DE102015107040B4

DE102015107040B4 - Corner-cube-artiger Reflektor

Info

Publication number: DE102015107040B4
Application number: DE102015107040.5A
Authority: DE
Inventors: Robert Fleischhaker
Original assignee: Trumpf Laser GmbH
Current assignee: Trumpf Laser Se De
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: CN107750342A; CN107750342B; WO2016177785A1; DE102015107040A1

Abstract

Corner-cube-artiger Reflektor (1) zum unter einem spitzen Ablenkwinkel (ß, β') Rückreflektieren eines Laserstrahls unter Rauminversion des Laserstrahls, miteinem Einfallsreflektor (RA),einem Zwischenreflektor (RB) undeinem Ausfallsreflektor (RC), wobeider Einfallsreflektor (RA), der Zwischenreflektor (RB) und der Ausfallsreflektor (RC) als nicht exakt orthogonal zueinander ausgerichtete Einzelreflektoren einer Tripelspiegel-Reflektoranordnung derart zueinander angeordnet sind, dassein entlang eines dem corner-cube-artigen Reflektor (1) zugeordneten Einfallsstrahlengangs (11) einfallender Laserstrahl entlang eines Ausfallsstrahlengangs (17) rückreflektiert wird,der Ausfallsstrahlengang (17) den Einfallsstrahlengang (11) in einem Überlappungsbereich passiert, insbesondere schneidet,Projektionen (11', 17') des Einfallsstrahlengangs (11) und des Ausfallsstrahlengangs (17) auf eine Rotationsebene (R), die parallel zum Einfallsstrahlengang (11), parallel zum Ausfallsstrahlengang (17) und durch den Mittelpunkt (D) des kürzesten Abstands zwischen dem Einfallsstrahlengang (11) und dem Ausfallsstrahlengang (17) verläuft, in der Rotationsebene (R) unter dem spitzen Ablenkwinkel (ß, β') zueinander verlaufen,der Einfallsreflektor (RA) und der Ausfallsreflektor (Rc) im Vergleich zu einem exakten corner-cube-Retroreflektor im Winkel verändert angeordnet sind,der Zwischenreflektor (RB) unter einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Neigungswinkel und in einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Abstand von der Rotationsebene (R) derart angeordnet ist, dassein durch den Schnittpunkt eines Zwischenstrahlengangs (13, 15) mit der Oberfläche des Zwischenreflektors (RB) gegebener Zwischenreflektorbezugspunkt (B) in einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Abstand (d2) von der Rotationsebene (R) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor, insbesondere einen Reflektor zum Einsatz in Lasersystemen.
Ein Laserstrahl, der sich beispielsweise in einem Laseroszillator oder Laserverstärkungssystem oder einem Laserstrahlführungssystem ausbreitet, kann aufgrund geometrischer die Ausbreitung beeinflussender Änderungen entlang des Strahlengangs modifiziert werden. Die Änderungen können beispielsweise bei der Wechselwirkung mit optischen Komponenten oder dem Medium, in dem sich der Strahl ausbreitet, entstehen und sich entlang des Strahlengangs verstärken oder kompensieren. Zum Beispiel kann das sich transversal zur Strahlachse ausbildende Strahlprofil des Laserstrahls räumlich und zeitlich variieren. Beispiele für derartige Wechselwirkungen sind insbesondere sich ausbildende thermische Linsen und andere thermisch bedingte Variationen der optischen Weglänge, die beispielsweise zur Ausbildung von Astigmatismus oder anderen Aberrationen des Laserstrahls oder zur Dejustage führen können. In besonderen Fällen kann der Laserstrahl auch dominant nur in einer Richtung (z.B. horizontal oder vertikal) beeinflusst werden.
Derartige Beeinflussungen werden allgemein beim Konfigurieren des Strahlengangs in Laserresonatoren und Laserverstärkungssystem, und allgemein bei der Strahlführung, berücksichtigt. Beispielsweise werden Faltungskonfigurationen und Inversionen von Laserstrahlen vorgesehen, die beispielsweise durch Dachkantenprismen oder corner-cube-Retroreflektoren bewirkt werden können.
Allgemein reflektieren Dachkantenprismen einen Laserstrahl mit einem Strahlversatz und einer Spiegelung bezüglich einer Achse. Eine vollkommene Rauminversion, welche für ein transversales Strahlprofil einer Drehung um 180° entspricht, kann mit einem corner-cube-Retroreflektor erzielt werden. Dieser reflektiert einen Laserstrahl an drei jeweils orthogonal zueinander angeordneten Flächen (d.h. auf den drei Seiten einer Würfelecke), wobei unter Erhaltung der Polarisation bei einem Einfall des Laserstrahls auf eine der Flächen, z.B. mit Abstand zum Schnittpunkt der drei Flächen, ein paralleler Strahlversatz und eine Rauminvertierung des Laserstrahls erfolgt. Die Verwendung von Dachkantenprismen und corner-cube-Retroreflektoren in Lasersystemen wie Laserresonatoren und Laserverstärkern ist beispielsweise in dem US Patent 8,014,433 B2 für einen Scheibenlaser mit einem aktiven Spiegel in Kombination mit einer zusätzlichen Linse oder in Optics Letters 38(24), S. 5442 (2013) für einen Multipass-Scheibenlaser-Verstärker offenbart.
Einem Aspekt dieser hier vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strahlengang in einem Lasersystem zu ermöglichen, der eine reduzierte Empfindlichkeit auf die oben angesprochenen Störungen des Strahlprofils aufweist. Einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System bereitzustellen, das für einen Laserstrahl eine Rauminversion hinsichtlich einlaufenden und reflektierten Laserstrahlen insbesondere an einem vorbestimmten Ort, beispielsweise einer Verstärkungszone eines Lasermediums, bewirkt. Einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Verstärkungsstrahlengang für Kurzpulslasersysteme bereitzustellen.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch einen corner-cube-artigen Reflektor nach Anspruch 1 und durch ein Lasersystem nach Anspruch 14. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Aus DE 100 54 289 A1 ist ein Festkörperlaser mit einem resonatorexternen Laserverstärker bekannt, bei dem zur Rückführung des verstärkten Laserstrahls unter einem spitzen Winkel eine Dachkantenspiegelanordnung verwendet wird. Ferner ist aus US 2009/0034575 A1 eine Pumplaserstrahlanordnung mit einem corner-cube-Prisma und einer Linse bekannt. Ferner offenbart US 4 050 035 A die Verwendung eines Eckenreflektors, DE 23 35 389 A1 und US 3 924 201 A offenbaren die Verwendung eines Dachkantenprismas.
Ferner wird zur Offenbarung und Verwendung von Retroreflektoren auf die Veröffentlichungen US 4 319 804 A , US 2002/0144987 A1 , US 2005/0195474 A1 und US 2005/0264883 A1 verwiesen.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein corner-cube-artiger Reflektor, der zum unter einem spitzen Ablenkwinkel Rückreflektieren eines Laserstrahls unter Rauminversion des Laserstrahls ausgebildet ist, einen Einfallsreflektor, einen Zwischenreflektor und einen Ausfallsreflektor auf. Der Einfallsreflektor, der Zwischenreflektor und der Ausfallsreflektor sind derart zueinander angeordnet, dass ein entlang eines dem corner-cube-artigen Reflektor zugeordneten Einfallsstrahlengangs einfallender Laserstrahl entlang eines Ausfallsstrahlengangs rückreflektiert wird, der Ausfallsstrahlengang den Einfallsstrahlengang in einem Überlappungsbereich passiert, Projektionen des Einfallsstrahlengangs und des Ausfallsstrahlengangs auf eine Rotationsebene, die parallel zum Einfallsstrahlengang, parallel zum Ausfallsstrahlengang und durch den Mittelpunkt des kürzesten Abstands zum Einfallsstrahlengang und zum Ausfallsstrahlengang verläuft, in der Rotationsebene unter dem spitzen Ablenkwinkel zueinander verlaufen, der Zwischenreflektor unter einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Neigungswinkel angeordnet ist und ein durch den Schnittpunkt eines Zwischenstrahlengangs mit der Oberfläche des Zwischenreflektors gegebener Zwischenreflektorbezugspunkt in einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Abstand von der Rotationsebene angeordnet ist.
In einem weiteren Aspekt weist ein corner-cube-artiger Reflektor, der zum unter einem spitzen Ablenkwinkel Rückreflektieren eines Laserstrahls unter Rauminversion des Laserstrahls (und entsprechend Erhalt der Polarisation) geeignet ist, einen Einfallsreflektor, einen Zwischenreflektor und einen Ausfallsreflektor auf. Der Einfallsreflektor, der Zwischenreflektor und der Ausfallsreflektor sind derart zueinander angeordnet, dass ein entlang eines dem corner-cube-artigen Reflektor zugeordneten Einfallsstrahlengangs einfallender Laserstrahl entlang eines Ausfallsstrahlengangs reflektiert wird, wobei sich der Einfallsstrahlengang mit dem Ausfallsstrahlengang unter dem spitzen Ablenkwinkel in einem Überlappungsbereich schneidet, dass eine Einfalls-Ausfalls-Ebene durch den Einfallsstrahlengang und den Ausfallsstrahlengang aufgespannt wird und dass der Zwischenreflektor unter einem Winkel und räumlich versetzt zur Einfalls-Ausfalls-Ebene angeordnet ist. Dabei kann die (zugeordnete) Einfalls-Ausfalls-Ebene im Wesentlichen parallel zu einer Strahlebene des z.B. Laseroszillators ausgerichtet sein.
