(57)【要約】  レーザ装置は、ファイバレーザとして形成されている、変換されたレーザ出力ビームを生成するための変換器と、ポンプビームを生成し、それぞれがレーザバーにおけるエミッタによって形成されている複数のレーザダイオードを有している、変換器に対してポンプビームを供給するポンプ源と、を備えている。ポンプ源は、エミッタから供給されるレーザビームをポンプビームへと成形するためのビーム成形光学系を有している。
2016517636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバレーザとして形成されており、且つ、変換されたレーザ出力ビームを生成する変換器（２）と、
ポンプビームを生成する複数のレーザダイオードを有しており、且つ、前記ポンプビームを前記変換器（２）に対して供給するポンプ源と、
を備えている、レーザ装置であって、
前記ポンプ源は、エミッタから供給されたレーザビーム（７）を前記ポンプビームへと成形するビーム成形光学系（１３）を有しており、
前記変換器（２）の前記変換された出力ビームは、フレキシブルな導光体（３０，３５）を介して、出力ビーム又は処理ビームを供給する作業ヘッド及び／又は処理ヘッド（３１，３１ａ）へと供給される、レーザ装置において、
前記フレキシブルな導光体は、前記変換器（２）の変換器ファイバ（１４）であり、該変換器ファイバ（１４）は、冷媒を流すことができる管状又はチューブ状の被覆部（２１）の内部空間（２１．３）に収容されていることを特徴とする、レーザ装置。
【請求項２】
前記ポンプ源の前記レーザダイオードはそれぞれ、少なくとも二つのレーザバー（６）におけるエミッタによって形成されており、
前記少なくとも二つのレーザバー（６）のエミッタは、該エミッタのslow軸に対応する第１の軸（Ｙ軸）の方向において連続的に設けられており、前記少なくとも二つのレーザバー（６）の各活性層は、前記第１の軸（Ｙ軸）並びに該第１の軸（Ｙ軸）に垂直な第２の軸（Ｘ軸）を含む平面（ＸＹ平面）に配置されており、
前記少なくとも二つのレーザバー（６）は、前記第１の軸及び前記第２の軸に垂直な方向に向けられており、且つ、fast軸に対応する第３の軸（Ｚ軸）において、少なくとも一つのダイオードレーザスタック（５）に上下に重なって配置されており、
前記ビーム成形光学系（１３）は、前記ダイオードレーザスタック（５）の下流側におけるビームパス内に、各レーザバー（６）の前記エミッタから供給された前記レーザビーム（７）を、前記第３の軸において扇状に拡開するための第１の光学装置と、該第１の光学装置に続く第２の光学装置（９）と、を有しており、
該第２の光学装置（９）は、全てのレーザバー（６）の扇状に拡開された前記レーザビーム（７．１）を、前記第１の軸（Ｙ軸）の方向にずらして相互に重なるようにまとめられることによって、一つのレーザビーム束（７．２）を形成する、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記被覆部（２１）は、フレキシブルなチューブによって形成されている、請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記作業ヘッド及び／又は処理ヘッド（３１，３１ａ）には、
ビーム成形光学系（３２，３２ａ）が設けられており、
有利には、コリメータレンズとして機能し、且つ、平行なビーム又は実質的に平行なビームを形成する光学素子（３２．１，２３）と、
ビームパス内で該光学素子（３２．１，２３）に続いて設けられており、集束レンズとして機能し、且つ、集束された出力ビーム及び／又は処理ビーム（３３）を成形する第２の光学素子（３２．２，３２ａ．２）と、
を備えている、ビーム成形光学系が設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記第１の光学装置（８）及び前記第２の光学装置（９）はそれぞれ、表面において相互に接して設けられている複数のプレート（１０，１１）を有している、少なくとも一つのプレート型の扇状スプレッダ（８．１，９）から形成されており、
