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Die Erfindung betrifft eine optisch instabile Resonatorvorrichtung, umfassend einen sphärischen Rückspiegel, einen sphärischen Auskopplungsspiegel, wobei ein Fokus zwischen dem Rückspiegel und dem Auskopplungsspiegel liegt, und ein zwischen dem Rückspiegel und dem Auskopplungsspiegel angeordnetes optisch aktives Medium.
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Aus der
DE 10 2004 008 640 A1 ist ein optisch instabiler Resonator für ein optisch aktives Medium bekannt, welcher einen sphärischen Rückspiegel und einen sphärischen Auskopplungsspiegel umfasst, wobei bezogen auf die optische Achse eine asymmetrische Auskopplung erfolgt.
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Aus der
DE 43 35 585 C2 ist eine Laservorrichtung bekannt, bei der ein Auskopplungsspiegel vorgesehen ist, welcher an seinem Rand eine Ausnehmung oder einen Durchlassbereich aufweist, durch die ein Laserlichtbündel aus parallelen, von einem Totalreflexionsspiegel reflektierten Laserstrahlen aus dem Resonator austreten kann.
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Aus der
GB 2 276 031 A ist ein Festkörperlaser bekannt, welcher Resonanzmittel zur Bildung eines instabilen Negativ-Branch-Resonators in einer Breitenrichtung eines Lasermediums und eines stabilen Resonators in einer Dickenrichtung des Lasermediums aufweist.
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Aus der
US 4,079,340 ist ein optischer instabiler Resonator bekannt, welcher eine Rückkopplungsreflexionsoberfläche aufweist.
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In dem Artikel ”Numerical studies an a modified negative-branch confocal unstable resonator (MNBUR)” von T. Hall et al. in Proc. of SPIE Vol. 6346, 634639–1ff. (2007) ist ein modifizierter instabiler Resonator beschrieben, welcher sphärische Spiegel aufweist, wobei ein negative-branch konfokaler instabiler Resonator gebildet ist.
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In dem Artikel ”COIL emission of a modified negative branch confocal unstable resonator” von C. Pargmann et al. in Applied Optics, Vol. 46, No. 31 (2007), Seiten 7751 bis 7756, ist ein negative-branch konfokaler instabiler Resonator beschrieben, welcher an einen chemischen Sauerstoff-Iod-Laser gekoppelt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optisch instabile Resonatorvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche einen zeitunabhängigen Mode und im Fernfeld eine nicht zu stark strukturierte Intensitätsverteilung liefert und für optisch aktive Medien mit rechteckigem Mediumquerschnitt einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten optisch instabilen Resonatorvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das optisch aktive Medium einen rechteckigen Mediumquerschnitt aufweist und zwischen dem Rückspiegel und dem Auskopplungsspiegel ein Scraper angeordnet ist, welcher einen ersten Schenkel und einen quer zum ersten Schenkel liegenden zweiten Schenkel aufweist, die einen Freiraum mit einer durch den ersten Schenkel begrenzten ersten Seite und durch den zweiten Schenkel begrenzten zweiten Seite definieren, wobei die erste Seite und die zweite Seite orthogonal zueinander sind.
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Der Freiraum definiert eine Öffnung, durch die Licht, welches das optisch aktive Medium durchlaufen hat, durch den Scraper durchgehen kann und von einem Auskopplungsspiegel reflektiert werden kann.
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Ein Scraper mit einem ersten Schenkel und einem quer dazu liegenden zweiten Schenkel lässt sich für beliebige Resonatorspiegelkonfigurationen verwenden und ist universell einsetzbar. Dadurch ist eine Kosteneinsparung möglich und außerdem ist eine einfache Anpassbarkeit und Justierbarkeit möglich.
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Die optisch instabile Resonatorvorrichtung ist eine Negativ-Branch-Resonatorvorrichtung mit einem internen Fokus, welcher zwischen dem Rückspiegel und dem Auskopplungsspiegel liegt. Sie umfasst sphärische Spiegel. Man erhält einen rein instabilen Resonator. Dadurch entfallen die bei einem Hybridresonator mit Zylinderspiegel auftretenden Probleme. Es bildet sich kein hoher Multimode in einer stabilen Richtung des Resonators aus, da eine solche stabile Richtung nicht vorhanden ist. Weiterhin sind die Resonatorverluste relativ gering und die Justierempfindlichkeit ist verringert.
