DE3510554A1 - Schmalbandige laseranordnung - Google Patents
Schmalbandige laseranordnungInfo
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Classifications
-
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Description
Schmalbandige Laseranordnung
Die Erfindung betrifft Laser- und optische Dünnfilm-Interferenzfilter
für den Schmalbandbetrieb eines Lasers.
Die Erfindung ist besonders anwendbar für optische Elemente selektiver Bandbreiten zum Betrieb eines Gaslasers mit schmaler
Bandbreite oder einer einzigen Wellenlänge.
Viele Anwendungen von Lasern erfordern den Einsatz von Laseranordnungen
mit einer einzigen Wellenlänge. Ein Argon-Ionen-Laser, der z.B. in reprographischen Lasersystemen eingesetzt
wird, kann bei einer Vielzahl von Spektrallinien im Bereich von 450 bis 520 Nanometern gleichzeitig schwingen.
Eine einzige Wellenlänge wird in dem Laser gewöhnlich durch Einfügen eines selektiven optischen Elementes, wie z.B. ein
Prisma oder ein doppelt brechendes Filter, in den optischen
Laserraum ausgewählt.
Alternativ kann die Laseranordnung mit einer niedrigen Eingangsleistung
derart betrieben werden, daß lediglich eine einzige Spektrallinie über der Grenze liegt.
Für viele Zwecke sind die beschriebenen Techniken jedoch nicht akzeptabel.
Laserräume mit Prismen oder doppelt brechenden Filtern sind beträchtlich schwieriger einzustellen und deren Einstellung
einzuhalten, als Räume, die nur mit Spiegeln versehen sind. Weiterhin müssen komplizierte Methoden zum Ausgleich von
thermischen Änderungen im Brechungsindex angewendet werden, um Laser zu stabilisieren, die Prismen verwenden und die über
einen weiten Temperaturbereich arbeiten.
Bei Verwendung der zweiten genannten Methode, nämlich dem Betrieb des Lasers bei einer niedrigen Eingangsleistung, um
eine einzige Spektrallinie zu erhalten, wird die Ausgangs*· leistung für die einzige Wellenlänge des Lasers unnötig begrenzt.
Außerdem ermöglicht das Verfahrenopnäktisch keine Auswahl
der Schwinglinie, da nominell die Spektrallinie mit dem höchsten Pegel zuerst die Grenze überschreitet.
Ein erster Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Laser mit einer einzigen Spektrallinie oder einer ausgewählten
engen Bandbreite anzugeben, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, die die oben genannten P.cobleme des Standes
der Technik vermeiden. Ein weiterer Zweck ist es, den Betrieb eines Lasers für eine einzige Wellenlänge zu erreichen,
indem Laserspiegel verwendet werden, die eine derartige optische Beschichtung aufweisen, daß sie über eine genügend schmale
Bandbreite reflektieren, um die bevorzugte Arbeitswellenlänge auszuwählen.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Betrieb eines
Lasers bei einer einzigen Wellenlänge oder einem schmalen Wellenlängenbereich durch Verwendung eines Laserspiegels erhalten,
der eine genügend schmalbandige optische Beschichtung aufweist, um die bevorzugte Arbeitswellenlänge oder den Wellenlängenbereich
auszuwählen.
Spiegel mit Beschichtungen äußerst schmaler Bandbreite haben hinsichtlich des Standes der Technik mit Auswahleinrichtungen
und Verfahren für eine einzige Wellenlänge verschiedene Vorteile. Derartige Spiegel sind billiger herzustellen als Prismen
und doppelt brechende Platten. Diese Spiegel sind sehr viel einfacher mechanisch zu montieren als doppelt brechende
Platten oder Prismen. Bei Änderungen der Temperaturen sind derartige Spiegel beträchtlich weniger Verschiebungen in der Wellenlängenselektivität
ausgesetzt, und daher ist keine Bimetallkompensation erforderlich. Solche Spiegel sind außerdem beträchtlich
einfacher auszurichten und in Lasern mit internen optischen Mitteln einzustellen, als andere Wellenlängen-selektierende
Komponenten.