In einem weiteren Aspekt weist ein Lasersystem eine Verstärkungseinheit mit einem einen von einem Pumplaser anregbaren Verstärkungsbereich aufweisenden Lasermedium und einem corner-cube-artigen Reflektor auf. Ferner weist das Lasersystem eine Strahlführungseinheit auf, die einen Strahlengang bereitstellt, der sich in einen Verstärkungsbereich des Lasermediums hinein fortsetzt. Der corner-cube-artige Reflektor ist derart angeordnet, dass ein, insbesondere optikfreier, sich nach Passieren des Lasermediums ausbildender Strahlengangabschnitt den Einfallsstrahlengang des corner-cube-artigen Reflektors ausbildet und der Ablenkwinkel und eine Strahlenganglänge derart eingestellt sind, dass der Überlappungsbereich zumindest teilweise in den Verstärkungsbereich fällt.
Allgemein wird hierin unter einem corner-cube-artigen Reflektor eine dem corner-cube-Retroreflektor ähnliche Anordnung verstanden, bei der in Form einer Tripelspiegel-Reflektoranordnung drei Einzelreflektoren gezielt nicht exakt orthogonal zueinander ausgerichtet sind, wobei die Ausrichtung so vorgenommen wird, dass eine Strahlinversion für die unter dem spitzen Winkel β zueinander verlaufenden Einfalls- und Ausfallsstrahlengänge bewirkt wird.
Insbesondere erfolgen die Reflektionen an dem Einfallsreflektor, dem Zwischenreflektor und dem Ausfallsreflektor unter Winkeln, die in Kombination zu einer im Wesentlichen Rauminversion des Laserstrahls führen. Die Reflektionen sind insbesondere durch eine Transformationsmatrix M beschreibbar, so dass bei einer Einfallspolarisation P_ein sich eine Ausfallspolarisation P_aus ergibt, die der invertierten Einfallspolarisation P ein entspricht, wobei ein Toleranzbereich bei der Invertierung von beispielsweise 5° bei der Drehung einer linearen Polarisation je nach Anwendung vorliegen kann.
In einer beispielhaften Beschreibung wird eine einfallende Strahlrichtung durch einen k-Vektor k_ein und eine zugehörige Polarisation P_ein definiert. Nach den drei Spiegelungen im corner-cube-artigen Reflektor ergibt die Transformation M mit die entsprechenden Strahlparameter k aus = M*k_ein und P aus = M*P_ein, wobei
M = (1 - 2 n_C⊗n_C)*(1 - 2 n_B⊗n_B)*(1 - 2 n_A⊗n_A) und n_A, n_B, n_C die Normaleneinheitsvektoren auf den Spiegeln sind und ⊗ das dyadische Produkt.
Im Fall des exakten corner-cube Retroreflektors (d.h. alle drei Normalenvektoren sind paarweise senkrecht zueinander) gilt M = -1, d.h. es liegt eine exakte Inversion vor.
Im allgemeinen Fall wird nun diese Inversion mit einer Drehung (Rotation) R(9,co) um die Achse definiert durch den Einheitsvektor ω mit dem Winkel θ kombiniert. Die Reihenfolge von Inversion und Rotation ist hierbei vertauschbar.
Im speziellen Fall von sich schneidenden Strahlen d.h. eines corner-cube-artigen Reflektors, und bei exakter Drehung der Polarisation um 180° (in der Ebene transversal zum Strahl) ist der Einheitsvektor ω der Normalenvektor der Einfalls-Ausfalls-Ebene und der Winkel θ = -β (negatives Vorzeichen, da die Rotation bei senkrecht nach oben zeigendem Einheitsvektor sonst gegen den Uhrzeigersinn erfolgen würde). Eine beispielhafte Darstellung für die allgemeinen Vektoren v und w der Rotationsmatrix wäre R(θ,ω) = exp(θ K(ω)) mit der Kreuzproduktmatrix K(v): = [0 -v3 v2; v3 0 -v1; -v2 v1 0], die die Eigenschaft K(v)*w = v × w hat.
Die gesamte Transformationsmatrix lässt sich entsprechend als M = - exp(θ K(ω)) darstellen oder im speziellen Fall als M = -exp(-β K(e_n)) mit e_n Einheitsvektor im lmn-Koordinatensystem (für die Koordinaten siehe 1).
Beispielsweise können der Einfallsreflektor, der Zwischenreflektor und der Ausfallsreflektor derart zueinander angeordnet sein, dass bei Einfall eines linear polarisierten Laserstrahls mit einer Einfallspolarisationsrichtung senkrecht zur (oder in der) Einfalls-Ausfalls-Ebene der reflektierte Laserstrahl eine Ausfallspolarisationsrichtung senkrecht zur (oder in der) Einfalls-Ausfalls-Ebene aufweist, die zur Einfallspolarisationsrichtung im Wesentlichen invertiert ist.
Allgemein kann dem Laserstrahl eine Einfallspolarisationsrichtung und eine Ausfallspolarisationsrichtung in der Ebene senkrecht zur Ausbreitung zugeordnet werden, wobei die Einfallspolarisationsrichtung und die Ausfallspolarisationsrichtung um einen Winkel in einem Winkelbereich von 177° bis 183°, insbesondere in einem Winkelbereich von 180° ± 2°, bzgl. der Einfallspolarisationsrichtung gedreht ist. Beispielsweise kann der corner-cube-artige Reflektor eine Art Drehung des Laserstrahls in einem Winkelbereich von 177° bis 183° bewirken.
In einigen Ausführungsformen kann der spitze Ablenkwinkel kleiner 7° sein, beispielsweise im Bereich zwischen 2° und 5° liegen. Ferner kann ein Strahlversatz zwischen Einfallsreflektor und Ausfallsreflektor im Bereich von 3 mm bis 75 mm liegen.
In einigen Ausführungsformen können der Einfallsreflektor und der Ausfallsreflektor zueinander symmetrisch bezüglich einer senkrecht zu einer Einfalls-Ausfalls-Ebene durch den Zwischenreflektor und den Überlappungsbereich verlaufenden Symmetrieebene angeordnet sein. Insbesondere kann ein Normalenvektor des Zwischenreflektors im Wesentlichen orthogonal zu einem Normalenvektor der Symmetrieebene stehen.
In einigen Ausführungsformen kann (unter Zugrundelegung eines kartesischen Koordinatensystem) ein Auftreffpunkt einer Strahlachse des Laserstrahls auf dem Einfallsreflektor an einem Einfallsreflektorbezugspunkt am Ort (s, 0, s/2) und ein Auftreffpunkt der Strahlachse des Laserstrahls auf dem Ausfallsreflektor an einem Ausfallsreflektorbezugspunkt am Ort (0, s, s/2) vorliegen. Ferner können der Einfallsstrahlengang und der Ausfallsstrahlengang bezüglich einer Raumdiagonalen unter dem halben Ablenkwinkel in der den Einfallsreflektorbezugspunkt, den Ausfallsreflektorbezugspunkt sowie die Raumdiagonale umfassende Einfalls-Ausfalls-Ebene verlaufen. Der Zwischenreflektor kann an einem Zwischenreflektorbezugspunkt an einem Ort (s/2*f(β), s/2*f(β), z) liegen, wobei der Einfallsreflektor, der Zwischenreflektor und der Ausfallsreflektor derart räumlich ausgerichtet sind, dass ein entlang des Einfallstrahlengangs einfallender Laserstrahl auf den Zwischenreflektorbezugspunkt abgelenkt wird, dort vom Zwischenreflektor auf den Ausfallsreflektorbezugspunkt abgelenkt wird, und dort vom Ausfallreflektor auf den Ausfallstrahlengang abgelenkt wird. Dabei ist die Größe „s“ ein, insbesondere hinsichtlich des Strahldurchmessers, einstellbarer Parameter. ,,f(β)‟ (als Maß für den der Abstand des Zwischenreflektors im Vergleich mit dem Fall des exakten corner-cube-Retroreflektors) ist derart eingestellt, dass der corner-cube-artiger Reflektor unter Berücksichtigung von Phasenverschiebungen bei der Reflexion an den einzelnen Reflektoren eine Drehung des Laserstrahls im Bereich des Ausfallsstrahlengangs bezüglich des Laserstrahls im Einfallsstrahlengang in einem Winkelbereich von 177° bis 183°, und insbesondere im Wesentlichen eine Rauminversion des Laserstrahls transversal zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls, bewirkt.
In einigen Ausführungsformen kann der corner-cube-artiger Reflektor ferner zur Kompensation, z.B. zur Nach-Justierung der Rauminversion, ein polarisationsveränderndes Element aufweisen, dass eine gewünschte Polarisation strahlabwärts des Systems aus Reflektoren und polarisationsverändernde Element bewirkt. Das polarisationsverändernde Element kann im Einfallsstrahlengang und/oder im Ausfallsstrahlengang positioniert werden und beispielsweise als auf den corner-cube-artigen Reflektor speziell angepasste Verzögerungsplatte ausgebildet sein.
In einigen Ausführungsformen können der Einfallsreflektor, der Zwischenreflektor und/oder der Ausfallsreflektor als plane und/oder als runde Spiegel und/oder als Spiegel, deren Reflexionstiefen für S- und P-Polarisation vergleichbar und insbesondere derart ausgelegt sind, dass eine Reflexion eines linearpolarisierten Laserstrahls mit S- und P-Polarisationsanteilen im Wesentlichen nicht zu einem Verlust der Linearpolarisation führt, ausgebildet sein.
