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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Laseroszillatorvorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
1 und
2 sind
Perspektivansichten, welche beispielhaft die Anordnung einer Laseroszillatorvorrichtung
nach dem Stand der Technik darstellen, die in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 254684 aus
dem Jahre 1985 beschrieben ist. In
2 bezeichnet
die Bezugsziffer
10 eine Umhüllung zum Einschließen eines
Lasergasmediums,
4 ein Paar Entladungselektroden,
8 einen
Wärmetauscher,
6 ein
Gebläse,
26,
28 und
30 Totalreflektoren,
32 einen
Teilreflektor,
12a eine erste Laserstrahlreflektoreinheit,
welche den Teilreflektor
32 und den Totalreflektor
28 umfaßt,
12b eine
zweite Laserstrahlreflektoreinheit, welche die Totalreflektoren
26 und
30 umfaßt, und
2 einen Laserstrahl.
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Nunmehr
wird der Betriebsablauf der Laseroszillatorvorrichtung mit dem voranstehend
beschriebenen Aufbau geschildert.
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3 ist
eine schematische, vertikale Schnittansicht in der Längsrichtung
der Oszillatorvorrichtung einschließlich der Resonatorlichtwege
der in 2 gezeigten Laseroszillatorvorrichtung. Wie aus den 3 und 2 hervorgeht,
sind wie voranstehend beschrieben in der Umhüllung 10 das Paar
Entladungselektroden 4 zur Erzeugung einer Entladung und
zur Anregung des Lasergasmediums vorgesehen, das Gebläse 6 zum
Zirkulieren des Lasergasmediums, und der Wärmetauscher 8 zum
Kühlen
des Lasergasmediums, und das Lasergasmedium gelangt zwischen das
Paar der Entladungselektroden 4 und wird so angeregt, daß es zu
einer Laserschwingung bereit ist. Dann tritt das Lasergasmedium
in den Wärmetauscher 8 ein,
wird dadurch gekühlt,
gelangt durch das Gebläse 6,
und zirkuliert in der Richtung eines Pfeils A. Mittlerweile verlaufen
drei Resonatorlichtwege durch einen Anregungsbereich 18,
in welcher das Lasergasmedium durch die Entladung angeregt wird,
und zwar in einem Z-förmigen
Muster. Die drei Teile werden durch Resonatorspiegel gebildet, welche
die Totalreflektoren 26, 28 und 30 und den
Teilreflektor 32 umfassen, die in der Längsrichtung der Umhüllung 10 angeordnet
sind.
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Der
von dem Totalreflektor 26 reflektierte Laserstrahl 2 durchquert
eine erste optische Achse 20 und erreicht den Totalreflektor 28.
Da der Totalreflektor 28 um einen Winkel θ in Bezug
auf die erste optische Achse 20 nach unten geneigt ist,
durchquert der Laserstrahl 2 eine zweite optische Achse 22,
die in einem Winkel von 2θ in
Bezug auf die erste optische Achse 20 nach unten geneigt
ist, und erreicht den Totalreflektor 30. Da der Totalreflektor 30 mit
einer Neigung nach oben in einem Winkel von θ in Bezug auf die erste optische
Achse 20 angeordnet ist, durchquert der Laserstrahl 2 eine
dritte optische Achse 24, parallel zur ersten optischen
Achse 20, und erreicht den Teilreflektor 32. Ein
Teil des den Teilreflektor 32 erreichenden Laserstrahls 2 wird
intakt an die Außenseite
abgegeben, und der Rest des Laserstrahl kehrt zum Totalreflektor 25 auf
dem entgegengesetzten Weg, wie voranstehend beschrieben, zurück. Durch Wiederholung
dieses Vorgangs wird der Laserstrahl 2 verstärkt, während er
wiederholt durch den Anregungsbereich 18 gelangt, und wird
von dem Teilreflektor 32 auf einem geordneten Energiepegel
nach außen
abgegeben.
