DE19510713C2 - Solid-state laser apparatus with means for adjusting a temperature profile of the laser body - Google Patents

Solid-state laser apparatus with means for adjusting a temperature profile of the laser body

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DE19510713C2 DE1995110713 DE19510713A DE19510713C2 DE 19510713 C2 DE19510713 C2 DE 19510713C2 DE 1995110713 DE1995110713 DE 1995110713 DE 19510713 A DE19510713 A DE 19510713A DE 19510713 C2 DE19510713 C2 DE 19510713C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Festkörperlaservorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. The invention relates to a solid-state laser apparatus of the type specified in the preamble of claim 1.

Festkörperlaser, die als laseraktives Medium Kristalle oder Gläser enthalten, gehören wegen ihres relativ einfachen Aufbaus und der hohen erzielbaren Impulsleistung zu den in der Praxis wichtigsten Lasertypen. Solid-state lasers which contain as the active laser medium crystals or glasses belong because of their relatively simple structure and the high achievable pulse power to major in practice laser types.

Sie werden mit Lampen verschiedener Gasfüllung und Bauart, Leuchtdioden oder mit Lasern - etwa Halbleiterlasern - gepumpt, wobei die Pumplichtquelle so zu wählen ist, daß der Hauptanteil der emittierten Strahlung im Spektralbereich der Absorptionsbanden des Lasermediums liegt. They are with lamps of different gas filling and type, light emitting diodes or lasers - pumped, the pump light source must be selected so that the main proportion of the emitted radiation is in the spectral range of the absorption bands of the laser medium - such as semiconductor lasers. Aus diesem Grund kann der Einsatz von im nahen Infrarot (NIR) emittierenden, durch entsprechende Dotierung exakt auf die Haupt-Absorptionsbanden abstimmbaren Halbleiterlasern zum Pumpen von YAG (Yttrium-Aluminium-Granat)-Festkörperlasern aus energetischer Sicht sehr effizient sein. For this reason, the use of near infrared (NIR) emitting tunable by corresponding doping exactly to the main absorption bands semiconductor lasers can be very efficient for pumping YAG (yttrium aluminum garnet) -Festkörperlasern from an energetic point of view. Hiermit wird eine Pumplichtausnutzung (ausgedrückt durch die sogenannte "slope efficiency" - vgl. dazu die Ausführungen weiter unten) von 70 bis weit über 90% erreicht. Herewith a pumping light utilization (expressed through the so-called "slope efficiency" - cf. The comments below) reaches from 70 to well over 90%. Diese Pumplichtquellen finden daher in den sogenannten DPSS(Diode Pumped Solid-State)-Laseranordnungen zunehmende Verbreitung. Therefore, these pumping light sources are increasingly widespread in the so-called DPSS (Diode Pumped Solid State) -Laseranordnungen.

Der zunehmende Einsatz und die künftig zu erwartenden ausgezeichneten Marktchancen des miniaturisierten DPSS-YAGLasers resultieren auch aus der Möglichkeit, damit bei einfachem Aufbau hohe Leistungen im Impulsbetrieb bei hoher Folgefrequenz wie auch im kontinuierlichen Betrieb und ein nahezu ideal Gauß'sches Strahlprofil zu erreichen. The increasing use and expected future excellent market opportunities of the miniaturized DPSS YAG laser also result from the way in order to achieve high performance in pulsed mode at high repetition rate and in continuous operation and a nearly ideal Gaussian beam profile with a simple design.

Hier tritt jedoch mit dem sogenannten "thermal lensing", der unkontrollierten Bildung von linsenartig wirkenden Brechzahlgradienten-Bereichen und ggf. (bei infolge hoher volumenspezifischer Pumpleistung) auch von doppelbrechenden Bereichen im Laserkörper ein ernstes Problem auf, das zu einer unkontrollierten Brechung des Laserstrahls und damit zu einer starken Verschlechterung der Strahlqualität führt. Here, however, occurs with the so-called "thermal lensing", the uncontrolled formation of lens-like acting refractive index gradient areas and optionally (when a result of high volume-specific pump power) are also in the birefringent areas in the laser body is a serious problem that an uncontrolled refraction of the laser beam and leads to a strong deterioration of the beam quality.

Die Auswirkungen des "thermal lensing" sind insbesondere im Zusammenhang mit einer Frequenzvervielfachung (speziell-verdopplung) der erzeugten Laserstrahlung durch nichtlineare Effekte nicht hinnehmbar, weil die Frequenzverdopplungseffizienz und damit die erzielbare Ausgangsleistung mit abnehmender Strahlqualität bei der gewünschten Endfrequenz stark absinkt. The impact of the "thermal lensing" are unacceptable in particular in connection with a frequency multiplication (specially-doubling) of the laser radiation generated by nonlinear effects because the frequency doubling efficiency and the achievable output power greatly decreases with decreasing beam quality at the desired end frequency.

Es wurde versucht, durch Einsatz von Laserkristallen mit trapezförmiger Längs schnittgestalt (sogenannter SlabGeometrie), bei denen der Strahl nicht geradlinig längs einer Kristall-Längsachse, sondern nach Eintritt in den Kristall unter dem Brewster-Winkel zickzackartig in einer Ebene zwischen zwei gegenüberliegenden Umfangsflächen verläuft, den störenden Einfluß des "thermal lensing" zu kompensieren. It has been attempted by use of laser crystals having a trapezoidal longitudinal-sectional shape (so-called SlabGeometrie) in which the beam is not in a zigzag manner is straight along a crystal axis but after entry into the crystal at the Brewster angle in a plane between two opposite peripheral surfaces, to compensate for the disturbing influence of "thermal lensing". Eine Weiterentwicklung dieses Prinzips ist in EP 0 301 526 B1 beschrieben, wonach sich der Strahl im Kristall schraubenartig unter jeweils sequentieller Reflexion an allen Umfangsflächen ausbreitet. A further development of this principle is described in EP 0301526 B1, according to which the beam propagates in the crystal helically under each sequential reflection on all peripheral surfaces. Die Bearbeitung der Kristalle ist hierbei jedoch sehr aufwendig, der Kompensationseffekt hat sich als unbefriedigend erwiesen und die Laserschwelle erhöht sich merklich. The processing of the crystals is here but very expensive, the compensation effect has proved to be unsatisfactory and the laser threshold increases significantly.

In der nachveröffentlichten Schrift DE 44 02 688 A1 hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen, bei einem transversal gepumpten DPSS (diode pumped solid state)-Laser das Pumplicht in Richtung der Längsachse eines stabförmigen Laserkristalls in seiner Intensität zu modulieren, wodurch abwechselnd angeordnete Bereiche mit hoher und mit niedriger Energiedichte im Kristall erzeugt werden sollen. In the post-published document DE 44 02 688 A1 by the inventors of the present application has proposed, in a transversely pumped DPSS to modulate (diode pumped solid state) laser, the pumping light in the direction of the longitudinal axis of a rod-like laser crystal in its intensity, thereby alternately arranged regions with high and are to be generated in the crystal with low energy density. Dieses Vorgehen ist bei front-end-gepumpten Anordnungen nicht durchführbar und erfordert zur zuverlässigen Realisierung über längere Betriebs dauern (während derer mit Parameteränderungen oder auch Ausfällen von Pumplichtquellen gerechnet werden muss) eine aufwendige Ansteuer- und Kontrollelektronik. This approach is not feasible for front-end-pumped configurations and requires the reliable implementation for extended operation last (during which must be expected parameter changes or failures of pump light sources) a complex drive and control electronics.

Aus der Schrift U. J Greiner et al., "Diode-Pumped Nd: YAG Laser Using Reflective Pump Optics", Applied Physics B 58 ( 1994 ), Seiten 393 bis 395, ist es bekannt, in einer Festkörperlaservorrichtung einen transversal gepumpten Laserstab mit einer röhrenförmigen, wasserdurchflossenen Kühleinrichtung zu umgeben, um das Auftreten von "thermal lensing" zu vermeiden. From document U. J Greiner et al, "Diode-Pumped Nd: YAG Laser Using Reflective pumping Optics"., Applied Physics B 58 (1994), pages 393-395, it is known, in a solid-state laser device comprises a transversely pumped laser rod to surround a tubular water-carrying cooling device in order to avoid the occurrence of "thermal lensing". Nachteilig ist bei einer solchen Vorrichtung jedoch, dass eine derartige Kühlung die Ausbildung eines Temperatur gradienten senkrecht zur Längsachse des Laserkörpers nicht völlig verhindern kann und auch das die Strahlqualität mindernde "thermal lensing" nicht vollständig beseitigt wird. A disadvantage with such a device, however, that such a cooling, the formation of a temperature gradient perpendicular to the longitudinal axis can not entirely prevent the laser body and is not completely removed, the beam quality-reducing "thermal lensing".

Die DE 39 30 328 A1 beschreibt eine gattungsgemäße Festkörperlaservorrichtung, bei der dem "thermal lensing" in einem plattenförmigen Laserkörper mit fluidgekühl ten Seitenschienen begegnet wird, die den Laserkörper in einem Längsabschnitt an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen kontaktieren. DE 39 30 328 A1 describes a generic solid-state laser apparatus in which is encountered in a plate-shaped laser body with fluidgekühl th side rails of the "thermal lensing", which contact the laser body in a longitudinal section on two opposing side surfaces. Mit Hilfe der Seitenschienen wird in diesem Längsabschnitt der Temperaturverlauf des Läserkörpers nahe den Seitenflächen beeinflusst. With the help of the side rails of the temperature profile of the Läserkörpers is affected near the side surfaces in the longitudinal section. Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass das "thermal lensing" nicht vollständig beseitigt werden kann. This device also has the disadvantage that the "thermal lensing" can not be completely eliminated.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Festkörperlaservorrichtung der eingangs genannten Art mit möglichst geringer Beeinträchtigung der Strahlqualität aufgrund des "thermal lensing" anzugeben. The object of the invention is therefore to provide a solid-state laser apparatus of the type mentioned with minimum degradation of the beam quality due to the "thermal lensing".

Diese Aufgabe wird durch eine Festkörperlaservorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a solid-state laser apparatus having the features of claim 1.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, durch gezielte lokale Steuerung einer effizienten Wärmeableitung aus dem Lasermedium und/oder lokale Kühlung und/oder Zusatzheizung im Laserkörper (Stab bzw. Platte) in Längsrichtung, dh in Strahllaufrichtung, abwechselnd Bereiche mit höherer und mit niedrigerer Temperatur zu erzeugen. The invention includes the idea, through specific local control of an efficient heat dissipation from the laser medium and / or local cooling and / or auxiliary heating in the laser body (rod or plate) in the longitudinal direction, ie, in beam direction, alternating regions of higher and lower temperature to produce. Dadurch werden in dem Material alternierend Brechzahl gradienten mit unterschiedlichem Vorzeichen aufgebaut. Characterized refractive index are alternately gradient of opposite sign constructed in the material. Nach deren Durchlaufen weist die Strahlform eines sich in Längsrichtung des Kristalls ausbreitenden Strahls gegenüber der Strahlform eines Strahls, wie er ohne thermische Effekte im Material vorläge, keine wesentlichen Unterschiede auf, weil die "lensing"-bedingten Strahlablenkungen bzw. -verformungen an den einzelnen Brechzahlgradienten sich über die Gesamtlänge des Laserkörpers im wesentlichen aufheben. After their passage through, the beam shape of a propagating in the longitudinal direction of the crystal beam with respect to the beam shape of a beam as it acted without thermal effects in the material, no significant differences because the "lensing" -bedingten beam deflections or deformations at the individual refractive index gradient cancel the full length of the laser body essentially.

Dieser Gedanke hat vielgestaltige Ausprägungsmöglichkeiten in speziellen Festkörperlaser-Konfigurationen, auch über den transveral gepumpten miniaturisier ten DPSS-Laser hinaus. This idea has multiform expression possibilities in special solid-state laser configurations via the transversally pumped miniaturized th DPSS lasers out.

Als Mittel zur Einstellung eines vorbestimmten Temperatur-profils kann zum einen eine an mindestens einer Umfangsfläche des Laserkörpers vorgesehene Anordnung zur hochwirksamen Wärmeableitung vom Laserkörper an die Umgebung (speziell die Luft) vorgesehen sein, die in Richtung der Längsachse des Laserstabes periodisch abwechselnd Abschnitte mit höherem und niedrigerem Wärmeübergangswiderstand aufweist. As a means for setting a predetermined temperature profile on the one hand provided on at least a peripheral surface of the laser body arrangement for highly effective heat dissipation from the laser body to the ambient can (especially air) can be provided which periodically alternating in the direction of the longitudinal axis of the laser rod sections with higher and has a lower heat transfer resistance.

