DE102013214219A1 - Laser arrangement for generating frequency-converted laser radiation - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Laseranordnung (1) zum Erzeugen einer frequenzkonvertierten Laserstrahlung (2a), mit einem durch zwei Endspiegel (3a, 3b) gebildeten Laserresonator (4), der ein laseraktives Medium (5), insbesondere eine Laserscheibe, zum Erzeugen einer fundamentalen Laserstrahlung (2b), mindestens ein nichtlineares Medium (8), insbesondere mindestens einen nichtlinearen Kristall, zum Erzeugen der frequenzkonvertierten Laserstrahlung (2a) aus der fundamentalen Laserstrahlung (2b) und mindestens zwei im Strahlengang des Laserresonators (4) angeordnete Blenden (10) aufweist. Erfindungsgemäß ist im Strahlengang des Laserresonators (4) ein optisches Gitter (11) zur Selektion eines Wellenlängenbereichs der Laserstrahlung (2b) angeordnet.Proposed is a laser arrangement (1) for generating a frequency-converted laser radiation (2a), comprising a laser resonator (4) formed by two end mirrors (3a, 3b), which comprises a laser-active medium (5), in particular a laser disk, for generating a fundamental laser radiation ( 2b), at least one non-linear medium (8), in particular at least one non-linear crystal, for generating the frequency-converted laser radiation (2a) from the fundamental laser radiation (2b) and at least two in the beam path of the laser resonator (4) arranged aperture (10). According to the invention, an optical grating (11) for selecting a wavelength range of the laser radiation (2b) is arranged in the beam path of the laser resonator (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Laseranordnung zum Erzeugen einer frequenzkonvertierten Laserstrahlung, mit einem durch zwei Endspiegel gebildeten Laserresonator, der ein laseraktives Medium, insbesondere eine Laserscheibe, zum Erzeugen einer fundamentalen Laserstrahlung, mindestens ein nichtlineares Medium, insbesondere mindestens einen nichtlinearen Kristall, zum Erzeugen einer frequenzkonvertierten Laserstrahlung aus der fundamentalen Laserstrahlung und mindestens zwei im Strahlengang des Laserresonators angeordnete Blenden aufweist.The invention relates to a laser arrangement for generating a frequency-converted laser radiation, comprising a laser resonator formed by two end mirrors, the laser active medium, in particular a laser disk for generating a fundamental laser radiation, at least one non-linear medium, in particular at least one non-linear crystal, for generating a frequency-converted laser radiation from the fundamental laser radiation and at least two arranged in the beam path of the laser resonator diaphragms.

Bei Laseranordnungen mit resonatorinterner Frequenzkonversion, die im Dauerstrichbetrieb oder im Pulsbetrieb eingesetzt werden, ist es möglich, dass im laseraktiven Medium Wellenlängen anschwingen, die von dem nichtlinearen Medium bzw. Kristall nicht konvertiert werden können. Dies hat seine Ursache darin, dass die Verstärkungsbandbreite der meisten gängigen laseraktiven Medien bzw. Laserscheiben in der Regel breiter ist als die Bandbreite der von dem nichtlinearen Medium bzw. nichtlinearen Kristall für die Frequenzkonversion akzeptierten Wellenlängen. Wenn allerdings Wellenlängen außerhalb des Akzeptanzbereichs anschwingen, stellt dies für die Laseranordnung einen deren Effizienz entsprechend verringernden Verlust dar. Um dennoch eine vergleichsweise hohe Effizienz zu erreichen bzw. derartige Verluste zu verringern, ist es erstrebenswert, einen gewünschten bzw. vorbestimmten Wellenlängenbereich aus einem breiteren Wellenlängenbereich zu selektieren oder mit anderen Worten die Wellenlänge in der Laseranordnung zu stabilisieren.In the case of laser arrangements with intracavity frequency conversion, which are used in continuous wave mode or in pulse mode, it is possible for wavelengths in the laser-active medium to rise which can not be converted by the nonlinear medium or crystal. This is due to the fact that the gain bandwidth of most common laser-active media or laser discs is usually wider than the bandwidth of the wavelengths accepted by the non-linear medium or non-linear crystal for frequency conversion. However, when wavelengths out of the range of acceptance oscillate, this represents a loss corresponding to the efficiency of the laser array. However, to achieve comparatively high efficiency or reduce such losses, it is desirable to have a desired wavelength range from a broader wavelength range to select or, in other words, to stabilize the wavelength in the laser array.

Bei herkömmlichen Laseranordnungen, wie beispielsweise der aus der DE 10 2005 025 128 B4 bekannt geworden Dauerstrich-Laseranordnung, werden zur Stabilisierung der Wellenlänge Etalons eingesetzt. Etalons umfassen typischerweise beabstandet voneinander angeordnete teildurchlässige Spiegel, die zusammen einen optischen Resonator bzw. einen optischer Filter bilden. Durch das Etalon wird Strahlung transmittiert, die eine bestimmte Resonanzbedingung erfüllt. Somit lässt sich mit dem Etalon aus einer breitbandigen Strahlung ein schmalbandiger Spektralbereich herausfiltern. Durch das Etalon der aus der DE 10 2005 025 128 B4 bekannten Laseranordnung soll unter anderem über ein Einstellen dessen Neigung zu einer optischen Achse das Anschwingen bestimmter Spektralbereiche verhindert werden.In conventional laser arrangements, such as those from DE 10 2005 025 128 B4 become known continuous wave laser arrangement, are used to stabilize the wavelength etalon. Etalons typically include spaced apart partially transmissive mirrors that together form an optical resonator and an optical filter, respectively. The etalon transmits radiation that fulfills a certain resonance condition. Thus, with the etalon, a narrowband spectral range can be filtered out of broadband radiation. Through the etalon of the DE 10 2005 025 128 B4 known laser arrangement is to be prevented, inter alia, by adjusting its inclination to an optical axis, the oscillation of certain spectral ranges.

Allerdings kann bei laseraktiven Medien mit einem breiten Verstärkungsband, wie zum Beispiel Yb: dotierten Medien sowie bei Laseranordnungen mit vergleichsweise hohen Laserleistungen, durch Etalons nicht sichergestellt werden, dass unerwünschte Wellenlängen bzw. Spektralbereiche vollständig unterdrückt werden. Folglich können vereinzelt entsprechende Wellenlängen in nachteiliger Weise anschwingen. Wenn ein zweites Etalon zur weiteren Stabilisierung der Wellenlänge im Strahlengang einer derartigen Laseranordnung angeordnet wird, müssen die beiden Etalons allerdings in geometrisch exakt zueinander ausgerichteter Lage positioniert bzw. justiert werden. Darüber hinaus müssen beide Etalons auf derselben Temperatur gehalten werden, um zu verhindern, dass sich deren Wirkungsweisen als optische Filter verändern. Auch wird von der das Etalon transmittierenden Laserstrahlung ein Strahlungsanteil absorbiert, durch den sich weitere Verluste in der Laseranordnung ergeben. Ein anderer Strahlungsanteil wird reflektiert.However, in the case of laser-active media with a wide amplification band, such as Yb: doped media and laser arrangements with comparatively high laser powers, etalons can not ensure that unwanted wavelengths or spectral ranges are completely suppressed. As a result, isolated wavelengths may disadvantageously swing. If a second etalon is arranged to further stabilize the wavelength in the beam path of such a laser arrangement, however, the two etalons must be positioned or adjusted in geometrically exactly aligned position. In addition, both etalons must be kept at the same temperature to prevent their effects from changing as optical filters. Also, a portion of the radiation absorbed by the laser beam transmitting the etalon absorbs further losses in the laser arrangement. Another part of the radiation is reflected.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Laseranordnung anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll eine alternative Lösung zur Wellenlängenselektion mittels Etalons angegeben werden.The present invention has for its object to provide a laser arrangement mentioned above, which overcomes the disadvantages of the prior art. In particular, an alternative solution for wavelength selection by means of etalons should be specified.

