DE2120429A1 - Laser mit zwei optischen Hohlräumen - Google Patents

Laser mit zwei optischen Hohlräumen

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DE2120429A1
DE2120429A1 DE19712120429 DE2120429A DE2120429A1 DE 2120429 A1 DE2120429 A1 DE 2120429A1 DE 19712120429 DE19712120429 DE 19712120429 DE 2120429 A DE2120429 A DE 2120429A DE 2120429 A1 DE2120429 A1 DE 2120429A1
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radiation
laser
end mirror
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vibration
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DE19712120429
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Carl William Pomona; Gregor Eduard Pacific Palisades; Calif. Schulthess (V.St.A.)
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Union Carbide Corp
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Union Carbide Corp
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Description

DIPL-ING. FRANZ WERDERMANN 2 3 H. Tl
Patentanwalt 2 HAMBURG 13 fc ' 0 1ÖfiA9Q
INNOCENTIASTRASSE 30 TELEFON 452139
U. 71 040 FL.
Union Carbide Corporation,
2 70 Park Avenue,
New York 10 017 (V.St.A.)
Laser mit zwei optischen Hohlräumen.
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S.-Patentanmeldung Serial-No. 31 978 vom 27. April 197o in Anspruch genommen.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Lasersysteme und insbesondere auf einen neuartigen Laseroszillator mit zwei optischen Hohlräumen, die zur Abgabe von zwei getrennten Ausgangsstrahlungsbündeln voneinander unterschiedlicher Schwingungstypen dienen.
Bei bestimmten Laseranwendungen ist es für verschiedene Funktionen in vielen Fällen wünschenswert, das am Ausgang des Lasers abgegebene Strahlungsbündel, den "Laserstrahl" in zwei getrennte Strahlungsbündel gleicher Frequenz axt£zvrspalteav So wird beispielsweise in der Impulsreflexionsholo* graphie ein Bieleuchtungsstrahlenbündel zur Beleuchtung dfes ■ Segenstamds, vom dem ein dreidimensionales Filmbild auge— fejrtxgt werxfen seil, bera&tigt, und gleichzeitig wird esia
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Bezugsstrahlenbündel von gleicher Frequenz wie das Beleuchtungsstrahlungsbündel auf eine Filmebene gerichtet, welche von dem Gegenstand reflektiertes Licht auffängt. Zwischen dem von dem Gegenstand reflektierten Beleuchtungsstrahlenbündel und dem Bezugsstrahlenbündel tritt Interferenz, d.h. sowohl Auslöschung als auch Verstärkung auf, wodurch das fragliche Hologramm entsteht.
Bei dem vorstehend beschriebenen Anwendungsbeispiel der Holographie besteht das Bezugsstrahlenbündel vorzugsweise aus der Eintypenschwingung, d.h. ist vom TEM -Schwingungstyp, wohingegen das Beleuchtungsstrahlenbündel aus einer Vieltypenschwingung bestehen kann. Außerdem hat das Beleuchtungsstrahlenbündel 10- bis 20-fach mehr Energie als das Bezugssirahlenbündel. Entsprechend den derzeitigen Verfahren hat der Ausgang eines Lasers wie z.B. eines Impuls-Rubiiistablaseroszillators die Form einer Eintypenschwingung, die als TEH -Sehwingungstyp oder -Modus bezeichnet wird. Diese Eintypenschwingung, wird durch Anordnung einer öffnungs-
innerhalb des optischen Hohlraums des Lasers erzielt, wodurch die normalerweise vorhandenen Vie!typenschwingungen an der Äuskupplung aus dem System gehindert werden; und aim,,, Ein^iipeRsehwingBBg im wesentlichen durch die öffnung in der Plarfcte vorgegeben wird* Die Eintypenschwingung durchs lauf/t dann* einen Srfcrajilejiteiler > der so ausgeleget ist» eta&
tJ-2®· dierr StrahlungsMindelenergie reflektiert und
von 9o % bis 95 % des Strahlungsbündels durchläßt. Das durch den Strahlungsteiler durchgelassene Strahlungsbündel höherer Energie kann dann zur Beleuchtung des Objekts verwendet werden, von dem ein Hologramm angefertigt werden soll. Vorzugsweise wird dazu eine Diffusor- oder Streuplatte verwendet, um das Objekt gleichförmiger zu beleuchten. Das von dem Strahlenteiler reflektierte Bezugsstrahlungsbündel wird seinerseits auf eine Filmebene gerichtet, auf welcher das Hologramm ausgebildet werden soll.