DE19623843A1 - Aberrationskontrolle für einen Zickzack-Plattenlaser - Google Patents
Aberrationskontrolle für einen Zickzack-PlattenlaserInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft allgemein einen Zickzack-Plattenlaser
und insbesondere einen Zickzack-Plattenlaser, der eine ein
dimensionale Korrektur zum Korrigieren von Aberrationen in
einer Richtung eines von einer Zickzack-Platte des Lasers aus
gesendeten Lichtstrahls enthält.
Hochleistungslaser, insbesondere Hochleistungs-Festkörper
laser, sind wichtige Einrichtungen für zahlreiche militäri
sche, industrielle und kommerzielle Anwendungen. Zu diesen
Anwendungen zählen Schneiden und Bohren verschiedener Mate
rialien, die Photolithographie, die Weltraumkommunikation und
medizinische Anwendungen. Bei den meisten Anwendungen von
Hochleistungslasern ist es erforderlich, daß der vom Laser
erzeugte Laserstrahl eine hohe Strahlqualität hat, d. h. mini
male Strahlaberrationen aufweist. Aberrationen der Phase des
Laserstrahls vermindern die Gleichförmigkeit der Wellenfronten
des Strahls und damit die Fähigkeit des Strahls zu einer engen
Bündelung. Mit anderen Worten: um den Strahl genau fokussieren
zu können, muß die Strahlwellenfront einheitlich eben sein.
Durch eine eingeschränkte Fähigkeit des Strahls zur scharfen
Fokussierung werden die Intensität und Genauigkeit des Strahls
im Brennpunkt vermindert. Phasenaberrationen, die eine Un
gleichförmigkeit der Wellenfront verursachen, bewirken bei
spielsweise eine unscharfe Punktgröße des gebündelten Strahls
und ungleichmäßige Bohrungen.
Ein Typ eines Festkörperlasers, der für Hochleistungsanwen
dungen vielversprechend ist, wird vom Fachmann als Zickzack
plattenlaser bezeichnet. Die am 9. September 1994 eingereichte
europäische Patentanmeldung Az 94114221.8 mit dem Titel
FESTKÖRPERLASER HOHER HELLIGKEIT MIT ZICKZACK-VERSTÄRKER, die
hiermit einbezogen wird, beschreibt einen Laser dieses Typs.
Ein Zickzack-Plattenlaser enthält mindestens eine Zickzack-Platte
aus einem laserfähigen Medium, wie z. B. ein Yttrium-
Aluminium-Granat-Kristall (YAG), zum Erzeugen und/oder Ver
stärken des Laserstrahls. Die Zickzack-Platte ist ein Block
des laserfähigen Mediums, der zwei relativ eng beieinander
liegende, parallele Seitenflächen hat. Ein in die Zickzack-Platte
geschickter oder in dieser erzeugter Lichtstrahl wird
auf dem Weg des Strahls durch die Platte von den parallelen
Seitenflächen hin- und herreflektiert. Von der Stirnfläche der
Zickzack-Platte wird dann ein intensiver Lichtstrahl ausgesen
det.
Da die Zickzack-Platte des Zickzack-Lasers einen Lichtstrahl
hoher Intensität erzeugt, muß die Platte gekühlt werden. In
nerhalb der Zickzack-Platte entstehen aufgrund der durch den
Lichtstrahl entwickelten Wärme und die Kühlung der Platte
Temperaturgradienten, die unterschiedliche Brechungsindizes
des laserfähigen Mediums verursachen. Die unterschiedlichen
Brechungsindizes innerhalb der Platte bewirken eine unter
schiedliche Änderung der Phase des Lichtstrahls an verschie
denen Stellen, so daß die Wellenfront des Strahls nicht
gleichförmig ist. Da der Strahl von den parallelen Seiten
flächen der Platte hin- und herreflektiert wird, durchläuft er
einen hohen Prozentsatz des Plattenbereichs mit verschiedenen
Brechungsindizes. Dieser Strahlweg bewirkt einen mittelnden
Einfluß in Richtung des Zickzack-Strahlengangs mit der Ten
denz, die Wellenfronten so zu glätten, daß die Phasenaber
rationen in der betreffenden Richtung beseitigt werden. Des
halb liegen Phasenaberrationen der Wellenfront im allgemeinen
nur in einer Richtung senkrecht zum Zickzack-Strahlengang vor.
Dem Stand der Technik entsprechend sind verschiedene Konzepte
zur Korrektur der Ungleichförmigkeit quer zum Zickzack-Strah
lengang bei einem Zickzack-Plattenlaser vorgeschlagen worden.