Diese Aufgabe wird durch eine Laseranordnung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass im Strahlengang des Laserresonators ein optisches Gitter zur Selektion eines Wellenlängenbereichs der Laserstrahlung angeordnet ist. Durch die Anordnung eines (optischen) Gitters im Strahlengang des Laserresonators ist es möglich, gezielt einen vorbestimmten Wellenlängenbereich zu selektieren. Anders ausgedrückt kann die Wellenlänge der Laserstrahlung durch die entsprechende Verwendung eines optischen Gitters gewissermaßen „stabilisiert” bzw. „fixiert” werden. Ein bestimmter Wellenlängenbereich der sich im Laserresonator ausbreitenden Laserstrahlung ist damit einstellbar. Bevorzugt ist der durch das optische Gitter selektierbare bzw. einstellbare Wellenlängenbereich an den Akzeptanzbereich der Frequenzkonversion (d. h. an den Akzeptanzbereich des nichtlinearen Mediums zur Frequenzkonversion) angepasst. D. h. die Bandbreite des selektierten Wellenlängenbereichs und die Bandbreite des Akzeptanzbereichs werden auf identische oder im Wesentlichen übereinstimmende Bereiche eingestellt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass Wellenlängen außerhalb des Akzeptanzbereichs der Frequenzkonversion anschwingen, die zu Verlusten in der Laseranordnung führen.This object is achieved by a laser arrangement of the aforementioned type, which is characterized in that an optical grating for selecting a wavelength range of the laser radiation is arranged in the beam path of the laser resonator. By arranging an (optical) grating in the beam path of the laser resonator, it is possible to selectively select a predetermined wavelength range. In other words, the wavelength of the laser radiation can be effectively "stabilized" by the corresponding use of an optical grating. A certain wavelength range of the laser radiation propagating in the laser radiation is thus adjustable. The wavelength range which can be selected or set by the optical grating is preferably adapted to the acceptance range of the frequency conversion (that is to say to the acceptance range of the non-linear medium for frequency conversion). Ie. the bandwidth of the selected wavelength range and the bandwidth of the acceptance range are set to identical or substantially coincident ranges. As a result, it can be advantageously prevented that wavelengths outside of the acceptance range of the frequency conversion oscillate, which lead to losses in the laser arrangement.

Darüber hinaus können die bei der Nutzung eines Etalons zur Wellenlängenselektion auftretenden Nachteile durch das optische Gitter vermieden werden. Insbesondere ist eine wesentlich verbesserte Unterdrückung der unerwünschten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche mit nur einem optischen Element (mit dem Gitter) möglich. Das aufwändige Angleichen der Temperaturen bzw. Justage mehrerer optischer Elemente zueinander, beispielsweise zweier Etalons, entfällt. Die geometrische Justage ist bei Vorhandensein lediglich eines einzigen optischen Gitters in der Laseranordnung vereinfacht. Das optische Gitter kann als Reflexionsgitter oder als Transmissionsgitter ausgebildet sein. Bevorzugt ist das optische Gitter als Reflexionsgitter ausgebildet. Durch den Einsatz eines Reflexionsgitters lassen sich absorptionsbedingte und auch reflektionsbedingte Verluste verringern. Ferner ist der erfindungsgemäße Einsatz des optischen Gitters insbesondere für Hochleistungslaser bzw. für Laser mit hohen Laserleistungen vorteilhaft.Moreover, the disadvantages of using the optical grating when using a wavelength selection etalon can be avoided. In particular, a substantially improved suppression of the unwanted wavelengths or wavelength ranges with only one optical element (with the grating) is possible. The complex matching of temperatures or adjustment several optical elements to each other, for example, two etalons deleted. The geometric adjustment is simplified in the presence of only a single optical grating in the laser array. The optical grating can be designed as a reflection grating or as a transmission grating. Preferably, the optical grating is formed as a reflection grating. The use of a reflection grille reduces absorption-related and also reflection-related losses. Furthermore, the use of the optical grating according to the invention is advantageous in particular for high-power lasers or for lasers with high laser powers.

Anstelle des optischen Gitters können erfindungsgemäß jedwede diffraktiven optischen Elemente eingesetzt werden. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße optische Gitter als ein so genanntes Blazegitter mit für bestimmte Beugungsordnungen maximierter Beugungseffizienz ausgebildet sein. Diese maximierte Beugungseffizienz lässt sich hierbei für die so genannte Blaze-Wellenlänge erreichen. Neben der Wellenlänge der Laserstrahlung hängt die Beugungseffizienz von optischen Gittern grundsätzlich auch von den Gitterparametern (beispielsweise der Gitterkonstante des optischen Gitters) und von dem Einfallswinkel der einfallenden Laserstrahlung ab. Laserstrahlung anderer (unerwünschter) Wellenlänge oder unter anderen Einfallswinkeln einfallende Laserstrahlung wird mit reduzierter Effizienz gebeugt. Durch Variation dieser Parameter (Gitterparameter, Einfallswinkel der Laserstrahlung, etc.) können gezielt bestimmte Wellenlängen der Laserstrahlung selektiert werden.Instead of the optical grating, any diffractive optical elements can be used according to the invention. For example, the optical grating according to the invention may be formed as a so-called blaze grating with diffraction efficiency maximized for certain diffraction orders. This maximized diffraction efficiency can be achieved for the so-called blaze wavelength. In addition to the wavelength of the laser radiation, the diffraction efficiency of optical gratings basically also depends on the grating parameters (for example the grating constant of the optical grating) and on the angle of incidence of the incident laser radiation. Laser radiation of other (unwanted) wavelength or incident at other angles of incidence laser radiation is diffracted with reduced efficiency. By varying these parameters (lattice parameters, angles of incidence of the laser radiation, etc.), specific wavelengths of the laser radiation can be selectively selected.

Das laseraktive Medium bzw. die Laserscheibe wird von einer Pumplichtanordnung, die eine Pumpstrahlung bereitstellt, in bekannter Weise gepumpt. Das nichtlineare Medium oder die nichtlinearen Medien zur Frequenzkonversion bzw. der oder die nichtlinearen Kristalle sind typischerweise resonatorintern, insbesondere im Strahlengang zwischen einem Auskoppelspiegel und einem Endspiegel des Laserresonators, angeordnet. Es ist auch möglich, zwischen dem Auskoppelspiegel und dem Endspiegel mindestens ein Umlenkspiegel anzuordnen. Zur Frequenzkonversion kann beispielsweise ein nichtlineares Medium vorgesehen sein, mittels dessen eine Frequenzverdoppelung erzielt wird (SHG: second harmonic generation; engl. zweite Harmonische). Zur Erzielung einer Frequenzverdreifachung oder Frequenzvervierfachung können beispielsweise zwei nichtlineare Medien bzw. zwei nichtlineare Kristalle vorgesehen sein. Durch die im Strahlengang des Laserresonators angeordneten Blenden wird die Strahlrichtung und die Strahllage im Laserresonator, welche beispielsweise aufgrund von räumlichen Dejustierungen der Endspiegel des Laserresonators von einer Soll-Richtung bzw. einer Soll-Lage abweichen können, stabilisiert bzw. festgelegt. Somit wird durch die mindestens zwei im Strahlengang des Laserresonators angeordnete Blenden verhindert, dass die Laserstrahlung durch eine Veränderung der Strahlrichtung, bei der sich der Einfallswinkel auf das optische Gitter ändert, auf eine andere Frequenz ausweicht. Dadurch kann auch verhindert werden, dass die spektrale Breite zunimmt, d. h. dass mehrere unterschiedliche Wellenlängen auftreten und mithin die Verluste im Laserresonator zunehmen. Die Blenden sind bevorzugt in Abschnitten des Strahlengangs des Laserresonators angeordnet, in denen sich die fundamentale Laserstrahlung ausbreitet.The laser-active medium or the laser disk is pumped by a pumping light arrangement, which provides a pump radiation, in a known manner. The non-linear medium or the non-linear media for frequency conversion or the non-linear crystals are typically arranged inside the resonator, in particular in the beam path between an output mirror and an end mirror of the laser resonator. It is also possible to arrange at least one deflecting mirror between the outcoupling mirror and the end mirror. For frequency conversion, for example, a nonlinear medium can be provided, by means of which a frequency doubling is achieved (SHG: second harmonic generation; To achieve a frequency tripling or frequency quadrupling, for example, two non-linear media or two non-linear crystals may be provided. By arranged in the beam path of the laser resonator aperture, the beam direction and the beam position in the laser resonator, which may differ from a desired direction or a desired position, for example, due to spatial misalignment of the end mirror of the laser resonator, stabilized or fixed. Thus, the at least two apertures arranged in the beam path of the laser resonator prevent the laser radiation from escaping to a different frequency due to a change in the beam direction in which the angle of incidence changes to the optical grating. This can also be prevented that the spectral width increases, d. H. that several different wavelengths occur and thus increase the losses in the laser resonator. The diaphragms are preferably arranged in sections of the beam path of the laser resonator, in which the fundamental laser radiation propagates.

