阅读说明：本技术 泵浦激光辐射的均匀化 (Homogenization of pump laser radiation ) 是由 S·多雷尔 S·里德 C·蒂尔科恩 于 2018-04-23 设计创作，主要内容包括：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)。(A pump unit (2) for generating a homogenized pump laser beam (15B) for optical pumping of a laser active medium (13) of a laser system (1), comprising a pump laser system (3), wherein a plurality of laser beams (19A, 19B, 19C, 19A ', 19B ', 19C ') are superimposed into a main pump laser beam (15A). The pump unit (2) further comprises an optical beam shaping system (5) for homogenizing the primary pump laser beam (15A), wherein the optical beam shaping system (5) has a microlens arrangement (7) with a plurality of lenses (7A) and an optical light mixing element (9) for guiding the primary pump laser beam (15A) by multiple reflections and for outputting the homogenized pump laser beam (15B). The microlens arrangement (7) is arranged in such a way that the primary pump radiates a light beam (15A) through a plurality of lenses (7A) of the microlens arrangement (7) before being coupled into the optical light-mixing element (9).)

泵浦激光辐射的均匀化

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

本发明的一个方面基于以下任务：提出一种用于产生均匀化的泵浦激光束的泵浦单元，该泵浦单元尤其构造用于具有不同数量的泵浦模块的应用。在此，用于射束均匀化的光学射束成形系统应该尤其在泵浦模块的数量少的情况下实现改善均匀化。换句话说，即使在待均匀化的泵浦射束中存在无射束区域的情况下也应该实现足够的均匀化。本发明的另一方面基于以下任务：提高泵浦激光系统的稳定性且相应地提高所泵浦的激光系统(尤其激光放大系统)的稳定性，并且简化泵浦模块的更换。

这些任务中的至少一个通过根据权利要求1的用于产生均匀化的泵浦射束的泵浦单元解决并且通过根据权利要求18的激光系统解决。在从属权利要求中说明扩展方案。

一方面，用于产生均匀化的泵浦激光束的泵浦单元具有泵浦激光系统和光学射束成形系统，以对激光系统的激光活性介质进行光学泵浦。在泵浦激光系统的情况下，多个激光束叠加成主泵浦激光束。光学射束成形系统用于使主泵浦激光束均匀化，其中，光学射束成形系统具有微透镜装置和光学的光混合元件，该微透镜装置具有多个透镜，该光学的光混合元件用于通过多次反射来引导主泵浦激光束并且用于输出均匀化的泵浦激光束。微透镜装置如此布置，使得主泵浦激光束在耦合输入到光学的光混合元件中之前辐射穿过(durchstrahlen)微透镜装置的多个透镜。

另一方面，激光系统、尤其激光放大器系统包括这样的泵浦单元和具有待泵浦的激光活性介质的激光腔，由泵浦单元产生的均匀化的泵浦激光束辐射穿过该激光活性介质至少一次。

在示例性的实施方式中，泵浦激光系统包括多个泵浦模块，其中，每个泵浦模块发射多个激光束并且通过叠加泵浦模块的激光束来产生主泵浦激光束。

在示例性的实施方式中，如此选择微透镜装置在泵浦激光系统与光学的光混合元件之间的光路中的位置并且如此选择微透镜装置的相邻透镜的横向错位，使得微透镜装置中的至少五个透镜被照射。光混合元件例如具有入射面和出射面，并且微透镜装置直接布置在光学的光混合元件的入射面上或布置在光学的光混合元件的入射面附近。此外，微透镜装置可以布置在射束光阑元件(Strahlblendenelement)的开口中。在示例性的实施方式中，微透镜装置的透镜可以在排列方向(Aufreihungsrichtung)上以两个透镜之间如下错位来排列，其中，该错位最高相应于光学的光混合元件的入射面在排列方向上的尺寸的五分之一。

在示例性的实施方式中，光混合元件构造为如下的光混合器杆(Lichtmischerstab)：将光束通过完全内部的多次反射从光混合器杆的入射面经由该光混合器杆引导至光混合器杆的出射面，并且在光混合器杆中的光束的反射的数量取决于相应的光束到入射面上的入射角，从而在出射面上存在所出射的光束的均匀化的分布。

