­ nung von einigen hundert Mikrometern liegt.

Eine Hochleistungslaserquelle, die solche Eigenschaften hat, steht jedoch nicht zu wirtschaftlichen Bedingungen zur Verfü­ gung. Eine Vorrichtung in Form eines sogenannten Laserdioden­ stabes kann eine hohe Ausgangsleistung zu relativ niedrigen Kosten liefern, aber der Laserstrahl, der von einem Laserdi­ odenstab erzeugt wird, ist üblicherweise quer oder seitlich langgestreckt. In dem Fall eines Laserdiodenstabes mit einer Nennausgangsleistung von 10 bis 20 Watt ist dessen Ausgangsfa­ cette in einer ersten Richtung ungefähr 10 mm breit und in einer zu der ersten Richtung rechtwinkeligen zweiten Richtung ungefähr einen Mikrometer breit. Außerdem divergiert der von einem Laserdiodenstab emittierte Strahl sehr schnell. Der Strahl kann ohne jede nennenswerte Schwierigkeit in der zwei­ ten Richtung auf einen Durchmesser von einigen zehn Mikrome­ tern kollimiert werden, aber er kann nicht auf mehr als etwa 3 mm im Durchmesser in der ersten Richtung kollimiert werden, indem eine normale optische Anordnung verwendet wird, bei wel­ cher eine Kombination aus zylindrischen, sphärischen und asphärischen Linsen verwendet wird.

In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber an­ genommen, daß die Laserquelle eine horizontal langgestreckte laseremittierende Facette hat. Mit anderen Worten, die erste Richtung entspricht der horizontalen Richtung, und die zweite Richtung entspricht der vertikalen Richtung. Aus den oben dar­ gelegten Gründen ist es schwierig, einen Laserstrahl, der eine Ausgangsbreite von ungefähr 10 mm hat, zu einem Strahl von we­ niger als 1 mm im Durchmesser zu kollimieren. Deshalb führt die Verwendung eines Laserdiodenstabes als Laserquelle zum Endpumpen eines Festkörperlasers unvermeidlich zu einem rela­ tiv schlechten Umwandlungs- oder Konversionswirkungsgrad. Dar­ über hinaus tendiert der resultierende Ausgangslaserstrahl ei­ nes Festkörperlasers dazu, einen elliptischen Querschnitt zu haben, der in den meisten Fällen unerwünscht ist.

Aus der US 5 127 068 ist es bekannt, ein Bündel von Lichtlei­ tern zu benutzen, um Emissionen aus diskreten Emittern eines Laserdiodenstabes zu führen und sie auf ein Lasersystem zu bündeln. Die Emissionen aus dem Laserdiodenstab können in ei­ nem relativ kleinen und kreisförmigen Strahl umgewandelt wer­ den, der zum Endpumpen eines Lasersystems geeignet ist. Bei diesem System kann, wenn ein Lichtleiterbündel in Kombination mit einem Laserdiodenstab mit einem Durchmesser von 10 mm (bei einem Divergenzwinkel von 15 Grad) × 1 µm (bei einem Diver­ genzwinkel von 50 Grad) benutzt wird, ein Laserstrahl in einem Bereich erzeugt werden, der 600 µm im Durchmesser beträgt, bei einem Divergenzwinkel von 23 Grad (oder mit einer numerischen Apertur von 0,2) . Wenn dieser Laserstrahl durch eine asphäri­ sche Linse mit einer numerischen Apertur von 0,2 kollimiert wird, wird er in einen kreisförmigen Strahl mit einem Durch­ messer von 600 µm umgewandelt. Das ist eine bedeutsame Verbes­ serung gegenüber der herkömmlicheren Anordnung, bei der allein auf optische Linsen zurückgegriffen wird, die eine numerische Apertur von 0,2 haben, wodurch nur ein Laserstrahl von unge­ fähr 6 mm Breite in der horizontalen Richtung erzielt werden kann.

Wenn zwei Laserdiodenstäbe, die jeweils eine Ausgangsleistung von 20 W und eine Wellenlänge von 808 nm haben, als eine Pump­ quelle zum Endpumpen eines Nd : YVO₄-Festkörperlasersystems, das eine Schwingungswellenlänge von 1064 nm hat, benutzt werden würden, würde der Umwandlungswirkungsgrad ungefähr 50% betra­ gen. Das Endpumpverfahren, bei dem ein Lichtleiterbündel be­ nutzt wird, verursacht jedoch beträchtliche Kosten zum Her­ stellen des Lichtleiterbündels, und zwar insbesondere deshalb, weil der Fabrikationsprozeß einen zeitraubenden und präzisen Montageprozeß verlangt.

Ein weiteres mögliches Verfahren zum Verbessern des Umwand­ lungswirkungsgrades, wenn ein Laserdiodenstab als eine Pump­ quelle benutzt wird, besteht darin, die Emissionen aus dem La­ serdiodenstab nur in der vertikalen Richtung zu kollimieren und das stabförmige Lasermedium nur seitlich zu pumpen. Dieses Verfahren läßt sich relativ billig realisieren, es führt aber zur ineffektiven Absorption der Pumpenergie in dem Laserme­ dium, und der resultierende Wirkungsgrad ist beträchtlich niedriger als derjenige, der erzielt wird, wenn ein Lichtlei­ terbündel benutzt wird, und liegt üblicherweise in dem Bereich von 20%.

Wenn die Nennausgangsleistung des Laserdiodenstabes beispiels­ weise 20 W beträgt, kostet die Anordnung, bei der ein Licht­ leiterbündel zur Strahlformgebung benutzt wird, üblicherweise zweimal mehr als die einfachere, aber weniger wirksame Seiten­ pumpanordnung.

Angesichts dieser Probleme des Standes der Technik ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Laserstrahlformge­ bungssystem zu schaffen, welches gestattet, einen seitlich stark langgestreckten Laserstrahl in einen mehr kreisförmigen Laserstrahl auf sowohl einfache als auch wirtschaftliche Art und Weise umzuwandeln.

Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, ein Laserstrahlformge­ bungssystem zu schaffen, das eine Hochleistungslaserquelle zum Endpumpen eines Lasersystems auf wirtschaftliche Weise bilden kann.

Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, ein Laserstrahlformge­ bungssystem zu schaffen, welches den Pumpwirkungsgrad eines Festkörperlasersystems beträchtlich verbessern kann.