Einer ;der^besorideren. Zustände für Wellenselektive Spiegel in
praktischen Argonionenlasern besteht für die drei Laserlinien bei 476,5 Nanometern, 488,0 Nanometern und 496,5 Nanometern.
Die 488,0 Nanometer-Linie hat den höchsten Pegel und für Argonionenlaser
mit kleiner Leistung (20 mW) die höchste Ausgangsleistung. Wellenlängen-selektierende Ausgangspiegel, die für
Schwingungen bei dieser Spektrallinie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, ergeben etwa
2 % Transmission bei 488,0 Nanometern und ausreichende Transmission bei 476,5 Nanometern und 496,5 Nanometern, um Schwin-
gungen bei diesen Linien zu unterdrücken. Für Argonionenlaser mit typisch 20 mW Leistung werden Durchlaßwerte von
mehr als 15 % bei 476,5 Nanometern und 10 % bei 496,5 Nanometern erreicht.
Beim Stand der Technik wurden die Laserspiegel aus di-elektrischem
Material mit einer Viertelwellen-Dicke mit Schichten von hohem und niedrigem Brechungsindex hergestellt, aber
die üblichen Materialien für diese Schichten führten zu Bandbreitenzonen, die zu weit waren, um Laserschwingungen im
blau/grün Spektrum von Argonionen bei einer vorgegebenen Spektrallinie zu unterstützen, während alle benachbarten Linien
völlig zu unterdrücken waren. Ein typisches Material mit hohem Index, das beim Stand der Technik verwendet wurde, war Titandioxid
mit einem Brechungsindex von 2,35 (bei 500.0 Nanometern). Ein typisches Material mit niedrigem Brechungsindex war Silizizmdioxid
mit einem Brechungsindex von 1,45 (bei 500.0 Nanometern). Reflektierende Mehrschichtenstapel, die aus diesem
di-elektrischem Material hergestellt wurden, waren nicht geeignet,
als selektive optische Elemente für eine einzige Spektrallinie eines Lasers zu dienen.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen oder mehrere Spiegel, die geeignet sind, eine einzige Wellenlänge oder einen schmalen
Bandbreitenbereich zu ermöglichen.
Das Verfahren und die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält ein konventionelles Lasermedium, wie z.B.
Argon, Krypton, Helium-Neon oder ein anderes Gas, ohne darauf beschränkt zu sein, und eine Entladungsröhre, die mit dem optischen
Hohlraum, der zwei oder mehr Spiegel enthält, gekoppelt ist. Wenigstens einer der Spiegel hat eine ausreichend schmale
Spektralcharakteristik, um Laserschwingungen bei einer Spektrallinie zu unterstützen und Laserschwingungen bei allen anderen
Spektrallinien zu unterdrücken. Irgendeiner oder alle
Spiegel können wellenlängenselektiv sein einschließlich von Reflektoren und Ausgangskopplern. Ein wellenlängenselektiver
Ausgangskoppler kann ebenfalls an beiden Enden eines Hohlraums mit zwei Spiegeln angeordnet sein oder mehrere Spiegel
in einer Mehrspiegelraum-Anordnung enthalten. Es existieren viele Kombinationen mit wellenlängenselektiven Beschichtungen
und Schichten mit Standardbandbreiten, sowohl bei hoch reflektierenden Reflektoren als auch bei Ausgangskopplern.
In einer speziellen Ausführungsorm der vorliegenden Erfindung
werden mehrfach abwechselnde Schichten von Aluminiumoxid (mit einem Brechungsindex von etwa 1,676 bei 488,0 Nanometern)
und Siliziumdioxid (mit einem Brechungsindex von etwa 1,448 bei 488,0 Nanometern) auf optischem Glas mit der Bezeichnung
BK-1 verwendet, um den Betrieb eines Argonionenlasers bei 488,0 Nanometern mit einer einzigen Spektrallinie zu erreichen,
während Schwingungen bei den benachbarten 476,5 Nanometer und 496,5 Nanometerlinien und andere Linien im blau/grünen Argonionenspektrum
zu unterdrücken waren. In dieser Ausführungsform ermöglicht die Beschichtung Schwingungen bei 488,0 Nanometern
durch starke optische Reflexion und niedrige optische Transmission durch die Spiegel bei dieser Wellenlänge und die
Beschichtung unterdrückt Schwingungen bei 476,5 Nanometern und 496,5 Nanometern und anderen Linien im Argonionen blau/grün
Spektrum, indem die notwendige optische Transmission durch die Spiegel gegeben ist, um Schwingungen bei diesen Wellenlängen
zu unterdrücken.