Diese Anordnung kann auf einfache und kostengünstig herstellbare Weise im wesentlichen durch mindestens einen metallischen Wärmeleitkörper mit sich periodisch abwechselnden Vorsprüngen und Aussparungen gebildet sein, bei dem die Vorsprünge dem Laserkörper zugewandt sind und in gutem thermischen Kontakt an dessen Umfangsfläche anliegen, während die Aussparungen jeweils einen Abstandsbereich mit schlechtem thermischen Kontakt zum Laserkörper bilden. This arrangement may be formed in a simple and economically producible manner basically by at least one metallic heat-conducting body with periodically alternating projections and recesses, wherein the projections are facing the laser body and lie in good thermal contact on its peripheral surface, while the recesses each have a distance range form with poor thermal contact with the laser body. Anstelle der Abstandsbereiche können zwischen den Bereichen mit hoher Wärmeleitfähigkeit auch wärmeisolierende Bereiche vorgesehen sein. Instead of the spacer regions and heat insulating portions may be provided between the areas of high thermal conductivity.

Anstelle einer speziell gestalteten Wärmeableitanordnung oder zusätzlich zu dieser kann weiterhin eine an der Umfangsfläche des Laserkörpers angeordnete aktive Heiz- und/oder Kühlvorrichtung vorgesehen sein, die so ausgeführt ist, daß sie in Richtung der Längsachse des Laserkörpers periodisch abwechselnd Bereiche mit höherer und niedrigerer Umfangstemperatur und damit auch Temperaturgradienten im Inneren des Materials erzeugt. Instead of a specially configured heat dissipating or in addition to a disposed on the peripheral surface of the laser body active heating and / or cooling apparatus may be further provided, which is designed so that it in the direction of the longitudinal axis of the laser body periodically alternating regions of higher and lower circumferential temperature and thus also produces temperature gradient inside the material.

Hierfür kann einerseits eine aktive, insbesondere elektrisch betriebene, Kühlvor richtung mit in Richtung der Längsachse des Laserkörpers in Abständen angeord neten Kühlelementen oder -bereichen vorgesehen sein. This may on one hand be provided with -regions in the direction of the longitudinal axis of the laser body at intervals angeord Neten cooling elements or active, in particular electrically driven, Kühlvor direction. Dies kann etwa eine Zeilenanordnung von Peltierelementen sein. This may be as a linear array of Peltier elements.

Andererseits können die alternierenden T-Gradienten auch durch eine, insbesondere elektrisch betriebene, Zusatz-Heizvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserstabes in Abständen angeordneten Heizelementen oder -bereichen erzeugt werden - natürlich im Kombination mit einer wirksamen Wärmeableitvorrichtung. On the other hand, the alternating T-gradient may also be one, in particular electrically driven, auxiliary heating apparatus having arranged in the direction of the longitudinal axis of the laser rod at intervals heating elements or generated -regions - of course in combination with an effective heat sink.

Auch eine Kombination einer Heiz- mit einer Kühlvorrichtung mit alternierend angeordneten Kontaktbereichen zum Laserkörper ist möglich. Also, a combination of a heating with a cooling device with alternately arranged areas of contact to the laser body is possible.

Schließlich kann als besonders einfache, wirkungsvolle und kostengünstig verfügbare Anordnung eine elektrisch betriebene, nach dem Peltier-Effekt arbeitende, kombinierte Heiz-/Kühlvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserstabes abwechselnd angeordneten Kühl- und Heizbereichen vorgesehen sein. Finally, an electrically operated, operating according to the Peltier effect, combined heating / cooling device with alternately arranged in the direction of the longitudinal axis of the laser rod cooling and heating portions may be provided as a particularly simple, effective and inexpensive arrangement available.

Die genannten speziellen Anordnungen können jeweils - einzeln oder in Kombination - an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Laserkörpers angeordnet sein. The specific arrangements mentioned may in each case - individually or in combination - may be arranged on two opposite side surfaces of the laser body.

Der Laserkörper ist insbesondere ein Miniatur-Laserkristall aus Nd- oder Yb- dotiertem YAG mit quaderförmiger Gestalt oder mindestens einer dem Wärme ableitkörper bzw. dem Kühl- und/oder Heizelement zugewandten ebenen Fläche. The laser body is in particular a miniature laser crystal of Nd or Yb doped YAG with parallelepiped shape or at least one of the heat dissipator and the cooling and / or heating element facing flat surface. Bei einem quaderförmiger Kristall können die Abmessungen beispielsweise ca. 20 × 20 × 5 mm sein. In a block-shaped crystal, the dimensions may be 5 mm, for example, about 20 × 20 ×.

In einer - praktisch bevorzugten - transversal gepumpten Anordnung ist mindestens eine seitlich vom Laserkörper (transversal) angeordnete Pumplichtquelle vorgesehen, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Längsachse in diesen einstrahlt. In a - preferred virtually - transversely pumped arrangement at least one side of the laser body (transversal) arranged pumping light source is provided which irradiates substantially perpendicularly to the direction of longitudinal axis thereof. Vorzugsweise sind aber mehrere, insbesondere beidseitig des Laserkörpers, angeordnete NIR-Halbleiterlaser als Pumplichtquellen vorgesehen. Preferably, however, particularly on both sides of the laser body, arranged NIR semiconductor lasers are several, is provided as the pumping light sources. Zwischen den Lichtaustrittsflächen der Laserdioden und dem Festkörperlaserkörper sind bevorzugt Lichtleitfasern zur Führung des Pumplichtes vorgesehen. Between the light exit surfaces of the laser diode and the solid laser body optical fibers are preferably provided for guiding the pumping light. Dadurch ist eine sehr kompakte Ausbildung der Pumpeinheit als Laserdioden-Lichtleitfaser-Block möglich. This provides a very compact design of the pump unit as a laser diode optical fiber block is possible.

Zur Realisierung einer kompakten und gleichzeitig geometrisch hochstabilen Laservorrichtung und zur technologischen Vereinfachung sind vorzugsweise mindestens der Laserkörper und der Resonator mit der Anordnung zur Wärme ableitung und/oder der Heiz- und/oder Kühlvorrichtung als zusammenhängende kompakte Einheit aufgebaut. In order to realize a compact and simultaneously geometrically highly stable laser device and for the technological simplification least the laser body and the resonator are preferably lead with the device for heat and / or constructed in the heating and / or cooling device as a coherent compact unit. Unter Verwendung kommerziell verfügbarer Kühlarrays sind der Laserkörper und der Resonator vorteilhaft auf einer - insbesondere zweifach kaskadierten - Peltierelementanordnung mit Al 2 O 3 -Grundplatte, als Träger mittels der SMD(Oberflächenmontage)-Technologie montiert, speziell auf den Träger aufgelötet oder wärmeleitfähig aufgeklebt. 3 -Grundplatte, as a carrier by means of the SMD (surface mount) Peltier element arrangement with Al 2 O technology mounted, especially soldered on the support or thermally conductive bonded - using commercially available cooling arrays of the laser body and the resonator are advantageous on an - in particular two times cascaded.

Die Seitenflächen des Laserkörpers, an denen kein Pumplicht eingekoppelt wird, sind zur effizienten Ausnutzung des Pumplichtes metallisiert, zur Unterdrückung parasitärer Moden jedoch nicht poliert. The side surfaces where no pump light is coupled into the laser body are metallized to make efficient use of the pump light, but not polished to the suppression of parasitic modes. Das über die andere(n) Seitenfläche(n) eingekoppelte Pumplicht kann hier mehrfach diffus reflektiert werden, parasitäre Moden können jedoch nicht reflektiert und verstärkt werden. The over the other (s) side surface (s) coupled-in pump light can be diffusely reflected repeatedly herein, but parasitic modes can not be reflected and amplified. Die Anordnung kann daher durch den Fortfall einer Modenblende (die zudem in nachteiliger Weise einen Teil der erzeugten Strahlleistung ausblenden und damit vernichten würde) vereinfacht gestaltet sein. The assembly can therefore through the elimination of a mode diaphragm (which also hide a part of the beam power generated in a disadvantageous manner and thus would destroy) be designed simplified.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft für Festkörperlaservor richtungen mit Frequenzvervielfachung, speziell-verdopplung, einsetzbar, bei denen zusätzlich in der Laserkavität (dh zwischen den Resonatorspiegeln) ein Frequenz vervielfacherelement, insbesondere ein Frequenzverdopplerkristall (KDP = Kaliumdiposphat, KTP = Kaliumtitanylphosphat, Lithiumniobat o. ä.) mit nicht linearen optischen Eigenschaften vorgesehen ist. The inventive arrangement is particularly advantageous for Festkörperlaservor directions with frequency multiplication, especially doubling, can be used in which in addition in the laser cavity (ie, between the resonator), a frequency vervielfacherelement, in particular a frequency doubling crystal (KDP = Kaliumdiposphat, KTP = potassium titanyl phosphate, lithium niobate o. Ä .) with non-linear optical properties is provided.

Da es bei einer solchen Anordnung besonders auf die Stabilität der Abmessungen und der relativen Lage der Komponenten ankommt, ist hier speziell die oben bereits erwähnte Ausführung als kompakte Einheit vorteilhaft, wobei der Frequenzverdopp lerkristall in die zusammenhängende kompakte Einheit integriert ist. Since it is important in such an arrangement particularly on the stability of the dimensions and the relative position of the components, the embodiments already mentioned above as a compact unit is here advantageously specifically, the Frequenzverdopp lerkristall is integrated into the continuous compact unit. Dabei kann die dem Laserkörper abgewandte Stirnfläche des Frequenzverdopplerkristalls insbesondere zugleich als vollreflektierende Resonatorspiegelfläche und die dem Frequenzverdopplerkristall abgewandte Stirnfläche des Laserkörpers als Auskoppel spiegel ausgebildet sein. The remote from the end face of the frequency doubling crystal laser body can in particular also be formed as a fully reflective Resonatorspiegelfläche and facing away from the end face of the laser frequency doubling crystal body as output coupling mirror. Diese Anordnung ist - obzwar sie hohe Anforderungen an die Qualität der Oberflächenbearbeitung der Kristall-Stirnflächen stellt - technolo gisch relativ einfach realisierbar, und der Umfang aufwendiger Justierarbeiten wird minimiert. This arrangement is - although it places high demands on the quality of the surface finish of the crystal faces - technolo cally relatively easy to implement, and the scope consuming adjustment work is minimized.

Die als kompakte Baugruppe aufgebaute Laservorrichtung weist zweckmäßigerwei se einen Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur, eine mit dessen Ausgang verbundene Regeleinheit und eine mit deren Ausgang verbundene Heiz- und/oder Kühleinrichtung zur Konstanthaltung der Temperatur der Baugruppe auf, um temperaturschwankungsbedingte Geometrieänderungen, die zu einer Verschlechte rung der Laserparameter führen würden, zu minimieren. The constructed as a compact assembly laser device has zweckmäßigerwei se a temperature sensor for detecting the temperature, means connected to the output control unit and means connected to the output of the heating and / or cooling device for keeping constant the temperature of the module on to temperature variation induced geometrical changes to a Verschlechte would lead tion of the laser parameters to minimize.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in zweckmäßiger Weise im Zusammenhang mit einer Pumpanordnung realisiert sein, mit der der Laserkristall möglichst homogen ausgeleuchtet wird. The inventive arrangement can be implemented in an expedient manner in connection with a pump arrangement with which the laser crystal is illuminated as homogeneously as possible. Hierzu können in den Laserkristall an den Seiten flächen, über die das Pumplicht eingekoppelt wird, zusätzlich Diffusorelemente eingearbeitet sein, die in Art der Ulbricht-Kugel wirken. For this, in the laser crystal can surfaces on the sides, through which the pump light is coupled, diffuser elements be incorporated in addition, which act in the manner of the integrating sphere.

Vorteilhaft kann sie andererseits jedoch auch mit einer Pumpanordnung realisiert sein, mit der in Richtung der Laserkörper-Längsachse periodisch abwechselnd Bereiche höherer und niedrigerer Leuchtdichte erzeugt werden. Advantageously, they can also be realized with a pump assembly on the other hand, however, areas of higher and lower luminance are produced in the direction of the laser body longitudinal axis periodically alternately. Wichtig ist in jedem Falle, daß das Temperaturfeld im Laserkristall langzeitstabil eingestellt werden kann. that the temperature field in the laser crystal can be set long-term stability is important in any case.