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich, geht viel nutzbare Energie des Lasersystems verloren, da das Ausgangsstrahlungsbündel des Lasersystems infolge der Öffnungsplatte eine wesentlich verringerte Energie aufweist. Das Ausgangsstrahlungsbündel durchläuft den Strahlenteiler und es werden zwar zwei getrennte Strahlenbündel erhalten, jedoch Gehen Vieltypenschwingungen innerhalb des optischen Laserhohlraums verloren, so daß das System im ganzen gesehen einen sehr schlechten Wirkungsgrad aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lasersystem zu schaffen, bei dem sich zwei getrennte Ausgangsstrahlenbündel unmittelbar aus dem Lasersystem selbst auskuppeln lassen und die Schwingungsenergie innerhalb des Lasersystems maximal ausgenutzt wird. Die beiden getrennten Ausgangsstrahlenbündel sollen die Form einer Vieltypenschwingungsstrahlung und einer Eintypenschwingungsstrah-
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lung vom Typ TEM aufweisen können, so daß sich das Laser-
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system sehr gut auch für holographische Zwecke eignet.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe, d.h. zwei getrennte Laserstrahlungsbündel aus einem einzigen Lasermaterial auszukoppeln, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwei optische Hohlräume vorzusehen, die mit ein und demselben Lasermaterial zusammenwirken. Das erfindungsgemäße Lasersystern mit einem einzigen Lasermaterial ist gekennzeichnet durch einen ersten optischen Hohlraum für das Lasermaterial bildende und zur Regeneration von Strahlung eines ersten Schwingungstyps dienende Vorrichtungen und durch einen zweiten optischen Hohlraum für dasselbe Lasermaterial bildende und zur Regeneration von Strahlung eines zweiten Schwingungstyps dienende Vorrichtungen, wobei diese Vorrichtungen in solcher Weise zueinander angeordnet sind, daß von ein und demselben einzigen Lasermaterial ein erstes und ein zweites Strahlungsbündel voneirian-
t der unterschiedlichen Schwingungstyps und gleicher Frequenz abgebbar sind. In der Anwendung des Lasersystems auf die Holographie kann der erste Schwingungstyp aus einem Beleuchtungsstrahlungsbündel in Form einer Vieltypenschwingung, und der zweite Schwingungstyp aus einem Bezugswertstrahlungsbündel in Form einer TEM -Eintypenschwingung bestehen.
Entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung ist das Lasersystem weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die einen ersten optischen Hohlraum bildenden Vorrichtungen eine öffnungs-
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platte mit einer mittigen öffnung und einer die öffnung umgebenden 100%-ig reflektierenden Oberfläche, wobei die Platte so angeordnet ist, daß von einem Ende des Lasermaterials abgegebene Strahlung auf die Platte fällt und ein Teil der Strahlung durch die reflektierende Oberfläche zurück durch das Lasermaterial reflektierbar ist, und einen ersten Endspiegel, der so angeordnet ist, daß von dem anderen Ende des Lasermaterial abgegebene Strahlung auf den Endspiegel fällt und wenigstens ein Teil der Strahlung durch das Lasermaterial hindurch auf die reflektierende Oberfläche der öffnungsplatte reflektierbar ist, aufweisen, und die einen zweiten optischen Hohlraum bildenden Vorrichtungen einen teilweise durchlässigen zweiten Endspiegel, der so angeordnet ist, daß durch die öffnung hindurchtretende Laserstrahlung auf den Endspiegel fällt und ein Teil dieser Strahlung durch die öffnung hindurch zu dem einen Ende des Lasermaterials reflektierbar und nach Durchtritt durch dieses an dem ersten Endspiegel durch die öffnung zurück zu dem zweiten Endspiegel reflektierbar ist, aufweisen, wobei die Schwingungen vom zweiten Schwingungstyp durch den zweiten Endspiegel aus dem System auskuppelbar sind.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Lasersystems bekannter Ausführung mit zwei Ausgangs-
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strahlenbündeln für holographische Anwendung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Aus-
führungsform eines erfindungsgemäßen Lasersystems, das anstelle des in Fig. 1 dargestellten Systems zur Abgabe geeigneter Ausgangsstrahlungsbündel für holographische Zwecke verwendbar ist, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist.