前記第１の光学装置（８）のプレート（１０）の表面は、前記第１の軸（Ｙ軸）に垂直に整列されており、且つ、前記第２の光学装置（９）のプレート（１１）の表面は、前記第３の軸（Ｚ軸）に垂直に整列されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記第１の軸（Ｙ軸）の方向において相互にずらされている、少なくとも二つの平行なダイオードレーザスタック（５）が設けられており、
一方のダイオードレーザスタックのレーザバー（６）の活性層は、他方のスタックのレーザバー（６）の活性層に平行に整列されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記変換器（２）は、周囲に冷媒が流れる変換器ファイバ（１４）を有しており、該変換器ファイバ（１４）は少なくとも、レーザ活性添加物がドープされており、導光材料、有利にはガラス又は石英ガラスから成る内部ファイバ（１５）と、ドープされておらず、且つ、導光材料、有利にはガラス又は石英ガラスから成る、前記内部ファイバ（１５）を包囲するポンプクラッド（１６）と、から形成されており、
前記変換器ファイバ（１４）の両端部にはそれぞれ、導光材料、有利にはガラス又は石英ガラスから成る、前記ポンプビーム及び前記変換されたビームを入力結合及び／又は出力結合するための接続部（１９，２０）が設けられている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記変換器ファイバ（１４）の各端部に、又は該各端部に対向して、共振器ミラーとして機能する光学素子（２２，２３）がそれぞれ一つずつ設けられており、
前記ポンプ源（３）と前記変換器ファイバ（１４）との間のビームパス内に配置されており、且つ、前記ポンプ源の前記ポンプビームが通過する一方の光学素子（２２）は、前記ポンプ源から前記変換器ファイバ（１４）へと入力結合されるレーザビーム又はポンプビームに対する反射防止ミラーとして機能し、且つ、前記変換器ファイバ（１４）から到来するビームに対する高反射ミラーとして機能する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記変換されたビームが、共振器ミラーとして機能する第２の光学素子（２３）において出力結合する際に、該第２の光学素子（２３）は、前記ポンプビームに対する高反射ミラーとして機能し、且つ、前記変換器ファイバ（１４）から出力結合される変換されたビームに対する反射防止ミラーとして機能する、請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記光学素子は、それぞれ凹凸面共振器ミラー（２２，２３）であり、該凹凸面共振器ミラーの、前記変換器ファイバ（１４）の端部と対向する側の面はそれぞれ凹面鏡のように凹状に湾曲されており、且つ、前記変換器ファイバ（１４）側とは反対側の面はそれぞれ凸面鏡のように凸状に湾曲されている、請求項８又は９に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記光学素子（２２，２３）は、光透過性材料、有利にはガラス又は石英ガラスから成り、
反射特性は例えば、材料特性及び／又は表面コーティングによって達成されている、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記ポンプビームの波長は、９００ｎｍから１０５０ｎｍの間の範囲にある、及び／又は、前記変換されたビームの波長は、１０５０ｎｍ及び１１００ｎｍの範囲にある、及び／又は、内部活性ファイバは、１０μｍから２００μｍの間の範囲にある直径を有している、及び／又は、前記ポンプクラッド（１６）は、４００μｍから２０００μｍの間の範囲にある直径を有している、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記変換されたレーザビームが、前記変換器（２）の前記ポンプ源（３）と対向する側において、前記導光体（３０）へと出力結合される場合には、前記ポンプビームのビームパス内に、前記ポンプ源から前記変換器へのビームを、反対方向へのビームから分離するミラー（３６）が配置されている、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