DE4335585A1 - Laservorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laservorrichtung mit einem ein aktives Lasermaterial enthaltenden Resonator, dessen vertikale und seitliche Abmessungen in einem zur optischen Achse senkrechten Schnitt voneinander verschieden sind.

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf einen beispielsweise in der JP-OS 63-192285 offenbarten Laserresonator. Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht, die einen zu einer optische Achse einer Laservorrichtung mit dem Laserresonator senkrechten Schnitt darstellt. Die Fig. 3 zeigt einen 72 MHz-Hochfrequenzgenerator 20, eine Leistungsanpaßschaltung 21, ein Hochfrequenzkabel 22, eine isolierende Durchführung 23 und Elektroden 71 und 72, an denen Oberflächen 73 und 74 zu optischen Spiegelflächen poliert sind. Ferner zeigt die Figur einen Entladungsspalt 75, Abstandshalter 76 und 77 zum Isolieren der Elektroden 71 und 72 und einen U-förmigen Sockel 78. An dem Sockel 78 ist die Baueinheit mit den Elektroden 71 und 72 und den Abstandshaltern 76 und 77 befestigt. Der Sockel 78 ist durch einen Deckel 79 abgeschlossen, wobei zwischen dem Deckel 79 und der Elektrode 71 ein Keramikisolator 80 eingefügt ist. Gemäß Fig. 2 enthält der Laserresonator einen Totalreflexionsspiegel 3 mit einer konkaven Oberfläche und einen Auskoppelungsspiegel 4 mit einer konvexen Oberfläche, in den eine Nut 41a eingekerbt ist. Ein solcher Laserresonator wird als instabiler "Positivabzweigung" Laserresonator bezeichnet.

In der auf die vorstehend beschriebene Weise gestalteten herkömmlichen Laservorrichtung wird eine von dem Hochfrequenzgenerator 20 erzeugte Hochfrequenzspannung über die Leistungsanpaßschaltung 21 und das Hochfrequenzkabel 22 zwischen die Elektroden 71 und 72 angelegt. Der Entladungsspalt 75 zwischen den Elektroden 71 und 72 ist mit Lasergas 1 gemäß Fig. 2 gefüllt, das durch die zwischen die Elektroden 71 und 72 angelegte Hochfrequenzspannung durch Entladung angeregt wird. Das Lasergas 1 befindet sich gemäß Fig. 2 zwischen dem Totalreflexionsspiegel 3 und dem Auskoppelungsspiegel 4. Da der Resonator mit dem Totalreflexionsspiegel 3 und dem Auskoppelungsspiegel 4 das angeregte Lasergas 1 als aktives Lasermaterial enthält, kann die Laserschwingung hervorgerufen werden. Dabei ist in der in Fig. 2 dargestellten Ebene der Resonator durch den Totalreflexionsspiegel 3 und den Auskoppelungsspiegel 4 zu einem sog. instabilen Resonator gebildet. Ferner kann der Resonator in einer zu der Ebene senkrechten Richtung als sog. Wellenleiter-Resonator dienen. D.h., der Resonator ist ein instabiler Hybridresonator in Wellenleiterausführung. Durch die Nut 41a des Auskoppelungsspiegels 4 hindurch wird ein Laserstrahl aus dem Resonator ausgegeben. Es sei angenommen, daß der Abstand zwischen den Elektroden 71 und 72 2 mm beträgt und die Abständen zwischen den Rändern der Elektroden 71 und 72 und dem Rand des Auskoppelungsspiegels 4 mit der konvexen Spiegelfläche 2 mm sind. Infolgedessen ist es möglich, aus der Nut 41a einen quadratischen Strahl mit einer Seitenlänge von ungefähr 2 mm herauszuleiten. Es ist in Betracht zu ziehen, daß der Strahl in einem vorbestimmten Abstand vom Resonator zu einem im wesentlichen kreisförmigen Strahl wird.

Da die herkömmliche Laservorrichtung auf die vorstehend beschriebene Weise gestaltet ist, entsteht durch Lichtbeugung selbst außerhalb eines Strahls 521 eines geometrisch und optisch am weitesten außen liegenden Teils optische Energie mit schwacher Intensität. Die Phase dieses Lichtes zeigt starke Schwankungen, so daß das Licht bei dem Austreten aus dem Resonator und der Ausbreitung Störungen des Laserstrahls außerhalb des Resonators verursachen kann. Daher ist der aus dem Resonator herausgeleitete Laserstrahl ein in bezug auf eine instabile Richtung nicht symmetrischer Laserstrahl. Folglich besteht ein Problem darin, daß der Laserstrahl an einer Stelle in einem vorbestimmten Abstand von dem Laser eher die Form eines verformten Kreises als völlig runde Form hat.