Fundamentale Laserstrahlung breitet sich beispielsweise in Abschnitten des Strahlengangs aus, in denen das laseraktive Medium bzw. die Laserscheibe zur Erzeugung der fundamentalen Laserstrahlung angeordnet ist und die einenends durch einen Endspiegel des Laserresonators und anderenends durch eine Auskoppelstelle begrenzt sind. Beispielsweise kann an der Auskoppelstelle ein als dichroitischer Spiegel ausgebildeter Auskoppelspiegel vorgesehen sein, der frequenzkonvertierte Laserstrahlung transmittiert und fundamentale Laserstrahlung reflektiert. Die erfindungsgemäße Laseranordnung kann sowohl im Dauerstrichbetrieb als auch im Pulsbetrieb eingesetzt werden.Fundamental laser radiation propagates, for example, in sections of the beam path in which the laser-active medium or the laser disk for generating the fundamental laser radiation is arranged and which are limited at one end by an end mirror of the laser resonator and the other end by a decoupling point. For example, at the decoupling point, a coupling-out mirror designed as a dichroic mirror may be provided, which transmits frequency-converted laser radiation and reflects fundamental laser radiation. The laser arrangement according to the invention can be used both in continuous wave mode and in pulse mode.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Gitter zwischen den Endspiegeln des Laserresonators angeordnet. Dann bildet das optische Gitter einen im Strahlengang des Laserresonators zwischen den Endspiegeln angeordneten Umlenkspiegel. Das optische Gitter ist insbesondere in einem Abschnitt des Strahlengangs angeordnet, in dem sich die fundamentale Laserstrahlung ausbreitet, sodass durch das optische Gitter die fundamentale Laserstrahlung umgelenkt wird.In a preferred embodiment, the optical grating is arranged between the end mirrors of the laser resonator. Then, the optical grating forms a deflecting mirror arranged in the beam path of the laser resonator between the end mirrors. The optical grating is arranged, in particular, in a section of the beam path in which the fundamental laser radiation propagates, so that the fundamental laser radiation is deflected by the optical grating.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform bildet das optische Gitter einen der Endspiegel des Laserresonators aus. Dadurch entfällt zumindest ein als Endspiegel eingesetzter herkömmlicher Reflektionsspiegel, wodurch die hierbei typischerweise auftretenden Verluste vermieden oder zumindest verringert werden können. Das optische Gitter ist als Endspiegel in der Regel am Ende eines Abschnitts des Strahlengangs des Laserresonators angeordnet, an dem die fundamentale Laserstrahlung reflektiert wird.In another preferred embodiment, the optical grating forms one of the end mirrors of the laser resonator. This eliminates at least one used as an end mirror conventional reflection mirror, whereby the typically occurring losses can be avoided or at least reduced. The optical grating is arranged as an end mirror usually at the end of a portion of the beam path of the laser resonator on which the fundamental laser radiation is reflected.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform ist das optische Gitter bezüglich der optischen Achse der Laserstrahlung in der Littrow-Anordnung angeordnet. Durch das gemäß der Littrow-Anordnung bezüglich der optischen Achse der einfallenden Laserstrahlung schräg ausgerichtete optische Gitter wird die unter einem Einfallwinkel auftreffende Laserstrahlung unter identischem Ausfallwinkel an dem optischen Gitter gebeugt. Die einfallende und ausfallende Laserstrahlung (die optischen Achsen der entsprechenden Laserstrahlen) verlaufen mithin kollinear zueinander. Die Laserstrahlung wird also zurück in die Richtung der einfallenden Laserstrahlung gebeugt, wodurch das optische Gitter die Funktion des Endspiegels übernimmt.In a preferred development of the preceding embodiment, the optical grating is arranged with respect to the optical axis of the laser radiation in the Littrow arrangement. As a result of the optical grating aligned obliquely in accordance with the Littrow arrangement with respect to the optical axis of the incident laser radiation, the laser radiation incident at an angle of incidence is absorbed identical angle of reflection diffracted at the optical grating. The incident and failing laser radiation (the optical axes of the corresponding laser beams) thus run collinear to each other. The laser radiation is thus diffracted back in the direction of the incident laser radiation, whereby the optical grating takes over the function of the end mirror.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der das optische Gitter ein dielektrisches Gitter ist. Dielektrische Gitter sind besonders geeignet, bei hohen Laserleistungen resonatorintern betrieben zu werden.An embodiment in which the optical grating is a dielectric grating is also preferred. Dielectric gratings are particularly suitable for being operated resonator-internally at high laser powers.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform der Laseranordnung, bei der mindestens eine Blende dem optischen Gitter unmittelbar nebengeordnet ist. Dadurch trifft die sich im Laserresonator ausbreitende Laserstrahlung vor ihrem Auftreffen auf das optische Gitter zuvor auf die Blende. Die Blende ist somit derart im Strahlengang des Laserresonators angeordnet, dass die Strahllage auf dem optischen Gitter (bzw. der Strahlauftreffpunkt auf dem optischen Gitter und/oder die Strahlauftreffrichtung) festgelegt bzw. eingestellt sind. Zwischen dem optischen Gitter und der Blende sind dann keine weiteren optischen Elemente angeordnet, die die Strahllage (in diesem Abschnitt des Strahlengangs) beeinflussen könnten. Für den Fall, dass mehrere Blenden im Strahlengang vorgesehen sind, ist es weiterhin bevorzugt, dass auch zwischen der ersten und gegebenenfalls der weiteren Blende keine weiteren optischen Elemente angeordnet sind, sodass die Strahllage der Laserstrahlung durch die (unmittelbar nacheinander durchlaufenen) Blenden festgelegt bzw. eingestellt wird. Die dem optischen Gitter unmittelbar nebengeordnete Blende ist in Ausbreitungsrichtung eines auf das optische Gitter einfallenden Laserstrahls betrachtet dem optischen Gitter unmittelbar vorgeordnet. In Ausbreitungsrichtung eines von dem optischen Gitter ausfallenden bzw. reflektierten Laserstrahls betrachtet ist die Blende dem optischen Gitter unmittelbar nachgeordnet.An embodiment of the laser arrangement in which at least one aperture is directly adjacent to the optical grating is also preferred. As a result, the laser radiation propagating in the laser resonator hits the diaphragm before it hits the optical grating. The diaphragm is thus arranged in the beam path of the laser resonator such that the beam position on the optical grating (or the beam impingement point on the optical grating and / or the beam impingement direction) are set or adjusted. Between the optical grating and the diaphragm then no further optical elements are arranged, which could influence the beam position (in this section of the beam path). In the event that a plurality of diaphragms are provided in the beam path, it is further preferred that no further optical elements are arranged between the first and optionally the further diaphragm, so that the beam position of the laser radiation by the (immediately successively traversed) aperture fixed or is set. The aperture directly adjacent to the optical grating is viewed in the propagation direction of an incident on the optical grating laser beam the optical grating immediately upstream. Viewed in the propagation direction of a laser beam which emerges from or reflects off the optical grating, the diaphragm is arranged directly downstream of the optical grating.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Blende als Lochblende ausgebildet. Lochblenden begrenzen (meist kreisförmig) die Apertur des optischen Systems und bilden so genannte harte Blenden. Die Öffnung in der mindestens einen Blende der Lochblende kann variabel einstellbarer ausgebildet sein. Es können auch beide Blenden als Lochblenden ausgebildet sein. Bevorzugt sind dann die beiden Lochblenden im Laserresonator in einem Abschnitt des Strahlengangs zwischen einem Endspiegel und dem laseraktiven Medium (der Laserscheibe) oder zwischen dem laseraktiven Medium und dem Auskoppelspiegel angeordnet.In a further preferred embodiment, at least one aperture is formed as a pinhole. Aperture diaphragms limit (usually circular) the aperture of the optical system and form so-called hard diaphragms. The opening in the at least one aperture of the pinhole can be variably adjustable. Both diaphragms can also be designed as pinhole diaphragms. Preferably, the two pinhole apertures in the laser resonator are then arranged in a section of the beam path between an end mirror and the laser-active medium (the laser disk) or between the laser-active medium and the output coupling mirror.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der mindestens eine erste Blende durch den gepumpten Bereich auf dem laseraktiven Medium gebildet ist. Auf diese Weise kann das laseraktive Medium bzw. die Laserscheibe, welches bzw. welche die fundamentale Laserstrahlung erzeugt, als eine („weiche”) Blende genutzt werden. Da der ungepumpte Außenbereich eines laseraktiven Mediums, beispielsweise der ungepumpte Bereich einer Laserscheibe mit Ytterbium-dotierten Lasermaterialien (Yb:YAG etc.), für Laserstrahlung absorbierend oder nicht verstärkend wirkt, bildet er in Verbindung mit dem gepumpten Bereich, also dem Pumpfleck, eine so genannte weiche Blende: Im gepumpten Innenbereich, d. h. dem Pumpfleck, findet eine Verstärkung der Laserstrahlung statt, wohingegen im ungepumpten Außenbereich die Laserstrahlung absorbiert oder nicht verstärkt wird. Die Größe des gepumpten Bereichs definiert gewissermaßen die Apertur der entsprechenden Blende. Die Größe des gepumpten Bereichs ist in der Regel kleiner als die Größe des laseraktiven Mediums (bzw. der Laserscheibe). ”Weiche” Blenden können vorteilhaft die Funktion von beispielsweise als Lochblenden ausgebildeten „harten” Blenden bei vergleichsweise reduzierten Beugungsverlusten übernehmen.An embodiment in which at least one first diaphragm is formed by the pumped region on the laser-active medium is also preferred. In this way, the laser-active medium or the laser disk which generates the fundamental laser radiation can be used as a ("soft") diaphragm. Since the unpumped outer region of a laser-active medium, for example the unpumped region of a laser disk with ytterbium-doped laser materials (Yb: YAG etc.), has an absorbing or non-amplifying effect for laser radiation, it forms one in connection with the pumped region, ie the pump leak called soft aperture: In the pumped interior, d. H. the Pumpfleck, takes place an amplification of the laser radiation, whereas in the unpumped outdoor area, the laser radiation is absorbed or not amplified. The size of the pumped area effectively defines the aperture of the corresponding aperture. The size of the pumped area is usually smaller than the size of the laser-active medium (or the laser disk). "Soft" diaphragms can advantageously take on the function of, for example, "pinhole" shaped "hard" diaphragms with comparatively reduced diffraction losses.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform sind im Strahlengang des Laserresonators Zusatzumlenkspiegel angeordnet, die je resonatorinternen Umlauf der Laserstrahlung die Laserstrahlung mehrfach auf den gepumpten Bereich richten. Zum einen wird durch das mehrfache Durchlaufen des gepumpten Bereichs eine höhere Verstärkung erzielt. Zum anderen kann dadurch die bereits einmal auf den gepumpten Bereich gerichtete und durch das laseraktive Medium verstärkte sowie durch den Einfluss des gepumpten Bereich als „weiche” Blende beeinflusste Laserstrahlung erneut ein weiteres (zweites) Mal auf dasselbe laseraktive Medium gerichtet werden, wodurch sich die Laserstrahlung erneut hinsichtlich Verstärkung und Festlegung der Strahllage beeinflussen lässt. Die Zusatzumlenkspiegel sind typischerweise in einem Abschnitt des Laserresonators angeordnet, in dem sich fundamentale Laserstrahlung ausbreitet.In a preferred embodiment of the preceding embodiment, additional deflecting mirrors are arranged in the beam path of the laser resonator, which direct the laser radiation onto the pumped region several times per intracavity circulation of the laser radiation. On the one hand, a higher gain is achieved by passing through the pumped area several times. On the other hand, the laser radiation, which has already been directed onto the pumped area and amplified by the laser active medium and influenced by the influence of the pumped area as a "soft" diaphragm, can be directed a further (second) time to the same laser-active medium Re-laser radiation in terms of gain and determining the beam position can be influenced. The additional deflection mirrors are typically located in a portion of the laser cavity in which fundamental laser radiation propagates.