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Sphärische Spiegel, die die für den Resonatorbetrieb erforderlichen Toleranzen aufweisen, sind relativ leicht realisierbar und dementsprechend preisgünstig.
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Der Scraper mit dem ersten Schenkel und dem quer dazu liegenden zweiten Schenkel erlaubt eine Positionierung zur Einstellung eines optimierten Resonatorbetriebs durch Verschiebung.
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Weiterhin ist es grundsätzlich möglich, den Scraper zwischen dem Rückspiegel und dem optisch aktiven Medium zu positionieren, ohne dass der Strahlengang abgeschattet wird.
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Durch die erfindungsgemäße Resonatorvorrichtung können auch für optisch aktive Medien mit großem Querschnitt und kleinen Verstärkungen zeitunabhängige Moden mit nicht zu stark strukturierter Intensitätsverteilung im Fernfeld erreicht werden.
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Grundsätzlich ist der Scraper zwischen dem optisch aktiven Medium und dem Auskopplungsspiegel angeordnet oder zwischen dem optisch aktiven Medium und dem Rückspiegel angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist auch eine Anordnung zwischen dem optisch aktiven Medium und dem Rückspiegel möglich, ohne dass eine Abschattung des Strahlengangs erfolgt.
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Eine optische Achse der Resonatorvorrichtung geht durch den Freiraum. Dadurch lässt sich ein optimierter Laserstrahl auskoppeln.
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Günstigerweise ist die Resonatorvorrichtung in allen Richtungen quer zu einer optischen Achse instabil. Dadurch bildet sich eine geringere Anzahl an Moden aus bei gleichzeitig großem Querschnitt des aktiven Mediums.
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Der Scraper ist gegenüber einer optischen Achse geneigt. Dadurch lässt sich eine asymmetrische Auskopplung in einer Richtung quer (wie beispielsweise senkrecht) zur optischen Achse erreichen.
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Insbesondere ist der Scraper dem Rückspiegel zugewandt geneigt, um eine optimierte Auskopplung zu erhalten.
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Vorteilhafterweise liegt ein Neigungswinkel bei 45°, um eine asymmetrische Auskopplung zu erhalten.
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Es ist eine Lichtauskopplung quer zu einer optischen Achse vorgesehen und auch asymmetrische Auskopplung vorgesehen. Dadurch lässt sich eine kompakte, zusammenhängende Auskopplungsfläche realisieren.
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Günstig ist es, wenn der Rückspiegel und der Auskopplungsspiegel dem optisch aktiven Medium zugewandt konkav sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein Negativ-Branch-Resonator mit den entsprechenden Vorteilen realisieren.
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Günstig ist es, wenn der Freiraum in Draufsicht eine Rechteckfläche hat. Dadurch lässt sich der Scraper bezüglich eines optisch aktiven Mediums mit rechteckiger Querschnittsfläche optimieren. Das Strahlungsfeld wird mit rechteckiger Strahlfläche durch den Scraper durchgelassen.
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Es ist ferner günstig, wenn eine optische Achse der Resonatorvorrichtung und eine Achse durch das optisch aktive Medium nicht zusammen fallen. Dadurch ergibt sich eine optimierte Lichtauskopplung.
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Insbesondere sind die optische Achse und die Achse durch das optisch aktive Medium parallel versetzt. Dadurch ergibt sich eine zusammenhängende Auskopplungsflache mit verringerten Beugungsverlusten aufgrund einer verkürzten Grenzfläche.
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Dem Rückspiegel zugewandte Flächen des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des Scrapers sind Auskopplungsflächen. Es handelt sich um Spiegelflächen, durch welche Licht zur Auskopplung reflektiert wird.
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Insbesondere ist an dem Scraper eine kompakte (zusammenhängende) Auskopplungsfläche in Form eines L gebildet. Diese Auskopplungsfläche ist zu einer Innenseite des L hin durch den Freiraum begrenzt. Es ergibt sich dadurch eine vergrößerte Auskopplungsfläche und das Fernfeld ist weniger stark strukturiert.
