De stralingskarakteristiek van een halfgeleider- of verticale stapeldiodelaser (hierna aangeduid als een" Verticale stapeldiodelaser") wordt gekenmerkt door het feit dat de stralingskarakteristiek van een halfgeleider- of verticale stapeldiodelaser (hierna aangeduid als" Vertical Stack Diode Laser") verschilt van die van een conventionele laserstraal lichtbron met een straaldiameter van enkele millimeters met een lage straaldivergentie in het bereik van enkele milliradialen Een sterk divergerende bundel met divergentie> IOOOmrad. Dit wordt veroorzaakt door een outputlaag die wordt beperkt door de< iiim="" hoogte,="" die="" op="" deze="" hoogte="" een="" grote="" hoekdivergentie="" produceert,="" vergelijkbaar="" met="" de="" diffractie="" bij="" de="" opening="" van="" de="" kamvorm.="" aangezien="" de="" expansie="" van="" de="" uitgangsopeningen="" in="" het="" vlak="" loodrecht="" op="" en="" parallel="" aan="" de="" actieve="" halfgeleiderlaag="" verschillend="" is,="" treedt="" verschillende="" bundeldivergentie="" op="" in="" het="" vlak="" loodrecht="" op="" en="" parallel="" aan="" de="" actieve="">
Om een Vertical Stack Diode Laser-vermogen van 20-40 W te verkrijgen, worden meerdere laseremitters gecombineerd op een zogenaamde laserstrip om een lasersamenstel te vormen. Typisch worden 10-50 individuele sets emitters in een rij gerangschikt in een vlak evenwijdig aan de actieve laag. De uiteindelijke straal van dergelijke staven heeft een openingshoek van ongeveer 10 ° en een straaldiameter van ongeveer 10 mm in een vlak evenwijdig aan de actieve laag. De uiteindelijke straalkwaliteit in dit vlak is vele malen lager dan de uiteindelijke bundelkwaliteit in het vlak loodrecht op de actieve laag. Zelfs als de divergentiehoek van de laserchip in de toekomst zou kunnen worden verkleind, zal er nog steeds een totaal andere verhouding van de straalkwaliteit loodrecht op en parallel aan de actieve laag aanwezig zijn. Als gevolg van de eerder genoemde bundelkarakteristieken heeft de bundel een zeer groot verschil in bundelkwaliteit in zowel de verticale als de parallelle richting in de actieve laag. Het concept van straalkwaliteit wordt in dit geval beschreven door de parameter M2. M2 wordt gedefinieerd door een veelvoud van de straaldivergentie van de diodebundel van de verticale stapeldiodelaserstraal die divergeert boven de straaldiameter van dezelfde diameter. In het hierboven beschreven geval wordt een straaldiameter groter dan 10.000 maal de diameter van de lichtbundel in het verticale vlak verkregen in een vlak evenwijdig aan de actieve laag. De straaldivergentie is anders, dat wil zeggen dat bijna de helft van de straaldivergentie wordt verkregen in het vlak evenwijdig aan de actieve laag of op de langzame as. De M2-parameter in het vlak evenwijdig aan de actieve laag is dus groter dan enkele ordes van grootte van de M2-waarde in het vlak loodrecht op de actieve laag. Een mogelijk doel van beamforming is het verkrijgen van een lichtsnelheid met bijna dezelfde M2-waarde in twee vlakken, dwz loodrecht op en parallel aan het vlak van de actieve laag. Momenteel zijn er werkwijzen bekend voor het vormen van balkgeometrieën waarmee een dichte bundelkwaliteit wordt verkregen in twee hoofdvlakken van een balk. Het gebruik van vezelbinder, door de optische vezel zo te plaatsen dat deze een cirkelvormige staaf vormt, kan worden gecombineerd met een lineair bundelgedeelte. Bovendien is er een techniek van bundelrotatie waarbij de straling van de individuele stralers 90 ° wordt gedraaid om daardoor opnieuw te ordenen waarin de lichtbundel in de richting van de as van de hogere bundelkwaliteit wordt gerangschikt. De volgende apparaten zijn bekend voor deze methode, US5168401, EP0484276, DE4438368. Al deze methoden hebben één ding gemeen: na collimatie wordt de straling van de Vertical Stack Diode Laser 90 ° gedraaid in de richting van de snelle as om een langzame collimatie uit te voeren met behulp van een gewone cilindrische optiek. Als wijziging van de methode is ook een continue lineaire lichtbron mogelijk (dwz de hoge oppervlaktedichtheid, het soort verticale stapeldiodelaser gecollimeerd in de richting van de snelle as) waarvan het straalprofiel (lijn) wordt gesplitst na het optische element en En dan gerangschikt in de vorm van bestaan. Bovendien kan de herschikking van de straling van de afzonderlijke stralers worden uitgevoerd zonder enige rotatie van de bundel, waarbij de herschikking van de straling bijvoorbeeld wordt bereikt door parallelle uitlijning (verplaatsing) met behulp van parallelle spiegels. Apparaten die de herpositioneringstechniek gebruiken, worden ook beschreven in DE 1954488. In dit geval wordt de straling van de Vertical Stack Diode Laser-strip afgebogen in verschillende vlakken en daar afzonderlijk gecollimeerd. De nadelen van deze stand van de techniek kunnen in het bijzonder worden samengevat in optische vezelgekoppelde verticale stapeldiodelasers waar lichtbundels met zeer verschillende bundelmassa's in beide axiale richtingen typisch in de optische vezel worden gekoppeld. In het geval van een cirkelvormige vezel betekent dit dat de mogelijke numerieke apertuur of vezeldiameter niet in één axiale richting wordt gebruikt. Dit resulteert in een aanzienlijk verlies aan vermogensdichtheid, die in de praktijk beperkt is tot ongeveer 104 W / cm. Bij de hierboven beschreven bekende werkwijze moet in sommige gevallen het verschil in padlengte verder worden gecompenseerd. Dit wordt voornamelijk gedaan door alleen het defect te compenseren tot een beperkte mate van kalibratieprisma. Meerdere reflecties stellen aanvullende eisen aan uitlijningsnauwkeurigheid, fabricagetoleranties en componentstabiliteit. De reflecterende optiek (bijvoorbeeld van koper) heeft een hoge absorptiewaarde. Het is verder bekend dat een optisch laser-systeem van een patroonvormend type voor het reconstrueren van ten minste één laserbundelbinder met gebruikmaking van ten minste twee optische vervormingselementen die continu verdeeld zijn over een bundelpad, is geconfigureerd als een zogenaamd vlak paneel. Bij de bekende Vertical Stack Diode Lasers is het uitgestraalde vermogen van het Vertical Stack Diode Laser-apparaat beperkt en wordt vooral beperkt door de beschikbare laserstrips met een beperkte lengte, zoals de lengte van ongeveer 10 mm op hun langzame as (vlak van de emitterende laag) Het typische lichtopbrengstvermogen van de laserstrip ligt bijvoorbeeld binnen het bereik van maximaal 250 watt. Vanwege het feit dat de koellichamen worden gebruikt in het laserdiode-apparaat worden met name de koellichamen van de ondersteuning van de laserstrips in de snelle asrichting gebruikt, waarbij de laserstrips een offset ten opzichte van elkaar in een stapel bieden Op dezelfde manier wordt de behoefte aan optische elementen voor snelle as-collimatie op de afzonderlijke laserstrips voorzien, zodat de stapeldichtheid van de laserstrips beperkt is in de stapel die deze laserstrips en ondersteunende steunen of warmtewisselaars omvat.