Bei einer bevorzugten alternativen Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform weist der Laserresonator in seinem Strahlengang mindestens ein weiteres laseraktives Medium zum Erzeugen der fundamentalen Laserstrahlung auf, wobei mindestens eine zweite Blende durch den gepumpten Bereich auf dem weiteren laseraktiven Medium gebildet ist. Dadurch kann die bereits einmal auf den gepumpten Bereich des einen laseraktiven Mediums aufgetroffene und durch dieses laseraktive Medium verstärkte sowie durch den Einfluss des gepumpten Bereichs dieses laseraktiven Mediums als „weiche” Blende beeinflusste Laserstrahlung erneut ein weiteres (zweites) Mal auf das weitere zweite laseraktive Medium gerichtet werden, wodurch die Laserstrahlung erneut hinsichtlich Verstärkung und Festlegung der Strahllage beeinflusst wird. Dadurch dass zwei unterschiedliche laseraktive Medien von der Laserstrahlung durchlaufen werden, kann die Laserstrahlung durch jedes Medium unterschiedlich beeinflusst werden. Durch das Durchlaufen mehrerer laseraktiver Medien kann ferner eine höhere Verstärkung erzielt werden.In a preferred alternative development of the preceding embodiment, the laser resonator has in its beam path at least one further laser-active medium for generating the fundamental laser radiation, wherein at least one second diaphragm is formed by the pumped region on the further laser-active medium. As a result, the laser radiation already impinged on the pumped region of the one laser-active medium and amplified by this laser-active medium and influenced by the influence of the pumped region of this laser-active medium as a "soft" diaphragm can once again (second) strike the further second laser-active medium be directed, whereby the laser radiation is again affected in terms of gain and determination of the beam position. The fact that two different laser-active media are traversed by the laser radiation, the laser radiation can be influenced differently by each medium. By passing through several laser-active media can also be achieved a higher gain.

Bevorzugt ist schließlich eine Weiterbildung, bei der die Größe des gepumpten Bereichs oder die Größen der gepumpten Bereiche einstellbar sind. Die Einstellung kann durch die Wahl des Pumpstrahldurchmessers (der Querschnittsgröße des Pumpstrahls) erfolgen. Durch die Beeinflussung des Pumpstrahldurchmessers kann das Verhältnis der Größe des gepumpten Bereichs des laseraktiven Mediums zum ungepumpten Außenbereich des laseraktiven Mediums variiert werden. Der Pumpstrahldurchmesser kann beispielsweise durch die die Pumpstrahlung erzeugende Pumpeinheit zur Zuführung von Energie in das laseraktive Medium oder durch geeignete Optiken vergrößert oder verkleinert werden.Finally, a development is preferred in which the size of the pumped region or the sizes of the pumped regions are adjustable. The adjustment can be made by the choice of the pump jet diameter (the cross-sectional size of the pump jet). By influencing the pump beam diameter, the ratio of the size of the pumped region of the laser-active medium to the unpumped outer region of the laser-active medium can be varied. The pump beam diameter can be increased or decreased, for example, by the pumping unit generating the pumping unit for supplying energy into the laser-active medium or by suitable optics.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Die Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention will become apparent from the description, the claims and the drawings. Likewise, the features mentioned above and the features listed further can be used individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention. The figures of the drawing show the subject matter according to the invention in a highly schematized manner and are not to be understood to scale.

