DE10328305A1

DE10328305A1 - Verstärkeranordnung

Info

Publication number: DE10328305A1
Application number: DE2003128305
Authority: DE
Inventors: Keming Du
Original assignee: Individual
Current assignee: Du Keming Dr De
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung, bestehend aus optisch passiven Komponenten und optisch aktiven Komponenten, wobei Festkörpermedium oder Halbleiter als aktive Komponenten verwendet wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß für effektive Kühlung mindestens eine der optischen Komponenten eine plane Unterseite aufweist, wobei die optische Komponente direkt mit der Unterseite auf dem Träger fixiert wird oder mindestens eine optische Komponente auf einer Wärmesenke montiert wird und die Wärmesenke auf dem Träger fixiert wird.

Description

Ein der wichtigsten Einflussfaktoren für die Strahleigenschaften ist das thermische Verhalten der verwendeten optischen Komponenten, insbesondere das thermische Verhalten optisch aktiver Komponenten wie der Verstärkungsmedien, von zentraler Bedeutung. Bei Stablasern weisen die optischen Komponenten wie der Laserstab runden Querschnitt auf. Dort limitiert die thermisch bedingte Phasenstörung die erreichbare Strahlqualität. Demgegenüber kann die Verlustwärme bei Slablaser mit rechteckigen Verstärkungsmedium effektiver abgeführt werden und dadurch weist Slablaser ein besseres thermisches Verhalten auf.
In der Elektronikindustrie hat die Einführung der Surface Mounted Devices (SMD) Technologie die Produktion erheblich vereinfacht, insbesondere hinsichtlich automatischer Fertigung. Parallel dazu kann Laserfertigung erheblich vereinfacht werden, wenn die Komponenten bei Lasern auch für die Surface-Mounting-Technologie tauglich werden.
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das thermische Verhalten optischer Komponenten durch geeignete Gestaltung zu verbessern und die Fertigung zu vereinfachen. In dieser Erfindung werden die Geometrie optischer Komponenten und deren Wärmesenke mit verbessertem thermischen Verhalten angegeben und das Verfahren von Surface-Mounted-Lasern bzw. Verstärkeranordnungen aufgezeigt. Dabei sind die Merkmale, wie einfache Geometrie, zugänglicher Aufbau, kürzer Wärmeleitungsweg, homogene und/oder symmetrische Kühlung, große Fläche zur effektiven Abfuhr der Verlustwärme, hoch thermische Stabilität für Hochleistungslaser von grundsätzlicher Bedeutung.
Bei den hier vorgeschlagenen flächenmontierten Verstärkeranordnungen werden die wesentlichen optischen Komponenten (10, 20, 30, 40, 11, 31) auf einem Träger (1) montiert. Dabei weisen mindestens eine optische Komponente eine plane Montagefläche.
Mit der planen Montagefläche wird die optische Komponente auf dem Träger (1) fixiert, wie geklebt, verschraubt oder gelötet. Durch die Fixierung wird auch die thermische Kontakte von optischen Komponenten zum Träger hergestellt. Zur vereinfachten Handhabung kann optische Komponente, insbesondere die aktiven Komponenten auf einer Wärmesenke bzw. zwischen zwei Wärmesenken montiert wie gelötet, verschraubt und geklebt werden und die Wärmesenke inkl. optischen Komponenten auf dem Träger durch Verschrauben, Löten, Schweißen oder Kleben fixiert werden.
Zur effektiven Abführung der Verlustwärme wird der Träger aus Materialien hoher Wärmeleitfähigkeit wie Cu gefertigt. Um die Einflüsse der Temperatur zu reduzieren, ist es sinnvoll für den Träger Materialien geringer thermischer Ausdehnungskoeffizienten wie Invar und Zerodur verwendet werden. Eine weitere Verbesserung der thermischen und mechanischen Eigenschaften des Trägers kann durch einen schichtweisen Aufbau verschiedener Materialien erzielt.
Aktiv werden die thermischen Probleme des Trägers reduziert, wenn der Träger auf einer konstanten und gleichmäßigen Temperatur gehalten wird. Dabei kann der Träger auf einer gekühlten Platte oder auf einem Peltier-Kühlblock (4 und 2) montiert werden. Durch Integration von Heat-Pipe wird die Gleichmäßigkeit der Temperatur weiter gesteigert.
