DE3688947T2

DE3688947T2 - Instabiler optischer Resonator und Laser.

Info

Publication number: DE3688947T2
Application number: DE86303388T
Authority: DE
Inventors: Reuven Nir
Original assignee: Welding Institute England
Current assignee: Welding Institute England
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2006-05-03
Also published as: KR900000837B1; CA1277757C; EP0202807B1; IL75117A; KR860009513A; DE3688947D1; IL75117A0; ATE93999T1; JPH0654818B2; US4780882A; JPS61281569A; EP0202807A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf instabile optische Resonatoren und auf Laser.
Alle bekannten Laser weisen folgende drei grundlegenden Elemente auf: ein Lasermedium, welches Atome, Ionen oder Moleküle, die die Lichtverstärkung unterstützen, vorsieht, eine Energiequelle, um das Medium zu erregen, und einen optischen Resonator, um für die Rückleitung des verstärkten Lichtes zu sorgen.
Eines der üblichsten Lasermedien, die zur Zeit in Lasern gebraucht werden, ist Gas. Festkörperlaser sind ebenfalls reichlich vorhanden und in industriellen Anwendungen benutzt. Eine übliche Quelle zur Erregung des Lasermediums ist eine elektrische Entladung, obwohl ebenfalls viele andere Mittel zur Erregung zur Verfügung stehen.
Die optischen Resonatoren sind von verschiedenen Formen und Konstruktionen, wie in vielen Veröffentlichungen umrissen wurde, wie z. B. von M.W. Sasnett in "Comparing Industrial Co&sub2; Lasers" in Lasers & Applications, September 1984, Seite 85-90 oder von W.G. Burnell in "Review of CW High-Power Laser Technology", United Aircraft Research Laboratories - East Hartford, Connecticut, Oktober 1973, UAR-M132.
Die optischen Resonatoren werden so gebaut, daß sie für ein großes laserndes (Laserstrahl aussendendes) Volumen und eine große lasernde Masse sorgen. Die allgemein üblichen Konstruktionen von Gaslasern sind vom "coaxial" Typ mit einer langen und schmalen Form, wie z. B. eine Röhre mit zwei an beiden Enden liegenden Spiegeln, zwei zwischen den Spiegeln liegenden Elektroden und dem in das Rohr so eingeleiteten Gas, daß dieses in Richtung des in dem Resonator erzeugten Laserstrahls fließt.
Solch eine Konstruktion hat einige Nachteile. Die lange Strecke zwischen den Spiegeln macht es schwierig, eine genaue permanente relative Position zwischen den Spiegeln beizuhalten, wie es für ein genaues Arbeiten des Lasers grundlegend ist. Ein weiterer Nachteil kommt von der großen Entfernung zwischen den Elektroden. Da die Erregungsspannung proportional zur Entfernung und zum Druck ist, muß ein mit großer lasernder Masse arbeitender Laser eine hohe Erregungsspannung benutzen, so daß viele Sicherheitsprobleme und technische Probleme hervorgerufen werden. Weiterhin erhöht die Reibrate des entlang des Rohres fließenden Gases dessen Temperatur und dessen Verweilzeit im Rohr, so daß dessen Fähigkeit, Laserstrahlen auszusenden, abnimmt und die Anwendung einer Hochleistungsgaspumpe erforderlich ist.
Um diese Probleme zu überwinden und für effizientere Laser zu sorgen, sind Laser mit anderen geometrischen Konstruktionen entwickelt worden. Eine solche Konstruktion ist die sogenannte "Kreuzfluß"- Konstruktion, in welcher der Resonator durch zwei Spiegel hohen Oberflächenbereichs gekennzeichnet ist. Die Elektroden liegen in einer Ebene mit den Spiegeln und das Gas fließt senkrecht zur Richtung des Laserstrahls in den Resonator. Solch eine Konstruktion erlaubt eine signifikante Verkürzung der Verweilzeit des Gases im Resonator. Dennoch wird, da das Gas nicht gleichmäßig entlang des Resonators erwärmt wird, die elektrische Entladung in den Zonen höher sein, in denen der elektrische Widerstand geringer und die Gastemperatur höher ist, d. h. in den in geringerem Maße Laserstrahlen aussendenen Zonen.