Erfindungsgemäß lassen sich diese und andere Ziele erreichen durch Schaffung von einem Laserstrahlformgebungssystem mit ei­ ner Laserquelle, die eine emittierende Oberfläche hat, welche in einer ersten Richtung wesentlich langgestreckter als in ei­ ner zweiten Richtung ist, die zu der ersten Richtung rechtwin­ kelig ist; einer strahlablenkenden Strahlführung, die mehrere Strahlführungsteile aufweist zum Unterteilen eines die Laser­ quelle verlassenden Laserstrahls in mehrere Strahlabschnitte, welche längs der ersten Richtung angeordnet sind, und zum Ab­ lenken der Strahlabschnitte in der zweiten Richtung bis zu un­ terschiedlichen Graden; und einer strahlbündelnden Strahlfüh­ rung, die mehrere Strahlführungsteile aufweist zum einzelnen Empfangen der Strahlabschnitte, die die strahlablenkende Strahlführung verlassen, und zum Bündeln der Strahlabschnitte in bezug auf die erste Richtung, um so die Strahlabschnitte im wesentlichen längs einer Linie auszurichten, die zu der zwei­ ten Richtung parallel ist.

Dem seitlich oder lateral langgestreckten Laserstrahl kann so­ mit die Form eines im wesentlichen kreisförmigen Strahls gege­ ben werden, indem eine relativ billige Anordnung benutzt wird. Üblicherweise wird ein Kollimator, der aus einer zylindrischen Linse besteht, in der Nähe der Laserquelle plaziert, um eine Komponente des Laserstrahls, der die Laserquelle verläßt, in bezug auf die zweite Richtung zu kollimieren, bevor der Laser­ strahl in die strahlablenkende Strahlführung eintritt. Ebenso wird ein Abbildungsobjektiv in der Nähe des Ausgangsendes der strahlbündelnden Strahlführung plaziert, um die Strahlab­ schnitte, welche die strahlbündelnde Strahlführung verlassen, auf einen Brennpunkt zu bündeln. Der Strahlquerschnitt kann durch ein Relaisobjektiv, das zwischen dem Kollimator und der strahlablenkenden Strahlführung angeordnet ist, erweitert wer­ den. Das vereinfacht den Aufbau der Strahlführungen, weil das Relaisobjektiv den Divergenzwinkel des Laserstrahls reduziert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet, daß die Strahlführungsteile der strahlablenkenden Strahlführung mehrere transparente Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptoberfläche haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die zweite Richtung und einen Strahlengang definiert ist, und planare Endoberflächen zum Empfangen und Emittieren eines entsprechenden Strahlabschnitts, wobei die Platten nahe beieinander längs der ersten Richtung angeordnet sind und wo­ bei die Endoberflächen zum Empfangen und/oder Emittieren der Strahlabschnitte winkelversetzt von jeder Platte zur anderen um die erste Richtung angeordnet sind. Das vereinfacht die Produktionskosten, und zwar insbesondere dann, wenn die Plat­ ten identisch geformt sind. Die strahlbündelnde Strahlführung kann ebenso aufgebaut sein.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhal­ tet, daß die Strahlführungsteile der strahlbündelnden Strahl­ führung mehrere Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptober­ fläche haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die erste Richtung und einen Strahlengang definiert ist, und planare Endoberflächen zum Empfangen und Emittieren eines ent­ sprechenden Strahlabschnitts, wobei die platten nahe beieinan­ der längs der zweiten Richtung angeordnet sind und wobei die Endoberflächen zum Empfangen und/oder Emittieren der Strahlab­ schnitte winkelversetzt von jeder Platte zur anderen um die zweite Richtung sind. Das vereinfacht den Montageprozeß, weil das Ausmaß der Ablenkung leicht eingestellt werden kann, indem jede Platte aus einer gemeinsamen Glastafel od. dgl. mit pas­ sender Länge zugeschnitten wird. Die strahlbündelnde Strahl­ führung kann auch ähnlich aufgebaut sein.

Noch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung be­ inhaltet, daß die Strahlführungsteile der strahlablenkenden Strahlführung mehrere identisch geformte transparente Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptoberfläche haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die zweite Richtung und einen Strahlweg festgelegt ist, und planare Oberflächen zum Empfangen und Emittieren eines entsprechenden Strahlabschnitts unter einem schiefen Winkel in bezug auf den Strahlweg, wobei die Platten nahe beieinander längs der ersten Richtung ange­ ordnet sind und aus Materialien bestehen, die unterschiedliche Brechungsindizes haben. Das erfordert etwas höhere Materialko­ sten, die Montagearbeit kann aber vereinfacht werden. Die strahlbündelnde Strahlführung kann auch ähnlich aufgebaut sein.

Zum Verbessern des Transmissionswirkungsgrades können, wenn Platten als Strahlführungsteile benutzt werden, die Grenzflä­ chen zwischen benachbarten Platten mit einer reflektierenden Eigenschaft ausgestattet werden, z. B. mit Hilfe eines Luft­ spalts oder eines reflektierenden Überzugs. Die Endoberflä­ chen, über die die Strahlabschnitte jede Platte betreten und verlassen, sollten vorzugsweise mit einer Antireflexschicht überzogen sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1(a) und 1(b) Diagramme einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die in Draufsicht bzw. in Seitenansicht gezeigt sind;

Fig. 2(a) bis 2(c) Diagramme, die die Querschnittsformen des Laserstrahls in Ebenen A-A, B-B und C-C in Fig. 1(a) zeigen;

Fig. 3(a) und 3(b) in Draufsicht bzw. in Seitenansicht ähnlich wie die Fig. 1(a) und 1(b) eine zweite Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 4(a) und 4(b) in Draufsicht bzw. Seitenansicht ähn­ lich wie die Fig. 1(a) und 1(b) eine dritte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5(a) und 5(b) in Draufsicht bzw. in Seitenansicht ähnlich wie die Fig. 1(a) und 1(b) eine vierte Ausführungsform der Erfin­ dung; und

Fig. 6 eine Seitenansicht, die ein Lasersy­ stem in Kombination mit dem Strahl­ formgebungssystem nach der Erfindung zeigt.