So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, eine Zickzack-Platte
bereitzustellen, bei der der Lichtstrahl von der oberen
und unteren Fläche der Platte zusätzlich zu ihren Seitenflä
chen reflektiert wird. Die obere und die untere Fläche einer
Zickzack-Platte liegen jedoch im allgemeinen nicht nahe bei
einander, so daß nur eine geringe Anzahl von Reflexionen in
dieser Richtung auf dem Weg des Strahls durch die Platte er
folgt. Bei dem Zickzack-Laser der obengenannten U.S.-Anmeldung
Az 08/148,758 wird eine Phasenkonjugationstechnik angewendet,
um die Ungleichförmigkeit der Wellenfront des Strahls zu be
seitigen. Diese Technik beinhaltet, einen von einem Zickzack-Plat
tenverstärker ausgesendeten Lichtstrahl an einen Phasen
konjugationsspiegel zu senden, damit der Strahl durch den
Plattenverstärker in umgekehrter Richtung reflektiert wird,
wobei Aberrationen in der dem ursprünglichen Zickzack-Strah
lengang durch die Platte entgegengesetzten Richtung korrigiert
werden. Diese Technik der Korrektur von Ungleichförmigkeiten
der Wellenfront ist jedoch kompliziert.
Es wird deshalb ein Mechanismus benötigt, der in Zickzack-Lasern
auf einfache Weise zu implementieren ist, und der die
Ungleichförmigkeit der Wellenfront in einer Richtung quer zur
Zickzack-Richtung des Strahls innerhalb der Platte ausgleicht.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
solchen Mechanismus bereitzustellen.
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein Zickzack-Laser
beschrieben, der die Ungleichförmigkeit der Wellenfront
eines von einer Zickzack-Platte des Lasers erzeugten Licht
strahls in einer Richtung senkrecht zum Zickzack-Strahlengang
des Lichtstrahls innerhalb der Platte im wesentlichen besei
tigt. Der Zickzack-Plattenlaser enthält eine eindimensionale
Aberrationskorrektur, die Aberrationen der Phase eines von der
Zickzack-Platte ausgesendeten Lichtstrahls in einer Richtung
senkrecht zum Zickzack-Strahlengang des Lichtstrahls innerhalb
der Platte korrigiert. In einem Ausführungsbeispiel handelt es
sich bei der eindimensionalen Korrektur um einen räumlichen
Flüssigkristall-Lichtmodulator, der eine lineare Anordnung von
Flüssigkristallzellen enthält, die selektiv aktiviert werden,
um den Brechungsindex der Zellen zu ändern und die Ungleich
förmigkeit der Wellenfront auszugleichen. Der Zickzack-Laser
kann in Zusammenhang mit der eindimensionalen Korrektur zum
Korrigieren der Phasenaberrationen des Lichtstrahls verschie
dene Konfigurationen von Oszillatoren und Verstärkern enthal
ten.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Er
findung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den
anschließenden Ansprüchen in Zusammenhang mit den beiliegenden
Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Zickzack-Plat
tenlasers mit einer eindimensionalen Aberrationskorrektur
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht der Zickzack-Platte des Zick
zack-Plattenlasers von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Lasers mit einer eindimen
sionalen Aberrationskorrektur entsprechend einem weiteren Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Lasers mit einer eindimen
sionalen Aberrationskorrektur entsprechend einem weiteren Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Lasers mit einer eindimen
sionalen Aberrationskorrektur entsprechend einem weiteren Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Zickzack-Plattenlaser 10 entsprechend einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Zickzack-Plat
tenlaser 10 enthält einen Zickzack-Plattenverstärker 12,
bei dem es sich um einen Block eines geeigneten, optischen,
laserfähigen Kristallmaterials handelt, z. B. um einen
Yttrium-Aluminium-Granat-(YAG)-Kristall. Selbstverständlich kann jedes
dem Fachmann als für Zickzack-Platten geeignet bekannte kri
stalline Material für die vorliegende Erfindung verwendet wer
den. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Plattenverstärkers 12.
Der Plattenverstärker 12 enthält eine proximale Stirnfläche 14
und eine distale Stirnfläche 16, die im allgemeinen parallel
zueinander sind. Der Plattenverstärker 12 enthält außerdem
nahe beieinander gegenüberliegende Seitenflächen 18 und 20,
die sich zueinander parallel und relativ zu den Stirnflächen
14 und 16 im Winkel erstrecken. Außerdem enthält der Platten
verstärker 12 eine obere Fläche 22 und eine untere Fläche 24,
die sich zueinander parallel und zu den Seitenflächen 18 und
20 rechtwinklig erstrecken, womit sämtliche Oberflächen des
Plattenverstärkers 12 erfaßt sind.