Eine effektive und gleichmäßige Kühlung kann erreicht werden, indem im Träger Wasserkanäle (3) eingebaut werden und Wasser durch die Kanäle geströmt wird.
Es ist vorteilhaft, die optischen Komponenten rechteckig auszubilden, da sie dann einfach zwischen zwei Wärmesenke montiert und effektiv gekühlt werden können. Die einfachste Form einer Wärmesenke ist eine plattenförmige Streifen z. B. aus Kupfer wie (7) in 8. Im folgenden werden die Geometrien von Wärmesenken und die Montage optischer Komponenten am Beispiel eines Slabkristalls erläutert. Die erläuterten Aufbauten und Techniken können auch für andere optische Komponenten wie Modulatoren geltend gemacht werden.
5 zeigt ein Slabkristall (12). Das Slabkristall (12) hat einen Querschnitt B9 (= die Breite) × H9 (= die Höhe). Das Slabkristall kann mit einer Brücke (66) und den Schrauben (67) auf dem Träger fixiert werden (6). Zur Reduzierung der Bruchgefahr und zur verbesserten thermischen Kontakt befindet sich zwischen Slabkristall (12) und dem Träger (1) sowie der Brücke (66) eine Pufferschicht bzw. Wärmeleitungsschicht (61) mit einer Dicke von H8. Diese Schicht kann durch Bedampfung oder Sputter auf den Träger oder auf das Slabkristall generiert werden. Die Schicht (61) kann auch durch eine Folie wie Indium-Folie gebildet werden. Das Slabkristall kann direkt auf den Träger (1) geschweißt oder gelötet werden (7).
Für die Auswahl des Materials und die Dicke der Schichten (61) ist maßgeblich, daß das Slabkristall während der Löte- bzw. Aufbauprozess nur unwesentlich verspannt wird, ohne dabei es zerstört zu werden und während Ihrer Verwendung die mögliche Spannung zwischen Wärmesenke und Slabkristall ausreichend gepuffert bzw. abgebaut wird, um eine Beschädigung des Slabkristall zur vermeiden.
Eine effektive Kühlung kann erreicht werden, indem das Slabkristall zwischen zwei streifenförmige Wärmesenken (7) eingebaut werden (8). Dabei kann das Slabkristall mechanisch zwischen den beiden Wärmesenken geklemmt, geklebt oder eingelötet werden.
Ein mechanisch stabiler Aufbau kann erreicht werden, indem die linke und rechte Seite der beiden Wärmesenken mechanisch und/oder thermisch verbunden werden (9). Dabei wird auf jeder Seite ein Abstandsstück (633) mit einer Dicke H31 zwischen den beiden Wärmesenken eingebaut. Vorteilhaft werden die zwei Abstandsstücke zwischen den beiden Wärmesenken eingelötet. Dafür werden Lötschichten (63) mit einer Dicke von H3 verwendet, die durch Beschichtung oder Lötfolie gebildet werden kann. Bei einem zweistufigen Verfahren wird zunächst das Slabkristall zwischen die beiden Wärmesenken gelötet. Anschließend werden die Abstandsstücken unter Verwendung von Kapillar-Effekt und Lote geringer Schmelztemperatur gelötet. Die Abstandsstücke können auch eingeklebt werden.
Um die mechanische Belastung auf das Slabkristall zu reduziert, ist es vorteilhaft die Dicke der Schicht von (61) und (63) so zu wählen, daß H8 > = H3 gilt.
Es gibt verschiedene Varianten von Wärmesenken. 10 zeigt eine L-förmige Wärmesenke (71) mit einer Höhe von H1. Durch paarweise Anwendung wie in 11 kann auch effektive Wärmeabfuhr vom Slabkristall erreicht werden. Gezeigt wird dabei das Slabkristall zwischen zwei L-förmigen Wärmesenke eingelötet und dabei gilt H1 + H3 = H9 + 2·H8.