In Fig. 1 ist ein typisches Lasersystem bekannter Ausführung zur Anfertigung von Hologrammen dargestellt. Dieses System weist entsprechend der Darstellung einen Laseroszillator auf, der aus einem Rubinstab Io bestehen kann, welcher von einer gewendelten Blitzlampe 11 umgeben ist, die von einer Quelle 12 gespeist wird. Ein erster und ein zweiter Endspiegel 13 bzw. 14 bilden einen optischen Hohlraum für' die Regeneration der von dem Kristall Io erzeugten Strahlung. Ein bei 15 angedeuteter Q-Schalter dient zur Erzeugung von Riesenimpulsen und kann aus einer Kerr»- oder Pockelszelle oder auch aus einer passiv wirkenden Vorrichtung wie z.B. einem organischen Farbstoff bestehen.
Erzielung: eines Eintypenschwingungs-Strahlungsbündels befindet sich entsprechend der Darstellung innerhalb des optischen Hohlraums eine Öffnungsplatte 16, so daß
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nur eine Eintypenschwingung durch die Platte durchgelassen wird. Der Endspiegel 14 ist teilweise durchlässig und kuppelt die Eintypenschwingung aus dem Lasersystem aus.
Um bei dem in Fig. 1 dargestellten System ein Beleuchtungsstrahlenbündel und ein Bezugsstrahlenbündel für holographische Zwecke zu erhalten, ist ein Strahlenteiler 17 vorgesehen, durch den von 90 bis 95% der Strahlungsenergie hindurch zu einer Diffusor- oder Streuplatte 18 und von dieser zu einem Objekt 19 gelangen kann, von dem ein Hologramm angefertigt werden soll. Das von dem Objekt 19 reflektierte Beleuchtungslicht fällt in der dargestellten Weise auf eine Filmebene 2o.
Der an dem Strahlenteiler 17 reflektierte Anteil der Ausgangsstrahlung gelangt zu einem Spiegel 21, der das Bezugsstrahlenbündel auf die Filmebene 2o reflektiert, in welcher durch Interferenz mit dem von dem Objekt reflektierten Beleuchtungsstrahlenbündel ein Beugungsbild entsteht, welches das Hologramm bildet. Das Beleuchtungsstrahlenbündel und das Bezugsstrahlenbündel hinter dem Strahlenteiler 17 sind mit 22 bzw. 23 bezeichnet, wobei das Beleuchtungsbündel 22 normalerweise gegenüber dem Bezugsbündel 23 die 10- bis 20-fache Energie aufweist.
Aufgrund der verhältnismäßig geringen Leistung des infolge der Verwendung der Öffnungsplatte von dem Lasersystem abgegebenen AusgangsStahlungsbündeIs werden normalerweise
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(nicht dargestellte) Laserverstärker verwendet und vor die zur Beleuchtung des Objektes dienende Diffusorplatte vorgeschaltet. Bei der in Fig. 1 dargestellten typischen Anordnung kann beispielsweise das Beleuchtungsbündel 2 2 vor
_3 Verstärkung eine Leistung in der Größenordnung von 50 χ 10 Joule aufweisen. Wenn der verwendete Laserverstärker einen Höchstverstärkungsgrad 4 aufweist, beträgt die von dem Verstärker abgegebene Höchstenergie weniger als 0,2 Joule.
In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die anstelle des in Fig. 1 dargestellten Systems verwendet werden kann, um mit einem einzigen Lasermäsrial ein Beleuchtungs- und ein Bezugsstrahlenbündel zu erzeugen, wobei kein außerhalb des Lasersystems angeordneter Strahlenteiler 17 erforderlich ist. Diese Anordnung weist den durch den Kästen 24 angedeuteten Laserkopf auf, welcher entsprechend der Darstellung von Fig. 1 das Lasermaterial und die gewendelte Blitzlampe enthält. Ein erster und ein zweiter Endspiegel 25 bzw. 26 bilden in entsprechender Weise wie in Fig. 1 einen optischen Hohlraum, wobei in diesem ein Q-Schalter für die Erzeugung von Riesenlaserimpulsen vorgesehen ist.
