DE19627350A1

DE19627350A1 - Laser with variable decoupling in linear arrangement

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Publication number: DE19627350A1
Application number: DE1996127350
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Phys Grebe; Hans-Joachim Prof Dr Eichler; Rainer Dr Macdonald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1998-01-08

Abstract

The laser arrangement has a resonator with at least two reflective elements (1,2) and an active laser material (3) which can be stimulated into emission. At least one of the reflectors is a helical or double refractive mirror (1). The resonator has at least one electro-optical polarisation plane effecting element (4). This element (4) may be a Pockel cell or a liquid crystal phase modulator. Preferably the degree of reflection of at least one double refractive mirror (1) is varied by external effects such as temperature and electric fields. A quarter wavelength plate (5) may replace the electro-optical element.

Description

Die erfundene Laseranordnung besteht aus einem optischen Resonator mit mindestens zwei reflektierenden Elementen, von denen mindestens eines aus einem helisch-doppelbrechenden Spiegel besteht und dem aktiven Lasermaterial sowie weiteren optischen Elementen. Der Reflexionsgrad des helisch-doppelbrechenden Spiegels läßt sich sowohl über die Ganghöhe der Helix oder die Größe der Doppelbrechung, z. B. über die Temperatur oder elektrische Felder verändern, als auch über den Polarisationszustand der Strahlung variieren, der über ein polarisationsoptisches Element eingestellt werden kann.The invented laser arrangement consists of an optical resonator with at least two reflective elements, at least one of which is a helical birefringent There is a mirror and the active laser material and other optical elements. Of the The degree of reflection of the helical-birefringent mirror can be determined both via the pitch of the Helix or the size of the birefringence, e.g. B. on temperature or electric fields change, as well as vary over the polarization state of the radiation, which over a polarization-optical element can be adjusted.

Die Ausgangsleistung eines Lasers hängt bei vorgegebener Pumpleistung entscheidend vom Auskoppelgrad des optischen Resonators ab (W. Koechner, Solid State Laser Engineering, Springer Verlag, Berlin 1996, 4. Auflage, S. 97-103). In der Regel wird ein Auskoppelspiegel mit einem festen Transmissionsgrad so gewählt, daß bei maximaler Pumpleistung die optimale Ausgangsleistung erreicht wird. Zum Teil werden auch Laser mit hochreflektierenden Resona torspiegeln verwendet, wobei der Strahl über einen Polarisator, der zwischen den Spiegeln sitzt, seitlich ausgekoppelt wird und der Auskoppelgrad über die Orientierung einer Viertelwellenplatte eingestellt werden kann (ebenda, S. 223, 227). In der Praxis werden zur variablen seitlichen Auskopplung auch interne Strahlteiler benutzt, wobei der Auskoppelgrad über den Winkel eingestellt wird. Weiter existieren Konzepte, bei denen die Güte des optischen Resonators über eine Kombination aus Polarisator und elektro-optischer Verzögerungszelle variiert wird (Güteschaltung, ebenda, S 466-473) oder ein Laserpuls aus einem Resonator hoher Güte elektro-optisch ausgekoppelt wird (Cavity-dumping, ebenda, S. 494-499).The output power of a laser depends on the given pump power Degree of decoupling of the optical resonator (W. Koechner, Solid State Laser Engineering, Springer Verlag, Berlin 1996, 4th edition, pp. 97-103). As a rule, a coupling mirror with a fixed transmittance chosen so that the optimum at maximum pumping power Output power is reached. Some also use lasers with highly reflective resona used door mirrors, with the beam passing through a polarizer between the mirrors sits, is laterally decoupled and the degree of decoupling via the orientation of one Quarter wave plate can be adjusted (ibid., P. 223, 227). In practice, variable lateral coupling also uses internal beam splitters, the degree of coupling is set via the angle. There are also concepts in which the quality of the optical Resonators via a combination of polarizer and electro-optical delay cell is varied (Q-switch, ibid., S 466-473) or a laser pulse from a resonator high quality is optically coupled out (cavity dumping, ibid., pp. 494-499).