Ein Lichtstrahl 26 von einer geeigneten Lichtquelle, z. B.
einem Master-Oszillator (in Fig. 1 nicht dargestellt), wird
auf die proximale Stirnfläche 14 des Plattenverstärkers 12 ge
richtet. Der Lichtstrahl 26 trifft unter einem geeigneten Ein
fallswinkel auf die Stirnfläche 14 auf, so daß der Lichtstrahl
26 gebrochen oder zu einer der Seitenflächen 18 oder 20, im
dargestellten Fall der Seitenfläche 18, gerichtet wird. In
diesem Beispiel ist der Einfallswinkel des Strahls 26 im we
sentlichen senkrecht zur Stirnfläche 14, um Verluste durch
Reflexionen an der Stirnfläche 14 zu verringern. Für den
Fachmann versteht es sich jedoch, daß auch ein beliebiger
anderer Einfallswinkel möglich ist. Bei diesem Ausführungs
beispiel schließen die Stirnflächen 14 und 16 mit den Seiten
flächen 18 und 20 einen von 90° verschiedenen Winkel ein, da
mit der Lichtstrahl 26 zur Seitenfläche 18 gerichtet werden
und senkrecht zur Stirnfläche 14 auf die Verstärkerplatte 12
auftreffen kann. Der Brechungsindex der Verstärkerplatte 12
bewirkt, daß der Lichtstrahl 26 in der Verstärkerplatte 12
zwischen den Seitenflächen 18 und 20 hin- und herreflektiert
und wie dargestellt als Zickzack-Lichtstrahl 28 im Verstärker
12 verstärkt wird. Der Zickzack-Lichtstrahl 28 wird anschlie
ßend von der distalen Stirnfläche 16 des Verstärkers 12 als
verstärkter Lichtstrahl 30 emittiert.
Die Funktionsweise eines Zickzack-Plattenverstärkers ist dem
Fachmann hinreichend bekannt. Der Lichtstrahl 28 wird durch
den Laserprozeß innerhalb des Plattenverstärkers 12 verstärkt.
Geeignete anregende Lichtquellen (nicht dargestellt), wie
Blitzlampen oder Emitterdioden sind in der Nähe einer oder
beider Seitenflächen 18 und 20 außerhalb des Plattenverstär
kers 12 angeordnet. Die Energiequellen bewirken eine Erhöhung
des Elektronen-Energieniveaus der Elektronen der Atome des
kristallinen Materials des Plattenverstärkers 12 in einen an
geregten Zustand. Wenn die Elektronen in den Grundzustand
zurückfallen, wird von den Atomen Licht ausgesendet, welches
zur Erhöhung der Intensität des Strahls 28 beiträgt. Da der
Prozeß der atomaren Lichtabsorption und der atomaren Lichtab
strahlung der Platte 12 zu einer beträchtlichen Wärmefreiset
zung innerhalb des Plattenverstärkers 12 führt, wird ein Kühl
system, wie z. B. Wasserkanäle (nicht dargestellt) an den Sei
tenflächen 18 und 20 bereitgestellt. Die oben genannte
US-Patentanmeldung Az 08/148,758 beschreibt einen Zickzack-Ver
stärker, der eine Diodenanregung und Kühlwasserkanäle enthält.
Die beim Laserprozeß freigesetzte Wärme und die Kühlwirkung
durch die Kühleinrichtungen bewirken Temperaturgradienten im
gesamten Plattenverstärker 12. Die Temperaturgradienten ver
ursachen unterschiedliche Brechungsindizes in verschiedenen
Bereichen des Plattenverstärkers 12. Die unterschiedlichen
Brechungsindizes beeinflussen die Fortpflanzungscharakteristik
des Lichtstrahls 28 im Plattenverstärker 12 derart, daß die
Wellenfront des Lichtstrahls 28 möglicherweise ungleichförmig
wird, d. h. die Wellenfront ist nicht eben. Dies bedeutet, daß
verschiedene Bereiche der Wellenfront des Strahls 28 unter
schiedliche Phasen haben können, die zu Strahlaberrationen
führen können. Beim Entwurf von Zickzack-Laserplatten wird
daher allgemein versucht, die parallelen Seitenflächen 18 und
20 so eng wie möglich zueinander anzuordnen, um die Tempera
turgradienten im Plattenverstärker 12 zu verringern. Dieses
Entwurfskonzept kann die Temperaturgradienten in begrenztem
Rahmen eliminieren. Bei hochenergetischen und hochgenauen
Anwendungen können diese Temperaturgradienten jedoch nicht
mehr annehmbare Ungleichförmigkeiten der Wellenfront bewirken.
