DE4027559C2 - Laserkavitaet - Google Patents

Description

Solche Laseraktivitäten sind an sich bekannt. Hierbei werden zwei Grund­ typen zum Pumpen von laseraktiven Materialien unterschieden, einmal die abbildende Kavität und zum andermal die diffuse Kavität. 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 Anre­ gungsstrahlung - von der Pumpquelle zum laseraktiven Material gelangt. Der Nachteil solcher abbildenden Kavitäten ist jedoch, daß die Vertei­ lung der Pumpenergie im laseraktiven Material - beispielsweise im Kri­ stall - nicht homogen ist und Zentren höherer Energie ausbilden. Um eine homogene Ausleuchtung des laseraktiven Materials zu erreichen, werden enggekoppelte diffuse Kavitäten verwendet. Diese jedoch haben den Nach­ teil, daß die diffus reflektierte Strahlung nicht direkt auf das laser­ aktive Material gerichtet ist und die Strahlungsenergie, die das Laser­ material trifft, sich in zwei Anteile teilt, wobei der eine Anteil di­ rekt das laseraktive Material und der andere Anteil ihn als diffuse Reflexionsstrahlung von der Kavität trifft. Dies beeinträchtigt jedoch den Wirkungsgrad.

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

Durch J. Khurgin, W. K. Zwicker "Highh efficiency nanosecond miniature solid-state laser" in Applied Optics, Bd. 24, Nr. 21, 1985, S. 3565-3569 ist eine gattungsgemäße, doppelzylindrische Kavität bekanntgeworden, die zwei Arten von reflektierenden Kavitätsoberflächen aufweist, nämlich eine elektroplattierte Aluminiumschicht und eine diffus reflektierende Schicht.

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

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten, kennzeichnenden Maßnahmen gelöst. Im Unteranspruch ist eine weitere Ausgestaltung aufge­ zeigt und in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung in einem Schemabild dargestellt ist.

Die Laserkavität 10 weist eine Pumplichtquelle 11 und ein laseraktives Material 12 auf. Die Querschnittsform der Laserkavität ist je nach der Gesamtkonzeption des Lasers vorzugsweise elliptisch oder rechteckig mit kreisförmigen oder parabelförmigen Abrundungen im Schnittbereich der Laserkavität mit der Ebene, die die Mittelachsen der Pumplichtquelle und des Lasermediums einschließt. Die Innenverspiegelung der Laserkavität 10 wird nun so durchgeführt, daß ein Teil 15 diffus reflektierend ist und der andere Teil 16 abbildend.

Speziell die gekrümmten Reflektoranteile im vorher definierten Schnitt­ bereich sind in einer diffusen Reflexionsausbildung sehr ineffizient, deshalb wird nun vorgeschlagen, diese Partien als sogenannte "abbildende Reflektorstellen" 16 auszubilden und dadurch die Mehrfachreflexion in der Laserkavität zu reduzieren, was zu einer Steigerung des Wirkungs­ grades führt. Hierbei wird beispielsweise der im Abstand um die beiden Längsachsen A1 und A2 der langgestreckten Lichtquelle 11 und dem laser­ aktiven Material liegende Teil 15 der Laserkavität 10 diffus reflektie­ rend ausgebildet und die beiden im Querschnitt kreis- oder parabelför­ migen seitlich anschließenden axialen Teile 16 abbildend verspiegelt.

Weiterhin kann es entsprechend der gewählten Laserkonzeption von beson­ derem Vorteil sein, wenn der Grad des Reflexionsvermögens im diffusen Bereich 15 von seinem Beginn zu seiner Mitte hin kontinuierlich zunimmt und vom Maximumbereich an kontinuierlich wieder abnimmt und in den ab­ bildenden Reflexionsbereich 16 stufenlos übergeht, der sich auch in sei­ nem abbildenden Reflexionsvermögen bis zu einem Maximalwert in seinem Mittelbereich steigert und dann wieder abnimmt bis zu einem stufenlosen Wiedereintritt in den diffusen Bereich 15.

Claims (2)

1. Laserkavität zum optischen Pumpen von laseraktiven Materialien mittels einer langgestreckten Lichtquelle, deren Kavität einen elliptischen, parabelför­ migen oder ähnlichen Querschnitt aufweist, die partiell diffus und re­ flektierend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ab­ stand um die beiden Längsachsen (A1, A2) der Lichtquelle (11) und dem laseraktiven Material (12) liegende Bereichsteil (15) des Reflektors (10) der Kavität diffus reflektierend ausgebildet ist und die beiden daran anschließenden, im Querschnitt kreis- oder parabelförmigen seitlichen Teile (16) der Kavität (10) abbildend reflektierend verspiegelt sind.

2. Laserkavität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad des Reflexionsvermögens im diffusen Bereichsteil (15) von seinem Be­ ginn zu seiner Mitte hin kontinuierlich zunimmt und vom Maximumbereich an 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) überzugehen.