DE4433888C2 - Festkörperlaser mit Kühleinrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Festkörperlaser, insbesondere die
Verbesserung der Strahlgüte, des Wirkungsgrads und der Zuver
lässigkeit eines Platten-Festkörperlasers.
Die Fig. 72 und 73 zeigen einen Festkörperlaser mit einem
Anregungssystem und einem Kühlsystem für ein herkömmliches
Lasermedium, der beispielsweise in der JP 1-84680 A
beschrieben ist, sowie einen herkömmlichen
Festkörperlaser, der beispielsweise in der JP 63-188 980 A
angegeben ist.
In den Fig. 72 und 73 bezeichnet 1 ein plattenförmiges
Festkörperlasermedium (nachstehend als Platte bezeichnet) mit
einem Paar von gegenüberliegenden polierten Oberflächen 11,
einem Paar von Seitenflächen 12 und einem Paar von Endflächen
13, die als Eintrittsfläche und Austrittsfläche für einen
Laserstrahl dienen. Die Platte besteht beispielsweise aus
Nd : YAG (Yttrium-Aluminium-Granat) und wird durch Dotieren mit
Nd erhalten. 5 ist eine Abstützung, die an der Seitenfläche 12
der Platte angeordnet ist, 2 ist eine Lampe, um eine Lichtan
regung der Platte 1 durchzuführen, und 21 ist das Anregungs
licht.
7 ist ein Rahmen, der die Platte 1 und die Abstützung 5 in
tegral enthält, wobei in dem Rahmen 7 ein Öffnungsbereich 711
vorgesehen ist, der sich über im wesentlichen eine vollständige
Oberfläche der polierten Oberfläche 11 der Platte, wie Fig. 74
zeigt, erstreckt. 70 ist ein Dichtmittel, um eine Abdichtung
gegen Austritt von Wasser 41 zu erreichen, das als Kühlmittel
für die Platte dient. Das Dichtmittel 70 verläuft über eine
gesamte Umfangslänge einer Ebene, die von der Plattenoberfläche
(der polierten Oberfläche) 11 und den Abstützungen 5, die an
der Seitenfläche angeordnet sind, gebildet ist, wie Fig. 75
zeigt. 3 ist ein Reflektor, um das Anregungslicht zum Be
strahlen der Platte 1 zu bündeln, und 81 und 82 sind Gehäuse,
die die Reflektoren 3 enthalten. 40 ist eine Trennplatte zur
Bildung einer Durchflußbahn 4 für das Plattenkühlwasser 41,
wobei die Trennplatte 40 in bezug auf das Anregungslicht
transparent ist.
Nachstehend wird der Betrieb beschrieben.
Die Platte 1 absorbiert das aus der Lampe 2 austretende
Anregungslicht 21, um eine Besetzungsinversion zu bewirken. Die
Energie der Besetzungsinversion wird aus dem Medium als Laser
strahl 100 ausgekoppelt, der zwischen dem Paar von sich gegen
überstehenden polierten Oberflächen 11 der Platte 1 in Zick
zackform verläuft, während gleichzeitig eine wiederholte innere
Totalreflexion stattfindet. 50% oder mehr der Anregungslicht
energie, die von der Platte absorbiert wird, wird jedoch in der
Platte in Wärmeenergie umgesetzt und tritt schließlich aus der
Platte in das Kühlmittel 14 ein, das mit den gegenüberstehenden
polierten Oberflächen 11 der Platte in Kontakt steht.
Wie Fig. 76 zeigt, werden zu diesem Zeitpunkt eine parabolische
Temperaturverteilung mit einem heißen Zentralbereich und eine
parabolische Brechzahlverteilung entsprechend der parabolischen
Temperaturverteilung in einer Dickenrichtung der Platte er
zeugt. Der Laserstrahl 100 in der Platte folgt jedoch einem
zickzackförmigen Lichtweg, so daß die Auswirkung der parabo
lischen Brechzahlverteilung aufgehoben und kein Laserstrahl
verzerrt wird. Das Kühlmittel 41 ist von den Dichtmitteln 70 an
den gegenüberstehenden polierten Oberflächen 11 der Platte und
den Abstützungen 5, die an den Seitenflächen angeordnet sind,
hermetisch so eingeschlossen, daß es nicht nach außen austritt.
Das Dichtmaterial 70 dient außerdem als Halterung der Platte 1
an dem Rahmen 7.
In einem Idealzustand des Plattenlasers kann ein Lasermedium in
einer Breitenrichtung gleichförmig angeregt werden. Wärme kann
in der Breitenrichtung ebenfalls gleichmäßig erzeugt werden.
Außerdem kann die Platte nur von den Plattenoberflächen (den
gegenüberliegenden polierten Flächen) 11 her gleichmäßig
gekühlt werden, eine eindimensionale parabolische Temperatur
verteilung kann in der Dickenrichtung ausgebildet werden, und
eine gleichmäßige Temperaturverteilung kann in der Breiten
richtung ausgebildet werden. Für den Idealzustand wird der
Reflektor 3 verwendet, so daß die Platte 1 mit einem möglichst
gleichförmigen und möglichst wirkungsvollen Anregungslicht 21
bestrahlt werden kann.
Zur Kühlung fließt das Kühlmittel 41 gleichförmig an der
Plattenoberfläche 11, wobei die Abstützungen 5 an den Seiten
flächen 12
befestigt sind und aus Glas (mit der Wärmeleit
fähigkeit K von 0,012 W/cm2°C), Fluorkohlenstoff-Kunststoff
(mit einer Wärmeleitfähigkeit K von 0,0025 W/cm2°C) oder
Silikongummi (mit einer Wärmeleitfähigkeit K von
0,0015 W/cm2°C), der eine höhere Wärmeisoliereigenschaft als
das Lasermedium (z. B. YAG mit einer Wärmeleitfähigkeit K von
0,12 W/cm2°C) hat, bestehen.
Ein herkömmlicher Laseroszillator ist, wie oben erläutert,
aufgebaut. Die Probleme dabei sind, daß die Wärmeisolierstoffe
der Abstützungen 5 an den Plattenseitenflächen 12 und Kleb
stoffe das Anregungslicht absorbieren und Wärme erzeugen, so
daß eine Temperaturverteilung mit heißen Seitenflächen in der
Breitenrichtung und eine konkavlinsenförmige optische Ver
zeichnung bzw. Verzerrung gemeinsam mit der Hochtemperatur
verteilung an der Seitenfläche erzeugt werden, wie Fig. 77
zeigt. Dies führt zu einer Verschlechterung der Strahlgüte und
der Laserausgangsleistung. Außerdem besteht ein weiteres
Problem darin, daß die Strahlgüte sich in Abhängigkeit vom
Ausgangsleistungspegel ändert, da die optische Verzeichnung von
der Anregungsintensität abhängt.
Wenn der Reflexionsgrad der Abstützung 5 in bezug auf das
Anregungslicht 21 gering ist, verläuft das Anregungslicht 21
von den Plattenseitenflächen 12 zu den Abstützungen 5, wie Fig.
78 zeigt. Weitere Nachteile sind daher, daß keine ausreichende
Verstärkung erhalten wird und eine gleichförmige Anregung
aufgrund der verschlechterten Anregungsintensität im Bereich
der Seitenfläche nicht erreichbar ist.
Wenn die Platte 1 und die Abstützungen 5 an ihren Seitenflächen
in dem Rahmen 7 enthalten sind, bringt der Druck, der durch die
O-Dichtringe 70 auf die obere und untere Oberfläche wirkt,
Kraft in eine Richtung 510 auf, um die Platte 1 von den
Abstützungen 5 zu trennen, wie es die Fig. 79, 80 zeigen.
Infolgedessen kann das Kühlmittel 41 aufgrund der verminderten
Hafteigenschaften zwischen den Plattenseitenflächen 12 und den
Abstützungen 5 nicht ausreichend hermetisch eingeschlossen
werden, so daß an der Plattenendfläche 13 durch ein Leck Wasser
austritt. Es gibt daher schwerwiegende Probleme, weil ein
Strahl unterbrochen werden kann und eine Kontaminierung an der
Strahleintritts/austrittsendfläche 13, die spiegelpoliert ist,
auftreten kann.
Wenn ferner die Platte stark angeregt wird, wird im Bereich der
Plattenseitenflächen und des Eintritts/Austrittsendes eine
mechanische Formänderung erzeugt, wie es die Fig. 81, 82
zeigen. Die daraus resultierenden Probleme sind, daß Wasser
aufgrund der verringerten Wasserdichtigkeit zwischen den
Plattenseitenflächen 12 und den Abstützungen 5 austreten kann,
daß aufgrund einer Spannungskonzentration 125 eine optische
Verzeichnung auftreten kann, weil die Abstützungen 5 die Platte
1 möglicherweise nur mit Punktkontakt berühren, und daß im
schlimmsten Fall die Platte 1 beschädigt werden kann.
Alternativ können als Abstützungen 5 Substanzen mit hohem
Reflexionsvermögen verwendet werden, um einen verbesserten
Wirkungsgrad zu erhalten. Die meisten Substanzen dieser Art
haben jedoch extrem schlechte Hafteigenschaften, und es ist
typischerweise schwierig, eine Kompatibilität der Wärmeisoliereigenschaften
mit der Wasserdichtigkeit für die
Plattenseitenfläche 12 selbst bei Verwendung solcher Substanzen
zu erreichen.
DE 40 32 488 A1 betrifft einen Festkörperlaser, bei dem zur
Verringerung der thermischen Linsenbildung im Lasermedium
vorgeschlagen wird, Wärmeisolatoren, die mit den Seitenober
flächen des Lasermediums zusammenwirken, anzuordnen. Weiterhin
sind Mittel zum Abschirmen der Wärmeisolatoren gegen das
Pumplicht vorgesehen. Vorhandene Wärmeleiter besitzen Strö
mungswege, um ein Kühlmittel aufzunehmen. Diese Strömungswege
befinden sich im Inneren der Wärmeleiter. Eine Durchflußmengen-
Steuereinheit kann die Temperatur und die Durchflußmenge des
Kühlmittels im jeweiligen Strömungsweg beeinflussen. Damit soll
die von den Seitenflächen des Lasermediums abzuführende
Wärmemenge in Abhängigkeit vom Erregungszustand des
Lasermediums regelbar sein. Die Ausbildung von langgestreckten
Strömungswegen innerhalb der Wärmeleiter ist jedoch zum einen
aufwendig und führt zum anderen zu einer Verringerung der
mechanischen Stabilität. Letztendlich ist ein wünschenswerter
unmittelbarer Kontakt zwischen den Seitenoberflächen des
Lasermediums und dem Kühlmittel zur Optimierung der Kühlung
nicht realisierbar. Darüber hinaus ist eine gezielte Variation
des Kühlregimes längs der Seitenoberflächen des Lasermediums
nicht möglich.
Die in der DE 39 30 328 A1 vorhandenen, seitlich des Laser
mediums angeordneten Schienen weisen im Inneren einen Fluid
durchlaß auf. Jede Schiene ist mit einem Fluidkreis verbunden,
der ein Ventil, eine Pumpe und einen Wärmetauscher umfaßt.
Jeder Fluidkreis kann separat gesteuert werden, wodurch der
Wärmefluß über die jeweilige Seitenfläche des Festkörperlaser
mediums beeinflußbar ist. Demgemäß ermöglicht die Lehre der DE 39 30 328 A1
zwar eine unterschiedliche Temperatursteuerung der
jeweiligen Seitenflächen, jedoch ist eine wünschenswerte
Variation des Kühlregimes längs des Lasermediums unmöglich.
GB 2 230 642 A betrifft eine Laserplatte, an der seitlich längs
der Platte konkave Ausnehmungen vorgesehen sind, mit denen
verhindert werden soll, daß die Laserplatte unerwünschte
Lasermodem verstärkt. Die Platte wird seitlich durch Schienen
gehalten. Der konkave Zwischenraum wird mit einem Silikon
verfüllt. Die Gesamtanordnung aus Lasermedium und Befesti
gungsschienen befindet sich in einem mit Kühlwasser gefüllten
Raum. Die dortigen Ausnehmungen dienen also nicht dem gezielten
Durchleiten eines Kühlmittels, sondern sind zu dem Zweck vor
gesehen, unerwünschte parasitäre Schwingungsmodem des Lasermediums
selbst zu verhindern.