In DE-OS 39 24 857 A1 wurden verschiedene resonatorinterne Verfahren zur Variation der Laserleistung bei konstanter Pumpleistung vorgestellt, die allerdings alle auf einer resonator internen Verlustmodulation beruhen. Hierbei wurden auch Elemente erwähnt, die auf einer Änderung des Polarisationszustandes beruhen, wie z. B. zwei gegeneinander verdrehte Polarisatoren, sowie aus zwei feststehenden Polarisatoren, zwischen denen eine Verzö gerungsplatten, eine Pockelszelle oder ein Flüssigkristallmodulator plaziert wird. In diesen Ausführungsbeispielen ist der Auskoppelgrad des Lasers weiterhin durch den Transmissions grad des Resonatorspiegels gegeben, da die eingeführten Verluste nicht weiter genutzt werden.DE-OS 39 24 857 A1 describes various intracavity methods for varying the Laser power at constant pump power presented, but all on one resonator internal loss modulation. Elements mentioned on a Change in the polarization state are based, such as. B. two twisted against each other Polarizers, as well as two fixed polarizers, between which a delay plate, a Pockels cell or a liquid crystal modulator is placed. In these Embodiments is the degree of coupling of the laser through the transmission given the level of the resonator, since the losses introduced are no longer used.

Die bisher vorgestellten Verfahren, die auf einer polarisationsoptischen Modulation beruhen, benötigen neben den Resonatorspiegeln, dem aktiven Medium und einem elektro-optischen Polarisationsstellelement einen zusätzlichen Polarisator, der die Polarisationsänderung in einen Verlust wandelt. In DE-OS 35 36 358 A1 wurde für Laser im infraroten Spektralbereich der Einsatz eines Gitterpolarisators vorgeschlagen, der einen Resonatorspiegel und einen Polari sator ersetzt, so daß sich einfach aufgebaute Laser realisieren lassen, die polarisierte Strahlung emittieren oder einen gütegeschalteten Betrieb ermöglichen. The methods presented so far, which are based on polarization-optical modulation, need in addition to the resonator mirrors, the active medium and an electro-optical Polarization control element an additional polarizer that the polarization change in one Loss changes. In DE-OS 35 36 358 A1 was the for lasers in the infrared spectral range Use of a grating polarizer proposed that a resonator mirror and a polar sator replaced, so that simple lasers can be realized, the polarized radiation emit or enable Q-switched operation.

In Lasern mit Spiegeln aus helisch-doppelbrechendem Material wurde die spektrale Selektivreflexion ausgenutzt, um einen Farbstofflaser abzustimmen (I. P. Il′chishin, E. A. Tikhonov, V. G. Tishchenko, M. T. Shpak; "Tuning of the emission frequency of a dye laser with a Bragg mirror in the form of a cholesteric liquid crystal", Sov. J Quantum Electron., 8, S. 1487-1488, (1978), F. Simoni, G. Cipparrone, R. Bartolino: "Tuning of a Dye Laser By a Liquid Crystal", Mol. Cryst. Liq. Cryst. 139, pp. 161-169 (1986)). Andere Autoren nutzen die Eigenschaft dieser Reflektoren, zirkular polarisiertes Licht gleichsinnig zu reflektieren. Dadurch bildet sich im Resonator keine stehende Welle aus, so daß räumliches Lochbrennen vermieden wird, wodurch sich cw-Laser mit einer einzelnen longitudinalen Mode realisieren lassen (J. C. Lee, S. D. Jacobs, T. Günderman, A. Schmid, T. J. Kessler, M. D. Skeldon; "TEM₀₀-mode and single-longitudinal-mode laser operation with a cholesteric liquid-crystal laser end mirror", Optics Lett., 15, pp. 959-961, (1990)).In lasers with mirrors made of helical birefringent material, the spectral Selective reflection used to tune a dye laser (I. P. Il′chishin, E. A. Tikhonov, V.G. Tishchenko, M.T. Shpak; "Tuning the emission frequency of a dye laser with a Bragg mirror in the form of a cholesteric liquid crystal ", Sov. J Quantum Electron., 8, Pp. 1487-1488, (1978), F. Simoni, G. Cipparrone, R. Bartolino: "Tuning of a Dye Laser By a Liquid Crystal ", Mol. Cryst. Liq. Cryst. 139, pp. 161-169 (1986)). Other authors use the Property of these reflectors to reflect circularly polarized light in the same direction. As a result, no standing wave forms in the resonator, so that spatial hole burning is avoided, whereby cw lasers are realized with a single longitudinal mode (J.C. Lee, S.D. Jacobs, T. Günderman, A. Schmid, T.J. Kessler, M.D. Skeldon; "TEM₀₀-mode and single-longitudinal-mode laser operation with a cholesteric liquid-crystal laser end mirror ", Optics Lett., 15, pp. 959-961, (1990)).

