[发明专利]包括光学泵浦扩展腔激光器的激光设备

说明书

本发明描述一种激光设备（100），其使得能够实现各个激光射束（194）的受控发射。激光设备（100）包括具有一个增益元件的光学泵浦扩展腔激光器，其中提供众多泵浦激光器（110）以便生成独立的泵浦射束（191）以及因而对应的激光射束（194）。激光设备（100）可以用于使得能够实现如例如二维或三维激光打印机那样的简化或改进的激光系统（500）。

技术领域

本发明涉及包括扩展腔激光器的激光设备。扩展腔激光器优选地是光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备，其包括至少一个垂直外腔表面发射激光器（VECSEL）和若干泵浦激光器，其中所述泵浦激光器布置成通过在反射镜元件处反射泵浦辐射来光学泵浦VECSEL的有源区。泵浦激光器中的至少两个可以独立地开关，使得可以影响所发射的（多个）激光射束的形状和/或扩展。

背景技术

光学泵浦VECSEL或半导体盘形激光器（SDL）以高明亮度、窄带宽和短激光脉冲提供了针对中等激光功率的紧凑且低成本的解决方案。标准盘形激光器需要泵浦激光器和泵浦激光器光学器件关于激光谐振器的光学模式的精确对准。此外，这样的光学泵浦VECSEL或SDL的应用，比如计算机直接制版打印或选择性激光熔融，通常要求大量努力以便使得能够实现可以借助于所发射的激光射束处理的可接受的工作空间。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种改进的激光设备以及包括这样的激光设备的改进的激光系统。

根据第一方面，提供一种激光设备。激光设备包括至少两个泵浦激光器。泵浦激光器优选地是激光二极管，比如边缘发射激光二极管或者垂直腔表面发射激光（VCSEL）二极管。至少两个泵浦激光器中的至少第一个适配成与至少两个泵浦激光器中的至少第二泵浦激光器独立地发射泵浦射束。泵浦激光器中的至少两个可以彼此独立地接通和关断。此外，泵浦射束的功率可以独立地控制，使得例如第一泵浦激光器发射最大功率的泵浦射束，但是第二泵浦激光器发射可以由第二泵浦激光器发射的最大功率的50%的独立泵浦射束。激光设备还包括增益元件、泵浦反射镜和扩展腔反射镜以用于与增益元件一起构建扩展腔激光器。泵浦反射镜布置成将第一泵浦激光器的泵浦射束重定向到增益元件上的第一泵浦斑点，并且将第二泵浦激光器的泵浦射束重定向到增益元件上的第二泵浦斑点，其中第二泵浦斑点至少部分地包括与第一泵浦斑点不同的增益元件上的区域。激光设备优选地适配成发射至少两个独立的激光射束。泵浦反射镜的反射率优选地尽可能高（例如＞99.9%）以便最小化损失并且避免借助于泵浦射束对泵浦反射镜的非必要加热。扩展腔反射镜的反射率适配成使得启用与增益元件组合的激光发射。反射率还取决于由激光设备发射的激光射束是否通过扩展腔反射镜来发射。扩展腔反射镜的反射率优选地在90%和99.5%之间的范围中，如果激光射束通过扩展腔反射镜发射以便使得能够实现激光发射的话。反射率还可以取决于例如半导体激光器中的有源层周围的反射镜层（所谓的内腔）的反射率而低于90%。反射率优选地高于99.9%，如果激光射束不是通过扩展腔反射镜发射的话。第一和第二泵浦激光器的泵浦射束借助于泵浦反射镜而重定向，使得泵浦斑点不重叠或者泵浦斑点中的至少一个与另一泵浦斑点不相同。后者意味着例如在两个泵浦斑点的情况下

- 泵浦斑点重叠，但是两个泵浦斑点包括仅借助于一个泵浦激光器来泵浦的区域，或者

- 第一泵浦斑点由第二泵浦斑点所包括，但是第二泵浦斑点包括不被第一泵浦激光器泵浦的区域。

该原理可以推广到三个、四个、五个或者众多独立的泵浦射束。泵浦斑点在这方面意味着增益元件的有源层的限定体积在光学上借助于对应的一个或多个泵浦激光器所发射的相应泵浦射束来泵浦。