EP 0 382 108 A1 bezieht sich auf eine Laseranordnung, in der
das Lasermedium seitlich von Befestigungsmitteln gehalten wird,
die hervorspringende Umfassungen aufweisen. Die Umfassungen
sind zum sicheren seitlichen Befestigen des Lasermediums
wiederum vorgesehen.
EP 0 492 526 A2 befaßt sich mit einer Festkörperlaseranordnung
mit einem Lasermedium, das seitlich von Halteeinrichtungen
fixiert ist. Die Halteeinrichtungen verfügen über Mittel zum
Aufbringen von Druckkräften, die wiederum zu unterschiedlichen
seitlichen Einspannkräften des Lasermediums führen. Das Ab
führen von Wärme, insbesondere von den Seitenflächen des
Lasermediums durch spezielle Abstützungen mit kühlmittel
führenden Ausnehmungen ist nicht Gegenstand der Lehre dieser EP 0 492 526 A2.
US PS 4,528,671 offenbart das Ausbilden von Mitteln zum
Befestigen eines Lasermediums in einem Festkörperlaser, wobei
diese Mittel Kühlkanäle zur Aufnahme eines Kühlmediums bilden.
Die Durchflußmenge des Kühlmittels ist durch eine Serie von
Düsen regulierbar. Mit dieser Anordnung ist es jedoch nicht
möglich, die Seitenflächen des Lasermediums unmittelbar über
ganz spezielle Ausnehmungen mit einem Kühlmedium in Kontakt zu
bringen. Darüber hinaus werden keinerlei Anregungen gegeben,
wie eine individuelle Einstellung einer Druckkraft zur
optimalen seitlichen Befestigung des Lasermediums vorgenommen
werden kann.
US PS 4,881,233 betrifft eine ähnliche Anordnung, bei der an
der Ober- und Unterseite eines Lasermediums Kühlplatten
angeordnet sind.
US PS 4,949,346 zeigt eine Kühlanordnung für einen Fest
körperlaser, wobei Kühlsenken an den Ober- und Unterseiten des
Lasermediums angeordnet sind. Die Kühlsenken wirken allein
aufgrund ihrer Wärmeleitfähigkeit. Das Führen eines Kühlmediums
ist nicht vorgesehen.
US PS 4,984,246 betrifft einen Festkörperlaser, in dem das
Lasermedium von zwei Reflektoren, die innenseitig eine
thermisch isolierende Beschichtung aufweisen, gehalten wird.
Ein Kühlkanal weist ein für Strahlung durchlässiges Fenster
auf. Dieses Fenster bildet einen Teil des Kühlkanals. Ein
Kühlmittel steht offenbar in unmittelbarem Kontakt mit den
Ober- und Unterseiten des Lasermediums. Diese Konstruktion
weist eine andersartige Abstützung zur Befestigung des Laser
mediums sowie eine unterschiedliche Anordnung von Ausnehmungen
an einer Innenfläche der Abstützungen zur Führung eines Kühl
mittels im Vergleich zur vorliegenden Erfindung auf.
Die Erfindung soll die genannten Probleme überwinden, und die
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines kompakten
Festkörperlasers mit niedrigeren Kosten, der einen höheren
Wirkungsgrad, sehr hohe Strahlgüte und Stabilität der Aus
gangsleistung sowie höhere Zuverlässigkeit hat.
Zur Lösung der genannten Aufgabe wird ein Festkörperlaser
angegeben, bei dem ein sogenanntes Plattenlasermedium verwendet
wird, wobei ein Paar von Abstützungen auf der rechten und der
linken Seite des Lasermediums vorgesehen ist und in der
Abstützung an einer inneren Oberfläche, die den Seitenflächen
des Lasermediums gegenübersteht, Ausnehmungen in Form von
Nuten, Schlitzen, Rücksprüngen oder in Form eines unregel
mäßigen Musters ausgebildet sind.
Wie vorstehend erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß
diesem ersten Aspekt der Erfindung die unregelmäßige Kon
struktion in der Abstützung an der Oberfläche, die dem
Lasermedium gegenübersteht, vorgesehen, und ein konkaver
Bereich enthält Substanzen, wie etwa Kühlmittel (beispielsweise
Wasser) mit niedrigem Absorptionsvermögen, geringer Wärme
bildung und ausreichender Kühlwirkung. Es ist dadurch möglich,
einen thermischen Grenzschichtzustand einer Plattenseitenfläche
zu optimieren sowie das Auftreten einer optischen Verzeichnung
mit der Temperaturverteilung zu verhindern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser angegeben, bei dem ein sogenanntes Plattenlasermedium
verwendet wird, wobei ein Paar von Abstützungen auf der rechten
und der linken Seite des Lasermediums angeordnet ist und die
Abstützungen aus einer Vielzahl von verschiedenen Materialien
hergestellt sind.
Wie oben erwähnt, besteht bei dem Festkörperlaser gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung die Abstützung aus einem Ver
bundmaterial, das die Vielzahl von verschiedenen Materialien
enthält. Dadurch ist es möglich, einen thermischen Grenz
schichtzustand zwischen einer Plattenseitenfläche und der
Abstützung zu optimieren und das Auftreten einer optischen
Verzeichnung mit der Temperaturverteilung zu verhindern.
Infolgedessen kann ein Laserstrahl mit sehr gutem Fokussier
verhalten und hohem Wirkungsgrad stabil ausgekoppelt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser angegeben, bei dem ein sogenanntes Plattenlasermedium
verwendet wird, wobei ein Paar von Abstützungen auf der rechten
und linken Seite des Lasermediums angeordnet ist und die
Abstützungen jeweils mit einer Seitenfläche des Lasermediums
unter Druck in Kontakt sind.
Wie oben erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung die Abstützung an der Seitenfläche des
Lasermediums angeordnet und unter Druck mit einer Platten
seitenfläche in Kontakt gehalten. Diese Konstruktion verbessert
die Wasserdichtigkeit zwischen der Plattenseitenfläche und der
Abstützung und stabilisiert einen thermischen Grenzschichtzu
stand der Plattenseitenfläche, um so die optische Charak
teristik des Plattenmediums zu stabilisieren. Infolgedessen
ergibt sich der Effekt, daß ein Laserbetrieb mit sehr guter
Stabilität der Strahlgüte realisiert werden kann.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung
angegeben, wobei die Abstützung unter Druck mit einer Seiten
fläche des Lasermediums in Kontakt gehalten wird.
Wie erwähnt, wird bei dem Festkörperlaser gemäß dem vierten
Aspekt der Erfindung die Abstützung unter Druck mit der
Seitenfläche des Lasermediums in Kontakt gehalten. Es ist
dadurch möglich, einen Effekt weiter zu stabilisieren, der
durch das Vorsehen einer unregelmäßigen Ausbildung einer
inneren Abstützungsoberfläche oder durch Ausbilden der Ab
stützung aus einer Vielzahl von Materialien erhalten wird, und
zwar den Effekt der Optimierung eines thermischen Grenz
schichtzustands zwischen einer Seitenfläche des Lasermediums
und der Abstützung. Des weiteren ist es möglich, die Wasser
dichtigkeit der Konstruktion zu verbessern. Somit wird
ermöglicht, daß die Zuverlässigkeit gesteigert wird und ein
Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität der Strahlgüte
realisiert werden kann.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser angegeben, bei dem ein sogenanntes Plattenlasermedium
verwendet wird, und bei dem das Paar von Abstützungen auf der
rechten und der linken Seite des Lasermediums angeordnet ist.
Bei dem Festkörperlaser besteht die Abstützung an einer dem
Anregungsbereich entsprechenden Position gegenüber dem Laser
medium aus einem eine Ausnehmung aufweisenden Halteteil und
einem darin aufgenommenen Element mit hohem Reflexionsvermögen
für Anregungslicht.
Wie oben erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem fünften
Aspekt der Erfindung die Ausnehmung in dem Halteteil an der dem
Anregungsbereich entsprechenden Position gegenüber dem Laser
medium vorgesehen, und das Element mit hohem Reflexionsvermögen
für das Anregungslicht ist in der Ausnehmung oder dem Halteteil
angeordnet. Mit dieser Konstruktion können Verluste des
Anregungslichts an einer Plattenseitenfläche verringert werden.
Des weiteren wird die Notwendigkeit für einen Klebstoff an der
Verbindungsstelle zwischen dem hochreflektierenden Körper und
der Plattenseitenfläche vermieden, um dadurch die
Wärmeerzeugung an der Zwischenfläche und die gemeinsam mit der
Wärmeerzeugung auftretende optische Verzeichnung zu verringern.
Eine hohe Wasserdichtigkeit kann beibehalten werden. Infolge
dessen wird der Effekt erzielt, daß ein stabiler Laserbetrieb
ohne den Austritt von Wasser realisierbar ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser gemäß dem ersten, dem zweiten, dem dritten oder dem
vierten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem in die Ab
stützung aus einer an der dem Anregungsbereich entsprechenden Position
gegenüber dem Lasermedium eine Ausnehmung aufweisen
den Halteteil und einem darin aufgenommenen Element mit hohem
Reflexionsvermögen für Anregungslicht besteht.
Wie oben erwähnt, ist es bei dem Festkörperlaser gemäß dem
sechsten Aspekt der Erfindung möglich, einige Konfigurations
merkmale zu kombinieren, beispielsweise die unregelmäßige
Ausbildung der Innenfläche der Abstützung, eine Konfiguration
zum Druckkontakt der Abstützung mit dem Lasermedium, und eine
Konfiguration, bei der das Element mit hohem Reflexionsvermögen
in der Ausnehmung des Halteteils angeordnet ist, so daß
gleichzeitig eine gute optische Charakteristik und verbes
serte Wasserdichtigkeit als synergistischer Effekt der Kombi
nation erzielt werden kann.
Insbesondere kann die Konfiguration, bei der ein Element mit
hohem Reflexionsvermögen in der Ausnehmung des Halteteils
angeordnet ist, mit der Konfiguration kombiniert werden, bei
der die Abstützung unter Druck mit dem Lasermedium in Kontakt
ist. Dies führt zu einem synergistischen Effekt des Erreichens
eines guten Wirkungsgrads und gleichzeitig des Beibehaltens
hoher Wasserdichtigkeit. Wenn das Element mit hohem Refle
xionsvermögen in der Ausnehmung des Halteteils angeordnet ist,
ist dieses Element bevorzugt unter Druck mit dem Lasermedium in
Kontakt gehalten. In diesem Fall wirkt jedoch die Druckkraft
auf den Körper mit hohem Reflexionsvermögen entgegengesetzt
einer Richtung, in der die Abstützung von dem Lasermedium
getrennt wird. Es ist somit notwendig, die Abstützung entgegen
der Gegenwirkung an das Lasermedium zu drücken, um die hohe
Wasserdichtigkeit beibehalten zu können.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser gemäß dem ersten, dem vierten oder dem sechsten Aspekt
der Erfindung angegeben, bei dem in einer inneren Oberfläche
der Abstützung eine Nut vorgesehen ist, die in einer Dicken
richtung des Lasermediums verläuft.
Wie oben erwähnt, verläuft bei dem Festkörperlaser gemäß dem
siebten Aspekt der Erfindung die Nut in einer Richtung parallel
zu einer Dickenrichtung der Platte, und ein konkaver Bereich
der Nut enthält Substanzen, wie z. B. ein Kühlmittel
(beispielsweise Wasser), das geringes Absorptionsvermögen,
niedrige Wärmeerzeugung und eine ausreichende Kühlwirkung
aufweist. Dadurch ist es möglich, einen thermischen Grenz
schichtzustand einer Plattenseitenfläche zu optimieren sowie
das Auftreten einer optischen Verzeichnung gemeinsam mit der
Temperaturverteilung zu verhindern. Infolgedessen kann ein
Laserstrahl mit einem sehr gutem Fokussierverhalten und hohem
Wirkungsgrad stabil ausgekoppelt werden.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser nach dem ersten, dem vierten, dem sechsten oder dem
siebten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem eine Verteilung
in einer Längsrichtung oder einer Vertikalrichtung des
Lasermediums für die Teilung, die Fläche oder die Tiefe der
Nuten, Schlitze, Rücksprünge oder des unregelmäßigen Musters vorgesehen ist.
