DE3818129A1 - Vorrichtung zum begrenzen von laserstrahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begrenzen von La­ serstrahlen mittlerer und hoher Leistung mit einer den Laser­ strahl begrenzenden Blende.

Laserstrahlen müssen oftmals aus unterschiedlichsten Gründen geometrisch begrenzt werden. Zum Beispiel kann es erforderlich sein, die Abmessungen des Laserstrahls an ein gegebenes opti­ sches System anzupassen, einen Strahl mit einem speziell ge­ formten Querschnitt zu erzeugen, scharfe Strahlbegrenzungen zu erzeugen oder den Strahlöffnungswinkel zu verringern.

Im Stand der Technik werden zur Begrenzung des Laserstrahles meist Blenden verwendet, welche die nicht benötigten Anteile des Laserstrahles absorbieren. Je nach den gewünschten Abmes­ sungen des abgegrenzten Laserstrahles können die Blenden un­ terschiedliche Formen aufweisen. Meist werden kreisförmige Lochblenden oder rechteckige Schlitzblenden verwendet, je nachdem, ob die Abmessung des Laserstrahls ein- oder zweidi­ mensional begrenzt werden soll. Blenden können im Laserstrahl außerhalb des Laser (extracavity) oder im Laserresonator (intracavity) angeordnet werden.

Die bekannten Blendenanordnungen bedingen jedoch dann Probleme, wenn die Leistung des Lasers im mittleren oder höheren Bereich liegt, also einige Watt oder mehr beträgt. Da die bekannten Blenden den Strahl durch Absorption von Strahlanteilen begren­ zen, können sich die Blenden stark erwärmen und Temperaturen von mehr als 100°C annehmen. Diese Erhitzung der Blenden führt zu einer Erwärmung der umgebenden Luft, wodurch an den Rändern der Blenden Schlieren entstehen können. Es ändert sich die Dichte der Luft unmittelbar an den Rändern der Blende, so daß eine Inhomogenität des Brechungsindex in diesem Bereich auf­ tritt, welcher die Schlierenbildung verursacht.

Derartige Schlieren stören die geradlinige Ausbreitung des La­ serstrahls. Die Schlieren beeinträchtigen die Qualität des Laserstrahls und können unter ungünstigen Umständen sogar die Wirkung einer oder mehrerer Blenden, die den Strahl scharf begrenzen oder den Strahlöffnungswinkel einengen sollen, teilweise wieder aufheben. Durch die Schlieren werden die Randpartien des Laserstrahls unregelmäßig gebeugt, so daß die scharfen Randbegrenzungen wieder verwischt werden und Teile des Strahls in solche Richtungen gelenkt werden können, die durch die Blenden gerade abgeblockt werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Begrenzen von Laserstrahlen mittlerer und hoher Leistung zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln eine scharfe Strahlbe­ grenzung ohne Störungen gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der La­ serstrahl durch eine Blende begrenzt wird, die zumindest teil­ weise verspiegelt und so in bezug auf den Laserstrahl angeord­ net ist, daß die von der Blende reflektierten Strahlteile von der Laserstrahlachse weggerichtet sind. Der Begriff "weggerich­ tet" ist so zu verstehen, daß die reflektierten Strahlteile aus dem Laserstrahl entfernt werden. Dabei können sie die Strahl­ achse auch zuvor schneiden.

Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Verspiegelung der Blende erfolgt keine oder nur eine vernachlässigbar geringe Er­ hitzung derselben. Die Energie der ausgeblendeten Strahlanteile wird im wesentlichen reflektiert, also von der Blende wegtrans­ portiert. Die Blende ist so weit verspiegelt, daß sie bei der Wellenlänge des Laserstrahls nicht oder nur unwesentlich, d.h. nur einige Prozent, absorbiert.

Da die von der Blende reflektierten Strahlteile aufgrund der guten Richtungscharakteristik des Lasers ebenfalls relativ scharf ausgerichtet sind, können sie vollständig aus dem Laser­ strahl herausreflektiert und auf einen Absorber gerichtet wer­ den, der hinreichend weit vom Laserstrahl entfernt angeordnet ist, so daß eine eventuelle Erhitzung des Absorbers keine Stö­ rungen des Laserstrahls verursachen kann.

Erfindungsgemäß sind also die verspiegelten Blenden derart in bezug auf die Laserstrahlachse angeordnet, daß die Spiegelflä­ chen einen anderen Winkel als 90° mit der Strahlachse bilden.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zum Begrenzen von Laserstrahlen mittlerer und hoher Leistung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Blende 1, 1′ im Laserstrahl 2 angeordnet. Die Figur zeigt einen Horizontalschnitt durch die Blende, wel­ che beispielsweise schlitzförmig oder kreisförmig sein kann. Bei einer kreisförmigen Blende würde Fig. 1 auch einen Verti­ kalschnitt wiedergeben.

Die von der Blende 1, 1′ reflektierten Strahlteile 3, 3′ des Laserstrahls 2 sind von der Laserstrahlachse weggerichtet und werden entfernt vom Laserstrahl 2 durch einen geeigneten Ab­ sorber (nicht gezeigt) aufgefangen.

Die Blende 1, 1′ ist zumindest in den Bereichen verspiegelt, auf welche der einfallende Laserstrahl 2 trifft. Dabei kann es sich bei der Blende um poliertes Metall, speziell beschichtetes Glas oder um eine andere Art von Spiegel handeln.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Abwandlungen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und sind unmittelbar verständlich. Die Variante gemäß Fig. 3 hat den Vorteil, daß die reflektierten Strahlteile 3, 3′ in die gleiche Richtung gerichtet sind, so daß sie von einem einzigen Absorber aufgefangen werden können. Es ist mög­ lich, die Spiegelflächen der Blenden 1, 1′ so zu gestalten, daß die reflektieren Strahlteile 3, 3′ wahlweise auf ein bestimmtes Ziel gerichtet werden können. Auch können die reflektierten Strahlteile 3, 3′ selbst als Hilfsstrahl Verwendung finden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Begrenzen von Laserstrahlen mittlerer und hoher Leistung mit einer den Laserstrahl begrenzenden Blende, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (1, 1′) verspiegelt und so in bezug auf den Laserstrahl (2) angeordnet ist, daß die von der Blende reflek­ tierten Strahlteile (3, 3′) von der Laserstrahlachse (A) weg­ gerichtet sind.