Ein optimierter Betrieb einer solchen Laservorrichtung wird möglich, wenn eine Verarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, die ausgangsseitig mit einem Steuer eingang der Heiz- und/oder Kühlvorrichtung und/oder der Steuereinrichtung für die Pumplichtquelle(n) verbunden ist und über die ein vorbestimmtes Temperaturprofil und/oder eine vorbestimmte Leuchtdichteverteilung in Richtung der Längsachse des Laserkörpers eingestellt bzw. aufrechterhalten wird. An optimized operation of such a laser device is possible, when a processing device is provided, the input-output side with a control of the heating and / or cooling device and / or the control device for the pump light source (s) and via which a predetermined temperature profile and / or a predetermined luminance distribution is adjusted in the direction of the longitudinal axis of the laser body or maintained.

In einer vorteilhaften Ausbildung können im Laserresonator Mittel zur Formung des Strahlquerschnittes vorgesehen sein, mit denen sich aus dem üblicherweise beim YAG-Laser nicht a priori kreisförmigen Strahlquerschnitt ein im wesentlichen kreisförmiger Querschnitt bilden läßt. In an advantageous embodiment may be provided in the laser resonator means for shaping the beam cross section, with which can be formed from the usually circular, when YAG laser is not a priori beam cross-section, a substantially circular cross-section. Dies kann im einfachsten Falle eine sogenannte Modenblende sein (bei der die Optimierung des Strahlquerschnitts allerdings mit einem Verlust an auskoppelbarer Ausgangsleistung erkauft wird), oder es kann ein geeignet geformtes Refraktorelement verwendet werden. This may in the simplest case a so-called mode aperture to be (in the optimization of the beam cross-section is, however, paid for with a loss of auskoppelbarer output), or it can be a suitably shaped refractor be used.

Eine noch verbesserte Frequenz- bzw. Modencharakteristik kann durch das zusätzliche Vorsehen eines sogenannten "Seeders", dh einer Laserdiode mit optischer Anordnung zur longitudinalen Einkopplung der Strahlung in den (Festkörper-)Laserkörper durch den Rückseitenspiegel des Resonators hindurch, erreicht werden. An even improved frequency or mode characteristic can "seeder" by the additional provision of a so-called, that is a laser diode with an optical arrangement for longitudinal coupling of the radiation in the (solid state) Laser body through the rear mirror of the resonator pass, can be achieved. Damit kann die Strahlung des Festkörperlasers, die ohne eine solche Anordnung mehrere Moden innerhalb einer Bandbreite von etwa 4.4 GHz aufweist, im wesentlichen auf eine Mode bzw. Frequenz verriegelt werden ("injection locking"). Thus, the radiation of the solid-state laser having such an arrangement without multiple modes within a bandwidth of about 4.4 GHz, substantially locked in some fashion or frequency ( "injection locking").

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn zeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzug ten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Advantageous developments of the invention are marked in the dependent claims is characterized and are described in more detail below together with the description of Favor th embodiment of the invention with reference to FIGS. Es zeigen: Show it:

Fig. 1a eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper und Wärmeableitkörper gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, FIG. 1a is a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body and heat-dissipating device according to an embodiment of the invention,

Fig. 1b eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper und Kühlanordnung gemäß einer weiteren Ausführungs form der Erfindung, FIG. 1b shows a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body and cooling arrangement according to another execution form of the invention,

Fig. 1c eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper, Zusatzheizung und Wärmeableitkörper gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1c shows a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body, additional heating and heat-dissipating device according to another embodiment of the invention,

Fig. 1d eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper und kombinierter Heiz- und Kühlanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1d shows a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body and combined heating and cooling arrangement according to a further embodiment of the invention,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des "thermal lensing"-Effekts beim Stand der Technik, Fig. 2 is a schematic diagram for explaining the "thermal lensing" effect in the prior art,

Fig. 3a eine vereinfachte Längsschnittdarstellung einer Bauform der Anord nung gemäß Fig. 1a, Fig. 3a is a simplified longitudinal sectional view of a design of the Anord voltage according to Fig. 1a,

Fig. 3b eine vereinfachte Draufsicht der Bauform nach Fig. 1a, FIG. 3b shows a simplified plan view of the design according to Fig. 1a,

Fig. 3c eine vereinfachte Querschnittsdarstellung der Bauform nach Fig. 1a, Fig. 3c is a simplified cross-sectional view of the design according to Fig. 1a,

Fig. 4 eine vereinfachte perspektivische Gesamtansicht einer Festkörperla servorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 is a simplified overall perspective view of a Festkörperla servorrichtung according to an embodiment of the invention,

Fig. 4a eine Detaildarstellung einer Abwandlung der in Fig. 4 gezeigten Vor richtung, FIG. 4a is a detail view of a modification of the pre direction shown in Fig. 4,

Fig. 5 eine vereinfachte perspektivische Gesamtansicht einer Festkörperla servorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (mit Frequenzverdopplung), Fig. 5 servorrichtung a simplified overall perspective view of a Festkörperla according to another embodiment of the invention (with frequency doubling),

Fig. 5a eine Detaildarstellung einer Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten Vor richtung, FIG. 5a is a detail view of a modification of the pre direction shown in Fig. 5,

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Modifizierung der in Fig. 4 bzw. Fig. 5 gezeigten Ausführungsformen, Fig. 6 is a schematic diagram of a modification of the embodiments shown in Fig. 4 or Fig. 5,

Fig. 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Meß- und Steuerschaltung für eine Festkörperlaservorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung und Fig. 7 is a simplified block diagram of a measuring and control circuit for a solid-state laser apparatus according to an embodiment of the invention, and

Fig. 8 eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung einer vorteilhaften Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 8 is a graph illustrating an advantageous effect of the apparatus according to the invention.

Fig. 1a zeigt in einer Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einen in der Längsschnitt gestalt rechteckigen Nd-dotierten YAG-Laserkristall 1 mit je einem auf der Oberseite 1 a und der Unterseite 1 b angeordneten - in der Figur nur ausschnittsweise gezeigten - Metallkörper 2 und 3 aus massivem Aluminium zur Wärmeableitung aus dem Laserkristall an die umgebende Atmosphäre. FIG. 1a shows in a schematic representation (in longitudinal section) has a shape in the longitudinal section of rectangular Nd-doped YAG laser crystal 1 with one on the top 1a and the bottom 1b arranged - only partially shown in the figure - metal bodies 2 and 3 of solid aluminum to dissipate heat from the laser crystal to the surrounding atmosphere.

Die gleichartig aufgebauten Wärmeableitkörper 2 , 3 haben jeweils in den Laserkristallflächen 1 a bzw. 1 b zugewandter Lage eine profilierte Oberfläche mit im Querschnitt rechteckigen Schlitzen 2 a bzw. 3 a, zwischen denen jeweils mit dem Laserkristall in Kontakt stehende Bereiche 2 b bzw. 3 b der Wärmeableitkörper 2 bzw. 3 angeordnet sind. The identically constructed heat-dissipating device 2, 3 each have in the laser crystal faces 1 a and 1 b facing layer has a profiled surface with rectangular cross-section slots 2 a and 3 a, between which in contact respectively with the laser crystal portions 2 b and 3 b of the heat-dissipating device are disposed 2 and 3 respectively. In den Kontaktbereichen der Schlitze 2 a, 3 a besteht kein körperlicher Kontakt und damit eine gegenüber den Kontaktbereichen der vorspringenden Abschnitte 2 b, 3 b mit dem Laserskristall 1 stark verringerte Wärmeleitung zwischen dem Laserkristall und den Wärmeableitkörpern 2 , 3 . In the contact areas of the slots 2 a, 3 a, there is no physical contact, and thus a relation to the contact areas of the projecting portions 2 b, 3 b with the laser crystal 1 greatly reduced thermal conduction between the laser crystal and the Wärmeableitkörpern 2; 3.

Zwischen der hinteren (in der Figur linken), mit einer vollständig reflektierenden Beschichtung - dem ersten Resonatorspiegel - 4 versehenen Stirnfläche 1 c und der vorderen (in der Figur rechten), mit einer teilweise reflektierenden - den zweiten Resonatorspiegel bildenden - Beschichtung 5 versehenen Stirnfläche 1 d des Laserkristalls bildet sich bei Einstrahlung von Pumplicht - etwa von seitlich des Laserkristalls 1 angeordneten (in dieser Figur nicht dargestellten) InAlAs-Halbleiterla serdioden - oberhalb einer Schwelleistung in bekannter Weise ein Laserstrahl(bündel) mit einer Wellenlänge von 1064 nm aus. Between the rear (in the figure, left), with a fully reflective coating - the first resonator mirror - provided 4 end face 1 c and the front (in the figure right-hand), a partially reflective - end face 1 provided the coating 5 - forming the second resonator d of the laser crystal is formed during irradiation of the pump light - for example from the side of the laser crystal 1 arranged (not shown in this figure) InAlAs Halbleiterla serdioden - above a Schwelleistung in a known manner a laser beam (bundle) with a wavelength of 1064 nm. In der Figur ist ein etwas oberhalb der Längsachse A des Kristalls liegender, dh einen sogenannten Offset aufweisender Teilstrahl gezeigt. In the figure, a somewhat above the longitudinal axis A of the crystal is lying, that is, a so-called offset-tasting component beam shown.

Durch das eingestrahlte Pumplicht erwärmt sich der Laserkristall 1 über die Umgebungstemperatur, so daß über die obere und untere Seitenfläche 1 a, 1 b und die diesen benachbarten Wärmeableitkörper 2 , 3 eine Wärmeableitung an die Umgebung erfolgt. By the incident pump light, the laser crystal 1 is heated above the ambient temperature, so that on the upper and lower side surface 1 a, 1 b and the said adjacent heat-dissipating device 2, 3 is performed a heat dissipation to the environment.

Infolge der stark unterschiedlichen Wärmeleitung zwischen dem Laserkristall und den Wärmeableitkörpern in den Bereichen 2 a, 3 a einerseits und 2b, 3b andererseits erfolgt eine entsprechend der geometrischen Gestalt der Oberflächen der Wärmeableitkörper in Richtung der Längsachse A des Laserkristalls 1 modulierte Abführung der Wärmeenergie. Due to the widely differing heat conduction between the laser crystal and the Wärmeableitkörpern in the areas 2 a, 3 a on the one hand and 2b, 3b on the other hand takes place modulated according to the geometric shape of the surfaces of the heat-dissipating in the direction of the longitudinal axis A of the laser crystal 1 dissipation of the heat energy. Im Ergebnis dessen bildet sich im Laserkristall 1 ein Temperaturfeld der in der Figur gestrichelt gezeigten Gestalt aus, das durch eine Periodizität von im Querschnitt annähernd elliptischen Isothermen I 1 , I 2 , I 3 in Richtung der Längsachse A gekennzeichnet ist. As a result, a temperature field of the shape shown in phantom in the figure is formed in the laser crystal 1, which is characterized by a periodicity of approximately elliptical in cross-section isotherms I 1, I 2, I 3 in the direction of the longitudinal axis A.

Infolge der Temperaturabhängigkeit des Brechungsindex des Lasermediums sowie - zumindest bei höheren Pumpleistungen - des Auftretens von Doppelbrechungs effekten bildet sich zugleich eine der Gestalt des Temperaturfeldes entsprechende, Flächen R 1 , R 2 , R 3 gleicher Brechzahl aufweisende, räumliche Verteilung der Brechungsindizes (gewissermaßen ein "Brechzahlfeld") im Laserkristall aus. Due to the temperature dependence of the refractive index of the laser medium, and - at least at higher pump powers - effects of the occurrence of birefringence also one of the shape of the temperature field to a certain extent forms corresponding surfaces R 1, R 2, R having 3 same refractive index, spatial distribution of the refractive indices (a " refractive index field ") in the laser crystal.

Wie am Verlauf des Strahls in der Figur schematisch verdeutlicht, bewirkt die dargestellte räumliche Verteilung der Brechungsindizes periodisch abwechselnd Ablenkungen des Strahls in wechselnde Richtungen gegenüber der Längsachse A, so daß sich bei entsprechender Gestalt des Brechzahlfeldes innerhalb des Laserkristalls 1 an den Stirnflächen 1 c, 1 d jeweils eine zur Längsachse A parallele Strahlorientierung ergibt. As illustrated schematically in the figure on the course of the beam, the illustrated spatial distribution of the refractive indices results in a periodically alternating deflections of the beam in alternate directions from the longitudinal axis A, so that with a corresponding shape of the refractive index field within the laser crystal 1 at the end faces 1 c, 1 d respectively results in a parallel to the longitudinal axis a beam orientation. Dies führt - betrachtet man die achsenversetzten Strahlen in ihrer Gesamtheit - zur Ausbildung eines Strahlbündels mit hohem Grad an Parallelität und Phasenkohärenz und einer in vorteilhafter Weise nahezu ideal Gauß'schen Energieverteilung im Strahlquerschnitt. This results - considering the off-axis rays in their entirety - to form a beam with a high degree of parallelism and phase coherence and an almost ideal Gaussian advantageously energy distribution in the beam cross section.