Wie oben erwähnt, sind bei dem Festkörperlaser gemäß dem achten
Aspekt der Erfindung Verteilungen in der Dickenrichtung und der
Längsrichtung der Platte entweder für alle oder eine von
Fläche, Teilung und Tiefe des konkaven Bereichs der Abstützung
vorgesehen. Die Verteilungen ergeben den optimalen thermischen
Grenzschichtzustand an allen Positionen einer Plattenseiten
fläche in Dicken- und Längsrichtung. Dadurch ist es möglich,
das Auftreten einer optischen Verzeichnung mit der Temperatur
verteilung zu verhindern. Infolgedessen kann ein Laserstrahl
mit sehr gutem Fokussierverhalten und mit hohem Wirkungsgrad
stabil ausgekoppelt werden.
Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser gemäß dem ersten, dem vierten oder dem sechsten bis
achten Aspekt der Erfindung angegeben, wobei das Lasermedium
von einem Kühlmittel gekühlt wird, das so eingefüllt ist, daß
es jede polierte Oberfläche berührt. Zwischen dem Kühlmittel an
der oberen und dem an der unteren Seite des Lasermediums ist
eine Druckdifferenz vorgesehen, um in einem konkaven Bereich in
der Innenfläche der Abstützung einen Kühlmitteldurchfluß zu
erzeugen.
Wie oben erwähnt, wird bei dem Festkörperlaser gemäß dem
neunten Aspekt der Erfindung das Lasermedium von dem Kühlmittel
gekühlt, das so eingefüllt ist, daß es die Oberfläche berührt.
Die Druckdifferenz in dem Kühlmittel erzeugt den Kühlmittelfluß
in dem konkaven Bereich in einer der Platte zugewandten
Oberfläche der Abstützung. Dadurch ist es möglich, einen
Kühlzustand an einer Kontaktgrenzfläche zwischen einer
Plattenseitenfläche und der Abstützung zu optimieren und zu
verhindern, daß eine optische Verzeichnung mit der Temperatur
verteilung auftritt. Infolgedessen kann ein Laserstrahl mit
sehr gutem Fokussierverhalten und hohem Wirkungsgrad stabil
ausgekoppelt werden.
Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem
die unregelmäßige Struktur an der inneren Oberfläche der
Abstützung von einer Nut gebildet ist, die sich diagonal in
bezug auf eine Dickenrichtung des Lasermediums erstreckt.
Wie oben erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem zehnten
Aspekt der Erfindung die Nut in der Abstützung vorgesehen, die
an einer Seitenfläche des Lasermediums an einer dem Lasermedium
gegenüberstehenden Position angeordnet ist, um diagonal zu
einer Plattendickenrichtung zu verlaufen. Die Nut erzeugt den
Kühlmittelfluß in dem konkaven Bereich. Es ist dadurch möglich,
einen Kühlzustand an einer Kontaktgrenzfläche zwischen einer
Plattenseitenfläche und der Abstützung zu optimieren und das
Auftreten einer optischen Verzeichnung mit einer Temperatur
verteilung zu vermeiden. Infolgedessen kann ein Laserstrahl,
der ausgezeichnetes Fokussierverhalten hat, mit hohem
Wirkungsgrad stabil ausgekoppelt werden.
Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser gemäß dem ersten bis zehnten Aspekt der Erfindung an
gegeben, wobei die Abstützung aus einem Material besteht, das
ein hohes Reflexionsvermögen für Anregungslicht aufweist.
Wie erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem elften
Aspekt der Erfindung die Abstützung aus einem Material mit
hohem Reflexionsvermögen für das Anregungslicht hergestellt. Es
ist dadurch möglich, eine hocheffiziente Anregung durchzu
führen, die Herabsetzung der Anregungsintensität im Bereich der
Plattenseitenfläche zu verhindern und die Erzeugung einer
optischen Verzeichnung zu vermindern. Der Effekt ist daher, daß
ein Laserstrahl mit sehr gutem Fokussierverhalten und hohem
Wirkungsgrad stabil ausgekoppelt werden kann.
Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser nach dem dritten, dem vierten oder dem sechsten bis
elften Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem zwischen dem
Anregungsbereich des Lasermediums und der Abstützung kein
Zwischenelement vorgesehen ist.
Wie oben erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem
zwölften Aspekt der Erfindung ein elastischer Körper nur im
Bereich einer Abdichtposition für Kühlmittel zwischen der
Platte und der Abstützung angeordnet, und es ist kein Zwi
schenelement zwischen der Platte am Anregungsbereich und der
Abstützung vorgesehen. Dadurch wird es möglich, die Wärme
erzeugung an der Grenzfläche zwischen einer Plattenseitenfläche
und der Abstützung zu verringern sowie eine erhöhte Temperatur
der Plattenseitenfläche und eine optische Verzeichnung, die
sonst mit der erhöhten Temperatur auftritt, zu vermindern.
Somit wird die Wirkung erhalten, daß ein Laserstrahl mit sehr
gutem Fokussierverhalten und hohem Wirkungsgrad stabil
ausgekoppelt werden kann.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem zwölften Aspekt angegeben, bei dem eine
Elastizität aufweisende Substanz in den Zwischenraum zwischen
einem Abschrägungsbereich von Kantenbereichen in der Nähe einer
Abdichtposition des Lasermediums und des elastischen Körpers
eingebracht ist.
Wie erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem dreizehnten
Aspekt der Erfindung die Elastizität aufweisende Substanz in
den Zwischenraum zwischen der Abschrägung der Plattenkanten
bereiche und dem elastischen Körper gefüllt, wodurch verbes
serte Wasserdichtigkeit und verbesserte Zuverlässigkeit
erreicht werden.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem dritten, dem vierten oder dem sechsten bis
dreizehnten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem die
Abschrägung der Laserplatte im Bereich von 0,3 mm oder weniger
bezogen auf die ursprüngliche Kante liegt.
Dies führt zu noch weiter verbesserter Wasserdichtigkeit und
hat verbesserte Zuverlässigkeit zur Folge.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem dritten, dem vierten oder dem sechsten bis
vierzehnten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem ein
Gewindeloch in einem die Abstützung integral enthaltenden
Rahmen an einer Position vorgesehen ist, die der Abstützung
gegenübersteht, so daß es sich im wesentlichen senkrecht zu
einer Rückfläche der Abstützung erstreckt, und bei dem ein
distales Ende eines Gewindeelements, das in das Gewindeloch
eingesetzt ist, die Rückfläche der Abstützung beaufschlagt, um
die Abstützung unter Druck in Kontakt mit dem Lasermedium zu
bringen.
Wie oben erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem fünf
zehnten Aspekt der Erfindung das Gewindeloch in dem Rahmen an
der der Abstützung gegenüberstehenden Position vorgesehen und
erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der Rückfläche der
Abstützung. Das distale Ende eines in das Gewindeloch gedrehten
Gewindeelements drückt auf die Rückfläche der Abstützung, um
die Abstützung unter Druck mit einer Plattenseitenfläche in
Kontakt zu bringen. Dadurch ist es möglich, den Kontaktdruck
zwischen der Abstützung und der Plattenseitenfläche einzu
stellen, indem das Gewindeelement von außen zu einer Platten
fläche gedreht und der optimale Kontaktdruck auf einfache Weise
erhalten wird, der sehr gute Wasserdichtigkeit und geringere
optische Verzeichnung zur Folge hat. Infolgedessen kann ein
Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität der Strahlgüte reali
siert werden.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem fünfzehnten Aspekt angegeben, bei dem
zwischen der Abstützung und dem distalen Ende des Gewinde
elements ein elastischer Körper angeordnet ist.
Wie oben erwähnt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem sech
zehnten Aspekt der Erfindung ein elastischer Körper zwischen
der Abstützung und dem distalen Ende des Gewindeelements ange
ordnet. Es ist dadurch möglich, den Kontaktdruck zu stabili
sieren und die Einstellung des Kontaktdrucks zu erleichtern.
Infolgedessen wird die Wasserdichtigkeit zwischen der Platten
seitenfläche und der Abstützung weiter verbessert, und der
thermische Grenzschichtzustand der Plattenseitenfläche kann
weiter stabilisiert werden, was zu einer Verbesserung der
optischen Charakteristik des Plattenmediums führt. Infolge
dessen kann ein Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität der
Strahlgüte realisiert werden.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem fünfzehnten oder sechzehnten Aspekt an
gegeben, bei dem an einer Rückfläche der Abstützung ein
Plattenkörper angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, die
Kontaktdruckverteilung zu relaxieren, die optische Verzeichnung
zu verringern und eine Beschädigung der Abstützung zu verhin
dern, wodurch eine verbesserte Zuverlässigkeit erreicht wird.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem siebzehnten Aspekt der Erfindung ange
geben, bei dem zwischen der Abstützung und einem Plattenkörper
zusätzlich ein elastischer Körper angeordnet ist. Dadurch kann
die Kontaktdruckverteilung noch mehr relaxiert werden, um
dadurch die optische Verzeichnung weiter zu verringern und die
Hafteigenschaften zu stabilisieren. Infolgedessen kann ein
Laserbetrieb mit ausgezeichneter Stabilität der Strahlgüte
realisiert werden.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem achtzehnten Aspekt der Erfindung ange
geben, bei dem der Plattenkörper aus einem Material besteht,
das eine wesentlich geringere Elastizität als der elastische
Körper hat. Auf diese Weise kann die Kontaktdruckverteilung so
gesteuert werden, daß eine optimale Verteilung mit ausge
zeichneter Wasserdichtigkeit und geringerer optischer
Verzeichnung erreicht wird. Ein Laserbetrieb mit sehr guter
Stabilität der Strahlgüte kann realisiert werden.
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der Erfin
dung angegeben, bei dem das Element mit hohem Reflexionsver
mögen unter Druck mit einer Seitenfläche des Lasermediums in
Kontakt steht.
Bei dem Festkörperlaser nach dem zwanzigsten Aspekt der
Erfindung ist ein Element, das ein hohes Reflexionsvermögen für
Anregungslicht hat, in einer Ausnehmung der Abstützung ange
ordnet und wird unter Druck mit der Plattenseitenfläche in
Kontakt gebracht. Es ist dadurch möglich, die Hafteigenschaften
zu verbessern und einen gleichmäßigen und stabilen thermischen
Grenzschichtzustand der Plattenseitenfläche zu erreichen, um
dadurch die optische Charakteristik des Plattenmediums zu
stabilisieren.
Gemäß einem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem zwanzigsten Aspekt der Erfindung
angegeben, bei dem zwischen der Rückfläche des Elements mit
hohem Reflexionsvermögen und der Ausnehmung ein elastischer
Körper angeordnet ist, wobei die Elastizität des elastischen
Körpers das Element mit hohem Reflexionsvermögen mit einer
Seitenfläche des Lasermediums unter Druck in Kontakt bringt.
Dadurch ist es möglich, eine mechanische Verformung der Platte,
des hochreflektiven Körpers und der Abstützung zu absorbieren
und die lokale Spannungskonzentration an der Plattenseiten
fläche zu vermindern, um dadurch die spannungsbedingte Ver
formung zu senken. Außerdem ist es möglich, die Hafteigen
schaften zwischen der Plattenseitenfläche und dem hochreflek
tiven Körper zu verbessern und den thermischen Grenzschicht
zustand der Plattenseitenfläche zu stabilisieren, um dadurch
die optische Charakteristik des Plattenmediums zu verbessern.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem zwanzigsten Aspekt der Erfindung
angegeben, bei dem in der Ausnehmung der Abstützung ein
Gewindeloch vorgesehen ist und im wesentlichen senkrecht zu
einer Seitenfläche des Lasermediums verläuft und ein distales
Ende einer Schraube, die in das Gewindeloch eingesetzt ist, das
hochreflektive Element mit der Seitenfläche des Lasermediums
unter Druck in Kontakt bringt.