在示例性的实施方式中，泵浦激光系统构造成以不同数量的泵浦模块进行装配，并且光混合元件的长度和所辐射穿过的透镜的数量如此设计，使得在与微透镜装置结合地使用所设置的最小数量的泵浦模块的情况下，在均匀化的泵浦激光束中的强度波动低于15％。

通常，微透镜装置的数值孔径可以与主泵浦射束的散度相匹配。

在一些示例性的实施方式中，泵浦单元还可以具有用于产生收敛的射束走向的聚焦光学器件，以将主泵浦射束耦合输入到光混合元件中，其中，微透镜装置在聚焦光学器件与光混合元件之间的收敛的射束走向中布置在泵浦激光系统的至少基本上叠加的激光束的区域中。

在一些示例性的实施方式中，泵浦激光系统可以包括多个基于激光二极管的泵浦模块。然后多个泵浦模块中的一个泵浦模块分别可以配属有一个激光束区域，其中，主泵浦激光束中的相邻的(尤其面的封闭的)激光束区域在叠加前彼此并排地布置在快轴的方向上。在此，基于激光二极管的泵浦模块可以彼此并排地布置在快轴的方向上，从而相邻的泵浦模块的激光束在叠加前形成主泵浦激光束的相邻区域。替代地，可以如此引导泵浦模块的激光辐射，使得主泵浦激光束的相邻的激光辐射区域由分别所配属的泵浦模块产生并且借助光学器件彼此并排地取向。

在一些示例性的实施方式中，泵浦激光系统可以包括多个基于激光二极管的泵浦模块，所述泵浦模块分别具有多个用于发射激光束的二极管条，其中，在主激光束中，一个泵浦模块的二极管条的激光束在二极管条的快轴方向上彼此间隔地布置并且关于多个泵浦模块彼此交织。因此，泵浦单元还可以具有用于对不同的泵浦模块的激光辐射进行交织的光学装置，从而不同泵浦模块的二极管条的激光辐射在叠加前形成主泵浦激光束的彼此并排的份额

在示例性的实施方式中，微透镜装置构造为圆柱透镜的阵列，并且圆柱透镜朝向快轴的方向以进行聚焦。

此外，在此公开的实施方式还可以改善圆盘激光系统的启动特性，并且因此能够实现圆盘激光系统的稳定的且有效的运行。此外，在光混合元件前的微透镜装置(微透镜阵列)能够实现与角度空间无关的且改善的均匀化。

附图说明

在此，公开一种实现至少部分地改善现有技术的设计。尤其从实施方式的根据附图的以下描述中得出其他特征和其符合目的性。附图示出：

图1示出具有用于射束均匀化的光学射束成形系统的示例性的激光放大器系统的示意图；

图2A至图2C示出借助微透镜装置来改善均匀化的射束剖面(泵浦光斑，Pumpflecken)的示意图；

图3A至图3C示出在不使用微透镜装置进行均匀化的情况下的射束剖面(泵浦光斑)的示意图。

具体实施方式

在此描述的方面部分地基于以下认识：微透镜装置(在此也称作微透镜阵列)能够实现与用于角度分布所使用的泵浦模块的数量无关地构造引入到光混合元件中的泵浦激光束的角度分布，这实现改善的均匀化。通过微透镜装置使均匀化通常与主泵浦激光束更加无关。发明人尤其已经认识到，用于使泵浦激光束均匀化的光学射束成形系统如此设计，使得应该能够与所使用的激光辐射份额的数量无关地实现足够的均匀化。尤其在彼此并排或相对置地定位的泵浦模块的输出射束的布置的情况下，如果所使用的泵浦模块少于为了完全照射射束剖面所需的泵浦模块，则在泵浦模块附近的主泵浦激光束的射束剖面中的较大区域尤其可能保持无射束。已经知道，尽管对主泵浦激光束的横截面缺乏覆盖，在泵浦模块的激光辐射份额叠加前微透镜装置(例如圆柱透镜的阵列)与光混合元件的结合仍然能够实现足够的射束均匀化。

在此提出的泵浦单元的光学射束成形系统尤其可以在激光辐射份额的垂直堆叠的情况下有利地使用，这不是基于相应的激光器条的激光辐射的交织，而是基于泵浦模块的多个激光器条的激光辐射份额的光学堆叠或结构堆叠或多个泵浦模块的输出射束的光学堆叠或结构堆叠。结果，在两种情况下通常在快轴方向上得出激光辐射份额的堆叠(激光辐射份额的“堆栈(Stack)”)。