記処理ヘッド（３１，３１ａ）は、移動可能及び／又は調整可能である、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されているレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一種類の稀土類でドープされた、即ち、レーザ活性材料でドープされた活性ファイバがポンプビームで励起され、その結果、各ファイバ端部側に設けられており、且つ、共振器ミラーとして機能する二つの光学素子間に位置する、そのドープされた活性ファイバでは、一方のファイバ端部においてレーザビームのビーム放出が強制されるレーザ装置が一般的に公知である。また、活性ファイバを導光材料、即ちガラス又は石英ガラスから成る高濃度でドープされたクラッドによって包囲し、そのクラッドによってポンプビームが印加されるポンプクラッドを形成し、またそのクラッドを介して、活性ファイバにおいて、又は、活性ファイバ及びポンプクラッドによって形成されている変換器ファイバのドープされたコアにおいてビームを励起させることも公知である。更には、ファイバ端部、即ち、変換器ファイバの接続部又は入力部を液体の冷媒によって冷却すること（アメリカ合衆国特許第４７３２４５０号）、また、変換器ファイバをそのファイバに沿って流れる冷媒によって冷却すること（ロシア国特許第２０３１４２０号）が公知である。
【０００３】
最後に、一般的に、少なくとも一つのレーザダイオードスタックの形態のレーザ光送出源と、プレート型の扇状スプレッダを有するビーム成形光学系とから形成されているダイオードレーザ装置であって、レーザダイオードスタックは、それぞれに一つの冷却部が設けられている複数のレーザバーから形成されており、各レーザバーが、slow軸において連続的に配置されており、且つ、レーザ光を送出する複数のエミッタを有している、ダイオードレーザ装置が公知である（独国特許第１０２０１１０１６２５３号）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、高品質のレーザビームを供給するレーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために、レーザ装置が請求項１の記載に応じて形成されている。
【０００６】
本発明によるレーザ装置は、数ｋＷから１０ｋＷを上回るまでの出力の、変換されたレーザビームの出力範囲に対して実現されている。更に、本発明によるレーザ装置を種々の分野に利用することができる。即ち、例えば本発明によるレーザ装置を医療の分野に利用することができるが、しかしながらまた、ワークピースの加工及び／又は処理においても、例えば、ワークピース及び／又は金属薄板の高品質の切断、ワークピースの加熱、例えば硬化等にも利用することができる。ポンプ源として使用されるダイオードレーザ装置は例えば、ポンプレーザビームの波長が９００ｎｍから１０５０ｎｍの間の範囲にあるように構成されており、その場合、ダイオードレーザから、又はダイオードレーザの変換器から放出される、変換されたレーザビームの波長はより長い波長範囲にあり、例えば１０５０ｎｍから１１００ｎｍの間の波長範囲にある。
【０００７】
一つの有利な実施の形態においては、変換器ファイバのポンプクラッドは、例えば耐湿性及び／耐水性のプラスチップから成る、少なくとも一つの別のクラッドによって包囲されており、この別のクラッドは、特に有利な実施の形態においては、耐食性金属材料から成る別のアウタークラッドによって取り囲まれている。ポンプクラッドを包囲する別のクラッドによって、特に、ポンプビームを全反射によってポンプクラッド内に留め、それによってポンプビームが集中的に内部活性ファイバに作用することが達成される。
【０００８】
有利には、変換器ファイバは更に、管状及び／又はチューブ状の被覆部内に収容されており、その被覆部に沿って、冷媒、有利には液体の冷媒が流される。変換器ファイバへのレーザビームの入力結合部及び変換器ファイバからのレーザビームの出力結合部、若しくは、光透過性の材料、有利にはガラス又は石英ガラスから作製された相応の接続部又は端部キャップも、有利には、それぞれ少なくとも一部の領域が、冷却ケーシングの内部にまで到達しており、従って同様に冷媒によって冷却される。
