DE1936228C

DE1936228C - Optical amplifier for coherent light (laser) with a pinhole as an entrance pupil

Info

Publication number: DE1936228C
Authority: DE
Inventors: Hubert Saint Germain les Arpajon Guillet (Frankreich)
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication date: 1971-07-08

Description

der Eintrittsfläche 5, der etwa 6° beträgt, hat den Zweck, durch die Eintrittsfläche S reflektierte Teilstrahlen daran zu hindern, auf den vor dem Laserstab 4 angeordneten Laser zu treffen, vorausgesetzt,the inlet surface 5, which is about 6 ° has to prevent the purpose of light reflected by the entrance face S sub-beams from taking on arranged in front of the laser rod 4 laser, provided

Zum Ausfiltern von Rauschen in einer optischen Verstiirkerkettc oder Laserkette ist es bereits bekannt (vgl. USA.-Patenlsehrjft 3 302 120), zwischen den einzelnen Verstärkern je eine Lochblende ausIt is already known to filter out noise in an optical amplifier chain or laser chain (see USA.-Patenlsehrjft 3 302 120), a perforated screen between each amplifier

nicht näher bestimmtem Material, deren öffnung »o der kreisförmigen Mittelöffnung 10 auf dieser Achse etwas größer als der Querschnitt des stimuliicrbaren befindet,unspecified material, the opening of which is greater than the circular central opening 10 on this axis is slightly larger than the cross section of the stimulable,

Mediums der Verstärker ist, so daß praktisch der Die Eintrittsflüche S des stabförmigen stimuliergesamte einfallende kohärente Lichtstrahl durch- baren Mediums (= Laserstabs) 4 ist im abgebildeten treten kann, und eine nachgeordnete Sammellinse Ausfuhrungsbeispiel schräg zur Längsachse des vorzusehen. 15, Laserstabs 4 zugeschnitten. Der Neigungswinkel «Medium is the amplifier, so that practically the whole of the rod-shaped stimulant Incident coherent light beam through the permeable medium (= laser rod) 4 is shown in the figure can occur, and a downstream converging lens embodiment at an angle to the longitudinal axis of the to be provided. 15, laser rod 4 cut. The angle of inclination "

Es ist ferner bereits bekannt, zur Begrenzung des
Durchmessers von Strahlen kohärenten Lichts oder
Laserstrahlen Lochblenden zu verwenden, die zwischen optischen Verstärkern (Lasern) einer Verstärkerkette angeordnet werden. Die bekannten Blen- «0 daß dieser weit genug vom Laser 2 entfernt ist, und den bestehen aus einer Metallfolie, die mit einem eine Reflexionswelle zu bilden, die die Verstärkung Werkstoff beschichtet ist, der die Laserstrahlen ab- begrenzen würde.It is also already known to limit the
Diameter of rays of coherent light or
To use laser beams perforated diaphragms, which are arranged between optical amplifiers (lasers) of an amplifier chain. The known aperture "0" that this is far enough away from the laser 2, and consists of a metal foil that is coated with a reflection wave to form the reinforcement material that would delimit the laser beams.

sorbiert. Diese bekannten Blenden haben den Nach- Infolge ihrer konkaven Austrittsfläche 6 zerstreutsorbed. These known diaphragms have dispersed as a result of their concave exit surface 6

teil, daß sie altern und auf ihrem Hand nach einer die Zerstreuungslinse 1 die eintretenden Randstrahgewissen Zeit glänzend werden, so daß sie Licht- 25 len, die einen Hohlzylinder 3' bilden, wobei diese Streuungen hervorrufen, die eine Reflexionswellc Zerstreuung die Randstrahlen am Auffallen auf die entstehen lassen, die teilweise die Verstärker verläßt.part that they age and on their hand after a the diverging lens 1 the incoming edge rays Time to become shiny, so that they light 25 len that form a hollow cylinder 3 ', these Causing scattering, which a reflection wave scattering the marginal rays on the incident on the let arise, which partially leaves the amplifier.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil der zuletzt genannten Lochblenden zu überwinden.It is therefore the object of the invention to overcome this disadvantage of the last-mentioned pinhole diaphragms.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Lochblende eine transparente Zerstreuungslinse mit MittelöfTnung verwendet wird, deren Eintrittsfläche eben und deren Austrittsfläche konkav gestaltet ist.This object is achieved in that a transparent diverging lens with a central opening is used as the perforated diaphragm is used whose entry surface is flat and the exit surface is concave.

Die konkave Austrittsfläche ist beispielsweise sphärisch, sie kann jedoch auch konisch sein.The concave exit surface is spherical, for example, but it can also be conical.

Die Mittelöffnung kann kreisförmig, aber auch elliptisch sein.The central opening can be circular, but also elliptical.