激光器条的这种紧凑的布置能够在近似地保持泵浦辐射的亮度的情况下实现在(例如几乎旋转对称的)光混合元件中从该垂直堆栈发出的辐射的简单的耦合输入光学系统。通过在此提出的与微透镜装置的组合，射束整形系统还能够用于如下情况：在主泵浦激光束叠加前，泵浦模块的垂直堆叠不在整个射束横截面上提供激光辐射份额，因为微透镜装置产生激光束的角度量值的足够的分布，该激光束在光混合元件前形成输入射束。

以下结合图1和图2阐述泵浦射束成形和放大过程以及具有光学射束成形系统的在此公开的设计的示例性的激光系统1的所属部件。图3相比较地示出在没有微透镜装置的相应的结构的情况下的射束演变。

激光系统1包括泵浦单元2，该泵浦单元具有泵浦激光系统3和光学射束成形系统5，该泵浦激光系统具有多个泵浦模块3A、3B、3C。光学射束成形系统5还具有微透镜装置7和光混合元件9。激光系统1还包括具有激光活性介质13的放大器单元11(通常是激光腔)。通常，泵浦激光系统3产生主泵浦激光束15A，该主泵浦激光束借助光学射束成形系统5匹配于激光活性介质13的相应的所期望的泵浦过程。相应的单元的其他特征在下文中详细阐述。

泵浦模块3A、3B、3C可以例如构造为激光二极管模块。通常，二极管激光辐射允许激光活性介质13的有效的泵浦，其中，主泵浦激光束15A通过多个激光二极管模块的二极管激光辐射(通常是多个泵浦模块的激光辐射)的叠加而形成。在图1中例如示出示意性地彼此并排布置的三个泵浦模块3A、3B、3C。

构造为激光二极管模块的泵浦模块包括多个激光器条，其中，每个激光器条具有多个发射区。泵浦模块的激光器条例如可以形成结构堆栈，在该结构堆栈的情况下激光器条的发射区基本上没有慢轴上的错位地布置在快轴的方向上，使得泵浦模块的激光器条的输出辐射在快轴的方向上堆叠。替代地，泵浦模块中的激光器条的发射区可以以慢轴上的错位来布置，其中，然后通过具有例如偏转镜和/或棱镜的光学堆叠同样可以实现如下：该泵浦模块的激光器条的输出辐射在快轴的方向上堆叠(光学堆栈)。

在老式的泵浦模块架构中，激光器条如此地彼此间隔开，使得在开头所提及的多个泵浦模块的激光辐射的交织例如用于产生主泵浦激光束。在新式的泵浦模块架构的情况下如此地减小各个激光器条的尺寸，使得各个泵浦模块在快轴的方向上的尺寸可以减小到几毫米，现在新式的泵浦模块架构实现多个泵浦模块可以彼此靠近地——例如在快轴的方向上直接彼此并排地——布置。因此，在产生主泵浦激光束时可以省去交织，其中，尽管由于激光器条和泵浦模块在空间上靠近，仍然可以产生具有例如基本上矩形的横截面的主泵浦激光束。

通常，如此地装配多个激光二极管模块的二极管激光辐射，使得得到具有矩形横截面的主泵浦激光束。这可以变形成例如均匀的圆形泵浦光斑，或通常变形成激光活性介质13的均匀的圆形激励。此外，这样的射束变形尤其借助光混合元件9实现。因此，例如构造为先前谈及的光学堆栈和/或结构堆栈的泵浦模块可以在快轴的方向上排列地布置，从而得出主泵浦激光束的所期望的射束横截面。替代地，可以任意地布置这样的泵浦模块，并且可以将不同的泵浦模块的所属的二极管辐射彼此并排地光学聚集，以形成主泵浦激光束。

图1对于泵浦激光系统3的不同实施方式示意性地示出主泵浦激光束15A的示例性的射束横截面。

因此，射束横截面17A、17B涉及在开头提及的多个泵浦模块的激光辐射的交织的示例，完整地装配有三个泵浦模块(射束横截面17A)的情况以及部分地装配有两个泵浦模块的情况(射束横截面17B)的情况。

