DE4027559A1 - Laserkavitaet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laserkavität gemäß den Gattungsbe­ griff des Anspruchs 1.

Solche Laserkavitäten sind an sich bekannt. Hierbei werden zwei Grundty­ pen zum Pumpen von laseraktiven Materialien unterschieden, einmal die abbildende Kavität, wie sie schematisch in der Fig. 1 skizziert ist und zum andermal die diffuse Kavität, deren Typ der Fig. 2 zu entnehmen ist.

Die abbildenden Kavitäten zeichnen sich durch einen guten Wirkungsgrad aus, der auf die Optimierung der Geometrie zurückzuführen ist, weil durch die Treffer nach Einfachreflexion hier möglichst viel Pumpenergie - also die Anregungsstrahlung - von der Pumpquelle zum laseraktiven Ma­ terial gelangt. Der Nachteil solcher abbildenden Kavitäten ist jedoch, daß die Verteilung der Pumpenergie im laseraktiven Material - beispiels­ weise im Kristall - nicht homogen ist und Zentren höherer Energie aus­ bilden.

Um eine homogene Ausleuchtung des laseraktiven Materials zu erreichen, werden enggekoppelte diffuse Kavitäten verwendet. Diese jedoch haben den Nachteil, daß die diffus reflektierte Strahlung nicht direkt auf das la­ seraktive Material gerichtet ist und die Strahlungsenergie, die das La­ sermaterial trifft, sich in zwei Anteile teilt, wie aus der Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist. Der eine Anteil trifft direkt das laseraktive Material und der andere Anteil trifft ihn als diffuse Reflexionsstrah­ lung von der Kavität. Dies beeinträchtigt jedoch den Wirkungsgrad.

Bei der Konzeption von Lasergeräten wurde bisher beim Stand der Technik von der Beurteilung ausgegangen, ob ein hoher Wirkungsgrad vordringlich gefordert ist oder ob eine gute Homogenität benötigt wird und dement­ sprechend dann die abbildende oder diffuse Kavität ausgewählt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kavität der eingangs genannten Art zu schaffen, die sowohl einen hohen Wirkungsgrad als auch eine gute Homogenität gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge­ löst. In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen aufgezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Eines dieser Ausführungsbeispiele wird in den Figuren der Zeichnung vergleichend dem Stand der Technik gegenüberge­ stellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemabild einer abbildenden Kavität,

Fig. 2 ein Schemabild einer diffusen Kavität,

Fig. 3 ein Schemabild des beschriebenen Ausführungsbeispiels einer Ka­ vität.

Die Kavitäten 10 sowohl des Standes der Technik als auch der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform setzen sich aus einer Pumplichtquelle 11 und dem laseraktiven Material 12 zusammen. Die Querschnittsform der Ka­ vitäten ist je nach der vorliegenden Gesamtkonzeption des Lasers vor­ zugsweise elliptisch (Fig. 1) oder parallel mit kreisförmigen oder para­ belförmigen Abrundungen (Fig. 2, 3). Die Innenverspiegelung der Kavität 10 wird nun so durchgeführt, daß ein Teil 15 diffus reflektierend ist und der andere Teil 16 abbildend.

Speziell die Reflektoranteile auf den Außenseiten von Pumplichtquelle 11 und laseraktiven Material 12 sind in einer diffusen Reflexionsausbildung sehr ineffizient, deshalb wird nun vorgeschlagen, diese Partien als so­ genannte "abbildende Reflektorstelle" 16 auszubilden und dadurch die Mehrfachreflexion in der Kavität zu reduzieren, was jedoch zu einer Steigerung des Wirkungsgrades führt. Hierbei wird beispielsweise der pa­ rallel zu dem Zwischenraum liegende axiale Teil 15 der Kavität 10, der von den Achsen A₁ und A₂ gebildet wird, diffus reflektierend ver­ spiegelt und die beiden im Querschnitt kreis- oder parabelförmigen seit­ lich abschließenden axialen Teile 16 abbildend reflektierend.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel, wird vorgeschlagen, durch eine bestimmte Anordnung von einer Mischung von diffuser und abbildender Re­ flektorflächen 15, 16 eine definierte Ausleuchtung des laseraktiven Ma­ terials 12 durch die Pumplichtquelle zu erreichen.

Weiterhin kann es entsprechend der gewählten Laserkonzeption von beson­ derem Vorteil sein, wenn der Grad des Reflexionsvermögens im diffusen Bereich 15 an seinen Beginn zu seiner Mitte hin kontinuierlich zunimmt und vom Maximumbereich kontinuierlich wieder abnimmt und in den abbil­ denden Reflexionsbereich 16 stufenlos übergeht, der sich auch in seinem abbildenden Reflexionsvermögen bis zu einem Maximalwert in seinem Mit­ telbereich steigert und dann wieder abnimmt bis zu einem stufenlosen Wiedereintritt in den diffusen Bereich 15. Hierzu sind zahlreiche Va­ rianten und Abwandlungen möglich.

Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen sind nun Kavitätkonzeptio­ nen geschaffen, die die Effizienz des Laserlichtpumpens wesentlich er­ höhen und einen nicht unbeträchtlichen Qualitätsgewinn mit sich bringen. Auch wird die Lebensdauer der Pumplampen verlängert.

Claims (3)

1. Laserkavität zum optischen Pumpen von laseraktiven Materialien mittels einer Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der einen el­ liptischen, parabelförmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisende Re­ flektor (10) der Kavität partiell diffus (15) und abbildend (16) reflek­ tierend ausgebildet ist.

2. Laserkavität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel zu dem Zwischenraum, der von den Achsen (A₁, A₂) der Licht­ quelle (11) und dem laseraktiven Material (12) gebildet wird, liegende axiale Teil (15) der Kavität (10) diffus reflektierend verspiegelt ist und die beiden seitlichen axialen Teile (16) der Kavität (10) abbildend reflektierend ausgebildet sind.

3. Laserkavität nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad des Reflexionsvermögens im diffusen Bereich (15) an seinem Beginn zu seiner Mitte hin kontinuierlich zunimmt und vom Maximumbereich kontinuierlich wieder abnimmt und in den abbildenden Reflexionsbereich (16) übergeht, bei dem sich das abbildende Reflexionsvermögen ebenfalls bis zu einem Maximalwert in seinem Mittelbereich steigert und dann wie­ der abnimmt, um weitgehend kontrastlos in den diffusen Bereich 15 über­ zugehen.