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Vorzugsweise hat eine Kombination einer Auskopplungsfläche des Scrapers und des Freiraums in einer Draufsicht eine Einhüllende, welche ein Rechteck begrenzt. Dadurch ist eine optimierte Anpassung an ein optisch aktives Medium mit rechteckiger Querschnittsfläche möglich. Es lässt sich eine kompakte Auskopplungsfläche realisieren, wobei ein Fernfeld mit geringer Strukturierung erzeugt wird.
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Insbesondere läuft eine optische Achse durch eine Diagonale des Rechtecks. Dadurch ergibt sich eine optimierte Lichtauskopplung.
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Es kann dabei vorgesehen sein, dass die optische Achse versetzt zu einem Diagonalenschnittpunkt des Rechtecks ist, wobei ein Durchstoßpunkt der optischen Achse von dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel weiter entfernt ist als der Diagonalenschnittpunkt. Dadurch ergibt sich einvergrößertes Strahlungsfeld und eine vergrößerte Auskopplungsfläche.
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Günstig ist es, wenn ein Abstand zu einem äußeren Rand der Auskopplungsfläche in Richtung des ersten Schenkels mindestens näherungsweise bei X·M/(M + 1) liegt, und in Richtung des zweiten Schenkels mindestens näherungsweise bei Y·M/(M + 1) liegt, wobei M eine Vergrößerung der Resonatorvorrichtung ist, X die Länge des ersten Schenkels ist und Y die Länge des zweiten Schenkels ist. Wenn der Versatz des Durchstoßpunkts der optischen Achse an dem Rechteck gegenüber dem Diagonalenschnittpunkt entsprechend gewählt wird, dann ergibt sich eine optimierte Auskopplungsfläche mit entsprechenden Vorteilen. Insbesondere lässt sich dadurch ein wenig strukturiertes Fernfeld erreichen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Scraper mindestens an der ersten Seite und der zweiten Seite eine L-förmige Gestalt hat. Dadurch ist eine einfache Anpassbarkeit an Medien mit rechteckiger Querschnittsfläche möglich, wobei der Scraper universell für unterschiedliche Resonatorkonfigurationen einsetzbar ist.
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Insbesondere ist der Scraper an einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite offen und an einer der zweiten Seite gegenüberliegenden Seite offen. Dadurch wird eine an den entsprechenden Seiten nicht begrenzte Öffnung für den Strahlendurchgang bereitgestellt.
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Ein vom Scraper durchgelassenes Strahlungsfeld weist insbesondere einen rechteckigen Querschnitt auf. Dadurch ergibt sich eine optimierte Lichtauskopplung.
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Günstig ist es, wenn ein Halter vorgesehen ist, an welchem der Scraper fixiert ist, wobei durch den Halter der Scraper in mindestens zwei Richtungen quer zu einer optischen Achse der Resonatorvorrichtung feststellbar verschieblich ist und/oder der Scraper in einer Diagonalenrichtung feststellbar verschieblich ist. Dadurch lässt sich beim Aufbau der Resonatorvorrichtung ein universeller Scraper so positionieren, dass eine optimierte Lichtauskopplung ermöglicht ist.
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Günstig ist es, wenn an dem aktiven Medium dem Rückspiegel zugewandt eine strahlungsbegrenzende Apertur angeordnet ist. Dadurch wird der Lichtgang in der Resonatorvorrichtung von Strahlenbündeln vermieden, welche nicht durch das optisch aktive Medium verlaufen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Scraper eine Fläche einschließlich der Fläche des Freiraums aufweist, welche mindestens so groß ist wie eine Querschnittsfläche des optisch aktiven Mediums in Projektion auf den Scraper. Dadurch ergibt sich eine optimierte Lichtauskopplung.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche des optisch aktiven Mediums in Projektion auf den Scraper am Freiraum gelegen. Der Freiraum definiert das durchgelassene Strahlungsfeld. Wenn das durchgelassene Strahlungsfeld auf die Größe des aktiven Mediums (bezüglich der Mediumquerschnittsfläche) gebracht ist, dann vergrößert sich die Auskopplungsfläche und das Fernfeld ist weniger stark strukturiert.