【０００９】
ここでレーザバーの「活性層」とは、レーザバーのエミッタが配置されている層であって、fast軸に対して垂直の方向に位置し、且つ、エミッタのレーザビームの発散が比較的大きい平面を有している層である。
【００１０】
本明細書において「実質的に」又は「約」という表現は、それぞれの正確な値から±１０％、有利には±５％の偏差、及び／又は、機能に関して影響を及ぼすことのない変化の形の偏差を意味する。
【００１１】
本発明の発展形態、利点及び実現可能な用途は、以下の複数の実施例の説明及び図面より明らかになる。ここで、説明する全ての特徴及び／又は図面に示した全ての特徴は、それ自体で、又は任意の組み合わせで、基本的に本発明の対象を表し、各請求項における本発明の組み合わせ又は各請求項の引用関係に依存するものではない。各請求項の内容も、本明細書の一部をなす。
【００１２】
以下では、添付の図面に基づき、本発明の実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による、能動的に冷却される変換器ファイバを備えているレーザ装置の略図を示す。
【図２】ダイオードレーザ装置によって形成されている、図１のレーザ装置のポンプ源の略図を示す。
【図３】ダイオードレーザ装置によって形成されている、図１のレーザ装置のポンプ源の略図を示す。
【図４】二つのレーザバーのレーザビームの変形前の形状、扇状に拡開された後の形状及び統合後の形状の略図を示す。
【図５】変換器ファイバの断面に関する一つの実施の形態を示す。
【図６】変換器ファイバの断面に関する一つの実施の形態を示す。
【図７】図１のレーザ装置の、冷却される変換器ファイバの拡大された略断面図を示す。
【図８】図７の線Ｉ−Ｉに沿った断面を示す。
【図９】ポンプ源及び変換器を備えている図１と同様の本発明によるレーザ装置、処理ヘッド及び作業ヘッド、変換されたレーザビームを処理ヘッド又は作業ヘッドに伝送するための導光ケーブルの形態のフレキシブルな導光体を示す。
【図１０】導光体が変換器ファイバによって形成されている、図９に類似する別の実施の形態を示す。
【図１１】本発明によるレーザ装置の部分図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
より良い理解のために、図２及び図３には、Ｘ，Ｙ及びＺによって相互に直交する三つの空間軸がそれぞれ示されている。
【００１５】
図１から図９においては、共通して参照番号１でもって本発明によるレーザ装置が表されており、このレーザ装置は、実質的に、ファイバレーザの形態の変換器２と、この変換器２のためのポンプ源として使用されるダイオードレーザ装置３と、変換器２から出力結合された、変換されたレーザビームのための集束光学系とから形成されている。上述のコンポーネントは、図示されている実施の形態において、以下において説明する構造を有している。
【００１６】
ダイオードレーザ装置３
図示されている実施の形態において、ダイオードレーザ装置３は、Ｙ軸の方向において相互にずらされている、平行な二つのレーザダイオードスタック５を有している。各レーザスタック５は、Ｚ軸の方向においてスタック状に上下に重ねて配置されている複数のレーザバー６を有している。各レーザバー６には冷却エレメントが設けられており、また、各レーザバー６はレーザ光を送出する複数のエミッタを有している。それらのエミッタは、自身のslow軸（Ｙ軸）の方向において、従って、スタック軸又はＺ軸に対して垂直の方向において、各レーザバー６に連続的に設けられており、レーザ光を、エミッタのslow軸及びfast軸に対して垂直に整列されており、且つ、図示されている実施の形態においてはダイオードレーザ装置３の光軸であるＸ軸の方向に送出する。更に、一方のスタック５の各レーザバー６が他方のスタック５のレーザバー６と同じレベルに位置するように装置は設計されている。
【００１７】