Es zeigen:Show it:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laseranordnung; 1 a first embodiment of a laser arrangement according to the invention;

2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laseranordnung; 2 a second embodiment of a laser arrangement according to the invention;

3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laseranordnung; 3 a third embodiment of a laser arrangement according to the invention;

4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laseranordnung, und 4 A fourth embodiment of a laser arrangement according to the invention, and

5 eine bezüglich der 14 alternative Anordnung eines Reflexionsgitters im Strahlengang der Laseranordnung; 5 one concerning the 1 - 4 alternative arrangement of a reflection grating in the beam path of the laser arrangement;

6a eine weitere alternative geometrische Anordnung eines Reflexionsgitters; 6a another alternative geometric arrangement of a reflection grating;

6b eine weitere alternative geometrische Anordnung eines Transmissionsgitters; und 6b another alternative geometric arrangement of a transmission grating; and

7 eine alternative geometrische Anordnung optischer Elemente im Laserresonator zur Auskopplung frequenzkonvertierter Strahlung. 7 an alternative geometric arrangement of optical elements in the laser resonator for coupling frequency-converted radiation.

1 zeigt eine Laseranordnung 1 zum Erzeugen einer frequenzkonvertierten Laserstrahlung 2a mit einem durch zwei Endspiegel 3a, 3b gebildeten Laserresonator 4. Der Laserresonator 4 umfasst ein als Laserscheibe ausgebildetes laseraktives Medium 5 zum Erzeugen einer fundamentalen Laserstrahlung 2b. Derartige laseraktive Medien 5 können beispielsweise Yb oder Nd dotierte Laserkristallscheiben sein, die zur Kühlung und Positionierung mit einer Wärmesenke 6 verbunden sind. Während des Betriebs der Laseranordnung 1 wird mittels einer in 1 nicht dargestellten Pumplichtanordnung Pumpstrahlung auf einen gepumpten Bereich (einen Pumpfleck 7) des laseraktiven Mediums 5 eingestrahlt, um diesem die zur Erzeugung der fundamentalen Laserstrahlung 2b (durch Besetzungsinversion) in dem laseraktiven Medium 5 erforderliche Pumpleistung zuzuführen. 1 shows a laser arrangement 1 for generating a frequency-converted laser radiation 2a with one through two end mirrors 3a . 3b formed laser resonator 4 , The laser resonator 4 comprises a designed as a laser disk laser active medium 5 for generating a fundamental laser radiation 2 B , Such laser-active media 5 For example, Yb or Nd may be doped laser crystal slices for cooling and positioning with a heat sink 6 are connected. During operation of the laser array 1 is by means of a in 1 Pumplichtanordnung not shown pump radiation to a pumped area (a pump leak 7 ) of the laser-active medium 5 irradiated to this to generate the fundamental laser radiation 2 B (by population inversion) in the laser-active medium 5 supply required pump power.

Der Laserresonator 4 weist ferner ein als SHG-Kristall (SHG: second harmonic generation; engl. zweite Harmonische) ausgebildetes nichtlineares Medium 8 zum Erzeugen der frequenzkonvertierten (bzw. frequenzverdoppelten) Laserstrahlung 2a aus der fundamentalen Laserstrahlung 2b und zwei im Strahlengang des Laserresonators 4 angeordnete und als Lochblenden 9 ausgebildete Blenden 10 auf. Im Strahlengang des Laserresonators 4 ist weiterhin ein als Reflexionsgitter 11 ausgebildetes optisches Gitter vorgesehen, das bezüglich der optischen Achse 12 der Laserstrahlung 2b in der so genannten Littrow-Anordnung angeordnet ist. Dadurch wird die unter einem Einfallswinkel α auf das Reflexionsgitter 11 auftreffende fundamentale Laserstrahlung 2b unter identischem Ausfallswinkel β als an dem Reflexionsgitter 11 gebeugte Laserstrahlung 2b (in den Laserresonator 4) zurück gebeugt. Im Strahlengang zwischen dem laseraktiven Medium 5 und dem nichtlinearen Medium 8 ist ferner ein Auskoppelspiegel 13 im Laserresonator 4 angeordnet.The laser resonator 4 also has a non-linear medium formed as SHG crystal (SHG: second harmonic generation) 8th for generating the frequency-converted (or frequency-doubled) laser radiation 2a from the fundamental laser radiation 2 B and two in the beam path of the laser resonator 4 arranged and as pinhole 9 trained irises 10 on. In the beam path of the laser resonator 4 is still one as a reflection grating 11 formed optical grating, with respect to the optical axis 12 the laser radiation 2 B arranged in the so-called Littrow arrangement. As a result, the α is at an angle of incidence α on the reflection grating 11 incident fundamental laser radiation 2 B at an identical angle of incidence β as at the reflection grating 11 diffracted laser radiation 2 B (in the laser resonator 4 ) bent back. In the beam path between the laser-active medium 5 and the nonlinear medium 8th is also a Auskoppelspiegel 13 in the laser resonator 4 arranged.

Im Betrieb der Laseranordnung 1 breitet sich die von dem laseraktiven Medium 5 erzeugte fundamentale Laserstrahlung 2b im Strahlengang des Laserresonators 4 zwischen den Endspiegeln 3a, 3b aus und wird dabei sowohl von den Endspiegeln 3a, 3b selbst als auch von einer an der der Wärmesenke 6 zugewandten Seite 14 des laseraktiven Mediums 5 gebildeten reflektiven Beschichtung sowie dem für die fundamentale Laserstrahlung 2b reflektiven dichroitischen Auskoppelspiegel 13 reflektiert. In dem in der 1 unteren Abschnitt des Strahlengangs des Laserresonators 4 (zwischen dem Auskoppelspiegel 13 und dem unteren rechten Endspiegel 3b) breitet sich zusätzlich die durch das nichtlineare Medium 8 (bzw. den SHG-Kristall) erzeugte frequenzkonvertierte Laserstrahlung 2a aus. Der in der 1 rechte Endspiegel 3b ist mithin sowohl für die fundamentale als auch für die frequenzkonvertierte Laserstrahlung 2a, 2b reflektiv. Der dichroitische Auskoppelspiegel 13 ist für die frequenzkonvertierte Laserstrahlung 2a transmittiv, sodass die von dem nichtlinearen Medium 8 erzeugte frequenzkonvertierte Laserstrahlung 2a als Ausgangsstrahl 15 aus der Laseranordnung 1 bzw. aus dem Laserresonator 4 austritt.During operation of the laser arrangement 1 spreads from the laser-active medium 5 generated fundamental laser radiation 2 B in the beam path of the laser resonator 4 between the end mirrors 3a . 3b and is doing both from the end mirrors 3a . 3b even as one of the heat sink 6 facing side 14 of the laser-active medium 5 formed reflective coating and that for the fundamental laser radiation 2 B reflective dichroic Auskoppelspiegel 13 reflected. In the in the 1 lower portion of the beam path of the laser cavity 4 (between the Auskoppelspiegel 13 and the lower right end mirror 3b ) also propagates through the nonlinear medium 8th (or the SHG crystal) generated frequency-converted laser radiation 2a out. The Indian 1 right end mirror 3b is therefore for both the fundamental and the frequency-converted laser radiation 2a . 2 B reflective. The dichroic Auskoppelspiegel 13 is for the frequency-converted laser radiation 2a transmissive, so that of the nonlinear medium 8th generated frequency-converted laser radiation 2a as output beam 15 from the laser arrangement 1 or from the laser resonator 4 exit.

