Die
Erfindung betrifft eine Linse oder eine Anordnung von Linsen für ein Lasersystem.The
The invention relates to a lens or an array of lenses for a laser system.
In
Lasersystemen kann es zu unerwünschten
Mehrfachreflexionen zwischen den einander im Strahlengang gegenüberliegenden
Oberflächen
von optischen Bauelementen, wie z. B. Fenstern oder Linsen, kommen.
Solche Etalon-Effekte führen
zu Interferenzmustern, was insbesondere in laserbasierten Messsystemen,
wie Laserspektrometern, zu erheblichen Störungen der Messung führt.In
Laser systems can be undesirable
Multiple reflections between each other in the beam path opposite
surfaces
of optical components, such. As windows or lenses, come.
Such etalon effects result
interference patterns, especially in laser-based measurement systems,
As laser spectrometers, leads to significant disturbances of the measurement.
Zur
Vermeidung dieser Probleme ist es bekannt, die Anzahl der optischen
Oberflächen
im Strahlengang möglichst
gering zu halten, die Oberflächen
optisch zu vergüten
und/oder parallele Oberflächen
zu vermeiden. Letzteres lässt
sich durch keilförmige
Ausbildung von Fenstern oder durch Neigung von optischen Bauelementen
gegenüber
dem Strahlengang erreichen ( US
5 539 577 , US 5 832
153 ).To avoid these problems, it is known to keep the number of optical surfaces in the beam path as low as possible, optically reward the surfaces and / or to avoid parallel surfaces. The latter can be achieved by wedge-shaped design of windows or by tilting of optical components with respect to the beam path ( US 5 539 577 . US 5,832,153 ).
Es
ist bekannt, dass aus zwei gegenüberliegenden
Hohlspiegeln bestehende optische Resonatoren dann optisch stabil
sind, wenn für
den Abstand d und die Krümmungsradien
R1 und R2 der Hohlspiegel die nachstehend angegebene Beziehung erfüllt ist
(www.fz-rossendorf.de/FWL/palaver/seidel/talk 0603.pdf, Seite 3
von 18): 0 ≤ (1 – d/R1)·(1 – d/R2) ≤ 1. It is known that optical resonators consisting of two opposing hollow mirrors are optically stable if the relationship given below for the distance d and the radii of curvature R1 and R2 of the concave mirrors is fulfilled (www.fz-rossendorf.de/FWL/palaver/seidel / talk 0603.pdf, page 3 of 18): 0≤ (1-d / R1) · (1-d / R2) ≤1.
Die
vorliegende Erfindung, wie sie in dem einzigen Anspruch definiert
ist, nutzt diese Beziehung aus, indem Linsen oder Anordnungen von
Linsen für
Lasersysteme derart ausgebildet sind, dass das oben angegebene Stabilitätskriterium
in Bezug auf die Linsenoberflächen
gerade nicht erfüllt
wird. Dies gilt für
die beiden Oberflächen
einer oder jeder einzelnen Linse, kann aber in gleicher Weise auch
für die
einander gegenüberliegenden
Oberflächen
jeweils benachbarter Linsen gelten. Dadurch werden in einfachster
Weise Mehrfachreflexionen zwischen den Linsenoberflächen verringert.The
present invention as defined in the single claim
is, exploits this relationship by using lenses or arrangements of
Lenses for
Laser systems are designed such that the above-mentioned stability criterion
with respect to the lens surfaces
just not fulfilled
becomes. This applies to
the two surfaces
one or each individual lens, but can also in the same way
for the
opposite each other
surfaces
each adjacent lenses apply. This will be the simplest
As a result, multiple reflections between the lens surfaces are reduced.
1 zeigt
ein Beispiel für
eine solche konkavkonvexe Linse, deren beiden Oberflächen 1 und 2 die
Krümmungsradien
R1 und R2 aufweisen und auf der optischen Achse 3 im Abstand
d zueinander liegen. Für
R1 = –37,18,
R2 = +20,17 und d = 25 (die Größen sind
hier der Einfachheit halber dimensionslos) erhält man (1 – d/R1)·(1 – d/R2)
= –0,4;d.
h., die Oberflächen 1 und 2 bilden
einen optisch instabilen Resonator. Gegenbeispiel: Bei R2 = +28,40 und
ansonsten unveränderten
Werten für
R1 und d erhält
man das Ergebnis +0,2; d. h., die Oberflächen 1 und 2 würden dann
einen optisch stabilen Resonator bilden. 1 shows an example of such a concavo-convex lens, the two surfaces 1 and 2 have the radii of curvature R1 and R2 and on the optical axis 3 at a distance d to each other. For R1 = -37.18, R2 = +20.17 and d = 25 (the sizes are dimensionless here for the sake of simplicity) (1-d / R1) · (1-d / R2) = -0.4; ie, the surfaces 1 and 2 form an optically unstable resonator. Counterexample: For R2 = +28.40 and otherwise unchanged values for R1 and d, the result is +0.2; ie, the surfaces 1 and 2 would then form an optically stable resonator.
2 zeigt
die Beziehung (1 – d/R1)·(1 – d/R2) = g1·g2in
grafischer Darstellung, wobei die Bereiche optischer Instabilität außerhalb
der durch Rasterung gekennzeichneten Bereiche liegen. Die in den
unterschiedlichen Bereichen zur Veranschaulichung eingetragenen
Kombinationen von konvexen und konkaven Linsenoberflächen und
ihre Abstände
sind nur beispielhaft zu verstehen und geben nicht alle Kombinationsmöglichkeiten
wieder. So kann, wie das oben angegebene Rechenbeispiel zeigt, eine
konkavkonvexe Linse je nach Dimensionierung einen optisch stabilen
oder instabilen Resonator bilden. 2 shows the relationship (1-d / R1) * (1-d / R2) = g1 * g2 in a graphical representation, with the areas of optical instability lying outside the areas marked by screening. The combinations of convex and concave lens surfaces registered in the different areas for illustration and their distances are only to be understood as examples and do not represent all possible combinations. Thus, as the calculation example given above shows, a concave-convex lens can form an optically stable or unstable resonator depending on the dimensioning.
Die
erfindungsgemäße Dimensionierungsvorschrift
(1 – d/R1)·(1 – d/R2)
größer 1 oder
kleiner 0
kann äquivalent
auch wie folgt ausgedrückt
werden:
[d > R1
+ R2]
ODER
[(d > Rx
UND d < Ry), wenn
(Rx > 0 UND Ry > 0)]
ODER
[d > Rx, wenn (Rx > 0 UND Ry < 0)]
mit (x,
y) = (1, 2) oder (2, 1).The dimensioning rule according to the invention
(1 - d / R1) · (1 - d / R2) greater than or equal to 0
can be equivalently expressed as follows:
[d> R1 + R2]
OR
[(d> Rx AND d <Ry), if (Rx> 0 AND Ry> 0)]
OR
[d> Rx, if (Rx> 0 AND Ry <0)]
with (x, y) = (1, 2) or (2, 1).