Die Beschichtung der vorliegenden Erfindung reflektiert daher über einen sehr engen Bandbreitenbereich, um Schwingungen bei
der ausgewählten Linie zu ermöglichen, während Schwingungen über alle anderen Linien und insbesondere über eng benachbarte
Linien unterdrückt werden.
Die Materialien, die zur Beschichtung bei der vorliegenden Er-
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findung verwendet werden, sind di-elektrische Materialien, die
den dauernden hohen Temperaturen widerstehen, die für.das starke Abdichten des Spiegels am Ende des Hohlraums des Gaslasers
ohne Bruch, Risse, Ablättern, Abdampfen vom Substrat oder andere Verschlechterung der optischen Eigenschaften der
Schicht erforderlich sind. Das starke Dichtvermögen dieses Spiegels ist sehr einzigartig. Im allgemeinen neigen Spiegel
mit dicken Beschichtungen oder vielen Schichten zum Reißen, Bröckeln, oder Abblättern unter hoher Temperaturbelastung,
die durch die Spiegel-Sinterzyklen erzeugt wird. Andere dielektrische Materialien wie andere Oxide oder Fluoride können
ebenfalls verwendet werden. Die Auswahl ist jedoch durch die Anforderungen gemäß dieser Beschreibung begrenzt.
Die di-elektrischen Materialien der Beschichtung der vorliegenden
Erfindung können ebenfalls den Vakuuirbedingungen und der starken Ultraviolettstrahlung der Glimmentladung in den
Plasmaröhren des Gasionenlasers widerstehen, ohne daß Änderungen der Stochiometrie (Kristallstruktur oder chemische Struktur)
der Beschichtung, teilweise wegen der niedrigen Absorptionsgrenze für ultraviolette Wellenlängen entstehen.
Das Verfahren und die Einrichtung der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls verwendet werden in Anordnungen mit "offenen
Räumen", in denen die Spiegel von der unmittelbaren Plasmaentladung durch Brewster-Fenster oder ähnlichem getrennt sind.
Diese Erfindung kann ebenfalls verwendet werden in Farbstofflasern, Farbringlasern oder Halbleiterlasern, bei denen Wellenlängenbereiche
oder individuelle Spektrallinien gewünscht werden.
Die Mehrfachbeschichtung, die individuelle Schichtdicken aufweist, kann periodisch oder aperiodisch ausgebildet sein.
Die individuellen Schichtdicken hängen von der geforderten theoretischen Struktur und der erforderlichen Bandbreite ab,
um Schwingungen bei benachbarten Spektrallinien zu unterdrücken.
- 11 -
Dies wird bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Eine Einrichtung mit einem Wellenlängen-selektrierenden Spiegel
und Verfahren, die die beschriebene Struktur und Technik enthalten, und die wie beschreiben arbeiten, bilden weitere,
spezielle Zwecke für diese Erfindung.
Andere und weitere Zwecke der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen und
sind in den begleitenden Zeichnungen erläutert, die bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, der Grundprinzipien
und der als beste Ausführungsform angesehenen Einrichtung zur Ausführung des Grundprinzips enthalten. Andere Ausführungsformen
der Erfindung smit den gleichen oder ähnlichen Prinzipien können ebenfalls verwendet werden und vom Fachmann
gewünschte Änderungen der Struktur liegen ebenfalls im Schutzumfang der Ansprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Laserspiegels nach
der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine graphische Ansicht zur Darstellung der
Fig. 2 zeigt eine graphische Ansicht zur Darstellung der
Bandbreite gegenüber dem Brechungsindex nH/nL, Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Reflektions-
eigenschaft gegenüber %0/^,
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des prozentualen
Durchlasses gegenüber der Wellenlänge.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen reflektierenden Spiegel für einen Laser, der bei einer Mehrzahl von Spektrallinien
gleichzeitig schwingt.