在主泵浦激光束15A的射束横截面17A中，例如可以看出三组激光束19A、19B、19C，所述激光束分别配属于三个泵浦模块3A、3B、3C中的一个。激光束19A、19B、19C中的每个都来源于激光器条，其中，由于泵浦模块结构彼此以一定的间距地发射一组激光束。激光束19A、19B、19C的射束剖面的椭圆形状由二极管激光束产生装置的快轴和慢轴的不同光学特性得出。因此，激光器条的单个发射区域的激光在快轴方向上的发散多于在慢轴方向上的发散，这已知归因于激光过程和发射区域的几何形状。

借助如示例性地在开头提及的EP 2 342 596B1中所描述的镜装置，可以使激光束19A、19B、19C如此彼此交织，使得尽管每个激光器条具有椭圆形的射束剖面仍产生横截面基本上矩形的、尤其基本上正方形的强度分布。这例如在相应于完整的装配的射束横截面17A中说明。

当泵浦模块的激光器条的间距处在几毫米的范围内时，借助交织的射束叠加尤其常见。

在不完整地装配泵浦模块的情况下，具有这种通过交织产生的主泵浦激光束15A的激光活性介质9的泵浦是对于均匀化的特别的挑战。在不完整地装配泵浦模块的情况下例如省去激光束19C，使得在正方形的射束横截面17B中形成无射束区域21。在不使用微透镜装置的情况下，该无射束区域21能够如此地降低耦合输入到光混合元件9中的角度分布，使得在不完整的装配的情况下，光混合器中的均匀化可能导致(尤其在激光活性介质13中的)不均匀的泵浦射束剖面。

对于紧凑的泵浦模块架构的情况，图1示例性地示出射束横截面23A、23B。在例如构造为结构堆栈或光学堆栈的泵浦模块的布置的情况下，每个泵浦模块可以配属有主泵浦激光束15A中的一个激光束区域25A、25B、25C。每个激光束区域25A、25B、25C包括具有椭圆形射束剖面的多个激光束19A'、19B'、19C'，所述激光束由泵浦模块的相应的二极管条产生。射束横截面23A相应于完整的装配，即主泵浦激光束15A在叠加前被完全地照射的横截面。

如在射束横截面23B中说明的那样，在这种泵浦模块架构中在不完整的装配的情况下也可以存在一个或多个无射束区域21。相应地，在泵浦激光系统3的这种实施方式的情况下，不使用微透镜装置将下降的角度分布耦合输入到光混合元件9中。

激光束区域25A、25B、25C的激光束19A'、19B'、19C'或交织的激光束19A、19B、19C例如与(偏转)镜和望远镜装置叠加，以耦合输入到光混合元件9中。

以下结合图2和图3描述微透镜装置7对均匀化的影响。首先描述光学射束成形系统5的其他部件以及放大器单元11的其他部件。

在图1中示出将主泵浦激光束15A聚焦到光混合元件9中的透镜27，该透镜表示通常包括多个光学元件的聚焦光学器件。在所示出的实施方式中，布置在光混合元件9前面的(具有示意性示出的透镜7A的)微透镜装置7例如实现主泵浦激光束15A在快轴的方向上(在此例如处在标记平面中)的轻微的射束扩展。然而，微透镜装置7中(例如在进行聚焦或进行扩展的透镜阵列中)的其他类型的透镜7A通常也可能导致改善均匀化的效果。

如果微透镜阵列7直接布置在光学的光混合元件9的入射面上或布置在光学的光混合元件9的入射面附近(参见光混合元件9上的在图1中以虚线示出的微透镜元件7')，则相应的透镜例如在激光束19A、19B、19C的排列方向上或在激光束19A'、19B'、19C'的排列方向上(在此在快轴的方向上)具有如下尺寸：该尺寸最高相应于光学混合元件(其入射面)在该方向上的尺寸的五分之一，以便提供足够的均匀化效果。在圆柱透镜的情况下，该均匀化效果相应地在曲率方向上例如在光学的光混合元件9的尺寸的五分之一上延伸。

可以基于微透镜装置7的透镜7A的焦距f并且基于相邻透镜7A之间的错位/节距p(在圆柱透镜的情况下在曲率方向上的错位)给微透镜装置7配属如下的数值孔径(NA)：

NA_微透镜阵列＝p/(2f)。

如果微透镜装置7以至光混合元件9一定间距(例如以几毫米的间距)地布置，则透镜7A在激光束19A、19B、19C的排列方向上或在激光束19A'、19B'、19C'上的排列方向上优选的尺寸是这样的，使得主泵浦激光束15A优选辐射穿过至少五个透镜。在微透镜装置7的这种定位的情况下，微透镜装置可以例如集成到光阑元件28中(参见光阑元件28中的在图1中以虚线示出的微透镜装置)。

