DE2804046A1

DE2804046A1 - Laser with two reflectors forming optical resonator - has both reflectors on common support opposite one laser medium face, with specified reflector axes

Info

Publication number: DE2804046A1
Application number: DE19782804046
Authority: DE
Inventors: Ludger Ing Grad Grage; Werner Dipl Phys Ryseck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1978-01-31
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2804046B2

Abstract

The common support (8) of the laser reflectors (3, 4) is mounted opposite a face of the laser medium (1). Their arrangement is such that one reflector (3) optical axis coincides with that of the laser medium (rod) while the other reflector (4) optical axis is offset to be parallel to the first axis. Opposite the other face of the laser medium is mounted between both reflector axes, a bridging triple mirror, or prism (5). The latter is at a distance from the respective laser medium face. Preferably the two reflectors abut the support surface. Thus the latter forms a reference for the reflexion planes of the reflectors. The support maybe a plate with two windows (6, 7).

Description

Optischer Sender (Laser)Optical transmitter (laser)

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender (Laser) mit einem stimulierbaren Medium, einer Anregungslichtquelle und einem aus zwei Reflektoren bestehenden optischen Resonator.The invention relates to an optical transmitter (laser) with a stimulable medium, an excitation light source and one of two reflectors existing optical resonator.

Optische Sender (Laser) bestehen im wesentlichen aus dem stimulierbaren Medium, der Anregungslichtquelle und dem optischen Resonator, der von zwei Reflektoren gebildet wird, von denen im allgemeinen der eine teildurchlässig ist und gleichzeitig als Auskoppelelement dient. Die Reflektoren des optischen Resonators können je nach Verwendungszweck des Lasers aus Planspiegeln, gekrümmten Spiegeln oder aus Kombinationen beider Arten bestehen.Optical transmitters (lasers) essentially consist of the stimulable Medium, the excitation light source and the optical resonator, which is made up of two reflectors is formed, of which one is generally partially permeable and at the same time serves as a decoupling element. The reflectors of the optical resonator can depending on Purpose of the laser from plane mirrors, curved mirrors or combinations of both types exist.

Zur Erzielung einer optimalen Lichtverstärkung werden Resonatorreflektoren auf Bogensekunden genau zueinander justiert. Damit ein einwandfreies Funktionieren des Lasers auch bei den verschiedensten Umweltbedingungen, insbesondere bei partiellen und/oder einseitigen Temperaturveränderungen gewährleistet ist, muß die Stellung der einjustierten Resonatorreflektoren zueinander absolut stabil sein. Um dies zu erreichen, ist im allgemeinen ein hoher mechanischer Aufwand erforderlich.Resonator reflectors are used to achieve optimal light amplification adjusted to each other to the nearest arc second. So that it works perfectly of the laser even under a wide variety of environmental conditions, especially partial and / or one-sided temperature changes is guaranteed, the position of the adjusted resonator reflectors must be absolutely stable to one another. To do this achieve is in general a high mechanical effort is required.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem optischen Sender mit möglichst geringem Aufwand eine möglichst große Resonatorstabilität zu erreichen.The invention is therefore based on the object of an optical Transmitter to the greatest possible resonator stability with as little effort as possible reach.

Dsse Aufgabe wird bei einem optischen Sender gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden Reflektoren auf einem gemeinsamen, gegenüber der einen Stirnseite des stimulierbaren Mediums vorgesehenen Träger angeordnet sind, derart, daß die optische Achse des einen Reflektors mit der optischen Achse des stimulierbaren Mediums zusammenfällt und die optische Achse des zweiten Reflektors parallel hierzu versetzt ist, und daß gegenüber der anderen Stirnseite des stimulierbaren Mediums ein den Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden Reflektoren überbrückender Tripelspiegel oder überbrükkendes Tripelprisma angeordnet ist.This object is achieved in an optical transmitter according to the invention solved that the two reflectors on a common, opposite one end face of the stimulable medium provided carrier are arranged such that the optical axis of a reflector with the optical axis of the stimulable medium coincides and the optical axis of the second reflector is offset parallel thereto is, and that opposite the other end face of the stimulable medium a the Distance between the optical axes of the two reflectors bridging cube-corner mirrors or bridging triple prism is arranged.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, durch Verwendung optischer, in einem bestimmten Bereich lageunabhängigem Einzelkomponenten die Resonatorstabilität gegen Umwelteinflüsse unempfindlich zu machen. Dies wird durch eine Faltung des Resonators in der erfindungsgemäßen Weise sowie durch die Anordnung der Reflektoren auf einem gemeinsamen Träger erreicht. Ein derart aufgebauter Resonator benötigt bei einer genügenden Herstellgenauigkeit der Einzelkomponenten keine besonderen Justierelemente und ist so ausgebildet, daß sein Aufbau gegen Umwelteinflüsse, die zu einer Dejustierung führen könnten, unempfindlich und die Stellung der einjustierten Reflektoren zueinander absolut stabil ist.The invention is based on the knowledge that by using optical, the resonator stability in a certain range of position-independent individual components to make insensitive to environmental influences. This is done by folding the Resonator in the manner according to the invention and by the arrangement of the reflectors reached on a common carrier. A resonator constructed in this way is required if the manufacturing accuracy of the individual components is sufficient, no special ones Adjusting elements and is designed so that its structure against environmental influences could lead to a misalignment, insensitive and the position of the adjusted Reflectors to each other is absolutely stable.

Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Resonatorstabilität ist es außerdem, wenn die Reflektoren unmittelbar auf der Auflagefläche des Trägers aufliegen, so daß diese die Referenzfläche für die Lage der Reflexionsebenen der Reflektoren bildet.Is particularly advantageous with regard to the resonator stability it also when the reflectors are directly on the support surface of the wearer rest so that this is the reference surface for the position of the reflection planes which forms reflectors.

Bei einem optischen Sender gemäß der Erfindung ist in vorteilhafter Weise der Tripelspiegel bzw. das Tripelprisma exzentrisch zum optischen Strahlengang angeordnet, so daß der Laserstrahl an jeweils einer der Seitenflächen des Tripelspiegels oder des Tripelprismas reflektiert wird und der gefaltete Strahl parallel versetzt verläuft.In an optical transmitter according to the invention, it is more advantageous Way, the triple mirror or the triple prism eccentric to the optical beam path arranged so that the laser beam at each one of the side surfaces of the triple mirror or the triple prism is reflected and the folded beam is offset in parallel runs.

Diese Anordnung ist bei einem Tripelprisma im Hinblick auf die Anforderungen an die Qualität der 900 -Kant en des Prismas von Vorteil.This arrangement is with a triple prism in view of the requirements the quality of the prism's 900 edges is an advantage.

Um die Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Resonatorkomponenten möglichL gering zu halten, sind in zweckmäßiger Weise in dem parallel versetzten Strahl zwischen dem Tripelspiegel bzw. dem Tripélprisma und dem zweiten Reflektor zwei gleiche optische Keiledrehbar angeordnet.To the requirements for the dimensional accuracy of the resonator components Possible to keep it low, are expediently in the parallel offset Beam between the triple mirror or the triple prism and the second reflector two identical optical wedges rotatably arranged.

Mit diesen Drehkeilen lassen sich alle Keilfehler der sich im Strahlengang des kompletten Lasersenders befindlichen optischen Komponenten ausgleichen.With these rotating wedges, all wedge errors in the beam path can be eliminated Compensate the optical components located in the complete laser transmitter.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines optischen Senders gemäß der Erfindung wird imwfolgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.An advantageous embodiment of an optical transmitter according to the invention is described in more detail below with reference to the drawing.

Die Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Festkörper-Laser und dessen Aufbau in schematischer Darstellung. Der Laser besteht im wesentlichen -aus einem stabförmigen stimulierbaren Medium 1, einer ebenfalls stabförmigen Anregungslichtquelle 2 und einem optischen Resonator, welcher von zwei Planspiegeln 3 und 4 als Resonatorreflektoren sowie einem Tripelprisma 5 gebildet wird. Die beiden Resonatorspiegel 3, 4 sind auf einer hier mit zwei Fenstern 6, 7 ausgebildeten verwindungsfreien Platte 8 als gemeinsamen Träger angeordnet, die in einem gewissen Abstand gegenüber der einen Stirnseite des stimulierbaren Mediums vorgesehen ist. Einer der beiden Resonatorspiegel, nämlich der obere Spiegel 3, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel teildurchlässig und dient somit als Auskoppelelement. Dieser Resonatorspiegel 3 ist dabei so hinter dem Fenster 6 auf der Trägerplatte 8 angeordnet, daß seine optische Achse mit der des stimulierbaren Mediums zusammenfällt, während der zweite hier totalreflektierende Spiegel 4 so hinter dem Fenster 7 angeordnet ist, daß seine optische Achse parallel zu der optischen Achse des ersten Spiegels bzw.Fig. 1 shows the application of the invention to a solid-state laser and its structure in a schematic representation. The laser essentially consists -from a rod-shaped stimulable medium 1, a likewise rod-shaped excitation light source 2 and an optical resonator, which of two plane mirrors 3 and 4 as resonator reflectors and a triple prism 5 is formed. The two resonator mirrors 3, 4 are on a torsion-free plate 8 designed here with two windows 6, 7 as arranged common carrier, the opposite at a certain distance the one end face of the stimulable medium is provided. One of both Resonator mirror, namely the upper mirror 3, is in the illustrated embodiment partially permeable and thus serves as a decoupling element. This resonator mirror 3 is so arranged behind the window 6 on the support plate 8 that its optical Axis coincides with that of the stimulable medium, while the second here total reflecting mirror 4 is arranged behind the window 7 that its optical axis parallel to the optical axis of the first mirror or