Im Hinblick darauf liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Laservorrichtung zu schaffen, die einen völlig runden Laserstrahl dadurch abgeben kann, daß ein Laserstrahl gebildet wird, der in bezug auf eine Instabilitätsrichtung symmetrisch ist.

Ferner soll mit der Erfindung eine Laservorrichtung geschaffen werden, die eine Vereinfachung ihres Aufbaus ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst, die eine Abschattungsvorrichtung enthält, welche das durch Lichtbeugung an der Außenseite von parallelem Laserlicht in einer instabilen Richtung eines instabilen Resonators wie eines instabilen Hybrid-Laserresonators in Wellenleiterausführung erzeugte Licht beseitigt. Infolgedessen kann von dem aus dem Resonator abgegebenen Laserlicht oder dem Laserlicht in dem Resonator der Teil mit gestörter Phase abgeschattet werden und dadurch ausschließlich Laserlicht mit gleichförmiger Phase herausgeleitet werden.

Gemäß Patentanspruch 2 oder 3 ist die Abschattungsvorrichtung an der Nutseite des Auskoppelungsspiegels oder an der hierzu entgegengesetzten Seite beispielsweise in Form einer Abschattungsplatte angebracht, welche z. B. mittels eines Halterungselementes für den Auskoppelungsspiegel oder dergleichen befestigt werden kann.

Gemäß Patentanspruch 4 ist die Abschattungsvorrichtung bewegbar angebracht, was deren Einstellung erleichtert.

Gemäß Patentanspruch 5 ist die Abschattungsvorrichtung mit einer Kühlvorrichtung versehen, so daß die Erwärmung der Abschattungsvorrichtung durch das Laserlicht verhindert werden kann.

Gemäß Patentanspruch 6 ist die Abschattungsvorrichtung durch eine Entspiegelungsbehandlung des Totalreflexionsspiegels an der Laserlicht-Austrittsseite und/oder an der gegenüberliegenden Seite und/oder des Auskoppelungsspiegels an der der Austrittsseite gegenüberliegenden Seite gebildet. Daher ist kein zusätzliches Teil als Abschattungsvorrichtung erforderlich.

Gemäß Patentanspruch 7 ist die Abschattungsvorrichtung durch eine weitere Nut des Totalreflexionsspiegels an der Seite der Nut des Auskoppelungsspiegels gebildet, so daß sich ein weiteres Teil als Abschattungsvorrichtung erübrigt.

Gemäß Patentanspruch 8 ist als Abschattungsvorrichtung an der zu der Nut im Auskoppelungsspiegel entgegengesetzten Seite eine weitere Nut des Auskoppelungsspiegels ausgebildet, so daß es daher nicht erforderlich ist, als Abschattungsvorrichtung ein weiteres Element vorzusehen.

Gemäß Patentanspruch 9 wird als Abschattungsvorrichtung ein an einer vorbestimmten Stelle zum Bilden eines Raumes zur Laseranregung durch Entladung angeordnetes Halterungselement verwendet, wodurch sich ein zusätzliches Teil als Abschattungsvorrichtung erübrigt.

Gemäß Patentanspruch 10 dient als Abschattungsvorrichtung ein Element zum Bilden eines Entladungsraumes dadurch, daß es in bezug auf das parallele Laserlicht schräg gestellt ist. Als Abschattungsvorrichtung ist daher kein zusätzliches Element erforderlich.

Gemäß Patentanspruch 11 ist die Abschattungsvorrichtung durch einen Abschattungsfilm gebildet, der in einer vorbestimmten Lage an dem Laserlicht-Übertragungsteil des Auskoppelungsspiegels angebracht ist, auf den um den Laserlicht-Austrittsteil herum ein Reflexionsfilm aufgebracht ist. Daher ist es nicht notwendig, als Abschattungsvorrichtung ein weiteres Element vorzusehen.

Gemäß Patentanspruch 12 dient als Abschattungsvorrichtung ein Abschattungsfilm, der in einer vorbestimmten Lage an einem Laserlicht-Austrittsfenster für den Auskoppelungsspiegel angebracht ist. Es erübrigt sich daher, als Abschattungsvorrichtung ein weiteres Bauelement vorzusehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Laservorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche Laservorrichtung.

Fig. 3 ist eine Ansicht eines Schnittes durch die in Fig. 2 gezeigte Laservorrichtung in einer zur optischen Achse senkrechten Richtung.

Fig. 4(a) ist eine grafische Darstellung, die berechnete Werte für eine Intensitätsverteilung eines radialen Strahles in dem Fall zeigt, daß keine Abschattungsplatte verwendet ist.

Fig. 4(b) ist eine grafische Darstellung, die berechnete Werte für die Intensitätsverteilung des radialen Strahles in dem Fall zeigt, daß eine Abschattungsplatte verwendet wird.