Eine andere bekannte Konstruktion ist der "Kreuzstrahl" Typ, in welchem die elektrische Entladung und der Gasfluß dieselbe Richtung haben und die Spiegel hierzu senkrecht stehen. In solchen Konstruktionen beeinflußt die Inhomogenität der Temperatur nicht störend die elektrische Entladung. Dennoch ist, da der Strahl entlang der inhomogenen Wärmezonen fortschreitet, die Erregung in den wärmeren Zonen, den Zonen geringster Effizienz in bezug auf das Aussenden der Laserstrahlen, vorherrschend.
Ein zusätzlicher Nachteil beider Konstruktionen "Kreuzstrahl" und "Kreuzfluß" ist, daß nur ein sehr kleiner Teil des Gasvolumens im Resonator für die Erzeugung des Strahls verwendet wird.
In allen bekannten Konstruktionen, wie oben beschrieben, ist die Erregung des lasernden Mediums nicht symmetrisch, und daher wird ein unsymmetrischer Laserstrahl erzeugt. Darüberhinaus bewirkt die hohe Temperatur entlang des Resonators Ungleichförmigkeiten in der Strahlausgabe, so daß dadurch die Symmetrie des Strahlenquerschnitts und des Modus beeinträchtigt wird.
Die Anwendung der konischen Spiegel in optischen Resonatoren ist bekannt, wie aus U.S. Patent Nr. 4 164 366, welches einen mit optisch verbundenen Hohlräumen geformten Resonator offenbart, der einen Leistungsentzugshohlraum und einen Modensteuerungshohlraum, Mittel zum Koppeln der beiden Hohlräume und eine konische Reflexionsoberfläche aufweist. Der dort offenbarte bekannte Resonator ist ein nicht symmetrisches komplexes System mit vielen Komponenten und dadurch ist der Zusammenbau und die Ausrichtung des Resonators schwierig.
Die europäische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 0 100 089 offenbart einen Laser mit einem Resonator, der unter anderem im wesentlichen konische Reflexionsoberflächen für die Aussendung des Laserstrahls aufweist. Jedoch hat der bekannte Resonator einen langen und nicht symmetrischen Aufbau mit einer Mehrzahl von Reflektoren, wodurch eine Komplexität im Aufbau und Arbeitsweise erkennbar ist.
U.S Patent Nr. 4 025 172 beschreibt einen zusammengesetzten instabilen Resonator, der ein Paar axial angeordneter rotationssymmetrischer Spiegel und eine zentral angeordneten konischen Faltspiegel aufweist. Der Leistungsentzugshohlraum ist bestimmt, eine im allgemeinen zylindrische Gestalt zu haben und zwischen dem Paar aus rotationssymmetrischen Spiegeln und Faltspiegeln zu liegen.
Die deutsche Offenlegungsschrift 24 45 597 beschreibt ebenfalls einen instabilen Resonator. In dieser Konfiguration ist der Leistungsentzugshohlraum nicht rotationssymmetrisch. Ähnlich zeigt das U.S. Patent Nr. 4 164 366 einen Resonator mit einem rotationssymmetrischen Faltspiegel und in welchem die Leistungsentzugshohlräume nicht rotationssymmetrisch sind.
U.S. Patent Nr. 3 950 712 offenbart einen instabilen optischen Resonator, der aufweist: einen im wesentlichen ringförmigen Reflektor, der um eine Mittelachse angeordnet und ihr im allgemeinen zugewandt ist und eine ringförmige Reflexionsfläche aufweist; einen zentralen rotationssymmetrischen Reflektor, der symmetrisch entlang genannter Mittelachse angeordnet ist und eine konische zentrale Abstrahlfläche aufweist; und einen zwischen dem ringförmigen Reflektor und dem zentralen Reflektor liegenden rotationssymmetrischen Leistungsentzugshohlraum, wobei der zentrale Reflektor so eingerichtet ist, daß ein Teil des Lichtes im Leistungsentzugshohlraum aus dem Leistungsentzugshohlraum