Bei Laseranordnungen, die wie die vorbeschriebene Laseranordnung 1, einen aus Endspiegeln gebildeten Laserresonator, eine Laserscheibe zur Erzeugung einer fundamentalen Laserstrahlung und einen nichtlinearen Kristall zur Erzeugung einer frequenzkonvertierten Laserstrahlung umfassen, ist es möglich, dass die von der Laserscheibe erzeugte fundamentale Laserstrahlung Wellenlängen aufweist, die von dem nichtlinearen Kristall nicht konvertiert werden können. Dadurch können sich jedoch Verluste einstellen, die die Leistungsfähigkeit derartiger Laseranordnungen in nachteiliger Weise reduzieren.In laser arrangements, which are like the above-described laser arrangement 1 , a laser resonator formed of end mirrors, a laser disk for generating a fundamental laser radiation, and a non-linear crystal for generating a frequency-converted laser radiation, it is possible that the fundamental laser radiation generated by the laser disk has wavelengths that can not be converted by the nonlinear crystal. As a result, however, losses can occur which disadvantageously reduce the performance of such laser arrangements.

Durch die Anordnung des Reflexionsgitters 11 im Strahlengang des Laserresonators 4 der Laseranordnung 1 kann jedoch gezielt ein Wellenlängenbereich der (fundamentalen) Laserstrahlung 2b selektiert werden, der an den Akzeptanzbereich der Frequenzkonversion (also an den Akzeptanzbereich des nichtlinearen Mediums 8 zur Frequenzkonversion) angepasst ist. Insbesondere kann die Bandbreite des selektierten Wellenlängenbereichs der fundamentalen Laserstrahlung 2b derart gewählt werden, dass sie mit der Bandbreite des Akzeptanzbereichs des nichtlinearen Mediums 8 übereinstimmt. Durch eine derartige „Stabilisierung” der Wellenlänge können die vorgenannten Verluste verringert oder gar gänzlich verhindert werden und somit die Leistungsfähigkeit der Laseranordnung 1 verbessert werden. Das Reflexionsgitter 11 ist nicht nur zur Selektion eines Wellenlängenbereichs der Laserstrahlung 2b eingerichtet, sondern bildet darüber hinaus auch den einen (in der 1 oberen) Endspiegel 3a des Laserresonators 4 aus.By the arrangement of the reflection grating 11 in the beam path of the laser resonator 4 the laser arrangement 1 However, it can specifically target a wavelength range of the (fundamental) laser radiation 2 B be selected to the acceptance of the frequency conversion (ie to the acceptance range of the non-linear medium 8th for frequency conversion) is adjusted. In particular, the bandwidth of the selected wavelength range of the fundamental laser radiation 2 B be chosen such that they match the bandwidth of the acceptance range of the non-linear medium 8th matches. Such a "stabilization" of the wavelength, the aforementioned losses can be reduced or even completely prevented and thus the performance of the laser array 1 be improved. The reflection grid 11 is not only for the selection of a wavelength range of the laser radiation 2 B but also forms the one (in the 1 upper) end mirror 3a of the laser resonator 4 out.

Darüber hinaus wirkt sich die Anordnung der beiden als Lochblenden 9 ausgebildeten Blenden 10 im Strahlengang des Laserresonators 4 vorteilhaft auf die Strahlrichtung bzw. Strahllage der (fundamentalen) Laserstrahlung 2b aus: Es kann zum Beispiel den aus Dejustierungen der Endspiegel 3a, 3b resultierenden Abweichungen der Strahllage entgegengewirkt werden. In ganz besonders vorteilhafter Weise wird durch die beiden Lochblenden 9 verhindert, dass sich der Einfallswinkel α auf das Reflexionsgitter 11 durch eine unerwünschte Verlagerung der optischen (Strahl-)achse 12 ändert. Die vorbeschriebene vorteilhafte Wirkung der Anordnung des Reflexionsgitters 11 im Strahlengang des Laserresonators 4 wird somit weiter unterstützt. Die Größen der Aperturen 16 der beiden Lochblenden 9 können einstellbar sein, sodass auf die die Strahllage korrigierende Wirkung der Blenden 10 jeweils gezielt Einfluss genommen werden kann.In addition, the arrangement of the two affects as pinhole 9 trained irises 10 in the beam path of the laser resonator 4 advantageous to the beam direction or beam position of the (fundamental) laser radiation 2 B out: It can for example be the result of misalignments of the end mirror 3a . 3b resulting deviations of the beam position are counteracted. In a particularly advantageous manner is through the two pinhole 9 prevents the angle of incidence α on the reflection grating 11 by an undesired shift of the optical (beam) axis 12 changes. The above-described advantageous effect of the arrangement of the reflection grating 11 in the beam path of the laser resonator 4 will therefore continue to be supported. The sizes of the apertures 16 the two pinholes 9 can be adjustable, so that on the beam position correcting effect of the aperture 10 each can be specifically influenced.

Bei der in 2 gezeigten Laseranordnung 1 ist nur eine erste als Lochblende 9 ausgebildete Blende 10 im Strahlengang des Laserresonators 4 angeordnet. Die als Lochblende 9 ausgebildete Blende 10 ist dem optischen Reflexionsgitter 11 unmittelbar nebengeordnet, d. h. in einem Abschnitt des Strahlengangs zwischen dieser Blende 10 und dem Reflexionsgitter 11 sind keine weiteren die Laserstrahlung 2b beeinflussende optische Elemente angeordnet. Dies unterstützt die Stabilsierung der Strahllage der fundamentalen Laserstrahlung 2b auf dem Reflexionsgitter 11.At the in 2 shown laser arrangement 1 is only a first as a pinhole 9 trained aperture 10 in the beam path of the laser resonator 4 arranged. The as pinhole 9 trained aperture 10 is the optical reflection grating 11 directly adjacent, ie in a section of the beam path between this aperture 10 and the reflection grating 11 are no further the laser radiation 2 B arranged influencing optical elements. This supports the stabilization of the beam position of the fundamental laser radiation 2 B on the reflection grid 11 ,

Durch den Pumpfleck 7 bzw. den gepumpten Bereich auf dem laseraktiven Medium 5 ist im Vergleich zu dem für die Laserstrahlung 2b absorbierend oder nicht verstärkend wirkenden ungepumpten Außenbereich 17 des laseraktiven Mediums 5 ferner im Strahlengang des Laserresonators 4 eine zweite (so genannte „weiche”) Blende 10 gebildet. Im Bereich des Pumpflecks 7 wird die Laserstrahlung 2b verstärkt und im ungepumpten Außenbereich 17 absorbiert bzw. nicht verstärkt. Durch geeignete Optiken oder Einrichtungen der nicht dargestellten Pumplichtanordnung kann die Größe des Pumpflecks 7 (der Durchmesser der auf das laseraktive Medium 5 projizierten Pumpstrahlung) gezielt eingestellt und somit auf die die Strahllage korrigierende Wirkung der weichen Blende 10 Einfluss genommen werden. Der Durchmesser des Pumpflecks 10 ist in der Regel kleiner als der Durchmesser des laseraktiven Mediums 5. Durch die als Lochblende 9 ausgebildete Blende 10 und die weiche Blende 10 wird die Strahllage der fundamentalen Laserstrahlung 2b auf dem Reflexionsgitter 11 hinsichtlich ihrer Lage und Richtung festgelegt bzw. stabilisiert (eine unerwünschte Veränderung des Einfallwinkels α auf das Reflexionsgitter 11 und eine unerwünschte Veränderung des Auftreffpunkts auf das Reflexionsgitter 11 werden verhindert).Through the pump leak 7 or the pumped area on the laser-active medium 5 is compared to that for the laser radiation 2 B absorbent or non-reinforcing unpumped exterior 17 of the laser-active medium 5 further in the beam path of the laser resonator 4 a second (so-called "soft") aperture 10 educated. In the area of the pump leak 7 becomes the laser radiation 2 B reinforced and in the unpumped outdoor area 17 absorbed or not reinforced. By suitable optics or devices of the pumping light arrangement, not shown can the size of the pump leak 7 (The diameter of the laser-active medium 5 projected pump radiation) targeted and thus to the beam position correcting effect of the soft diaphragm 10 Be influenced. The diameter of the pump leak 10 is usually smaller than the diameter of the laser-active medium 5 , Through the as pinhole 9 trained aperture 10 and the soft aperture 10 becomes the beam position of the fundamental laser radiation 2 B on the reflection grid 11 fixed or stabilized in terms of their position and direction (an undesirable change in the angle of incidence α on the reflection grating 11 and an undesirable change in the impact point on the reflection grating 11 are prevented).