Fig. 5(a) zeigt die Form des radialen Strahles in dem Fall, daß keine Abschattungsplatte verwendet ist.

Fig. 5(b) zeigt die Form des radialen Strahles in dem Fall, daß die Abschattungsplatte verwendet ist.

Fig. 6 bis 18 sind jeweils eine Draufsicht auf die Laservorrichtung gemäß einem 2. bis 14. Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 19 ist eine Draufsicht auf die Laservorrichtung gemäß einem 15. Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 20 ist eine Ansicht eines Schnittes entlang einer Linie A-A in Fig. 19.

Fig. 21 bis 25 sind jeweils eine Draufsicht auf die Laservorrichtung gemäß einem 16. bis 20. Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die das 1. Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Die Fig. 1 zeigt einen konkaven Totalreflexionsspiegel 31 und einen konkaven Auskoppelungsspiegel 41, an dessen oberen Rand eine Nut 411 eingekerbt ist und der eine Totalreflexionsverspiegelung aufweist. Der Totalreflexionsspiegel 31 und der Auskoppelungsspiegel 41 bilden einen instabilen "Negativabzweigung"-Resonator mit Strahlüberkreuzung. Als Abschattungsvorrichtung ist eine Abschattungsplatte 5 oberhalb der Nut 411 des Auskoppelungsspiegels 41 in einem vorbestimmten Abstand zu diesem angeordnet. In Fig. 1 ist ein aktives Lasermaterial (Lasermedium) gezeigt, das zwischen den Totalreflexionsspiegel 31 und den Auskoppelungsspiegel 41 eingefügt ist.

Es wird nun die Funktion beschrieben. In der auf vorstehend beschriebene Weise gestalteten Laservorrichtung gemäß dem 1. Ausführungsbeispiel kann Licht durch induzierte Emission dadurch erzeugt werden, daß eine Laseroszillation des aktiven Lasermaterials 1 hervorgerufen wird. Das erzeugte induzierte Emissionslicht wird durch den Auskoppelungsspiegel 41 reflektiert und verstärkt und das verstärkte induzierte Emissionslicht wird von dem Totalreflexionsspiegel 31 reflektiert, wodurch sich kollimiertes bzw. parallel gerichtetes Licht ergibt. Das parallele Licht pflanzt sich in Richtung zum Auskoppelungsspiegel 41 fort und wird zum Teil durch die Nut 411 des Auskoppelungsspiegels 41 hindurch aus dem Resonator ausgegeben.

In diesem Fall wird das durch einen Rand der Nut 411 reflektierte Licht durch den Totalreflexionsspiegel 31 reflektiert und das von diesem reflektierte Licht wieder durch den Auskoppelungsspiegel 41 reflektiert. Ferner wird das von dem Auskoppelungsspiegel 41 wieder reflektierte Licht erneut durch den Totalreflexionsspiegel 31 reflektiert. Infolgedessen bildet dieses Reflexionslicht einen geometrisch und optisch am weitesten außen liegenden Teil des Lichtes in dem Resonator, wobei ein einzelner Strahl dieses am weitesten außen liegenden Teils mit 521 bezeichnet ist.

Andererseits wird in der Laservorrichtung nach Fig. 1 durch Lichtbeugung optische Energie mit schwacher Intensität selbst außerhalb des Strahles 521 des geometrisch und optisch am weitesten außen liegenden Teils erzeugt. Die Phase eines solchen Strahls mit der schwachen optischen Energie zeigt starke Schwankungen, so daß dieses Licht bei dem Austreten und Ausbreiten aus dem Resonator Störungen des Laserstrahls außerhalb des Resonators verursachen kann. Es ist daher erforderlich, zum Bilden eines erwünschten Laserstrahls zu verhindern, daß Strahlen außerhalb des Strahls 521 des am weitesten außen liegenden Teils im Resonator aus dem Resonator ausgegeben wird. Zu diesem Zweck ist die Abschattungsplatte 5 vorgesehen, die an irgendeiner beliebigen Stelle, beispielsweise an einer (nicht gezeigten) Spiegelhalterung des Auskoppelungsspiegels 41 angebracht ist.

Die Fig. 4(a) ist eine grafische Darstellung, die eine Computersimulation einer Intensitätsverteilung eines aus dem Resonator abgegebenen Laserstrahls in dem Fall veranschaulicht, daß die Abschattungsplatte 5 nicht verwendet ist. Die Fig. 4(b) ist eine grafische Darstellung, die die Computersimulation der Intensitätsverteilung des aus dem Resonator abgegebenen Laserstrahls in dem Fall veranschaulicht, daß die Abschattungsplatte 5 eingesetzt ist. Aus den Fig. 4(a) und 4(b) ist ersichtlich, daß im Falle der Verwendung der Abschattungsplatte 5 ein Spitzenwert der Strahlintensität in der Mitte des Laserstrahls liegt, so daß sich eine symmetrische Intensitätsverteilung ergibt, während in dem Fall, daß die Abschattungsplatte 5 nicht verwendet wird, der Spitzenwert der Strahlintensität von der Mitte des Laserstrahls weg versetzt ist, was eine asymmetrische Intensitätsverteilung ergibt.