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Der Scraper ist dann zwischen dem Rückspiegel und dem optisch aktiven Medium angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Resonatorvorrichtung lässt sich auf vorteilhafte Weise in einer Laservorrichtung und insbesondere Gaslaservorrichtung verwenden.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Resonatorvorrichtung;
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2 eine Draufsicht auf die Resonatorvorrichtung gemäß 1;
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3 eine Vorderansicht eines Scrapers der Resonatorvorrichtung gemäß 1; und
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Resonatorvorrichtung in Draufsicht in schematischer Darstellung.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Resonatorvorrichtung, welches in den 1 und 2 schematisch gezeigt und mit 10 bezeichnet ist, umfasst einen ersten Spiegel 12 (Rückspiegel) und einen zweiten Spiegel 14 (Auskopplungsspiegel). Zwischen dem Rückspiegel 12 und dem Auskopplungsspiegel 14 ist ein optisch aktives Medium 16 angeordnet. Sowohl der Rückspiegel 12 als auch der Auskopplungsspiegel 14 sind dem optisch aktiven Medium 16 zugewandt sphärisch ausgebildet. Sie weisen jeweils eine dem optisch aktiven Medium 16 zugewandte sphärische Oberfläche 18 bzw. 20 auf. Diese sphärische Oberfläche 18 bzw. 20 ist konkav.
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Die Krümmungen von (gedachten) Kugeln, zu welchen die sphärischen Oberflächen 18, 20 Einhüllende sind, sind unterschiedlich und erfüllen das bekannte Kriterium zur Ausbildung eines instabilen Resonators.
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Die Resonatorvorrichtung 10 hat eine optische Achse 22. Die optische Achse 22 liegt auf einer Durchmesserrichtung sowohl der Kugel, für welche die sphärische Oberfläche 18 die Einhüllende ist, als auch der Kugel, für welche die sphärische Oberfläche 20 die Einhüllende ist.
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Auf der optischen Achse 22 liegt ein Fokus 28 zwischen dem Rückspiegel 12 und dem Auskopplungsspiegel 14. Der Fokus 28 ist dadurch ein interner Fokus der Resonatorvorrichtung. Eine solche Resonatorvorrichtung mit internem Fokus 28 wird auch als Negativ-Branch-Resonator bezeichnet.
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Aufgrund der sphärischen Ausbildung des Rückspiegels 12 und des Auskopplungsspiegels 14 ist die Resonatorvorrichtung 10 eine instabile Resonatorvorrichtung. Die Resonatorvorrichtung 10 ist rein instabil; in allen Richtungen quer zur optischen Achse 22 ist sie instabil.
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Das optisch aktive Medium 16 weist in einer Richtung quer zur optischen Achse 22 einen rechteckigen Querschnitt 30 auf. (Im Sinne dieser Anmeldung ist ein quadratischer Querschnitt ein Sonderfall eines rechteckigen Querschnitts.) Das optisch aktive Medium 16 weist eine Achse 32 auf, welche durch einen Diagonalenschnittpunkt der Querschnittsfläche 30 läuft.
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Das optisch aktive Medium 16 bei der rechteckigen Querschnittsfläche 30 kann grundsätzlich ein Festkörper sein. Es ist auch möglich, dass das optisch aktive Medium ein Gas oder eine Flüssigkeit ist. In diesem Falle wird die Querschnittsfläche 30 durch einen Behälter 34, welcher das optisch aktive Medium aufnimmt, oder durch einen Strömungsraum, welchen das optisch aktive Medium durchströmt, definiert. Der Behälter 34 bzw. der Strömungsraum geben in diesem Falle die rechteckige Querschnittsfläche 30 für das optisch aktive Medium 16 vor.
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Der Rückspiegel 12 und der Auskopplungsspiegel 14 weisen solche Querabmessungen auf, dass die Querschnittsfläche 30 des optisch aktiven Mediums 16 vollständig abgedeckt ist.