In einigen Ausführungsformen kann der corner-cube-artige Reflektor ferner ein Trägerelement zur Halterung des Einfallsreflektors, des Zwischenreflektors und des Ausfallsreflektors aufweisen. Der Einfallsreflektor und der Ausfallsreflektor können insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Einfalls-Ausfalls-Ebene und durch den Zwischenreflektor und den Überlappungsbereich verlaufenden Symmetrieebene unter einem festen Winkel ortsfest an dem Trägerelement montiert sein. Ferner kann der Zwischenreflektor insbesondere mit einer Einstellvorrichtung justierbar sein, insbesondere in seiner Ausrichtung zur Einfalls-Ausfalls-Ebene einstellbar, drehbar um eine parallel zur Einfalls-Ausfalls-Ebene verlaufenden Achse und/oder in seinem Abstand zur Einfalls-Ausfalls-Ebene einstellbar, am Trägerelement befestigt sein.
In einigen Ausführungsformen des Lasersystems bilden die Strahlführungseinheit und der corner-cube-artige Reflektor mindestens zwei V-Durchgänge in der Einfalls-Ausfalls-Ebene durch das Lasermedium aus, wobei insbesondere die Polarisationsrichtung des Strahlengangs in der Einfalls-Ausfalls-Ebene liegt.
In einigen Ausführungsformen ist der Strahlengang ferner frei von fokussierenden und/oder dispersionsbeitragenden Elementen zwischen dem corner-cube-artigen Reflektor und dem Lasermedium.
In einigen Ausführungsformen des Lasersystems ist das Lasermedium als Laserstab oder Scheibenlasermedium ausgebildet und der Ablenkwinkel ist insbesondere derart ausgebildet, dass sich im Verstärkungsbereich räumlich versetzte Stehwellen bezüglich des einfallenden Laserstrahls und bezüglich des reflektierten Laserstrahls ausbilden. Entsprechend kann eine Verstärkung erreicht werden, die im Wesentlichen auf dem gesamten oder zumindest auf große Bereiche des Verstärkungsbereichs basiert.
In einigen Ausführungsformen des Lasersystems kann die Strahlführungseinheit ein oder mehrere Elemente zur polarisationsabhängigen Auskopplung/Strahltrennung, beispielsweise eine Pockels-Zelle, aufweisen.
In einigen Ausführungsformen können die hierin offenbarten Strahlführungskonzepte die Asymmetrie des Strahlgangs hinsichtlich der Raumrichtungen transversal zur Strahlachse zumindest teilweise kompensieren. So können Auswirkungen auf das Strahlprofil und eine Verschlechterung der Strahlqualität vermieden oder zumindest reduzieren werden. Beispielsweise kann bei einem Mehrfachübergang über eine Laserscheibe durch Rauminversion eine Dejustagekompensation bei gleichzeitiger Realisierung eines kompakteren Aufbaus realisiert werden.
In einigen Ausführungsformen können die - bei einem corner-cube-Retroreflektor parallel - ein- und auslaufenden Laserstrahlen von einem Punkt (z.B. auf der Laserscheibe) kommend in diesen Punkt unter dem spitzen Reflexionswinkel zurück reflektiert werden, wobei die nicht mehr senkrecht zueinander ausgerichteten Reflektoren trotzdem eine möglichst exakte Inversion bewirken und insbesondere die Polarisation erhalten können. Allgemein können dabei die Freiheitsgerade in Position und Winkel der drei Reflektoren dazu genutzt werden, den Laserstrahl zu invertieren und zugleich in den gleichen Punkt auf der Laserscheibe zu reflektieren. Beispielsweise kann auch bei einem Mehrfachübergang über eine Laserscheibe mit nicht 180°-rotationssymmetrischem Phasen- oder Verstärkungsprofil durch Rauminversion Ausmittelung von Strahlprofiländerungen erzeugt werden. So kann z.B. eine dreieckige Phasen- oder Verstärkungsstörung durch die Inversion „sechseckig“ werden, und somit näher an einem rotationssymmetrischen Idealfall liegen.
Um den Aufbau möglichst kompakt zu halten, können zum Beispiel von einer runden Form abweichende Spiegel verwendet werden.
Im Vergleich zum corner-cube-Retroreflektor werden unter anderem die Winkel des Einfallsreflektors und des Ausfallsreflektors verändert, was auch eine Lagen- und Ausrichtungsveränderung des Zwischenreflektors nach sich zieht, um die Polarisationsbeeinflussung bei den Spiegelübergangen auszugleichen. Nimmt man eine einfallende Polarisationsrichtung senkrecht zur Einfalls-Ausfalls-Ebene an, entsteht nach dem Einfallsreflektor eine gemischte S- und P-Polarisation der Laserstrahlung bezüglich des Zwischenreflektors. Daher sind hochreflektive Spiegel für sowohl S- als auch P-Polarisation, bei denen insbesondere nur eine geringe Phasenverzögerung zwischen S- und P-polarisiertem Reflex entsteht, vorteilhaft. Ein derartiges Reflexionsverhalten kann beispielsweise durch dielektrische Schichtstrukturen erreicht werden, wobei die Reflexionstiefen hinsichtlich der S- und P-Polarisationen vorzugsweise gleich bzw. nahezu gleich sind. Andernfalls könnte eine zusätzliche Phasenänderung entstehen, die die Polarisation wiederum beeinflussen und zu anschließenden Verlusten im Resonator führen könnte.
In einigen Ausführungsformen kann die Reflexionscharakteristik der Spiegel durch Phasenverzögerung der S- und P-Polarisationskomponenten des auftreffenden Strahls so gewählt werden, dass die geometrische Drehung der Polarisationsebene die aus den Abweichungen von einem exakt würfelförmigen corner-cube-Retroreflektor resultiert, im günstigen Fall optimiert bzw. auf die gesamte Reflexion bezogen reduziert wird.
Bei der Verwendung des corner-cube-artigen Reflektors in einem Scheibenlasersystem hängen der spitze Ablenkwinkel und damit die genaue Winkelabweichung der Reflektoren vom orthogonalen corner-cube-Reflektor insbesondere vom Abstand des corner-cube-artigen Reflektors von der Laserscheibe (Lasermedium des Scheibenlasers) ab. Je weiter entfernt der corner-cube-artige Reflektor positioniert wird, desto kleiner sind die benötigten Winkelabweichungen. Des Weiteren hängen die benötigten Winkelabweichungen von den Einfallswinkeln ab, mit denen auf die Laserscheibe eingestrahlt werden soll, da die Einfallswinkel beispielsweise zum Reduzieren eines räumliches Lochbrennens (spatial hole burning) im Lasermedium eingestellt werden können. In einem Scheibenlasersystem kann beispielsweise mit einer Winkelabweichung der Reflektoren vom orthogonalen corner-cube-Reflektor von kleiner 5°, beispielsweise von kleiner 2° gearbeitet werden.
Hierin werden Konzepte offenbart, dies es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

1 eine schematische räumliche Darstellung eines corner-cube-artigen Reflektors,
2 eine schematische Aufsicht auf ein Lasersystem mit einem corner-cube-artigen Reflektor,
3 eine Skizze eines zur Berechnung der Lagen und Ausrichtungen der Reflektoren verwendbaren Koordinatensystems,
4 eine Sicht auf das Koordinatensystem der 3 entlang der Raumdiagonalen und
5 eine Skizze zur Verdeutlichung einer windschiefen Einfalls- und Ausfallsstrahlengängen zugeordneten Ebene, die zu den Einfalls- und Ausfallsstrahlengängen parallel verläuft.

Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass bei einem in beispielsweise der horizontalen Ebene angeordneten Resonator sich Beeinflussungen des Strahlprofils durch geometrische Unterschiede verstärkt in vertikaler Richtung ausbilden können. So wurde erkannt, dass in Lasersystemen mit hohen Leistungen (z.B. intra-cavity-Leistung oder Verstärkerleistung im kW-Bereich) eine thermisch bedingte Luftströmung entlang der Oberfläche des Laserkristalls in vertikaler Richtung erfolgt. Dies hat unter anderem zur Folge, dass sich in vertikaler Richtung ein thermischer Luftkeil ausbildet, der zu unterschiedlichen optischen Weglängen durch die unterschiedlich dichte Luft in vertikaler Richtung führt und entsprechend das Strahlprofil beeinflusst. Ferner wurde erkannt, dass eine Rauminversion derartigen Beeinflussungen entgegenwirken kann.
Hierin beschriebene Aspekte basieren ferner zum Teil auf der Erkenntnis, dass insbesondere bei kompakten Lasersystemen (z.B. hinsichtlich einer möglichst kurz zu haltender Resonatorlänge) und bei Kurzpulslasersystemen (z.B. hinsichtlich eines möglichst dispersionsarm zu haltenden Aufbaus) corner-cube-Retroreflektor-Linsen-Kombinationen Nachteile aufweisen können. So wurde erkannt, dass bei Verwendung eines corner-cube-artigen Reflektors, dessen Aufbau von der orthogonalen Anordnung der Flächen abweicht, Faltungen unabhängig von Linsen sowie überdies ein kompakter Aufbau realisiert werden können. Ferner wurde erkannt, dass so bei höheren Leistungen gearbeitet werden kann, ohne dass dabei Absorptionseffekte beispielsweise in der Linse auftreten.
Hierin beschriebene Aspekte basieren ferner zum Teil auf der Erkenntnis, dass durch entsprechende Ausrichtung und Positionierung der Reflektoren eines corner-cube-artigen Reflektors eine Rauminversion wie beim corner-cube-Retroreflektor zugleich mit einem spitzen Ablenkwinkel erreicht werden kann. Für den Einsatz in Laserresonatoren ist insbesondere eine Inversion in der Ebene senkrecht zur Ausbreitung, d.h. bezüglich der Strahlachse, von Interesse. Denn geometrische Einflüsse des Strahlengangs auf das Strahlprofil können sich dann bei hinlaufender und rücklaufender Ausbreitung im Resonator im Wesentlichen gleich auf die verschiedenen gegenüberliegenden Strahlabschnitte, z.B. den oberen und unteren oder den linken und rechten Strahlabschnitt, auswirken. Ferner wird bei einer Rauminversion die Polarisation erhalten. Es sei hierzu erwähnt, dass eine nicht-perfekte Rauminversion ausreichend sein kann, d.h. auch Drehungen um im Wesentlichen 180°, beispielsweise im Bereich von 175° bis 185°, insbesondere 177° bis 183° können in manchen Ausführungsformen ausreichen. So kann sich bei einer derartigen nicht-perfekten Rauminversion die Ursprungspolarisation im weiteren Verlauf im Resonator wieder ausbilden. Insbesondere in Kombination mit einer polarisationsabhängigen Auskopplungseinheit, z.B. Pockels-Zelle, ist eine nahezu perfekte Rauminversion von Vorteil, da so die Polarisation bei der Rückreflektion im Wesentlichen erhalten und unerwünschte Verluste an der Auskopplungseinheit vermieden bzw. zumindest verringert werden können.