Wenn die Laservorrichtung ohne die Abschattungsplatte 5 und mit dieser betrieben wird, werden als Versuchsergebnisse die gleichen Werte wie die in Fig. 4(a) und (b) dargestellten Computersimulationswerte erhalten. D.h., falls der Laserstrahl ohne die Abschattungsplatte 5 abgegeben wird, hatte der Laserstrahl gemäß Fig. 5(a) eine verzerrte Kreisform, während im Falle der Abgabe mit der Abschattungsplatte 5 der Laserstrahl gemäß Fig. 5(b) Kreisform hatte. Dadurch ist erwiesen, daß der aus dem Resonator abgegebene Laserstrahl ohne die Abschattungsplatte 5 asymmetrisch und mit der Abschattungsplatte 5 symmetrisch ist.

Ferner ist es möglich, durch Anbringen der Abschattungsplatte 5 die Stabilität des Strahlenmodus sowie auch der Ausgangsleistung unabhängig von Änderungen von Neigungswinkeln des Totalreflexionsspiegels 31 und des Auskoppelungsspiegels 41 zu verbessern.

Das 1. Ausführungsbeispiel wurde bezüglich eines Falles beschrieben, bei dem die Abschattungsplatte 5 fest angebracht ist. Bei der Erfindung besteht jedoch keine Einschränkung auf dieses Ausführungsbeispiel, so daß vielmehr die Abschattungsplatte 5 in vertikaler Richtung bewegbar angebracht sein kann, d. h., in einer in Fig. 1 durch einen Pfeil A dargestellten Richtung. Da in diesem Fall die Lage der Abschattungsplatte 5 eingestellt werden kann, kann ein besser symmetrischer Laserstrahl erzielt werden.

2. Ausführungsbeispiel

Das 1. Ausführungsbeispiel wurde in bezug auf den Fall beschrieben, daß die Abschattungsplatte 5 an dem instabilen "Negativabzweigung"-Laseroszillator (mit Strahlüberkreuzung) angebracht ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, so daß es bei dem 2. Ausführungsbeispiel möglich ist, die gleiche Wirkung dadurch zu erreichen, daß gemäß Fig. 6 die Abschattungsplatte 5 an einem instabilen "Positivabzweigung"-Laserresonator (ohne Strahlüberkreuzung) mit einem konkaven Totalreflexionsspiegel 3 und einem konvexen Auskoppelungsspiegel 4 angebracht wird. Der instabile Resonator mit "Positivabzweigung" bzw. ohne Strahlüberkreuzung wurde in Verbindung mit der herkömmlichen Laservorrichtung nach Fig. 2 beschrieben. Daher werden für die mit denjenigen nach Fig. 2 identischen Bestandteile die gleichen Bezugszeichen verwendet und es wird deren Beschreibung weggelassen. Ferner sind für die Komponenten nach Fig. 6, die mit denjenigen bei dem in Fig. 1 dargestellten 1. Ausführungsbeispiel identisch sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet, wobei deren Beschreibung weggelassen ist.

3. Ausführungsbeispiel

Bei dem in Fig. 1 gezeigten 1. Ausführungsbeispiel und dem in Fig. 6 gezeigten 2. Ausführungsbeispiel ist die Abschattungsplatte 5 jeweils an im wesentlichen der gleichen Stelle wie der Auskoppelungsspiegel 41 bzw. 4 angeordnet. Gemäß dem 3. Ausführungsbeispiel kann jedoch als Abschattungsvorrichtung gemäß Fig. 7 eine Abschattungsplatte 51 außerhalb des Resonators angeordnet werden. Auch in diesem Fall kann durch die Abschattungsplatte 5 das Licht abgefangen werden, dessen Phase starke Schwankungen zeigt und das außerhalb des Strahles 521 in dem am weitesten außen liegenden Teil des Resonators verläuft. Daher ist es möglich, einen symmetrischen Laserstrahl zu bilden.

4. Ausführungsbeispiel

Alternativ kann gemäß dem 4. Ausführungsbeispiel auf die in Fig. 8 dargestellte Weise eine Abschattungsvorrichtung 52 in dem Resonator angebracht werden. In diesem Fall kann die Abschattungsvorrichtung 52 mittels einer Entladungsröhrenwandung einer Gas-Laservorrichtung festgelegt werden.

