CN110100358B - 用于激光器装置的光学谐振器的谐振器镜及激光器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于激光器装置(2)的光学谐振器(1)的谐振器镜(4)，尤其是气体激光器或板条波导激光器，包括具有结构化区域(5)的反射表面(6)，结构化区域跨越以光轴(5)为中心的反射表面(6)的区域。根据本发明的原理的一个变型，结构化区域(5)具有至少一个反射表面横截面(8,18,28,38,48,58,68)，其与光轴(A)平行并且相对于结构化区域(5)外部的反射表面(6)偏移预定波长的一半或预定波长的一半的整数倍。根据另一变型，结构化区域(5)具有至少两个表面横截面(8,18,28,38,48,58,68)，它们平行于光轴(A)并且彼此偏移预定波长的一半或预定波长的一半的整数倍。此外，本发明涉及激光器装置(2)，其光学谐振器(1)包括以这种方式设计的谐振器镜(4)。

Description

用于激光器装置的光学谐振器的谐振器镜及激光器装置

技术领域

本发明涉及用于激光器装置的光学谐振器5的谐振器镜，特别是具有气态光学活性介质的气体激光器或板条波导激光器，以及具有以这种方式设计的谐振器镜的激光器装置。

背景技术

设计为板条波导激光器或板条激光器的激光器装置通常包括由波导谐振器和正或负分支不稳定光学谐振器的组合形成的谐振器。在充气板条波导激光器中，含二氧化碳(CO₂)的气体混合物主要用作注入到两个扁平电极之间形成的放电室中的光学活性介质。通过施加在电极之间的高频电磁场激发气体或气体混合物。放电室或光学谐振器在前面被反射元件约束，该反射元件被设计为谐振器镜，并且在高性能CO₂激光器的情况下通常由金属，尤其是铜制成。以这样的方式执行和布置谐振器镜，使得不稳定的谐振器(主要是不稳定的共焦谐振器)平行于电极的平坦侧面构建。

已知二氧化碳(CO₂)，一种光学活性介质，具有几个可能适合于9.3μm，9.6μm，10.3μm和10.6μm的激光放大的频带或波长范围。在激光放大期间，10.6μm的激光跃迁通常占主导地位。然而，对于某些应用，已证明使用激光束是有利的，尤其是9.3μm或9.6μm波段的激光束。为了产生这些波长的激光束，例如从WO2011/154272A1中已知，约束放电室的至少一个电极配备有包含二氧化硅(SiO₂)的钝化层。此外，调整电极之间的间隙，使得10.6μm和10.3μm波段的激光束经受比9.3μm或9.6μm波段更大的衰减。以这种方式可以抑制谐振器中的较长波模式的振荡。

另一种可能性-启动激光束的波长选择性放大-涉及提供涂覆的光学器件，特别是涂覆的谐振器镜，其中在要抑制的波长范围内具有更大的吸收。然而，由此产生的损耗不可避免地导致谐振器镜上的高度局部化的热输入，热输入也必须被消散。由于这个原因，这种类型的涂覆谐振器镜的应用领域，特别是在高功率密度下，受到它们的损坏阈值的限制，超过该损坏阈值，例如会发生介电层的分层或模式燃烧。

原则上，光学谐振器的波长选择性也可以通过插入其他光学元件如透射光栅或法布里-珀罗(Fabry-Pérot)标准具来引发。然而，该方法通常需要对谐振器结构进行彻底的设计修改，尤其是在使用板条波导激光器的情况下。而且，必须确保远离光轴传播的激光束不会损坏外围部件或危及激光器装置的使用者。

发明概述

本发明的任务是指定用于谐振器损耗的波长选择性修改的装置，其特别适用于具有高功率密度的激光器装置。

该任务通过具有权利要求1的其他特征的用于光学谐振器的谐振器镜来实现。本发明的有利改进在从属权利要求中得到解决。

用于激光器装置的光学谐振器的谐振器镜，尤其是气体激光器或充气板条波导激光器，包括具有结构化区域的反射表面，该结构化区域跨越以光轴为中心的反射表面的区域。结构化区域具有至少一个反射表面横截面，该反射表面横截面偏离结构化区域外部的反射表面并平行于光轴，或者具有至少两个彼此偏移并平行于光轴的表面横截面。在两种情况下，至少一个表面横截面相对于结构化区域外部的反射表面的偏移量或至少两个表面横截面相对于彼此的偏移量等于预定波长的一半或预定波长的一半的整倍数。换句话说，至少一个表面横截面相对于结构化区域外的另一个反射表面凸起或凹进。这同样适用于结构化区域本身已经具有至少两个反射表面横截面的情况。这里的表面横截面也可以相对于彼此凹进或凸起。