12 zeigt eine U-förmige Wärmesenke (72) mit einer Nutentiefe von H2 und Nutenbreite von B, wobei B > als B9 gilt. Das Slabkristall kann zwischen der U-förmigen (72) und einer geraden Wärmesenke (7) eingebaut werden. Dabei gilt H2 + H3 = H9 + 2·H8 (13).
Ein symmetrischer Aufbau kann erreicht werden, indem das Slabkristall zwischen zwei identischen Wärmesenken (73) eingebaut werden, wobei 2·H73 + H3 = H9 + 2·H8 erfüllt ist (14 und 15).
Eine weitere U-förmige Wärmesenke zeigt 16. Die U-Nuten hat eine Tiefe von H78 und eine Breite von B78. Diese U-förmige Wärmesenke wird zusammen mit der in 17 dargestellten Wärmesenke verwendet (18). Dabei gilt: H78 = H9 + 2·H8 + H81. Dies bedeutet, daß die unteren Kanten des Wärmesenkenpaars (78, 781) bündig sind und somit eine gleichmäßige thermische Kontakt der beiden Wärmesenke mit dem Träger (1) gewährleistet ist. Des Weiteren gilt B78 > B81 > B9.
Zu Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Baugruppe aus den Wärmesenken und dem Slabkristalls können das Wärmesenkenpaar wie (79) in 19 und (791) in 20 gebildet werden. Aus dem gleichen Grund gelten hierbei H79 + H799 = H9 + 2·H8 + H791, H799 = H791 + H3, B799 > B91 > B79 > B9.
Die Durchgangsbohrungen (69) sind für mechanische Befestigung vorgesehen.
Das Slabkristall kann dann zwischen dem Wärmesenkenpaar (79 und 791) eingebaut bzw. gelötet werden. Gleichzeitig wird auch mechanisch und thermisch Verbindung zwischen den beiden Wärmesenke hergestellt (vgl. 21).
Zur Vereinfachung der mechanischen Befestigung kann die Wärmesenke (75) mit Befestigungsbohrungen vorgesehen werden. 22 zeigt exemplarisch eine Wärmesenke mit zwei Durchgangsbohrungen (68). Einen Zusammenbau mit dem Slabkristall zeigt 23.
24 und 25 zeigen ein weiteres mechanisch stabiles Wärmesenkenpaar. Dabei werden die beiden Wärmesenken zunächst mechanisch zusammengeschraubt. Danach werden das Slabkristall eingelötet. Dadurch wird das Slabkristall mechanisch weitergehend geschönt vom mechanischen Druck.
Eine Alternative zur Verschraubung können das Wärmesenkenpaar zunächst zusammengelötet werden (vgl. 27). Danach wird das Slabkristall in die durch die beiden Wärmesenken gebildete Durchgangsöffnung (751) z. B. durch Kapillar-Effekt eingelötet oder eingeklebt.
Eine monolithische Wärmesenke (788) zeigt 28. Dabei wird aus einem Vollblock eine Durchgangsöffnung (761). Gleichzeitig werden Bohrungen (762) für die Festigung vorgesehen. Das Slabkristall kann in der Durchgangsöffnung der Wärmesenke eingebaut (eingelötet, -geklebt) werden (vgl. 29). Damit wird die mechanisch stabilste und thermisch effektivste Realisierung erreicht.
30 und 31 zeigt eine monolithische Wärmesenke für eine optische Komponente wie z. B. einen Laserrod mit einer runden Querschnitt. Hierbei wird die optische Komponente in die Öffnung der Wärmesenke eingebaut.
Um die mechanische Spannung zwischen den Wärmesenken und dem Slabkristall weiter zu reduziert und ja gar zu eliminieren, kann die Wärmesenke aus Kombination von Materialien gebildet. Die Materialien haben unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten und davon mindestens eine Materialsorte eine geringere oder etwa gleiche thermische Ausdehnung hat wie die des Slabkristalls. 32 zeigt eine Wärmesenke aus drei Schichten unterschiedlicher Materialien, jeweils mit einer Dicke von Dx, Dy und Dz. Für die Materialauswahl und die Schichtdicken sind maßgeblich, das die Wärmesenke möglichst gute Wärmeleitfähigkeit hat und ihre thermische Ausdehnung möglichst gleich der des Slabkristalls ist. Als Beispiel können als Materialien Kupfer und Molybdän, Keramik verwendet werden.