Die Fig. 1(a) und 1(b) zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung, die einen Laserdiodenstab 1, einen Kollimator 2, eine strahlablenkende Strahlführung 3, eine strahlbündelnde Strahlführung 4 und ein Abbildungsobjektiv 5 aufweist. Der La­ serdiodenstab 1 beinhaltet eine große Zahl von einzelnen lich­ temittierenden Elementen, die längs einer lateralen Länge des­ selben angeordnet sind und dadurch eine lateral oder seitlich langgestreckte emittierende Oberfläche bilden. Der Kollimator 2 besteht aus einer Faserlinse oder einer zylindrischen Linse, die parallel mit dem Laserdiodenstab 1 ausgerichtet ist. Der Kollimator 2 ist unmittelbar über der emittierenden Oberfläche des Laserdiodenstabes 1 plaziert, so daß der Laserstrahl, der am Anfang in einer vertikalen Ebene divergiert, in einen im wesentlichen parallelen Strahl umgewandelt wird, in einer ver­ tikalen Ebene betrachtet, der jedoch seitlich langgestreckt ist.

Der Strahl, der durch den Kollimator 2 hindurchgegangen ist, wird auf die strahlablenkende Strahlführung 3 gerichtet, die in dieser Ausführungsform aus mehreren im wesentlichen identi­ schen und vertikal angeordneten transparenten Platten 3-1 bis 3-3 besteht, welche aus Glas wie optischem Glas oder Quarzglas oder aus transparentem Kristall hergestellt und übereinander angeordnet sind. Die transparenten Platten 3-1 bis 3-3 haben eine rechteckige Form, und die mittlere Platte 3-2 ist so aus­ gerichtet, daß der Lichtstrahl, welcher von dem Kollimator 2 emittiert wird, die Platte 3-2 über rechtwinkelig angeordnete planare Oberflächen derselben betritt und verläßt. Die übrigen Platten 3-1 und 3-3 sind über der mittleren Platte 3-2 ange­ ordnet und sind um eine Linie, die zu der Hauptebene der Plat­ ten rechtwinkelig ist, in bezug auf die mittlere Platte in zwei entgegengesetzten Richtungen etwas gedreht.

Die beiden Seiten (Hauptoberflächen) jeder Platte sind zu ei­ ner äußerst planaren Oberfläche poliert, um jegliche unregel­ mäßigen Reflexionen zu vermeiden, und sind von benachbarten Platten durch einen kleinen Luftspalt getrennt, der größer als die Wellenlänge ist, so daß die Strahlabschnitte auf diesen Oberflächen interne Totalreflexionen erfahren. Alternativ kann wenigstens eine der beiden Seiten (Hauptoberflächen) mit einer metallischen, dielektrischen oder anderweitig reflektierenden Schicht überzogen sein. Die Endoberflächen, über die die Strahlabschnitte hindurchgehen, sind ebenfalls zu einer äu­ ßerst planaren Oberfläche poliert und sind erwünschtermaßen mit einer Antireflexschicht überzogen, um einen Transmissions­ verlust der Strahlabschnitte aufgrund von Reflexion, wenn sie über diese Oberflächen hinweggehen, zu minimieren. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind nur drei Platten darge­ stellt, üblicherweise ist aber eine größere Zahl von diesen Platten vorgesehen. In diesem Fall nimmt, wie leicht vorstell­ bar ist, der Drehwinkel jeder Platte fortschreitend zu, wenn der Abstand von der mittleren Platte zunimmt.

Somit tritt der seitlich langgestreckte Lichtstrahl, der von dem Kollimator 2 emittiert wird (welcher so wie in Fig. 2(a) dargestellt ausgebildet ist), in die strahlablenkende Strahl­ führung 3 ein und wird in eine Anzahl von diskreten Strahl ab­ schnitten aufgeteilt, welche einzeln durch die entsprechenden Platten 3-1 bis 3-3 geführt werden. Die Endoberflächen dieser Platten, über die die Strahlabschnitte hindurchgehen, sind zu planaren Oberflächen poliert, um so jegliche unregelmäßigen Reflexionen zu vermeiden. Der mittlere Strahlabschnitt bewegt sich auf einem im wesentlichen geraden Weg, weil der Strahlab­ schnitt die mittlere Platte 3-2 rechtwinkelig zu den entspre­ chenden Endoberflächen der Platte betritt und verläßt. Ande­ rerseits betritt und verläßt jeder der übrigen Strahlab­ schnitte die entsprechende Platte 3-1 oder 3-2 unter einem schiefen Winkel in bezug auf die entsprechenden Endoberflä­ chen. Infolgedessen werden diese Strahlabschnitte durch die entsprechenden Platten in verschiedenem Grad oder Ausmaß abge­ lenkt oder verschoben, was von den Drehwinkeln der Platten in bezug auf die mittlere Platte abhängig ist, wie es in Fig. 2(b) dargestellt ist. Die Strahlabschnitte werden hier jeweils mit unterschiedlichem Grad vertikal verschoben. Weil die Plat­ ten auf jeder Seite der Mittelplatte um einen zunehmend größe­ ren Winkel gedreht sind, wenn der Abstand von der mittleren Platte zunimmt, werden die Strahlabschnitte, die anfänglich längs einer horizontalen Linie in Querschnitt ausgerichtet wa­ ren, derart abgelenkt, daß sie längs einer schrägen Linie im Querschnitt ausgerichtet sind, wie es in Fig. 2(b) dargestellt ist. Vorzugsweise gibt es keine nennenswerte Überlappung in der vertikalen Richtung zwischen den Strahlabschnitten, wenn sie die strahlablenkende Strahlführung 3 verlassen.

Die Strahlabschnitte, die durch die strahlablenkende Strahl­ führung 3 hindurchgeleitet werden, werden anschließend in die strahlbündelnde Strahlführung 4 geleitet, die mehrere Platten 4-1 bis 4-3 aufweist, welche aus Glas wie optischem Glas oder Quarzglas oder aus einem transparenten Kristallmaterial herge­ stellt sind. Die Platten sind übereinander angeordnet und von einer Platte zur anderen um einen gewissen Winkel gedreht. Die Platten der strahlbündelnden Strahlführung 4 sind, kurz ge­ sagt, ähnlich wie die Platten der strahlablenkenden Strahlfüh­ rung 3 angeordnet. Die Hauptoberflächen der Platten der strahlbündelnden Strahlführung 4 sind jedoch um 90 Grad um die optische axiale Linie gedreht, oder, mit anderen Worten, sind in der horizontalen Richtung orientiert. Die strahlbündelnde Strahlführung 4 ist der strahlablenkenden Strahlführung 3 der­ art zugeordnet, daß die Strahlabschnitte, die von der strahl­ ablenkenden Strahlführung 3 emittiert werden, jeweils in eine entsprechende Platte der strahlbündelnden Strahlführung 4 ein­ treten.