本发明的基本原理是基于在激光放大期间在光学谐振器中循环的激光束的多光束干涉。将高度等于要选择的波长的一半的至少一个台阶引入约束光学谐振器的谐振器镜的反射表面中。因此，在表面横截面上反射的子光束彼此偏移，然后当它们具有所需波长时精确且相长地重叠。对于其他波长，没有完全相长干涉或反射球面波的传播方向稍微改变，因此它们远离光轴传播并最终离开谐振器或被约束光学谐振器的元件吸收。考虑到这一点，谐振器镜配备有引入“几何特性”的波长相关损耗的结构。因此，不希望的波长范围的光束不能被谐振器镜吸收。实际上，该光束分量以与光轴成一定角度反射，使得用于这些波长的光学谐振器经历额外的循环损耗。

不言而喻，就所选波长范围内的结构干涉的产生而言，反射表面或表面横截面之间的偏移是否等于要选择的波长的一半或其整数倍是无关紧要的。重要的是偏移沿光轴或平行于光轴。

由于在激光放大期间通常在光学谐振器中发生许多循环，理想情况下仅需要一个台阶来在要抑制的波长范围或波长范围内引入足够大的损耗，以便针对所选波长针对损耗调整的净放大率相比其他波长范围更大。这例如在反射表面横截面相对于结构化区域外部的反射表面偏移时发生。另一种可能性是使结构化区域的至少两个反射表面横截面相对于彼此偏移。反射表面或表面横截面至少近似彼此平行地延伸，也就是说，如果需要，它们可以具有彼此略微偏离的曲率。在饱和放大的静止操作期间，激光器装置在任何情况下都在期望的或所选择的波长上运行，只要该区域中的净放大最大。

反射表面优选由宽带反射金属构成，尤其是金、银、铬、镍、铝、铜或钼，或含有宽带反射金属的合金。除了高反射率，良好的导热性和机械稳定性是决定性因素。波长选择仅通过使用反射部件进行。不需要透射部件来修改光学谐振器的放大行为。这有利于使用谐振器镜，特别是用于高性能范围的应用，其中只有高反射谐振器镜限制光学谐振器。在这种情况下，光学谐振器通常被配置为不稳定的谐振器。由宽带反射金属或金属合金组成的谐振器镜特别适用于气体激光器或板条波导激光器。具体实施方案中的气体激光器或板条波导激光器包含二氧化碳作为光学活性介质，并且在前面约束光学谐振器的谐振器镜中的至少一个完全由铜制成。铜在相关的中红外范围内表现出良好的反射特性，并且还具有良好的导热性，使得在谐振器镜上产生的热损耗可以容易地消散。在其他实施方案中，谐振器镜的反射表面由诸如金、银、铬或镍的反射金属涂层制成，并且将其施加到例如由硅或碳化物，尤其是碳化硅或碳化钨制成的基板上。

在优选实施方案中，结构化区域的扩展限于围绕光轴的径向约束区域。换句话说，仅在光轴附近引入引起相长干涉的结构化区域。这种类型的设计特别适用于不稳定的谐振器。由于在光轴附近的中心区域中待放大的光束的波长在这里被认为是决定性因素，因此将表面结构限制在该区域就足够了。这里的另一个优点是这种类型的配置使谐振器或谐振器镜的其他区域中的附加损耗最小化。在优选实施方案中，结构化区域的扩展限于围绕光轴的区域，其直径仅为几毫米或甚至在亚毫米范围内。与谐振器镜的反射表面的尺寸相比，结构化区域仅占据非常小的区域，特别是占据谐振器镜的整个镜面的小于30％，优选小于15％，特别优选5％或更小。