Das Konzept der Zickzack-Verstärker beseitigt Aberrationen
der Wellenfronten in einer Richtung durch den zickzack-förmi
gen Weg des Lichtstrahls 28. Insbesondere bewirkt das Hin- und
Herwechseln des Strahls 28 zwischen den Seitenflächen 18 und
20 eine Mittelung, da der Strahl 28 einen größeren Bereich des
Plattenverstärkers 12 durchläuft. Diese Mittelungswirkung kor
rigiert die Aberrationen der Wellenfronten in Richtung des
Zickzack-Strahlenganges des Strahls 28. Im Beispiel der Fig. 1
werden die Wellenfronten in der X-Richtung korrigiert. Es ver
bleibt jedoch weiterhin eine Ungleichförmigkeit in der Rich
tung senkrecht zum Zickzack-Strahlengang des Strahls 28, d. h.
in der Y-Richtung. Die durch den Zickzack-Strahlengang beding
te Mittelung korrigiert keine Aberrationen in dieser Richtung.
Der Strahl 30 enthält daher immer noch Ungleichförmigkeiten in
dieser Richtung, die eine für viele Anwendungsfälle nicht ak
zeptable Beeinträchtigung der Qualität des Strahls verursa
chen.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zickzack-Plattenverstär
ker 12 ist ein Plattenverstärker, der den in den Verstärker 12
eintretenden Lichtstrahl 26 verstärkt. Der Plattenverstärker
12 kann auch ein Zickzack-Plattenresonator oder -oszillator
sein, der einen Laserstrahl erzeugt. Im Beispiel des Resona
tors wäre die proximale Endfläche 14 ganz oder teilweise ver
spiegelt, und die distale Endfläche 16 wäre teilweise verspie
gelt. Der Lichtstrahl 28 wird zwischen den Endflächen 14 und
16 entlang dem Zickzack-Strahlengang des Strahls 28 vor- und
zurückreflektiert, wobei das Licht durch den Laserprozeß ver
stärkt wird. Alternativ können Spiegel außerhalb des Platten
verstärkers 12 bei den Endflächen 14 und 16 angeordnet werden,
um den Lichtstrahl 28 innerhalb des Verstärkers 12 vor- und
zurückzureflektieren. Wenn die Intensität des Strahls einen
bestimmten Wert erreicht, tritt der Lichtstrahl 30 durch die
teilweise verspiegelte Endfläche 16 aus. Der weiter unten
beschriebene Geltungsbereich der Erfindung wird nicht davon
berührt, ob der Zickzack-Plattenverstärker 12 als Resonator
oder als Verstärker verwendet wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird eine eindimensionale Aberrationskorrektur 32 bereitge
stellt, die die Ungleichförmigkeit der Wellenfronten des
Strahls 30 in einer Richtung korrigiert, in diesem Beispiel in
der Y-Richtung. Der Strahl 30 wird in die Korrektureinrichtung
32 geschickt, und ein sowohl in der X- als auch in der Y-Rich
tung gleichförmiger Strahl 34 tritt aus der Korrektur 32 aus,
der somit keine Phasenaberrationen mehr hat. Da die Korrektur
32 nur die Aberrationen in einer einzigen Richtung korrigieren
muß, kann es sich bei der Korrektur 32 um eine viel einfachere
Vorrichtung handeln als bei zweidimensionalen adaptiven Opti
ken, die Aberrationen in zwei orthogonalen Richtungen korri
gieren.