Der reflektierende Spiegel der vorliegenden Erfindung weist eine optische Interferenzbeschichtung für einen Ausgangskoppler
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auf, die über eine sehr schmale Bandbreite reflektiert und die eine ausreichend schmale Spektralcharakteristik ergibt,
um Laserschwingungen bei einer Linie zu unterstützen und Laserschwingungen bei allen anderen Linien zu unterdrücken.
Der wellenlängenselektive Spiegel der vorliegenden Erfindung wird mit einem konventionellen Lasermedium verwendet und hat
einen besonderen Anwendungsbereich bei inneren Endspiegeln des optischen Hohlraums eines Argonionenlasers, in dem die
reflektierende Spiegeloberfläche der Plasmaumgebung innerhalb des Hohlraumes des Argonionengaslasers ausgesetzt ist.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Endspiegels gemäß der vorliegenden Erfindung, der als einer der reflektierenden
Spiegel für einen Argonionenlaser verwendet ist und für den Betrieb bei einer einzigen Spektrallinie von 488,0 Nanometern
ausgebildet ist. Der Spiegel hat eine optische Interferenzbeschichtung zur Auskopplung, die eine Schwingung bei 488,0
Nanometern im blau/grünen Spektrum eines Argonionenlasers ermöglicht, während alle anderen Linien in diesem Spektrum,
insbesondere die benachbarten Linien bei 476,5 Nanometern und 496,5 Nanometern unterdrückt werden. Die Schichten sind zum
Zwecke der besseren Verdeutlichung stark vergrößert dargestellt und der größte Teil des Schichtenstapels ist weggebrochen,
um die Gesamthöhe der Zeichnung zu reduzieren.
Der Spiegel in Fig. 1 ist durch die Ziffer 11 gekennzeichnet. Der Spiegel enthält ein optisches Glas 13, das in der speziellen
Ausführungsform ein Glas mit der Bezeichnung BK-1 ist.
Der Spiegel 11 weist eine Oberfläche 15 auf. Die Oberfläche 15 ist mit Schichten 17 und 19 von di-elektrischem Material
versehen, die hohe bzw. niedrige Brechungsindizes aufweisen.
Der Spiegel nach Fig. 1 ermöglicht den Betrieb mit einer einzigen Wellenlänge, indem hohe optische Reflexion und niedrige
optische Transmission von Licht über eine eng begrenzte Band-
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breite bei der gewünschten Betriebslinie vorgesehen werden und Schwingungen an den anderen eng benachbarten Linien durch
Vorsehen von notwendigen optischen Transmissions- und Reflexionseigenschaften für Licht unterdrückt werden.
Die Dünnbilmbeschichtung der vorliegenden Erfindung verwendet
zwei grundsätzliche Konzepte ^on optischen Interferenzfiltern.
Die folgende grundsätzliche Beschreibung und das Konzept
beziehen sich auf Mehrschichtenanordnungen von abwechselnden nicht absorbierenden di-elektrischen Schichten mit hohen
und niedrigen Brechungsindizes. Jede Schicht weist eine optische Dicke einer Viertelwellenlänge auf, wobei die Dicke
gleich viermal dem Brechungsindex mal der physikalischen Dicke der Schicht beträgt (QWOT=4nt).
Zunächst ist bekannt, daß Mehrschichtenanordnungen von abwechselnden
Schichten von hohem und niedrigem Brechungsindex (n, bzw. n,), wobei n, etwa gleich n, ist, über eine
ziemlich schmale Bandbreite reflektieren.
Zweitens ist die Wellenlängen-Bandbreite von derartigen Anordnungen
eine Funktion der Ordnung (erster oder höherer Ordnung) des Reflexionsvermögens, und zu einem geringeren Ausmaß
der optischen Dicke jeder individuellen Schicht.