结构化区域外部的反射表面横截面和/或反射表面可以是水平的(即平坦的)。在优选实施方案中，反射表面至少在结构化区域外部呈现凹入或凸出的拱形。在这方面，优选的是，布置在结构化区域中的至少一个表面横截面或优选地所有表面横截面具有与结构化区域外部的反射表面的曲率相对应的曲率，即，结构化区域的反射表面和反射表面横截面的行进遵循相同的数学设计条件。换句话说，反射表面或表面横截面的行进对应于具有相同焦距的非结构化镜子的镜面的行进，其在光轴方向上彼此偏移。在球面弯曲的镜子中，反射表面和反射表面横截面的行进因此遵循沿着光轴彼此偏移的球形弯曲部分。在其他实施方案中，反射表面或反射表面横截面呈现抛物线曲率。这些设计的优点在于，与没有彼此偏移的表面横截面的传统镜子相比，反射光束的相位表面在待选择的波长中保持精确不变。对于所有其他波长，谐振器镜引起相位表面干涉，导致谐振器内的相关波以不适合激光放大的方式传播。

例如，结构化区域外部的反射表面是球形的或类似于椭圆抛物面或旋转抛物面。结构化区域中的反射表面优选是平行于周围反射表面偏移并且表现出相同的曲率进展的部分。换句话说，结构化区域的反射表面和反射表面横截面跨越球形或抛物线弯曲的设计表面的部分，这些部分平行于光轴彼此偏移要选择的波长的一半或要选择的波长的一半的整数倍。

所述至少一个表面横截面或所述至少两个表面横截面例如具有阶梯状、肋状、矩形、方形、圆环和/或圆盘设计。例如，阶梯式设计可以具有多个彼此平行延伸的肋。这种台阶结构相对于光轴的台阶高度等于要选择的波长的一半或其整数倍。

在优选实施方案中，存在多个，尤其是三个或更多个圆环和/或圆盘表面横截面，它们同心地彼此偏移。例如，表面横截面交替地彼此偏移，使得所有反射表面横截面仅平行于相对于光轴偏移的两个反射表面延伸。在偏移表面横截面上反射的子光束之间的路径差异相应地是偏移量的两倍。特别优选的是，圆环和/或圆盘表面横截面在平行于光轴的一个方向上相对于彼此同心设置，并且彼此偏移预定波长的一半或预定波长的一半的整数倍。这种类型的设计具有彼此偏移的几个，特别是两个以上的反射平面。在这种情况下，结构化区域具有类似于具有圆形底部区域的阶梯金字塔的形状。

同心设置的圆环和/或圆盘表面横截面优选地以光轴为中心。

在特别优选的实施方案中，结构化区域呈现凹形或凸形曲率，其对应于设置在结构化区域中的所有表面横截面的曲率。彼此相邻的表面横截面的径向扩展的大小取决于曲率，使得每个表面横截面描述完全位于彼此共面的两个平面之间的中间区域中的轮廓，由此共面平面垂直于光轴延伸并且表现出等于预定波长的一半或预定波长的一半的整数倍的相互间隙。在弯曲的谐振器镜中，表面横截面的径向扩展在边缘处减小。

在另一个优选实施方案中，结构化区域具有多个彼此平行延伸的表面横截面，并形成在一个方向上单调增加的台阶结构。

在一个实施方案中，结构化区域外部的反射表面呈现凹入或凸出的曲率。结构化区域仅跨越以光轴为中心的谐振器镜的区域。相对于结构化区域外部的反射表面偏移的至少一个表面横截面表现出偏离另一反射表面的曲率进展的曲率进展。特别地，设置在结构化区域中的至少一个表面横截面可以与另一个反射表面相反地平坦地延伸。

在该实施方案的另一变型中，结构化区域呈现出至少两个彼此偏移并且以弯曲或平坦的方式延伸的表面横截面。这些设计特别适用于在光轴区域中具有稳定中心分段的光学谐振器，其在操作期间呈现与种子激光器类似的功能。为了构造这种类型的谐振器，例如，另一个谐振器镜的平坦部分设置成与谐振器镜的以光轴为中心的平坦区域相对设置并且共面。

在另一个实施方案中，结构化区域由在谐振器镜的整个横向扩展的中间跨越的单个阶梯和偏移表面横截面形成。换句话说，谐振器镜具有与另一个反射表面相对的一个单肋状凸起区域或与另一个反射表面相对的一个凹槽凹进区域，其跨越谐振器镜的整个宽度。