Im dargestellten Beispiel ist die eindimensionale Korrektur 32
eine Flüssigkristallvorrichtung, die ein lineares Array
(Reihung) von Flüssigkristallzellen 36 enthält. Das lineare
Array der Zellen 36 ist, wie gezeigt, so angeordnet, daß die
Zellen 36 in der Y-Richtung übereinander liegen, und jede
Zelle 36 fortlaufend in X-Richtung erstreckt ist. Eine elek
trische Steuereinrichtung 38 stellt elektrische Steuersignale
für die Zellen 36 bereit, um wenn gewünscht auf elektrischem
Weg den Brechungsindex der Zellen 36 zu justieren. Durch
selektive Änderung des Brechungsindex der verschiedenen Be
reiche der Korrektur 32 werden verschiedene Anteile des Licht
strahls 30 unabhängig von anderen Anteilen des Lichtstrahls 30
beeinflußt, um die Wellenfront des Strahls zu glätten. Die
Funktion der elektrischen Steuerung des Brechungsindex von
verschiedenen Bereichen einer Flüssigkristallanzeige ist dem
Fachmann bekannt. Durch optische Beobachtung des Ausgangs
strahls 34 hinsichtlich der Gleichförmigkeit seiner Wellen
front durch ein geeignetes optisches Instrument (nicht dar
gestellt), z. B. mit einem Interferometer, kann der Brechungs
index der einzelnen Zellen 36 selektiv gesteuert werden, um
die Gleichförmigkeit der Wellenfront des Strahls 30 in
Y-Richtung zu korrigieren. Wenn der Plattenverstärker 12 als
Zickzack-Resonator ausgebildet ist, kann die Korrektur 32
sowohl innerhalb als auch außerhalb des Resonators angeordnet
werden.
Die eindimensionale Aberrationskorrektur 30 kann jede Vor
richtung sein, die geeignet ist, selektiv bestimmte Bereiche
der Wellenfront eines Strahls in einer einzigen Richtung zu
beeinflussen. Die Korrektur 32 kann z. B. ein selektiv ansteuer
barer Flüssigkristall-Phasenmodulator sein, wie etwa der räum
liche Lichtmodulator ShapeShifterTM der Firma Meadowlark
Optics in Longmont, Colorado. Dieser räumliche Lichtmodulator
ermöglicht die Formung des zeitlichen Profils eines Licht
strahls durch Änderung der Eigenschaften der gewählten Licht
wellenlängen und bietet hohe Auflösung sowie ausreichende Ge
schwindigkeit bei gleichzeitig geringen Kosten. In anderen An
wendungsfällen können andere eindimensionale Korrektureinrich
tungen verwendet werden. Zum Beispiel können mechanische ver
formbare Spiegel unter piezoelektrischer Kontrolle, wie sie
dem Fachmann bekannt sind, verwendet werden. Diese Typen ver
formbarer Spiegel bieten geringe Auflösung bei hoher Geschwin
digkeit und hohen Kosten. Des weiteren können andere Formen
von dem Verwendungszweck entsprechend geschliffenen Korrektur
platten verwendet werden.
Fig. 3 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der vor
liegenden Erfindung einschließlich einer Zickzack-Platte in
Verbindung mit einer eindimensionalen Korrektur. Fig. 3 ist
eine Draufsicht auf einen Laser 40, der einen Oszillator 42
und eine erfindungsgemäße eindimensionale Aberrationskorrektur
44 enthält. Der Oszillator 42 enthält einen Zickzack-Platten
resonator des Typs des Plattenverstärkers 12 oben, bei dem die
Endflächen des Plattenresonators verspiegelt sind, oder er
enthält getrennte externe Spiegel zur Erzeugung eines Laser
strahls 46, der nur Aberrationen der Wellenfront in einer
Richtung aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel korrigiert
die Korrektur 44 die Aberrationen in der nichtkorrigierten
Richtung, um einen korrigierten Laserstrahl 48 zu erzeugen.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lasers 50,
der einen Oszillator 52, einen Verstärker 54 und eine erfin
dungsgemäße eindimensionale Aberrationskorrektur 56 enthält.
Der Verstärker 54 kann einen Zickzack-Plattenverstärker vom
Typ des Plattenverstärkers 12 enthalten. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel kann der Oszillator 52 vom gleichen Typ sein wie
der Oszillator 42, und der Verstärker 54 kann eine zusätzliche
Lichtverstärkung für hochenergetische Anwendungen bereitstel
len. Der Zickzack-Plattenresonator im Oszillator 52 und der
Zickzack-Plattenverstärker im Verstärker 54 korrigieren die
Aberrationen der Wellenfronten in derselben Richtung. Dem
zufolge weist ein optischer Laserstrahl 58, der vom Verstärker
54 ausgesendet wird, Aberrationen in einer unkorrigierten
Richtung auf. Die eindimensionale Korrektur 56 korrigiert die
Aberrationen in dieser Richtung, um einen korrigierten Strahl
60 bereitzustellen.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Laser 62, der einen
Oszillator 64 vom Typ der oben genannten Oszillatoren 42 und
52 sowie einen Verstärker 66 vom Typ des Verstärkers 54 und
eine erfindungsgemäße eindimensionale Korrektur 68 enthält.