Ein helisch-doppelbrechender Spiegel besteht aus einer optisch doppelbrechenden Schichtstruktur, wobei sich die Richtung der optischen Achse von einer gedachten Schicht zur nächsten um einen kleinen Winkel ändert, so daß sich makroskopisch eine helische Struktur ergibt. Diese helische Struktur, die z. B. in Flüssigkristallen und flüssigkristallinen Polymeren auftritt, reflektiert zirkular polarisierte Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs, wenn der Polarisationsdrehsinn des Lichtes mit dem Drehsinn der Helix übereinstimmt. Licht anderer Wellenlängen oder entgegengesetzter Polarisation kann dagegen ungehindert kollinear passieren (Belyakov, Diffiraction Optics of Complex-Structured Periodic Media, Springer New York, 1992, S. 5-23; de Gennes, The Physics of Liquid Crystals, Oxford University Press, Oxford, 1995, S. 263-281).A helical-birefringent mirror consists of an optically birefringent Layer structure, the direction of the optical axis from an imaginary layer to next changes by a small angle, so that macroscopically a helical structure results. This helical structure, e.g. B. in liquid crystals and liquid crystalline polymers occurs, reflects circularly polarized radiation of a certain wavelength range when the direction of polarization of the light coincides with the direction of rotation of the helix. Light of others In contrast, wavelengths or opposite polarization can be uninhibitedly collinear happen (Belyakov, Diffiraction Optics of Complex-Structured Periodic Media, Springer New York, 1992, pp. 5-23; de Gennes, The Physics of Liquid Crystals, Oxford University Press, Oxford, 1995, pp. 263-281).

Da die Ganghöhe der Helix sowie die Doppelbrechung durch äußere Effekte, wie Temperatur oder elektrische Felder beeinflußt werden können (ebenda, S. 281), läßt sich das Maximum des Reflexionsspektrums verschieben. Für eine feste Wellenlänge erhält man dadurch eine Variation des Reflexionsgrades. Zusätzlich läßt sich durch elektro-optische Verzögerungs elemente, z. B. durch Pockelszellen oder Flüssigkristall-Phasenmodulatoren, eine kontinuier liche Veränderung des Polarisationszustandes und damit eine Änderung des Reflexionsgrades von Null bis zum maximalen Wert von bis zu 100% ermöglichen.Because the pitch of the helix as well as the birefringence due to external effects such as temperature or electrical fields can be influenced (ibid., p. 281), the maximum of Shift the reflection spectrum. For a fixed wavelength you get one Variation of reflectance. In addition, electro-optical delay elements, e.g. B. by Pockels cells or liquid crystal phase modulators, a continuous Liche change in the polarization state and thus a change in the reflectance enable from zero to the maximum value of up to 100%.

Bei den heute üblichen Lasern wird der Auskoppelgrad durch einen Resonatorspiegel fest vorgegeben, so daß die optimale Ausgangsleistung nur für eine Pumpleistung erreicht wird. Außerdem fuhren zeitliche Änderungen der optischen Komponenten dieser Laser dazu, daß der Auskoppelgrad nicht optimal eingestellt bleibt. Die oben genannten Anordnungen, bei denen der Auskoppelgrad durch eine mechanische Verstellung von Spiegelpositionen oder die Orientierung von Verzögerungsplatten variiert wird, sind konstruktiv aufwendig und justierempfindlich. Zudem verläßt der Strahl bei Verfahren, die auf eine Polarisationsänderung und Auskopplung an einem Polarisator beruhen, den Resonator seitlich, so daß sich ein komplexerer Aufbau mit zwei Achsen ergibt. Andere Effekte, die auf einer Verlustmodulation beruhen (DE-OS 39 24 857 A1), ändern den Auskoppelgrad des Lasers nicht, so daß die Laserleistung nur verringert werden kann. Bei allen bisher genannten polarisationsvariierenden Anordnungen sind zwei zusätzliche optische Elemente (Verzögerungsplatte und Polarisator) im Laserresonator erforderlich.With today's lasers, the degree of decoupling is fixed by a resonator mirror specified so that the optimal output power is only achieved for one pump power. In addition, temporal changes in the optical components of these lasers cause the Decoupling level does not remain optimal. The above arrangements where the degree of decoupling by a mechanical adjustment of mirror positions or Orientation of delay plates is varied, are structurally complex and sensitive to adjustment. In addition, the beam leaves in processes that change the polarization and decoupling based on a polarizer, the resonator laterally, so that a results in a more complex structure with two axes. Other effects based on loss modulation are based (DE-OS 39 24 857 A1), do not change the degree of coupling of the laser, so that the Laser power can only be reduced. With all polarization varying mentioned so far Arrangements are two additional optical elements (delay plate and polarizer) required in the laser resonator.