5. Ausführungsbeispiel

Außerdem kann nach Fig. 9 gemäß dem 5. Ausführungsbeispiel eine Abschattungsplatte 53 seitens des Totalreflexionsspiegels 31 zum Kollimieren des Laserstrahls angebracht werden.

6. Ausführungsbeispiel

Wenn ein instabiler Laserresonator mit Negativabzweigung bzw. Strahlüberkreuzung verwendet wird, kann gemäß dem 6. Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 eine Abschattungsplatte 54 an der der Laserstrahl-Austrittsseite des Auskoppelungsspiegels 41, nämlich der Seite der Nut 411 entgegengesetzten Seite angebracht werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, an dem am weitesten außen liegenden Teil des Resonators das Licht abzufangen, dessen Phase starke Schwankungen zeigt, und damit einen symmetrischen Laserstrahl zu erhalten.

7. Ausführungsbeispiel

Gemäß dem 7. Ausführungsbeispiel kann nach Fig. 11 eine Abschattungsvorrichtung 55 an der von der Strahlaustrittsseite abgewandten Seite des Resonators angebracht werden. In diesem Fall ist es wie gemäß Fig. 10 möglich, das an der Außenseite des Strahles 521 an dem am weitesten außen liegenden Teil des Resonators verlaufende Licht abzufangen, dessen Phase starke Schwankungen zeigt. Daher kann ein symmetrischer Laserstrahl erzielt werden.

8. Ausführungsbeispiel

Gemäß dem 8. Ausführungsbeispiel kann nach Fig. 12 zum Kollimieren des Laserstrahls eine Abschattungsplatte 56 seitens des Totalreflexionsspiegels 31 an der der Laserstrahl-Austrittsseite gegenüberliegenden Seite angebracht werden.

9. Ausführungsbeispiel

Bei dem 1. bis 8. Ausführungsbeispiel ist die Abschattungsplatte bzw. Abschattungsvorrichtung von dem Totalreflexionsspiegel oder dem Auskoppelungsspiegel gesondert angebracht. Gemäß dem 9. Ausführungsbeispiel kann jedoch nach Fig. 13 auf den Totalreflexionsspiegel 31 ein Entspiegelungsbelag 311 derart aufgebracht werden, daß das außerhalb des Strahles 521 im Außenteil des Resonators verlaufende Licht abgefangen wird, dessen Phase schwankt. Da es in diesem Fall nicht erforderlich ist, besondere Abschattungsbauteile vorzusehen, kann damit die Laservorrichtung weiter vereinfacht werden.

10. Ausführungsbeispiel

Wenn ein instabiler Laserresonator mit Negativabzweigung bzw. Strahlüberkreuzung verwendet wird, kann gemäß dem 10. Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 auf die der Strahlaustrittsseite gegenüberliegende Seite des Totalreflexionsspiegels 31 ein Entspiegelungsbelag 312 aufgebracht werden, um das außerhalb des Strahles 521 verlaufende Licht abzufangen, dessen Phase schwankt.

11. Ausführungsbeispiel

Alternativ kann gemäß dem 11. Ausführungsbeispiel für das Abfangen des mit schwankender Phase außerhalb des Strahles 521 verlaufenden Lichtes ein Entspiegelungsbelag 412 gemäß Fig. 15 auf die der Strahlaustrittsseite, nämlich der Seite der Nut 411 gegenüberliegende Seite des Auskoppelungsspiegels 41 aufgebracht werden.

12. Ausführungsbeispiel

Bei dem 9. bis 11. Ausführungsbeispiel wird auf eine Spiegelfläche des Totalreflexionsspiegels 31 oder des Auskoppelungsspiegels 41 ein Entspiegelungsbelag aufgebracht. Da jedoch die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, kann gemäß dem 12. Ausführungsbeispiel in einem Totalreflexionsspiegel 32 nach Fig. 16 eine Nut 321 ausgebildet werden, um Reflexionslicht derart auszuschalten, daß im wesentlichen das an der Außenseite des Strahles 521 verlaufende Licht abgeschattet wird, dessen Phase schwankt. Da es in diesem Fall nicht erforderlich ist, für das Abschatten einen Entspiegelungsbelag aufzubringen, kann die Laservorrichtung vereinfacht werden.

13. Ausführungsbeispiel

Alternativ kann gemäß Fig. 17 bei der Verwendung des instabilen Resonators mit Strahlüberkreuzung gemäß dem 13. Ausführungsbeispiel in einem Totalreflexionsspiegel 33 eine Ausnehmung 331 an der der Laserstrahl-Austrittsseite gegenüberliegenden Seite ausgebildet werden.