レーザバー６から送出された、複数の個別ビーム７から成るビーム束の形態のレーザビームのビームパスには、図２及び図３には図示していないfast軸コリメータが設けられており、このfast軸コリメータは例えば、自身の軸がＹ軸に位置する円柱レンズによって形成されており、fast軸における、即ち、レーザバー６の活性層に対して垂直な方向で当て、各レーザバー６のエミッタのビームが最大の発散を有しているＺ方向における、レーザビーム又は個別ビーム７の視準を行う。fast軸コリメータを通過すると、レーザビームは実質的に、複数の個別ビーム７から成る狭帯域のビーム束として存在する。そのようなビーム束が図４のａに示されている。fast軸コリメータの下流側のビームパス内には光学装置８が設けられており、この光学装置８は、プレート型の扇状スプレッダとして形成されており、レーザビーム束を更に成形し、しかも、レーザビーム束を差し当たり、ＸＹ平面に平行な異なる平面における複数のビーム７．１に分割するか、又は扇形に拡開し、各ビーム７．１が平面毎にＹ軸においても相互にずれるように、レーザビーム束を更に成形する。そのようなビーム束が図４のｂに示されている。続いて、同様にプレート型の扇状スプレッダとして形成されている別の光学装置９において、複数のレーザバー６に由来する複数の個別ビーム７．１が、図４のｃに示されているように、斜めにずらされて上下に重なりまとめられることによって一つのビーム束７．２が生じる。図４においては、一つのスタック５の二つのレーザバー６に由来するレーザビーム７，７．１及び７．２が表されている。区別が容易となるように、一方のレーザバー６のレーザビームには斜線を付しており、他方のレーザバー６のレーザビームには斜線を付していない。
【００１８】
詳細には、光学装置８は平行に配置された二つのプレート型の扇状スプレッダ８．１から形成されている。それらのプレート型の扇状スプレッダ８．１は、図示されている実施の形態において、基本的には同一の構造を有しており、且つ、それぞれが複数の薄いプレート１０から形成されている。それらのプレート１０は導光材料、例えばガラス（光学ガラス）又は石英ガラスから作製されており、また、例えば方形の型を有している。その表面がＸＺ平面に配置されている各プレートは、レーザビームが入射及び出射するための、相互に対向している二つのプレート幅狭面を有している。それらの端面は、光軸乃至Ｘ軸に対してプレート毎に異なる傾斜を有しているので、それによって扇状の構造が生じ、また個別ビーム７がＺ軸の方向において扇形に拡開され、その結果、個別ビーム７．１が得られる。
【００１９】
光学装置９も同様に、スタック状に相互に接して設けられており、且つ、導光材料乃至ガラス又は石英ガラスから成る複数のプレート１１から形成されている。プレート１１の表面はＸＹ平面に配置されており、また同様に、レーザビームのビームパス内に、レーザビームが入射及び出射するための、平行で平坦な二つの端面を有している。それらの端面は、光軸（Ｘ軸）に対してプレート毎に異なる傾斜を有しているので、それによって扇状の構造が生じ、また個別ビーム７．１が相互に重なってまとまるようにずらされ、その結果、ビーム束７．２が得られる。そのようなビーム束が図４のｃに示されている。
【００２０】
光学装置９の下流側には、slow軸コリメータ１２が設けられており、このslow軸コリメータ１２は、レーザビームがslow軸（Ｙ軸）において示す発散を補正するものであり、また図示されている実施の形態においては、Ｙ軸に平行な軸についてのみ湾曲している円柱レンズによって形成されている。
【００２１】
図示されている実施の形態においては、図示していないfast軸コリメータと、光学装置８及び９と、slow軸コリメータ１２とによって、ダイオードレーザ装置３のビーム成形光学系１３が形成されている。
【００２２】
変換器２
ファイバレーザとして形成されている変換器２は、特に、変換器ファイバ１４を有している。図示されている実施の形態において、この変換器ファイバ１４は多層に形成されている。つまり、変換器ファイバ１４は、導光材料、有利にはガラス又は石英ガラスから成る内部活性ファイバ１５（活性コア）を有している。ファイバ１５は、少なくとも、レーザ活性媒質又はレーザ活性物質、例えばエルビウム及び／又はイッテルビウム及び／又はネオジウムでもってドープされており、また、導光材料、有利にはガラス又は石英ガラスから成るクラッド１６によって取り囲まれている。クラッド１６は、変換器ファイバ１４のポンプクラッドを形成し、ドープされていない導光材料、有利にはガラス又は石英ガラスから形成されている。クラッド１６は、適切なプラスチック、例えば耐水性プラスチックから成る別のクラッド１７によって取り囲まれている。変換器ファイバ１４の外側の終端部として、例えば耐食性金属材料から成るアウタークラッド１８が使用される。