Es wurden keine linearen Laseranordnungen angegeben, bei denen der Reflexionsgrad des Resonators kontinuierlich verändert wird.No linear laser arrangements were specified in which the reflectance of the Resonators is continuously changed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laserresonator mit kontinuierlich abstimm barer Auskopplung in kollinearer Anordnung aufzubauen. Die Variation der Auskopplung soll ohne mechanische Änderung der optischen Komponenten, z. B. über elektro-optische Kompo nenten oder durch äußere Effekte erfolgen.The invention has for its object to continuously tune a laser resonator bar coupling in a collinear arrangement. The variation of the decoupling should without mechanical change in the optical components, e.g. B. via electro-optical compo nent or by external effects.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine Laseranordnung vorgesehen, die aus dem aktiven Laser material und einem Laserresonator besteht, der aus mindestens zwei reflektierenden Elementen gebildet wird, von denen wenigstens eines aus einem helisch-doppelbrechendem Material besteht. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Laseranordnung vorge sehen, die ein polarisationsoptisches Element im Resonator enthält, mit dem der Polarisations zustand variiert werden kann (wobei dieses durch ein vorher genanntes Element ausgeführt sein kann).According to the invention, a laser arrangement is provided for this purpose, which consists of the active laser material and a laser resonator, which consists of at least two reflective elements is formed, at least one of which is made of a helical birefringent material consists. In a particular embodiment of the invention, a laser arrangement is provided see that contains a polarization-optical element in the resonator, with that of the polarization state can be varied (this being carried out by a previously mentioned element can be).

Die Erfindung ermöglicht die Realisierung eines Laserresonators mit einem variablen Reflexionsgrad in linearer Anordnung, so daß sich ein einfacher und kompakter Aufbau ergibt. Die Variation der Auskopplung erfolgt über elektro-optische, polarisationsändernde Elemente oder über die Änderung des Reflexionsgrades des helisch-doppelbrechendes Spiegels durch Temperatur oder andere äußere Einflüsse. Durch diese Maßnahmen ist eine Steuerung oder Regelung der Laserausgangsleistung bei einer vorgegebenen Pumpleistung realisierbar. Damit kann gleichzeitig ein optimaler Auskoppelgrad eingestellt werden, so daß der Laser immer mit einem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden kann.The invention enables the implementation of a laser resonator with a variable Reflectance in a linear arrangement, so that there is a simple and compact structure. The coupling is varied via electro-optical, polarization-changing elements or by changing the reflectance of the helical birefringent mirror Temperature or other external influences. These measures are a control or Regulation of the laser output power at a given pump power can be implemented. In order to can be set at the same time an optimal degree of decoupling, so that the laser always with an optimal efficiency can be operated.

Die polarisationsselektive Eigenschaft des helisch-doppelbrechenden Spiegels gestattet die einfache Realisierung von gütegeschalteten Lasern oder Systemen mit Cavity-dumping ohne zusätzliche resonatorinterne Polarisatoren. Damit können zum einen weitere Verlustquellen, z. B. parasitäre Reflexionen, vermieden werden, zum anderen erlauben die helisch-doppel brechenden Polarisationsreflektoren eine kollineare Resonatorgeometrie, wobei die Auskopplung ebenfalls in dieser Richtung erfolgt.The polarization-selective property of the helical-birefringent mirror allows this simple implementation of Q-switched lasers or systems with cavity dumping without additional internal polarizers. On the one hand, this can lead to further sources of loss, e.g. B. parasitic reflections can be avoided, on the other hand allow the helical double refractive polarization reflectors have a collinear resonator geometry, the Decoupling also takes place in this direction.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert, in derExemplary embodiments of the invention are described below with reference to drawings explained in the

Fig. 1 schematisch einen Laser nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Fig. 1 shows schematically a laser according to the first embodiment of the invention.