Die Strahlabschnitte verlassen daher die strahlablenkende Strahlführung 3 in unterschiedlichen vertikalen Positionen und treten in die entsprechenden Platten 4-1 bis 4-3 der strahl­ bündelnden Strahlführung 4 ein. Die Platten 4-1 bis 4-3 der strahlbündelnden Strahlführung 4 verschieben jeweils den Weg des entsprechenden Strahlabschnitts in der seitlichen oder la­ teralen Richtung derart, daß die Strahlabschnitte die strahl­ bündelnde Strahlführung 4 im wesentlichen ausgerichtet längs einer vertikalen Linie verlassen, wie es in Fig. 2(c) darge­ stellt ist. In dem Fall der strahlbündelnden Strahlführung 4 ist es, weil der vertikale Divergenzwinkel von jedem der Strahlabschnitte, die durch die Platten der strahlbündelnden Strahlführung 4 hindurchgehen und weniger wahrscheinlich auf die beiden Seiten (Hauptoberflächen) auftreffen werden, rela­ tiv klein ist (< 0,5 Grad), nicht notwendigerweise er­ forderlich, daß diesen Oberflächen eine reflektierende Eigen­ schaft gegeben wird, die durch das Vorsehen eines Luftspalts zwischen benachbarten Platten oder durch reflektierende Schichten, mit denen die Hauptoberflächen der Platten überzo­ gen werden, erzielt werden kann.

Der Laserstrahl, der die strahlbündelnde Strahlführung 4 ver­ läßt, wird auf das Abbildungsobjektiv 5 gerichtet, das in der nächsten Stufe vorgesehen ist. Das Abbildungsobjektiv 5 kann eine zylindrische Linse 5a und eine asphärische Linse 5b auf­ weisen, so daß der einfallende Laserstrahl durch die zylindri­ sche Linse 5a in einen parallelen Strahl umgewandelt wird und durch die asphärische Linse 5b sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung auf einen kleinen Fleck auf einer Fo­ kal- oder Brennpunktsebene F fokussiert wird. Die zylindrische Linse 5 ist geeignet ausgebildet, so daß der Brennpunkt der vertikalen Komponente des Laserstrahls und der Brennpunkt der horizontalen Komponente des Laserstrahls in der gemeinsamen Fokalebene F zusammenfallen.

Die seitliche Abmessung des Laserstrahls, der auf das Abbil­ dungsobjektiv 5 fällt, ist zu der Anzahl der Platten der Strahlführungen 3 und 4 umgekehrt proportional und kann des­ halb bei Bedarf reduziert werden. Die vertikale Abmessung des Laserstrahls, der auf das Abbildungsobjektiv 5 trifft, wird durch die Dicke der Platten der strahlablenkenden Strahlfüh­ rung 3 diktiert und kann deshalb nach Bedarf gesteuert werden, allerdings nicht so frei wie die seitliche Abmessung des La­ serstrahls, der auf das Abbildungsobjektiv 5 fällt. Weil der Laserstrahl, wenn er den Kollimator 2 verläßt, in bezug auf die vertikale Richtung relativ parallel ist und einen relativ kleinen Divergenzwinkel hat, kann jedoch die vertikale Abmes­ sung des Laserstrahls, wenn er die strahlbündelnde Strahlfüh­ rung verläßt, nicht größer als die horizontale Abmessung des­ selben gemacht werden. Durch geeignete Auswahl der Anzahl der Platten der strahlablenkenden Strahlführung 3 und der strahl­ bündelnden Strahlführung 4 ist es daher möglich, dem Laser­ strahl einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt zu ge­ ben.

Als Beispiel sei angenommen, daß die emittierende Oberfläche des Laserdiodenstabes 1 10 mm (horizontal) × 1 µm (vertikal) mißt und daß die Parallelität des Laserstrahls, die durch den Kollimator 2 erzielt wird, in der Größenordnung von 0,5 Grad in bezug auf die vertikale Richtung liegt. Dieser Grad an Par­ allelität kann leicht erzielt werden, indem ein handelsübli­ cher Kollimator verwendet wird. In diesem Fall würde die ver­ tikale Abmessung des Laserstrahls, der die strahlbündelnde Strahlführung 4 verläßt, ausreichend klein gehalten werden, solange die Anzahl der Platten der strahlablenkenden Strahl­ führung 3 nicht mehr als 20 beträgt.

Das ist mehr ins einzelne gehend im folgenden beschrieben, wo­ bei ein Beispiel genommen wird, bei dem drei Platten jeweils in der strahlablenkenden Strahlführung 3 und in der strahlbün­ delnden Strahlführung 4 benutzt werden. In bezug auf die hori­ zontale Richtung sind die äußeren Strahlabschnitte 4-1 und 4-3, die durch die strahlablenkende Strahlführung 3 unterteilt und vertikal verschoben werden, durch die entsprechenden Plat­ ten der strahlbündelnden Strahlführung 4 in vertikale Ausrich­ tung mit dem mittleren Strahlabschnitt seitlich verschoben, wenn sie schließlich die Platten der strahlbündelnden Strahl­ führung 4 verlassen. Deshalb wird die vertikale Abmessung des Laserstrahls so um den Faktor drei reduziert, wenn er durch die strahlablenkende Strahlführung 3 und durch die strahlbün­ delnde Strahlführung 4 hindurchgeht. Die vertikale Abmessung des Laserstrahls wird um den Faktor drei vergrößert, sie er­ zeugt aber kein nennenswertes Problem, weil die vertikale Kom­ ponente des Laserstrahls mehr als 50-mal paralleler als die horizontale Komponente ist und eine solche geringfügige Diffe­ renz in der vertikalen Richtung angesichts der wesentlichen Reduzierung in der horizontalen Abmessung des Laserstrahls, die durch diese Anordnung erzielt wird, ziemlich unbedeutend ist.