Im Folgenden werden anhand der 1 und 2 erst eine beispielhafte Ausführungsform eines corner-cube-artigen Reflektors und dann die Verwendung eines derartigen Reflektors in einem Lasersystem am Beispiel eines Scheibenlasersystems erläutert. Anschließend wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 eine mögliche Vorgehensweise zur Bestimmung der Lagen und Ausrichtungen der Reflektoren beschrieben.
1 zeigt einen corner-cube-artigen Reflektor 1, der dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl unter im Wesentlichen einer Rauminversion des Laserstrahls und damit einen im Wesentlichen Erhalt der Polarisationsart unter einem spitzen Ablenkwinkel zu reflektieren. Dazu weist der corner-cube-artige Reflektor 1 einen Einfallsreflektor R_A, einen Zwischenreflektor R_B, und einen Ausfallsreflektor R_C auf. Die Reflektoren sind an einem Trägerelement 3 angebracht. Beispielhaft sind in 1 der Einfallsreflektor R_A und der Ausfallsreflektor R_C in ihren Lagen und Ausrichtungen fest am Trägerelement 3 montiert, wogegen der Zwischenreflektor R_B über eine an dem Trägerelement 3 befestigten Einstellvorrichtung 5 justierbar gehaltert ist.
In der Ausführungsform gemäß 1 ist eine Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 gezeigt, die durch einen Einfallsreflektorbezugspunkt A und einen Ausfallsreflektorbezugspunkt C sowie parallel zur Im-Ebene des in 1 angedeuteten lmn-Koordinatensystems verläuft. Zusätzlich zu dem lmn-Koordinatensystem ist in 1 ein xyz-Koordinatensystem gezeigt, welches sich auf die 3 und 4 bezieht. Ferner ist in 1 ein Zwischenreflektorbezugspunkt B sowie der Strahlengang eines einfallenden Laserstrahls gezeigt. Unter Reflektorbezugspunkten sind hierin die Punkte auf den Reflektoren gemeint, die dem Strahlengang, d.h. dem Verlauf des Strahlzentrums, zugeordnet sind.
Beispielweise lässt sich der Zwischenreflektor R_B bezüglich der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 in seiner Ausrichtung einstellen. So kann der Zwischenreflektor R_B z.B. um eine in m-Richtung verlaufende (und damit parallel zur Einfalls-Ausfalls-Ebene verlaufende) Einstellachse durch die Einstellvorrichtung 5 schwenkbar gehaltert werden. Ferner kann die Einstellvorrichtung 5 dazu ausgebildet sein, den Zwischenreflektor R_B in seinem Abstand zur Einfalls-Ausfalls-Ebene in n-Richtung einzustellen. Weitere Ausführungsformen der Einstellvorrichtung 5 oder zusätzlich vorgesehene Einstellvorrichtungen für den Einfallsreflektor R_A und/oder den Ausfallsreflektor R_C können zusätzliche Achsen oder Verschieberichtungen oder übliche Dreipunkt-Spiegelhalterungen umfassen.
Beispielhaft ist der corner-cube-artige Reflektor 1 in 1 symmetrisch bezüglich einer durch den Zwischenreflektorbezugspunkt B und parallel zur In-Ebene verlaufenden Symmetrieebene P. Beispielsweise sind der Einfallsreflektor R_A und der Ausfallsreflektor R_C symmetrisch zueinander bezüglich der Symmetrieebene P angeordnet. Diese Anordnung ergibt sich zum Beispiel nach der in Verbindung mit den 3 und 4 beschrieben Vorgehensweise. Jedoch sind unter entsprechender Anpassung der Lagen und Ausrichtungen der Reflektoren auch asymmetrische Konfigurationen möglich.
Der in 1 gezeigte dem corner-cube-artigen Reflektor 1 zugeordnete Strahlengang umfasst mehrere Abschnitte. Ein Einfallsstrahlengang 11 verläuft in der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 unter einem Winkel β/2 zur Symmetrieebene P und trifft auf den Einfallsreflektor R_A im Einfallsreflektorbezugspunkt A. Ferner umfasst der Strahlengang einen Abschnitt 13 zwischen dem Einfallsreflektorbezugspunkt A und dem Zwischenreflektorbezugspunkt B sowie einen Abschnitt 15 zwischen dem Zwischenreflektorbezugspunkt B und dem Ausfallsreflektorbezugspunkt C. Die Abschnitte 13 und 15 - hierein allgemein auch als Zwischenstrahlengänge bezeichnet - verlaufen spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene P aus der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 hinaus und treffen sich im Zwischenreflektorbezugspunkt B in der Symmetrieebene P. Schließlich umfasst der Strahlengang einen Ausfallsstrahlengang 17, der unter einem Winkel -ß/2 zur Symmetrieebene P in der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 verläuft. Der Einfallsstrahlengang und der Ausfallsstrahlengang schneiden sich unter dem spitzen Ablenkwinkel β in einem Überlappungsbereich 19.
Weist ein linear polarisierter Laserstrahl eine Polarisationsrichtung 21 in der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 auf (in 1 beispielsweise parallel zur Symmetrieebene P dargestellt), erfolgt die Reflektion am Einfallsreflektor R_A mit Anteilen einer S-Polarisation und einer P-Polarisation bezüglich der Einfallsebene des Einfallsreflektors R_A. Aufgrund der symmetrischen Anordnung und unter Annahme einer zu erzielenden Rauminversion kann für den Fall einer bezüglich der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 vorliegenden einfallenden S-Polarisation die anschließende Reflektion am Zwischenreflektor R_B als reine P-Polarisation erfolgen. Die abschließende Reflektion am Ausfallsreflektor R_C erfolgt wieder mit Anteilen einer S-Polarisation und einer P-Polarisation, wobei die Ausrichtung der Reflektoren - wie im Folgenden erläutert - derart eingestellt ist, dass im Ausgangsstrahlengang 17 wiederum lineare Polarisation allerdings mit einer um 180° gedrehten Polarisationsrichtung 23 in der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 vorliegt (in 1 wiederum als Pfeil parallel zur Symmetrieebene P dargestellt, allerdings in die entgegengesetzte Richtung zeigend). Entsprechend wird der Laserstrahl im corner-cube-artigen Reflektor 1 um 180° gedreht, das heißt, rauminvertiert.
Bei nicht perfekter Rauminversion kann beispielsweise eine Rotation der Polarisationsrichtung 21 in der Ebene transversal zur Strahlausbreitung unter einem Winkel in einem Winkelbereich von beispielsweise 175 Grad bis 185 Grad, insbesondere 177 Grad bis 183 Grad liegen. Bei einer einfallenden reinen S- oder P-Polarisation besitzt der ausfallende Laserstrahl dann sowohl Anteil von S- als auch von P-Polarisation bezüglich der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7.
In der beispielhaften Ausführungsform der 1 ist der Einfallsstrahlengang 11 durch die Orientierung des Einfallsreflektors R_A sowie dem Einfallsreflektorbezugspunkt A und dem Zwischenreflektorbezugspunkt B gegeben. Denn der Einfallsstrahlengang 11 verläuft derart durch den Einfallsreflektorbezugspunkt A, dass der Laserstrahl auf den Zwischenreflektorbezugspunkt B abgelenkt wird. Entsprechendes gilt für den Ausfallsstrahlengang 17. Somit sind die Parameter Einfallsstrahlengang 11 und Ausfallsstrahlengang 17 des corner-cube-artigen Reflektors 1 eindeutig durch die gewünschten Wechselwirkungen mit den Reflektoren (Auftreffpunkte im corner-cube-artigen Reflektor 1) definiert.
Wie in 1 gezeigt wird, ist für die Rauminversion ein räumlicher Versatz des Zwischenreflektors R_B aus der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 notwendig.
Die spitzen Ablenkwinkel können beispielsweise im Bereich zwischen 2° und 5° liegen, wobei die untere Grenze durch den Strahldurchmesser und die Größe der entsprechend benötigten Reflektoren bedingt wird. Ein beispielhafter Strahlversatz, das heißt, der Abstand zwischen dem Einfallsreflektorbezugspunkt A und dem Ausfallsreflektorbezugspunkt C, liegt beispielsweise im Bereich von 3 mm bis 75 mm beispielsweise für Strahldurchmesser im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm.
Der in 1 gezeigte symmetrische Aufbau ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallsreflektor R_A und der Ausfallsreflektor R_C bezüglich der senkrecht zur Einfalls-Ausfalls-Ebene durch den Zwischenreflektorbezugspunkt B sowie dem Überlappungsbereich 17 verlaufenden Symmetrieebene P symmetrisch zu einander angeordnet sind. Ferner liegt im symmetrischen Aufbau der Normalenvektor der Oberfläche des Zwischenreflektors R_B in der Symmetrieebene P.