Fig. 2 und 3 zeigen schematisch weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lasers. Figs. 2 and 3 schematically show further embodiments of the inventive laser.

Fig. 1 zeigt eine Laseranordnung, bestehend aus einem Spiegelpaar (1, 2), von denen einer aus einem helisch-doppelbrechenden Material (1) besteht, dessen Helix parallel zur optischen Achse des Resonators angeordnet ist. Im Resonator ist das aktive Lasermaterial (3) und ein polarisationsoptisches Bauelement (4), dessen Verzögerung Φ sich z. B. elektrisch variieren läßt. Der Reflexionsgrad des helisch-doppelbrechenden Spiegels ergibt sich damit aus dem Produkt des temperaturabhängigen Reflexionsgrades R₀(T) für gleichsinnig zirkular polarisiertes Licht und dem Quadrat des Sinus der Phasenverzögerung: R_ges = R₀ (T) sin² Φ/2. Damit kann der Auskoppelgrad des Systems abgestimmt und somit an die Pumpleistung angepaßt werden. Gleichzeitig läßt sich die Ausgangsleistung des Laser bei konstanter Pumpleistung über die Phasenverzögerung durchstimmen. Fig. 1 shows a laser arrangement consisting of a pair of mirrors ( 1 , 2 ), one of which consists of a helically birefringent material ( 1 ), the helix of which is arranged parallel to the optical axis of the resonator. In the resonator is the active laser material ( 3 ) and a polarization-optical component ( 4 ), the delay Φ z. B. can vary electrically. The degree of reflection of the helical birefringent mirror thus results from the product of the temperature-dependent degree of reflection R₀ (T) for co-circularly polarized light and the square of the sine of the phase delay: R _tot = R T (T) sin² Φ / 2. The degree of decoupling of the system can thus be matched and thus adapted to the pump output. At the same time, the output power of the laser can be tuned via the phase delay with constant pump power.

Im Betrieb kann die durch das aktive Medium (3) abgegebene Strahlung zunächst einen beliebigen Polarisationszustand annehmen, ist aber nach Reflexion am helisch-doppel brechenden Spiegel (1) entsprechend dem Drehsinn der Helix zirkular polarisiert (RZ). Nach dem Durchgang durch das Verzögerungselement, der Reflexion an dem konventionellen Spiegel (2) und dem erneuten Durchgang durch das variable Verzögerungselement (4) besitzt die Strahlung im allgemeinen einen elliptischen Polarisationszustand (EL), der durch das variable Verzögerungselement bestimmt werden kann. Die ausgekoppelte Strahlung ist, bei hochreflektierenden rechtshändigen Spiegeln nahezu vollständig linkszirkular (LZ).In operation, the radiation emitted by the active medium ( 3 ) can initially assume any polarization state, but after reflection on the helically birefringent mirror ( 1 ) it is circularly polarized (RZ) in accordance with the direction of rotation of the helix. After passing through the delay element, reflecting on the conventional mirror ( 2 ) and again passing through the variable delay element ( 4 ), the radiation generally has an elliptical polarization state (EL), which can be determined by the variable delay element. The decoupled radiation is almost completely left circular (LZ) in the case of highly reflecting right-handed mirrors.

Die beschriebenen elektro-optischen Elemente erlauben zusätzlich eine Güteschaltung des Lasers, bzw. eine kollineare Ein- und Auskopplung in einen Laserresonator hoher Güte (cavity-dumping), wenn das elektro-optische Verzögerungselement durch einen geeigneten Spannungsverlauf angesteuert wird.The electro-optical elements described also allow Q-switching of the Lasers, or a collinear coupling and decoupling into a high quality laser resonator (cavity dumping), if the electro-optical delay element by a suitable Voltage curve is controlled.