Entsprechend der Erfindung weist die in Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsform eine Öffnungsplatte 2 7 mit einer 100%-ig reflektierenden Oberfläche 28 auf, welche die mittige Öffnung umgibt. Diese Öffnungsplatte ist zwischen
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dem Lasermaterial innerhalb des Laserkopfes 24 und dem zweiten Endspiegel 26 unter einem Winkel von 45° angeordnet. Ein dritter Spiegel 29, der teilweise durchlässig ist, dient zum Auffangen der von der reflektierenden Oberfläche 2 8 der Öffnungsplatte 2 7 reflektierten Strahlung, zur Reflexion derselben auf die reflektierende Oberfläche 28 und durch den Laserkopf 24 hindurch zu dem ersten Endspiegel 25. Für die von der reflektierenden Oberfläche 28 der Öffnungsplatte reflektierte Vieltypenschwingungsstrahlung wird somit zwischen den Endspiegeln 25 und 2 9 ein L-förmiger erster optischer Hohlraum gebildet. Ein Strahlungsbündel von einem ersten Schwingungstyp, der bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel aus einer Vieltypenschwingung besteht, wird durch den dritten Spiegel 29 hindurch aus dem System ausgekuppelt, wie durch den Pfeil 3o angedeutet ist. Die Energieverteilung dieses ersten Strahlungsbündels ist durch die neben dem Pfeil 3o eingezeichnete Wellenform angedeutet.
Ein zweiter optischer Hohlraum für das in dem Kopf 24 befindliche Lasermaterial wird zwischen dem ersten und dem zweiten Endspiegel 25 bzw. 26 gebildet und bewirkt eine Regeneration für einen zweiten Schwingungstyp, der in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Eintypenschwingung vom TEM -Schwingungstyp oder -Modus besteht. Dieser Schwingungstyp wird durch die Strahlung gebildet, welche durch die mittige Öffnung der Platte 2 7 hindurchtritt und schließlich durch den zweiten Endspiegel 26
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ausgekuppelt wird, wie durch den Pfeil 31 angedeutet wird. Die Eintypenschwingungseigenschaft der Strahlung ist durch die neben dem Pfeil 31 eingezeichnete Wellenform angedeutet.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung sollen geeignete 100%-ig reflektierende Spiegel vorgesehen sein, um das erste und das zweite Ausgangsstrahlenbündel 3o bzw. 31 jeweils einem Objekt und einer Filmebene zuzuführen, womit die Anfertigung eines Hologramms in der anhand Fig. 1 beschriebenen Weise möglich ist. Dabei ist jedoch zu beachten, daß im wesentlichen sämtliche, innerhalb des Laserkopfes erzeugte Energie zur Bildung des ersten und des zweiten Strahlenbündels ausgenutzt wird. Das ergibt sich unmittelbar aus der Anordnung von zwei optischen Hohlräumen, w^elche mit ein und demselben Lasermaterial zusammenwirken.
In Fig. 3 ist eine abgeänderte zweite Ausführungsform des Lasersystems mit zwei Hohlräumen dargestellt. Bei dieser ψ Anordnung ist wiederum ein Laserkopf 32 mit einem ersten Endspiegel 33 und einem zweiten Endspiegel 34 vorgesehen, wobei der letztere so angeordnet ist, daß er einen Teil der von einem zwischen dem Laserkopf 32 und einem dritten Spiegel 36 angeordneten Strahlenteiler 3 5 reflektierten Strahlung reflektiert. Eine öffnungsplatte 37 befindet sich zwischen dem zweiten Endspiegel 31* und dem Strahlenteiler 35 und weist eine 100%-ig reflektier-ende Oberfläche 38 auf 5 welche die mittige Öffnung der Platte umgibt, so daß ein
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Teil der von dem Strahlenteiler reflektierten Strahlung durch die Spiegelfläche 38 wiederum auf den Strahlenteiler 35 reflektiert und von diesem durch den Laserkopf 32 hindurch zu dem ersten Endspiegel 33 reflektiert wird. Ein Teil der durch den Strahlenteiler 35 hindurchtretenden Vieltypenschwingung wird durch den Spiegel .36 zu dem ersten Endspiegel 3 3 zurückgeworfen. Ein 100%-ig reflektierender Spiegel 39 befindet sich auf der der öffnungsplatte 37 abgewandten Seite des Strahlenteilers 35 und dient dazu, von dem Strahlenteiler 35 kommende Strahlung in der dargestellten Weise auf diesen zurückzuwerfen.