In der dargestellten Ausführungsform waren die planaren Ober­ flächen jeder Platte, durch die der Strahlabschnitt ein- und austritt, zueinander parallel, sie können aber irgendeinen Winkel miteinander bilden, solange das gewünschte Ausmaß an Strahlabschnittsablenkung erzielt wird, was für den Fachmann ohne weiteres klar sein dürfte. Außerdem nimmt der Drehwinkel jeder Platte um die horizontale Linie in der dargestellten Ausführungsform fortschreitend zu, was aber für die Erfindung nicht wesentlich ist. Solange die Platten der strahlablenken­ den Strahlführung 3 um unterschiedliche Winkel gedreht sind, vorzugsweise in einem gleichen Winkelintervall, ist die Rei­ henfolge, in welcher die Platten übereinander plaziert werden, nicht von Bedeutung. Offenbar wird die Anordnung der Platten der strahlbündelnden Strahlführung 4 durch die Anordnung der Platten der strahlablenkenden Strahlführung 3 diktiert, so daß die Strahlabschnitte vertikal ausgerichtet sein können, wenn sie die strahlbündelnde Strahlführung 4 verlassen.

Die Ablenkung oder die Verschiebung der Laserstrahlabschnitte wurde in der ersten Ausführungsform durch Verwendung von Plat­ ten erzielt, die einen Brechungsindex haben, der von der von Luft verschieden ist, und der Grad der Ablenkung wurde durch den Neigungswinkel der Endoberflächen der Platten bestimmt, durch die die Strahlabschnitte hindurchgehen, sowie durch den Brechungsindex des Materials der Platten. Dasselbe Ziel kann erreicht werden durch Ändern der Länge der Platten. Durch ge­ eignetes Ändern der Länge des Weges jedes Strahlabschnitts in­ nerhalb der Platte ist es möglich, den Grad der Ablenkung je­ des Strahlabschnitts einzustellen, ohne den Neigungswinkel der Endoberflächen der Platten zu ändern. Außerdem ist es durch Ändern des Brechungsindex des Materials der Platte von einer Platte zur anderen möglich, den Grad der Ablenkung jedes Strahlabschnitts einzustellen, ohne den Neigungswinkel der En­ doberflächen der Platten oder die Länge jeder Platte zu än­ dern.

Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der der Grad der Ablenkung eingestellt wird, indem die Weglänge jedes Lichtstrahls innerhalb der Platte ge­ ändert wird. In diesen Figuren sind Teile, die denjenigen der vorherigen Ausführungsformen entsprechen, mit gleichen Bezugs­ zahlen bezeichnet.

Bei der zweiten Ausführungsform weist die strahlablenkende Strahlführung 6 mehrere vertikal ausgerichtete Platten 6-1 bis 6-3 auf, die jeweils die vorm eines Parallelepipeds haben, so daß die Strahlabschnitte die entsprechenden Platten unter ei­ nem identischen Winkel von einer Platte zur anderen betreten und verlassen. Lediglich die Länge des Strahlenganges inner­ halb der Platten ist von einer Platte zur anderen unterschied­ lich gemacht. Die beiden äußeren Platten 6-1 und 6-3 sind um eine gleiche Länge kürzer bzw. länger als die mittlere Platte 6-2. Deshalb wird der seitlich langgestreckte Laserstrahl, der in die strahlablenkende Strahlführung 6 eintritt, in drei Strahlabschnitte unterteilt, die durch die drei vertikal aus­ gerichteten platten 6-1 bis 6-3 einzeln geführt werden und die strahlablenkende Strahlführung 6 in unterschiedlichen vertika­ len Positionen verlassen.

Die strahlbündelnde Strahlführung 7 der zweiten Ausführungs­ form gleicht im Aufbau ebenfalls der strahlablenkenden Strahl­ führung 6 derselben, nur um 90 Grad um die optische axiale Li­ nie gedreht. Die Strahlabschnitte, welche in die einzelnen oder unterschiedlichen Platten der strahlbündelnden Strahlfüh­ rung 7 eintraten, werden in horizontaler Richtung derart abge­ lenkt, daß die Strahlabschnitte, die die strahlbündelnde Strahlführung 7 verlassen, längs einer vertikalen Linie ausge­ richtet sind.

Somit ist es bei der zweiten Ausführungsform ebenfalls durch geeignetes Ändern der Anzahl der Platten jeweils in der strahlablenkenden Strahlführung 6 und in der strahlbündelnden Strahlführung 7 und der Länge jeder Platte 7-1 bis 7-3 mög­ lich, den Laserstrahl, der anfänglich seitlich langgestreckt war, zu einem im wesentlichen kreisförmigen Strahl zu formen, der für ein günstiges Fokussieren durch das Abbildungsobjektiv 5 geeigneter ist.

Die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der der Grad der Ablenkung eingestellt wird, indem der Brechungsindex jeder Platte geändert wird. In diesen Figuren tragen die Teile, die denen der vorherigen Ausfüh­ rungsformen entsprechen, gleiche Bezugszahlen.

In diesem Fall sind die strahlablenkende Strahlführung 8 und die strahlbündelnde Strahlführung 9 jeweils aus mehreren iden­ tisch geformten und identisch ausgerichteten Platten 8-1 bis 8-3 bzw. 9-1 bis 9-3 gebildet, wobei aber den Materialien für die Platten fortschreitend zunehmende Brechungsindizes von ei­ ner Platte zur nächsten gegeben werden. In der dargestellten Ausführungsform ist jede Platte so ausgerichtet, daß der ein­ fallende Strahl in die planare Endoberfläche jeder Platte un­ ter einem Winkel von 45 Grad gegen die zu der Endoberfläche rechtwinkelige Linie eintritt. Die Platten sind identisch ge­ formt und konform übereinander plaziert.

Auch in dieser Ausführungsform wird der Laserstrahl, der in die strahlablenkende Strahlführung 8 eingetreten ist, in Strahlabschnitte aufgeteilt, die dann einzeln in den entspre­ chenden Platten 8-1 bis 8-3 geführt werden und die entspre­ chenden Platten in unterschiedlichen vertikalen Positionen verlassen, und zwar wegen des Unterschieds im Brechungsindex von einer Platte zur anderen. Die vertikalen Positionen dieser Strahlabschnitte, welche die strahlablenkende Strahlführung 8 verlassen, werden eingestellt, indem die Brechungsindizes des Materials der Platten so ausgewählt werden, daß es keine we­ sentliche Überlappung in der vertikalen Richtung zwischen den Strahlabschnitten gibt, wenn diese die strahlablenkende Strahlführung 8 verlassen.