In der symmetrischen Konfiguration der 1 können für den Einfallsreflektor R_A und den Ausfallsreflektor R_C gleiche Spiegel aufgrund ähnlicher Einfallsbedingungen verwendet werden. Derartige Spiegel können meist auch für den Zwischenreflektor R_B eingesetzt werden.
2 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Lasersystem 31, in dem ein corner-cube-artiger Reflektor 1' zur Strahlinvertierung und Rückführung des Strahls in ein Lasermedium 33 eingesetzt wird.
Das Lasersystem 31 umfasst eine das Lasermedium 33 aufweisende Verstärkungseinheit 35, eine Strahlführungseinheit 37 und eine Pumplasereinheit 39.
Die Verstärkungseinheit 35 weist unter anderem das Lasermedium 33 und den corner-cube-artigen Reflektor 1' auf, wobei das Lasermedium 33 beispielsweise auf einer Kühlvorrichtung 34 angeordnet ist.
Die Pumplasereinheit 39 stellt einen Pumplaserstrahl 41 zur Verfügung, der das Lasermedium 33 in einem Verstärkungsbereich 43 anregt, so dass ein durch den Verstärkungsbereich 43 laufender Laserstrahl verstärkt werden kann.
Die Strahlführungseinheit 37 weist ein Abbildungssystem 45 auf, das ausgehend von einem Eingangsstrahlengang 49 einen Ausgangsstrahlengang 47 bereitstellt, der auf den Verstärkungsbereich 43 gerichtet ist. Der Eingangsstrahlengang 49 und der Ausgangsstrahlengang 47 können dabei in sich selbst abgebildet werden (Linearresonator), der Eingangsstrahlengang 49 kann dabei auf den Ausgangsstrahlengang 47 (die Verstärkungseinheit 35) zurückgehen (z.B. die in 2 gezeigte Ringresonatorkonfiguration), oder zur Aufnahme eines extern erzeugten Laserstrahls (Single/Multipass-Systeme) vorgesehen sein. Die Strahlführungseinheit 37 kann ferner eine Auskopplungseinheit 51 aufweisen, die einen Auskopplungsstrahlengang 53 bereitstellt. Die Auskopplungseinheit 51 weist dazu beispielsweise eine Pockels-Zelle und/oder eine Verzögerungsplatte und einen polarisationsabhängigen Spiegel, als Beispielkomponenten für eine polarisationsabhängige Auskoppelung, auf. Bei einem Laserverstärker in Multipass-Anordnung kann man ferner z.B. den Strahlenweg rückwärts spiegeln und den ein- und auslaufenden Strahl über eine λ\4-Verzögerungsplatte im Doppeldurchgang in der Polarisation derart drehen, dass der zurückgelaufene Strahl über einen Polarisator abgetrennt werden kann.
In der Ausführungsform gemäß 2 verläuft der Ausgangsstrahlengang 47 unter einem speziell ausgewählten Winkel zu einer, z.B. planen oder gekrümmten, Oberfläche des Lasermediums 33, so dass sich ein erster V-Durchgang mit einem ersten Öffnungswinkel 2α um den beispielsweise orthogonal einfallenden Pumplaserstrahl 41 ausbildet. Der corner-cube-artige Reflektor 1' ist nun derart positioniert, dass sich der verstärkte, aus dem Lasermedium 33 austretende Laserstrahl entlang des Einfallsstrahlengangs 11 ausbreitet und somit auf den Einfallsreflektor R_A mit der am Einfallsreflektorbezugspunkt A positionierten Strahlachse trifft.
Der corner-cube-artige Reflektor 1' stellt in dieser Konfiguration einen, bezüglich dem Strahlengang 11 unter dem Winkel β verlaufenden Ausfallsstrahlengang 17 zur Verfügung, der bei entsprechender Positionierung des corner-cube-artigen Reflektors 1' sich im Verstärkungsbereich 43 als Überlappungsbereich mit dem Einfallsstrahlengang 11 schneidet.
Auch dieser zweite Durchgang ist ein V-Durchgang, allerdings mit einem größeren Öffnungswinkel von 2(α+β) im Lasermedium 33. In einer alternativen Anordnung mit einem Strahlversatz in Richtung des Eingangsstrahlengangs 11 kann ein „reduzierter“ Öffnungswinkel von 2(α-β) im Lasermedium 33 im zweiten V-Durchgang vorliegen.
In der Ausführungsform gemäß 2 liegt die Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 in der Zeichenebene, ebenso wie der Ausgangsstrahlengang 47 und der Eingangsstrahlengang 49. Entsprechend liegen diese sowie der Einfallsstrahlengang 11 und der Ausfallsstrahlengang 17 alle in der Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 des corner-cube-artigen Reflektors 1'.
Unter Annahme, dass ein Laserstrahl mit einer Polarisationsrichtung 21' (beispielhaft in 2 in der Bildebene angedeutet) entlang des Ausgangsstrahlengangs 47 auf das Lasermedium 33 einfällt, führt die Rauminversion durch den corner-cube-artigen Reflektor 1' zu einer Polarisationsrichtung 23' im Bereich des Eingangsstrahlengangs 49.
Es wird angemerkt, dass in der Ausführungsform gemäß 2 keine Linse zwischen dem corner-cube-artigen Reflektor 1' und dem Lasermedium 33 benötigt wird, um den spitzen Ablenkwinkel β zu erzeugen. Entsprechend weist der Aufbau gemäß 2 kein dispersives Element im Strahlengang zwischen dem Lasermedium 33 und dem corner-cube-artigen Reflektor 1' auf. Die kompakte Faltungskonfiguration der Verstärkungseinheit 35 wird allein durch den corner-cube-artigen Reflektor 1' und den zugehörigen spitzen Ablenkwinkel β ermöglicht. So kann die Auswahl des spitzen Ablenkwinkels beispielsweise für eine Reduzierung von spatial hole burning im Lasermedium 33 vorgenommen werden. Allgemein kann die Wahl des spitzen Ablenkwinkels β die Ausbildung von Stehwellen im Lasermedium 33 beeinflussen.
In 2 ist hinsichtlich weiteren Ausführungsformen, die eine Kompensation, z.B. eine Nachjustage der Rauminversion, ermöglichen, ein polarisationsveränderndes Element 55, z.B. eine Verzögerungsplatte, strahlabwärts des Ausfallreflektors gestrichelt angedeutet. Das polarisationsverändernde Element 55 kann eine nach Durchlaufen des corner-cube-artigen Reflektors vorliegende Polarisation „vor-/nachdrehen“ und so auf eine gewünschte Polarisation für den Eintritt in das Lasermedium anpassen. Die Kombination aus mindestens einem polarisationsverändernden Element 55 und comer-cube-artigem Reflektor 1' bildet ein corner-cube-artiges Reflektorsystem.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird im Folgenden eine beispielhafte Vorgehensweise zur Bestimmung beispielhafter Positionen und Ausrichtungen der Reflektoren eines hierin beschriebenen corner-cube-artigen Reflektors erläutert.
Es wird von den in 3 gezeigten Spiegelpositionen eines exakten corner-cube-Retroreflektors ausgegangen. D.h., im Folgenden wird für den exakten corner-cube-Retroreflektor angenommen, dass sich der Einfallsreflektor mit seinem Einfallsreflektorbezugspunkt A am Ort (s, 0, s/2) und der Ausfallsreflektor mit seinem Ausfallsreflektorbezugspunkt C am Ort (0, s, s/2) befindet. Die Punkte A und C sind in 3 schematisch mit den Koordinaten im xyz-Koordinatensystem angedeutet. Bei einem corner-cube-Retroreflektor befinden sich ihre Spiegelflächen in der xz-Ebene bzw. der yz-Ebene.
Ferner befindet sich der Zwischenreflektor für den exakten corner-cube-Retroreflektor mit seinem Zwischenreflektorbezugspunkt B' am Ort (s/2, s/2, 0) und der Zwischenreflektor ist in der xy-Ebene ausgerichtet.
„s“ ist dabei ein skalierbarer Parameter, der in Abhängigkeit des Strahldurchmessers derart gewählt werden kann, dass die Ausmaße der Reflektoren des corner-cube-artigen Reflektors den geforderten Bereich reflektieren können.
Fällt bei einem exakten corner-cube-Retroreflektor ein Laserstrahl entgegen der Richtung der Raumdiagonalen V auf den Punkt A, wird er den corner-cube Retroreflektor in Richtung der Raumdiagonalen V ausgehend vom Ort C verlassen.
In 3 ist ferner ein Neigungswinkel γ angedeutet, um den das xyz-Koordinatensystem in der Symmetrieebene P bezüglich des lmn-Koordinatensystems gedreht ist. Der Neigungswinkel γ ist auch der Winkel, unter dem der Zwischenreflektor des exakten corner-cube-Retroreflektors zur Richtung der Raumdiagonalen V geneigt ist. Der Neigungswinkel γ ergibt sich aus tan(γ)=2^-1/2.
Zur Modifizierung der Orientierung der Reflektoren für eine Ausbildung eines corner-cube-artigen Reflektors kann in einem ersten Schritt die Einfallsrichtung auf den Punkt A aus der Raumdiagonalen V auf den Einfallsstrahlengang verändert werden. Dies entspricht einer Rotation des Einfallsstrahlengangs in der in Zusammenhang mit 5 eingeführten Rotationsebene R um β/2. Dazu kann die Orientierung des Einfallsreflektors R_A derart angepasst werden, dass der ursprüngliche Strahlengang (entsprechend Strahlengang 13) zum Zwischenreflektor R_B, welcher sich noch in der anfänglichen Lage des corner-cube-Retroreflektors am Ort B' (s/2, s/2, 0) befindet und entsprechend parallel zur xy-Ebene ausgerichtet ist, bestehen bleibt.