Der von dem Strahlenteiler 35 reflektierte Strahlungsanteil, welcher durch die mittige Öffnung hindurchtritt, wird an dem zweiten EndspiegeJ Z^ teilweise reflektiert, tritt wiederum nach oben durch die öffnung hindurch und wird an dem Strahlenteiler 35 erneut reflektiert, tritt durch den Laserkopf 3 2 hindurch und gelangt zu dem ersten Endspiegel 33. Somit hat der zweite optische Hohlraum in der in Fig. 3 dargestellten Anordnung eine L-förmige Formgebung. Bei diesem System wird das erste Vieltypensehwingungs-Strahlenbündel !+o in der dargestellten Weise durch den dritten Spiegel 36 ausgekuppelt,, während das zweite Eintypenschwingungs-Strahlenbündel Hl wie bei 1H angedeutet durch den zweiten Endspiegel 34 ausgekuppelt wird. In den beiden Ausgangsstrahlenbündeln wird im wesentlichen sämtliche innerhalb des Lasersystems erzeugte Strahlungsenergie ausgenutzt.
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Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform stellt gegenüber denen der Figuren 2 und 3 eine vereinfachte Ausführung dar. Auch hier ist wiederum ein Laserkopf 4 2 mit einem ersten und einem zweiten Endspiegel 13 und 44 mit einem Q-Schalter vorgesehen. Eine Öffnungsplatte 45 ist in einer solchen Weise angeordnet, daß sie die von dem einen Ende des Laserkopfes 42 abgegebene Strahlung auffängt, und ist mit einer 100%-ig reflektierenden Oberfläche 46 versehen, welche die fc mittige Öffnung umgibt. Der erste optische Hohlraum des Lasers wird zwischen der 100%-ig reflektierenden Oberfläche 46 der Öffnungsplatte 45 und dem ersten Endspiegel 43 gebildet. Der zweite optische Hohlraum für das zweite Strahlenbündel in Form einer Eintypenschwingung wird zwischen dem ersten und dem zweiten Endspiegel 4 3 bzw. 44 gebildet, und dieser Teil der Strahlung tritt durch die mittige Öffnung der Platte 45 hindurch. Das erste Vieltypenschwingungsbundel wird wie durch den Pfeil 47 angedeutet durch den ersten Endspiegel 43 aus dem System ausgekuppelt, während das die Eintypenschwingung darstellende zweite Ausgangsstrahlenbündel wie durch den Pfeil 48 angedeutet durch den zweiten Endspiegel 44 ausgekuppelt wird. Sowohl der erste als auch der zweite Endspiegel sind jeweils teilweise durchlässig ausgebildet.
Bei den Ausführungen der Figuren 3 und 4 können zusätzliche, äußere 100%-ig reflektierende Spiegel vorgesehen sein, welche dazu dienen, die jeweiligen Ausgangsstrahlenbündel in die für holographische Zwecke benötigte Richtung umzulenken.
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Außerdem können außerhalb des Lasersystems (nicht dargestellte) Verstärker zur Erhöhung der Leistungsabgabe vorgesehen sein.
Die Arbeitsweise des erfindungsgemässen Lasersystems ist wie folgt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird der Laserkopf 2^f wiederholt mit Licht bepumpt, so daß im Zusammenwirken mit dem Q-Schalter und dem zwischen dem ersten und dem zweiten Endspiegel gebildeten ersten optischen Hohlraum und dem zwischen dem ersten und dem dritten Endspiegel gebildeten zweiten optischen Hohlraum eine Regeneration zweier getrennter und unterschiedlicher Schwingungstypen erfolgt, die mit ein und demselben Lasermaterial in dem Laserkopf erhalten werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der erste Schwingungstyp aus einer Vieltypenschwingungsstrahlung, die zwischen dem ersten Endspiegel 25 und dem dritten Endspiegel 2 9 im Zusammenwirken mit der reflektierenden Oberfläche 28 der Öffnungsplatte 27 erzeugt wird, welche gemeinsam den L-förmigen ersten optischen Hohlraum bilden. Diese Strahlung wird in der beschriebenen Weise bei 3o durch den dritten Endspiegel 29 aus dem System ausgekuppelt. Das zweite Ausgangsstrahlenbündel in Form von Eintypenschwingungsstrahlung wird zwischen dem ersten und dem zweiten Endspiegel 25 bzw. 26 erzeugt und ist auf den Abschnitt beschränkt, der durch die mittige Öffnung in der Platte 27 hindurchtreten kann.