此外，本发明涉及具有用作光学活性介质的气体或气体混合物的激光器装置，该光学活性介质被引入到谐振器中，该谐振器在前面被反射元件约束。至少一个反射元件构造为具有上述特征的谐振器镜。这种类型的谐振器镜在这种激光器装置中的有利应用直接源自前面的描述以及源自气体或气体混合物，尤其是一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)或含CO或CO₂的气体混合物通常表现出适合于扩增的几个频带的事实。根据本发明，波长相关的选择以这样的方式发生，即仅对给定波长发生一次完全相长干涉。对于所有其他波长，存在一个，至少部分地相消干涉或一个改变传播方向的干涉，使得通过在要抑制的波长范围中的额外循环损耗引入波长相关的谐振器质量。

板条波导激光器是特别优选的激光器装置。将用作光学活性介质的气体或气体混合物引入光学谐振器中，该光学谐振器由两个扁平电极横向约束，其平坦侧面彼此相对设置。另外，光学谐振器优选地在其前侧被反射元件约束，使得形成不稳定的谐振器。

电极优选地热连接到循环冷却流体以散热的冷却系统。这种扩散冷却激光器装置的优点是不需要循环光学介质。除了其它别的之外，这导致维护要求降低。另外，冷却系统被设计成使得在激光器装置的操作期间可以可靠地冷却用作光学活性介质的气体或气体混合物。由要抑制的波长范围内的几何引起的损耗引起的额外热输入可以忽略不计，因此可以可靠地消散。在这种情况下，不需要额外调节冷却系统的冷却能力。

谐振器镜可以经过冷却或未经冷却。具有一个或多个冷却通道以引导冷却流体的冷却共振器镜是优选的，尤其是在高性能应用中。

优选实施方案中的激光器装置是输出功率至少为500W的高性能激光器。特别优选的是具有1000W以上的激光器。

优选实施方案中的光学活性介质包括二氧化碳(CO₂)和/或一氧化碳(CO)。在含二氧化碳的激光器装置中，至少一个反射表面横截面优选地偏离结构化区域外部的反射表面，以支持平行于光轴的9.3μm波段中的激光放大约4.65μm或大约4.65μm的整数倍。在另一个优选的替代方案中，所述至少两个表面横截面被偏移以支持在平行于光轴的9.3μm波段中的激光放大约为4.65μm或约为4.65μm的整数倍。某些有机材料，尤其是塑料材料，在9.3μm的区域内表现出提高的吸收，因此已证明使用该波长的激光束来处理这种类型的材料是有利的。

在其他应用实例中，选择性扩增发生在9.6μm或10.3μm的波段中。这里，至少一个反射表面横截面相应地相对于结构化区域外部的反射表面偏移约4.8μm或5.15μm或约4.8μm或5.15μm的整数倍。可替代地，结构化区域的至少两个表面横截面也可相应地偏移约4.8μm或5.15μm或约为其整数倍。

在前面约束光学谐振器的两个反射元件优选地设计为具有上述特征的谐振器镜。约束光学谐振器的两个谐振器镜的结构化区域彼此相对地设置并且呈现相同或互补的结构。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明的可能实施方案。以下图显示：

图1：设计为板条波导激光器的激光器装置的光学谐振器；

图2是从顶部观察的根据本发明第一实施方案的谐振器镜的结构化区域；

图3：第一实施方案的结构化区域的示意性横截面；

图4：第一实施方案的变型的曲面横截面的进展的详细示意图；

图5：从顶部观察的根据本发明第二实施方案的谐振器镜的结构化区域；

图6：第二实施方案的结构化区域的示意性横截面；

图7：从顶部观察的根据本发明第三实施方案的谐振器镜的结构化区域；

图8：第三实施方案的结构化区域的示意性横截面；

图9：是从顶部观察的根据本发明第四实施方案的谐振器镜的结构化区域。

图10：第四实施方案的结构化区域的示意性横截面；

图11是从顶部观察的根据本发明第五实施方案的谐振器镜的结构化区域；

图12：第五实施方案的结构化区域的示意性横截面；

图13是从顶部观察的根据本发明第六实施方案的谐振器镜的结构化区域。

图14：第六实施方案的结构化区域的示意性横截面；

图15：是根据第七实施方案的具有结构化区域的谐振器镜的透视图。

所有图中的相应部分具有相同的参考符号。

发明详述

图1示意性地示出了设计为板条波导激光器的激光器装置2的光学谐振器1的布局。光学谐振器1在其平坦侧面上被彼此相对的两个电极3约束。在激光器装置2的操作期间，例如，在电极3之间存在高频交变场，其激发引入位于电极3之间的放电室中的气体或气体混合物。