Der Laser 62 enthält eine Umkehroptik 70, die den Weg eines
unkorrigierten Strahls 72 umkehrt, der vom Verstärker 66 aus
geht, so daß der Lichtstrahl den Verstärker 66 in Gegenrich
tung passiert und dabei eine erneute Verstärkung erfährt. Bei
diesem Beispiel durchläuft der Lichtstrahl die Korrektur 68
zweimal, um einen korrigierten Strahl 74 zu erzeugen. In die
sem Ausführungsbeispiel kann die Korrektur 68 an verschiedenen
Stellen angeordnet werden, einschl. wie dargestellt an einer
Position 76, und in allen Fällen eine Korrektur des unkorri
gierten Strahls 72 bewirken.
Claims (18)
1. Laser, der folgendes umfaßt:
eine Lichtverstärkungsvorrichtung (12), wobei diese Lichtverstärkungsvorrichtung einen Lichtstrahl (30) erzeugt, der eine Strahlwellenfront hat, die in einer ersten Richtung (X) im wesentlichen gleichförmig ist; und
eine eindimensionale Korrektureinrichtung (32), die auf den Lichtstrahl von der Verstärkervorrichtung einwirkt, wobei diese eindimensionale Korrektureinrichtung die Gleichförmig keit der Wellenfront in einer zweiten Richtung korrigiert, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung verläuft.
eine Lichtverstärkungsvorrichtung (12), wobei diese Lichtverstärkungsvorrichtung einen Lichtstrahl (30) erzeugt, der eine Strahlwellenfront hat, die in einer ersten Richtung (X) im wesentlichen gleichförmig ist; und
eine eindimensionale Korrektureinrichtung (32), die auf den Lichtstrahl von der Verstärkervorrichtung einwirkt, wobei diese eindimensionale Korrektureinrichtung die Gleichförmig keit der Wellenfront in einer zweiten Richtung korrigiert, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung verläuft.
2. Laser nach Anspruch 1, bei dem die Lichtverstärkungsvor
richtung eine Zickzack-Platte umfaßt, die zwei nahe beieinan
derliegende parallele Seitenflächen (18, 20) hat, und bei dem
der Lichtstrahl durch die Zickzack-Platte fortschreitet und
während der Verstärkung zwischen den Seitenflächen hin- und
herreflektiert wird, bevor er die Platte verläßt.
3. Laser nach Anspruch 1, bei dem die eindimensionale Kor
rektureinrichtung (32) ein räumlicher Lichtmodulator ist, der
ein lineares Array von Zellen enthält, wobei der räumliche
Lichtmodulator eine Einrichtung zur selektiven Steuerung des
Brechungsindex der Zellen enthält, um die Gleichförmigkeit der
Wellenfront in der zweiten Richtung zu korrigieren.
4. Laser nach Anspruch 1, bei dem die eindimensionale Kor
rektur entweder ein Flüssigkristall-Lichtmodulator, ein ver
formbarer Spiegel oder eine Korrekturplatte ist.
5. Laser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Plat
te einen Teil eines optischen Resonators bildet.
6. Laser nach Anspruch 5, bei dem die eindimensionale Kor
rektureinrichtung im Resonator angeordnet ist.
7. Laser nach Anspruch 5, bei dem die eindimensionale Kor
rektureinrichtung außerhalb des Resonators angeordnet ist.
8. Laser nach Anspruch 1, bei dem die Lichtverstärkungs
einrichtung einen Yttrium-Alumium-Granat-Kristall enthält.
9. Laser nach Anspruch 1, bei dem die Lichtverstärkungs
einrichtung ein Oszillator ist, wobei der Oszillator eine
erste Zickzack-Platte mit zwei parallelen Seitenflächen ent
hält, und wobei der Lichtstrahl durch die erste Zickzack-Platte
hindurchtritt und dabei auf einem Zickzack-Strahlengang zwi
schen den Seitenflächen hin- und herreflektiert wird, und die
erste Richtung der Richtung des Zickzack-Strahlenganges ent
spricht.