14. Ausführungsbeispiel

Als weitere Alternative kann gemäß dem 14. Ausführungsbeispiel bei der Verwendung eines instabilen Negativabzweigung-Resonators mit Strahlüberkreuzung gemäß Fig. 18 in dem Auskoppelungsspiegel 42 an der der Laserstrahl-Austrittsseite gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 422 ausgebildet werden.

15. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 19 zeigt das 15. Ausführungsbeispiel, während die Fig. 20 eine Ansicht eines Schnittes entlang einer Linie A-A nach Fig. 19 ist. In Fig. 19 und 20 sind mit 11 Elemente bezeichnet, die einen Entladungsraum bilden, in den das aktive Lasermaterial 1 eingebracht ist, und mit 51a und 61a sind Elemente bezeichnet, die die beiden Elemente 11 in einem vorbestimmten Abstand halten. Diese Elemente 51a und 61a für das Aufrechterhalten eines Spaltes in dem Entladungsraum können zumindest zum Teil dazu verwendet werden, das außerhalb des Strahls 521 verlaufende Licht abzuschatten, dessen Phase stark schwankt.

16. Ausführungsbeispiel

In der durch Mikrowellenentladung angeregten Laservorrichtung nach dem Stand der Technik, die beispielsweise in der JP-OS 64-69083 beschrieben ist, ist ein Entladungsraum durch eine in dessen Schnitt eine längere Seite bildende Fläche und eine in dem Schnitt eine kürzere Seite bildende Fläche begrenzt. In diesem Fall kann gemäß dem 16. Ausführungsbeispiel eine die kürzere Seite bildende Fläche 11a nach Fig. 21 in bezug auf die optische Achse schräg gestellt werden. Dadurch ist es möglich, mit einem seitens des Totalreflexionsspiegels 3 liegenden Rand 111 der die kürzere Seite bildenden Fläche 11a das außerhalb des Strahls 521 verlaufende Licht abzufangen, dessen Phase stark schwankt.

17. Ausführungsbeispiel

Bei der Verwendung des instabilen Negativabzweigung- Resonators mit Strahlüberkreuzung kann gemäß dem 17. Ausführungsbeispiel die die kürzere Seite bildende Fläche 11a in bezug auf die optische Achse gemäß der Darstellung in Fig. 22 schräg gestellt werden. Dadurch ist es möglich, mit einem an der der Strahlaustrittsseite gegenüberliegenden Seite liegenden Rand 112 der die kürzere Seite bildenden Fläche 11a seitens des Auskoppelungsspiegels 41 das außerhalb des Strahls 521 verlaufende Licht abzufangen, dessen Phase starke Schwankungen zeigt.

18. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 23 stellt das 18. Ausführungsbeispiel dar, bei dem auf ein Laserdurchlaßmaterial ein Reflexionsfilm 432 zum Bilden eines Auskoppelungsspiegels 43 aufgebracht ist. An dem oberen Ende des Auskoppelungsspiegels 43 ist durch Weglassen des Reflexionsfilms 432 ein Laserdurchlaßbereich 431 gebildet, oberhalb dem ein Abschattungsfilm 57 aufgebracht ist. Dieser Abschattungsfilm 57 kann dazu benutzt werden, das an der Außenseite eines Strahls verlaufende Licht mit den starken Phasenschwankungen abzufangen.

19. Ausführungsbeispiel

Gemäß dem 19. Ausführungsbeispiel ist bei einem Gaslaser als Strahlaustrittsteil ein Strahlaustrittsfenster 58 gemäß Fig. 24 erforderlich. In diesem Fall kann zum Abschatten des an der Außenseite eines Laserstrahls verlaufenden Lichtes mit den starken Phasenschwankungen ein Abschattungsfilm 581 auf das Strahlaustrittsfenster 58 aufgebracht werden.

20. Ausführungsbeispiel

Die Abschattungsplatte 5 wird möglicherweise durch eine hohe Laserausgangsleistung der Laservorrichtung erwärmt. Wenn jedoch gemäß Fig. 25 ein Kühlwasserrohr 513 an der Abschattungsplatte 5 als Kühlvorrichtung zu deren Kühlung gemäß dem 20. Ausführungsbeispiel angebracht wird, lassen sich die durch eine Überhitzung verursachten Nachteile, z. B. eine Verformung der Abschattungsplatte 5 vermeiden. Selbstverständlich kann die Abschattungsplatte 5 auch mittels einer Luftkühlungsvorrichtung für das Zuführen von kalter Luft gekühlt werden.