Einfachheit halb wird im folgenden die durch die Wärmesenke und das Slabkristall gebildete Einheit als Kristallgruppe genannt. 33 und 34 zeigen zwei unterschiedliche Perspektive zum Aufbau der Kristallgruppe (112) auf dem Träger. Dabei wird die Kristallgruppe (112) zunächst mit der Brücke (65) und Schrauben (67) auf einem Übergangsbauteil (101) mit einer Durchgangsöffnung (102) verschraubt. Der Übergangsbauteil (101) wird auf dem Träger (1) fixiert. Die Kristallgruppe kann auch auf den Übergangsteil oder auf den Träger gelötet werden. Dabei fließt die Verlustwärme entlang der Strahlrichtung. Das ist vorteilhaft zur Minimierung der thermischen Störung.
35 und 36 zeigen Anordnungen, bei den die Kristallgruppe direkt mit der Brücke (66) auf dem Träger verschraubt wird. Zur verbesserten thermischen Kontakt kann die Kristallgruppe auf den Träger gelötet werden.
37 zeigt eine Anordnung, bei der die Wärmesenken Verschraubungsbohrungen (68) haben und die Kristallgruppe direkt auf dem Träger geschraubt wird.
Die Kristallgruppe kann auch direkt auf dem Träger gelötet bzw. geklebt werden.
Zur symmetrischen Abführung der Verlustwärme durch die beiden Wärmesenken (75) ist es von Vorteil, das zwischen der unteren Wärmesenke und dem Träger eine Luftspalte (98) unmittelbar unter dem Slabkristall vorgesehen wird (vgl. 38). Dadurch kann die thermischen Widerstände der beiden Wärmesenke im wesentlichen ausgeglichen werden und die optische Keilwirkung des Slabkristall wegen unterschiedlichen Temperatur der beiden Wärmesenken minimiert wird.
Zur weiteren Minimierung der thermischen Widerstände können die Wärmesenken mit Kühlkanälen versehen werden. 39 zeigt ein Ausführungsbeispiel. In diesem Beispiele weist die Wärmesenke (711) Kühlkanäle (136) und Bohrungen (137) auf, die sowohl für die Wasserführung als auch für die Befestigung benutzt werden. 39a zeigt einen entsprechend Einsatz mit Bohrungen (138 und 139) für Wasserführung.
In 40 wird ein Zusammenbau einer Kristallgruppe gezeigt, wobei die O-Ringe (85) für die Abdichtung der wasserführenden Kanäle verwendet werden.
Maximale Kühlung kann erzielt werden, indem die Kühlkanäle wie Mikrokanäle ausgebildet werden, um die Kühlflächen zu vergrößern und die thermische Widerstände zu minimieren.
41 zeigt eine weitere Ausführung der Wärmesenken mit Kühlkanälen mit Abmessungen ähnlich wie 22. Die Wärmesenke wird mit Wasserführungsbohrung (130) und Kühlkanäle (131) versehen. Für die Abdichtung werden O-Ringnuten (8) in die Wärmesenke eingearbeitet. Selbstverständlich können die O-Ringnuten auch in die Verschraubung eingearbeitet werden. Parallel zur 23 wird das Slabkristall zwischen zwei Wärmesenke eingebaut vorteilhaft eingelötet (vgl. 42).
43 zeigt eine monolithische Wärmesenke mit Kühlkanälen. Hier wird das Slabkristall in die Durchgangsöffnung (140) eingebaut. Der Einbau kann durch Einkleben oder Einlöten erfolgen.
Die Kristallgruppe mit Kühlkanälen wird auf einem Träger mit passenden Kühlkanälen (3) und -bohrungen (135) aufgeschraubt (vgl. 44). Sie kann auch auf dem Träger geklebt oder gelötet werden.