Durch die angegebene Anordnung wird somit der nachteilige Effekt des "thermal lensing" bei herkömmlichen Festkörperlaseranordnungen, wie er in Fig. 2 skizziert ist, unterdrückt. By the arrangement thus specified is the adverse effect of "thermal lensing" in conventional solid-state laser arrays, as outlined in Fig. 2 can be suppressed.

Fig. 2 zeigt einen Laserkristall 1 ' mit konventioneller, längs der Seitenflächen 1 a', 1 b' im wesentlichen gleichmäßiger Wärmeabführung und den Verlauf des Mittelstrahles Rm' und eines achsenversetzten Strahles RO' an Isothermen I 1 ', I 2 ', I 3 ', denen auch hier Flächen R 1 ', R 2 ', R 3 ' gleicher Brechzahl entsprechen. Fig. 2 shows a laser crystal 1 'with conventional, along the side surfaces 1 a', 1 b 'of substantially uniform heat transfer and the course of the center beam Rm' and an off-axis beam RO 'to isotherms I 1', I 2 ', I 3 ', which also faces R 1', R 2 ', R 3' correspond to the same refractive index. Der schematisch dargestellte Strahlverlauf verdeutlicht die Abweichung des Verlaufes des achsenversetzten Strahles von der Richtung der Längsachse A' des Laser kristalls infolge der unkontrolliert gebildeten thermischen Linse, der auch mit Phasenverschiebungen und somit einer Verschlechterung der Kohärenz der Laserstrahlung einhergeht. The beam path shown schematically illustrates the deviation of the course of the off-axis beam from the direction of the longitudinal axis A 'of the laser crystal formed as a result of uncontrolled thermal lens, which is also associated with phase shifts, and thus a deterioration of the coherence of the laser radiation.

Fig. 1b zeigt (wiederum im Längsschnitt) eine Prinzipdarstellung einer weiteren Anordnung aus einem Laserkristall 1 und einer Kühlanordnung, die hier aus je einer Zeile von in vorbestimmten Abständen angeordneten Peltierelementen 6.1 bis 6.4 bzw. 6.5 bis 6.8 oberhalb und unterhalb des Laserkristalls gebildet ist. FIG. 1b shows (again in the longitudinal cross-section) is a schematic view of another arrangement of a laser crystal 1 and a cooling arrangement, which is formed here from a respective row of spaced at predetermined intervals Peltier elements 6.1 to 6.4 or 5.6 to 8.6 above and below of the laser crystal.

Die Peltierelemente kühlen den Laserkristall an den Berührungsflächen mit dessen oberer bzw. unterer Seitenfläche 1 a bzw. 1 b, treten also funktionell im Grunde an die Stelle der dem Laserkristall zugewandten Vorsprünge der Wärmeableitkörper 2 , 3 in Fig. 1a. The Peltier elements cooling the laser crystal at the contact surfaces with the upper or lower side surface 1 a and 1 b, that is functionally occur basically in the place of the side facing the laser crystal projections of the heat-dissipating device 2, 3 in Fig. 1a. In der Figur ist vereinfachend angenommen, daß auch das resultierende Temperaturfeld und damit die räumliche Verteilung des Brechungsindex den Verhältnissen in Fig. 1a entspricht. In the figure, the simplifying assumption that also the resulting temperature field and the spatial distribution of the refractive index corresponds to the conditions in Fig. 1a. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1b kann aber selbstverständlich bei separater Ansteuerung der Kühlelemente 6.1 bis 6.8 im Bedarfsfall durch geeignete Wahl der Spannungen der einzelnen Kühlelemente eine differenziertere und vor allem zeitabhängig veränderbare Steuerung der Gestalt des T-Feldes und damit des Strahlverlaufes des Laserstrahles R o erfolgen. In the apparatus of Fig. 1b but can, of course, for separate control of the cooling elements 6.1 to 6.8, if necessary, by a suitable choice of the voltages of the individual cooling elements, a more sophisticated and especially time-dependent variable control of the shape of the T-field, and thus the beam path of the laser beam R o respectively.

Damit ist auf elektrisch-thermischem Wege eine Nachjustierung des Strahlverlaufes und der Phasenverhältnisse bei der Laservorrichtung ohne Änderungen am Aufbau möglich. In order for a re-adjustment of the beam path and the phase relationships in the laser device without changing the structure is possible on electric-thermal means. Dies ermöglicht in technologisch vorteilhafter Weise eine Fixierung des Elementes sofort bei der Herstellung der Vorrichtung. This allows in technologically advantageous manner, a fixing of the element immediately in the manufacture of the device.

Diesen Vorteil hat auch die in Fig. 1c - wiederum als Prinzipdarstellung im Längsschnitt - gezeigte Anordnung aus Laserkörper 1 , Wärmeableitkörpern 2 ' und 3 ' und einer Zusatzheizung aus fünf im Wärmeableitkörper 2 ' und fünf im Wärmeableitkörper 3 ' angeordneten elektrischen Heizelementen 7.1 bis 7.10 gemäß einer weiteren Ausführungsform, sofern hier die Heizelemente einzeln ansteuerbar sind. This advantage is also shown in Figs 1c -. In turn, as a principle view in longitudinal section - shown arrangement of laser body 1, Wärmeableitkörpern 2 'and 3' and an additional heating of five in the heat-dissipating device 2 'and five in the heat-dissipating 3' arranged electrical heating elements 1.7 to 10.7 in accordance with another embodiment, if the heating elements can be controlled individually here.

Die Oberfläche der Wärmeableitkörper 2 ' und 3 ' ist bei dieser Ausführungsform auf der dem Laserkristall zugewandten Seite nicht profiliert, sondern kann völlig eben sein, wobei die Heizelemente von der dem Laserkristall abgewandten Seite aus eingesetzt sein können. The surface of the heat-dissipating device 2 'and 3' on the side facing the laser crystal side not profiled in this embodiment, but may be completely flat, the heating elements may be inserted from the side facing away from the laser crystal side.

Ansonsten ist in Fig. 1c angenommen, daß die Ausdehnung und die Abstände der Heizelemente denen der Schlitze bei Fig. 1a entsprechen und die thermische Wirkung der Heizelemente, dh der Einfluß auf das Temperaturfeld im Laserkristall, der der Schlitze der Wärmeableitkörper 2 , 3 äquivalent ist. Otherwise, in FIG. 1c assumed that the expansion and the spacing of the heating elements to those of the slots in Fig. 1 correspond to and the thermal effect of heating elements, ie, the influence on the temperature field in the laser crystal that is the slots of the heat-dissipating device 2, 3 equivalent , Diese vereinfachenden Annahmen wurden natürlich nur im Hinblick auf die Übersichtlichkeit der Dar stellungen getroffen. These simplifying assumptions were naturally made only in terms of the clarity of the Dar settings. Die konkrete Ausführung hinsichtlich der Geometrie und der thermischen Parameter wird der Entwerfer der Laservorrichtung nach deren angestrebten Leistungsparametern vornehmen. The concrete embodiments with respect to the geometry and of the thermal parameters will make the designer of the laser device according to the desired performance parameters. Dabei müssen die Abmessugen und Abstände der Bereiche mit höherer und derer mit geringerer Kühlwirkung auch keineswegs alle gleich sein. The Abmessugen and spacing of the areas with higher and those who have no means all be the same with less cooling effect.

Fig. 1d zeigt in einer weiteren Prinzipdarstellung eine Anordnung aus einem Laserkörper 1 und einer kombinierten Heiz- und Kühlanordnung aus je vier Kühlelementen 6.1 bis 6.4 bzw. 6.5 bis 6.8 und je fünf Heizelementen 7.1 bis 7.5 bzw. 7.6 bis 7.10 in einem oberen bzw. einem unteren Wärmeableitkörper 2 " bzw. 3 ". Fig. 1d shows a further schematic diagram of an arrangement of a laser body 1 and a combined heating and cooling arrangement of four cooling elements 6.1 to 6.4 or 5.6 to 8.6 and five heating elements 7.1 to 7.5 or 6.7 to 10.7 upper in one or a lower heat dissipation body 2 "or 3". Auch hier ist in der Zeichnung vorausgesetzt, daß die sich durch den Einsatz der Kühl- und Heizelemente ergebenden thermischen Verhältnisse im Laserkristall denen bei der Anordnung nach Fig. 1a entsprechen. Here, too, it is assumed in the drawing that the resulting through the use of the cooling and heating thermal conditions in the laser crystal which correspond to the arrangement according to Fig. 1a.

Es ist indes klar, daß insbesondere diese Anordnung mit aktiven Kühl- und Heizelementen eine weit ausgeprägtere Differenzierung des T-Feldes, dh die Realisierung von wesentlich größeren T-Gradienten, als die Anordnung nach Fig. 1a ermöglichen kann. However, it is clear that this arrangement in particular with active cooling and heating, a far more pronounced differentiation of the T-field, that is the realization of much larger T-gradient, as may enable the arrangement according to Fig. 1a. Auch hierbei ist durch einzelne Ansteuerung der aktiven Elemente eine geeignete Formung des T- und damit des Brechzahlfeldes und somit auch auf elektrisch-thermischem Wege eine Nachjustierung möglich. Here too, by individual control of the active elements of a suitable shaping of the T and thus the refractive index field, and hence on the electric-thermal means readjustment possible.

Bei den Vorrichtungen nach Fig. 1b bis 1d können die aktiven Elemente jedoch auch gruppenweise oder alle zusammen angesteuert - etwa in Reihenschaltung betrieben - werden. . In the devices of Figure 1b to 1d, however, the active elements can also be in groups or all together driven - around operated in series - are. Dies vereinfacht die Ansteuerung und reduziert die Herstellungskosten, verringert jedoch die Variationsmöglichkeiten bei der Formung des Brechzahlfeldes im Laserkristall. This facilitates the control and reduces manufacturing costs, but reduces the variation possibilities in the formation of the refractive index field in the laser crystal.

Fig. 3a zeigt eine vereinfachte Längsschnittdarstellung einer technologisch vorteilhaft realisierbaren Bauform der grundsätzlichen Anordnung gemäß Fig. 1a, Fig. 3b eine vereinfachte Draufsicht und Fig. 3c eine vereinfachte Querschnitts darstellung (senkrecht zur Längsachse des Laserkristalls) dieser Bauform. Fig. 3a shows a simplified longitudinal sectional view of a technologically advantageous realizable design of the basic arrangement shown in Fig. 1a, Fig. 3b shows a simplified plan view and Fig. 3c is a simplified cross-sectional view (perpendicular to the longitudinal axis of the laser crystal) of this design.

Als Träger dient ein Aluminiumoxidsubstrat 10 mit Oberflächenmetallisierung (In-Plattierung) 10 a, auf das ein unterer (passiver) Kühlkörper 11 und ein oberer (passiver) Kühlkörper 12 , jeweils aus massivem Kupfer, aufgelötet sind. An alumina substrate 10 serves as a support with surface metallization (In) plate 10 a, on which a lower (passive) cooling body 11 and an upper (passive) cooling bodies 12, each made of solid copper, are soldered. Die Kühlkörper 11 , 12 schließen zwischen sich den flach quaderförmigen Nd: YAG- oder Yb: YAG-Laserkristall 1 " ein. Die dem Laserkristall zugewandten Flächen der Kühlkörper 11 , 12 sind in der oben erläuterten Weise mit in Längsachsenrichtung des Kristalls (x-Richtung) aufeinanderfolgenden und sich senkrecht hierzu (in y-Richtung) erstreckenden Schlitzen 11 a bzw. 12 a und Vorsprüngen 11 b bzw. 12 b profiliert. Sie weisen auf dieser Fläche jeweils eine In-Beschichtung 11 c bzw. 12 c auf, die zur Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes dient. Die Schlitze 12 a des oberen Kühlkörpers 12 haben hier geringere Tiefe als die des unteren Kühlkörpers 11 . The cooling body 11, 12 enclose between them the flat parallelepiped-shaped Nd: YAG or Yb:. YAG laser crystal 1 ", the side facing the laser crystal surfaces of the cooling body 11, 12 in the manner explained above with (in the longitudinal axis direction of the crystal x-direction ) consecutive and perpendicular thereto (extending in the y-direction) slits 11 a and 12 a and protrusions 11 b and 12 b profiled. They have this surface in each case an in-coating 11 c and 12 c, which for reduce the heat transfer resistance is used. the slits 12 a of the upper heat sink 12 here have smaller depth than that of the lower cooling body 11.