Aus der Dünnfilmtheorie ist bekannt, daß, wenn die Anordnung äußere Schichten mit hohem Brechungsindex aufweist, und wenn
das Reflexionsvermögen (R) hoch ist, die Transmission (T) von solchen Anordnungen in erster Annäherung durch folgende
Formel gegeben ist:
T = 1-R sf 4(n1/nh)2N(ns/nh 2) (1)
In dieser Formel bedeuten:
η, = Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Index
n, = Brechungsindex der Schicht mit hohem Index η = Brechungsindex des Substrats
2N+1 = gesamte Anzal der Schichten in der Anordnung R = Reflexionsvermögen der Schicht
T r Durchlässigkeit der Schicht
Aus der oben genannten Gleichung folgt, daß, wenn die Differenz zwischen n, und n, sich Null annähert, mehr Schichtenpaare
erforderlich sind, um oine gegebene niedrige Transmission zn·.erhalten. Die Bandbreite (BW) des Reflexionsgrad-Bereichs
ist gegeben durch folgende Formel
BW = (4/if) Aresin (n^/r^-1)/(r^/r^+1) (2)
Aus dieser Gleichung ergibt sich, daß die Bandbreite einer hoch reflektierenden Beschichtung nur eine Funktion des
Brechungsgrades der Schichten mit hohem und niedrigem Index ist, und wenn der Wert (nu/ni) sich Eins annähert, nähert
sich die Bandbreite Null.
Eine graphische Ansicht dieser Gleichung ist in Fig. 2 angegeben. Hier ist die Bandbreite des Reflexionsbereichs einer
Anordnung mit Viertelwellendicke gegen das Verhältnis der Brechungsindizes einer Schicht mit hohem Index und einer
Schicht mit niedrigem Index aufgezeichnet.
Aus der Dünnfilmtheorie ist ebenfalls bekannt, daß Reflexionsbereiche derartiger Anordnungen bei Wellenlängen existieren,
bei denen die Schichten ungerade ganzzahlige Vielfache (Νλ/4 wobei N=1,3,5--.) einer Viertelwellendicke (λ/4) sind.
Somit erscheinen Reflexionsbereiche höherer Ordnung bei iq/3, jLq/5,... für eine Andordnung mit einer Basis-Reflexionszone
um j_q. Die Bandbreiten der Reflexionszonen dieser höheren
Ordnungen laufen als BW/3, BW/5,... usw. Auf diese Weise erzeugen Bereiche aufeinanderfolgender höherer Ordnung sukzessive
schmalere Bandbreiten. Eine Schichtenanordnung, bei der alle
- 15 -
Schichten eine Dicke von (2Ν+1)Λ·/4 aufweisen, wobei N=
0,1,2,3... ist, erzeugt eine Bandbreite, die 1/(2N+1) mal so groß ist wie eine Andordnung, bei der nur Viertelwellendicken (>/4) verwendet sind, z.B. weist die Reflexionszone
der ersten höheren Ordnung eine Bandbreite von einem Drittel der Basisreflexionszone auf.
Die technischen Erfordernisse für einen selektiven Auslaßkoppler für einen Argonionengaslaser mit inneren Spiegeln
bei nominal 20 mW und 488,0 Nanometern sind wie folgt. Die grundsätzlichen spektralen Erfordernisse sind:
T - 2.0 % bei 488,0 nm, normaler Strahleneinfall T 7 15,0 % bei 476,5 nm, normaler Strahleneinfall
T7 10,0 % bei 496,5 nm, normaler Strahleneinfall A <C 0,05 % bei 488,0 nm,
S < 0,1 % bei 488,0 nm,
S < 0,1 % bei 488,0 nm,
wobei A den Absorptionsverlust und S den Streuverlust angeben, wobei als weitere Erfordernisse eine ausreichend hohe Transmission
für alle anderen Argonionenlaserlinien im blau/grünen Spektrum angegeben sind, um Schwingungen zu unterdrücken.
Umwelt- und Haltbarkeitserfordernisse sind ebenfalls zu beachten. Die Schicht muß Widerstandsfähigkeit gegenüber Beschädigungen
durch hohe Ultraviolett-Strahlung aufweisen, um der bohrenden Strahlung durch die Plasmaentladung zu widerstehen.