Eine dauerhaft stabile Kristallgruppe kann durch Löten erreicht werden. Beim Löten kann ein einstufiges Verfahren angewendet werden, indem die Verbindungen vom Kristall und Wärmesenken über die Schichten (61) und von den beiden Wärmesenken über die Schichten (63) gleichzeitig realisiert werden. Auch ein mehrstufiges Verfahren kann verwendet werden. Z. B. bei einem zweistufigen Verfahren werden zunächst die Verbindungen über die Schichten (61) zwischen Kristall und Wärmesenken hergestellt. Anschließend wird die Verbindungen der beiden Wärmesenken über die Schichten (63) realisiert. Dabei wird für die Verbindung (63) Lötmaterial geringer Schmelztemperatur im Vergleich zum dem für die Verbindungen (61) verwendet. Die Verbindung der beiden Wärmesenken kann auch durch kleben hergestellt werden. Löten und Kleben können auch gemischt verwendet werden. Die Reihenfolge der Verbindungsprozesse können auch umgedreht werden.
Für die Lötprozesse oder Klebprozesse können die kapillaren Effekte ausgenutzt werden.
Für viele Anwendungen werden hohe Wiederholrate benötigt. Bei einem elektrooptischen Modulator steigt die notwendige Treiberleistung der Hochspannungsquelle mit der Wiederholrate. Auf anderer Seite nimmt die Treiberleistung der Hochspannung mit der sinkenden Schaltzeit des Treibers zu. Um die Treiberleistung zu reduzieren ist es deshalb vorteilhaft die Schaltzeit zu verlängert. Die Treiberleistung ist einfach zu erreichen, wenn die Schaltzeit des Treibers (die anfallende Flanke oder die Anstiegsflanke) länger als 10 ns gewählt wird.
In der obigen Beschreibung werden einige bevorzugte Ausführungen der Erfindung erläutert. Weitere Ausführungen können daraus abgeleitet werden. Die Einzelheiten der Modulatoranordnungen gemäß dieser vorliegenden Erfindung sind beispielsweise in den folgenden Abbildungen skizziert:
1: Eine Verstärkeranordnung, in der die optischen Komponenten (10, 20, 30, 40, 11, 31) auf einem gemeinsamen Träger (1) planarweise montiert sind,
2: Eine Querschnitt vom Träger mit Kühlkanäle (3),
3: Zur Kühlung des Trägers bzw. der optischen Komponenten werden Kühlrippen vorgesehen,
4: Zur Kühlung und Temperieren werden Peltier-Kühler (4) unter dem Träger angeordnet,
5: Ein Laserkristall mit einer rechteckigen Querschnitt, das Slabkristall (12),
6: Das Slabkristall (12) wird mit der Brücke (66) und den Schrauben (67) auf dem Träger montiert. Zur Vermeidung der Beschädigung werden Puffer-Schichten (61) verwendet,
7: Ein Aufbau, bei dem das Slabkristall auf dem Träger gelötet wird.
8: Eine Kristallgruppe, die aus zwei Wärmesenkenplatten besteht und das Slabkristall (12) zwischen den beiden Wärmesenken eingeklebt oder gelötet ist,
9: Eine Kristallgruppe, bei der die beiden Wärmesenken durch zwei Abstandsstück (633) mechanisch und thermisch verbunden werden. (63) symbolisieren die Lötschichten bzw. die Klebeschichten,
10: Eine L-förmige Wärmesenke (71),
11: Eine Kristallgruppe mit ein paar L-förmigen Wärmesenken,
12: Eine U-förmige Wärmesenke (72),
13: Eine Kristallgruppe, bei der eine U-förmige Wärmesenke (72) mit einer Streifenwärmesenke (7) kombiniert wird,
14: Eine U-förmige Wärmesenke (73),
15: Eine Kristallgruppe, bei der zwei gleich U-förmigen Wärmesenken verwendet werden,
16: Eine weitere U-förmige Wärmesenke (78),
17: Eine zur in 16 dargestellten Wärmesenke passende Wärmesenke (781),
18: Eine Kristallgruppe, die durch die Wärmesenke (78) und (781) gebildet wird,
19: Eine W-förmige Wärmesenke (79),
20: Eine zur Wärmesenke (79) passende Wärmesenke (791),
21: Zusammenbau der Kristallgruppe mit Wärmesenken (79) und (791),
22: Eine U-förmige Wärmesenke (75) mit Durchgangsbohrungen (68) für die Verschraubung,
23: Zusammenbau der Kristallgruppe mit zwei identischen Wärmesenken (75),
24: Eine U-förmige Wärmesenke (753) mit weiteren Durchgangsbohrungen zur Festschraubung eines Wärmesenken-Paars,
25: Zusammenbau eines Wärmesenkenpaar (755) durch Verschraubung,
26: Eine U-förmige Wärmesenke wie 22,
27: Zwei U-förmige Wärmesenken werden zunächst zusammengelötet, bzw. gelötet oder geklebt und bildet eine Wärmesenke mit einer Durchgangsöffnung (751), in die ein Slabkristall eingebaut wird,
28: Eine monolithische Wärmesenke (788) mit einer Durchgangsöffnung (761), in die das Slabkristall eingelötet oder eingeklebt wird,
29: Zusammenbau einer Kristallgruppe mit eingelötetem Slabkristall,
30: Eine monolitische Wärmesenke mit einer runden Öffnung,
31: Eine Kristallgruppe mit einem eingelöteten Slabkristall,