【００２３】
図５及び図６には、その種の変換器ファイバ１４の構造が図示されている。それらの図からも見て取れるように、ポンプクラッドとして使用されるクラッド１６は、円形とは異なる横断面を有しており、それによって、ポンプ源又はダイオードレーザ３から供給されたレーザビーム又はポンプビームの内部活性ファイバ１５への入力結合が最適化される。図５においては、クラッド１６が角張った八角形の横断面を有しており、また図６においては、クラッドが角の丸まった八角形の横断面を有している。内部ファイバ１５は、例えば１０μｍから２０μｍの間の範囲の直径を有しており、またクラッド１６は約４００μｍから２０００μｍまでの直径を有している。これに適した変換器ファイバ１４の別の横断面、例えばクラッド１６内で活性ファイバ１５が偏心して配置されている横断面も考えられるが、クラッド１６はそのような場合においても、有利には円形とは異なる断面を有している。
【００２４】
変換器ファイバ１４の両端部には、変換器ファイバ１４へのレーザビームの入射、又は変換器ファイバ１４からのレーザビームの出射を実現する、導光材料、有利にはガラス又は石英ガラスから成る端部キャップ１９及び２０の形態の光学的な接続部がそれぞれ設けられている。更に、変換器ファイバ１４は、その変換器ファイバ１４の全長にわたり延在しており、且つ、冷媒、例えば液体の冷媒又は冷却水を流すことができる被覆部２１の内部空間２１．３に収容されている。被覆部２１の端部にも端部キャップ１９及び２０が設けられており、各端部キャップ１９及び２０は部分的に、自身の冷却のために、被覆部２１内又は被覆部２１の内部空間２１．３内にまで延在している。図示されている実施の形態において、被覆部２１は管状又はチューブ状に形成されており、しかも、ダイオードレーザ３からのレーザビームが印加される端部キャップ１９の領域に冷媒入口２１．１が設けられ、且つ、特に変換器２によって変換されたレーザビームを導出するためにも使用される端部キャップ２０の領域に冷媒出口２１．２が設けられるように形成されている。二つの端部キャップ１９及び２０には、ポンプビーム及び変換されたレーザビームに対する反射防止層がコーティングされており、また二つの端部キャップ１９及び２０は、例えば接合によって、活性ファイバ１５にも結合されている。更に、端部キャップ１９及び２０は、例えば１０ｍｍから４０ｍｍの長さ、及び、約５ｍｍから２０ｍｍの間の範囲の直径を有している。
【００２５】
変換器２は更に、二つの共振器ミラー２２及び２３を有しており、それらの共振器ミラー２２，２３のうち、共振器ミラー２２は特に、ダイオードレーザ装置３から供給されるレーザビームのビームパス内に設けられており、また、そのビームを端部キャップ１９又は変換器ファイバ１４へと収束させるものであり、その集束のために、端部キャップ１９側とは反対側の面が凸レンズ状に湾曲されている。また共振器ミラー２２は、共振器ミラーとして機能するために、端部キャップ１９に対向する面が凹面鏡のように凹状に湾曲されている。更に、共振器ミラー２２は、端部キャップ１９側とは反対側の入力結合面が反射特性を有していないように、又は実質的に反射特性を有していないように形成されており、且つ、端部キャップ１９と対向する面が高反射率を有するように形成されている。つまり、端部キャップ１９側とは反対側の入力結合面は、ポンプビームに対する反射防止ミラーとして形成されており、且つ、端部キャップ１９と対向する面は、変換器ファイバ１４から出射されたビームに対する高反射ミラーとして形成されている。共振器ミラー２２及び２３は有利には調整可能に形成されている。
【００２６】