In Ausführung 2 ist das polarisationsoptische Verzögerungselement des Anspruchs 1 durch eine Pockelszelle realisiert. Hierzu lassen sich z. B. KD_*P oder LiNbO₃ mit typischen Viertelwellenspannungen von einigen Kilovolt verwenden.In embodiment 2, the polarization-optical delay element of claim 1 is realized by a Pockels cell. For this, z. B. KD _* P or LiNbO₃ with typical quarter-wave voltages of a few kilovolts.

In Ausführung 3 ist das polarisationsoptische Verzögerungselement des Anspruchs 2 durch eine Flüssigkristallzelle, bei der der sogenannte Frederiks-Effekt ausgenutzt wird, ausgeführt. Die Spannung für eine Viertelwellen-Phasenverschiebung liegt im Bereich von einigen Volt im Vergleich zu einigen Kilovolt, die bei herkömmlichen Pockelszellen erforderlich sind. In embodiment 3, the polarization-optical delay element of claim 2 is through a liquid crystal cell in which the so-called Frederiks effect is used. The voltage for a quarter-wave phase shift is in the range of a few volts compared to a few kilovolts required by conventional Pockels cells.

Fig. 2 zeigt eine Laseranordnung nach Anspruch 5, bestehend aus einem Spiegelpaar (1, 2), von denen einer aus einem helisch-doppelbrechenden Material (1) besteht, dessen Helix parallel zur optischen Achse des Resonators angeordnet ist. Im Resonator ist das aktive Lasermaterial (3) sowie eine zusätzliche Viertelwellenplatte (5) angeordnet. Der Reflexions-/Transmissionsgrad des helisch-doppelbrechenden Spiegels kann durch äußere Effekte, z. B. über die Temperatur oder elektrische Felder variiert werden, wodurch der Auskoppelgrad des Systems abgestimmt und somit an die Pumpleistung angepaßt werden kann. Gleichzeitig läßt sich die Ausgangsleistung des Laser bei konstanter Pumpleistung über äußere Einwirkung auf den helisch-doppelbrechenden Spiegel durchstimmen. Fig. 2 shows a laser arrangement according to claim 5, consisting of a pair of mirrors ( 1 , 2 ), one of which consists of a helically birefringent material ( 1 ), the helix of which is arranged parallel to the optical axis of the resonator. The active laser material ( 3 ) and an additional quarter-wave plate ( 5 ) are arranged in the resonator. The reflectance / transmittance of the helical birefringent mirror can be influenced by external effects, e.g. B. can be varied via the temperature or electrical fields, whereby the degree of decoupling of the system can be matched and thus adapted to the pump power. At the same time, the output power of the laser can be tuned with constant pump power via external influence on the helical-birefringent mirror.