Die strahlbündelnde Strahlführung 9 ist auf ähnliche Weise wie die strahlablenkende Strahlführung 8 aufgebaut, wobei aber die Platten 9-1 bis 9-3 der strahlbündelnden Strahlführung 9 um 90 Grad um die optische axiale Linie in bezug auf diejenigen der strahlablenkenden Strahlführung 8 gedreht sind. Die Brechungs­ indizes der Platten werden so gewählt, daß die Strahlab­ schnitte, welche die strahlbündelnde Strahlführung 9 verlas­ sen, längs einer vertikalen Linie im wesentlichen ausgerichtet sind.

Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Die Laserquelle 11 besteht in diesem Fall aus einem Halbleiterlaser mit einer Dauerstrichleistung von 20 W, der von SDL, Inc., San Jose, Kalifornien, unter der Modellbezeich­ nung SDL3470-S vermarktet wird. Dieser Halbleiterlaser, der auch als Laserdiodenstab bezeichnet wird, erzeugt einen Laser­ strahl, der in der horizontalen Richtung 10 mm breit ist und in der vertikalen Richtung 1 µm breit ist. Der Divergenzwinkel dieses Laserstrahls beträgt 15 Grad in der horizontalen Rich­ tung und 50 Grad in der vertikalen Richtung. Die Wellenlänge des Lasers, der von dieser Vorrichtung emittiert wird, beträgt 810 nm.

Der Laserstrahl, der von dem Laserdiodenstab 11 emittiert wird, wird in bezug auf die vertikale Lichtung kollimiert, in­ dem ein Kollimator 12 benutzt wird, der eine zylindrische Gra­ dientenlinse mit einem Durchmesser von 1 mm aufweist, welche von Doric Lenses, Inc., USA, vermarktet wird. Der Laserstrahl, der den Kollimator 12 verläßt, hat eine vertikale Abmessung von 0,5 mm und einen Divergenzwinkel von 0,4 Grad. Das System weist weiter ein Relaisobjektiv 13 auf, das aus zwei konvexen Linsen besteht, die eine Brennweite von 60 mm und einen äuße­ ren Durchmesser von 40 mm haben, um ein telezentrisches opti­ sches System zu bilden, welches den kollimierten Strahl (10 mm × 0,5 mm) um den Faktor zwei (oder zu einem Strahl von 20 mm × 1,0 mm) vergrößert, so daß der Divergenzwinkel auf 7,5° × 0,2° reduziert wird.

Das Vergrößern des Strahldurchmessers durch Verwenden eines Relaisobjektivs bietet den Vorteil, die Verwendung von relativ dicken Platten für die strahlablenkende Strahlführung 14 und für die strahlbündelnde Strahlführung 15 zu gestatten. Die Platten, die eine größere Dicke haben, sind in der Herstellung relativ weniger teuer. Die Verwendung eines Relaisobjektivs ist für die Realisierung der Erfindung nicht wesentlich, ist unter praktischen Gesichtspunkten aber zu bevorzugen.

Die strahlablenkende Strahlführung 14 weist neun rechteckige Quarzplatten 14-1 bis 14-9 auf, von denen jede 50 mm × 50 mm × 2,3 mm mißt und die übereinander angeordnet sind, so daß sie sich parallel zu einer Ebene erstrecken, die durch den Strah­ lengang und die vertikale Richtung festgelegt ist. Die Platten sind jeweils um eine horizontale Linie rechtwinkelig zu dem Strahlengang in bezug auf die nächste Platte auf ähnliche Weise wie ein Kartenspiel, das in die Form eines Fächers ver­ dreht ist, gedreht. Die mittlere Platte 14-5 ist so ausgerich­ tet, daß sich ihre vordere und ihre hintere Endoberfläche rechtwinkelig zu dem einfallenden Strahlabschnitt erstrecken, und die übrigen Platten sind auf beiden Seiten derselben in unterschiedlichen Richtungen zunehmend gedreht.

In dieser Ausführungsform sind die Platten 14-1 bis 14-9 so angeordnet, daß die vertikalen Positionen der benachbarten Strahlabschnitte, welche die strahlablenkende Strahlführung 14 verlassen, 2,3 mm voneinander beabstandet sind. Durch diese Wahl ist es möglich, die strahlbündelnde Strahlführung 15 identisch mit der strahlablenkenden Strahlführung 14 aufzu­ bauen und dadurch die Fertigungskosten zu senken. Gemäß der Erfindung kann jedoch die strahlbündelnde Strahlführung 15 eine andere Anzahl von Platten als die strahlablenkende Strahlführung 14 aufweisen oder kann Platten haben, deren Dicke von der der strahlablenkenden Strahlführung 14 verschie­ den ist.

Die beiden Seiten jeder Platte 14-1 bis 14-9 sind mit einem mehrschichtigen dielektrischen Reflexüberzug überzogen, der eine innere Totalreflexion für diejenigen Strahlkomponenten gewährleistet, die einen Einfallswinkel von 80 Grad oder mehr haben. Diese reflektierenden Überzüge dienen lediglich zum Verbessern des Transmissionswirkungsgrades durch Reflektieren eines kleinen Bruchteils der durch jede Platte geführten Strahlabschnitte, der auf die Grenzfläche auftreffen kann, und sind für die Realisierung der Erfindung nicht wesentlich. Al­ ternativ kann ein Luftspalt in der Größenordnung von 50 µm zwischen jeweils zwei benachbarten Platten vorhanden sein, um so eine optisch reflektierende Grenzfläche zwischen ihnen zu bilden. Die Endoberflächen jeder Platte sind mit einem Antire­ flexüberzug überzogen, um wiederum so den Transmissionsverlust zu minimieren.

Die strahlbündelnde Strahlführung 15 ist im wesentlichen iden­ tisch mit der strahlablenkenden Strahlführung 14 aufgebaut, ist aber um 90 Grad um die optische axiale Linie in bezug auf die strahlablenkende Strahlführung 14 gedreht. In diesem Fall war die Parallelität der Strahlabschnitte so gut, daß es wenig Bedarf an reflektierenden Oberflächen zwischen den benachbar­ ten Platten 15-1 bis 15-9 gibt. Der Aufbau der strahlbündeln­ den Strahlführung 15 kann jedoch nach Bedarf auf verschie­ denerlei Weise modifiziert werden, solange die Strahlab­ schnitte, die in die strahlbündelnde Strahlführung 15 einfal­ len, durch die Platten 15-1 bis 15-9 einzeln geführt werden und längs einer gemeinsamen vertikalen Linie gebündelt werden.