在另一个实施方案中，气体或气体混合物的直流激发发生，并且这在激光放大期间用作光学活性介质。

光学谐振器1是共焦不稳定谐振器，其在前面被两个凹形谐振器镜4约束。谐振器镜4弯曲并以这样的方式设置，使得放大的激光束在横向通过外耦合窗口7(由虚线表示)的几个循环之后离开光学谐振器1。谐振器镜4的曲率对应于旋转抛物面。这种类型的谐振器镜4的焦距通常位于谐振器长度的一半范围内，其在负分支谐振器中等于谐振器镜4的焦距之和。这里的焦距通常位于10cm至约1m的范围内。该图不符合比例。特别地，为了更好地说明，在图1中明显夸大了曲率。

在作为实施例示出的实施方案中，二氧化碳在激光放大期间用作光学活性介质。二氧化碳在9.3μm，9.6μm，10.3μm和10.6μm的范围内显示出适合于激光放大的若干频带。在所示的应用中，应产生9.3μm波长的激光束。光学谐振器1具有波长相关的谐振器质量，用于抑制其他波长范围内的模式。在前面约束光学谐振器1的两个谐振器镜4中的一个在此配备有结构化区域5，该结构化区域5仅跨越光轴A附近的反射表面6的一小部分。

谐振器镜4由铜制成，其在中红外范围内具有高反射性并且还具有良好的导热性。激光器装置2被扩散冷却，即，电极3热耦合到循环冷却流体的冷却系统(未详细示出)。

在优选实施方案中，两个谐振器镜4都配备有彼此相对设置的结构化区域5。此外，结构化区域5优选地相同地设计或具有互补结构。在后一种情况下，相应地设置在一个谐振器镜4的升高的表面横截面的对面的是另一个谐振器镜4的凹进表面横截面。

图2和图3示出了从顶部和横截面观察的根据第一实施方案的具有结构化区域5的谐振器镜4的截面。所示部分的进展在图2中用III表示。

第一实施方案的谐振器镜4具有结构化区域5，该结构化区域5具有多个反射表面横截面8，这些反射表面横截面8彼此偏移并且与结构化区域5外部的反射表面6相对。表面横截面8相对于彼此的偏移在平行于光轴A的一个方向上发生。表面横截面8具有圆环或圆盘设计并且以光轴A为中心。表面横截面8和表面6呈现出抛物线曲率(图2和图3中未详细示出)并且分别相互偏移距离D，该距离D等于要选择的波长的一半。

反射表面6和表面横截面8的曲率进展相互对应，即，反射表面6和表面横截面8遵循相同设计表面K但在平行设计表面K中偏移，其进展在图4中示意性地示出。谐振器镜4或设计表面K的曲率被显着夸大地示出。在这方面，图4示出了第一实施方案的略微修改的变型，其中反射表面横截面8相对于反射表面6或相对于反射表面6凹进。反射表面横截面8相对于彼此的距离D等于应当满足谐振条件的预定波长的一半或其整数倍，使得只有具有预定波长的激光束经历完全相长干涉。

在仅作为图2和图3中的实施例示出的实施方案中，放大的选择应当在9.3μm的区域中发生，即，在这种情况下，距离D是大约4.65μm。谐振器镜的形状精度应至少为要选择的波长的二十分之一。该具体应用中的制造公差优选小于±500nm，特别优选约±250nm。反射表面6与反射表面横截面8之间彼此偏移的距离等于D的整数倍，因此基本上是要选择的波长的一半的整数倍。

在第一实施方案中，结构化区域5的阶梯式设计仅具有相对于反射表面6凸起的三个表面横截面8。在其他实施方案中，表面横截面8的数量可以与此不同。优选2至20个反射表面横截面8彼此偏移并以阶梯方式设置。结构化区域5仅跨越以光轴A为中心的谐振器镜4的相对小的区域。表面横截面8的径向扩展I相对较小，因此所示实施方案中的结构化区域5不构成谐振器镜5的总反射表面的30％以上。谐振器镜5的总反射表面的至少70％相应地由结构化区域5外部的反射表面6形成。