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Optimal ist dem optisch aktiven Medium 16 dem Rückspiegel 12 zugewandt eine strahlungsbegrenzende Apertur 36 angeordnet. Diese deckt den Raum um das optisch aktive Medium 16 strahlungsdicht ab.
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Zwischen dem optisch aktiven Medium 16 und dem Auskopplungsspiegel 14 ist ein Scraper 38 angeordnet. Bei dem Scraper 38 handelt es sich um ein Element mit einer Spiegelfläche 40, an welcher Strahlung zur Auskopplung aus der Resonatorvorrichtung 10 reflektierbar ist. Ferner weist der Scraper 38 eine für Strahlung durchlässige Öffnung 42 auf, durch die vom Rückspiegel 12 reflektierte Strahlung auf den Auskopplungsspiegel 14 gelangen kann. Die Öffnung 42 ist dabei kleiner als eine Spiegelfläche des Auskopplungsspiegels 14 oder genauso groß wie die Spiegelfläche.
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Der Scraper 38 weist einen ersten Schenkel 44 und einen quer zum ersten Schenkel liegenden zweiten Schenkel 46 auf. Der erste Schenkel 44 und der zweite Schenkel 46 begrenzen einen Freiraum 48, welcher die Öffnung 42 bildet. Der Freiraum 48 hat dabei eine erste Seite 50, welche durch den ersten Schenkel begrenzt ist, und eine zweite Seite 52, welche durch den zweiten Schenkel 46 begrenzt ist. Die erste Seite 50 und die zweite Seite 52 liegen senkrecht zueinander.
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Der Freiraum 48 ist rechteckförmig, sodass der Scraper 38 ein rechteckiges Strahlungsfeld durchlässt.
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An einer der ersten Seite 50 gegenüberliegenden Seite ist der Scraper 38 offen, das heißt der Freiraum 48 ist dort nicht begrenzt. Ferner ist der Scraper 38 an einer der zweiten Seite 52 gegenüberliegenden Seite offen, das heißt der Freiraum 48 ist dort ebenfalls nicht begrenzt. Mindestens an der ersten Seite 50 und der zweiten Seite 52 hat der Scraper 38 eine L-förmige Gestalt.
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Der Scraper 38 ist an der Resonatorvorrichtung 10 über einen Halter 54 gehalten. Der Halter 54 ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass der Scraper 38 in mindestens zwei Richtungen quer zur optischen Achse 22 zu dessen Justierung verschieblich ist und/oder in einer Diagonalenrichtung (siehe unten) des Scrapers 38 verschieblich ist. Dies ist in 1 durch die Bezugszeichen 56a und 56b angedeutet.
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Der Scraper 38 ist plattenförmig ausgebildet. Er ist gegenüber der optischen Achse 22 geneigt. Ein Neigungswinkel 58 liegt vorzugsweise bei 45°. Dadurch liegt die Spiegelfläche 40 des Scrapers 38 in dem Neigungswinkel 58 zu der optischen Achse 22. Optische Strahlung kann aus der Resonatorvorrichtung 10 in einer Richtung quer und insbesondere senkrecht zur optischen Achse 22 asymmetrisch ausgekoppelt werden. Ausgekoppeltes Licht ist in 2 durch das Bezugszeichen 60 angedeutet.
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Der Scraper 38 ist mit dem ersten Schenkel 44 und dem zweiten Schenkel 46 so lateral bezüglich des optisch aktiven Mediums 16 positioniert, dass eine Projektion des optisch aktiven Mediums 16 auf dem ersten Schenkel 44 und dem zweiten Schenkel 46 liegt.
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An dem Scraper 38 hat, wie in 3 angedeutet, die Kombination einer Auskopplungsfläche 61 und des Freiraums 48 als Einhüllende eine Rechtecklinie und es ist ein Rechteck 62 begrenzt. Dieses Rechteck 62 hat eine Diagonale 64 mit einem Diagonalenschnittpunkt 66. Sowohl die Auskopplungsfläche 61 als auch der Freiraum 48 sind durch die erste Seite 50 und die zweite Seite 52 begrenzt.
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Die Achse 32 des optisch aktiven Mediums 16 ist parallel versetzt zu der optischen Achse 22 in einer Richtung quer zur optischen Achse 22.