Bei der in 3 dargestellten Laseranordnung 1 weist der Laserresonator 4 zusätzlich zu dem ersten laseraktiven Medium 5 in seinem Strahlengang ein weiteres laseraktives Medium 18 zum Erzeugen der fundamentalen Laserstrahlung 2b auf. Sowohl durch das erste laseraktive Medium 5 bzw. dessen Pumpfleck 7 als auch durch den Pumpfleck 7 auf dem weiteren laseraktiven Medium 18 sind („weiche”) Blenden 10 im vorbeschriebenen Sinne gebildet. Auch bei dem weiteren laseraktiven Medium 5 kann die Größe des Pumpflecks 7 entsprechend einstellbar sein. Um Laserstrahlung 2b von einem laseraktiven Medium 5 zu dem anderen laseraktiven Medium 18 zu richten, ist im Strahlengang zwischen beiden Medien 5, 18 ein weiterer Umlenkspiegel 19 angeordnet. Die durch den Pumpfleck 7 des ersten laseraktiven Mediums 5 gebildete Blende 10 ist dem optischen Reflexionsgitter 11 unmittelbar nebengeordnet. Der als dichroitischer Spiegel ausgebildete Auskoppelspiegel 13 reflektiert die fundamentale Laserstrahlung 2b, wohingegen er die frequenzkonvertierte Laserstrahlung 2a transmittiert.At the in 3 illustrated laser arrangement 1 points the laser resonator 4 in addition to the first laser-active medium 5 in his beam path another laser-active medium 18 for generating the fundamental laser radiation 2 B on. Both through the first laser-active medium 5 or its pump leak 7 as well as the pump leak 7 on the further laser-active medium 18 are ("soft") apertures 10 formed in the above sense. Also in the case of the further laser-active medium 5 can the size of the pump leak 7 be adjustable accordingly. To laser radiation 2 B from a laser-active medium 5 to the other laser-active medium 18 to judge is in the beam path between both media 5 . 18 another deflection mirror 19 arranged. The through the pump leak 7 of the first laser-active medium 5 formed aperture 10 is the optical reflection grating 11 immediately adjacent. The trained as a dichroic mirror Auskoppelspiegel 13 reflects the fundamental laser radiation 2 B whereas he uses the frequency-converted laser radiation 2a transmitted.

In 4 ist eine weitere Laseranordnung 1 dargestellt, bei der entsprechend der Laseranordnung der 3 je resonatorinternen Umlauf der Laserstrahlung 2b die Laserstrahlung 2b mehrfach auf den Pumpfleck 7 des laseraktiven Mediums 5 trifft. Dabei wirkt das laseraktive Medium 5 gewissermaßen auch als ein Umlenkspiegel. Im Unterschied zur 3 weist die Laseranordnung 1 bzw. der Laserresonator 4 der 4 jedoch lediglich ein einziges laseraktives Medium 5 zur Erzeugung fundamentaler Laserstrahlung 2b auf. Zum mehrfachen Ausrichten der Laserstrahlung 2b auf das laseraktive Medium (bzw. auf den Pumpfleck 7 des laseraktiven Mediums 5) sind im Strahlengang des Laserresonators 4 ein erster und ein zweiter Zusatzumlenkspiegel 20 angeordnet. Beispielsweise trifft von dem Auskoppelspiegel 13 in Richtung auf das laseraktive Medium 5 reflektierte fundamentale Laserstrahlung 2b im Pumpfleck 7 auf das laseraktive Medium 5 auf, wird dort in Richtung auf den ersten Zusatzumlenkspiegel 20 reflektiert, anschließend am ersten Zusatzumlenkspiegel 20 in Richtung des zweiten Zusatzumlenkspiegels 20 umgelenkt und schließlich erneut in Richtung auf das laseraktive Medium 5 gerichtet, wo die Laserstrahlung 2b ein weiteres (zweites) mal im Pumpfleck 7 auftrifft, bevor die Laserstrahlung 2b schließlich weiter in Richtung des Reflexionsgitters 11 reflektiert wird. Die durch das laseraktive Medium 5 bzw. den Pumpfleck 7 gebildete Blende 10 wird mithin mehrfach durchlaufen. Die Größe des Pumpflecks 7 kann, wie vorbeschrieben, einstellbar sein.In 4 is another laser arrangement 1 represented, in accordance with the laser arrangement of 3 per resonator-internal circulation of the laser radiation 2 B the laser radiation 2 B several times on the pump leak 7 of the laser-active medium 5 meets. The laser-active medium acts here 5 in a sense also as a deflection mirror. In contrast to 3 indicates the laser arrangement 1 or the laser resonator 4 of the 4 but only a single laser-active medium 5 for generating fundamental laser radiation 2 B on. For multiple alignment of the laser radiation 2 B on the laser-active medium (or on the pump leak 7 of the laser-active medium 5 ) are in the beam path of the laser resonator 4 a first and a second Zusatzumlenkspiegel 20 arranged. For example, from the Auskoppelspiegel 13 in the direction of the laser-active medium 5 reflected fundamental laser radiation 2 B in the pump leak 7 on the laser-active medium 5 On, there is the direction of the first additional deflecting mirror 20 reflected, then at the first Zusatzumlenkspiegel 20 in the direction of the second Zusatzumlenkspiegels 20 deflected and finally again towards the laser-active medium 5 directed where the laser radiation 2 B another (second) time in the pump leak 7 impinges before the laser radiation 2 B Finally, in the direction of the reflection grating 11 is reflected. The through the laser-active medium 5 or the pump leak 7 formed aperture 10 is thus traversed several times. The size of the pump leak 7 can, as described above, be adjustable.

5 zeigt beispielhaft eine alternative Anordnungsmöglichkeit des den Endspiegel 3a bildenden Reflexionsgitters 11 gemäß dem Ausschnitt A der 3. Anstelle der in den 1 bis 4 dargestellten Littrow-Anordnung des Reflexionsgitters 11 ist es ebenso möglich, das den Endspiegel 3a bildende Reflexionsgitter 11 in einem 90°-Winkel zur optischen Achse 12 der Laserstrahlung 2b anzuordnen und somit einen dem Einfallswinkel entsprechenden Ausfallswinkel zu bewirken. Das Reflexionsgitter 11 kann insbesondere ein dielektrisches Gitter sein. 5 shows an example of an alternative arrangement possibility of the end mirror 3a forming reflection grating 11 according to the section A of 3 , Instead of in the 1 to 4 illustrated Littrow arrangement of the reflection grating 11 It is also possible that the end mirror 3a forming reflection grids 11 at a 90 ° angle to the optical axis 12 the laser radiation 2 B to arrange and thus cause a angle of incidence corresponding to the angle of incidence. The reflection grid 11 may in particular be a dielectric grid.