des stimulierbaren Mediums versetzt ist. Die Spiegel 3 und 4 sind in nicht näher dargestellter Weise fest an die Trägerplatte 8 angedrückt, z. B. aufgespannt, so daß sie unmittelbar auf der Auflagefläche der Platte aufliegen und diese die Referenzfläche für die Lage der Reflexions-t ebenen der Resonatorspiegel 3, 4 bildet. Beide Spiegel können z. B. auch vor den Plattenfenstern angeordnet werden. Auch die Verwendung einer fensterlosen Platte ist möglich. Das lageunabhängige Tripelprisma 5 ist hierzu gegenüberliegend, also in einem gewissen Abstand gegenüber der anderen Stirnseite des stimulierbaren Mediums vorgesehen. Seine Basislänge ist so gewählt, daß der Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden Spiegel 3, 4 überbrückt wird, d. h. daß das vom stimulierbaren Medium kommende und vom zweiten Spiegel 4 zurückgestrahlte Strahlenbündel mit seinem vollen Durchmesser in das Prisma einfallen kann. Das Tripelprisma 5 ist außerdem exzentrisch zum optischen Strahlengang angeordnet, so daß das Strahlenbündel - wie aus Fig. 2 hervorgeht - an jeweils einer der Prismenseitenflächen reflektiert wird und der mittels des Prismas gefaltete Strahl parallel versetzt verläuft. In diesem parallelversetzten Bereich des gefalteten Strahlenganges sind zwischen dem Tripelprisma 5 und dem zweiten Spiegel 4 zwei gleiche optische Keile 9, 10 gegeneinander drehbar angeordnet, welche alle Keilfehler der sich im Strahlengang befindlichen optischen Einzelelemente kompensieren.the stimulable medium is offset. The mirrors 3 and 4 are in a manner not shown firmly pressed against the carrier plate 8, for. B. clamped so that they rest directly on the support surface of the plate and this is the reference surface for the position of the reflection t planes of the resonator mirror 3, 4 forms. Both mirrors can e.g. B. also arranged in front of the panel windows will. The use of a windowless plate is also possible. The location-independent Triple prism 5 is opposite to this, that is, opposite at a certain distance the other end face of the stimulable medium is provided. Its base length is chosen so that the distance between the optical axes of the two mirrors 3, 4 is bridged, d. H. that that coming from the stimulable medium and from the second Mirror 4 reflected beam bundle with its full diameter in the prism can come up. The triple prism 5 is also eccentric to the optical beam path arranged so that the bundle of rays - as can be seen from Fig. 2 - at each one the prism side surfaces is reflected and the folded by means of the prism Beam runs parallel offset. In this parallel offset area of the folded The beam path are two identical between the triple prism 5 and the second mirror 4 optical wedges 9, 10 rotatable against one another arranged which all Compensate for wedge errors in the individual optical elements in the beam path.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit bei einem Riesenimpulslaser und entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1.The embodiment according to FIG. 3 shows one possible application in the case of a giant pulse laser and corresponds essentially to the embodiment according to Fig. 1.

Im Unterschied hierzu sind die beiden Planspiegel 11, 12 des optischen Resonators jedoch vertauscht, d. h. hier ist der untere Reflektorspiegel 12 teildurchlässig und bildet das Auskoppelelement. Gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform enthält die Anordnung nach Fig. 3 in dem parallelversetzten Strahl außerdem zusätzlich noch eine zwischen den Drehkeilen 9, 10 und dem zweiten Resonatorspiegel 12 angeordnete Modulationseinrichtung mit einem Polarisator 13 und einem elektrooptischen Modulator 14.In contrast to this, the two plane mirrors 11, 12 are optical However, the resonator is reversed, i.e. H. here the lower reflector mirror 12 is partially transparent and forms the decoupling element. Compared to the embodiment described above also contains the arrangement of FIG. 3 in the collimated beam another arranged between the rotary wedges 9, 10 and the second resonator mirror 12 Modulation device with a polarizer 13 and an electro-optical modulator 14th

5 Patentansprüche 3 Figuren5 claims 3 figures

Claims

Claims 1 Optical transmitter (laser) with a stimulable Medium, an excitation light source and an optical one consisting of two reflectors Resonator, that is, that the two reflectors (3, 4) on a common, opposite one end of the stimulable Medium (1) provided carrier (8) are arranged such that the optical.

Axis of a reflector (5) with the optical axis of the stimulable Medium (1) coincides and the optical axis of the second reflector (4) is parallel this is offset, and that opposite the other end face of the stimulable Medium (1) is the distance between the optical axes of the two reflectors (3, 4) overpressing triple mirror or bridging triple prism (5) arranged is.

2. Optical transmitter according to claim 1, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t that the reflectors (3, 4) directly on the support surface of the carrier (8) rest so that this is the reference surface for the position of the reflection planes which forms reflectors.

3. Optical transmitter according to claim 1 or 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the carrier is formed from one with two windows (6, 7) Plate (8) consists.

4. Optical transmitter according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the triple mirror or the triple prism (5) is arranged eccentrically to the optical beam path.

5. Optical transmitter according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that in the parallel offset beam between the Cube-corner or the triple prism (5) and the second reflector (4) two identical optical wedges (9, 10) are rotatably arranged.