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Für eine praktische Ausführungsform haben die öffnungsplatte 2 7 und damit auch die reflektierende Oberfläche 2 8 elliptische -Formgebung. Wenn die kleine Hauptachse eine Länge von 25,4 mm (1 Zoll) aufweist, um ein Strahlenbündel von 2 5,4 mm Durchmesser aufzufangen, hat dann die größere Hauptachse bei der dargestellten 45°-Lage eine Länge von 35,8 mm. Die mittige Öffnung hat in der Regel einen Durchmesser von 2mm. Bei einer derartigen Anordnung hat das erste Vieltypenschwingungsbündel eine Energie von angenähert 1 Joule, so daß die Ausgangsleistung eines (nicht dargestellten) einzigen Laserverstärkers etwa 4 Joule betragen und damit gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten System einen Leistungssteigerungsfaktor von 2ο erbringen würde.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird eine Kombination von Strahlenteiler und Öffnungsplatte verwendet, wobei das erste Ausgangsstrahlenbündel von dem teil- ^ durchlässigen Spiegel 36 abgegeben wird, welcher zusammen mit dem ersten Endspiegel 33 einen ersten optischen Hohlraum bildet. Das zweite Eintypenschwingungsstrahlenbündel ist auf den L-förmigen Hohlraum begrenzt und ergibt sich in der beschriebenen Weise zwischen dem ersten Endspiegel 33 und dem zweiten Endspiegel 34.
Die Arbeitsweise des in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels beruht auf der Verwendung von nur zwei Endspiegeln 43 und 44, die beide jeweils teildurchlässig
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ausgebildet sind und das Auskuppeln der jeweiligen Strahlenbündel aus dem Lasersystem gestatten.
Bei sämtlichen Ausführungsformen ist als wesentliches Merkmal eine Öffnungsplatte mit einer voll, d.h. 100%-ig reflektierenden Oberfläche vorhanden, welche die mittige öffnung in der Öffnungsplatte umgibt. Auf diese Weise werden die unterschfedlichen Schwingungstypen getrennt und lassen sich dann vermittels der beschriebenen verschiedenen Spiegelanordnungen aus voll- und teildurchlässigen Spiegeln aus dem System auskuppeln.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, ist durch die Erfindung ein verbessertes Lasersystem geschaffen worden, das sich besonders gut zur Verwendung in der Holographie eignet und wobei das Beleuchtungsstrahlenbündel einer Vieltypenschwingung und das Bezugsstrahlenbündel vorzugsweise einer Eintypenschwingung entspricht. Vermittels der mit einem einzigen Lasermaterial zusammenwirkenden beiden optischen Hohlräume lassen sich die gewünschten Vieltypen- und Eintypenschwingungen mit größtem Wirkungsgrad aus dem System auskuppeln.
Die Erfindung ist zwar anhand ihrer Verwendung für die Holographie beschrieben worden, wobei als Beispiel für das Lasermaterial ein Rubinstab angegeben wurde, die erfindungsgemässe Laseranordnung läßt sich jedoch auch mit anderen Lasermedien wie z.B. Neodymglas und Neodym-Yttrium-Aluminium-
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- IS -
212DA29
Granat ausführen. Für den Fachmann sin<ä :pe£en -der Holographie außerdem noch weitere Anwendunigsmöglichkeiten; für die auf diese Weise erhaltenen Ausgangsstrahlenbündei,.ersichtlich. .-„.,...
- Patentansprüche 109846/1675
ORIGINAL INSPECTED

Claims (8)

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    Patentansprüche
    Lasersystem mit: einem einzigen Lasennaterial, gekennzeichnet durch einen ersten optischen Hohlraum für das Lasermaterial (243 32, 42) bildende und zur Regeneration von Strahlung eines ersten Schwingungstyps dienende Vorrichtungen (25, 27, 29; 33, 36, 38; 43, 46) und durch einen zweiten optischen Hohlraum für dasselbe Lasermaterial bildende und zur Regeneration von Strahlung eines zweiten Schwingungstyps dienende Vorrichtungen (25, 26; 33, 34; 43, 44), wobei diese Vorrichtungen in solcher Weise zueinander angeordnet sind, daß von ein und demselben einzigen Lasermaterial ein erstes und ein zweites Strahlungsbündel (3o, 31; 4o, 41; 47, 48) voneinander unterschiedlichen Schwingungstyps und gleicher Frequenz abgebbar sind.