Der Laserstrahl, der schließlich das Strahlformgebungssystem dieser Ausführungsform verläßt, war ungefähr 2,3 mm breit, bei einem Divergenzwinkel von 7,5 Grad in bezug auf die horizon­ tale Richtung, und war ungefähr 20,7 mm (2,3 mm × 9) breit, bei einem Divergenzwinkel von 0,2 Grad in bezug auf die verti­ kale Richtung. Nach den Gesetzen der Optik ist das Produkt aus einem Durchmesser und einem Divergenzwinkel eines Strahls un­ gefähr umgekehrt proportional zu der möglichen Größe des Strahlflecks, in welchem der Strahl gebündelt werden kann. Das Strahlformgebungssystem nach der Erfindung kann daher die ho­ rizontale Breite des Strahls ungefähr um den Faktor zehn redu­ zieren, verglichen mit dem Fall, wo das Strahlformgebungssy­ stem nicht benutzt wird.

Ein Abbildungsobjektiv 16, das eine zylindrische konvexe Linse 16a und eine asphärische Linse 16b aufweist, ist hinter der strahlbündelnden Strahlführung 15 plaziert, so daß der Laser­ strahl, der das Abbildungsobjektiv verläßt, in einem kleinsten Fleck sowohl in bezug auf die horizontale Richtung als auch in bezug auf die vertikale Richtung in einer gemeinsamen Brenn­ punktsebene konvergieren kann. Die zylindrische Linse 16a hat in diesem Fall eine Größe von 30 mm × 300 mm und eine Brenn­ weite von 200 mm, und die asphärische Linse 16b hat eine Brennweite von 50 mm, so daß die numerische Apertur (NA) unge­ fähr 0,29 in der horizontalen Richtung und 0,24 in der verti­ kalen Richtung beträgt.

Der Laserstrahl, der schließlich durch das Abbildungsobjektiv 16 gebündelt wird, hatte eine Größe von 500 µm (horizontal) x 400 µm (vertikal), gemessen mit einem Strahlprofilierer, und das ist zum Pumpen eines Festkörperlasers äußerst geeignet. Darüber hinaus betrug der Transmissionswirkungsgrad des Strahlformgebungssystems ungefähr 88%, was eine bedeutsame Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt.

Ein Festkörperlasersystem, bei dem das Laserformgebungssystem benutzt wurde, das in Fig. 5 dargestellt ist, war tatsächlich so aufgebaut, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Bei diesem Fest­ körperlasersystem wird ein Nd : YVO4-Stab (der 3 mm × 3mm × 1 mm maß und eine Nd-Konzentration von weniger als 1% hatte) als ein Lasermedium 18 benutzt. Eine axiale Endoberfläche dieses Stabes, die dem Abbildungsobjektiv 16 zugewandt ist, war mit einer Schicht überzogen, die Licht total reflektierte, das eine Wellenlänge von 1064 nm hatte, und Licht total (100%) durchließ, das eine Wellenlänge von 810 nm hatte, und die an­ dere axiale Endoberfläche war mit einer Schicht überzogen, die eine Reflexion von Licht verhindert, das eine Wellenlänge von 1064 nm hat. Ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 810 nm und mit einer Abmessung von 500 µm (horizontal) × 400 µm (vertikal), der durch das Laserstrahlformgebungssystem erzielt wurde, wurde als ein Pumplaserstrahl 19 auf das Lasermedium 18 gerichtet. Der Ausgangsspiegel 29 bestand aus einem konkaven Spiegel, der einen Krümmungsradius von 1 mm hatte, und eine Resonatorlänge von 150 mm war zwischen dem Ausgangsspiegel 29 und dem Lasermedium 18 vorhanden.

Bei diesem Festkörperlasersystem betrug, wenn die Pumpleistung des pumpenden Laserstrahls 19 für das Lasermedium 19 W betrug, die Ausgangsleistung des Ausgangslaserstrahls 21, wenn dieser den Ausgangsspiegel verließ, 6 W bei der Wellenlänge von 1064 nm. Deshalb betrug der Umwandlungswirkungsgrad ungefähr 40%, was mit dem Wirkungsgrad vergleichbar ist, der durch das Lichtleiterbündel erzielt wird. Die Erfindung ist jedoch be­ trächtlich weniger teuer als das System, bei dem von einem Lichtleiterbündel wie oben dargelegt Gebrauch gemacht wird.

Durch das Laserstrahlformgebungssystem nach der Erfindung kann, wie oben beschrieben, ein Laserstrahl, der eine seitlich langgestreckte Konfiguration hat, sowohl wirtschaftlich als auch effizient zu einem mehr kreisförmigen Strahl geformt wer­ den, der einen relativ kleinen Divergenzwinkel aufweist. Des­ halb bietet die vorliegende Erfindung eine äußerst günstige Pumpquelle für Festkörperlasersysteme.

Die Strahlführung kann auf verschiedenerlei Weise aufgebaut sein. Wenn mehrere identisch geformte Platten aus einem iden­ tischen Material für die Strahlführungen benutzt werden, wie es bei der ersten und bei der vierten Ausführungsform der Er­ findung der Fall ist, können die Strahlführungen in Massenpro­ duktion mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Der Grad oder das Ausmaß an Ablenkung der Strahlabschnitte kann auch einge­ stellt werden, indem die Länge der Platten längs des Strahlen­ ganges geändert wird, wie es bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist, und die Fertigungskosten sind in diesem Fall gleichermaßen gering. Wenn die Brechungseigenschaft des Mate­ rials für jede Platte verändert wird, wogegen die Formen der Platten im wesentlichen identisch gelassen werden, wie es bei der dritten Ausführungsform der Fall ist, können die Material­ kosten etwas hoch sein, aber der Montageprozeß wird beträcht­ lich vereinfacht, so daß die Gesamtkosten nicht höher als die der anderen Ausführungsformen sein können.