图5和图6示出了结构化区域5的第二实施方案，其具有从顶部或横截面观察的反射表面横截面18。图6中所示部分的进展用图5中的VI表示。表面横截面18围绕光轴A同心设置。第二实施方案的结构化区域5基本上对应于第一实施方案的结构化区域。

与第一实施方案相反，反射表面横截面18交替地偏移，使得所有反射表面仅位于彼此偏移距离D的两个平行设计表面中。反射表面6和表面横截面18的曲率进展相互对应，即，反射表面6和表面横截面18遵循两个相同的设计表面但在平行的设计表面偏移。距离D等于应当满足谐振条件的预定波长的一半或其整数倍，使得仅具有预定波长的激光束经历完全相长干涉。

在图5和图6的第二实施方案中，仅提供两个带凹槽和凹进的表面横截面18作为实施例。另一个圆环表面横截面18在由反射表面6限定的弯曲平面的圆环表面横截面内部延伸。表面横截面18的数量和构造可以与此不同。优选具有2至20个带凹槽和凹进或带肋和凸起的表面横截面18的实施方案。

图7和图8示出了结构化区域5的第三实施方案，其具有从顶部或横截面观察的反射表面横截面28。所示部分的进展在图7中用VIII表示。

第三实施方案的结构化区域5包括多个肋状表面横截面28，它们彼此平行地延伸并从反射表面6突出。与其他实施方案中一样，阶梯高度对应于距离D，其等于要选择的波长的一半或其整数倍。在垂直于光轴A的平面中肋状表面横截面28彼此之间的距离对于要产生的干涉效应不太重要，并且在适用于高性能CO2激光器的谐振器镜4中可以位于50μm至100μm的范围内。

图9和图10示出了结构化区域5的第四实施方案，其具有从顶部或横截面观察的反射表面横截面38。所示部分的进展在图9中用X表示。

第四实施方案在某种意义上可以看作是第一实施方案的变型，并且具有围绕光轴A同心设置并具有圆环或圆盘设计的多个表面横截面38。出于说明的原因，谐振器镜4的凹曲率被显著夸大了。

反射表面6的抛物线曲率和结构化区域5的反射表面横截面38的曲率相互对应。在第四实施方案中，反射表面6和反射表面横截面38因此沿着旋转抛物面逐段地跨越，所述旋转抛物面相对于光轴A相互偏移距离D。此外，表面横截面38的横向扩展以这样的方式变化，即每个表面横截面38完全位于两个平面E1，E2之间，这两个平面彼此共面并且分别垂直于光轴A延伸。换句话说，同心设置的表面横截面38到宽度被选择，使得结构化区域5的整个表面结构位于平面E1，E2之间，平面E1，E2彼此的距离D等于预定波长的一半或其整数倍。在弯曲区域中，这意味着表面横截面38的径向扩展或宽度随着距光轴A的径向距离的增加而减小。

图11和图12示出了结构化区域5的第五实施方案，其具有从顶部或横截面观察的反射表面横截面48。所示部分的进展在图11中用XII表示。

在第五实施方案的结构化区域5中，仅提供一个单个圆盘表面横截面48。该表面横截面跨越围绕光轴A径向约束的区域。与周围的反射表面6形成对比，该反射表面6呈现凹入的，尤其是球形或抛物线的曲率，表面横截面48具有偏离的，尤其是平坦的曲率。第五实施方案的谐振器镜4优选用于开发谐振器配置，其中在光轴A的区域中形成稳定的子部分。

图13和14示出了结构化区域5的第六实施方案，其在透视图或横截面中具有反射表面横截面58。

第六实施方案包括作为阶梯镜执行的结构化区域5，即，存在多个反射表面横截面58，它们彼此平行地延伸并形成在横向方向上单调上升的台阶结构，即，在与光轴A基本垂直的方向上。相对于光轴的台阶高度等于距离D。类似于图2和图3中的第一实施方案，由此指定台阶结构，并且该结构具有彼此偏移并平行于光轴A的多个表面横截面58。