Die Schicht muß in der Lage sein, die Standzeitanforderungen im Bereich von Tausenden von Stunden zu erfüllen, da die Anwendung
für Ionenlaser mit inneren Spiegeln vorgesehen ist und die versinterte Abdichtung verhindert einen Ersatz von
beschädigten Spiegeln. Das Verschieben der zentralen Wellenlänge der Beschichtung muß in dem Zyklus von der Atmosphäre
zum Vakuum und durch die hohe Temperatur beim Einschmelzzyklus klein sein, um die Wiederholbarkeit zu gewährleisten.
Die Beschichtung muß ebenfalls in der Lage sein, Einbrennzyklen mit 465°C zu überstehen. Nach diesen Zyklen darf die
- 16 -
Beschichtung nicht verringert sein, aufspringen, rissig sein oder abplatzen und muß alle technischen Spezifikationen
dauernd erfüllen.
Es wurde gefunden, daß eine Beschichtung, die aus 33 Schichten mit der Dicke 3V2J der Größe S,(HL)NH, Vakuum, wobei
N = 16 ist, von Aluminiumoxid (H) und Siliziumdioxid (L) die genannten Anforderungen erfüllt. Der Brechungsindex von
AIpOo (Aluminiumoxid) bei 488,0 Nanometern beträgt etwa
1,676 und der Brechungsindex von SiOp (Siliziumdioxid) beträgt etwa 1,448. Aus Berechnungen mit Gleichung 1 ergibt sich die
Transmission der Beschichtung auf optischem Glas mit der Bezeichnung BK-1 (n =1,522) zu 2,0 %. Die Bandbreitenberechnung
(BW) (Gleichung 2) führt zu 3,1 % oder 15,0 Nanometern bei 488,0 Nanometern. Diese Bandbreite ist ausreichend für die
gleichzeitige Unterdrückung von 476,5 Nanometern und 496,5 Nanometern sowie alle anderen nahe benachbarten Linien im
blau/grünen Spektrum.
Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung der Spektralkurve mit einer wellenselektiven Ausgangskopplerbeschichtung für Schwingungen
eines Argonionenlasers mit einer einzigen Spektrallinie bei 488,0 Nanometern. Beim Austesten von Lasern waren die
Schichten bis jetzt nicht verringert, abgeplatzt oder in Schmelzzyklen bis 500 C gerissen. Die Schicht verschiebt sich
um einen Bereich von 0,7 - 1>0 Nanometern nach unten, wenn die Schicht dem Brennzyklus (frit cycles) und der Teilvakuumumgebung
der Laserröhre ausgesetzt ist. Dieses Verschieben hat sich als hochbeständig und wiederholbar erwiesen, so daß der
Beschichtungshersteller die Schicht entsprechend zentrieren kann. Beim Testen konnte über eine Zeitdauer von über 5.000
Stunden Dauerbetrieb von Laserröhren keine Verringerung der Schicht aufgrund der Plasmaentladung oder ultravioletter
Strahlung beobachtet werden.
- 17 -
Obgleich diese Erfindung im Detail für den Betrieb eines Argonionengaslasers bei 488,0 Nanometern beschrieben ist,
kann die Erfindung ebenfalls zum Betrieb von Argonionengaslasern mit anderen Spektrallinien (z.B. 457,9, 476,5, 514,5,
351,1 und 363,8 Nanometern) verwendet werden..Die Erfindung
ist ebenfalls bei schmalbandiger Wellenauswahl von anderen Lasern, wie z.B. Kryptonlasern, YAG-Stäben oder Flachlasern,
Halbleiterlasern und Ring- oder Farbstofflasern verwendbar.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt alle unter die Ansprüche fallenden Ausführungsformen.
