DE4127407A1 - Anordnung zum einkoppeln eines injection-seeding-laserstrahls in den resonator eines guetegeschalteten festkoerper-lasers - Google Patents

Anordnung zum einkoppeln eines injection-seeding-laserstrahls in den resonator eines guetegeschalteten festkoerper-lasers

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Description

Um in einem Blitzlampen-gepumpten gütegeschalteten Nd:YAG- Festkörper-Laser alle longitudinalen Moden bis auf eine zu unterdrücken, wendet man seit einigen Jahren die "Injection Seeding" Technik an. Ziel ist es, Laserlicht von möglichst geringer Linienbreite zu erzeugen. Beim Injection Seeding wird die Strahlung eines Dauerstrich-Nd:YAG-Lasers, der nur Licht einer longitudinalen Mode emittiert, in den Resonator des gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers eingekoppelt. Wird die Güte des Nd:YAG-Lasers geschaltet, so wird nur die longitudinale Mode des Resonators verstärkt, die mit der Frequenz des Seeding-Lasers übereinstimmt.
Die Einkoppelung des Seeding-Lasers in den Resonator des gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers erfolgt bis heute entweder über einen Polarisator, der sich im Resonator befindet, oder über den hochreflektierenden Endspiegel des Resonators.
Einkoppelung über Polarisator (Abb. 2)
Diese Technik wird von den Firmen Spectra Physics, Quantel und Continuum angewendet. Der Güteschalter besteht aus einer Pockels-Zelle PZ und einem Polarisator P. Es wird im allgemeinen ein Calcit- Polarisator verwendet. Der Polarisator läßt nur eine Verstärkung von linear polarisiertem Licht zu. Senkrecht dazu polarisiertes Licht wird durch den Polarisator aus dem Resonator ausgekoppelt. Entlang diesem Auskoppel-Lichtweg wird die Strahlung des Injection-Seeding-Lasers in den Resonator eingekoppelt. Das Seeding-Laser-Licht muß die Polarisationsrichtung des im Resonator verstärkten Lichtes haben. Der Anteil der Seeding-Laser-Strahlung der unter dieser Bedingung eingekoppelt werden kann, ist gegeben durch das Auslöschungsverhältnis des verwendeten Polarisators. Für Glan-Laser-Polarisatoren ist er etwa 10-4. Maximal dieser Anteil der zur Verfügung stehenden Seeding-Laser-Leistung kann mit der Polarisation, die im Resonator des gütegeschalteten Lasers verstärkt wird, eingekoppelt werden.
Einkoppeln durch den Endspiegel (Abb. 3)
Diese Technik wird von der Firma Spectron Laser angewandt. Als Endspiegel wird ein Spiegel mit 88% Reflexionsvermögen gewählt. Der Seeding-Laser-Strahl wird exakt auf die Resonator-Achse justiert. 12% der Seeding-Laserstrahlung kann durch den Endspiegel in den Resonator eingestrahlt werden. Die Seeding-Laser-Polarisation muß parallel zu der des im Resonator verstärkten Lichtes sein. Durch die Reduzierung des Reflexionsvermögens des Endspiegels wird die Güte des Resonators erniedrigt, was zu einer Verringerung der Puls-Energie sowie zu einer Verlängerung der Pulsdauer führt.
Bei beiden Methoden wird der Injection-Seeding-Laser durch eine optische Diode vor der Laserstrahlung des Resonators geschützt, die den Injection-Seeding-Laser zerstören würde. Die vom Resonator emittierte Strahlung wird normalerweise nachverstärkt. Eine zweite optische Diode zwischen Resonator und Verstärker schützt den Resonator vor Licht, das aus dem Verstärker in Richtung des Resonators läuft.
Die im Patent-Anspruch angegebene Anordnung ermöglicht es, ohne große Verluste den Seeding-Laser-Strahl in den Resonator einzukoppeln.
Das Einkoppeln des Seeding-Lasers geschieht über die optische Diode, die in jedem injection-seeded-Nd:YAG-Laser zwischen Resonator und Verstärker angebracht ist (siehe Abb. 1). Eine optische Diode besteht aus einem Faraday- Rotator FR zwischen zwei Polarisatoren P2 und P3. Die beiden Polarisatoren sind um 45° gegeneinander gedreht.
Der Polarisator P2 transmittiert das aus dem Resonator emittierte Licht. Der Faraday-Rotator dreht die Polarisationsebene des Lichtes sodann um 45°, so daß es vom Polarisator P3 durchgelassen wird. Licht, das vom Verstärker in Richtung Oszillator läuft, wird zunächst von Polarisator P3 polarisiert. Im Faraday-Rotator FR wird es um 45° gedreht. Wegen der anderen Ausbreitungsrichtung aber so, daß es von Polarisator P2 ausgekoppelt wird.
Strahlt man nun das Seeding-Laser-Licht entlang dem Auskoppel-Lichtweg von Polarisator P3 auf die Strahlachse des gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers ein, so wird seine Polarisationsrichtung im Faraday-Rotator um 45° gedreht, so daß es vom Polarisator P2 transmittiert wird und somit in den Resonator des gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers eingekoppelt wird. Da das Reflexionsvermögen des Auskoppelspiegels üblicherweise 4% bis 30% beträgt, kann also mehr als 70% der Seeding-Laser-Leistung in den Resonator eingestrahlt werden.
Verglichen mit der Einkoppelung über den Endspiegel reduziert sich die benötigte Seeding-Laser-Leistung auf etwa 20%, verglichen mit der Einkoppelung über den Polarisator auf etwa 10-3 der bisher benötigten Leistung. Bei den beiden oben dargestellten Methoden der Einkoppelung des Seeding- Laser-Lichtes in den Resonator des gütegeschalteten Lasers werden zwei optische Dioden benötigt. Bei der hier vorgestellten Anordnung wird nur noch eine optische Diode benötigt.

Claims (2)

1. Anordnung zur Einkoppelung der Seeding-Laser-Strahlung in den Resonator eines gütegeschalteten Festkörper-Lasers.
2. Anordnung zur Einkoppelung der Seeding-Laser-Strahlung nach Anspruch 1, wobei die Einkoppelung über den Resonator- abgewandten Polarisator der optischen Diode, die üblicherweise zwischen dem Resonator und dem nachgeschalteten Verstärker eingebaut ist, erfolgt. Dabei verhindert die optische Diode sowohl, daß Licht vom Verstärker in den Resonator, als auch, daß Licht aus dem Resonator in den Seeding-Laser gelangt.
DE19914127407 1991-08-19 1991-08-19 Anordnung zum einkoppeln eines injection-seeding-laserstrahls in den resonator eines guetegeschalteten festkoerper-lasers Withdrawn DE4127407A1 (de)

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