als Laserausgang reflektiert wird. Der instabile Resonatorhohlraum, von welchem der Leistungsentzugshohlraum einen Teil bildet, hat einen aktiven Teil, der zwischen dem zentralen Reflektor und einem entlang der Mittelachse verteilten Endreflektor liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein instabiler Resonator, wie im Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 3 spezifiziert, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des instabilen Resonators durch den ringförmigen Reflektor und den zentralen Reflektor bestimmt sind.
Dort ist ein Ort optischer Achsen bestimmt, die sich zwischen dem ringförmigen Reflektor und dem zentralen Reflektor im allgemeinen zentrisch zum Leistungsentzugshohlraum erstrecken. Die optischen Achsen haben eine radiale und vorzugsweise eine axiale Komponente. Aus Bequemlichkeit wird der Ort optischer Achsen nachfolgend als "optische Achse" bezeichnet. Die optischen Achsen bestimmen einen Winkel α in Bezug auf die Mittelachse.
Es sollte verständlich sein, daß aufgrund des rotationssymmetrischen Aufbaus des Resonators gemäß der Erfindung, die optische Achse eine sich zwischen dem ringförmigen Reflektor und dem zentralen Reflektor erstreckende unbegrenzte Anzahl von optischen Achsen aufweist. Die optische Achse formt eine ebene Ringoberfläche, wenn der Winkel α gleich 90 Grad ist, oder eine gekrümmte Oberfläche eines Kegelstumpfes, wenn der Winkel α kleiner als 90 Grad ist. Daher verweist die in der Patentbeschreibung erwähnte optische Achse eigentlich auf solche Oberflächen.
Die "optische Achse" gibt die Hauptrichtung des Strahls zwischen dem ringförmigen Reflektor und dem zentralen Reflektor wieder und ist normal zur Mitte einer gedachten Linie, die die Kanten des ringförmigen Reflektors verbindet.
Der Resonator sollte Mittel beinhalten, um den ringförmigen Reflektor mit dem zentralen Reflektor zu verbinden, ohne die dazwischen passierenden Strahlen störend zu beeinflussen.
Der rotationssymmetrische zentrale Reflektor ist einer der Bauteile vom Resonator, der zu der Aussendung eines rotationssymmetrischen Laserstrahls mit einer hohen Leistungsdichte und einem kleinen Durchmesser, hauptsächlich mit Gauß'scher Verteilung, beiträgt.
Die Anwendung von konischen Reflektoren zur Aussendung eines Laserstrahls von einem Resonator ist wegen der teilweisen Absorption des einfallenden Lichtes, die eine massive Erwärmung des Kegels bewirkt, als problematisch bekannt. Lichtabsorption ist geringer, wenn der einfallende Strahl die Reflexionsoberfläche in einem kleinen Winkel bezogen auf diese trifft. Deshalb ist die konische Oberfläche der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein schmaler Kegel, d. h. ein Kegel mit einem großen Höhen-zu-Grunddurchmesser-Verhältnis für minimale Lichtabsorption und minimale Erwärmung des zentralen Reflektors. Ein schmaler Kegel mit großem Oberflächenbereich kann auch effizienter gekühlt werden als ein breiter kurzer Kegel mit kleinem Oberflächenbereich.
Der Anmelder hat herausgefunden, daß eine signifikante Vergrößerung des Reflexionsbereichs des rotationssymmetrischen Reflektors erreicht werden kann, wenn diese so gestaltet ist, daß der schmale Kegel auf der Spitze eines sehr viel breiteren Kegelstumpfes liegt. Es ist vorzuziehen, daß mindestens ein Segment des zentralen Reflektors einen gekrümmten Oberflächenbereich hat.