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Der Scraper 38 ist so angeordnet, dass die optische Achse 22 nicht durch den Diagonalenschnittpunkt 66 des Scrapers 38 verläuft, sondern diagonal versetzt ist. Der Durchstoßpunkt der optischen Achse 22 (vergleiche 3) ist dabei weiter von dem ersten Schenkel 44 und dem zweiten Schenkel 46 entfernt als der Diagonalenschnittpunkt 66.
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In 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Auskopplungsfläche 61 am ersten Schenkel 44 eine Länge X und am zweiten Schenkel 46 eine Länge Y aufweist. Die Auskopplungsfläche 61 am ersten Schenkel 44 weist eine Breite Y(1 – 1/M) auf. Die Auskopplungsfläche 61 am zweiten Schenkel 46 weist eine Breite X(1 – 1/M) auf. In der Längenrichtung des ersten Schenkels 44 ist der Durchstoßpunkt der optischen Achse 22 so verschoben, dass er nicht bei (X/2; Y/2) liegt, sondern bei (XM/(M + 1); YM/(M + 1)) liegt. M ist dabei die Vergrößerung der Resonatorvorrichtung und berechnet sich aus dem Verhältnis der Krümmungsradien der sphärischen Oberflächen 18 und 20. M ist eine geometrisch festgelegte Größe.
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Durch die diagonale Versetzung der optischen Achse im Vergleich zu dem Diagonalenschnittpunkt 66 ergibt sich eine kompaktere Auskopplungsfläche 61 mit verringerten Beugungsverlusten aufgrund einer verkürzten Grenzlinie.
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In 2 ist eine Querschnittsfläche 68 des optisch aktiven Mediums 16 an dem Scraper 38 angedeutet. Der Scraper 38 ist so ausgebildet, dass diese Querschnittsfläche 68 auf der Spiegelfläche 40 an dem ersten Schenkel 44 und dem zweiten Schenkel 46 liegt. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der erste Schenkel 44 und der zweite Schenkel 46, wie in 2 angedeutet, größere Abmessungen als die Querschnittsfläche 68 aufweisen. Dadurch lässt sich der Scraper 38 universell verwenden für unterschiedliche Querschnittsflächen 68 des optisch aktiven Mediums 16 und unterschiedliche Krümmungen der sphärischen Spiegel 12 und 14. Durch entsprechende Positionierung über den Halter 54 ist eine Anpassung möglich. Die L-förmige Gestalt des Scrapers 38 gewährleistet dabei, dass die Öffnung 42 erhalten bleibt.
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Die Resonatorvorrichtung 10 funktioniert wie folgt:
Licht, welches das optisch aktive Medium 16 durchlaufen hat, kann durch die Öffnung 42 (den Freiraum 48) des Scrapers 38 gehen und wird von dem Auskopplungsspiegel 14 reflektiert. Die Resonatorvorrichtung 10 ist dabei konfokal mit innerem Fokus 28. Das reflektierte Licht durchläuft das optisch aktive Medium 16 nach Reflexion. Durch den Rückspiegel 12 auf die Spiegelfläche 40 des Scrapers 38 gelangendes Licht wird ausgekoppelt (ausgekoppeltes Licht 60). Die zusammenhängende Auskopplungsfläche 61 am Scraper 38 ist L-förmig.
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Wie oben erwähnt, lässt sich durch die L-förmige Gestalt des Scrapers 38 ein Scrapertyp für unterschiedliche Resonatorvorrichtungen 10 verwenden; durch entsprechende Positionierung lässt sich eine optimierte Auskopplung erreichen.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden für den Rückspiegel 12 und den Auskopplungsspiegel 14 sphärische Spiegel und insbesondere runde Spiegel eingesetzt. Die Resonatorvorrichtung ist rein instabil (das heißt in allen Richtungen quer zur optischen Achse 22 instabil). Es ist eine Negativ-Branch-Konfiguration mit internem Fokus 28 realisiert. Dadurch können die bei einem Hybridresonator in stabiler Richtung auftretenden Probleme vermieden werden. Bei einem Hybridresonator mit Zylinderspiegel bildet sich in der stabilen Richtung des Resonators ein hoher Multimode mit zeitlich variierender Intensitätsverteilung auf. Wenn der Zylinderspiegel in der Ebenenrichtung schmal ist, treten hohe Resonanzverluste auf. Weiterhin ist ein solcher Resonator in stabiler Richtung durch die ebenen Spiegelflächen sehr justierempfindlich.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich dagegen auch bei einem optisch aktiven Medium 16 mit großem Querschnitt und kleiner Verstärkung ein zeitunabhängiger Mode mit auch im Fernfeld nicht zu stark strukturierter Intensitätsverteilung realisieren. Durch die konfokale Anordnung des Rückspiegels 12 und des Auskopplungsspiegels 14 lässt sich eine gute Ausnutzung des aktiven Mediums erreichen.