Das 1. bis 20. Ausführungsbeispiel wurde unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben, bei dem ein Laserstrahl in der Richtung des instabilen Resonators den gleichen Durchmesser hat wie in der dazu senkrechten Richtung, d. h., der Laserstrahl einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Laservorrichtung eingeschränkt, bei der die Strahldurchmesser in beiden Richtungen miteinander identisch sind, so daß die Erfindung auch bei einer Laservorrichtung angewandt werden kann, bei der die Strahldurchmesser in den beiden Richtungen voneinander verschieden sind. Erfindungsgemäß kann ein in der Richtung des instabilen Resonators symmetrischer Laserstrahl auch dann erzielt werden, wenn die Strahldurchmesser in den beiden Richtungen voneinander verschieden sind. Infolgedessen wird der Laserstrahl in beiden Richtungen symmetrisch, so daß er elliptische Querschnittsform hat. Mittels eines Spiegels oder einer Linse kann der elliptische Laserstrahl zu einem kreisförmigen Laserstrahl geformt werden.

Ferner wurden die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Gas-Laservorrichtung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Gaslaser begrenzt und kann ebenso auch bei einem Laserresonator angewandt werden, der in einer Laservorrichtung mit einem aktiven Lasermaterial mit flachem Querschnitt wie einer Festkörperplatten-Laservorrichtung in einer einzigen Richtung als instabiler Resonator betrieben wird. In diesem Fall können die gleichen Wirkungen wie bei den Ausführungsbeispielen erzielt werden.

Gemäß den vorangehenden Ausführungen enthält die Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 1 eine Abschattungsvorrichtung, die das durch Beugung erzeugte Licht an der in einer instabilen Richtung eines hybriden instabilen Wellenleiter-Laserresonators äußeren Seite von parallelem Laserlicht in dem Resonator beseitigt. Daher kann von dem aus dem Resonator austretenden Laserlicht oder dem Laserlicht in dem Resonator der Teil mit gestörter Phasenlage abgeschattet werden, wodurch ausschließlich Laserlicht mit gleichförmiger Phase herausgeleitet wird. Es ist somit möglich, ein Laserlicht zu erhalten, das in bezug auf die Richtung des instabilen Resonators symmetrisch ist. Weiterhin ermöglicht es die Abschattungsvorrichtung, ein unabhängig von Änderungen von Neigungswinkeln des Totalreflexionsspiegels und des Auskoppelungsspiegels stabiles bzw. gleichmäßiges Laserlicht abzugeben.

In der Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 2 oder 3 kann als Abschattungsvorrichtung beispielsweise die Abschattungsplatte verwendet werden, welche mittels einer Halterung für den Auskoppelungsspiegel, den Totalreflexionsspiegel oder dergleichen festgelegt werden kann, was eine Vereinfachung der Laservorrichtung ergibt.

In der Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 4 ist die Abschattungsvorrichtung bewegbar angebracht, so daß sie auf einfache Weise derart eingestellt werden kann, daß sich Laserlicht mit hervorragender Symmetrie ergibt.

Bei der Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 5 ist eine Kühlvorrichtung für die Abschattungsvorrichtung vorgesehen, wodurch verhindert wird, daß die Abschattungsvorrichtung durch das Laserlicht erwärmt und dadurch verformt wird. Dadurch ist ein zuverlässiges Beseitigen des durch die Lichtbeugung außerhalb des parallelen Laserlichtes in dem instabilen Resonator erzeugten Lichtes ermöglicht, was Laserlicht mit besserer Symmetrie ergibt.

In der Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 6 dient als Abschattungsvorrichtung ein auf den Totalreflexionsspiegel und/oder den Auskoppelungsspiegel aufgebrachter Entspiegelungsbelag, so daß sich ein zusätzliches Teil als Abschattungsvorrichtung erübrigt, was eine Vereinfachung der Laservorrichtung ergibt.

Bei der Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 7 oder 8 dient als Abschattungsvorrichtung eine in dem Totalreflexionsspiegel oder dem Auskoppelungsspiegel ausgebildete weitere Ausnehmung, so daß kein zusätzliches Teil als Abschattungsvorrichtung erforderlich ist und die Laservorrichtung vereinfacht ist.

Bei der Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 9 ist die Abschattungsvorrichtung durch das Halteelement für das Formen des Laseranregungs/Entladungsraumes gebildet. Als Abschattungsvorrichtung ist daher kein neues Teil vorgesehen, was eine Vereinfachung der Laservorrichtung ergibt.

In der Laservorrichtung nach Patentanspruch 10 dient als Abschattungsvorrichtung das in bezug auf das parallele Laserlicht schräg gestellte Entladungsraum-Formungsteil, so daß sich daher ein zusätzliches Teil als Abschattungsvorrichtung erübrigt und die Laservorrichtung vereinfacht ist.

Bei der Laservorrichtung gemäß Patentanspruch 11 oder 12 ist die Abschattungsvorrichtung durch den Abschattungsfilm gebildet, der jeweils auf den Auskoppelungsspiegel bzw. das Laserlicht-Austrittsfenster aufgebracht ist. Es ist daher kein neues Teil als Abschattungsvorrichtung erforderlich, was eine Vereinfachung der Laservorrichtung ergibt.