Das Gewindeloch ist in der Abstützung an einer Position
entgegengesetzt zu dem Element mit hohem Reflexionsvermögen für
Anregungslicht vorgesehen und erstreckt sich im wesentlichen
senkrecht zu einer Rückfläche des Körpers mit hohem Reflexi
onsvermögen. Das distale Ende der Schraube, die in das Gewin
deloch eingesetzt ist, übt Druck auf die Rückfläche des Körpers
mit hohem Reflexionsvermögen aus, welcher unter Druck in Kon
takt mit der Plattenseitenfläche steht. Es ist dadurch möglich,
den Kontaktdruck zwischen dem Körper mit hohem Refle
xionsvermögen und der Plattenseitenfläche durch Drehen der
Schraube außerhalb eines Plattenvorderendes einzustellen.
Infolgedessen kann ein Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität
der Strahlgüte realisiert werden.
Gemäß einem dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfin
dung vorgesehen, bei dem ein elastischer Körper zwischen dem
Element mit hohem Reflexionsvermögen und dem distalen Ende der
Schraube vorgesehen ist.
Dadurch ist es möglich, den Kontaktdruck zu stabilisieren,
seine Einstellung zu erleichtern und die Hafteigenschaften
zwischen einer Plattenseitenfläche und dem Körper mit hohem
Reflexionsvermögen so zu verbessern, daß der thermische
Grenzschichtzustand der Plattenseitenfläche weiter stabilisiert
wird, was zu einer Stabilisierung der optischen Charakteristik
des Plattenmediums führt.
Gemäß einem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem zwei- oder dem dreiundzwanzigsten
Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem an der Rückfläche des
Elements mit hohem Reflexionsvermögen ein Plattenkörper
angeordnet ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Kontaktdruckverteilung zu
relaxieren, die optische Verzeichnung zu verringern und eine
Beschädigung des Körpers mit hohem Reflexionsvermögen zu
verhindern, wodurch eine verbesserte Zuverlässigkeit erreicht
wird.
Gemäß einem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfin
dung angegeben, bei dem ein elastischer Körper zwischen dem
Element mit hohem Reflexionsvermögen und dem Plattenkörper
angeordnet ist.
Es ist dadurch möglich, eine mechanische Verformung der Platte,
des hochreflektierenden Körpers und der Abstützung auszu
gleichen und die Kontaktdruckverteilung weiter zu relaxieren,
um dadurch die optische Verzeichnung weiter zu verringern.
Außerdem ist es möglich, die Hafteigenschaften weiter zu ver
bessern und den thermischen Grenzschichtzustand der Platten
seitenfläche zu stabilisieren, um dadurch die optische
Charakteristik des Plattenmediums zu verbessern.
Gemäß einem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfin
dung angegeben, bei dem der Plattenkörper aus einem Material
hergestellt ist, das eine sehr viel geringere Elastizität als
der elastische Körper hat.
Dadurch gelingt es, die Kontaktdruckverteilung so zu steuern,
daß die optimale Druckverteilung mit geringerer optischer
Verzeichnung erreicht wird.
Gemäß einem siebenundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem ersten bis sechsundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung angegeben, bei dem ein Laserstrahl aus einem
stabilen Resonator austritt.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Aus
führungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Frontschnittansicht, die eine Ausführungsform
eines Lasers gemäß dem ersten oder dem siebten Aspekt
der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht, die eine Ausfüh
rungsform des Lasers gemäß dem ersten oder dem siebten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration eines
Lasermediums und von Abstützungen einer Ausführungs
form des Lasers nach dem ersten oder dem siebten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht, die die Konfiguration des
Lasermediums und der Abstützungen einer Ausführungs
form des Lasers gemäß dem ersten oder dem siebten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine Darstellung, die eine optische Verzeichnungsver
teilung in einer Breitenrichtung des Lasermediums
einer Ausführungsform des Lasers nach dem ersten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 6 eine Darstellung, die eine Konfiguration eines
Resonators einer Ausführungsform eines Lasers gemäß
dem siebenundzwanzigsten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, das eine Ausgangsleistungscharakteristik
einer Ausführungsform des Lasers gemäß dem ersten oder
dem siebenundzwanzigsten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 8 eine Perspektivansicht einer Konfiguration von Ab
stützungen einer anderen Ausführungsform des Lasers
gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
Fig. 9 eine vergrößerte Perspektivansicht einer Konfiguration
einer Abstützung einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem ersten Aspekt der Erfindung;
Fig. 10 eine vergrößerte Perspektivansicht einer Konfiguration
einer Abstützung einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem ersten Aspekt der Erfindung;
Fig. 11 eine Vorderansicht entlang einer Dicken-Längsrichtung
eines Lasermediums eines erfindungsgemäßen Lasers;
Fig. 12 eine Seitenansicht eines Lasers gemäß dem achten
Aspekt der Erfindung, die eine Temperaturverteilung
des Lasers entlang der Dicken-Längsrichtung des
Lasermediums zeigt;
Fig. 13 eine Perspektivansicht eines Lasermediums gemäß dem
achten Aspekt der Erfindung, die eine Temperaturver
teilung des Lasers in einer Breitenrichtung des
Lasermediums zeigt;
Fig. 14 eine Draufsicht einer Konfiguration von Abstützungen
einer Ausführungsform des Lasers nach dem achten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 15 eine Draufsicht einer Konfiguration von Abstützungen
einer anderen Ausführungsform des Lasers nach dem
achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 16 eine Draufsicht einer Konfiguration von Abstützungen
einer anderen Ausführungsform des Lasers nach dem
achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 17 eine Darstellung von Temperaturverteilungen des Lasers
in einer Dicken-Breitenrichtung des Lasermediums gemäß
dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 18 eine Frontschnittansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer anderen Ausführungsform des Lasers
nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 19 eine Frontschnittansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer anderen Ausführungsform des Lasers
nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 20 eine Perspektivansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer anderen Ausführungsform des Lasers
nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 21 eine Perspektivansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer Ausführungsform eines Lasers nach dem
neunten Aspekt der Erfindung;
Fig. 22 eine Ansicht einer Konfiguration einer Kühleinrichtung
einer Ausführungsform des Lasers nach dem neunten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 23 eine Perspektivansicht, die Abstützungen und ein
Lasermedium einer Ausführungsform eines Lasers nach
dem zehnten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 24 eine vergrößerte Perspektivansicht, die die Abstützung
einer Ausführungsform des Lasers nach dem zehnten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 25 eine Darstellung einer Anregungsverteilung und einer
Temperaturverteilung in einer Breitenrichtung eines
Lasermediums eines Lasers nach dem elften Aspekt der
Erfindung;
Fig. 26 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Lasers
nach dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 27 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 28 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 29 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Lasers
nach dem zwöften Aspekt der Erfindung;
Fig. 30 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwölften Aspekt der Erfindung;
Fig. 31 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwölften Aspekt der Erfindung;
Fig. 32 eine Perspektivansicht eines Verbindungsbereichs
zwischen einem Lasermedium und Abstützungen einer
Ausführungsform eines Lasers nach dem dreizehnten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 33 eine Frontschnittansicht eines Verbindungsbereichs
zwischen einem Lasermedium und Abstützungen einer
Ausführungsform des Lasers nach dem dreizehnten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 34 eine Perspektivansicht eines Lasermediums und von
Abstützungen einer Ausführungsform eines Lasers nach
dem vierzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 35 eine Schnittansicht eines Verbindungsbereichs zwischen
einem Lasermedium und Abstützungen einer Ausfüh
rungsform des Lasers nach dem vierzehnten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 36 eine Schnittansicht eines Verbindungsbereichs zwischen
einem Lasermedium und Abstützungen einer Aus
führungsform des Lasers nach dem vierzehnten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 37 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Lasers
nach dem sechzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 38 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem sechzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 39 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem sechzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 40 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem siebzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 41 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem siebzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 42 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem siebzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 43 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem achtzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 44 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem achtzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 45 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem achtzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 46 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem neunzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 47 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem neunzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 48 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem neunzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 49 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Kontakt-
Wärmewiderstands vom Kontaktdruck zwischen Ab
stützungen und einer Seitenfläche des Lasermediums bei
einer Ausführungsform des Lasers nach dem neunzehnten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 50 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem zwanzigsten und dem einundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 51 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwanzigsten und dem einundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 52 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwanzigsten und dem einundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 53 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 54 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 55 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 56 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 57 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 58 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 59 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 60 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 61 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 62 eine Frontschnittansicht einer Ausführungsform eines
Lasers nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 63 eine Draufsicht einer Ausführungsform des Lasers nach
dem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 64 eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform
des Lasers nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 65 eine Frontschnittansicht einer Ausführungsform des
Lasers nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 66 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 67 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 68 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Lasers
nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 69 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines
Lasers nach dem vier- und dem fünfundzwanzigsten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 70 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform
eines Lasers nach dem vier- und dem fünfundzwanzigsten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 71 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform
eines Lasers nach dem vier- und dem fünfundzwanzigsten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 72 eine Frontschnittansicht eines herkömmlichen Lasers;
Fig. 73 eine seitliche Schnittansicht des herkömmlichen
Lasers;
Fig. 74 eine Draufsicht auf ein Lasermedium, Abstützungen und
einen Rahmen, der das Lasermedium und die Abstützungen
des herkömmlichen Lasers enthält;
Fig. 75 eine Draufsicht auf das Lasermedium und die Abstüt
zungen des herkömmlichen Lasers;
Fig. 76 eine Darstellung einer Temperaturverteilung in
Dickenrichtung des Lasermediums, eines zickzack
förmigen Lichtweges und eines äquivalenten Lichtweges
in dem Lasermedium;
Fig. 77 eine Darstellung einer Temperaturverteilung und einer
wärmebedingten optischen Verzeichnung in einer
Breitenrichtung des Lasermediums des herkömmlichen
Lasers;
Fig. 78 eine Darstellung einer Anregungsintensitätsverteilung
in einer Breitenrichtung des Lasermediums bei einem
weiteren herkömmlichen Laser;
Fig. 79 eine Ansicht, die die in einer Richtung aufgebrachte
Kraft zum Trennen des Lasermediums von den Abstüt
zungen des herkömmlichen Lasers zeigt;
Fig. 80 eine Ansicht, die den Austritt von Wasser an einer
Endfläche des Lasermediums des herkömmlichen Lasers
zeigt;
Fig. 81 eine Ansicht, die die mechanische Verformung an den
Seiten in einer Breitenrichtung des Lasermediums des
herkömmlichen Lasers zeigt;
Fig. 82 eine Ansicht, die die mechanische Verformung an den
Enden bezogen auf die Längsrichtung des Lasermediums
des herkömmlichen Lasers zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend im einzelnen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-7 wird eine Ausführungsform
gemäß dem ersten und dem siebten Aspekt beschrieben. Fig. 1 ist
eine Frontschnittansicht der Ausführungsform, Fig. 2 eine
seitliche Schnittansicht davon, Fig. 3 eine Perspektivansicht
des Lasermediums und der Abstützungen und Fig. 4 eine teilweise
vergrößerte Darstellung von Fig. 3.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 ein plattenförmiges Festkör
perlasermedium (nachstehend als Platte bezeichnet) mit einem
Paar von oberen und unteren polierten Oberflächen 11, die
parallel zueinander verlaufen, mit einem Paar von seitlichen
Oberflächen bzw. Seitenflächen 12, die auf der rechten und der
linken Seite in Vertikalrichtung verlaufen, und mit einer
hinteren und einer vorderen Endfläche 13, die als Eintritts/
Austrittsfläche für einen Laserstrahl dienen. 5 ist eine
Abstützung, die entlang der Seitenfläche 12 der Platte 1
angeordnet ist. 7 ist ein Rahmen, der die Platte 1 und die
Abstützungen 5 integral enthält, und 70 ist eine Dichtung, um
Wasser 41 abzudichten, das als Kühlmittel für die Platte dient.