Die optische Achse ist eben, wenn der Winkel α gleich 90 Grad ist. Dennoch ist es zu bevorzugen, daß der Winkel α von 90 Grad verschieden ist, um so die Verstärkung derjenigen Strahlen zu verhindern, die zwischen der Reflexionsoberfläche des ringförmigen Reflektors, ohne den zentralen Reflektor zu treffen, verlaufen. Solche Strahlen würden, wenn sie gebildet sind, die Stärke des vom Resonator ausgesendeten Laserstrahls beeinträchtigen. Der Winkel α ist vorzugsweise in einem Bereich von 85 bis 60 Grad.
Die Lage des zentralen Reflektors relativ zum im wesentlichen ringförmigen Reflektor ist so gewählt, daß die "optische Achse" zwischen dem Mittelpunkt des ringförmigen Reflektors und dem zentralen Reflektor liegt und durch den Winkel α festgelegt ist.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch den Gebrauch des oben beschriebenen instabilen Resonators in Lasern (Ansprüche 7-9) und ein Gaslasergerät (Anspruch 10), das den oben beschriebenen Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung anwendet. Das Lasergerät kann einen Laser oder einen Laserverstärker aufweisen.
Das Lasergerät ist vorzugsweise ein Gaslaser, wie z. B. ein Kohlendioxidlaser, in welchem das Lasermedium eine Mischung aus Kohlendioxid, Stickstoff und Helium aufweist. Jedoch kann der Laser ebenfalls benutzen:
andere Gase, wie z. B. eine Mischung aus Helium und Neon oder Argon oder andere; durch eine chemische Reaktion im sogenannten "chemischen Laser" erzeugte Medien; feste Medien, wie z. B. Nd-YAG, Rubin, Glas oder andere; oder flüssige Medien.
Die Erregung des Lasermediums kann durch jede der bekannten Methoden, wie z. B. durch elektrische Entladung (Wechselstrom, Gleichstrom oder Funkfrequenz), optische Pumpen, chemische Reaktionen oder irgendeine Kombination dieser Techniken durchgeführt werden.
Wenn das Lasermedium ein festes Material ist, wird die Erregung vorzugsweise durch optisches Pumpen, wie z. B. durch eine Blitzlampe, durchgeführt. Wenn das Lasermedium ein Gas ist, wird die Erregung vorzugsweise durch Mittel elektrischen Entladens durchgeführt.
Die Elektroden, die beim Resonator benutzt werden, sind vorzugsweise aus Metall hergestellt und in einer kompakten Form gestaltet, wie z. B. ein dichtes Netz, ein perforiertes Metallblech oder eine bienenwabenartige Struktur, um die höchstmögliche Rate der Erregung ohne Behinderung des durch die Elektroden fließenden Gases zu erreichen. Alternativ können die Elektroden aus Kohlenfasern in einer "bürstenähnlichen" Konfiguration gemacht werden, um hohe elektrische Konzentration pro Bereicheinheit durch die sehr geringe Dicke der Fasern zu erreichen.
Die Elektroden können im Laser so angeordnet werden, daß deren aktive Oberflächen parallel zur optischen Achse zu beiden Seiten des Strahls liegen, so daß sie die optischen Pfade der Strahlen nicht störend beeinflussen.
Alternativ können beide Elektroden auf der gleichen Seite des Strahls, stromaufwärts der Gasströmung, liegen. Als eine weitere Alternative können mehr als zwei Elektroden in einer Konfiguration, bei der zwei oder mehr Elektroden auf einer Seite des Strahls liegen und eine oder mehr Elektroden auf der anderen Seite des Strahls liegen, angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun durch nicht begrenzende Ausführungsformen mit Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Resonators in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Draufsicht des Resonators in Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht eines Gaslasers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Elektroden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist und deren relative Lage im Resonator in Fig. 1 zeigt;
Fig. 5 eine Draufsicht der Elektroden in Fig. 4 ist; und
Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht eines Festkörperlaserresonators in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
In Fig. 1 ist der Resonator 1 durch einen im wesentlichen ringförmigen konkaven Spiegel 9 mit Reflexionsoberfläche 9' und einen entlang der Mittelachse 17 des Resonators liegenden zentralen Spiegel 11 bestimmt. Ein Hohlzylinder 32 dient als eine Basis für den Spiegel 9 und ist durch einige Streben 33 an der zylindrischen Struktur 31 befestigt, welche als ein Halter für den Spiegel 11 dient. Der Zylinder 32 und die Streben 33 stellen sicher, daß die Spiegel 9 und 11 eine konzentrische Struktur bilden.
Die optische Achse 18 ist normal zum ringförmigen Spiegel 9 und bildet einen Spitzen Winkel mit der Mittelachse 17. Gegenüber dem Spiegel 9 ist ein Segment 13 des Spiegels 11 gelegen. Der Reflexionsoberflächenbereich 13' des Segments 13 hat eine ringförmige konvexe Form mit der gleichen "optischen Achse" 18. Das Segment 13 ist auf dem Segment 12 des zentralen Spiegels 11 angeordnet. Die Reflexionsoberfläche 12' des Segments 12 hat eine gekrümmte zur optischen Achse 18 senkrechte Oberfläche eines Kegelstumpfes. Auf der Spitze des Segments 13 sind Kegelsegmente 29 und 28 gelegen. Das Segment 29 hat die Form eines Kegelstumpfes mit einer Reflexionsoberfläche 29' und das Segment 28 hat die Form eines vollen schmalen Kegels mit einer Reflexionsoberfläche 28'.
Ebenfalls in Fig. 1 sind die Elektroden 2 und 2' gezeigt, um im Lasergerät, das den Resonator 1 enthält, benutzt zu werden. Der Klarheit zuliebe ist nicht die vollständige Querschnittsansicht der Elektroden gezeigt, sondern nur die Lage ihrer schematischen Querschnitte. Ein Element 55 des durch die Elektroden 2 und 2' erregten Verstärkungsmediums ist mit dem Bezugszeichen 55 versehen.
Die Spiegel 9 und 13 sind konfokal, und deshalb ist der Resonator ein konfokaler instabiler Resonator. Der Resonator hat eine große geometrische Vergrößerung, um für eine Moden-Unterscheidung gegenüber radialen und azimutalen Moden höherer Ordnung zu sorgen, so daß der Modus mit dem geringsten Verlust, typischerweise der Grundwellenmodus unterster Ordnung, stark bevorzugt wird. Der Resonator ist ein konvergierendes-divergierendes optisches System, das zum Expandieren und zum Komprimieren darin durch wiederholte Reflexion zwischen den Spiegeln 9 und 13 zirkulierender elektromagnetischer Strahlung fähig ist. Im Betrieb wird die Strahlung innerhalb des Resonators zur "optischen Achse" 18 hin durch vielfache Reflexion zwischen den konkaven und konvexen Oberflächen der Spiegel in einen um die optische Achse 18 des Resonators konzentrierten diffraktionsdominierten Anteil komprimiert. Schließlich führt Beugungs-Streuung die komprimierte nach innen fortschreitende Strahlung zum Expandieren, welches die komprimierte Strahlung in eine nach außen fortschreitende Strahlung überführt, die einen Modus mit den geringsten Verlusten hat, welche den ganzen Oberflächenbereich des Spiegels 13 füllt. Die Strahlungen expandieren weiter zum Spiegel 9, wo sie zum Spiegel 29 und dann zum Spiegel 28 reflektiert wird und verläßt den Spiegel 28 als ein justierter Strahl der Strahlung mit einem kreisförmigen Querschnitt. Ein Teil des Strahls reflektiert von Spiegel 9 zum Spiegel 12 und wiederholt den gleichen Weg bis er ebenfalls vom Spiegel 28 und aus dem Resonator heraustritt.