Bei der Anordnung nach Fig. 3a bis 3c sind die Resonatorspiegel nicht auf den Stirnflächen des Laserkristalls 1 " angebracht, sondern es wird vom Vorhandensein extern angeordneter (in diesen Figuren nicht dargestellter) Spiegel ausgegangen. In the arrangement of Fig. 3a to 3c, the resonator mirrors are not mounted on the end faces of the laser crystal 1 ', but it is externally arranged on the presence (not shown in these figures) mirror assumed.

Dementsprechend ist ein beide Stirnflächen des Laserkristalls durchsetzender achsenversetzter Strahl R o " dargestellt, der durch spezielle Öffnungen 12 d und 12 e des oberen Kühlkörpers 12 ein- bzw. austritt. Accordingly, both end surfaces of the laser crystal is enforcing off-axis beam R o represented "which switches through special openings 12 d and 12 e of the upper heat sink 12 and exits.

Die obere und untere Umfangsfläche des Laserkristalls 1 " sind nicht poliert, jedoch mit einer reflektierenden Metallisierung 1 a/M" bzw. 1b/M" versehen. The upper and lower peripheral surface of the laser crystal 1 'are not polished, however, with a reflective metallization 1 a / M "provided or 1b / M".

In Fig. 3b und 3c sind auch die dem Laserkristall 1 " zugewandten Enden von Lichtleitfasern zweier seitlicher Pumplicht-Zuführungsanordnungen 13 bzw. 14 dargestellt, und der Strahlverlauf der einzelnen Pumplichtstrahlen ist (mit gestrichelten Linien) skizziert. In Fig. 3c ist hierbei gut zu erkennen, daß das Pumplicht zwischen der Ober- und Unterseitenmetallisierung 1 a/M" bzw. 1b/M" des Laserkristalls vielfach reflektiert und daher äußerst effizient ausgenutzt wird. Wie oben erwähnt, verhindert die nicht polierte, optisch somit nicht perfekte Oberfläche jedoch zugleich, daß Moden höherer Ordnung und insbesondere parasitäre Moden verstärkt werden und die Strahlqualität beeinträchtigen können. In Fig. 3b and 3c, the laser crystal 1 'facing ends of optical fibers of two lateral pumping light supply arrangements are shown 13 and 14, and the beam path of the individual pump light beams is outlined (in dashed lines). In Fig. 3c is in this case easy to recognize that the pumping light between the top and bottom metallization 1 a / M "or 1b / M" of the laser crystal is reflected multiple times, and thus utilized very efficiently. As mentioned above, thus inhibiting non-polished, not optically perfect surface, however, at the same time, that higher order modes, and in particular parasitic modes are amplified and can affect the beam quality.

Im dargestellten Beispiel betragen die Abmessungen des YAG-Kristalls 1 " ca. (L/B/H) 5/4/0,5 mm, die des unteren Kühlkörpers 11 ca. 7/5/1,5 mm, die des oberen Kühlkörpers 12 (im gebogenen Zustand) ca. 13/6/1,5 mm und die Schlitzbreiten in den Kühlkörpern ca. 0,5 mm. In the illustrated example, the dimensions of the YAG crystal 1 be "approximately (L / B / H) 5/4 / 0.5 mm, that of the lower heat sink 11 about 7/5 / 1.5 mm, that of the upper heat sink 12 (in the bent state) approximately 13/6 / 1.5 mm and the slit widths in the heat sinks about 0.5 mm.

Fig. 4 zeigt eine vereinfachte perspektivische Gesamtansicht einer Festkörperlaser vorrichtung, bei der die Kühlanordnung in der Bauform gemäß Fig. 3a bis 3c realisiert ist. Fig. 4 shows a simplified overall perspective view of a solid-state laser apparatus in which the cooling arrangement in the design according to Fig. 3a is implemented to 3c. Die in diesen Figuren verwendeten Bezugsziffern für die dort gezeigten Teile werden auch in Fig. 4 benutzt und diese Elemente werden hier nicht nochmals beschrieben. The reference numerals used in these figures for the parts shown therein are also used in Fig. 4 and these elements will not be described again here.

In Fig. 4 ist - an drei Pumplichtquellen - genauer dargestellt, daß an das dem Laserkristall abgewandte Ende der Lichtleiter 13 a, 13 b, 13 c bzw. 14 a, 14 b, 14 c jeweils ein Laserdiodenarray 15 a, 15 b, 15 c bzw. 16 a, 16 b, 16 c mit je 1 bis 4 W Pumpleistung angekoppelt ist. In FIG. 4 is - of three pumping light sources - shown in more detail in that on the facing away from the laser crystal end of the light conductor 13 a, 13 b, 13 c and 14 a, 14 b, 14 c respectively a laser diode array 15 a, 15 b, 15 c and 16 a, 16 b, 16 c is coupled with each of 1 to 4 W pump power.

In dieser Figur sind auch ein hinterer, vollreflektierender Resonatorspiegel 17 und ein vorderer, halbreflektierender Resonatorspiegel 18 gezeigt. In this figure, also a rear, fully reflecting resonator mirror 17 and a front, half-reflecting resonator mirror 18 are shown. Beide Spiegel sind über zweifach abgewinkelte, bei der Montage zur Justierung biegbare Anschluß flächen ("pads" oder "legs") 17 a, 17 b bzw. 18 a, 18 b mit der lokalen Metallisierung 10 a' des Trägers 10 ' verlötet. Both mirrors are doubly angled, flexible pads in the assembly to adjust ( "pads" or "legs") 17 a, 17 b and 18 a, b soldered to the local metallization 10 a 'of carrier 10' 18th Weiter sind zwischen den Spiegeln 17 , 18 und dem Laserkristall 1 " je ein Element 19 bzw. 20 zur Strahlformung (z-Achsen-Dehnung) des erzeugten Laserstrahls und zur Reduktion transversaler Moden höherer Ordnung vorgesehen, mit denen ein kreisförmiger Strahlquerschnitt erzeugt wird. Diese optischen Elemente sind ebenfalls auf Metallisierungsbereiche des Trägers 10 ' aufgelötet. Next 19 and 20, for beam shaping (z-axis expansion) of the generated laser beam and transverse to the reduction of higher order modes with which a circular beam cross-section is produced are between the mirrors 17, 18 and the laser crystal 1 "each an element provided. These optical elements are also soldered to the metallization of the substrate 10 '.

Der Träger 10 ' ist durch eine zweifach kaskadierte Kühlanordnung aus drei Al 2 O 3 -Trägerplatten 10.1 '. The carrier 10 'is by a two-cascaded cooling arrangement of three Al 2 O 3 10.1 -Trägerplatten'. 10.2' und 10.3' und jeweils ein dazwischenliegendes Array 10.4 ' bzw. 10 , 5 ' aus Peltierelementen gebildet. 10.2 'and 10.3', respectively, and an intermediate array 10.4 'and 10, 5' formed of Peltier elements. Eine solche Anordnung ist bei sich ändernden Umgebungstemperaturen bzw. veränderlichem Energieeintrag geometrisch hochgradig stabil, da durch die Kaskadierung der Peltier-Anordnungen ein selbsttätiger Ausgleich von Temperaturgradienten erreicht wird. Such an arrangement is geometrically highly stable under changing ambient temperatures or variable energy input as by the cascading of the Peltier arrangements, an automatic compensation of temperature gradients is obtained. Auf der Oberfläche der oberen Platte 10.1 ' ist ein Temperaturfühler 21 angeordnet, über den die Temperatur der Laservorrichtung abgefühlt und mit dessen Hilfe diese ggfs. durch geeignete Ansteuerung der Peltierelemente zusätzlich geregelt werden kann. On the surface of the upper plate 10.1 ', a temperature sensor 21 is arranged on the sensed temperature of the laser device and can be controlled with the aid of these if necessary. By suitable control of the Peltier elements in addition.

Fig. 4a ist eine Detaildarstellung einer hinsichtlich der Ausnutzung der Pump strahlung besonders vorteilhaften Ausbildung des Laserkristalls bei der Anordnung nach Fig. 4. Hier weist der Laserkristall 1 ''' neben der Grund- und Deckflächenbe schichtung 1 b/M" bzw. 1a/M" zur weiteren Homogenisierung der Pumplichtver teilung im Inneren des Kristalls an den langen Seitenflächen 1 c''' bzw. 1 d''', die den Lichtleitfasergruppen 14 bzw. 13 zugewandt und parallel zur Richtung des Laserstrahls R sind, jeweils gegenüber den Enden der Lichtleitfasern annähernd halbkugelförmige Vertiefungen 1 c/S''' bzw. 1d/S''' auf. FIG. 4a is a detailed view of a radiation with respect to the utilization of the pumping particularly advantageous embodiment of the laser crystal in the arrangement of Fig. 4. Here, the laser crystal 1 '' 'in addition to the basic and Deckflächenbe coating 1 b / M "or 1a / M "for further homogenization of the Pumplichtver distribution in the interior of the crystal at the long side surfaces 1 c '' 'or 1 d' '', which faces the optical fiber groups 14 and 13 and are parallel to the direction of the laser beam R, in each case opposite the ends of the optical fibers approximately hemispherical recesses 1 c / S '' 'and 1d / S' '' on. Diese in des Lasermedium eingearbeiteten Vertiefungen wirken bezüglich der aus den Enden der benachbarten Lichtleitfasern austretenden Pumplichtstrahlbündel nach dem Prinzip der Ulbricht kugel als Streuflächen. This incorporated in the laser medium recesses act with respect to the emerging from the ends of the optical fibers adjacent pumping light beam according to the principle of the integrating sphere as scatterers. Zur Verringerung von Reflexionsverlusten der Pumpstrahlung an den Seitenflächen und somit zur Verbesserung der Einkopplung ist zusätzlich vorgesehen, die Vertiefungen mit einem Gel 13 a bzw. 14 a zur Anpassung der Brechzahl ("index matching gel") auszufüllen, in das die Enden der Lichtleitfasern 14 bzw. 13 eintauchen. In order to reduce reflection losses of the pump radiation to the side surfaces and thus to improve the coupling of the wells with a gel 13 is additionally provided, a and 14 a for adjusting the refractive index ( "index matching gel") fill, into which the ends of the optical fibers 14 or dipping. 13

Fig. 5 zeigt in einer (wiederum vereinfachten) perspektivischen Gesamtansicht eine weitere Festkörperlaservorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, mit der zusätzlich eine Frequenzverdopplung des erzeugten Laserstrahls vorgenommen wird. Fig. 5 shows a (simplified turn) overall perspective view of a further solid-state laser apparatus according to an embodiment of the invention, in addition a frequency doubling of the laser beam produced is carried out with the. Die Ausbildung und Anordnung des Laserkristalls ist dieselbe wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung, so daß diesbezüglich auch dieselben Bezugsziffern verwendet werden. The design and arrangement of the laser crystal is the same as in the above described device so that can be used in this respect also, the same reference numerals.

Ein wesentlicher Unterschied besteht im Aufbau der Pumpanordnung, die hier mit zwei kompakten Baugruppen 22 , 23 aus einer integrierten Laserdiodenanordnung mit Strahlfokussierung ausgebildet ist. A major difference is in the construction of the pump arrangement, which is designed here with two compact components 22, 23 of an integrated laser diode array with beam focusing. (Eine solche Anordnung ist in der eingangs erwähnten früheren Anmeldung des Erfinders näher beschrieben.) Die Strahlung der zeilenartig gereihten Laserdioden wird durch die Elemente zur Strahlfokussierung in einen Brennpunkt gebündelt; (Such an arrangement is described in more detail in the aforementioned prior application of the inventor.) The radiation of the line-like arrayed laser diode is converged by the elements for beam focusing in a focal point; der Laserkristall 1 " ist jedoch außerhalb der Brennweite der Pumpanordnungen 22 , 23 plaziert, so daß die Pumplichteinstrahlung annähernd linienförmig über die Kristallänge erfolgt. However, the laser crystal 1 'is out of the focal length of the pump assemblies 22, 23 is placed so that the pumping light irradiation is carried out approximately linearly across the crystal length.