Die Abdichtung 70 verläuft über einen gesamten Umfangsbereich
der Platte 1 und der entsprechenden Abstützungen 5 längs einer
Ebene, die zu der Längsrichtung (d. h. Vorwärts- und Rück
wärtsrichtung) der Platte 1 parallel ist. 2 ist eine Lampe zur
Lichtanregung der Platte 1, und 21 ist das Anregungslicht. 3
ist ein Kondensor in Form eines Reflektors, um das Anregungs
licht 21 zum Bestrahlen der Platte 1 zu kondensieren, und 8 ist
ein Gehäuse zur Aufnahme der Kondensoren. 40 ist eine Trenn
platte zur Bildung einer Durchflußbahn 4 des Plattenkühlwassers
41, und die Trennplatte 40 ist für das Anregungslicht 21
transparent.
Bei der Ausführungsform ist eine Vielzahl von Vertikalnuten 52
in den Abstützungen 5 an inneren Oberflächen 51 vorgesehen, die
den Seitenflächen 12 der Platte 1 gegenüberstehen und in einer
Dickenrichtung (einer Vertikalrichtung) der Platte mit vor
bestimmten Abständen verlaufen, wie die Fig. 3 und 4 zeigen.
Nachstehend wird die Funktionsweise beschrieben. Der Grund
betrieb ist mit dem einer herkömmlichen Vorrichtung identisch
und wird daher nicht erläutert. Daher folgt eine detaillierte
Beschreibung des Betriebs und der Ausführungsform der Abstüt
zungen 5, die die Vertikalnuten 52 an den Plattenseitenflächen
12 aufweisen.
Probleme bei einem herkömmlichen Festkörperlaser sind erhöhte
Temperatur aufgrund von Absorption des Anregungslichts 21 oder
Wärmeerzeugung in der Abstützung 5. Bei der vorgestellten
Ausführungsform sind die vertikalen Kühlnuten 52 in den
Oberflächen 51 der Abstützungen 5, die der Platte zugewandt
bzw. damit in Kontakt sind, vorgesehen, um die Probleme zu
überwinden. Das Wasser 41, das als das Kühlmittel für die
Platte 1 wirkt, tritt in die Vertikalnuten 52 ein, so daß die
Zwischenflächen 51 der Abstützungen gekühlt werden können.
Dadurch ist es möglich, die optische Verzeichnung herabzu
setzen, indem die Temperaturverteilung in der Breitenrichtung
der Platte 1 optimiert wird. Da das in die Nuten 52 eintretende
Material Wasser ist, findet in diesem Fall nur eine geringe
Absorption oder Wärmeerzeugung durch das Anregungslicht 21
statt, und die Kühlwirkung nimmt mit zunehmender Nutbreite 522
zu.
In der Praxis wurde für eine YAG-Platte mit einer Dicke von
6 mm, einer Breite von 25 mm und einer Anregungslänge von
150 mm Teflon-Kunststoff (Spectralon) als Abstützung 5 ver
wendet, um die optische Verzeichnung (Wärmelinse) in der
Plattenbreitenrichtung zu messen. Bei einer elektrischen
Eingangsleistung für die Anregungslampe von 30 kW ohne Nuten
zeigte sich eine starke Konkavlinsenverteilung an den seit
lichen Enden, wie die Kurve c in Fig. 5 zeigt. Wenn die Nut
breite 522 mit 0,5 mm, die Teilung 521 mit 1 mm und die Nut
tiefe 523 mit 0,2 mm eingestellt waren, zeigte sich eine starke
Konvexlinsenverteilung an den Seitenenden, wie die Kurve a in
Fig. 5 zeigt. Danach wurde die Nutbreite 522 verändert, während
die Teilung 521 und die Tiefe 523 so belassen wurden, wie sie
waren. Infolgedessen war es mit der Nutbreite von 0,1 mm und
der Teilung von 1 mm möglich, einen Zustand zu schaffen, in dem
im wesentlichen keine Wärmelinse vorhanden war, wie die Kurve b
in Fig. 5 zeigt.
Außerdem wurden Ausgangsleistungsexperimente unter den jewei
ligen Bedingungen durchgeführt, wobei ein stabiler Resonator
verwendet wurde, wie Fig. 6 zeigt. Fig. 7 zeigt Ausgangslei
stungscharakteristiken für die jeweiligen Zustände. Die La
serausgangsleistung erhöhte sich im wesentlichen proportional
zu der elektrischen Eingangsleistung von 30 kW unter der
optimierten Bedingung b. Es wurde aber eine starke Sättigung
der Ausgangsleistung bei der elektrischen Eingangsleistung von
20 kW oder später unter den Bedingungen a und c mit der
optischen Verzeichnung beobachtet.
Die Ausführungsform ist charakterisiert durch thermische
Grenzschichtzustände der Plattenseitenfläche 12, die nur durch
eine Änderung der Breite 522 der Nut 52 in der Abstützung 5
optimiert werden. Die Ausführungsform zeichnet sich weiterhin
durch einen extrem einfachen Aufbau und die optimale Bedingung,
die unveränderlich vorliegt, aus. Die Brechkraft der Wärmelinse
unter der optimierten Bedingung ist 0,02 mm-1 oder kleiner bei
der elektrischen Eingangsleistung von 30 kW und der Laseraus
gangsleistung von 1 kW oder höher. Der Absolutwert der Brech
kraft der Wärmelinse ist kleiner als die Brechkraft der Wärme
linse von 2 m-1 in einem YAG-Stab und hat eine geringere
Abhängigkeit von der elektrischen Eingangsleistung als der YAG-
Stab.
Die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wurde auf einen Fall
bezogen, bei dem die Nuten als Kühlmitteleintrittsnuten 52
parallel zu der Richtung der Plattendicke verlaufen. Die
gleiche Wirkung kann aber auch durch Nuten, die parallel zu der
Längsrichtung der Platte verlaufen, wie die Fig. 8 und 9
zeigen, oder durch feine Ausbildungen gemäß der
Fig. 10 erhalten werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 11-14 wird eine Ausführungsform
nach dem achten Aspekt beschrieben.
Bei einem Plattenlaser werden eine stabförmige Lampe 2 und ein
stabförmiger Kondensor in Form eines Reflektors 3 verwendet, um
eine möglichst gleichmäßige Anregung/Wärmeerzeugung in
Längsrichtung sowie in Breitenrichtung zu erzielen. Tatsächlich
ist jedoch die Anregungsintensität an den Anregungsenden
bezogen auf die Längsrichtung gegenüber einem Zwischenbereich
in Längsrichtung verringert, was zu einer Temperaturverteilung
gemäß Fig. 12 führt. Die Wärmeerzeugung an den der Platte
zugewandten Oberflächen 51 der Abstützungen 5 ist zu den Enden
hin verringert. Infolgedessen werden bei gleichen Kühlbedin
gungen die Enden stärker gekühlt als der Zwischenbereich, so
daß die optische Verzeichnung in Breitenrichtung eine Konkav
linsenverteilung an den Längsenden zeigt, wie in Fig. 13 zu
sehen ist. Daher haben die näher an den Längsenden der Platte
liegenden Nutbreiten 522 schmälere Formen, wie Fig. 14 zeigt,
um so die Kühlwirkung zu verringern und die optische Verzeich
nung auch im Bereich der Enden zu minimieren.
Bei dieser Ausführungsform ist es also möglich, den optimalen
thermischen Grenzschichtzustand an jeder gewünschten Position
in der Längsrichtung der Plattenseitenflächen 12 sowie in der
seitlichen Richtung der Platte 1 einzurichten, um dadurch einen
gleichförmigeren Laserstrahl höherer Güte zu erhalten.
Bei dieser Ausführungsform wird die Kühlbedingung verändert,
indem nur die Breite 522 verringert wird, während die Nuttiefe
523 und die Teilung 521 konstantgehalten werden. Es ist aber
auch möglich, die Kühlbedingung durch Verändern der Teilung und
der Nuttiefe gemäß den Fig. 15 und 16 zu verändern.
Im übrigen wurde diese Ausführungsform auf einen Fall bezogen,
bei dem am Zwischenbereich in Längsrichtung eine hohe Anre
gungsintensität vorhanden ist. Es ist aber zu beachten, daß die
optische Verzeichnung durch Einstellen der Teilung, der Breite
und der Tiefe der Nut an den jeweiligen Längspositionen mini
mierbar ist, wenn beispielsweise die starke Anregungsintensität
an den Längsenden erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 17-19 wird eine weitere Aus
führungsform gemäß dem achten Aspekt beschrieben.
Die Ausführungsformen 1 und 2 wurden unter Bezugnahme auf einen
konstanten thermischen Grenzschichtzustand (einen Kühlzustand)
von Plattenseitenflächen 12 in einer Dickenrichtung beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird in dem thermischen Grenz
schichtzustand in der Dickenrichtung eine Verteilung erzeugt.
Eine Platte 1 wird durch ihre beiden polierten Oberflächen 11
gekühlt, so daß die Platte 1 die parabolische Temperaturver
teilung zeigt, deren mittlerer Bereich in der Dickenrichtung
heiß ist. Wenn die Plattenseitenflächen 12 vollständig isoliert
sind, um keine Wärmeerzeugung zu bewirken, sollte die Tempe
raturverteilung in der Breitenrichtung gleichmäßig werden, wie
Fig. 17 (a) zeigt. Tatsächlich werden
jedoch Temperaturverteilungen gemäß den Fig. 17(b)
und 17(c) erzeugt,
und zwar aufgrund der Wärmeleitung und Wärmeerzeugung einer
Abstützung.
Daher ist bei dieser Ausführungsform eine Verteilung für eine
Nutkonfiguration in der Dickenrichtung gemäß den Fig. 18 und 19
so vorgesehen, daß eine der Platte zugewandte Oberfläche 51 der
Abstützung 5 die gleiche parabolische Temperaturverteilung in
der Dickenrichtung wie unter idealen Bedingungen für die Platte
haben kann. Dadurch ist es auch bei einem Material, das eine
gewisse Wärmeerzeugung und eine gewisse Wärmeleitung zeigt,
möglich, die gleiche Temperaturverteilung wie bei einem
vollständig isolierten Medium, das keine Wärme erzeugt, zu
erreichen. Außerdem ist es möglich, die Güte eines Laserstrahls
durch Optimierung des thermischen Grenzschichtzustands in der
Dickenrichtung der Platte zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 20 wird eine weitere Aus
führungsform nach dem achten Aspekt beschrieben.
Dabei sind, um den optimalen thermischen Grenzschichtzustand an
jeder gewünschten Position in Längs- und Dickenrichtung einer
Plattenseitenfläche 12 zu erreichen, Nuten 52 in einer Abstüt
zung sowohl in Längs- als auch in Dickenrichtung vorgesehen, so
daß die Verteilung in der Tiefe, der Breite und der Teilung
stattfindet. Infolgedessen kann die optische Verzeichnung
weiter verringert werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 21 und 22 wird eine Ausfüh
rungsform nach dem neunten Aspekt beschrieben.
Bei der Ausführungsform 1 tritt Wasser 41, das als Kühlmittel
dient, einfach in die Vertikalnuten 52 in einer Abstützung 5
ein, und eine Kühlwirkung kann hauptsächlich nur durch die dem
Wasser eigene Wärmeleitung erreicht werden. Dagegen erfährt bei
der Ausführungsform nach dem neunten Aspekt der Wasserdruck in
einer Kühlwasserbahn 4 in beiden Plattenoberflächen eine
geringfügige Differenz ΔP = |P1 - P2|, wie Fig. 21 zeigt.
Diese Druckdifferenz erzeugt einen Durchfluß 452 des
Kühlwassers 41 in den Vertikalnuten 52 der Abstützung, um
dadurch eine Kühlwirkung an der Grenzfläche zwischen der
Abstützung 5 und einer Plattenseitenfläche 12 zu verstärken.
Das folgende Verfahren zur Ausbildung der Druckdifferenz des
Kühlwassers 41 an der Plattenoberfläche kann vorgesehen werden.