Eine entsprechende Rotation des Ausfallsreflektors Rc führt zu einer entsprechenden Änderung des auslaufenden Laserstrahls gemäß dem Ausfallsstrahlengang 17. In anderen Worten, der Einfallsstrahlengangs 11 und der Ausfallsstrahlengang 17 schneiden sich nun unter dem spitzen Ablenkwinkel β.
Allerdings liegt zu diesem Zeitpunkt noch keine Rauminversion vor. Diese kann dadurch erreicht werden, dass der Ort und die Ausrichtung des Zwischenreflektorbezugspunkts B angepasst werden und die Ausrichtungen des Einfallsreflektors R_A und Ausfallsreflektors R_C entsprechend nachgeführt werden, so dass der Strahlengang zum Zwischenreflektor R_B wieder am Zwischenreflektorbezugspunkt B auf diesen trifft. Man wird erkennen, dass sich bei einer speziellen Verschiebung des Zwischenreflektorbezugspunkts B eine im Wesentlichen vollständige Rauminversion für den nun eingestellten spitzen Ablenkwinkel β bewirken lässt. Der Zwischenreflektor R_B ist nun unter einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Neigungswinkel und in einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Abstand von der Rotationsebene R angeordnet.
4 verdeutlicht die Anordnung in Blickrichtung entgegen der Raumdiagonalen V des Koordinatensystems aus 3. Man erkennt einen Abstand d1 des Einfallsreflektorbezugspunkts A bezüglich der durch die Raumdiagonale und die z-Achse aufgespannten Symmetrieebene, wobei d1 durch s / √₂ gegeben ist. Entsprechend ergibt sich ein Strahlversatz von 2d1 = √₂s für den Strahlversatz des corner-cube-artigen Reflektors. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der auf den Punkt A einfallende Laserstrahl unter dem Winkel β/2 zum Lot auf die Zeichenebene einfällt und der ausfallende Laserstrahl vom Punkt C unter dem Winkel β/2 zum Lot auf die Zeichenebene austritt, wobei die Laserstrahlen in einer Einfalls-Ausfalls-Ebene verlaufen, die senkrecht zur Zeichenebene durch die Punkte A und C verläuft und als Rotationsebene R in 4 angedeutet ist (siehe auch 5 für den windschiefen Fall, in dem keine Einfalls-Ausfalls-Ebene gegeben ist).
Ferner erkennt man einen modifizierten Abstand d2 bzgl. der Lage im exakten corner-cube-Retroreflektor verschobenen Zwischenreflektorbezugspunkts B von der Rotationsebene R. Zur Vollständigkeit ist ein alternativer Zwischenreflektorbezugspunkt B' in 4 gezeigt, der durch eine Spiegelung des Systems an der Rotationsebene R entsteht. Beim exakten corner-cube-Retroreflektor ist der Abstand vom Punkt B' in 4 von der Raumdiagonalen V das 3^-1/2-fache der Hälfte des Abstands zwischen den Punkten A und C. Für den zulaufenden Fall eines spitzen Ablenkwinkels mit einem realen Überlappungsbereich vergrößert sich dieser Abstand, für den auseinanderlaufenden Fall eines spitzen Ablenkwinkels mit einem virtuellen Überlappungsbereich („hinter“ dem corner-cube-artiger Reflektor) verkleinert sich dieser Abstand.
Zur Vollständigkeit sei angemerkt, dass die Abstandsgrößen d1 und d2 nicht in einer Ebene definiert sind und die Darstellung in 4 nur eine Projektion auf die Zeichenebene darstellt. Eine Änderung des Abstands für eine Einnahme des modifizierten Abstands d2 bzgl. der Raumdiagonalen V bedingt somit eine Änderung der Ausrichtung des Zwischenreflektors bzgl. der Rotationsebene R und damit eine Einnahme eines modifizierten (vom Neigungswinkel γ abweichenden) Neigungswinkels.
Basierend auf diesen vorhergehenden Abstandsgrößen (d1 und d2) kann in Abhängigkeit von dem spitzen Ablenkwinkel und der vorliegenden Strahlgröße die Konfiguration des corner-cube-artigen Reflektors ausgewählt werden.
Die Ausführungsform gemäß 1 mit dem einstellbaren Zwischenreflektor R_B erlaubt ein flexibles Handhaben der Strahlführung unter im Wesentlichen eindeutig vorgegebenen Orientierungen des Einfallsreflektors R_A und des Ausfallsreflektors Rc, wobei eine Nachjustierung hinsichtlich der Rauminversion durch die Positionierung und Ausrichtung des Zwischenreflektors R_B vorgenommen werden kann.
Zusammengefasst wird bei der zuvor beschriebenen Auslegung des corner-cube-artigen Reflektors als erstes die Winkelabweichung der Reflektoren R_A und Rc vorgenommen und dann wird die Position des Reflektors R_B angepasst. Anschließend werden die Reflektoren R_A, R_B und R_C nachjustiert. Das Vorgehen kann z.B. solange iterativ wiederholt werden, bis der Erhalt der Polarisation gegeben ist.
Ergänzend sei erwähnt, dass die Positionierung des Reflektors R_B beispielsweise eine Verschiebung in n- oder z-Richtung umfassen kann, wobei dabei der Zwischenreflektorbezugspunkt B auf der Spiegeloberfläche des Reflektors R_B wandert. Entsprechend kann eine Feinjustierung, beispielsweise parallel zur Rotationsebene R in Richtung hin oder weg vom Mittelpunkt D oder entlang der der Diagonalen in der xy-Ebene vorgenommen werden, um eine Zentrierung des Zwischenreflektorbezugspunkts B auf dem Reflektor R_B beizubehalten.
Die vorausgehende Beschreibung bezog sich beispielhaft auf die Konstellation von sich schneidenden Einfalls- und Ausfallsstrahlengängen, bei der eine Einfalls-Ausfalls-Ebene durch die Einfalls- und Ausfallsstrahlengängen definiert wird und ein Ablenkungswinkel in der Einfalls-Ausfalls-Ebene vorliegt, d.h. die Rotationsebene ist die Einfalls-Ausfalls-Ebene.
Jedoch lassen sich die Überlegungen auch auf ein System anwenden, bei dem eine Ablenkung in einer zweiten Richtung vorgenommen wird, so dass sich Einfalls- und Ausfallsstrahlengänge windschief zu einander verhalten. Zur Beschreibung dieser Konstellation wird unter Bezugnahme auf die 5 eine Rotationsebene erläutert, die im windschiefen Fall im Wesentlichen die Funktion der Einfalls-Ausfalls-Ebene hinsichtlich der Charakterisierung des Strahlengangs übernehmen kann.
In der 5 ist der Einfallsstrahlengang 11 gepunktet dargestellt. Es wird angenommen, dass der Ausfallsstrahlengang 17 (mit durchgezogener Linie dargestellt) im Bereich eines kürzesten Abstands dmin oberhalb des Einfallsstrahlengangs 11 verläuft. In der 5 ist ein Mittelpunkt D des kürzesten Abstands dmin angedeutet. In anderen Worten, der Punkt des kürzesten Abstands zum Einfallsstrahlengang 11 und zum Ausfallsstrahlengang 17 ist durch den Mittelpunkt D der kürzesten Verbindungslinie dmin zwischen dem Einfallsstrahlengang 11 und dem Ausfallsstrahlengang 17 (oder im in 1 dargestellten Fall dem Schnittpunkt von Einfallsstrahlengang 11 und Ausfallsstrahlengang 17) gegeben.
5 zeigt ferner eine hierein als Rotationsebene R bezeichnete Ebene, die dem Einfallsstrahlengang 11 und dem Ausfallsstrahlengangs 17 zugeordnet werden kann und hinsichtlich des Ablenkwinkels und der Polarisationsbetrachtungen bei windschiefen Strahlverläufen hilfreich ist.
Die Rotationsebene R ist sowohl zu dem Einfallsstrahlengang 11 als auch dem Ausfallsstrahlengangs 17 parallel und verläuft im gleichen Abstand zu und zwischen diesen, also durch den Mittelpunkt D des kürzesten Abstands dmin. Für den Fall eines sich verringernden Abstands dmin nähert sich die Rotationsebene R der in 1 gezeigten Einfalls-Ausfalls-Ebene 7 an, bis der Einfallsstrahlengang 11 und der Ausfallsstrahlengangs 17 in der Rotationsebene R verlaufen.
Hinsichtlich der Definition des Ablenkwinkels β' sind in 5 die (senkrechten) Projektionen 11' und 17' des Einfallsstrahlengangs 11 und des Ausfallsstrahlengangs 17 auf die Rotationsebene gestrichelt dargestellt. Der Ablenkwinkel β' entspricht dem Winkel zwischen den Projektionen 11' und 12' (verdeutlicht durch die Bezeichnung Rotationsebene hinsichtlich der eine Rotation des Einfallsstrahlengangs 11 in den Ausfallsstrahlengang 17 vorliegt). Auch die Projektionen 11' und 17' und der Ablenkwinkel β' nähern sich jeweils dem Einfallsstrahlengang 11, dem Ausfallsstrahlengangs 17 und dem in 1 gezeigten Ablenkwinkel β bei einem sich verringernden Abstand dmin an.
Aufgrund der Parallelität können die Polarisationen für den Einfallsstrahlengang 11 und den Ausfallsstrahlengangs 17 bezüglich der Rotationsebene R insbesondere zur Betrachtung der Invertierung hinsichtlich Polarisation und lateralem Strahlprofil angegeben werden. Ferner erlaubt die Rotationsebene R eine Betrachtung der Invertierung des lateralen Strahlprofils.