Einen weiteren wesentlichen Unterschied zur Laservorrichtung nach Fig. 4 stellt das Vorhandensein eines KTP(Kaliumtitanylphosphat)-Frequenzverdopplerkristalls 24 dar, der bezüglich des Laserkristalls jenseits (in der Figur rechts) des hinteren Elements 20 zur Strahlformung angeordnet ist. Another key difference between the laser device of FIG. 4 illustrates the presence of a KTP represents (potassium titanyl phosphate) -Frequenzverdopplerkristalls 24, of the rear member 20 is arranged for beam shaping of the laser crystal with respect to the other side (right in the figure). Auch der Frequenzverdoppler 24 ist über biegbare Anschlußflächen 24 a, 24 b, über die eine anfängliche Justierung der Lage relativ zu den übrigen optischen Komponenten möglich ist, auf die obere Trägerplatte 10.1 ' aufgelötet. Also, the frequency doubler 24 is connected via flexible connection pads 24 a, 24 b through which an initial adjustment of the position is possible relative to the other optical components, soldered to the upper support plate 10.1 '. Seine dem Laserkristall abgewandte Stirnfläche 24 c hat eine konvexe Gestalt mit sehr genau auf die spezielle Laseranordnung angepaßter Geometrie und weist eine Verspiegelung 25 auf, so daß sie zugleich als hinterer Resonatorspiegel wirkt. Its faces away from the laser crystal end face 24 c has a convex shape with very precisely matched to the particular laser array geometry and has a mirror coating 25 so that it simultaneously acts as a rear cavity mirror.

Auf ähnliche Weise ist der vordere Resonatorspiegel hier durch eine teilreflektieren de Verspiegelung 26 der vorderen Stirnfläche des Laserkristalls 1 " gebildet. Similarly, the front resonator mirror is formed here by a partially reflecting mirror coating 26 de the front end face of the laser crystal 1 'is formed.

Mit einer Temperatursteuerung des KTP-Kristalls 24 läßt sich in einfacher Weise ohne mechanischen Eingriff eine Abstimmung der effektiven Resonatorlänge der Anordnung erreichen, ohne daß zusätzliche steuerbare Refraktionselemente (wie etwa eine temperierbare Quarzplatte oder ein piezomechanisches Abstimmelement) erforderlich wären. With a temperature control of the KTP crystal 24, a tuning of the effective cavity length of the arrangement can in a simple manner without mechanical intervention achieved without additional controllable refraction elements (such as a temperature controlled quartz plate or a piezo-mechanical tuning element) would be required. Alternativ kann aber auch - was in der Figur nicht dargestellt ist - ein derartiges Element eingesetzt werden. Alternatively, however, - which is not shown in the figure - such an element can be used. Je nach konkreter Ausführung ist zur thermischen oder piezomechanischen Abstimmung der Laseranordnung eine entsprechende Steuereinheit vorzusehen. Depending on the specific embodiment, a respective control unit for the thermal or piezoelectric mechanical tuning of the laser device to be provided.

Fig. 5a ist eine Detaildarstellung einer hinsichtlich der Ausnutzung der Pump strahlung besonders vorteilhaften Ausbildung des Laserkristalls bei der Anordnung nach Fig. 5, wobei nachfolgend nur die sich von Fig. 3a bis 3c bzw. Fig. 5 unterscheidenden Details erläutert werden. FIG. 5a is a detailed view of a radiation with respect to the utilization of the pumping particularly advantageous embodiment of the laser crystal in the arrangement of Fig. 5, wherein the following only different from Fig. 3a to 3c or 5 distinguishing details Fig. Will be explained.

Hier weist der Laserkristall 1 "" zur weiteren Homogenisierung der pumplichtver teilung im Inneren des Kristalls an den langen Seitenflächen 1 c"" bzw. 1 d"", die den Laserdiodenblöcken 22 bzw. 23 (vgl. Fig. 5) zugewandt sind, jeweils eine annähernd halbzylindrische Nut 1 c/N"" bzw. 1d/N"" auf. Here, the laser crystal 1 '' for further homogenization of the pumplichtver distribution in the interior of the crystal at the long side surfaces 1 c "" and 1 d "" that the laser diode blocks 22 and 23, respectively (see. Fig. 5) facing each an approximately semi-cylindrical groove 1 c / N "" and 1d / N "" on. Diese in des Lasermedium eingearbeiteten Vertiefungen wirken - analog wie die halbkugeligen Vertiefungen nach Fig. 4 - bezüglich der (außerhalb der Seitenflächen des Laserkristalls 1 "" fokussierten) Pumplichtstrahlbündel nach dem Prinzip der Ulbrichtkugel als Streuflächen. This incorporated in the laser medium recesses act - analogously to the hemispherical depressions according to Fig. 4 - with respect to the (outside of the side faces of the laser crystal 1 "" focused) pumping light beam according to the principle of the integrating sphere as scatterers.

Merkmale der in Fig. 4 und 5 als Beispiele gezeigten Anordnungen können auch miteinander kombiniert sein; . Characteristics of the arrangements shown in Figures 4 and 5 as examples may also be combined with each other; so kann etwa eine Vorrichtung mit Frequenzverdoppler auch einen oder zwei separate Resonatorspiegel aufweisen, oder bei einer Vorrichtung ohne Frequenzverdopplung kann mindestens einer der Resonatorspiegel auf einer Stirnfläche des Laserkristalls gebildet sein. For example, a device with frequency doubler can have one or two separate resonator, or to an apparatus without frequency doubling at least one of the resonator may be formed on an end face of the laser crystal. Sowohl der Laserkristall als auch der Frequenzverdoppler kann auch aus einem anderen, für den jeweiligen Zweck bekannten Material gefertigt sein: als Lasermaterial können etwa Nd- oder Yb-dotiertes Glas und für den Frequenzverdoppler KDP (Kaliumdiphosphat) oder Lithiumniobat eingesetzt werden. Both the laser crystal and the frequency doubler can be made of a different, known for the particular purpose Material: as a laser material such as Nd or Yb-doped glass and the frequency doubler KDP (potassium diphosphate) or lithium niobate can be used.

Als Träger kann auch eine einfache Peltierelementanordnung oder ggf. auch einfach eine gut wärmeleitende Trägerplatte - zur Erhöhung der Kühlwirkung auch mit Verrippung oder u. As a carrier can also be a simple Peltier element arrangement or possibly simply a highly thermally conductive carrier plate - to increase the cooling effect with ribbing or u. U. mit Flüssigkeitskühlung - dienen. U. with liquid cooling - serve. Die Fixierung der Komponenten auf dem Träger kann beispielsweise durch einen wärmeleitenden Kleber vorgenommen sein. The fixing of the components on the carrier can be made for example by a thermally conductive adhesive.

Fig. 6 ist eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung einer weiteren Modifizierung der weiter oben erläuterten Ausführungsformen einer Festkörperlaservorrichtung, mit der eine Verschmälerung der spektralen Bandbreite und eine Vereinheitlichung der Phasenlage des erzeugten Laserstrahlbündels erreichbar ist. Fig. 6 is a schematic diagram for explaining another modification of the above-explained embodiments of a solid-state laser apparatus with which a narrowing of spectral bandwidth and a standardization of the phase position of the laser beam produced can be achieved.

Dem in dieser Figur mit YAG bezeichneten Festkörperlaserkörper mit einer Laserwellenlänge von 1064 nm sind in üblicher Weise zwei Resonatorspiegel ML1 und ML2 zugeordnet. The designated in this figure with a YAG solid laser body having a laser wavelength of 1064 nm two resonator mirrors ML1 and ML2 assigned in the usual way. Der vordere, halbdurchlässige Spiegel ML2 ist auf der dem Festkörperlaserkörper YAG abgewandten konvexen Stirnfläche eines - hier mit KTP bezeichneten - intrakavitären Frequenzverdopplerkristalls gebildet, der hintere Spiegel ML1 separat. The front, half mirror ML2 is on the solid-state laser body remote from the convex end face of a YAG - formed intracavity frequency doubling crystal, the rear mirror ML1 separately - referred to herein with KTP. Mit r 1 und r 2 sind die Spiegelradien der Resonatorspiegel bezeichnet, mit r 3 der Radius der vorderen KTP-Stirnfläche. With r 1 and r 2, the mirror radii of the resonator are denoted with r 3, the radius of the front-end surface of KTP. Typischerweise liegt r1 im Bereich von 10 cm, r 2 und r 3 liegen bei einigen mm. Typically, r1 in the range of 10 cm, r 2 and r 3 are in some mm. An den Spiegel- bzw. Stirnflächen ist jeweils mit "AR . . ." is attached to the mirror or end faces in each case with "AR..." das Vorhandensein einer Antireflexbeschichtung und mit "HR . . ." ". HR.." The existence of an anti-reflection coating and einer hochreflektierenden Beschichtung für eine bestimmte Wellenlänge gekennzeichnet. a highly reflective coating for a specific wavelength in.

Extrakavitär (in der Figur rechts vom vorderen Spiegel ML2) ist noch eine Kollimatorlinse COL2 gezeigt. Extrakavitär (in the figure the right of the front mirror ML2), a collimator lens COL2 is also shown. Sonstige optische Elemente und die Pumpanordnung sind hier zur Vereinfachung weggelassen. Other optical elements and the pump assembly are omitted here for simplicity. Die Verhältnisse hinsichtlich der Strahlfrequenzen sind durch Angabe der Wellenlängen (1064 nm = primäre Wellenlänge, 532 nm = Wellenlänge nach Frequenzverdopplung) an verschiedenen Stellen der Anordnung verdeutlicht. The ratios with respect to the beam frequencies are illustrated by indicating the wavelengths (1064 nm = primary wavelength = 532 nm wavelength by frequency doubling) at various locations of the array. Die Abstimmung nach der Justage erfolgt auf die weiter oben beschriebene Weise, also etwa durch T-Steuerung des Frequenzver dopplers, was in der Figur mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen TC verdeutlicht ist. The vote after the adjustment is performed in the manner previously described, so as by T-Frequenzver control of the doubler, which is illustrated in the figure with an arrow with reference numeral TC.

Seitlich der Festkörperlaseranordnung ist eine InGaAsLaserdiode LAD angeordnet, die ebenfalls bei einer Weitenlänge von 1064 nm mit einer Ausgangsleistung von ca. 50 mW emittiert. Side of the solid laser arrangement InGaAsLaserdiode LAD is arranged, which also emitted at a wide-length of 1064 nm with an output power of about 50 mW. Deren Strahlung wird nach Passieren einer Kollimatorlinse COL1 und zweier Umlenkspiegel M1 und M2 mit einem Transmissionskoeffizienten von ca. 1% longitudinal in die Festkörperlaseranordnung eingekoppelt. Whose radiation is coupled after passing through a collimator lens COL1, and two deflecting mirrors M1 and M2 with a transmission coefficient of approximately 1% longitudinally in the solid laser device. Dort bewirkt diese schmalbandige Strahlung eine Frequenz- und Phasenverriegelung ("injection locking") der vom Festkörperlaser YAG emittierten Strahlung auf die Strahlung des Halbleiterlasers LAD, des sogenannten "Seeders". There, this narrow-band radiation causes a frequency and phase-locked ( "injection locking") of the light emitted by the YAG solid-state laser radiation on the radiation of the semiconductor laser LAD, the so-called "seeder".

Das in Fig. 6 anhand einer Linearresonator-Anordnung erläuterte Prinzip ist grundsätzlich analog auch bei einer (an sich bekannten und daher hier nicht gesondert gezeigten) Ringresonatoranordnung realisierbar, wobei hier die Einkopplung der Laserdiodenstrahlung in den Festkörperlaser unter einem Winkel zu dessen Längsachse erfolgt, der auf die Geometrie des Ringresonators abgestimmt ist. The principle explained in Fig. 6 by means of a linear-array is basically analog can also be realized at a (known per se and therefore not shown in any separately here) ring resonator, wherein this is effected the coupling of the laser diode radiation into the solid-state laser at an angle to its longitudinal axis, the is matched to the geometry of the ring resonator.

Bei dieser Anordnung läßt sich die Frequenz noch besser abstimmen, wobei zur gleichzeitigen Abstimmung von effektiver Resonatorlänge und Phasenlange des Seeders insbesondere eine einzelne (nicht gezeigte) piezomotorisch longitudinal verschiebbare planparallele Quarzplatte in den Strahlengang eingefügt sein kann, die von der Seeder- und der Laserstrahlung jeweils unter einem kleinen Winkel schräg durchsetzt wird. In this arrangement, the frequency can be tuned even better, in particular, a single (not shown) sliding plane-parallel quartz plate may be inserted into the beam path for the simultaneous tuning of effective cavity length and phase length of the seeder piezo motor longitudinally of the Seeder- and the laser radiation in each case is traversed obliquely at a small angle.