通常，如此选择微透镜阵列7的相邻透镜7A的错位以及微透镜装置7在泵浦激光系统3与光学混合器件9之间的光路中的位置，使得微透镜装置7的至少五个透镜7A被照射。

关于耦合输入到光混合元件9中的角度分布，在微透镜装置7的每个棱面(透镜7A)上又存在最初叠加的泵浦激光束15A的角度分布。在非远心结构的情况下，射束散度附加地由于微透镜装置7的数值孔径而变陡峭(aufsteilen)。例如，在快轴的方向上的入射的射束散度处在140-220mrad的范围内，而微透镜装置7具有例如0.05的数值孔径。然而，角度分布通常在使用微透镜装置的情况下存在以下区别：新的角度特性来自射束横截面上的多个位置、在此来自每个照射的棱面，而不是仅仅来自一个位置(相应的泵浦模块)。由此，在光混合元件9的前方直接产生多个彼此并排地布置的新的源，该源以构造的角度分布在不同的部位进入到光混合元件9中，使得能够显著地改善均匀化。

光混合元件9例如通过多次反射实现所耦合輸入的激光辐射的均匀化。也就是说，光学的光混合元件9构造用于通过多次反射对进入的激光束进行混匀。如在图1中示意性地示出的那样，光混合元件9例如构造为光混合器杆。在光混合器杆中，将光束通过完全内部的多次反射从光混合器杆的入射面29A引导至光混合器杆的出射面29B。在此，光束在光混合器杆中的反射的数量通常取决于相应的光束的入射角，从而在出射面29B处存在所出射的光束的均匀化(更均匀化)的分布。

光混合器杆的横截面可以与相应的应用相匹配。因此，尤其可以使用(基本上)矩形的和六边形的或六边形类型的横截面形状，这些横截面形状例如在与多次穿过激光介质相结合时可以是有利的。在图1中例如示意性地示出均匀化的泵浦激光束15B的六边形的强度特性30。

光混合器杆的材料(例如光学石英)与如所使用的光混合器杆的长度的那样的相应的波长相匹配。光混合器杆的示例性的长度处于大约90mm至大约120mm的范围内、优选在大约100mm至大约110mm的范围内，例如是105mm。

例如在泵浦激光系统构造成装配有不同数量的泵浦模块的情况下，光混合元件9的长度和/或所辐射穿过的透镜7A的数量如此设计，使得在所设置的最小数量的泵浦模块与微透镜装置7结合地使用的情况下，均匀化的泵浦激光束15B的强度波动低于15％，例如低于10％或低于5％。

通常，微透镜阵列7具有如下的数值孔径：该数值孔径不使尤其在快轴方向上的射束散度显著地变差，其中，在圆柱透镜阵列的情况下慢轴方向上的散度基本不受影响。通常，微透镜装置在快轴方向上的数值孔径例如是光混合元件9的数值孔径的0.2至0.7倍。

由出射面29B出射的均匀化的泵浦激光束15B通过一个或多个其他光学器件31(例如一个或多个透镜)进行准直并且聚焦到激光腔的激光活性介质13上。

此外，均匀化的泵浦激光束15B的射束引导可以借助放大器单元11的光学器件来实现，例如借助聚焦镜33(例如抛物面镜)和折叠镜34。

在示例性地构造为圆盘激光腔的放大器单元11中，激光活性介质13布置在冷却元件35上。聚焦镜33和折叠镜34能够使均匀化的激光束15B例如8次或更多次地穿过激光活性介质13。由于多次穿过激光活性介质13，在激光活性介质13中得出基本上旋转对称的激励分布(倒置)，这例如通过强度特性37示意性地说明。此外，在聚焦镜33中设有开口39，通过该开口耦合输出所产生的或经放大的激光束41。在图1中未示出例如用于将种子激光脉冲引导到激光活性介质13中的射束引导装置。例如在EP 2 686 339 B1中公开这种圆盘激光腔的其他特征。