Verstärkung findet ebenfalls zwischen Spiegel 9 und 11 statt, da die Elektroden 2 und 2' Energie zur Erregung des Lasermediums im Raum zwischen dem Spiegel und den Elektroden liefern.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Resonators in Fig. 1. Die Streben 33 befestigen den Spiegel 11 am Zylinder 32, auf welchem der konkave Spiegel 9 mit der Reflexionsoberfläche 9' angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Gaslasers, in dem der Resonator der Fig. 1 eingebaut ist, und zwei konzentrische Elektroden 2 und 2' parallel zur optischen Achse 18, alle im Gehäuse 3 plaziert. Das Gehäuse 3 ist im wesentlichen von zylindrischer Form, wobei seine Mittelachse die Mittelachse 17 des Resonators ist.
An einem Ende des Gehäuses 3 ist ein Fenster 6 vorgesehen, um es dem Laserstrahl zu ermöglichen, vom oberen Segment des Spiegels 11 herauszutreten. Ein Gebläse 4 ist für die Zirkulation des Lasergases in den und aus dem Resonator vorgesehen. Das Gebläse 4 ist entlang der Mittelachse plaziert. Einige Wärmetauschereinheiten füllen den größten Teil des Restes vom Gehäuseraum. In der Figur ist nur eine ringförmige Wärmetauschereinheit 5 gezeigt. Die genaue Anordnung der Wärmetauschereinheit ist nicht wichtig. Vorzugsweise setzen sich die Wärmetauschereinheiten aus dünnen Metallrohren (nicht in Fig. 3 gezeigt) mit hohem Wärmeleitwert zusammen; Kühlflüssigkeit wird in den Metallrohren zirkuliert, um das Kühlen des Lasergases zu ermöglichen. Das Lasergas in Fig. 3 wird durch das Gebläse 4 zirkuliert, welches bewirkt, daß das Gas durch Elektrode 2', Resonator 1, Elektrode 2, Wärmetauschereinheit 5 und zurück zum Gebläse 4 geführt wird. Die Gasströmung ist durch die Pfeile 100 bezeichnet.
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht der Elektroden 2 und 2', wenn sie im Resonator 1 angeordnet sind. Jede der Elektroden 2 und 2' hat die Form einer gekrümmten Oberfläche eines Kegelstumpfes, und sie sind konzentrisch in einer gegenseitigen Abstandsbeziehung um die Mittelachse 17 gelegen.
Die Elektrode 2 ist oberhalb des optischen Pfades der zwischen dem konkaven Spiegel 9 und dem zentralen Spiegel 11 reflektierten Strahlen gelegen, während die Elektrode 2' unterhalb des optischen Pfades gelegen ist. Die Elektroden 2 und 2' sind parallel zum optischen Pfad des Strahls.
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf Fig. 4, die der Klarheit zuliebe nur die obere Elektrode 2 mit einer Netzstruktur, die aus strahlenförmig angeordneten Metalldrähten 36 und konzentrischen Metalldrähte 37 besteht, zeigt. Dort gibt es einen Zwischenraum 38 zwischen dem unteren Rand 40 der Elektrode und dem Spiegel 9 und einen Zwischenraum 39 zwischen dem inneren oberen Rand 41 der Elektrode und dem Spiegel 11. Diese Zwischenräume sind notwendig, um Lichtbogenbildung zwischen den Elektroden und den Metalloberflächen der Spiegel zu verhindern.
Fig. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Festkörperlaserresonators 19 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Der Resonator 19 hat einen ringförmigen Spiegel 20 mit einer Reflexionsoberfläche 20', und ein zentraler Spiegel 11 ist so angeordnet, daß die "optische Achse" 18 einen Winkel α mit der Mittelachse 17 bildet. Spiegel 11 hat den gleichen Aufbau wie Spiegel 11 in Fig. 1. Das Lasermedium ist aus festem Material, wie z. B. Nd-Yag, und es füllt das Volumen zwischen Spiegel 20 und Spiegel 11.
Der optische Pfad der Strahlen im Resonator ist identisch mit dem optischen Pfad der Strahlen in Fig. 1 und der aus dem Resonator 19 austretende, durch die äußersten Strahlen 14 und 27 bestimmte Strahl hat einen kreisförmigen Querschnitt. Ebenfalls in Fig. 6 sind schematisch zwei ringförmige Blitzlampen 7 und 8 gezeigt, die für das optische Pumpen des Lasermediums benutzt werden. Die Blitzlampen sind außerhalb des optischen Pfades des Strahls gelegen.