Fig. 7 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer elektrisch-thermischen Meß- und Steuerschaltung 100 für eine Festkörperlaservorrichtung nach einer Ausführungs form der Erfindung zur Steuerung der Strahlparameter. Fig. 7 is a simplified block diagram of an electric-thermal measurement and control circuit 100 for a solid state laser device according to one embodiment of the invention for controlling the beam parameters. Diese - im Sinne eines Beispiels für eine Vielzahl möglicher Steuerschaltungen zu verstehende - Schaltung ist insbesondere zum zeitweiligen Einsatz mit der Laseranordnung, etwa zur anfänglichen Einstellung oder Nachstellung nach längerem Betrieb, geeignet. This - to be understood in the sense of an example of a plurality of possible control circuits - circuit is particularly suitable for temporary use with the laser arrangement, such as for initial adjustment or readjustment after prolonged operation, is suitable.

Ausgegangen wird von einer Kühlanordnung für den Laserkristall gemäß Fig. 1b mit vier einzeln ansteuerbaren Peltierelementen 6.1 bis 6.4 oberhalb des Laserkristalls 1 und vier ebenfalls einzeln ansteuerbaren Peltierelementen 6.5 bis 6.8 unterhalb des Kristalls. The starting point is a cooling arrangement for the laser crystal in accordance with Fig. 1b with four individually controllable elements Peltier 6.1 to 6.4 above the laser crystal 1 and four also individually controllable elements Peltier 5.6 to 8.6 below the crystal.

Die Meß- und Steuerschaltung 100 umfaßt eine flächige optische Sensoranordnung in Gestalt einer CCD-Matrix 101 , die gegenüber der vorderen Lichtaustrittsfläche des Lasers 1 angeordnet ist derart, daß auf ihr beim Betrieb des Lasers ein Bild des Laserstrahls erzeugt wird. The measuring and control circuit 100 includes a two-dimensional optical sensor arrangement in the form of a CCD array 101 that is disposed opposite to the front light exit surface of the laser 1 such that an image of the laser beam is generated on her during operation of the laser. Die Anzahl der Bildaufnahmeelemente der Matrix wird entsprechend den Qualitätsanforderungen an den Laserstrahl gewählt. The number of image pickup elements of the matrix is ​​selected to the laser beam corresponding to the quality requirements.

Der Ausgang der CCD-Matrix 101 ist mit dem Eingang einer Vorverarbeitungseinheit 102 zur Störbefreiung und Signalpegelanpassung verbunden. The output of the CCD array 101 is connected to the input of a pre-processing unit 102 for removing interference and signal level adjustment. Deren Ausgang ist mit einem Eingang einer Vergleichereinheit 103 verbunden, deren anderer Eingang mit dem Datenausgang eines Musterbildspeichers 104 verbunden ist, in dem mindestens ein vorgegebener Laserstrahlquerschnitt gespeichert ist, der bei der Steuerung bzw. Einstellung der Laservorrichtung zugrundegelegt werden soll. Whose output is connected to an input of a comparator unit 103, whose other input is connected to the data output of a pattern image memory 104 in which at least a predetermined laser beam cross section is stored to be used as a basis in the control or adjustment of the laser device. In der Vergleichereinheit 103 wird der reale, von der CCD-Matrix 101 aufgenommene Strahlquerschnitt mit dem Muster-Strahlquerschnitt verglichen und am Ausgang eine das Vergleichsergebnis kennzeichnende Signalfolge bereitgestellt. In the comparator unit 103 of the real, recorded by the CCD array 101 beam cross section is compared with the pattern-beam cross section and the comparison result signal indicative of a result provided at the output. Verarbeitungs breite und -geschwindigkeit der Einheiten 102 und 103 und die Speicherkapazität des Speichers 104 sind entsprechend der Anzahl der Bildaufnahmeelemente der CCD-Matrix 101 gewählt. Processing width and speed of the units 102 and 103 and the storage capacity of the memory 104 are in accordance with the number of image pickup elements of the CCD array 101 is selected.

Die das Ergebnis des Strahlvergleiches spezifizierenden Signale werden dem Dateneingang einer - beispielsweise durch einen Mikroprozessor gebildeten - mit dem Ausgang der Vergleichereinheit 103 verbundenen Verarbeitungseinheit 105 zugeführt, die weiterhin in üblicher Weise mit einem Datenspeicher (RAM) 106 und einem Programmspeicher (etwa einem EPROM) 107 verbunden ist. The result of the beam comparison specifying signals to the data input of a - for example formed by a microprocessor - 103 connected to processing unit 105 is supplied with the output of the comparator unit, further in a conventional manner with a data memory (RAM) 106 and a program memory (such as a EPROM) 107 connected is. Die Ver arbeitungseinheit kann optional - was durch gestrichelte Linien dargestellt ist - auch mit dem Ausgang eines Temperaturfühlers (gemäß der Figur des Fühlers 21 aus Fig. 4 oder 5) verbunden sein, so daß auch die Temperatur des Laseranordnung in die Steuerung der Kühlanordnung eingeht. The Ver processing unit may optionally be - as indicated by dotted lines - and to the output of a temperature sensor to be connected (according to the figure of the sensor 21 of Figure 4 or 5.), So that the temperature of the laser assembly is received in the control of the cooling arrangement.

In der Verarbeitungseinheit 105 wird unter Abruf eines Programms und von vorgespeicherten Daten zur Korrektur des T-Feldes im Laserkristall 1 durch Veränderung der Betriebsspannung der Peltierelemente 6.1 bis 6.8 ein Satz von Steuerdaten für die Spannungsversorgung der einzelnen Peltierelemente errechnet, der schließlich einer Spannungsversorgungseinheit 108 für die Kühlelemente zugeführt wird und eine entsprechende Einstellung der Betriebsspannungen und damit der Kühlleistungen der Peltierelemente bewirkt. In the processing unit 105 under request of a program and pre-stored data for correcting the T-field in the laser crystal 1 by changing the operating voltage of the Peltier elements 6.1 to 6.8, a set of control data is calculated for the power supply of the individual Peltier elements, which finally a power supply unit 108 for the cooling elements is fed and causes a corresponding adjustment of the operating voltages, and thus the cooling performance of the Peltier elements. Dies führt zu einer Gestalt des T-Feldes im Laserkristall, mit der die gewünschten Laserstrahlparameter erzielt werden. This leads to a shape of the T-field in the laser crystal, with the laser beam the desired parameters are obtained. Die Einstellung der Spannungsversorgungseinheit kann nach Beendigung des Einstellvorganges verriegelt werden. The setting of the power supply unit can be locked after completion of the setting.

Das Verarbeitungsprogramm für die gemessenen Strahldaten kann bei der beschriebenen Anordnung ein iteratives Programm sein, wobei während der Einstellung laufend die veränderten Strahlparameter erfaßt werden und einem nächsten Iterationsschritt zugrundegelegt werden können. The processing program for the measured beam data may be an iterative program in the described arrangement, wherein the modified beam parameters are continuously recorded during the adjustment and a next iteration can be used. Besonders gut eignet sich hierfür ein Fuzzy-Logic-Algorithmus. Especially good a fuzzy logic algorithm is suitable for this purpose.

Zur Darstellung der erfaßten Daten und Verarbeitungsergebnisse für einen Bediener und zur. To display the acquired data and processing results for an operator and to. Beeinflussung des Verarbeitungsprozesses sind die genannten Kom ponenten weiterhin jeweils mit einer Anzeige- und Eingabeeinheit 109 - etwa Bildschirm und Tastatur eines herkömmlichen PC - verbunden. Influencing the processing process, the Kom mentioned components are further each provided with a display and input unit 109 - such as a conventional PC screen and keyboard - connected.

Eine grundsätzlich völlig analoge Schaltung kann zur Steuerung bzw. Einstellung einer aktiven Heizanordnung nach Fig. 1c oder auch einer kombinierten Kühl- und Heizanordnung nach Fig. 1d eingesetzt werden. A basically totally analog circuit can be used to control or setting of an active heater assembly according to Fig. 1c, or a combined cooling and heating arrangement according to Fig. 1d. Weiterhin kann auf ähnliche Weise alternativ oder ergänzend zur Steuerung des Temperaturfeldes über die separate Ansteuerung mehrerer Pumplichtquellen eine Steuerung der Leuchtdichteverteilung des Pumplichts im Festkörperlaser vorgenommen werden. Furthermore, control of the luminance distribution of the pumping light to be made in the solid-state laser in a similar way alternatively, or in addition to control of the temperature field on the separate control of multiple pump light sources.

In Fig. 8 ist eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung einer vorteilhaften Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben. In FIG. 8 is a graph illustrating an advantageous effect of the apparatus according to the invention is given.

Gezeigt ist in anhand von typischen Kurvenverläufen in logarithmischer Darstellung die Laserausgangsleistung Pout als Funktion der Pumpleistung Pin. is shown in using typical curves on a logarithmic scale, the laser output power P as a function of pump power pin. Die gestrichelte Linie zeigt einen Kurvenverlauf für eine Yb-YAG-Laservorrichtung nach dem Stand der Technik, während die durchgezogene Kurve die Kennlinie einer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebauten Vorrichtung ist. The dotted line shows a curve for a Yb: YAG laser device of the prior art while the solid curve is the characteristic of a constructed in accordance with an embodiment of the invention device. Es ist zu erkennen, daß bei letzterer sowohl der Anstieg im linearen Bereich ("slope") als auch die erreichbare maximale Ausgangsleistung (bezogen auf die Schwelleistung) wesentlich höher ist. It can be seen that in the latter, both the increase in the linear region ( "slope") and the achievable maximum output power is much higher (based on the Schwelleistung).

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. The invention is not limited in its implementation to the above-described preferred embodiment. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Rather, a number of variants which make use of the described solution even for basically different configurations.

Claims (25)