10. Laser nach Anspruch 9, der des weiteren einen Zickzack-Plat
tenverstärker umfaßt, wobei der Zickzack-Plattenverstärker
auf den Lichtstrahl vom Oszillator vor der eindimensionalen
Korrektureinrichtung einwirkt, die auf den Lichtstrahl rea
giert, der Zickzack-Plattenverstärker eine zweite Zickzack-Platte
enthält, die zwei parallele Seitenflächen hat, über die
der Lichtstrahl durch die zweite Zickzack-Platte fortschreitet
und dabei von den Seitenflächen der zweiten Zickzack-Platte in
einem Zickzack-Strahlengang reflektiert wird, wobei der Zick
zack-Strahlengang des Lichtstrahls in der ersten Zickzack-Platte
in derselben Richtung verläuft wie der Zickzack-Strah
lengang des Lichtstrahls in der zweiten Zickzack-Platte.
11. Laser nach Anspruch 10, der des weiteren Umkehroptiken
(70) enthält, wobei diese Umkehroptiken die Richtung des
Lichtstrahls umkehren, nachdem der Lichtstrahl die eindimen
sionale Korrektureinrichtung (68) passiert hat, so daß die
Umkehroptiken den Strahl zu einem Rücklauf durch die eindimen
sionale Korrektur und den Zickzack-Verstärker veranlassen.
12. Laser nach Anspruch 9, der des weiteren einen Zickzack-Plat
tenverstärker umfaßt, wobei der Plattenverstärker auf den
Lichtstrahl einwirkt, nachdem der Lichtstrahl die eindimen
sionale optische Korrektur durchlaufen hat, und wobei der
Zickzack-Plattenverstärker eine zweite Zickzack-Platte ent
hält, die zwei parallele Seitenflächen besitzt, und der Licht
strahl durch die zweite Zickzack-Platte fortschreitet und von
den Seitenflächen der zweiten Zickzack-Platte über einen
Zickzack-Strahlengang reflektiert wird, bei dem der Zickzack-Strah
lengang des Lichtstrahls in der ersten Zickzack-Platte in
derselben Richtung verläuft wie der Zickzack-Strahlengang des
Lichtstrahls in der zweiten Zickzack-Platte, und wobei der
Laser des weiteren Umkehroptiken (70) enthält, die die Rich
tung des Lichtstrahls umkehren, nachdem der Lichtstrahl den
Plattenverstärker passiert hat, und die Umkehroptiken den
Lichtstrahl dazu veranlassen, den Verstärker und die eindimen
sionale Plattenkorrektureinrichtung in Gegenrichtung zu durch
laufen.
13. Zickzack-Festkörper-Plattenverstärker, der folgendes um
faßt:
eine Zickzack-Platte (12) aus einem lichtverstärkenden Material, wobei die Platte eine erste und eine zweite End fläche (14, 16), eine erste und eine zweite Seitenfläche (18, 20), die im wesentlichen zueinander parallel sind enthält, bei dem die erste Endfläche auf einen Lichtstrahl einwirkt, der in die Platte eintritt, wobei der Lichtstrahl durch die Zickzack-Platte fortschreitet und zwischen der ersten und zweiten Sei tenfläche längs eines Zickzack-Strahlengangs hin- und herre flektiert wird, bevor er als verstärkter Lichtstrahl (30) durch die zweite Endfläche (16) der Platte austritt, bei dem der verstärkte Lichtstrahl eine im wesentlichen gleichförmige Wellenfront in der Richtung des Zickzack-Strahlenganges auf weist; und
eine eindimensionale Korrektureinrichtung (32), die auf den verstärkten Lichtstrahl von der Zickzack-Platte einwirkt, wobei diese eindimensionale Korrektureinrichtung Ungleichför migkeiten der Wellenfront des verstärkten Lichtstrahls in einer Richtung senkrecht zu dem Zickzack-Strahlengang korri giert, um einen Lichtstrahl mit gleichförmiger Wellenfront zu erzeugen.
eine Zickzack-Platte (12) aus einem lichtverstärkenden Material, wobei die Platte eine erste und eine zweite End fläche (14, 16), eine erste und eine zweite Seitenfläche (18, 20), die im wesentlichen zueinander parallel sind enthält, bei dem die erste Endfläche auf einen Lichtstrahl einwirkt, der in die Platte eintritt, wobei der Lichtstrahl durch die Zickzack-Platte fortschreitet und zwischen der ersten und zweiten Sei tenfläche längs eines Zickzack-Strahlengangs hin- und herre flektiert wird, bevor er als verstärkter Lichtstrahl (30) durch die zweite Endfläche (16) der Platte austritt, bei dem der verstärkte Lichtstrahl eine im wesentlichen gleichförmige Wellenfront in der Richtung des Zickzack-Strahlenganges auf weist; und
eine eindimensionale Korrektureinrichtung (32), die auf den verstärkten Lichtstrahl von der Zickzack-Platte einwirkt, wobei diese eindimensionale Korrektureinrichtung Ungleichför migkeiten der Wellenfront des verstärkten Lichtstrahls in einer Richtung senkrecht zu dem Zickzack-Strahlengang korri giert, um einen Lichtstrahl mit gleichförmiger Wellenfront zu erzeugen.