Wie Fig. 22 zeigt, sind Durchflußregelventile 401, 402, 403 und
404 an einem Einlaß und einem Auslaß für das Wasser in den
jeweiligen Kühlwasserbahnen der Platte vorgesehen, und diese
Ventile sind so eingestellt, daß die Differenz ΔP = |P1 - P2|
der Wasserdrücke P1 und P2 an der Plattenoberfläche erhalten
wird. Dabei kann die Einstellung so vorgenommen werden, daß am
Einlaß und am Auslaß der jeweiligen Wasserbahnen die gleichen
Druckdifferenzen ΔP1 und ΔP2 auftreten und keine Differenz der
Durchflußrate des Kühlwassers an beiden Oberflächen der Platte
erzeugt wird. Infolgedessen können beide Oberflächen der Platte
die gleiche Kühlfähigkeit haben, so daß kein Problem entsteht.
Außerdem können die Ventile 401, 402, 403 und 404 so einge
stellt werden, daß die Wasserdruckdifferenz |P1 - P2| zwischen
den Kühlwasserbahnen der Platte verändert wird und die Durch
flußrate des Kühlwassers, das in den Vertikalnuten 52 in der
Abstützung fließt, so gesteuert wird, daß die Kühlbedingung an
der Plattenseitenfläche veränderbar ist. Infolgedessen ist es
möglich, eine Temperaturverteilung in Breitenrichtung der
Platte und die optische Verzeichnung, die mit der Temperatur
verteilung erzeugt wird, zu steuern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 23 und 24 wird eine Ausfüh
rungsform nach dem zehnten Aspekt beschrieben.
Bei der Ausführungsform 5 stellen äußere Ventile den Druck in
Kühlwasserbahnen in einer Plattenoberfläche ein, um einen
Kühlmitteldurchfluß 452 in Vertikalnuten 52 der Abstützungen zu
bewirken. Wie jedoch die Fig. 23 und 24 zeigen, können die
Kühlnuten 52 in den Abstützungen 5 so vorgesehen sein, daß sie
diagonal zu einer Dickenrichtung der Platte verlaufen. Das
Kühlwasser 41 kann an der Plattenoberfläche in eine Längs
richtung der Platte fließen. Infolgedessen wird eine Druck
differenz zwischen den beiden Enden 520 der Kühlnut erzeugt, so
daß der Durchfluß 452 des Kühlmitttels ohne Druckdifferenz
zwischen den Kühlwasserbahnen der Plattenoberfläche erfolgen
kann. Mit größer werdendem Neigungswinkel zwischen der Kühlnut
52 und der Dickenrichtung der Platte wird die Druckdifferenz
zwischen beiden Enden der Kühlnut größer.
Unter Bezugnahme auf Fig. 25 wird eine Ausführungsform nach dem
elften Aspekt beschrieben.
Licht 211 wird in Richtung auf die von der Platte zugewandten
Oberflächen 51 der Abstützungen 5 emittiert und geht durch ein
Lasermedium 1, das als Absorber dient. Das Licht 211 enthält
eine starke spektrale Komponente, die für die Anregung wirksam
ist. Wenn daher das Anregungslicht 211, das auf die Abstützung
5 emittiert wird, wieder in das Plattenmedium 1 zurückkehrt, da
die Abstützungsflächen 51 mit hohem Reflexionsvermögen
ausgestattet sind, ist es möglich, eine Anregung mit höherem
Wirkungsgrad zu erzielen.
Insbesondere in dem Fall, in dem ein Kopplungs
kondensor 3 in Form eines Reflektors und Abstützungen vom
diffusen Reflexionstyp beispielsweise aus Spectralon oder
Macerite mit hohem Reflexionsvermögen vorgesehen sind, wird die
Lichtintensität in der Platte erhöht, und die geringen
Reflexionsverluste an der Seitenfläche 51 der Abstützung haben
eine deutliche Auswirkung auf den Anregungswirkungsgrad. Ein
geringer Reflexionsgrad der Oberfläche 51 der Abstützung
verringert außerdem den Anregungswirkungsgrad und reduziert die
Anregungsintensität im Bereich der Plattenseitenflächen,
wodurch eine Anregungsverteilung gemäß der Strichlinie in Fig.
25(b) erzeugt wird.
Gleichzeitig werden eine Temperaturverteilung und eine optische
Verzeichnung in Breitenrichtung erzeugt, wie die Strichlinie in
Fig. 25(c) zeigt. Es ist daher notwendig, die Erzeugung der
optischen Verzeichnung dadurch herabzusetzen, daß der höchst
mögliche Reflexionsgrad für die Oberfläche 51 der Abstützung
und eine möglichst gleichförmige Anregungsverteilung auch im Bereich der
Seitenflächen vorgesehen wird, wie die Vollinie in Fig.
25(b) zeigt.
Wenn alternativ das Reflexionsvermögen der Abstützung 5 auf
grund der Absorption von Licht anstatt einer Transmission des
Lichts abnimmt, bewirkt eine Steigerung der Anregungseingangs
leistung eine Erhöhung der Wärmeerzeugung der Abstützung.
Hierbei wird die optische Verzeichnung umso schlechter, je
heißer die Abstützung wird. Somit muß die Abstützung 5 die
optischen Eigenschaften einer geringeren Absorption des
Anregungslichts 21 (das eine Wellenlänge im Bereich von
200-1000 nm hat) und eines höheren Reflexionsvermögens haben.
Geeignete Materialien für die Abstützung 5 sind beispielsweise
Spectralon, Macerite, vergoldetes Spiegelglas oder dergleichen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 26-28 wird eine Ausführungsform
nach dem dritten und dem fünfzehnten Aspekt beschrieben.
Bei einem herkömmlichen Festkörperlaser ist eine Abstützung 5
an einer Plattenseitenfläche 12 mit Hilfe von Silicongummi-
Klebstoffen, Klebeband oder dergleichen fest angebracht. Wenn
eine Platte 1 und die an ihren Seitenflächen angeordneten
Abstützungen 5 integral in dem Rahmen enthalten sind, bringt
ein Druck, der von einem als Dichtung für Kühlmittel dienenden
O-Dichtring 70 verursacht wird, eine Kraft 510 in einer solchen
Richtung auf, daß die Platte 1 von den Abstützungen (dem Iso
lator) 5 getrennt wird, wie Fig. 79 zeigt. Infolgedessen kann
das Kühlmittel 41 aufgrund von verminderten Hafteigenschaften
zwischen den Plattenseitenflächen 12 und den Abstützungen 5
nicht ausreichend abgedichtet werden, so daß an einer Platten
endfläche 13 Wasser austritt, wie Fig. 80 zeigt. Problematisch
ist daher, daß ein Strahl durchtrennt werden kann und daß an
der hochentspiegelten Eintritts-/Austrittsendfläche 13 für den
Strahl eine Kontaminierung auftreten kann.
Bei der Ausführungsform nach dem dritten und dem fünfzehnten
Aspekt sind daher in einem die Platte enthaltenden Rahmen 7 an
einer Position 710 gegenüber der Abstützung Gewindelöcher
vorgesehen, die im wesentlichen senkrecht zu einer Abstüt
zungsrückfläche 53 verlaufen, wie die Fig. 26 und 28 zeigen.
Außerdem drückt das distale Ende einer Schraube (eines Ge
windeelements) 715, die in das Gewindeloch eingesetzt ist, auf
die Rückfläche 53 der Abstützung 5 und bringt die Abstützung 5
durch Druck mit der Plattenseitenfläche 12 in Kontakt.
Bei dieser Konstruktion ist es möglich, den Kontaktdruck
einzustellen, indem die Schraube 715 von außen gedreht wird,
auch nachdem der Rahmen 7 die Platte 1 aufgenommen hat und mit
einem Kondensor in Form eines Reflektors und einem Lampenge
häuse 8 verbunden wurde. Es ist außerdem möglich, den
Kontaktdruck so einzustellen, daß die mechanische Beanspruchung
und die optische Verzeichnung minimiert werden und der Austritt
von Wasser an einer Verbindungsstelle zwischen der Abstützung 5
und der Plattenseitenfläche 12 verhindert wird.
Eine Nut 52 (eine unregelmäßige Ausbildung), die beispielsweise
bei der Ausführungsform 1 beschrieben wurde, ist in einer
Innenfläche der Abstützung 5 bei der Ausführungsform 9 vorgesehen.
Die Abstützung 5, die mit der Seitenfläche 12 der Platte
1 unter Druck in Kontakt ist, kann eine weitere Stabilisierung
eines Effekts bewirken, der erhalten wird durch das Versehen
der Innenfläche der Abstützung mit einer unregelmäßigen Aus
bildung oder durch Formen der Abstützung aus einer Vielzahl von
Materialien, d. h. durch einen Effekt der Optimierung eines
thermischen Grenzschichtzustands zwischen den Seitenflächen des
Lasermediums und der Abstützung. Außerdem kann dieser unter
Druck erfolgende Kontakt die Wasserdichtigkeit steigern.
Infolgedessen ist es möglich, die Zuverlässigkeit zu verbessern
und einen Laserbetrieb zu realisieren, der hinsichtlich der
Strahlgüte ausgezeichnete Stabilität aufweist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 29-31 wird eine Ausführungsform
gemäß dem zwölften Aspekt beschrieben.
Ein transparenter Silicongummi 54, der nur wenig Anregungslicht
absorbiert, verläuft über eine Länge einer Abstützung 5. Wenn
jedoch das Anregungslicht stark ist, steigt die Temperatur der
Abstützung 5 selbst aufgrund eines nur geringen Absorp
tionsvermögens des transparenten Silicongummis, so daß eine
Temperaturverteilung mit heißen Seiten in Plattenbreitenrich
tung erzeugt wird und eine optische Verzeichnung mit der
Temperaturverteilung auftritt. Bei der Ausführungsform nach den
Fig. 29-31 sind, daher die Hafteigenschaften besonders wichtig
in den Bereichen 511, in denen sich Kontaktpositionen mit einem
O-Dichtring 70 befinden, so daß die transparenten Silicon
gummistücke 54 nur in den Bereichen 511 der Kontaktpositionen
angeordnet sind und kein transparenter Silicongummi in den dem
Anregungsbereich entsprechenden Bereichen 512 angeordnet ist.
Obgleich die Wasserdichtigkeit an den Abdichtpositionen des O-
Dichtrings 70 hinsichtlich der Vermeidung des Austritts von
Wasser sehr wichtig ist, können die Muster zum
Stabilisieren eines thermischen Grenzschichtzustands eher an
anderen Bereichen als den Abdichtpositionen vorgesehen sein.
Daher tritt auch dann kein Problem auf, wenn Wasser 41, das als
Kühlmittel dient, in eine Grenzfläche zwischen der Abstützung 5
und der Plattenseitenfläche 12 eindringt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 32 und 33 wird eine Ausfüh
rungsform gemäß dem dreizehnten Aspekt beschrieben.
Die Kantenbereiche einer Platte 1 sind typischerweise abge
schrägt, um Abschrägungen 14 im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm zu
bilden. Problematisch ist daher, daß beim Verbinden der Platte
mit einer Abstützung mit Hilfe von typischen Kleb- oder Haft
einrichtungen häufig ein dreieckiger Zwischenraum 140 entsteht
und der Austritt von Wasser an dem Zwischenraum an einer
Abdichtposition erfolgt. Auch im Fall von Druckkontakt ist es
notwendig, den Druck des Druckkontakts eines Silicongummis 54,
der zwischen der Abstützung 5 und einer Seitenfläche 12 der
Platte 1 liegt, erheblich zu erhöhen, um den dreieckigen
Zwischenraum zu beseitigen. Außerdem ist es notwendig, an
Plattenenden mit geringer mechanischer Festigkeit eine große
Beanspruchung zu erzeugen, um die Wasserdichtigkeit sicher
zustellen.
Bei der Ausführungsform nach dem dreizehnten Aspekt sind daher
elastische Materialien 58 wie etwa
transparenter Silicongummi in die dreieckige Abschrägung 14 im
Bereich der Abdichtposition in Kontakt mit einem O-Dichtring 70
eingebracht, um eine ausreichende Wasserdichtigkeit aufgrund
nur eines geringen Kontaktdrucks zu erzielen, wie die Fig. 32
und 33 zeigen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 34-36 wird eine Ausführungsform
nach dem vierzehnten Aspekt beschrieben.