图15以透视图示出了本发明的第七实施方案。第七实施方案的结构化区域5仅具有相对于反射表面6成阶梯式和升高的单个表面横截面68。表面横截面68横跨谐振器镜4的整个宽度。在这些实施方案中，结构化区域5在此不限于围绕光轴A径向约束的区域，而是第七实施方案的结构化区域5表现出对应于谐振器镜4的宽度的整体横向扩展L。阶梯式的和升高的表面横截面68横跨谐振器镜4的宽度在中间跨越并且平行于谐振腔的平坦侧面延伸。

附图中的实施方案的说明不是按比例的。特别地，出于可展示性的原因，反射表面6或反射表面横截面8,18,28,38,48,58,68中的任何现有曲率未示出或者被显着夸大。

以上参考优选实施方案描述了本发明。然而，不言而喻，本发明不限于所示实施方案的具体设计，相反，本领域技术人员可以使用说明书得出变型而不背离本发明的基本原理。

参考符号清单

1 光学谐振器

2 激光器装置

3 电极

4 谐振器镜

5 结构化区域

6 反射表面

7 外耦合窗口

8 表面横截面

18 表面横截面

28 表面横截面

38 表面横截面

48 表面横截面

58 表面横截面

68 表面横截面

A 光轴

D 距离

I 径向扩张

L 整体扩张

E1 平面

E2 平面

K 设计表面

Claims (20)

1.一种激光器装置，包括：

具有多个频带的光学活性介质；

第一和第二谐振器镜，谐振器镜围绕光学活性介质布置以形成不稳定光学谐振器，不稳定光学谐振器具有光轴；

其中所述第二谐振器镜包括结构化区域，其中所述结构化区域占据小于所述第二谐振器镜的30%，所述结构化区域位于所述光轴上，所述结构化区域具有至少一个反射表面横截面，所述反射表面在所述结构化区域之外相对于所述第二谐振器镜的反射表面偏移，所述偏移沿着所述光轴并且等于期望频带中所选波长的一半或一半的倍数；

其中所述结构化区域引入了待抑制波长范围的反射损耗，使得在所述激光器装置的操作期间，所述所选波长具有比被抑制波长范围更高的净放大；和

其中所述第一谐振器镜和所述结构化区域在光轴附近形成稳定的光学谐振器，所述稳定的光学谐振器在所述激光器装置的操作期间播种所述不稳定的光学谐振器。

2.根据权利要求1所述的激光器装置，其中光学活性介质是包含二氧化碳的气体混合物。

3.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述光学活性介质是包含一氧化碳的气体混合物。

4.根据权利要求1所述的激光器装置，其中，所述结构化区域的所述至少一个反射表面相对于所述结构化区域外部的所述第二谐振器镜的反射表面凸起。

5.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述结构化区域的所述至少一个反射表面相对于所述结构化区域外部的所述第二谐振器镜的反射表面凹陷。

6.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述结构化区域占据小于所述第二谐振器镜的15%。

7.根据权利要求6所述的激光器装置，其中所述结构化区域占据小于所述第二谐振器镜的5%。

8.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述结构化区域的至少一个反射表面是平坦的。

9.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述结构化区域的至少一个反射表面具有曲率。

10.根据权利要求9所述的激光器装置，其中所述结构化区域的所述至少一个反射表面的曲率对应于所述结构化区域外部的所述第二谐振器镜的反射表面的曲率。

11.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述结构化区域具有多个阶梯状反射表面，所述多个阶梯状反射表面分别相对于彼此偏移所选波长的一半或一半的倍数。

12.根据权利要求11所述的激光器装置，其中所述阶梯状反射表面是圆形的。

13.根据权利要求12所述的激光器装置，其中，所述阶梯状反射表面相对于彼此同心布置。

14.根据权利要求11所述的激光器装置，其中所述阶梯状反射表面的形状为矩形。

15.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述结构化区域具有横向跨越所述第二谐振器镜的一个阶梯反射表面。

16.根据权利要求1所述的激光器装置，其中，所述结构化区域被限制为围绕光轴的直径为几毫米的区域。

17.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述结构化区域被限制为围绕光轴的直径小于1毫米的区域。

18.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述不稳定激光谐振器是负分支不稳定谐振器。

19.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述第一谐振器镜包括另一结构化区域。

20.根据权利要求19所述的激光器装置，其中所述第一和第二谐振镜的结构化区域是互补的，一个结构化区域相对于其外部的反射表面凸起，另一个结构化区域相对于其外部的相应反射表面凹陷。

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