Eine besonders gute Unterdrückung von Streuslrahlung wird dadurch erreicht, daß die Rotationsachse der die Mittelöffnung begrenzenden Zylinder- 4.0 konkaven Austrittsfläche 6 der Zerstreuungslinse 1 fläche in der optischen Achse des kohärenten Lichts auf die Eintrittsfläche 5 geworfen werden und diese liegt, während die Normale der ebenen Eintrittsfläche
gegenüber der optischen Achse um einen solchen
kleinen Winkel geneigt ist, daß die elliptische: Mittelöffnung das kohärente Licht kreisförmig begrenzt. 45A particularly good suppression of scattered radiation is achieved in that the axis of rotation of the cylinder 4.0 concave exit surface 6 of the diverging lens 1 surface that delimits the central opening is thrown onto the entrance surface 5 in the optical axis of the coherent light and this lies while the normal of the flat entrance surface
with respect to the optical axis around such a
is inclined at a small angle so that the elliptical central opening delimits the coherent light in a circular manner. 45

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 im Längsschnitt einen optischen Verstärker
mit erfindungsgemäßer Lochblende, wobei die Normale der Eintrittsfläche der Lochblende senkrecht 50 Elüptizität von etwa 0,95, deren Wirkung jedoch zur Achse des einfallenden Lichtstrahls verläuft, und praktisch vernachlässigbar ist.F i g. 1 in longitudinal section an optical amplifier
with a perforated diaphragm according to the invention, the normal of the entrance surface of the perforated diaphragm being perpendicular to the ellipticity of about 0.95, the effect of which, however, extends to the axis of the incident light beam, and is practically negligible.

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei jedoch Der Aufbau kann ferner so vorgenommen sein,Fig. 2 is a view similar to Fig. 1, but the structure can also be made so

die Normale der Eintrittsfläche leicht gegen die daß die die Mittelöffnung 10 begrenzende Randfläche Strahlachse geneigt ist. 11 in Richtung der optischen Achse 9 des eintreten-the normal of the entry surface slightly against that of the edge surface delimiting the central opening 10 Beam axis is inclined. 11 in the direction of the optical axis 9 of the entering

Die Lochblende gemäß der Erfindung, wie sie in 55 den Strahls 3 ausgerichtet ist. Die Mittelöffnung F i g. 1 abgebildet ist, wird durch eine Zerstreuungs- kann schließlich so elliptisch sein, daß die Randünse 1 aus transparentem Glas gebildet, deren Ein- fläche 11 parallel zur Achse 9 eine Zylinderfläche um triUsfläche 7, auf die ein Strahl 3 kohärenten Lichts die Achse 9 ist.The pinhole according to the invention as it is aligned with the beam 3 in FIG. The center opening F i g. 1 is depicted, is finally so elliptical by a dispersion that the edge thinning 1 formed from transparent glass, the surface 11 of which is parallel to the axis 9 around a cylindrical surface triUsfläche 7, on which a beam 3 of coherent light is the axis 9.

von einem (nicht abgebildeten) vorangehenden opti- Durch eine derartig zur Achse 9 des Strahls 3 aus-from a preceding opti-

scliLMi Verstarker mit stabförmigem stimulierbarem 60 gerichtete Zerstreuungslinse 1 werden die nachein-Medium fällt, eben und deren Austrittsfläche 6 in ander von der Eintrittsfläche 5 des Laserstabs 4, die Form einer Kugelkalotti: ausgespart ist. beispielsweise um 6° geneigt ist, und der konkavenscliLMi amplifier with rod-shaped stimulable 60 directed diverging lens 1, the one after the medium falls flat and the exit surface 6 in the other of the entry face 5 of the laser rod 4, the form of a Kugelkalotti: is recessed. for example, is inclined by 6 °, and the concave

Eintrittüfläche 5 des Laserstabs 4 hindert und die aus der Austrittsfläche 6 austretende Strahlung einen toten Raum 8 aussparen läßt.Entrance surface 5 of the laser rod 4 prevents and from the exit surface 6 exiting radiation can leave a dead space 8 free.

Die Lochblende gemäß der Erfindung lenkt einen großen Teil der vom Laserstab 4 reflektierten Streustrahlung ab, der deshalb nicht die Austrittsfläche des vorhergehenden Laserstabs erreicht und daher mangels Absorption die Blende nicht altern läßt. Bei dem in F i g. 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel kommt es jedoch manchmal vor, daß unerwünschterweise Teilstrahlen des Strahls 3, die durch die Eintrittsfläche 5 des Laserstabs 4 reflektiert oder zurückgestreut: werden, durch eine zweite Reflexion an derThe pinhole according to the invention directs a large part of the scattered radiation reflected by the laser rod 4 from, which therefore does not reach the exit surface of the preceding laser rod and therefore due to a lack of absorption, the diaphragm does not age. In the case of the FIG. 1 illustrated embodiment However, it sometimes happens that undesirably partial beams of the beam 3 passing through the entrance surface 5 of the laser rod 4 reflected or backscattered: are, by a second reflection at the

altern lassen.let age.