Dabei sind Abschrägungen 14 von Kantenbereichen einer Platte
mit 0,3 mm oder weniger in den Bereichen 511 der Abdichtposi
tionen in Kontakt mit einem den Kühlmittelbereich begrenzenden
O-Dichtring 70 vorgegeben, wie Fig. 36 zeigt, so daß auch durch
eine typische Haftbefestigung oder leichten Druckkontakt durch
einen elastischen Körper kein dreieckiger Zwischenraum 140
gebildet wird. Die Kantenbereiche der Platte sind typischer
weise so abgeschrägt, daß keine Zerstörung durch Haarrisse der
Kantenbereiche aufgrund von Spannungen, die bei der Anregung
erzeugt werden, hervorgerufen werden. Es ist daher nur notwen
dig, die Kantenbereiche des Anregungsbereichs 512 abzuschrägen,
an denen bei der Anregung eine starke Beanspruchung auftritt,
und in dem Bereich 511 einer Kühlmittelabdichtposition eines
Plattenendes ist keine große Abschrägung erforderlich.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 37-39 wird eine Ausführungsform
nach dem sechzehnten Aspekt beschrieben.
Wenn als Abstützung 5 für eine Plattenseitenfläche 12 ein
hochfestes Material, wie z. B. Keramik, Glas oder Metall,
verwendet wird und die Abstützung 5 mit einer Platte durch
Klebstoffe oder Klebebänder verbunden wird, hat eine Verbin
dungsschicht eine sehr geringe Dicke von 0,1 mm oder weniger.
Wie bereits bei der Ausführungsform 8 beschrieben wurde, kann
der Kontaktdruck zwischen der Platte 1 und der Abstützung 5
aufgrund einer geringen mechanischen Formänderung beispiels
weise durch Wärmedehnung der Platte 1, der Abstützung 5, eines
Rahmens 7 oder dergleichen stark veränderbar sein. Außerdem ist
weiterhin problematisch, daß beispielsweise der Kontaktdruck
gegenüber der Art und Weise des Anziehens einer Schraube 715 zu
empfindlich und die Einstellung des Kontaktdrucks schwierig
wird.
Bei dieser Ausführungsform ist zwischen einer Abstützungs
rückfläche 53 und der Schraube 715 eine Feder 55 angeordnet,
wie Fig. 37 zeigt. Dadurch ist es möglich, einen konstanten
Kontaktdruck aufrechtzuerhalten und die Stabilität des Kon
taktdrucks dadurch zu erreichen, daß eine Kompressionslänge der
Feder durch die Schraube 715 eingestellt wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 40-42 wird eine Ausführungsform
gemäß dem siebzehnten Aspekt beschrieben.
Bei der Ausführungsform 12 ist eine Abstützung 5 durch eine
Schraube 715 oder eine an dem distalen Ende der Schraube an
gebrachten Feder 55 an verschiedenen Positionen mit Druck
beaufschlagt. Wenn jedoch die Abstützung 5 aus Spectralon oder
dünnem Keramikmaterial besteht und somit Elastizität aufweist,
kann zwischen der Umgebung der Schraubenabstützpunkte und
anderen Bereichen eine Kontaktdruckdifferenz ausgebildet
werden, was zu einer inhomogenen Druckverteilung führt. Bei der
Ausführungsform ist daher ein harter Plattenkörper 56 etwa aus
rostfreiem Stahl zwischen der Schraube 715 und der Abstützung 5
angeordnet, um eine gleichmäßige Kontaktdruckverteilung
zwischen der Abstützung 5 und der Plattenseitenfläche 12 zu
erreichen und um zu verhindern, daß das distale Ende der
Schraube 715 in einer Abstützungsrückfläche 53 eine Vertiefung
bildet, wie Fig. 40 zeigt.
Alternativ kann beim achtzehnten Aspekt eine Silicongummiplatte
57 zwischen dem Plattenkörper 56 und der Abstützung 5
vorgesehen sein, wie die Fig. 43-45 zeigen. Dadurch ist es
möglich, die Relaxation der Kontaktdruckverteilung und die
Stabilisierung der Hafteigenschaften zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 46-49 wird eine Ausführungsform
gemäß dem neunzehnten Aspekt beschrieben.
Bei den Ausführungsformen 1-7 wird die optische Verzeichnung in
Breiten- und Längsrichtung einer Platte durch Optimieren der
Feinform und des Materials der Oberfläche 51 einer Abstützung 5
gegenüber einer Plattenseitenfläche 12 und durch Optimieren des
thermischen Grenzschichtzustands zur Anpassung an eine Wärme
entwickelnde Anregungsverteilung der Platte herabgesetzt. Dabei
wird eine Änderung des thermischen Grenzschichtzustands der
Plattenseitenfläche 12 durch die Feinform und das Material der
der Platte zugewandten Oberfläche 51 der Abstützung beeinflußt
und wird weiter durch den Kontaktdruck beeinflußt, weil der
Wärmewiderstand durch den Kontaktdruck geändert wird.
Bei dieser Ausführungsform ist daher eine relativ dicke Si
licongummiplatte 57 an der Rückfläche 53 der Abstützung
angeordnet, wie Fig. 46 zeigt. Die Silicongummiplatte 57 wird
von einer Schraube 715 durch einen rostfreien Stahlplatten
körper 56 hindurch angepreßt, der eine Dicke in dem ungefähren
Bereich von 1-2 mm hat, um die optimale Kontaktdruckverteilung
für jede Position in einer Plattenlängsrichtung zu erreichen,
um dadurch die optische Verzeichnung zu verringern. Die rost
freie Stahlplatte 56 mit einer Dicke im Bereich von ungefähr
1-2 mm kann als steifer Körper mit einer gewissen Elastizität
dienen, die geringer als die des Silicongummis 57 ist. Wie Fig.
46 zeigt, könnte durch Justieren mehrerer Andruckschrauben
einschließlich einer Andruckschraube 715 die flächenmäßig
relativ ungleichmäßige Dickenverteilung des Silicongummis 57
ausgeglichen werden, und diese Druckkraftverteilung kann in
eine Kontaktdruckverteilung zwischen der Abstützung 5 und der
Platte 1 resultieren.
Der Kontakt-Wärmewiderstand zwischen den Oberflächen wird
charakteristisch mit zunehmendem Druck geringer, ändert sich
jedoch kaum bei einem vorbestimmten Druck P* oder mehr, wie
Fig. 49 zeigt. Daher erfolgt die Druckeinstellung bei dem Druck
P* oder niedriger, um den thermischen Grenzschichtzustand zu
ändern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 50-52 wird eine Ausführungsform
nach dem fünften, dem sechsten, dem zwanzigsten und dem ein
undzwanzigsten Aspekt beschrieben.
Verschiedene Eigenschaften werden für jede Position einer
Abstützung 5, die an einer Plattenseitenfläche 12 angeordnet
ist, gefordert. Beispielsweise ist die wichtigste Eigenschaft
an den Längsenden 511 der Platte die Verbindung zur Verhinderung
des Austritts von Wasser, und die wichtigste Eigenschaft
an einem Anregungsbereich entsprechend der Position 512 ist ein
thermischer Grenzschichtzustand zur Minimierung der optischen
Verzeichnung in Breitenrichtung sowie ein hohes
Reflexionsvermögen für Anregungslicht und keine Absorption des
Anregungslichts.
Bei dieser Ausführungsform umfaßt daher die Abstützung ein
Halteteil, das in dem Anregungsbereich entsprechend Position
512 des Halteteils eine Ausnehmung 59 vorsieht. Außerdem ist in
der Ausnehmung 59 getrennt vom Halteteil ein Element 50 (bei
spielsweise Macerite oder Spectralon) mit hohem Reflexions
vermögen angeordnet. Zusätzlich ist die Abdichtung des Kühl
mittels an den Längsenden 511 der Platte wichtig. Das Halteteil
ist durch einen Silicongummi 54 in direktem Druckkontakt mit
den Plattenlängsenden 511.
Eine Silicongummiplatte 504 ist zwischen dem hochreflektie
renden Element 50 und dem Halteteil angeordnet. Die Kompres
sionskraft der Silicongummiplatte 504 stellt einen Druckkontakt
zwischen dem hochreflektierenden Element 50 und der Platten
seitenfläche 12 her, um so einen gleichmäßigen Kontaktdruck zu
erzeugen und den Kontaktdruck zu stabilisieren.
Ausnehmungen, die
beispielsweise bei Ausführungsform 1 beschrieben sind, sind an
einer Innenfläche des Elements 50 mit hohem Reflexionsvermögen
bei der Ausführungsform 15 vorgesehen. Infolgedessen kann ein
synergistischer Effekt dieser Konstruktion gleichzeitig mehrere
Auswirkungen erzielen, wie beispielsweise die Realisierung
einer verbesserten optischen Charakteristik und einer hohen
Strahlgüte, hohen Zuverlässigkeit durch verbesserte Wasser
dichtigkeit und ein gesteigerter Wirkungsgrad der Laser
schwingung.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 53-55 wird eine Ausführungsform
nach dem sechsten und dem zweiundzwanzigsten Aspekt beschrie
ben.
Ausführungsform 15 zeigt zwar eine einfache Konstruktion, aber
der Kontaktdruck des Elements 50 mit hohem Reflexionsvermögen
an der Plattenseitenfläche 12 kann veränderbar sein, wenn eine
Schraube 715 gedreht wird, um den Kontaktdruck zwischen der
Abstützung 5 und der Platte 1 einzustellen. Selbstverständlich
ist es möglich, die Tiefe der Ausnehmung 59 des Halteteils, die
Dicke des Silicongummis 54 am Kühlmittelabdichtbereich zwischen
der Abstützung 5 und der Platte 1, die Dicke des Silicongummis
504 zwischen dem Halteteil und dem Element 50 mit hohem
Reflexionsvermögen sowie die Dicke des Elements 50 mit hohem
Reflexionsvermögen zu justieren, so daß der Kontaktdruck
zwischen dem hochreflektierenden Element 50 und der Platte 1 am
Anregungsbereich entsprechend dem Bereich 512 optimiert werden
kann, wenn der Kontaktdruck zwischen der Abstützung 5 und der
Platte 1 an dem Kühlmittelabdichtbereich 511 optimiert wird. Es
ist aber häufig vorteilhaft, den jeweiligen Kontaktdruck
unabhängig zu justieren.
Bei dieser Ausführungsform ist daher in der Ausnehmung 59 des
Halteteils ein Gewindeloch 513 vorgesehen, das im wesentlichen
senkrecht zu einer Rückfläche 503 des Körpers mit hohem
Reflexionsvermögen verläuft, wie Fig. 53 zeigt. Außerdem drückt
ein distales Ende einer in das Gewindeloch 513 eingesetzten
Schraube 515 auf die Rückfläche 503 des hochreflektierenden
Elements, um das hochreflektierende Element 50 unter Druck mit
der Plattenseitenfläche 12 in Kontakt zu bringen, und erlaubt
eine unabhängige Justierung des Drucks.
Da Kühlwasser in den Spalt zwischen der Rückfläche 503 des
hochreflektierenden Elements 50 und des Halteteils eintritt,
ist ein O-Dichtring 516 gemäß Fig. 53 für die Justierschraube
515 vorgesehen, um zu verhindern, daß das Kühlwasser aus dem
Gewindeloch 513 austritt. Ein Durchgangsloch 716 ist im Rahmen
7 an einer Endfläche gegenüber dem Gewindeloch 513 in dem
Halteteil gebildet, so daß die Schraube 515 der Abstützung 5
von außen justiert werden kann.