14. Verstärker nach Anspruch 13, bei dem die eindimensionale
Korrektureinrichtung ein räumlicher Lichtmodulator ist, der
ein lineares Array von Zellen umfaßt, wobei der Lichtmodulator
eine Einrichtung enthält, um den Brechungsindex der Zellen
selektiv zu kontrollieren, um die Ungleichförmigkeit der Wel
lenfront in der Richtung senkrecht zum Zickzack-Strahlengang
zu korrigieren.
15. Verstärker nach Anspruch 13, bei dem die eindimensionale
Korrektur entweder ein Flüssigkristall-Lichtmodulator, ein
verformbarer Spiegel oder eine Korrekturplatte ist.
16. Verfahren zur Korrektur der Ungleichförmigkeit der Wel
lenfront eines Lichtstrahls, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfaßt:
Bereitstellen einer Zickzack-Platte (12) mit zwei im Abstand zueinander liegenden parallelen Seitenflächen (18, 20);
Durchlauf eines Lichtstrahls durch die Zickzack-Platte, so daß der Lichtstrahl zwischen den Seitenflächen der Platte hin- und herreflektiert wird;
Emittieren des Lichtstrahls (30) aus der Zickzack-Platte, so daß der Lichtstrahl eine Wellenfront hat, die in einer Richtung des Zickzack-Strahlenganges im wesentlichen gleich förmig ist;
Bereitstellen einer eindimensionalen Aberrationskorrek tureinrichtung (32); und
Richten des Lichtstrahls von der Zickzack-Platte auf die eindimensionale Korrektureinrichtung, um die Gleichförmigkeit der Wellenfront des Lichtstrahls in einer Richtung zu korri gieren, die senkrecht zur Richtung des Zickzack-Strahlenganges verläuft.
Bereitstellen einer Zickzack-Platte (12) mit zwei im Abstand zueinander liegenden parallelen Seitenflächen (18, 20);
Durchlauf eines Lichtstrahls durch die Zickzack-Platte, so daß der Lichtstrahl zwischen den Seitenflächen der Platte hin- und herreflektiert wird;
Emittieren des Lichtstrahls (30) aus der Zickzack-Platte, so daß der Lichtstrahl eine Wellenfront hat, die in einer Richtung des Zickzack-Strahlenganges im wesentlichen gleich förmig ist;
Bereitstellen einer eindimensionalen Aberrationskorrek tureinrichtung (32); und
Richten des Lichtstrahls von der Zickzack-Platte auf die eindimensionale Korrektureinrichtung, um die Gleichförmigkeit der Wellenfront des Lichtstrahls in einer Richtung zu korri gieren, die senkrecht zur Richtung des Zickzack-Strahlenganges verläuft.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt der
Bereitstellung einer eindimensionalen Aberrationskorrektur die
Bereitstellung eines räumlichen Lichtmodulators umfaßt, der
ein lineares Array von Zellen beinhaltet, wobei der Brechungs
index der einzelnen Zellen getrennt und selektiv gesteuert
wird, um die Gleichförmigkeit der Wellenfront in der Richtung
senkrecht zur Richtung des Zickzack-Strahlenganges zu korri
gieren.
18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein optischer Resonator
die Zickzack-Platte enthält, der eine Zickzack-Platte enthält,
und die eindimensionale Korrektureinrichtung innerhalb des
Resonators angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US49225895A | 1995-06-19 | 1995-06-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19623843A1 true DE19623843A1 (de) | 1997-01-02 |
Family
ID=23955585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996123843 Withdrawn DE19623843A1 (de) | 1995-06-19 | 1996-06-14 | Aberrationskontrolle für einen Zickzack-Plattenlaser |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0918071A (de) |
DE (1) | DE19623843A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4102457B2 (ja) * | 1997-05-09 | 2008-06-18 | 株式会社小松製作所 | 狭帯域化レーザ装置 |
-
1996
- 1996-06-14 DE DE1996123843 patent/DE19623843A1/de not_active Withdrawn
- 1996-06-18 JP JP15721196A patent/JPH0918071A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0918071A (ja) | 1997-01-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8130 | Withdrawal |