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Nunmehr
werden die zweite optische Achse 22 in 3 und
die Totalreflektoren 28 und 30, die an beiden
Enden der zweiten optischen Achse 22 angeordnet sind, beschrieben.
Da der Totalreflektor 28, wie voranstehend beschrieben,
um den Winkel θ in Bezug
auf die erste optische Achse 20 nach unten geneigt ist,
erreicht der Laserstrahl 2 den Totalreflektor 30 über die
zweite optische Achse 22, die in Bezug auf die erste optische
Achse 20 um den Winkel 2θ nach unten geneigt ist. Da
der Totalreflektor 30 um den Winkel θ in Bezug auf die erste optische
Achse 20 nach oben geneigt ist, durchquert der Laserstrahl 2 die
dritte optische Achse 24 parallel zur ersten optischen
Achse 20. Mit anderen Worten ist die zweite optische Achse 22 um
den Winkel 2θ in
Bezug auf die erste und dritte optische Achse 20 bzw. 24 geneigt, und
die reflektierenden Oberflächen
der Totalreflektoren 28 und 30, die an beiden
Enden der zweiten optischen Achse 22 angeordnet sind, verlaufen
parallel zueinander, und sind um den Winkel θ gegenüber der ersten bzw. dritten
optischen Achse 20 bzw. 24 verkippt.
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Bei
einer derartigen Anordnung treten, wie in 4 gezeigt
ist, Abschnitte 34 und 35 in den Öffnungen
der Blendenöffnungen 14 und 15 auf,
an welchen die reflektierenden Oberflächen der Totalreflektoren 28 und 30 einander
gegenüberliegen.
Dies führt zu
einer Wahrscheinlichkeit, daß eine
parasitäre
Oszillation 36 zwischen den Abschnitten 34 und 35 erzeugt
wird, an welchen die Totalreflektoren 28 und 30 einander
gegenüberliegen,
und zwar zusätzlich
zur normalen Laseroszillation. Wenn diese parasitäre Oszillation
stattfindet, so ergibt sich ein Fehler der Strahlmode des Laserstrahls 2,
der von der Laseroszillatorvorrichtung ausgesandt wird, oder es
verschlechtert sich die Stabilität
der Strahlmode.
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Die,
wie voranstehend erläutert,
aufgebaute, konventionelle Laseroszillatorvorrichtung weist keine stabilisierte
Laserstrahlzielrichtung auf.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten
perositiren Oszillationen zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Laseroszillatorvorrichtung zur
Verfügung,
welche eine Strahlmode stabilisiert und eine bessere Zielstabilität eines
ausgesandten Laserstrahl aufweist. Zwei Lichtwege, die im wesentlichen
parallel zueinander verlaufen, in dem Z-förmigen Umkehrmuster der Resonatorlichtwege,
sind so ausgelegt, daß sie
miteinander verdreht sind, so daß die effektiven Oberflächen zweier
Totalreflektoren, die an beiden Enden eines verkippten Lichtweges
in den sich Z-förmig
drehenden Lichtwegen liegen, nicht einander gegenüberliegen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:
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1 eine
vertikale, schematische Schnittansicht in einer Längsrichtung
einer Oszillatorvorrichtung einschließlich der Resonatorlichtwege
einer Laseroszillatorvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine
Perspektivansicht mit einer Darstellung der Anordnung der Laseroszillatorvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik;
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3 eine
vertikale, schematische Schnittansicht in der Längsrichtung der Oszillatorvorrichtung
einschließlich
der Resonatorlichtwege der Laseroszillatorvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik;
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4 einen
zweiten Lichtweg unter Resonatorlichtwegen und Resonatorspiegeln
und Blendenöffnungen,
die sich an beiden Enden des zweiten Lichtweges befinden, bei der
Laseroszillatorvorrichtung des Stands der Technik;
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5 eine
schematische Ansicht mit einer Darstellung der Resonatorlichtwege
einer Laseroszillatorvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Bodenansicht von 5;
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7 einen
zweiten Lichtweg der Resonatorlichtwege und Resonatorspiegel und
Blendenöffnungen,
die an beiden Enden des zweiten Lichtweges einer Laseroszillatorvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liegen;
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8 eine
schematische Ansicht mit einer Darstellung der Resonatorlichtwege
einer Laseroszillatorvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Bodenansicht von 8;
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10 eine
schematische Ansicht mit einer Darstellung der Resonatorlichtwege
einer Laseroszillatorvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 eine
Bodenansicht von 10;
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12 eine
schematische Ansicht mit einer Darstellung der Resonatorlichtwege
einer Laseroszillatorvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 eine
Bodenansicht von 12.