ビームパスにおいて端部キャップ２０の下流側には別の共振器ミラー２３が設けられている。この共振器ミラー２３もまた、平行な出力レーザビーム又は実質的に平行な出力レーザビームを形成するために、端部キャップ２０側とは反対側の面が凸状又は凸レンズ状に湾曲されており、且つ、端部キャップ２０と対向する面が凹面鏡のように凹状に湾曲されている。更に共振器ミラー２３は、凹状の面が、ポンプビームに対する高反射ミラーとして、また変換器の変換された出力ビームに対する反射防止ミラーとして機能するように、即ち、変換された出力ビーム又はレーザビームが反射することなく、又は実質的に反射することなく通過することができるように形成されている。
【００２７】
図７及び図８には、被覆部２１と、この被覆部２１によって形成されている、変換器ファイバ１４の全周を包囲するリング状の冷却チャネル２１．３とが設けられている、変換器ファイバ１４が改めて拡大図で示されている。変換器ファイバ１４がその全長にわたり常に被覆部２１の内面から距離を置いており、従って冷却チャネル２１．３が変換器ファイバ１４の全長にわたって最適に形成されていることを保証するために、変換器ファイバ１４はその都度一つの支持エレメント２４によって繰り返し保持されている。この支持エレメント２４は実質的に、以下のようなケーシング２５から形成されている。つまり、ケーシング２５は外側に向かって閉じられているケーシング内部空間２６を形成しており、そのケーシング内部空間２６においては、ケーシング内部空間２６を貫通して案内されている変換器ファイバ１４が上部ファイバホルダ２７と下部ファイバホルダ２７との間に保持されている。ケーシング２５の相互に対向する二つの面には、それぞれ一つのフランジ状の接続部２８が設けられており、この接続部２８を通って変換器ファイバ１４が案内されており、またこの接続部２８は、被覆部２１の一部であるチューブ状部材又は管状部材２９に接続するために使用される。従って、図示されている実施の形態において、接続部２８は、保持エレメント２４及びチューブ状部材又は管状部材２９から形成されている。
【００２８】
図９に示されているように、レーザ装置１においては、変換されて、集束光学系４によって集束されたレーザビームが導光ケーブル３０に入力結合され、この導光ケーブル３０を介して処理ヘッド又は作業ヘッド３１に伝送される。処理ヘッド又は作業ヘッド３１においては、レーザビームがビーム成形光学系３２によって、処理点又は焦点に集束された出力ビーム及び／又は処理ビーム３３に変換される。ビーム成形光学系３２は、例えばコリメータレンズ３２．１と、ビームパスにおいてそのコリメータレンズ３２．１の下流側に設けられている集束レンズ３２．２とから構成されている。処理ヘッド３１は、例えば処理中に又は処理のために、例えばマニピュレータを用いて、特に例えば相互に直交する３本の空間軸において、空間内を移動する及び／又は空間内で調整されるが、その一方で、ダイオードレーザ装置３によって形成されているポンプ源並びに変換器又はファイバレーザ２及び集束光学系４は処理の際に位置固定されている。つまり、それらの構成要素は処理の際に位置固定されているユニット３４を形成する。しかしながら、処理の際に処理ヘッド３１を位置固定して配置することもできる。
【００２９】
図１０には、別の実施の形態としてのレーザ装置１ａが示されており、このレーザ装置１ａは、被覆部２１内に収容されている変換器ファイバ１４が、例えばここでもまた処理時又は処理のために空間内を移動することができる及び／又は空間内で調整することができる作業ヘッド３１ａにまで達している点において、レーザ装置１とは異なっている。即ち、この実施の形態においては、被覆部２１内に収容されている変換器ファイバ１４が、処理時に位置固定されている、レーザ装置１ａのユニット３４と、処理ヘッド３１ａとの間の接続部又は導光体として形成されている。更に、変換器ファイバ及び被覆部２１は、フレキシブルな変換器ファイバ・冷却チューブ組合せ３５を形成する。この実施の形態においては、位置固定されたユニット３４に、ダイオードレーザ装置３によって形成されているポンプ源と、光学素子２２と、端部キャップ１９を有している、変換器ファイバ・冷却チューブ組合せ３５の端部とが設けられている。処理ヘッド３１ａには、光学素子２３と、端部キャップ２０を有している、変換器ファイバ・冷却チューブ組合せ３５の端部とが設けられている。光学素子２３は、処理ヘッド３１ａのビーム成形光学系３２ａの一部であり、また特に、収束された出力ビーム及び／又は処理ビーム３３の成形に用いられる。図示されている実施の形態において、ビーム成形光学系３２ａは、光学素子２３の他に、ビームパスにおいてその光学素子２３の下流側に、集束レンズ３２．２に相当する集束レンズ３２ａ．２を有している。処理の際に、処理ヘッド３１ａを位置固定して配置することもできる。