Es wird eine Laservorrichtung beschrieben, die einen instabilen Resonator mit einem Totalreflexionsspiegel und einem Auskoppelungsspiegel sowie ferner eine Abschattungsvorrichtung enthält, die von dem aus dem Resonator abgegebenen Laserstrahl oder dem Laserstrahl in dem Resonator einen Teil mit durch Beugung gestörter Phasenlage abschattet, um ausschließlich Licht mit gleichförmiger Phase zu erhalten.

Claims (12)

1. Laservorrichtung mit einem zur Abgabe von Licht durch induzierte Emission angeregten Lasermaterial und einem instabilen Resonator, der einen einem Ende des Lasermaterials gegenübergesetzten Totalreflexionsspiegel zum Reflektieren des induzierten Emissionslichtes zu parallelem Laserlicht und einen dem anderen Ende des Lasermaterials gegenübergesetzten Auskoppelungsspiegel mit einer Ausnehmung zum teilweisen Herausleiten des von dem Totalreflexionsspiegel reflektierten parallelen Laserlichtes enthält, gekennzeichnet durch eine Abschattungsvorrichtung (5; 51 bis 56; 311; 312; 412; 51a; 11a; 57; 581) zum Beseitigen von Licht, das durch Lichtbeugung an der Außenseite des parallelen Laserlichtes (521) in dem Resonator erzeugt ist.

2. Laservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschattungsvorrichtung (5; 51; 52; 53; 311) an der Seite der Ausnehmung (41a; 411) des Auskoppelungsspiegels (4; 41) angebracht ist.

3. Laservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator ein instabiler Negativabzweigung-Resonator mit Strahlüberkreuzung ist, der einen konkaven Totalreflexionsspiegel (31) und einen konkaven Auskoppelungsspiegel (41; 42) enthält, und daß die Abschattungsvorrichtung (54; 55; 56; 312; 412) an der von der Ausnehmung (411) des Auskoppelungsspiegels (41) abgewandten Seite angebracht ist.

4. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschattungsvorrichtung (5) bewegbar angebracht ist.

5. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung (513) zum Kühlen der Abschattungsvorrichtung (5). (Fig. 25)

6. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschattungsvorrichtung durch einen Entspiegelungsbelag (311; 312; 412) gebildet ist, der auf den Totalreflexionsspiegel (31) an der Laserlicht-Austrittsseite und/oder der der Laserlicht- Austrittsseite gegenüberliegenden Seite und/oder an dem Auskoppelungsspiegel (41) an der der Laserlicht- Austrittsseite gegenüberliegenden Seite aufgebracht ist.

7. Laservorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschattungsvorrichtung eine in einem Teil des Totalreflexionsspiegels (32) an der Seite der Ausnehmung (411) des Auskoppelungsspiegels (41) ausgebildete weitere Ausnehmung (321) ist.

8. Laservorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschattungsvorrichtung eine in dem Auskoppelungsspiegel (42) an der der Ausnehmung (421) des Auskoppelungsspiegels gegenüberliegenden Seite ausgebildete weitere Ausnehmung (422) ist.

9. Laservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermaterial (1) in einen Laseranregungs/Ent­ ladungsraum eingebracht ist und daß die Abschattungsvorrichtung ein den Laseranregungs/Ent­ ladungsraum formendes Halteelement (51a, 61a) ist, das an einer vorbestimmten Stelle angeordnet ist. (Fig. 19 und 20)

10. Laservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermaterial (1) in einen Laseranregungs/Entladungsraum eingebracht ist und daß die Abschattungsvorrichtung ein den Laseranregungs/Entladungs­ raum bildendes Teil (11a) ist, das in bezug auf das parallele Laserlicht schräg angeordnet ist. (Fig. 21; Fig. 22).

11. Laservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermaterial (1) in einen Laseranregungs/Entladungsraum eingebracht ist, daß der Auskoppelungsspiegel (43) ein Laserlicht-Durchlaßelement enthält, auf das unter Aussparung eines Laserlicht- Austrittbereichs (431) des Durchlaßelementes ein Reflexionsfilm (432) aufgebracht ist, und daß als Abschattungsvorrichtung an einer vorbestimmten Stelle des Durchlaßelementes ein Abschattungsfilm (57) angebracht ist. (Fig. 23).

12. Laservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermaterial (1) in einen Laseranregungs/Entladungsraum eingebracht ist und daß die Abschattungsvorrichtung ein Abschattungsfilm (581) ist, der an einer vorbestimmten Stelle eines für den Auskoppelungsspiegel (41) vorgesehenen Laserlicht- Austrittfensters (58) angebracht ist.