Ausnehmungen, die bei
spielsweise bei der Ausführungsform 1 beschrieben sind, sind in
einer Innenfläche des hochreflektierenden Elements 50 bei der
Ausführungsform 16 vorgesehen. Infolgedessen können durch einen
synergistischen Effekt dieser Konstruktion gleichzeitig mehrere
Auswirkungen erzielt werden, wie etwa die Realisierung einer
verbesserten optischen Charakteristik und hoher Strahlgüte,
hohe Zuverlässigkeit durch verbesserte Wasserdichtigkeit und
ein erhöhter Wirkungsgrad der Laserschwingung. Insbesondere ist
es bei dieser Ausführungsform möglich, einen synergistischen
Funktionseffekt dadurch zu erzielen, daß ein hoher Wirkungsgrad
erreicht und hohe Wasserdichtigkeit beibehalten wird. Dabei
wird das Element 50 mit hohem Reflexionsvermögen unter Druck so
mit der Plattenseitenfläche 12 in Kontakt gebracht, daß die auf
das Element 50 mit hohem Reflexionsvermögen aufgebrachte
Druckkraft in einer Richtung gegenwirkt, um die Abstützung 5
von der Platte 1 zu trennen. Daher ist es notwendig, die
Abstützung gegen die Reaktionskraft an die Platte 1 zu drücken,
um die hohe Wasserdichtigkeit beizubehalten.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 56-58 wird eine Ausführungsform
nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Konstruktion vorgesehen, um
einen Körper 50 (Element) mit hohem Reflexionsvermögen in einer
Abstützung unter Druck mit einer Plattenseitenfläche in Kontakt
zu bringen, wie Fig. 56 zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist
eine Feder 505 zwischen einer Rückfläche 503 des Körpers mit
hohem Reflexionsvermögen und einer Andruckschraube 515 vorge
sehen, und die Kompressionslänge der Feder 505 wird durch
Drehen der Schraube 515 geändert, um den Kontaktdruck einzu
stellen. Diese Ausbildung ermöglicht die Relaxation der Kon
taktdruckstellen, die aufgrund einer Änderung im Kontaktdruck
auftreten, durch Drehen der Schraube 515, erleichtert die
Justierung und verbessert die Gleichförmigkeit und Stabilität
des Kontaktdrucks.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 59-61 wird eine Ausführungsform
nach dem vierundzwanzigsten Aspekt beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Konstruktion vorgesehen, um
einen Körper mit hohem Reflexionsvermögen in einer Abstützung
unter Druck mit einer Plattenseitenfläche in Kontakt zu
bringen, wie Fig. 59 zeigt. Dabei ist ein Plattenkörper 506 aus
rostfreiem Stahl an einer Rückfläche 503 des Körpers mit hohem
Reflexionsvermögen angebracht. Diese Ausbildung erlaubt die
Relaxation von lokalen Konzentrationen des Kontaktdrucks
zwischen dem Körper 50 mit hohem Reflexionsvermögen und der
Plattenseitenfläche 12 im Bereich einer Andruckposition einer
Schraube 515 und die Vermeidung einer Beschädigung des Körpers
50 mit hohem Reflexionsvermögen durch ein distales Ende der
Andruckschraube 515.
Alternativ kann beim fünfundzwanzigsten Aspekt ein elastischer
Körper 507 etwa aus einer Silicongummiplatte zwischen dem
Plattenkörper 506 und dem Körper 50 mit hohem Reflexions
vermögen angeordnet sein, wie die Fig. 62-65 zeigen. Dadurch
ist es möglich, die Relaxation einer Kontaktdruckverteilung
weiter zu erhöhen und die Stabilität von Hafteigenschaften zu
verbessern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 66-68 wird eine Ausführungsform
gemäß dem sechsundzwanzigsten Aspekt beschrieben. Dabei ist
eine Konstruktion vorgesehen, um einen Körper 50 mit hohem
Reflexionsvermögen in einer Abstützung 5 unter Druck mit einer
Plattenseitenfläche in Kontakt zu bringen, wie Fig. 66 zeigt.
Bei dieser Konstruktion wird der Körper 50 mit hohem Refle
xionsvermögen mit der Plattenseitenfläche 12 durch eine rost
freie Stahlplatte 506, die als steifer Körper mit einer
gewissen Elastizität dient und eine Dicke im Bereich von 1-2 mm
hat, und eine Silicongummiplatte 507 unter Druck in Kontakt
gebracht. Dadurch wird die Dicke des Silicongummis gleichmäßig
verteilt, und diese Kompressionskraftverteilung führt zu einer
Kontaktdruckverteilung. Bei dieser Konfiguration ist es
möglich, den optimalen Kontaktdruck für jede Längsposition der
Platte vorzusehen, um so die optische Verzeichnung herab
zusetzen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 69-71 wird eine weitere Aus
führungsform gemäß dem vier- und dem fünfundzwanzigsten Aspekt
beschrieben.
Bei den Ausführungsformen 18 und 19 wird der Kontaktdruck eines
Körpers mit hohem Reflexionsvermögen auf eine Plattenseiten
fläche beispielsweise durch die Kompressionskraft einer
Andruckschraube 715, die in einer Abstützung 5 vorgesehen ist,
und durch eine Silicongummiplatte 507, die zwischen einem
Plattenkörper 506 und einem Körper 50 mit hohem Reflexions
vermögen angeordnet ist, bewirkt. Wie Fig. 69 zeigt, kann
jedoch der Kontaktdruck auch durch die Kompressionskraft eines
elastischen Körpers (etwa eines O-Dichtrings, einer Gummiplatte
oder einer Feder) 57 erzeugt werden, der zwischen einem Halte
teil der Abstützung 5 und dem Plattenkörper 506 an 00656 00070 552 001000280000000200012000285910054500040 0002004433888 00004 00537geordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform durchläuft eine Schraube 508 den
Plattenkörper 506, und die Schraube 508 wird von einer Mutter
509 durch den O-Dichtring 57, der als elastischer Körper wirkt,
und dem Halteteil angezogen. Bei dieser Konstruktion können
sich der steife Körper 506 und der Körper 50 mit hohem Refle
xionsvermögen in bezug auf das Halteteil je nach der Drehung
der Mutter 509 vorwärts und rückwärts bewegen.
Claims (19)
1. Festkörperlaser, umfassend
ein Lasermedium (1) in Rechteckplattenform, das eine obere und eine untere polierte Oberfläche (11), die im wesentlichen par allel zueinander verlaufen, eine rechte und eine linke Sei tenfläche (12), die im wesentlichen senkrecht zu den polierten Oberflächen verlaufen, sowie eine hintere und eine vordere Endfläche (13) zum Eintritt/Austritt eines Laserstrahles auf weist,
ein Paar von Abstützungen (5), die auf der rechten bzw. linken Seite des Lasermediums (1) angeordnet sind,
einen Rahmen (7), der die Abstützungen (5) trägt,
eine Lichtquelle (2) und einen Kondensor (3), um das Laserme dium (1) anzuregen,
eine Kühleinrichtung (41), um das Lasermedium (1) über wenig stens eine seiner polierten Oberflächen (11) mittels eines Kühlmittels zu kühlen,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Abstützungen (5) an einer Oberfläche (51), die den Seitenflächen (12) des Lasermediums (1) gegenübersteht, Aus nehmungen (52) in Form von Nuten, Schlitzen, Rücksprüngen oder in Form eines unregelmäßigen Musters zur Aufnahme des Kühl mittels ausgebildet sind.
ein Lasermedium (1) in Rechteckplattenform, das eine obere und eine untere polierte Oberfläche (11), die im wesentlichen par allel zueinander verlaufen, eine rechte und eine linke Sei tenfläche (12), die im wesentlichen senkrecht zu den polierten Oberflächen verlaufen, sowie eine hintere und eine vordere Endfläche (13) zum Eintritt/Austritt eines Laserstrahles auf weist,
ein Paar von Abstützungen (5), die auf der rechten bzw. linken Seite des Lasermediums (1) angeordnet sind,
einen Rahmen (7), der die Abstützungen (5) trägt,
eine Lichtquelle (2) und einen Kondensor (3), um das Laserme dium (1) anzuregen,
eine Kühleinrichtung (41), um das Lasermedium (1) über wenig stens eine seiner polierten Oberflächen (11) mittels eines Kühlmittels zu kühlen,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Abstützungen (5) an einer Oberfläche (51), die den Seitenflächen (12) des Lasermediums (1) gegenübersteht, Aus nehmungen (52) in Form von Nuten, Schlitzen, Rücksprüngen oder in Form eines unregelmäßigen Musters zur Aufnahme des Kühl mittels ausgebildet sind.
2. Festkörperlaser nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
nutenförmige, horizontal, vertikal oder diagonal verlaufende
Ausnehmungen (52).
3. Festkörperlaser nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
nutenförmig vertikal oder nutenförmig vertikal und horizontal
verlaufende Ausnehmungen (52), wobei die Breite oder die Tiefe
bzw. die Teilung der Nuten über die Länge oder im Fall nuten
förmig vertikal und horizontal verlaufender Ausnehmungen (52)
über die Länge und Breite der Abstützungen (5) zur Einstellung
der Kühlbedingungen variieren.
4. Festkörperlaser nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützungen (5) an ihren dem Lasermedium (1) zuge
wandten Seitenflächen aus einem Verbundmaterial mit, bezogen
auf Absorptionsvermögen und Wärmeleitfähigkeit, unterschied
lichen Eigenschaften bestehen.
5. Festkörperlaser nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützungen (5) an ihren dem Lasermedium (1) zuge
wandten Seitenflächen ein hohes Reflexionsvermögen bei geringer
Absorption aufweisen.
6. Festkörperlaser nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (7) Gewindelöcher zur Aufnahme von Schrauben
(715) zur Ausübung von individuell einstellbaren Druckkräften
auf die Rückfläche (53) der Abstützungen (5) aufweist.
7. Festkörperlaser nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den druckseitigen Enden der Schrauben (715) und
der jeweiligen Rückfläche (53) der Abstützungen (5) jeweils ein
elastisches Element in Form einer Feder (55) angeordnet ist.
8. Festkörperlaser nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den druckseitigen Enden der Schrauben (715) und
der jeweiligen Rückfläche (53) der Abstützungen (5) jeweils ein
durchgehender Plattenkörper (56) zum Ausgleich der Druck
kraftverteilung angeordnet ist.
9. Festkörperlaser nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Plattenkörpern (56) und den Abstützungen (5)
jeweils eine elastische Platte (57) angeordnet ist.
10. Festkörperlaser nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützungen (5) aus einem eine Ausnehmung (59) auf
weisenden Halteteil und einem darin aufgenommenen Element (50)
mit hohem Reflexionsvermögen bestehen, wobei das Element (50)
durch Gewindelöcher (513) und Schrauben (515) im Halteteil mit
Druckkraft beaufschlagbar ist und die Ausnehmungen (52) zur
Aufnahme des Kühlmittels im Element (50) ausgebildet sind.
11. Festkörperlaser nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den druckseitigen Enden der Schrauben (515) und
der jeweiligen Rückfläche (503) des Elementes (50) eine Feder
(505) angeordnet ist.
12. Festkörperlaser nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem jeweiligen Element (50) und den druckseitigen
Enden der Schrauben (515) ein Plattenkörper (506) befindlich
ist.
13. Festkörperlaser nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Plattenkörper (506) und dem jeweiligen Element
(50) ein elastischer Körper (507) angeordnet ist.
14. Festkörperlaser nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Element (50) und der Kondensor (3) einstückig
ausgebildet sind.
15. Festkörperlaser nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halteteile der Abstützungen (5) mit dem Lasermedium (1)
durch einen elastischen Körper (54) unter Druck in Kontakt
stehen.
16. Festkörperlaser nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elastische Körper (54) aus einem Material besteht, das
für Anregungslicht transparent ist.
17. Festkörperlaser nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elastische Körper (54) an den Halteteilen der
Abstützungen (5) haftend angebracht ist.
18. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Raum (140) zwischen einer Abschrägung (14) einer
Kante der Laserplatte (1), einem den Kühlmittelbereich
begrenzenden Dichtring (70) und dem elastischen Körper (54)
eine Elastizität aufweisende Substanz (58) eingebracht ist.
19. Festkörperlaser nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschrägung der Laserplatte (1) im Bereich von 0,3 mm
oder weniger bezogen auf die ursprügliche Kante liegt.
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