【００３０】
図１１には、別の実施の形態としてのレーザ装置１ｂが示されており、このレーザ装置１ｂは、以下の点においてレーザ装置１とは異なっている。つまり、このレーザ装置１ｂにおいては、変換されたレーザビームが共振器ミラー２３へと出力結合されるのではなく、ポンプ源又はダイオードレーザ装置３と共振器ミラー２２との間において、即ちこの共振器ミラー側で導光ケーブル３０へと出力結合され、しかもダイクロイックミラー３６を介して出力結合される点において、レーザ装置１とは異なっている。ダイクロイックミラー３６は、ダイオードレーザ装置３のポンプビームの軸方向に対して、即ち、Ｘ軸に対して傾斜されており、その表面はＹＺ平面に対して９０°よりも小さい角度、例えば４５°、又は実質的に４５°を成している。ミラー３６は、ダイオードレーザ装置３のレーザビームを、変換器ファイバ１４の変換されたレーザビームから分離する。ミラー３６の特性の考えられる組み合わせとして以下の二つが挙げられる：
−ミラー３６は、ポンプビームに対して透過性であるが、しかしながら変換されたビームに対しては高反射性である、又は、
−ミラー３６は、ポンプビームに対して高反射性であるが、しかしながら変換されたビームに対して透過性である。
【００３１】
上記の各構成に依存することなく、ダイオードレーザ装置３から供給されるレーザビームの波長は、例えば９００ｎｍから１５００ｎｍの間の範囲にある。変換されたレーザビームの波長は、ポンプビームの波長を上回り、例えば１５００ｎｍから１１００ｎｍまでの範囲にある。ダイオードレーザ装置３から供給されるポンプビームは、例えば、数ｋＷから１０ｋＷを上回るまでの出力範囲にある。またこれに起因して、特にポンプビームが内側のファイバ１５に入力結合する際に生じる出力損失を低減するために変換器ファイバ１４の最適な冷却が必要になる。
【００３２】
ポンプ出力を高めるために、従って出力パワー及び／又は出力密度も高めるために、ポンプビームの波長領域、例えば９００ｎｍから１０６０ｎｍの間の波長領域の複数の波長が多重されることにより、ポンプビームが波長多重化されるように、ダイオードレーザ装置３を運転させることが好適である。
【００３３】
上記においては本発明を複数の実施例に基づき説明した。本発明が基礎とする発明の思想から逸脱することなく、多数の変更並びに修正が可能であると解される。
【符号の説明】
【００３４】
１，１ａ，１ｂ  レーザ装置
２  変換器
３  ダイオードレーザ装置（ポンプ源）
４  集束光学系
５  スタック
６  レーザバー
７，７．１，７．２  個別ビーム
８，９  光学素子
８．１  プレート型の扇状スプレッダ
１０，１１  プレート
１２  slow軸コリメータ
１３  ビーム成形光学系
１４  変換器ファイバ
１５  内部活性ファイバ又は活性コア
１６，１７，１８  クラッド
１９，２０  端部キャップ
２１  被覆部
２１．１，２１．２  接続部
２１．３  冷却チャネル
２２，２３  共振器ミラー
２４  保持装置
２５  ケーシング
２６  ケーシング内部空間
２７  ファイバホルダ
２８  接続部
２９  管状又はチューブ状の部材
３０  導光ケーブル
３１，３１ａ  処理ヘッド
３２，３２ａ  ビーム成形光学系
３２．１  コリメータレンズ
３２．２，３２ａ．２  集束レンズ
３３  集束された出力ビーム及び／又は処理ビーム
３４  位置固定された部分
３５  変換器ファイバ・冷却チューブ組合せ
３６  ミラー
Ｘ，Ｙ，Ｚ  空間軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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