图2A至图2C示出，在泵浦激光系统的(几乎)完整装配的情况下(图2A)由单次通过所产生的均匀化的泵浦激光束15B的泵浦光斑51A，以及在部分装配的情况下单次通过(图2B)和多次通过(图2C)所产生的激光束的泵浦光斑51B、51C。在图2A至图2C中，示意性地配备有具有附图标记I、II、III和IV的多个区域，用于表明泵浦光斑中的结构，其中，在区域中所存在的强度/泵浦功率从I向IV增加。此外，可以识别出点状区域，在该点状区域中不存在或仅存在少量的强度/泵浦功率(例如在边缘区域中)。

图2A的泵浦光斑51A实现基本恒定的泵浦功率输入，该泵浦功率输入例如可以在使用超过五个泵浦模块的情况下实现。在横截面强度特性53A中，通过泵浦光斑51A可以看到几乎恒定的强度分布。例如在超过五个泵浦模块的布置和±10％的可变的强度分布的情况下也得出近似的强度分布。

即使对于部分装配有例如两个泵浦模块的情况，图2B同样还示出与基于横截面强度特性53B的相对恒定的强度分布(泵浦光斑51B)，其中，在两个泵浦模块之间也形成了无射束区域。在强度分布中尤其没有看出明显的最大值，所述最大值在相应的泵浦激光束多次穿过激光活性介质13后可能导致强度分布中的特定结构。

图2C相应地示出在多次穿过后在激光圆盘上所形成的那样的泵浦光斑51C。由于光学的光混合元件的六边形构造和在多次穿过之间逐步地旋转泵浦激光束而形成基本上旋转对称的强度分布。

为了进行比较，图3A至图3C示出在直接耦合输入到光混合元件中(即没有微透镜装置)的情况下的泵浦光斑55A、55B、55C。泵浦光斑55A又相应于在(几乎)完整地装配泵浦激光系统的情况下的单次穿过。在强度分布中可以看出菱形状的图案，该菱形状的图案在所配属的横截面强度特性57A导致较大的波动。这可能导致在激光活性介质的激励中的相应的不均匀性。

如果泵浦激光系统在示例性的应用中仅部分地装配并且在主泵浦激光束中存在无射束区域，则能够得出较大的波动。因此，例如在仅使用两个泵浦模块的情况下可以在泵浦光斑55B中形成仅两个非中心的、彼此相对置的最大值。同样地，在所配属的横截面强度特性57B中看出中心的超高。两者都是不完全均匀化的特征。如果现在在这样的情况下更换一个泵浦模块，则会产生另一结构的横截面强度特性，从而导致新的泵浦特性。

如果现在仅部分装配的泵浦激光系统的这样的泵浦激光束多次穿过激光活性介质13，则形成在图3C中示例性地示出的泵浦光斑55C。可以看出围绕中心附近的低强度的区域的强度环。此外，强度环设有显示出强度波动的边缘结构。

如果将图2A至图2C与图3A至图3C进行比较，则可以看出微透镜装置和光混合元件的组合能够使泵浦辐射、尤其使激光活性介质中的强度分布基本上均匀化。

此外，在此公开的集成到泵浦单元2中的光学射束成形系统5可以在大功率放大器系统(例如固体激光器系统)中使用。除了在图1中示例性地描绘的圆盘激光器系统外，光学射束成形系统5还可以用在以板状配置或杆状配置的激光活性介质的激光几何形状中，或者用于半导体激光器的光学泵浦(通常在连续应用和脉冲应用中)。

在光学射束成形系统的一种示例性的实施方式中，远心设计的双凸阵列可以用作特定的微透镜装置的示例，该微透镜装置可以使射束散度和射束质量的影响最小化。换句话说，在这种远心设计的双凸阵列的情况下彼此以2f的间距(前和后)布置有两个相同的透镜，使得在基本上不使数值孔径变陡峭的情况下实现辐射的均匀化。

明确强调，出于原始公开的目的以及同样出于对需要保护的发明进行限制的目的，与实施方式和/或权利要求中的特征组合不相关，在说明书和/或权利要求书中公开的所有特征应看作分开的并且彼此独立。明确指出，出于原始公开的目的以及同样出于对需要保护的发明进行限制的目的，所有的区域数据或成组的单元的数据公开每个可能的中间值或单元的子组，尤其作为区域数据的限界。