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Nunmehr
wird unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Daher
verbessert sich die Zielstabilität
des abgezogenen Laserstrahls.
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Diese
Ausführungsform
verhindert parasitäre
Schwingungen und stellt eine Laseroszillatorvorrichtung zur Verfügung, die
so ausgelegt ist, daß sie die
Strahlmode eines Laserstrahls stabilisiert und eine verbesserte
Zielstabilität
des Laserstrahls zur Verfügung
stellt.
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5 und 6 sind
schematische Darstellungen der Resonatorlichtwege einer Laseroszillatorvorrichtung. 5 ist
eine Schnittansicht von vorne, und 6 ist deren
Ansicht von unten. Die Laseroszillatorvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
unterscheidet sich darin von der konventionellen Anordnung, daß Blendenöffnung 15 nicht
in der Ebene der 5 vorliegt, sondern geringfügig vor
dieser Ebene liegt. Der Offset des Strahlortes um einen Winkel φ, welcher
es erforderlich macht, daß der
Spiegel 28 gegenüber
der Normalen um denselben Winkel φ verschoben ist, und der Spiegel 30 um φ/2 verschoben
ist, ist in 6 dargestellt. Dies führt dazu,
daß die
erste optische Achse 20 und die dritte optische Achse 24 im
wesentlichen parallel zueinander verlaufen, jedoch miteinander verdreht
sind, wie aus den 5 und 6 hervorgeht.
Abschnitte, an denen die reflektierenden Oberflächen der Totalreflektoren 28 und 30 einander
gegenüberliegen,
existieren nicht in den Öffnungen
der Blendenöffnungen 15, 16,
wie in 7 gezeigt, wodurch die Möglichkeit ausgeschaltet wird,
daß eine
parasitäre
Oszillation auftritt. Wie in der Figur dargestellt ist, repräsentieren die
unterbrochenen Linien zwischen 14 und 15 die Projektion
von Spiegel 30, wogegen die unterbrochene Linie zwischen
den Blendenöffnungen 16 und 17 die
Projektion von Spiegel 28 repräsentiert. Die Abwesenheit irgendeiner Überlappung
der Projektion in die Blendenöffnungen
hinein stellt eine Laseroszillatorvorrichtung zur Verfügung, welche
eine hervorragende Zielstabilität
eines Laserstrahls sicherstellt.
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Es
sind zahlreiche weitere Anordnungen möglich, welche es zulassen,
daß die
reflektierenden Oberflächen
der Totalreflektoren 28 und 30 einander gegenüberliegen,
wobei die Öffnungen
der Blendenöffnungen 15, 16 verschoben
sind, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer parasitären Oszillation
ausgeschaltet wird.
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Beispielsweise
sind die 8 und 9 schematische
Ansichten mit einer Darstellung der Resonatorlichtwege einer Laseroszillatorvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine
Schnittansicht, gesehen von vorne, und 9 eine Bodenansicht.