Claims (15)

1. Laserstrahlformgebungssystem, gekennzeichnet durch:
eine Laserquelle (1), die eine emittierende Oberfläche hat, welche in einer ersten Richtung wesentlich langgestreckter als in einer zweiten Richtung ist, die zu der ersten Richtung rechtwinkelig ist;
eine strahlablenkende Strahlführung (3, 14), die mehrere Strahlführungsteile (3-1 bis 3-3, 14-1 bis 14-9) aufweist zum Unterteilen eines die Laserquelle (1) verlassenden Laser­ strahls in mehrere Strahlabschnitte, welche längs der ersten Richtung angeordnet sind, und zum Ablenken der Strahlab­ schnitte in der zweiten Richtung bis zu unterschiedlichen Gra­ den; und
eine strahlbündelnde Strahlführung (4, 15), die mehrere Strahlführungsteile (4-1 bis 4-3, 15-1 bis 15-9) aufweist zum einzelnen Empfangen der Strahlabschnitte, die die strahlablen­ kende Strahlführung (3, 14) verlassen, und zum Bündein der Strahlabschnitte in bezug auf die erste Richtung, um so die Strahlabschnitte im wesentlichen längs einer Linie auszurich­ ten, die zu der zweiten Richtung parallel ist.

2. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch l, gekennzeich­ net durch einen Kollimator (2, 12) zum Kollimieren einer Kom­ ponente des Laserstrahls, der die Laserquelle (1, 11) verläßt, in bezug auf die zweite Richtung, bevor der Laserstrahl in die strahlablenkende Strahlführung (3, 14) eintritt.

3. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kollimator (2) eine zylindrische Linse aufweist, die sich in der ersten Richtung erstreckt.

4. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch 2 oder 3, ge­ kennzeichnet durch ein Relaisobjektiv (13), das zwischen dem Kollimator (12) und der strahlablenkenden Strahlführung (14) angeordnet ist, zum Vergrößern eines Strahlquerschnitts.

5. Laserstrahlformgebungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Abbildungsobjektiv (5, 16) zum Bündeln der Strahlabschnitte, die die strahlbündelnde Strahl­ führung (4, 15) verlassen, auf einen Brennpunkt.

6. Laserstrahlformgebungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlführungsteile (3-1 bis 3-3, 14-1 bis 14-9) der strahlablenkenden Strahlführung (3, 14) mehrere transparente Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptoberfläche haben, welche sich in einer Ebene er­ streckt, die durch die zweite Richtung und einen Strahlengang definiert ist, und planare Endoberflächen zum Empfangen und Emittieren eines entsprechenden Strahlabschnitts, wobei die Platten (3-1 bis 3-3, 14-1 bis 14-9) nahe beieinander längs der ersten Richtung angeordnet sind und wobei die Endoberflä­ chen zum Empfangen und/oder Emittieren der Strahlabschnitte winkelversetzt von jeder Platte (3-1 bis 3-3, 14-1 bis 14-9) zur anderen um die erste Richtung angeordnet sind.

7. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Platten (3-1 bis 3-3, 14-1 bis 14-9) der strahlablenkenden Strahlführung (3, 14) im wesentlichen iden­ tisch geformt und nahe beieinander längs der ersten Richtung angeordnet und winkelversetzt gegeneinander um die erste Rich­ tung sind.

8. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlführungsteile (7-1 bis 7-3) der strahlbündelnden Strahlführung (7) mehrere Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptoberfläche haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die erste Richtung und einen Strah­ lengang definiert ist, und planare Endoberflächen zum Empfan­ gen und Emittieren eines entsprechenden Strahlabschnitts, wo­ bei die Platten nahe beieinander längs der zweiten Richtung angeordnet sind und wobei die Endoberflächen zum Empfangen und/oder Emittieren der Strahlabschnitte winkelversetzt von jeder Platte zur anderen um die zweite Richtung sind.

9. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Platten (7-1 bis 7-3) der strahlbündeln­ den Strahlführung (7) im wesentlichen identisch geformt und nahe beieinander längs der zweiten Richtung angeordnet und winkelversetzt voneinander um die zweite Richtung sind.

10. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch l, wobei die Strahlführungsteile (6-1 bis 6-3) der strahlablenkenden Strahlführung (6) mehrere transparente Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptoberfläche haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die zweite Richtung und einen Strahlen­ gang festgelegt ist, und planare Oberflächen zum Empfangen und Emittieren eines entsprechenden Strahlabschnitts unter einem schiefen Winkel in bezug auf den Strahlengang, wobei die Plat­ ten nahe beieinander längs der ersten Richtung angeordnet sind und längs des Strahlenganges unterschiedliche Längen haben.

11. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch l, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlführungsteile der strahlbündelnden Strahlführung mehrere transparente Platten aufweisen, die je­ weils eine Hauptoberfläche haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die erste Richtung und einen Strahlengang festgelegt ist, und planare Oberflächen zum Empfangen und Emittieren eines entsprechenden Strahlabschnitts unter einem schiefen Winkel in bezug auf den Strahlweg, wobei die Platten­ teile nahe beieinander längs der zweiten Richtung angeordnet sind und längs des Strahlweges unterschiedliche Längen haben.

12. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlführungsteile (8-1 bis 8-3) der strahlablenkenden Strahlführung (8) mehrere identisch geformte transparente Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptoberflä­ che haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die zweite Richtung und einen Strahlweg festgelegt ist, und pla­ nare Oberflächen zum Empfangen und Emittieren eines entspre­ chenden Strahlabschnitts unter einem schiefen Winkel in bezug auf den Strahlweg, wobei die Platten nahe beieinander längs der ersten Richtung angeordnet sind und aus Materialien beste­ hen, die unterschiedliche Brechungsindizes haben.

13. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch l, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlführungsteile (9-1 bis 9-3) der strahlbündelnden Strahlführung (9) mehrere identisch geformte transparente Platten aufweisen, die jeweils eine Hauptoberflä­ che haben, welche sich in einer Ebene erstreckt, die durch die erste Richtung und einen Strahlweg festgelegt ist, und planare Oberflächen zum Empfangen und Emittieren eines entsprechenden Strahlabschnitts unter einem schiefen Winkel in bezug auf den Strahlweg, wobei die Platten nahe beieinander längs der zwei­ ten Richtung angeordnet sind und aus Materialien bestehen, die unterschiedliche Brechungsindizes haben.

14. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch l, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlführungsteile der Strahlführungen mehrere transparente Platten aufweisen, die eine Hauptoberflä­ che haben, welche sich parallel zu einem Strahlweg erstreckt, und daß ein kleiner Luftspalt zwischen benachbarten Platten gebildet ist.

15. Laserstrahlformgebungssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlführungsteile jeder Strahlführung mehrere transparente Platten aufweisen, die eine Hauptoberflä­ che haben, welche sich parallel zu einem Strahlweg erstreckt, und daß ein reflektierender Überzug auf wenigstens einer Seite jeder Platte gebildet ist.