Claims (15)
- AnsprücheLaser, der eine Mehrzahl von Spektrallinien gleichzeitig erzeugt, mit einem Laserraum, einem Verstärkermedium, wenigstens zwei dem Hohlraum zugeordnete Spiegel, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer der Spiegeloberflächen eine Beschichtung vorgesehen ist, die einen Betrieb des Lasers in einem eingeschränkten Wellenlängenbereich ermöglicht, indem Schwingungen innerhalb eines schmalbandigen Wellenlängenbereiches zugelassen und Schwingungen außerhalb des schmalbandigen Wellenlängenbereiches unterdrückt werden.
- 2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung den Betrieb des Lasers bei einer einzigen Wellenlänge ermöglicht, indem Schwingungen bei einer Linie zugelassen und Schwingungen bei benachbarten Spektrallinien unterdrückt werden.
- 3. Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine derartige spektrale Charakteristik aufweist, daß die optischen Reflexionseigenschaften eine Schwingung bei einer Spektrallinie ermöglichen und Schwingungen bei benachbarten Spektrallinien unterdrükken, wobei zur Unterdrückung von Schwingungen bei benachbarten Spektrallinien eine optische Durchlässigkeitder Spiegel vorgesehen ist.
- 4. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein Gaslaser mit inneren Spiegeln ist und wenigstens ein Spiegel eine innere Oberfläche aufweist, die gegen eine Plasmaquelle innerhalb des Gaslaserraums gerichtet ist.
- 5. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Laserspiegel sich außerhalb der Plasmaumgebung befindet.
- 6. Laser nach Anspruch 1, bei der der Laser ein Argonionengaslaser ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Reflexionseigenschaften für Schwingungen bei einer der folgenden Wellenlängen besitzt:a) 457,9 Nanometernb) 476,5 Nanometernc) 488,0 Nanometernd) 514,5 Nanometerne) 351,1 Nanometernf) 363,8 Nanometern.
- 7. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein Kryptongaslaser ist.
- 8. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Mehrschichtenanordnung von di-elektrischen Materialien mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex aufweist, die über einen sehr schmalen Bandbereich reflektiert.
- 9. ' Laser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieWellenlängenbandbreite der Beschichtungsanordnung eineFunktion der Ordnung der Reflexionszone und der optischen Dicke jeder einzelnen Schicht ist.
- 10. Laser nach Anspruch 9, bei dem der Laser ein Argonionengaslaser ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht für einen Betrieb bei einer einzigen Wellenlänge von 488,0 Nanometern ausgebildet ist, und daß die Schicht abwechselnd Schichten aus Aluminiumoxid (Al-OO und Siliziumdioxid (SiO~) aufweist.
- 11. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsanordnung di-elektrische Materialien enthält, die Unterschiede in den optischen Brechungsindizes aufweist, um die schmale Bandbreite des reflektierenden Bandes zu bestimmen.
- 12. Laser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die di-elektrischen Materialien dauernden hohen Temperaturen widerstehen, die für das Abdichten der Spiegel gegenüber der zugehörigen Kammeranordnung ohne Bruch, Abdampfen von dem Substrat oder andere Verringerung der optischen oder physikalischen Eigenschaften der Schicht erfordern.
- 13. Laser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die di-elektrischen Materialien der Vakuumumgebung und der ultravioletten Strahlung der Glimmentladung in den Plasmaröhren von Gaslasern ohne Verringerung der optischen und physikalischen Eigenschaften in der Schicht widerstehen.
- 14. Laser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtanordnung Schichten von Aluminiumoxid (AlpO^) und' Siliziumdioxid (SiO3) enthält.
- 15. Verfahren zum Betrieb eines Lasers mit einer einzigen Wellenlänge, wobei der Laser in der Lage ist bei einer Mehrzahl von Spektrallinien gleichzeitig zu schwingen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spiegeloberfläche mit einer Beschichtung versehen ist, deren optische Eigenschaften ein Schwingen der einen Spektrallinie ermöglichen, während ein Schwingen von eng benachbarten Spektrallinien unterdrückt wird, daß der Spiegel im Verhältnis zum Laserraum in einer Position montiert wird, in der die Spiegelbeschichtung eine Schwingung einer Spektrallinie ermöglicht, während eine Schwingung von eng benachbarten Spektrallinien unterdrückt wird.— 5 —
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