Im Betrieb kann die durch das aktive Medium (3) abgegebene Strahlung zunächst einen beliebigen Polarisationszustand annehmen. Die am helisch-doppelbrechenden Spiegel (1) reflektierte Strahlung besitzt eine dem Drehsinn der Helix entsprechende zirkulare Polarisation (RZ), die an der notwendigen Viertelwellenplatte (5) in einen linearen Polarisationszustand umgewandelt wird. Nach der Reflexion an dem konventionellen Spiegel (2) und dem erneuten Durchgang durch die Viertelwellenplatte (5) und Lasermedium (3) ist die Strahlung wieder zirkular polarisiert (RZ). Das Licht wird am helisch-doppelbrechenden Spiegel (1) reflektiert, dessen Reflexionsgrad durch die Temperatur variiert werden kann. Die vom Laser emittierte Strahlung ist zirkular polarisiert, was vorteilhaft für die Lasermaterialbearbeitung ist, da die Qualität des Schnitts unabhängig von der Schneidrichtung ist. Ohne die Viertelwellenplatte (5) ist kein Laserbetrieb möglich, da der Polarisationsdrehsinn des Lichts, das im zweiten Umlauf auf die zirkularen Spiegel fällt, genau entgegesetzt zur Helix ist und dann vollständig ausgekoppelt wird.In operation, the radiation emitted by the active medium ( 3 ) can initially assume any polarization state. The radiation reflected on the helical birefringent mirror ( 1 ) has a circular polarization (RZ) corresponding to the direction of rotation of the helix, which is converted into a linear polarization state on the necessary quarter-wave plate ( 5 ). After reflection from the conventional mirror ( 2 ) and passage through the quarter-wave plate ( 5 ) and laser medium ( 3 ) again, the radiation is circularly polarized (RZ). The light is reflected on the helical birefringent mirror ( 1 ), the reflectance of which can be varied by the temperature. The radiation emitted by the laser is circularly polarized, which is advantageous for laser material processing, since the quality of the cut is independent of the cutting direction. No laser operation is possible without the quarter-wave plate ( 5 ), since the direction of polarization of the light that falls on the circular mirrors in the second revolution is exactly opposite to the helix and is then completely decoupled.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung nach Ausführung 6, bestehend aus einem Paar helisch doppelbrechender Spiegel (1). Im Resonator ist das aktive Lasermaterial (3) angeordnet. Der Reflexions-/Transmissionsgrad mindestens eines helisch-doppelbrechenden Spiegels wird über äußere Einflüsse, z. B durch Temperatur oder elektrische Felder variiert. Wie in Ausführung 5 ist die vom aktiven Medium (3) spontan emittierte Strahlung zunächst beliebig polarisiert. Die von den helisch-doppelbrechenden Spiegeln (1) reflektierte Strahlung besitzt eine dem Drehsinn der Helix entsprechende zirkulare Polarisation (RZ), die vom Lasermedium verstärkt wird. In dieser Ausführung sind keine weiteren polarisationsändernden Elemente erforderlich. Die emittierte Strahlung nimmt wie im Ausführungsbeispiel 5 einen zirkularen Polarisationszustand an. Fig. 3 shows a modification according to embodiment 6, consisting of a pair of helically birefringent mirrors ( 1 ). The active laser material ( 3 ) is arranged in the resonator. The reflectance / transmittance of at least one helically birefringent mirror is determined by external influences, e.g. B varies by temperature or electric fields. As in embodiment 5, the radiation spontaneously emitted by the active medium ( 3 ) is initially arbitrarily polarized. The radiation reflected by the helical birefringent mirrors ( 1 ) has a circular polarization (RZ) corresponding to the direction of rotation of the helix, which is amplified by the laser medium. In this embodiment, no further polarization-changing elements are required. As in exemplary embodiment 5, the emitted radiation assumes a circular polarization state.

Claims

1. Laser arrangement of a resonator with at least two reflecting elements ( 1 , 2 ) and an active laser material ( 3 ) which is excited to stimulated emission, characterized in that at least one of the reflectors is a helical / birefringent mirror ( 1 ) and Resonator contains at least one electro-optical polarization-influencing element ( 4 ).

2. Laser arrangement according to claim 1, characterized in that a polarization-influencing element ( 4 ) is a Pockels cell.

3. Laser arrangement according to claim 1, characterized in that a polarization-influencing element ( 4 ) is a liquid crystal phase modulator.

4. Laser arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the reflectance of at least one helically birefringent mirror ( 1 ) is changed by external influences (temperature, electric fields).

5. Laser arrangement in a modification of claim 1, characterized in that a quarter-wave plate ( 5 ) replaces the electro-optical polarization-influencing element ( 4 ) and the reflectance of at least one helical-birefringent mirror ( 1 ) changes due to external influences (temperature, electric fields) becomes.

6. Laser arrangement in a modification of claim 5, characterized in that the resonator consists of at least two helical-birefringent mirrors ( 1 ) without a quarter-wave plate and the reflectance of at least one helical / birefringent mirror ( 1 ) changes by external influences (temperature, electric fields) becomes.

7. Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the degree of reflection of at least one helically birefringent mirror ( 1 ) is changed by electrical fields.

8. Laser arrangement according to one of claims 1-7, characterized in that the reflectance of at least one helically birefringent mirror ( 1 ) is changed by the temperature.

9. Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the helical birefringent material ( 1 ) is a cholesteric liquid crystal.

10. Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the helical birefringent material ( 1 ) is a smectic liquid crystal.

11. Laser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the helical birefringent material ( 1 ) is a liquid-crystalline polymer.

12. Laser arrangement according to one of claims 1-11, characterized in that the laser medium ( 3 ) is a crystal which is pumped optically.