In 6a ist eine weitere alternative Anordnungsmöglichkeit des Reflexionsgitters 11 im Laserresonator dargestellt, wobei das Reflexionsgitter 11 zusätzlich zur Funktion der Wellenlängenselektion die Funktion eines Umlenkspiegels im Laserresonator übernimmt. Das Reflexionsgitter 11 ist zwischen den Endspiegeln 3a, 3b des Laserresonators angeordnet (in 6 ist lediglich ein Endspiegel 3a dargestellt) und kann ebenfalls beispielsweise als dielektrisches Gitter ausgebildet sein.In 6a is another alternative arrangement possibility of the reflection grating 11 shown in the laser resonator, wherein the reflection grating 11 in addition to the function of the wavelength selection takes over the function of a deflection mirror in the laser resonator. The reflection grid 11 is between the end mirrors 3a . 3b of the laser resonator (in 6 is just an end mirror 3a shown) and may also be formed, for example, as a dielectric grid.

In der 6b ist eine weitere alternative Anordnungsmöglichkeit eines als Transmissionsgitter 11 ausgebildeten optischen Gitters dargestellt. Das Transmissionsgitter 11 ist zwischen den Endspiegeln 3a, 3b des Laserresonators angeordnet (in 6b ist lediglich ein Endspiegel 3a dargestellt).In the 6b is another alternative arrangement possibility as a transmission grating 11 formed optical grating shown. The transmission grating 11 is between the end mirrors 3a . 3b of the laser resonator (in 6b is just an end mirror 3a shown).

7 zeigt schließlich eine alternative Ausführung des Abschnitts des Strahlengangs des Laserresonators, in dem sich die frequenzkonvertierte Laserstrahlung 2a ausbreitet. In der 7 ist zwischen dem dichroitischen Auskoppelspiegel 13 und dem SHG-kristallseitigen Endspiegel 3b ein weiterer Umlenkspiegel 21 angeordnet. Die frequenzkonvertierte Laserstrahlung 2a erfährt somit vor ihrer Auskopplung als Ausgangsstrahl 15 eine Umlenkung am Umlenkspiegel 21. 7 Finally, shows an alternative embodiment of the portion of the beam path of the laser resonator in which the frequency-converted laser radiation 2a spreads. In the 7 is between the dichroic Auskoppelspiegel 13 and the SHG crystal end mirror 3b another deflection mirror 21 arranged. The frequency-converted laser radiation 2a thus experiences before its decoupling as output beam 15 a deflection at the deflection mirror 21 ,

Grundsätzlich ist es ebenso möglich, dass durch eine reflektive Beschichtung am laseraktiven Medium 5, die der Wärmesenke 6 zugewandt ist, ein Endspiegel 3a, 3b des Laserresonators 4 ausgebildet ist. Ferner können die Endspiegel 3a, 3b und/oder Auskoppelspiegel 13 und/oder der Umlenkspiegel 19, 21 (auch die Zusatzumlenkspiegel 20) eine plane, konkave, konvexe, zylindrisch konkave, zylindrisch konvexe oder torische Oberfläche aufweisen. Alternativ können die Umlenkspiegel 19, 21 (auch die Zusatzumlenkspiegel 20) durch transmissive Elemente, wie beispielsweise Linsenelemente, gebildet sein.In principle, it is also possible that by a reflective coating on the laser-active medium 5 that the heat sink 6 facing, an end mirror 3a . 3b of the laser resonator 4 is trained. Furthermore, the end mirror 3a . 3b and / or output mirror 13 and / or the deflection mirror 19 . 21 (also the Zusatzumlenkspiegel 20 ) have a plane, concave, convex, cylindrical concave, cylindrical convex or toric surface. Alternatively, the deflecting mirrors 19 . 21 (also the Zusatzumlenkspiegel 20 ) may be formed by transmissive elements, such as lens elements.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (12)

Laseranordnung (1) zum Erzeugen einer frequenzkonvertierten Laserstrahlung (2a), mit einem durch zwei Endspiegel (3a, 3b) gebildeten Laserresonator (4), der ein laseraktives Medium (5), insbesondere eine Laserscheibe, zum Erzeugen einer fundamentalen Laserstrahlung (2b), mindestens ein nichtlineares Medium (8), insbesondere mindestens einen nichtlinearen Kristall, zum Erzeugen der frequenzkonvertierten Laserstrahlung (2a) aus der fundamentalen Laserstrahlung (2b) und mindestens zwei im Strahlengang des Laserresonators (4) angeordnete Blenden (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des Laserresonators (4) ein optisches Gitter (11) zur Selektion eines Wellenlängenbereichs der Laserstrahlung (2b) angeordnet ist.Laser arrangement ( 1 ) for generating a frequency-converted laser radiation ( 2a ), with one through two end mirrors ( 3a . 3b ) formed laser resonator ( 4 ), which is a laser-active medium ( 5 ), in particular a laser disk, for generating a fundamental laser radiation ( 2 B ), at least one non-linear medium ( 8th ), in particular at least one non-linear crystal, for generating the frequency-converted laser radiation ( 2a ) from the fundamental laser radiation ( 2 B ) and at least two in the beam path of the laser resonator ( 4 ) ( 10 ), characterized in that in the beam path of the laser resonator ( 4 ) an optical grating ( 11 ) for selecting a wavelength range of the laser radiation ( 2 B ) is arranged. Laseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter (11) zwischen den Endspiegeln (3a, 3b) des Laserresonators (4) angeordnet ist.Laser arrangement according to claim 1, characterized in that the optical grating ( 11 ) between the end mirrors ( 3a . 3b ) of the laser resonator ( 4 ) is arranged. Laseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter (11) einen der Endspiegel (3a, 3b) des Laserresonators (4) ausbildet.Laser arrangement according to claim 1, characterized in that the optical grating ( 11 ) one of the end mirrors ( 3a . 3b ) of the laser resonator ( 4 ) trains. Laseranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter (11) bezüglich der optischen Achse (12) der Laserstrahlung (2b) in der Littrow-Anordnung angeordnet ist.Laser arrangement according to claim 3, characterized in that the optical grating ( 11 ) with respect to the optical axis ( 12 ) of the laser radiation ( 2 B ) is arranged in the Littrow arrangement. Laseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter (11) ein dielektrisches Gitter ist.Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the optical grating ( 11 ) is a dielectric grid. Laseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Blende (10) dem optischen Gitter (11) unmittelbar nebengeordnet ist.Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one aperture ( 10 ) the optical grating ( 11 ) is directly adjacent. Laseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Blende (10) als Lochblende (9) ausgebildet ist.Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one aperture ( 10 ) as a pinhole ( 9 ) is trained. Laseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Blende (10) durch den gepumpten Bereich (7) auf dem laseraktiven Medium (5; 18) gebildet ist.Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one first aperture ( 10 ) through the pumped area ( 7 ) on the laser-active medium ( 5 ; 18 ) is formed. Laseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des Laserresonators (4) Zusatzumlenkspiegel (20) angeordnet sind, die je resonatorinternen Umlauf der Laserstrahlung (2b) die Laserstrahlung (2b) mehrfach auf den gepumpten Bereich (7) richten.Laser arrangement according to claim 8, characterized in that in the beam path of the laser resonator ( 4 ) Additional deflecting mirror ( 20 ) are arranged, the per intracavity circulation of the laser radiation ( 2 B ) the laser radiation ( 2 B ) repeatedly to the pumped area ( 7 ) judge. Laseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserresonator (4) in seinem Strahlengang ein weiteres laseraktives Medium (18) zum Erzeugen der fundamentalen Laserstrahlung (2b) aufweist, wobei mindestens eine zweite Blende (10) durch den gepumpten Bereich (7) auf dem weiteren laseraktiven Medium (18) gebildet ist.Laser arrangement according to claim 8, characterized in that the laser resonator ( 4 ) in its beam path another laser-active medium ( 18 ) for generating the fundamental laser radiation ( 2 B ), wherein at least one second aperture ( 10 ) through the pumped area ( 7 ) on the further laser-active medium ( 18 ) is formed. Laseranordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des gepumpten Bereichs (7) oder die Größen der gepumpten Bereiche (7) einstellbar sind.Laser arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that the size of the pumped area ( 7 ) or the sizes of the pumped areas ( 7 ) are adjustable. Laseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Gitter als Reflexionsgitter (11) ausgebildet ist.Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the optical grating as a reflection grating ( 11 ) is trained.
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