Beispielsweise ist in 5 für den Einfallsstrahlengang 11 eine Polarisationsrichtung 21' senkrecht zur und hin zur Rotationsebene R gezeigt. Bei einer Inversion des Laserstrahls durch den corner-cube-artigen Reflektor im Fall eines windschiefen Strahlverlaufs verläuft entsprechend eine Polarisationsrichtung 23' des auf der anderen Seite der Rotationsebene R verlaufenden Ausfallsstrahlengangs 17 ebenfalls senkrecht zur und hin zur Rotationsebene R.
Windschiefe Strahlengänge können es insbesondere erlauben ein Lasermedium leicht versetzt, z.B. im Abstand dmin, zu durchlaufen, um eine großvolumige Anregung des Lasermediums beispielsweise durch niederqualitative Strahlung wie z.B. Pumpdiodenlaserstrahlung effizienter zu nutzen.
Bezugnehmend auf die 1 und 4 wird im Folgenden erläutert, wie man z.B. ausgehend von sich schneidenden Einfalls- und Ausfallsstrahlengängen einen windschiefen Strahlverlauf bewirken kann.
1 zeigt eine Verschiebeeinheit 60 für eine Verschiebung des corner-cube-artigen Reflektors 1 entlang der n-Achse, d.h. senkrecht zur Einfalls-Ausfalls-Ebene 7. Ein Anheben des corner-cube-artigen Reflektors 1 verschiebt den Einfallsreflektorbezugspunkt A auf einen windschiefen Einfallsreflektorbezugspunkt Aw, der leicht seitlich versetzt und im Wesentlichen, wie in 4 zur Verdeutlichung gezeigt, unterhalb des Einfallsreflektorbezugspunkt A liegt. Entsprechend verschiebt sich der Zwischenreflektorbezugspunkt B, wie in 4 gezeigt, in Richtung der Seite des Einfallsreflektors R_A zu einem windschiefen Zwischenreflektorbezugspunkt Bw und der Ausfallsreflektorbezugspunkt C - gegenläufig zum Einfallsreflektorbezugspunkt A - zu einem windschiefen Ausfallsreflektorbezugspunkt Cw. Entsprechend erlaubt ein Verschieben des corner-cube-artigen Reflektors 1 unter Beibehaltung des Ablenkwinkels β und der Inversion des Laserstrahls einen Strahlversatz entlang der n-Achse.
Bezüglich windschiefen Einfalls- und Ausfallsstrahlengänge entspricht der Abstand d1 in 4 der Hälfte des Abstands einer Projektion des (orthogonalen) Einfallsreflektorbezugspunkts A auf die Rotationsebene R von einer (orthogonalen) Projektion des Ausfallsreflektorbezugspunkts C auf die Rotationsebene R.
Die hierin beschriebenen Konzepte lassen sich beispielsweise in optischen Resonatoren anwenden, bei denen der Strahlengang in einer oder in mehreren Ebenen aufgespannt ist.
Wie bereits erwähnt können die Strahlführungseinheit und die Verstärkungseinheit zur Ausbildung von Ringlaserresonatoren oder linearen Resonatoren ausgebildet sein. Ferner können die Strahlführungseinheit und die Verstärkungseinheit zum Aufbau von „single“ oder „multipath“ Verstärkersystemen, insbesondere regenerativen Verstärkersystemen, verwendet werden. Insbesondere bei Ultrakurzpuls-Lasersystemen weist die Bereitstellung eines spitzen Ablenkwinkels mit dem hierin offenbarten corner-cube-artigen Reflektor Dispersionsvorteile im Vergleich zu einer corner-cube-Retroreflektor-Linsen-Kombination auf.
Ferner wurden die hierin offenbarten Konzepte anhand eines mit zwei V-Durchgängen in 2 dargestellten Aufbaus verdeutlicht. Jedoch können auch mehrere corner-cube-artige Reflektoren zur Ausbildung von mehreren (im Öffnungswinkel variierenden und räumlich verschobenen) V-Durchgängen eingesetzt werden.
Die Inversion des Laserstrahls unter Beibehaltung der Strahlebene kann es ermöglichen, vertikale Unterschiede entlang des Strahlengangs auszugleichen. Beispielsweise können aufgrund von thermischen Effekten entstehende optische Weglängenunterschiede vor und nach dem Lasermedium durch den um im Wesentlichen 180° gedrehten Laserstrahl bei dem Rücklauf des Laserstrahls ausgeglichen werden.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können es somit insbesondere ermöglichen, die Auswirkung von thermischen Luftkeilen auszugleichen. Ferner können mechanische Fehler der optischen Oberflächen nicht nur bezüglich der links-rechts Symmetrie, sondern auch bezüglich einer unten-oben Symmetrie kompensiert werden.
Ferner kann die Verwendung von corner-cube-artigen Reflektoren eine Stabilisierung des Pointings innerhalb von Lasersystemen sowie eine Stabilisierung der Strahllage ermöglichen.
Beispielhafte Lasersysteme, in denen derartige corner-cube-artige Reflektoren eingesetzt werden, können Lasersysteme mit Pulsenergien von bis zu einigen hundert µJ und Pulsdauern kleiner einigen 10 Mikrosekunden sein. Die Anwendungsbereiche derartiger Lasersystem liegen beispielsweise im Schneiden von Displays, Medizinprodukten, sowie beim Bohren von beispielsweise Einspritzdüsen.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.

Claims

Corner-cube-artiger Reflektor (1) zum unter einem spitzen Ablenkwinkel (ß, β') Rückreflektieren eines Laserstrahls unter Rauminversion des Laserstrahls, mit einem Einfallsreflektor (R_A), einem Zwischenreflektor (R_B) und einem Ausfallsreflektor (R_C), wobei der Einfallsreflektor (R_A), der Zwischenreflektor (R_B) und der Ausfallsreflektor (R_C) als nicht exakt orthogonal zueinander ausgerichtete Einzelreflektoren einer Tripelspiegel-Reflektoranordnung derart zueinander angeordnet sind, dass ein entlang eines dem corner-cube-artigen Reflektor (1) zugeordneten Einfallsstrahlengangs (11) einfallender Laserstrahl entlang eines Ausfallsstrahlengangs (17) rückreflektiert wird, der Ausfallsstrahlengang (17) den Einfallsstrahlengang (11) in einem Überlappungsbereich passiert, insbesondere schneidet, Projektionen (11', 17') des Einfallsstrahlengangs (11) und des Ausfallsstrahlengangs (17) auf eine Rotationsebene (R), die parallel zum Einfallsstrahlengang (11), parallel zum Ausfallsstrahlengang (17) und durch den Mittelpunkt (D) des kürzesten Abstands zwischen dem Einfallsstrahlengang (11) und dem Ausfallsstrahlengang (17) verläuft, in der Rotationsebene (R) unter dem spitzen Ablenkwinkel (ß, β') zueinander verlaufen, der Einfallsreflektor (R_A) und der Ausfallsreflektor (Rc) im Vergleich zu einem exakten corner-cube-Retroreflektor im Winkel verändert angeordnet sind, der Zwischenreflektor (R_B) unter einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Neigungswinkel und in einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Abstand von der Rotationsebene (R) derart angeordnet ist, dass ein durch den Schnittpunkt eines Zwischenstrahlengangs (13, 15) mit der Oberfläche des Zwischenreflektors (R_B) gegebener Zwischenreflektorbezugspunkt (B) in einem bezüglich des exakten corner-cube-Retroreflektors modifizierten Abstand (d2) von der Rotationsebene (R) angeordnet ist.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach Anspruch 1, wobei der modifizierte Abstand (d2) größer ist als das 3^-1/2-fache der Hälfte (d1) des Abstands eines durch den Schnittpunkt des Einfallsstrahlengangs (11) mit der Oberfläche des Einfallsreflektors (R_A) gegebenen Einfallsreflektorbezugspunkts (A) von einem durch den Schnittpunkt des Ausfallsstrahlengangs (17) mit der Oberfläche des Ausfallsreflektors (Rc) gegebenen Ausfallsreflektorbezugspunkt (C) für sich schneidende Einfalls- und Ausfallsstrahlengänge (11, 13) oder größer ist als das 3^-1/2-fache der Hälfte des Abstands einer Projektion eines durch den Schnittpunkt des Einfallsstrahlengangs (11) mit der Oberfläche des Einfallsreflektors (R_A) gegebenen Einfallsreflektorbezugspunkts (A) auf die Rotationsebene (R) von einer Projektion eines durch den Schnittpunkt des Ausfallsstrahlengangs (17) mit der Oberfläche des Ausfallsreflektors (R_C) gegebenen Ausfallsreflektorbezugspunkts (C) auf die Rotationsebene (R) für windschiefe Einfalls- und Ausfallsstrahlengänge (11, 13).