  2. 2. Lasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen ersten optischen Hohlraum bildenden Vorrichtungen eine Öffnungsplatte (27, 37, 45) mit einer mittigen Öffnung und einer die Öffnung umgebenden 100%-ig reflektierenden Oberfläche (28, 38, 46), wobei die Platte so angeordnet ist, daß von einem Ende des Lasermaterials (24, 32, 42) abgegebene Strahlung auf die Platte fällt und ein Teil der Strahlung durch die reflektierende Oberfläche zurück durch das Lasermaterial reflektierbar ist, und einen ersten Endspiegel (25, 33, 43), der so angeordnet ist, daß von dem
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    anderen Ende des Lasermaterials abgegebene Strahlung auf den Endspiegel fällt und wenigstens ein Teil der Strahlung durch das Lasermaterial hindurch auf die reflektierende Oberfläche der Öffnungsplatte reflektierbar ist, aufweisen, und die einen zweiten optischen Kohlraum bildenden Vorrichtungen einen teilweise durchlässigen zweiten Endspiegel (26, 34, *m), der so angeordnet ist, daß durch die öffnung in der Platte hindurchtretende Laserstrahlung auf den Endspiegel fällt und ein Teil dieser Strahlung durch die Öffnung hindurch zu dem einen Ende des Lasermaterials reflektierbar und nach Durchtritt durch dieses an dem ersten Endspiegel durch die Öffnung zurück zu dem zweiten Endspiegel reflektierbar ist, aufweisen, wobei die Schwingungen vom zweiten Schwingungstyp durch den zweiten Endspiegel aus dem System auskuppelbar sind.
  3. 3. Lasersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste optische Hohlraum einen teilweise durchlässigen dritten Endspiegel (29, 36) aufweist, der so angeordnet ist, daß er wenigstens einen Teil der Schwingungen vom ersten Schwingungstyp auffängt, und diese Schwingungen vom ersten Schwingungstyp durch den dritten Endspiegel aus dem System auskuppelbar sind.
  4. 4. Lasersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endspiegel (25) 100%-ig reflektierend ausgebildet und die öffnungsplatte (27) zwischen dem einen Ende des
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    J. *J
    und dem zweiten Endspiegel (26) unter einem Winke-1 von 45° in bezug auf die Strahlungsrichtüng durch das Lasjermaterial angeordnet istr und daß Schwingungen vom ersten: Schwingung^typ, die von der; reflektierenden Oberfläche (28) der Öffnungsplatte auf den dritten Endspiegel (29) reflektiert werden,' durch diesen auf die reflektie-3^ rende Oberfläche reflektierbar sind, wobei der erste optische Hohlraum L-fδrmig ausgebildet, ist.
  5. 5. Lasersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Ende des Lasermaterials (32) und dem dritten Endspiegel (36) unter einem Winkel von 45 in bezug auf die Strahlungsrichtung durch das Lasermaterial ein Strahlenteiler (35) angeordnet und die Öffnungsplatte (37) so angeordnet ist, daß von dem Strahlenteiler reflektierte Strahlung auf die Öffnungsplatte fällt und Strahlung vom ersten Schwingungstyp an dieser reflektierbar ist, wobei Strahlung vom zweiten Schwingungstyp durch den zweiten Endspiegel (34) zu dem Strahlenteiler reflektierbar und der zweite optische Hohlraum L-förmig ausgebildet ist, und daß auf der der öffnungsplatte abgewandten Seite des Strahlenteilers ein 100%-ig .-.,:-■-· reflektierender Spiegel (39) angeordnet ist, durch den Strahlung zu dem Strahlenteiler reflektierbar ist. ,
  6. 6. Lasersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endspiegel (43) teildurchlässig ist und dazu dient, Strahlung vom ersten Schwingungstyp aus -dem ersten
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    - 2ο -
    optischen Hohlraum auszukuppeln.
  7. 7. Lasersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung von einem ersten Schwingungstyp zusätzliche Schwingungstypen enthält und für das von dem ersten optischen Hohlraum abgegebene erste Strahlungsbündel einen Vieltypenschwingungsausgang bildet, und daß das von dem zweiten optischen Hohlraum abgegebene Strahlungsbündel aus Strahlung von einem zweiten Schwingungstyp aus einer Eintypenschwingung vom TEM -Modus besteht.
  8. 8. Lasersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie des ersten Ausgangsstrahlungsbündeis (3o, Ίο, 47) angenähert das 10- bis 20-fache der Energie des zweiten Ausgangsstrahlungsbündels (31, Ul, 48) beträgt.
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