32: Eine schichtweise aufgebaute Wärmesenke mit einem Ausdehnungskoeffizienten, die etwa gleich wie die vom Kristall,
33: Befestigung einer Kristallgruppe auf dem Übergangsbauteil (101) mit einer Durchgangsöffnung für den Strahl (102). Der Übergangsbauteil wird mit dem Träger verschraubt,
34: Eine Draufsicht des Zusammenbaus,
35: Eine Anordnung, bei der die Kristallgruppe durch eine Brücke (66) auf dem Träger verschraubt wird,
36: Eine Anordnung, bei der die Kristallgruppe durch eine Brücke (66) auf dem Träger verschraubt wird,
37: Eine Anordnung, bei der die Kristallgruppe direkt auf dem Träger verschraubt wird,
38: Eine Anordnung, bei der die Kristallgruppe direkt auf dem Träger verschraubt wird, und zwischen dem Träger und der unteren Wärmesenke eine Luftspalt für den Ausgleich der thermischen Widerstände zwischen den oberen und unteren Teil der Wärmesenke dient,
39: Eine Wärmesenke mit Wasserkanälen (137, 136),
39a: Eine Einsatz für die Wasserführung in Wärmesenke (711),
40: Zusammenbau der Wärmesenke (711) mit den Einsätzen von 40 unter Verwendung von O-Ringen,
41: Eine weitere U-förmige Wärmesenke mit Kühlkanälen,
42: Zwei U-förmigen Wärmesenken werden Wasserdichte zusammen gebaut,
43: Eine monolitische Wärmesenke mit Kühlkanälen,
44: Verschraubung der Kristallgruppe mit dem Träger,
45: Einen Laseroszillator im wesentlichen aus den beiden Resonatorspiegel (55, 156), einem Polarisator (133) und einem elektrooptischen Modulator (134) und einem Prismenpaar (157, 158) und dem Lasermedium (151).

Claims

Verstärkeranordnung, bestehend aus optisch passiven Komponenten und optisch aktiven Komponenten, wobei Festkörpermedium oder Halbleiter als aktive Komponenten verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für effektive Kühlung mindestens eine der optischen Komponenten (10, 20, 30, 40, 11, 12, 31) eine plane Unterseite aufweist, wobei die optische Komponente direkt mit der Unterseite auf dem Träger (1) fixiert wird oder mindestens eine optische Komponente auf einer Wärmesenke montiert wird und die Wärmesenke auf dem Träger fixiert wird.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus Material hoher Wärmeleitfähigkeit z. B. Cu besteht.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus Material mit geringer thermischer Ausdehnung besteht.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) durch Materialien unterschiedlicher Eigenschaften, die schichtweise aufgebaut und verbunden werden, gebildet wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) auf einer gleichmäßigen und konstanten Temperatur gehalten wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) auf einer gekühlten Platten montiert wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichmäßige Kühlung der Träger (1) mit Wasserkühlkanälen (3) vorgesehen wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) mit Pettier-Elementen (4) gekühlt wird.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Kühlung in Verbindung der Pettier-Kühlung mindestens eine Platte mit Heat-Pipe verwendet wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Komponente durch die plane Unterseite auf dem Träger geklebt wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Komponente auf dem Träger verschraubt wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Komponente auf dem Träger gelötet wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Komponente über die thermische Kontakt ihrer planen Unterseite mit dem Träger (1) gekühlt wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Komponente auf einer Wärmesenke gebaut werden, wobei die Wärmesenke auf dem Träger fixiert wird und mit dem Träger thermisch kontaktiert wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der optischen Komponenten einen rechteckigen Querschnitt haben.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Komponente zwischen zwei Wärmesenke eingebaut wird.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke plattenförmig ausgebildet werden.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke L-förmig mit einer Fusslänge H1 ausgebildet werden, wobei H1 ein wenig größer als die Höhe der optischen Komponente ist.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke U-förmig mit einer Nutentiefe H2 und einer Breite B ausgebildet werden, wobei H2 ein wenig größer als die Höhe der optischen Komponente und B größer als die Breite der optischen Komponente ist.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutentiefe H2 ein wenig größer als die Hälfte der Höhe der optischen Komponente ist.