Dieser Nachteil wird durch das in F i g. 2 abgebildete Ausführungsbeispiel vermieden.This disadvantage is caused by the in FIG. 2 illustrated embodiment avoided.

In F i g. 2 ist die Zerstreuungslinse 1 gegen die optische Achse 9 des Strahls 3 geneigt, so daß die Normale der Eintrittsfläche 7 einen Winkel β von etwa 10° mit der Achse 9 einschließt.In Fig. 2, the diverging lens 1 is inclined with respect to the optical axis 9 of the beam 3, so that the normal of the entrance surface 7 forms an angle β of approximately 10 ° with the axis 9.

Diese Neigung gibt der Zerstreuungslinse 1 eineThis inclination gives the diverging lens 1 a

Die Zerstreuungslinse 1 ist mit einer durchgehenden Mittelöffnung 10 versehen, deren DurchmesserThe diverging lens 1 is provided with a continuous central opening 10, the diameter of which

Austritlsfläche 6 der Zerstreuungslinse 1 reflektierten Teilstrahlen des Strahls 3 in einem Punkt P verExit surface 6 of the diverging lens 1 reflected partial beams of the beam 3 at a point P ver

ungefähr gleich dem eines stabförmigen stimulier- 65 einigt, der sich außerhalb der Eintrittsfläche 5 des baren Mediums oder Laserstabs 4 eines optischen Laserstabs 4 befindet.approximately equal to that of a rod-shaped stimulating 65 which is located outside the entrance surface 5 of the ble medium or laser rod 4 of an optical laser rod 4 is located.

Verstärkers für kohärentes Licht oder Lasers 2 ist, Um eine vollständige Abschirmung gegen Richt-Amplifier for coherent light or laser 2, in order to achieve a complete shielding against directional

der durch den Strahl 3 ausgelöst wird.which is triggered by beam 3.

oder Streustrahlung zu erhalten, wird die Blende ge-or scattered radiation, the aperture is

mliß der Erfindung vorzugsweise vor jedem Verstllrkerlaser einer Lnserkette angebracht.According to the invention, preferably before each amplifier laser attached to a chain.

Die konkave Austrlttsflllchc 6 der Zerstreuungslinse I kann anstatt sphärisch auch konisch sein, und das verwendete Glas kann ein lichtschwilchendes Glas, sein, das einen Teil der es durchsetzenden Lichtstrahlung absorbiert,The concave exit surface 6 of the diverging lens I can also be conical instead of spherical, and the glass used can be light-weakening Glass, which absorbs part of the light radiation passing through it,

Claims

Claims: to

1. Optical amplifier for coherent light (Laser) with a pinhole as the entrance pupil, the opening of which corresponds to the cross section of the stimulable Medium is the same, so that practically all coherent light can pass through it characterized that as a pinhole a transparent diverging lens (1) with central opening (10) is used, the entrance surface (7) is flat and has a concave outlet surface (6). on

2. Orifice plate according to claim 1, characterized in that the central opening (10) delimiting Cylinder surface (U) is perpendicular to the flat entry surface (7).

3. Orifice plate according to claim 1, characterized in that the axis of rotation of the cylinder surface (11) delimiting the central opening (10) forms a small angle (ß) with the normal of the flat entry surface (7).

A. Perforated diaphragm according to claim 3, characterized in that the axis of rotation of the cylindrical surface (II) forms an angle 00 of about KP with the normal of the planar inlet surface (7).

5. Orifice plate according to claim 1, characterized in that the concave Auslriltsflliche (6) is spherical.

6. Perforated diaphragm according to claim 1, characterized in that the concave Aiistritlsfliichc (6) is conical.

7. Orifice plate according to claim I, characterized in that the central opening (10) is circular is.

8. Orifice plate according to claim 1, characterized in that the central opening (10) is elliptical is.

9. pinhole according to claim I, characterized in that the transparent diverging lens (1) consists of a light-weakening glass.

10. Orifice plate according to one or more of claims I, 3, 4, 5, 6, 8 and 9, characterized in that that the axis of rotation of the cylinder surface (11) delimiting the milk opening (10) in the optical axis (9) of the coherent light lies, while the normal of the plane entrance surface (7) is inclined with respect to the optical axis by such a small angle that the elliptical central opening (10) delimits the coherent light in a circular manner.

1 sheet of drawings