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich für sich schneidende Einfalls- und Ausfallsstrahlengänge der Einfallsstrahlengang (11) mit dem Ausfallsstrahlengang (17) unter dem spitzen Ablenkwinkel (ß) im Überlappungsbereich (19) schneidet, eine Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) durch den Einfallsstrahlengang (11) und den Ausfallsstrahlengang (17) aufgespannt wird und die Rotationsebene (R) die Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) ist.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einfallsreflektor (R_A), der Zwischenreflektor (R_B) und der Ausfallsreflektor (R_C) derart zueinander angeordnet sind, dass bei Einfall eines linear polarisierten Laserstrahls mit einer Einfallspolarisationsrichtung (21) eine Ausfallspolarisationsrichtung (23) gegeben ist, die zur Einfallspolarisationsrichtung (21) im Wesentlichen invertiert ist.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach Anspruch 4, wobei im Fall eines sich Schneidens des Einfallsstrahlengangs (11) und des Ausfallsstrahlengangs (17) die Einfallspolarisationsrichtung (21) senkrecht zur oder in der Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) und die invertierte Ausfallspolarisationsrichtung (23) ebenfalls senkrecht zur oder in der Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) liegt und im Fall eines windschiefen Verlaufs des Einfallsstrahlengangs (11) und des Ausfallsstrahlengangs (17) der Einfallsstrahlengang (11) und der Ausfallsstrahlengangs (17) im gleichen Abstand (dmin/2) parallel zur Rotationsebene (R) verlaufen, und die Einfallspolarisationsrichtung (21) senkrecht zur oder parallel zur Rotationsebene (R) ist und die invertierte Ausfallspolarisationsrichtung (23) ebenfalls senkrecht zur oder parallel zur Rotationsebene (R) ist.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach Anspruch 4, wobei die Ausfallspolarisationsrichtung um einen Winkel in einem Winkelbereich von 177° bis 183°, insbesondere in einem Winkelbereich von 180° ± 2°, bzgl. der Einfallspolarisationsrichtung gedreht ist und/oder wobei der corner-cube-artige Reflektor (1) eine Drehung des transversalen Strahlprofils des Laserstrahls, in einem Winkelbereich von 177° bis 183°, insbesondere in einem Winkelbereich von 180° ± 2°, bewirkt.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach Anspruch 1, wobei der spitze Ablenkwinkel (β) kleiner 10° ist, beispielsweise im Bereich zwischen 2° und 6° liegt, und/oder wobei ein Strahlversatz zwischen einem Einfallsreflektorbezugspunkt (A), der durch den Schnittpunkt des Einfallsstrahlengangs (11) mit der Oberfläche des Einfallsreflektors (R_A) gegeben ist, und einem Ausfallsreflektorbezugspunkt (C), der durch den Schnittpunkt des Ausfallsstrahlengangs (17) mit der Oberfläche des Ausfallsreflektors (Rc) gegeben ist, im Bereich von 3 mm bis 75 mm vorliegt].
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einfallsreflektor (R_A) und der Ausfallsreflektor (R_C) zueinander symmetrisch bezüglich einer senkrecht zur Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) durch den Zwischenreflektor (R_B) und den Überlappungsbereich verlaufenden Symmetrieebene (P) angeordnet sind und/oder der Normalenvektor des Zwischenreflektors (R_B) im Wesentlichen in der Symmetrieebene (P) liegt.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach Anspruch 1, wobei, unter Zugrundelegung eines kartesischen Koordinatensystems, ein Auftreffpunkt einer Strahlachse des Laserstrahls auf dem Einfallsreflektor (R_A) an einem Einfallsreflektorbezugspunkt (A) am Ort [s, 0, s/2] und ein Auftreffpunkt der Strahlachse des Laserstrahls auf dem Ausfallsreflektor (Rc) an einem Ausfallsreflektorbezugspunkt (C) am Ort [0, s, s/2] vorliegt, der Einfallsstrahlengang (11) und der Ausfallsstrahlengang (17) bezüglich einer Raumdiagonalen (V) unter dem halben Ablenkwinkel (ß) in der den Einfallsreflektorbezugspunkt (A), den Ausfallsreflektorbezugspunkt (C) sowie die Raumdiagonale (V) umfassende Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) verlaufen und der Zwischenreflektor (R_B) an dem Zwischenreflektorbezugspunkt (B) an einem Ort [s/2*f(β), s/2*f(β), z] liegt, wobei der Einfallsreflektor (R_A), der Zwischenreflektor (R_B) und der Ausfallsreflektor (R_C) derart räumlich ausgerichtet sind, dass ein entlang des Einfallstrahlengangs (11) einfallender Laserstrahl auf den Zwischenreflektorbezugspunkt (B) abgelenkt wird, dort vom Zwischenreflektor (R_B) auf den Ausfallsreflektorbezugspunkt (C) abgelenkt wird, und dort vom Ausfallsreflektor (R_C) auf den Ausfallstrahlengang (17) abgelenkt wird, und wobei s ein einstellbarer Parameter ist, und f(β) als Maß für den Abstand des Zwischenreflektors (R_B) zur Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) im Vergleich mit dem Fall eines exakten corner-cube-Retroreflektors derart eingestellt ist, dass der corner-cube-artige Reflektor (1) eine Drehung des transversalen Strahlprofils des Laserstrahls im Bereich des Ausfallsstrahlengangs (17) bezüglich des Laserstrahls im Einfallsstrahlengang (11) in einem Winkelbereich von 177° bis 183°, insbesondere im Wesentlichen eine Rauminversion des Laserstrahls transversal zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls, bewirkt.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einfallsreflektor (R_A), der Zwischenreflektor (R_B) und/oder der Ausfallsreflektor (R_C) als plane und/oder runde Spiegel und/oder als Spiegel, deren Reflexionstiefen für S- und P-Polarisation vergleichbar und insbesondere derart ausgelegt sind, dass eine Reflexion eines linearpolarisierten Laserstrahls mit S- und P-Polarisationsanteilen im Wesentlichen nicht zu einem Verlust der Linearpolarisation führt, ausgebildet sind.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflexionseigenschaften des Einfallsreflektors (R_A), des Zwischenreflektors (R_B) und/oder des Ausfallsreflektors (R_C) bezüglich eines Unterschieds in der Phasenlage zwischen S- und P-Polarisation derart angepasst sind, dass der austretende Laserstrahl zusätzlich zur Polarisationsdrehung aufgrund der geometrischen Reflektoranordnung in der Polarisation gedreht ist, so dass eine Polarisationsdrehung um 180° oder um einen anderen gewünschten Winkel am Ausgang des corner-cube-artigen Reflektors (1) vorliegt.
Corner-cube-artiger Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Trägerelement (3) zur Halterung des Einfallsreflektors (R_A), des Zwischenreflektors (R_B) und des Ausfallsreflektors (R_C) und/oder einer Verschiebeeinheit zur Verschiebung des corner-cube-artigen Reflektors (1), insbesondere senkrecht, zur Rotationsebene (R), und wobei der Einfallsreflektor (R_A) und der Ausfallsreflektor (Rc) insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Einfalls-Ausfalls-Ebene (7, 7') und durch den Zwischenreflektor (R_B) und den Überlappungsbereich verlaufenden Symmetrieebene (P) unter einem festen Winkel ortsfest an dem Trägerelement (3) montiert sind und wobei der Zwischenreflektor (R_B) insbesondere mit einer Einstellvorrichtung (5) justierbar, insbesondere in seiner Ausrichtung zur Rotationsebene (R) einstellbar, drehbar um eine parallel zur Rotationsebene (R) verlaufenden Achse und/oder in seinem Abstand zur Rotationsebene (R) einstellbar, am Trägerelement (3) befestigt ist.
Corner-cube-artiges Reflektorsystem mit einem corner-cube-artigen Reflektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einem polarisationsdrehenden Element (55), welches im Einfallsstrahlengang (11) und/oder im Ausfallsstrahlengang (17) angeordnet ist, um eine Drehung der Polarisation um 180° oder um einen anderen gewünschten Winkel am Ausgang des corner-cube-artigen Reflektorsystems bereitzustellen, wobei insbesondere im Fall eines sich Schneidens des Einfallsstrahlengangs (11) und des Ausfallsstrahlengangs (17) die Einfallspolarisationsrichtung (21) senkrecht zur oder in der Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) und die invertierte Ausfallspolarisationsrichtung (23) am Ausgang des Reflektorsystem ebenfalls senkrecht zur oder in der Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) liegt und insbesondere im Fall eines windschiefen Verlaufs des Einfallsstrahlengangs (11) und des Ausfallsstrahlengangs (17) die Einfallspolarisationsrichtung (21) senkrecht zur oder parallel zur Rotationsebene (R) ist und die invertierte Ausfallspolarisationsrichtung (23) am Ausgang des Reflektorsystems ebenfalls senkrecht zur oder parallel zur Rotationsebene (R) ist.
Lasersystem (31) mit einer Verstärkungseinheit (35) mit einem einen von einem Pumplasersystem (39) anregbaren Verstärkungsbereich (43) aufweisenden Lasermedium (33) und einem corner-cube-artigen Reflektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einer Strahlführungseinheit (37), die einen Ausgangsstrahlengang (47) bereitstellt, der sich in den Verstärkungsbereich (43) des Lasermediums (33) fortsetzt, wobei der corner-cube-artige Reflektor (1) derart angeordnet ist, dass ein, insbesondere optikfreier, sich nach Passieren des Lasermediums (33) ausbildender Strahlengangabschnitt den Einfallsstrahlengang (11) des corner-cube-artigen Reflektors (1) ausbildet und der Ablenkwinkel (β, β') und ein Abstand des corner-cube-artigen Reflektors (1) zum Lasermedium (33) derart eingestellt sind, dass der Überlappungsbereich zumindest teilweise in den Verstärkungsbereich (43) fällt.
Lasersystem (31) nach Anspruch 14, wobei die Strahlführungseinheit (37) und der corner-cube-artige Reflektor (1) mindestens zwei V-Durchgänge in der Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) oder im Mindestabstand (dmin) versetzt durch das Lasermedium (33) ausbilden und insbesondere die Polarisationsrichtung (21, 21', 23, 23') des Laserstrahls senkrecht zur oder in der Rotationsebene (R) liegt.
Lasersystem (31) nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei die Strahlführungseinheit (37) eine den Ausgangsstrahlengang (47) aufweisende Strahlführungsebene ausbildet, welche einer Einfalls-Ausfalls-Ebene (7) entspricht.
Lasersystem (31) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei das Lasermedium (33) als Scheibenlasermedium ausgebildet ist und der Ablenkwinkel (β, β') derart ausgebildet ist, dass nebeneinanderliegende Volumenbereiche des Verstärkungsbereichs (43) durchlaufen werden.
Lasersystem (31) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Strahlführungseinheit (37) eine polarisationsabhängige Auskopplungseinheit (51), beispielsweise eine Pockels-Zelle, aufweist.