Die Laseroszillatorvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
unterscheidet sich von dem konventionellen Aufbau in der Hinsicht,
daß die
Blendenöffnungen 15 und 16 nicht
in der Ebene der 8 liegen, sondern die Blendenöffnung 15 vor
dieser Ebene liegt, und die Blendenöffnung 16 hinter dieser
Ebene. 8 zeigt den Unterschied gegenüber 6 als einen
Offset des Spiegels 28 um nur φ/2, was dazu führt, daß der Strahl 20 einen
Winkel φ gegenüber den
Strahlen 22 und 24 aufweist. Daher verlaufen die
erste optische Achse 20 und die dritte optische Achse 24 im
wesentlichen parallel, jedoch verdreht, und es existieren, wie in 7 gezeigt
ist, keine Abschnitte, in welchen die reflektierenden Oberflächen der Totalreflektoren 28 und 30 einander
in den Öffnungen
der Blendenöffnungen 15, 16 gegenüberliegen,
wodurch die Möglichkeit
ausgeschaltet ist, daß parasitäre Oszillationen
auftreten können.
Hier durch wird eine Laseroszillatorvorrichtung zur Verfügung gestellt,
welche eine hervorragende Zielstabilität des erzeugten Laserstrahls
aufweist.
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Die 10 und 11 sind
schematische Ansichten mit einer Darstellung der Resonatorlichtwege
einer Laseroszillatorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 10 ist
eine Schnittansicht, gesehen von vorne, und 11 ist
deren Bodenansicht. Die Laseroszillatorvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
unterscheidet sich dadurch von der Vorrichtung nach dem Stand der
Technik, daß die
Blendenöffnungen 14 und 15 nicht
in der Ebene der 10 liegen, sondern die Blendenöffnung 15 vor
dieser Ebene liegt, und die Blendenöffnung 14 hinter dieser
Ebene. Daher verlaufen die erste optische Achse 20 und
die dritte optische Achse 24 im wesentlichen parallel,
jedoch verdreht, und es existieren keine Abschnitte, in welchen
die reflektierenden Oberflächen
der Totalreflektoren 28 und 30 einander in den Öffnungen
der Blendenöffnungen 15, 16 gegenüberliegen,
wie in 7 gezeigt ist, wodurch die Möglichkeit ausgeschaltet wird,
daß eine
parasitäre
Oszillation erzeugt wird. Dies stellt eine Laseroszillatorvorrichtung
zur Verfügung,
welche eine verbesserte Zielstabilität des Laserstrahls aufweist.
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12 und 13 sind
schematische Ansichten mit einer Darstellung der Resonatorlichtwege einer
Laseroszillatorvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 12 ist
eine Schnittansicht, von vorne gesehen, und 13 stellt
eine Bodenansicht dar. Die Laseroszillatorvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
unterscheidet sich darin von der Vorrichtung nach dem Stand der
Technik, daß die
Blendenöffnungen 14, 15, 16 und 17 nicht
in der Ebene der 12 liegen, sondern die Blendenöffnungen 15 und 17 vor
dieser Ebene liegen, und die Blendenöffnungen 14 und 16 hinter
dieser Ebene. Wie aus 13 hervorgeht, weisen die Reflektoren 28 und 30 einen
Winkel φ auf,
und die Strahlen 20 und 24 bilden jedenfalls einen
Winkel 2φ mit
dem Strahl 22. Daher verlaufen die erste optische Achse 20 und
die dritte optische Achse 24 im wesentlichen parallel,
jedoch verdreht, und es existieren keine Abschnitte, in welchen
die reflektierenden Oberflächen
der Totalreflektoren 28 und 30 einander gegenüberliegen,
in den Öffnungen
der Blendenöffnungen 15, 16,
wie in 7 gezeigt ist, wodurch die Möglichkeit ausgeschaltet wird,
daß eine
parasitäre
Oszillation hervorgerufen wird. Hierdurch wird eine Laseroszillatorvorrichtung
zur Verfügung
gestellt, die eine verbesserte Zielstabilität des Laserstrahls aufweist.