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Die sphärischen Spiegel der Resonatorvorrichtung 10 lassen sich kostengünstig realisieren. Wie oben erwähnt, lässt sich der Scraper 38 mit seiner L-Gestalt für beliebige Resonatorspiegelkonfigurationen verwenden, wenn die Querschnittsfläche 30 des optisch aktiven Mediums 16 rechteckförmig ist. Dadurch ergeben sich insbesondere bei der Erforschung von idealen Resonatordaten hohe Kosteneinsparungen.
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Durch den Scraper 38 kann auch bei der Verwendung von sphärischen Spiegeln 12 und 14 das optisch aktive Medium 16 mit rechteckigen Querschnittsflächen 30 optimal ausgenutzt werden. Beispielsweise sind zusätzliche Blenden zur Anpassung der optischen Feldverteilung an die Rechteckform nicht erforderlich.
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Der Scraper 38 mit seiner L-Gestalt ist, wenn die Schenkel 44 und 46 eine entsprechende große Breite und Länge aufweisen, für den Resonatortyp universell.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Resonatorvorrichtung, welches in 4 und dort mit 70 bezeichnet ist, ist ein Scraper 72 vorgesehen, welcher zwischen dem Rückspiegel 12 und dem optisch aktiven Medium 16 angeordnet ist. (Für gleiche Elemente wie bei der Resonatorvorrichtung 10 werden gleiche Bezugszeichen verwendet.) Der Scraper 72 ist dem Spiegel 12 zugewandt geneigt.
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Bei einer instabilen Resonatorvorrichtung 70 mit internem Fokus (Negativ-Branch) ist eine solche Anordnung des Scrapers 72 zwischen dem Rückspiegel 12 und dem optisch aktiven Medium 16 möglich, ohne dass es zur Abschattung des Strahlengangs kommt.
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Der Scraper 72 ist grundsätzlich so ausgebildet wie der Scraper 38 mit einer L-förmigen Gestalt.
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Günstig ist es dabei, wenn ein Querschnitt 74 des optisch aktiven Mediums an dem Freiraum 76 des Scrapers 72 liegt. Dadurch ergibt sich eine große ausgekoppelte Fläche für Auskopplungslicht. Dadurch erhält man ein weniger stark strukturiertes Fernfeld.
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In diesem Falle weist das Strahlungsfeld 78, welches den Scraper 72 durchläuft, eine rechteckförmige Gestalt entsprechend der Querschnittsfläche 74 auf, wobei dieses Strahlungsfeld 78 auf die Größe (die Querschnittsfläche) des optisch aktiven Mediums 16 gebracht ist.
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Aufgrund der größeren Auskopplungsfläche hat der ausgekoppelte Strahl auch eine geringere Divergenz.
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Die erfindungsgemäßen Resonatorvorrichtungen lassen sich vorteilhaft verwenden im Zusammenhang mit optisch aktiven Medien, die eine kleine Verstärkung aufweisen und einen großen Querschnitt benötigen. Es lassen sich dadurch eine zeitunabhängige Mode und im Fernfeld eine nicht zu stark strukturierte Intensitätsverteilung erreichen.
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Erfindungsgemäße Resonatorvorrichtungen lassen sich beispielsweise für Gaslaservorrichtungen einsetzen. In diesem Zusammenhang wird auf die
DE 10 2004 008 640 A1 verwiesen, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