  1. 1. Festkörperlaservorrichtung mit einem im Wesentlichen stab- oder plattenför migen, eine Längsachse (A) aufweisenden Laserkörper ( 1 , 1 "), einem achsparallel zur Längsachse (A) des Laserkörpers angeordneten Resonator ( 4 , 5 , 17 , 18 , 25 , 26 ), einer Pumplichtquelle ( 15 a bis 15 c, 16 a bis 16 c, 22 , 23 ) zur Anregung des Laserkörpers ( 1 , 1 ") und mit dem Laserkörper ( 1 , 1 ") zugeordneten, auf Wärmeleitung beruhenden Mitteln ( 2 , 3 , 6.1 bis 6.8 , 7.1 bis 7.10 , 2 ", 3 ", 11 , 12 ) zur Einstellung eines vorbestimmten Temperatur profils in Richtung der Längsachse (A), dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel ( 2 , 3 , 6.1 bis 6.8 , 7.1 bis 7.10 , 2 ", 3 ", 11 , 12 ) zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils derart ausgebildet sind, daß im Betrieb der Vorrichtung in Richtung der Längsachse (A) periodisch abwechselnd Berei che höherer und Bereiche niedrigerer Laserkörper-Temperatur vorliegen. 1. Solid-state laser apparatus with a rod-shaped or substantially plattenför-shaped, a longitudinal axis (A) having laser body (1, 1 '), an axially parallel to the longitudinal axis (A) of the laser body disposed resonator (4, 5, 17, 18, 25, 26 ), a pump light source (15 a to 15 c, 16 a to 16 c, 22, 23) for exciting said laser body (1, 1 ") and with the laser body (1, 1") assigned, based on heat conduction means (2, 3, 6.1 to 6.8, 1.7 to 10.7, 2 ", 3", 11, 12) for setting a predetermined temperature profile in the direction of the longitudinal axis (a), characterized in that the means (2, 3, 6.1 to 6.8, 7.1 are formed for setting a predetermined temperature profile in such a way to 7.10, 2 ", 3", 11, 12) so that (during operation of the device in the direction of the longitudinal axis a) periodically alternating regions of lower and higher surface preparation laser body temperature are present.
  2. 2. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils eine an einer Umfangsfläche (1a, 1b; 1a", 1b"; 1a/M", 1b/M") des Laserkörpers ( 1 ; 1 ") vorgesehene Anordnung ( 2 , 3 ; 11 , 12 ) zur Wärmeableitung vom Laserkörper an die Umgebung umfassen, die in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers periodisch abwechselnd Abschnitte ( 2 a, 2 b, 3 a, 3 b; 11 a, 11 b, 12 a, 12 b) mit höherem und solche mit niedrigerem Wärmeübergangs widerstand aufweist. 2. solid laser device according to claim 1, characterized in that the means for setting a predetermined temperature profile, a on a peripheral surface (1a, 1b; 1a ', 1b'; 1a / M ", 1b / M") of the laser body (1; 1 ' ) arrangement provided (2, 3; 11, comprise 12) for dissipating heat from the laser body to the environment (in the direction of the longitudinal axis A) of the laser body periodically alternating sections (2 a, 2 b, 3 a, 3 b; 11 a, 11 b, 12 a, 12 b comprises) with higher resistance and those with lower heat transfer.
  3. 3. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Wärmeableitung mindestens einen metallischen Wärme leitkörper ( 2 , 3 ; 11 , 12 ) mit sich periodisch abwechselnden Vorsprüngen ( 2 b, 3 b; 11 b, 12 b) und Aussparungen ( 2 a, 3 a; 11 a, 12 a) umfasst, wobei die Vorsprünge dem Laserkörper ( 1 ; 1 ") zugewandt sind und in gutem thermischen Kontakt an dessen Umfangsfläche anliegen, während die Aussparungen jeweils einen Abstandsbereich mit schlechtem thermischen Kontakt zum Laserkörper bilden. 3. Solid-state laser apparatus according to claim 2, characterized in that the arrangement for heat dissipation, at least one metallic heat-conducting body (2, 3; 11, 12) having periodically alternating projections (2 b, 3 b; 11 b, 12 b) and recesses ( 2 a, 3 a; 11 a, 12 a), wherein the projections of the laser body (1; 1 ") facing and abutting in good thermal contact on its peripheral surface, while the recesses each forming a pitch region with poor thermal contact with the laser body ,
  4. 4. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils eine an der Umfangsfläche ( 1 a, 1 b) des Laserkörpers ( 1 ) angeordnete aktive Heiz- und/oder Kühlvorrichtung ( 6.1 bis 6.8 ; 7.1 bis 7.10 ) umfassen, die in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers periodisch abwechselnd Bereiche mit höherer und niedrigerer Umfangs temperatur erzeugt. 4. solid laser device according to any one of the preceding claims, characterized in that the means for setting a predetermined temperature profile, one at the circumferential surface (1 a, 1 b) arranged in the laser body (1) active heating and / or cooling device (6.1 to 6.8; 7.1 to 7.10), the (in the direction of the longitudinal axis A) of the laser body include periodically alternating regions of higher and lower circumference temperature generated.
  5. 5. Festkörperlaservorrichturtg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine aktive, elektrisch betriebene Kühlvorrichtung mit in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers ( 1 ) in Abständen angeordneten Kühlele menten oder -bereichen ( 6.1 bis 6.8 ) vorgesehen ist. 5. Festkörperlaservorrichturtg according to claim 4, characterized in that an active, electrically driven cooling device in the direction of the longitudinal axis (A) of the laser body (1) is arranged at intervals Kühlele elements or areas provided (6.1 to 6.8).
  6. 6. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserkörpers ( 1 ) in Abständen angeordneten Heizelementen oder -berei chen ( 7.1 bis 7.10 ) vorgesehen ist. 6. solid-state laser apparatus according to claim 4, characterized in that an electrically operated heating device comprising in the direction of the longitudinal axis of the laser body (1) arranged at intervals or heating elements -berei chen (7.1 to 7.10) is provided.
  7. 7. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch betriebene, insbesondere nach dem Peltier-Effekt arbeitende, Heiz-/Kühlvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserkörpers abwechselnd angeordneten Kühl- und Heizbereichen vorgesehen ist. 7. solid laser device according to claim 4, characterized in that, the heating / cooling device with alternately arranged in the direction of the longitudinal axis of the laser body cooling and heating regions is electrically operated, in particular according to the Peltier effect working provided.
  8. 8. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anordnungen zur Wärmeableitung ( 2 , 3 ; 2 ", 3 ", 11 , 12 ) und/oder Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen ( 6.1 bis 6 , 8 ; 7.1 bis 7.10 ) ( 1 ; 1 ") einander bezüglich des Laserkörpers gegenüberliegend an geordnet sind. 8. solid laser device according to any one of claims 2 to 7, characterized in that two arrangements for heat dissipation (2, 3; 2 ", 3", 11, 12) and / or heating and / or cooling devices (6.1 to 6, 8; 1.7 to 10.7) (1; 1 ") of the laser body are oppositely arranged to each other with respect.
  9. 9. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkörper ein, insbesondere quaderför miger, Miniatur-Laserkristall ( 1 ; 1 ") aus Nd- oder Yb-dotiertem YAG ist. Is made of Nd or Yb doped YAG; 9 solid laser device according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser body is a particular quaderför miger, miniature laser crystal (1 "1).
  10. 10. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine transversal zur Längsachse (A) einstrahlende Pumplichtquelle ( 15 a bis 15 c, 16 a bis 16 c; 22 , 23 ) vor gesehen ist. 10 solid-state laser apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one transverse to the longitudinal axis (A) irradiating pump light source (15 a to 15 c, 16 a to 16 c; 22, 23) is seen.
  11. 11. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere transversal zur Längsachse (A), insbesondere beidseitig des Laser körpers, einstrahlende Halbleiterlaser ( 15 a bis 15 c, 16 a bis 15 c; 22 , 23 ) als Pumplichtquellen vorgesehen sind. 11 solid-state laser apparatus according to claim 10, characterized in that a plurality of transversely to the longitudinal axis (A), in particular on both sides of the laser body, irradiating semiconductor laser (15 a to 15 c, 16 a to 15 c; 22, 23) are provided as pumping light sources.
  12. 12. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlaser ( 15 a bis 15 c, 16 a bis 16 c) und dem Laserkörper ( 1 ") Lichtleitfasern ( 13 a bis 13 c, 14 a bis 14 c) zur Führung des Pumplichtes vorgesehen sind. 12, solid-state laser apparatus according to claim 11, characterized in that between the light exit surfaces of the semiconductor laser (15 a to 15 c, 16 a to 16 c) and said laser body (1 ") of optical fibers (13 a to 13 c, 14 a to 14 c) are provided for guiding the pumping light.
  13. 13. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den den Pumplichtquellen zugewandten Seiten flächen (1c''', 1d'''; 1c"", 1d"") des Laserkörpers ( 1 ''', 1 "") Mittel (1c/S''', 1d/S'''; 1c/N"", 1d/N"") zur Homogenisierung der Pumplichtverteilung vorgesehen sind. 13, the solid laser device according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the pumping light sources facing sides surfaces (1c '', 1d '' '; 1c' ', 1d' ') of the laser body (1' '', 1 "") includes means (1c / S '' ', 1d / S' '', 1c / N "," 1d / N "") are provided for homogenization of the pump light distribution.
  14. 14. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Homogenisierung der Pumplichtverteilung in den Laserkörper eingearbeitete Vertiefungen mit im Wesentlichen sphärischer oder zylin drischer Begrenzungsfläche sind. 14, the solid laser device according to claim 13, characterized in that the means for homogenizing the distribution of pumping light into the laser body incorporated depressions with substantially spherical or zylin drischer boundary surface are.
  15. 15. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Laserkörper ( 1 ") mit dem Resonator ( 17 , 18 ; 25 , 26 ) und der Anordnung zur Wärmeableitung ( 11 , 12 ) und/oder der aktiven Heiz- und/oder Kühlvorrichtung als zusammenhängende kom pakte Baugruppe auf einem Trägerelement ( 10 ; 10 ') aufgebaut ist. 15, the solid laser device according to any one of claims 2 to 14, characterized in that at least the laser body (1 ") to the resonator (17, 18; 25, 26) and the arrangement for heat dissipation (11, 12) and / or the active heating - and / or cooling apparatus as contiguous com pact assembly on a support element (10; 10 ') is constructed.
  16. 16. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkörper ( 1 ") mit dem Resonator ( 17 , 18 ; 25 , 26 ) auf einer zweifach kaskadierten Peltierelementanordnung ( 10 '), insbesondere mit Al 2 O 3 -Grund platte ( 10.1 '), als Trägerelement montiert, insbesondere aufgelötet oder wärmeleitfähig aufgeklebt, ist. 16, solid-state laser apparatus according to claim 15, characterized in that the laser body (1 ") to the resonator (17, 18; 25, 26) on a dual cascaded Peltier element arrangement (10 '), in particular Al 2 O 3 -Grund plate (10.1 '), mounted as a support element, in particular soldered or glued thermal conductivity is.
  17. 17. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (1a/M", 1b/M") des Laserkörpers ( 1 "), an denen kein Pumplicht eingekoppelt wird, nicht poliert und vorzugs weise metallisiert sind. 17, the solid laser device according to any one of claims 9 to 16, characterized in that the side faces (1a / M ", 1b / M") of the laser body (1 ") where no pump light is coupled, not polished and preference as are metallized.
  18. 18. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzvervielfacherelement ( 24 ), ins besondere ein Frequenzverdopplerkristall, vorgesehen ist. 18, the solid laser device according to any one of the preceding claims, characterized in that a Frequenzvervielfacherelement (24), in particular a frequency doubling crystal, is provided.
  19. 19. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 18 und Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzvervielfacherelement ( 24 ) in die zusammenhängende kompakte Baugruppe integriert ist. 19, solid-state laser apparatus according to claim 18 and claim 15 or 16, characterized in that the Frequenzvervielfacherelement (24) is integrated into the continuous compact assembly.
  20. 20. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die dem Laserkörper abgewandte Stirnfläche ( 24 c) des Fre quenzverdopplerkristalls als vollreflektierende Resonatorspiegelfläche ( 25 ) und die dem Frequenzverdopplerkristall abgewandte Stirnfläche des Laser körpers ( 1 ") als Auskoppelspiegel ( 26 ) ausgebildet sind. 20, solid-state laser apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that the facing away from the laser body front face (24 c) of the Fre quenzverdopplerkristalls as fully reflective Resonatorspiegelfläche (25) and facing away from the frequency doubling crystal end face of the laser body (1 ") as an output (26) are formed.
  21. 21. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung für die Pumplicht quelle(n) zur wahlweisen Einstellung eines in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers homogenen oder eines periodisch abwechselnd Bereiche höherer und niedrigerer Leuchtdichte aufweisenden Leuchtdichteprofils vorgesehen ist. 21, the solid laser device according to any one of the preceding claims, characterized in that a control device for the pump light source (s) for selectively adjusting a direction of the longitudinal axis (A) of the laser body homogeneous or a periodically alternating regions of higher and lower luminance having luminance profile is provided.
  22. 22. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verarbeitungseinrichtung ( 105 ) vorgesehen ist, die ausgangsseitig mit einem Steuereingang der Heiz- und/oder Kühlvorrichtung ( 6.1 bis 6.8 ) und/oder der Steuereinrichtung für die Pumplichtquelle(n) verbunden ist und über die ein vorbestimmtes Temperaturprofil und/oder eine vorbestimmte Leuchtdichteverteilung in Richtung der Längsachse des Laserkörpers ( 1 ; 1 ") eingestellt bzw. aufrechterhalten wird. 22, solid-state laser apparatus according to claim 21, characterized in that a processing device (105) is provided which is connected on the output side to a control input of the heating and / or cooling device (6.1 to 6.8) and / or the control device for the pump light source (s) and is set or maintained; on a predetermined temperature profile and / or a predetermined luminance distribution in the direction of the longitudinal axis of the laser body (1 "1).
  23. 23. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Eingang der Verarbeitungseinrichtung ( 105 ) verbundene Lichtaufnehmereinheit ( 101 ) zur Erfassung des Strahlprofils des im Laserkör per ( 1 ) erzeugten Laserstrahls als Steuergröße für das Temperaturprofil und/oder die Leuchtdichteverteilung vorgesehen ist. 23, the solid laser device according to claim 22, characterized in that an input of the processing means (105) is connected to the light pick-up unit (101) for detecting the beam profile of the laser beam generated in Laserkör by (1) is provided as a control variable for the temperature profile and / or the luminance distribution ,
  24. 24. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die kompakte Baugruppe einen Temperaturfühler ( 21 ) zur Erfassung der Temperatur, eine mit dessen Ausgang verbundene Ver arbeitungseinrichtung zur Regelung ( 105 ) und eine mit deren Ausgang verbundene Heiz- und/oder Kühleinrichtung ( 6.1 bis 6.8 ) zur Aufrechterhal tung des Temperaturprofils der Baugruppe aufweist. 24, the solid laser device according to any one of claims 13 to 23, characterized in that the compact assembly of a temperature sensor (21) for detecting the temperature, a Ver connected to the output processing means for controlling (105) and means connected to the output of the heating and / or cooling device (6.1 to 6.8) for maintenance preserver processing the temperature profile of the assembly comprises.
  25. 25. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein longitudinal von der Rückseite des voll reflektierenden Resonatorspiegels (MLI) einstrahlender Halbleiterlaser (LAD) zur Frequenz- und Phasenverriegelung der Festkörperlaserstrahlung vor gesehen ist. 25, the solid laser device according to any one of the preceding claims, characterized in that a longitudinally from the rear of the fully reflecting resonator mirror (MLI) einstrahlender semiconductor laser (LAD) is seen for frequency and phase locking of the solid-state laser radiation before.
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