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke Durchgangsbohrungen für die Fixierung aufweisen.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke mit Wasserkanäle vorgesehen werden.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur effizienten Kühlung die Wärmesenke mit Mikrokanäle vorgesehen werden.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der thermischen Ausdehnung von den Wärmesenken und der von optischen Komponenten die Wärmesenke schichtweise aus Materialien unterschiedlicher thermischer Ausdehnung gebildet wird, so das der thermische Ausdehnungskoeffizient der optischen Komponente und der Wärmesenke etwa gleich sind.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der optischen Komponente und den Wärmesenken gebildete Optikgruppe mit einer Brücke auf einem Zwischenhalter (101) fixiert wird und der Zwischenhalter wiederum auf dem Träger fixiert wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (64, 67) aus Materialien hoher Wärmeleitfähigkeit z. B. Kupfer besteht.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Fixierung und die thermische Kontakte der optischen Komponente zu den beiden Wärmesenke durch mechanischen Druck oder Kleben erfolgt werden.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Fixierung und die thermische Kontakte der optischen Komponente zu den beiden Wärmesenke durch Löten erfolgt werden.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der optischen Komponente und den beiden Wärmesenken gebildete Gruppe durch Verschrauben oder Kleben oder Löten mechanisch und thermisch auf dem Träger montiert wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärmesenke, die direkt Kontakt mit dem Träger hat, und dem Träger eine Luftspalt oder eine thermisch isolierende Schicht im Bereich unmittelbar unter der optischen Komponente vorgesehen wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Komponente eine aktive Komponente ist.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Komponente ein plattenförmiges Laserkristall ist.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke für Löten mit Weichlot wie Indium beschichtet werden.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Kontakt zwischen und mechanische Verbindung von den beiden Wärmesenke durch Löten hergestellt wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung ein Slabverstärker ist.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Strahlung durch einen Multipass mehrfach verstärkt wird
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Oszillatoren in einer Ebene angeordnet werden.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoren unabhängig von einander angesteuert werden können.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungskanäle durch ein Stack und einer Linsen-Array erzeugt werden.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modulation oder Güteschaltung mindestens ein Modulator verwendet wird.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator ein E/O-Modulator ist, der eine rechteckige Querschnitt hat.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Modulator als elektrooptisches Kristall BBO, RTP oder KD*P verwendet wird.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 40, 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator mehrere unabhänge Modulationskanäle aufweist.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß für hohe Leistungsanwendung das elektrooptische Kristall zwischen zwei Wärmesenken eingebaut wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeit des Treibers länger als 10 ns beträgt.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator ein sättigbarer Absorber ist.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung bzw. Anpassung der Strahlquerschnitt an die rechteckige Querschnitt der optischen Komponente mindestens ein Prisma verwendet wird.
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung bzw. Anpassung der Strahlquerschnitt ein Prismenpaar verwendet wird.
Verstärkeranordnung nach dem Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmedium und das Prisma bzw. das Prismenpaar zwischen zwei Resonatorspiegeln (5, 6) angeordnet wird
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modenanpassung der zu verstärkende Strahl vor der Einkopplung in das Verstärkungsmedium durch mindestens ein Prisma in Querschnitt geändert wird,
Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Querschnitt des Ausgangsstrahls mindestens ein Prisma verwendet wird.