Claims

1. Instabiler optischer Resonator (1), der aufweist:

einen im wesentlichen ringförmigen Reflektor (9), der um eine Mittelachse (17) angeordnet und dieser im allgemeinen zugewandt ist und der mindestens eine ringförmige Reflexionsfläche (9') aufweist;

einen zentralen rotationssymmetrischen Reflektor (11), der symmetrisch entlang genannter Mittelachse (17) angeordnet ist und mindestens eine konische zentrale Reflexionsfläche (12', 13', 28', 29') aufweist; und

einen zwischen dem ringförmigen Reflektor (9) und dem zentralen Reflektor (11) liegenden rotationssymmetrischen Leistungsentzugshohlraum, wobei der zentrale Reflektor (11) so eingerichtet ist, daß ein Teil des Lichtes im Leistungsentzugshohlraum aus dem Leistungsentzugshohlraum als Laserausgang reflektiert wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des instabilen Resonators durch den ringförmigen Reflektor (9) und den zentralen Reflektor (11) bestimmt sind.

2. Resonator nach Anspruch 1, in welchem ein Ort optischer Achsen (18), der eine radiale Komponente hat und sich zwischen dem ringförmigen Reflektor (9) und dem zentralen Reflektor (11) im allgemeinen zentrisch zum Leistungsentzugshohlraum erstreckt, eine gekrümmte Kurve eines Kegelstumpfes bestimmt.

3. Resonator nach Anspruch 1 oder 2, der weiterhin außerhalb des Leistungsentzugshohlraum liegende Mittel (33) aufweist, welche den ringförmigen Reflektor (9) und den zentralen Reflektor (11) verbinden.

4. Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welchem genannter Reflektor (11) einen auf zwei Kegelstümpfe (12, 29) befestigten Kegel aufweist.

5. Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welchem der ringförmige Reflektor (9) konkav gekrümmt ist und eine (13') der mindestens einen zentralen Reflexionsflächen eine konvex gekrümmte Oberfläche ist.

6. Resonator nach Anspruch 2, in welchem der Winkel zwischen der Mittelachse (17) und den optischen Achsen (18) in einem Bereich von 60 Grad bis 85 Grad liegt.

7. Anwendung eines Resonators (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Gaslaser.

8. Anwendung eines Resonators (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Flüssigkeitslaser.

9. Anwendung eines Resonators (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Festkörperlaser.

10. Gaslasergerät, das aufweist:

einen instabilen Resonator (1) gemäß Anspruch 1;

ein Paar Elektroden (2, 2'), die um die Mittelachse und konzentrisch zu ihr gelegen sind, wobei die Elektroden radial auswärts vom zentralen Reflektor (11), jedoch radial einwärts vom ringförmigen Reflektor, außerhalb des Leistungsentzugshohlraums und parallel zu einem Ort optischer Achsen (18), der eine radiale Komponente hat und sich zwischen dem ringförmigen Reflektor (9) und dem zentralen Reflektor (11) im allgemeinen zentrisch zum Leistungsentzugshohlraum erstreckt, angeordnet sind;

ein Gehäuse (3), das ein Fenster (6) im Scheitelpunkt einer (28') der mindestens einen konischen zentralen Reflexionsflächen des zentralen Reflektors (11) hat;

Mittel (4), um das Lasergas in den Resonator in einer Strömungsrichtung parallel zur Mittelachse (17) des Resonators zu bewegen; und

Mittel (5), um das Lasergas im Gehäuse (3) zu kühlen.

11. Lasergerät nach Anspruch 10, in welchem genannte Elektroden (2, 2') aus Metall gemacht und perforiert sind, um es zu ermöglichen, daß das Gas dort hindurch strömt.

12. Lasergerät nach Anspruch 10, in welchem die Elektroden (2, 2') aus einer Kohlefaserstruktur gemacht sind.

13. Lasergerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das weiterhin Erregungsmittel aufweist, die Wechselstrom-, Gleichstrom oder Funkfrequenzerregungsmittel oder deren Kombinationen aufweisen.

14. Lasergerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, in welchem die Mittel (5) zum Kühlen des Lasergases im Gehäuse (3) angeordnete Wärmetauschereinheiten aufweisen.

15. Lasergerät nach einem der Ansprüche 10 bis 14, in welchem das Gasbewegungsmittel (4) ein im Gehäuse im wesentlichen entlang der Mittelachse (17) des Resonators (1) angeordnetes Gasgebläse (4) aufweist.