DE69732939T2

DE69732939T2 - Diodengepumptes Lasersystem und Verfahren

Info

Publication number: DE69732939T2
Application number: DE69732939T
Authority: DE
Inventors: John G. Hudson Sousa; Josh Nashua Foster; Wayne Londonderry Mueller
Original assignee: Presstek LLC
Current assignee: Presstek LLC
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: AU2851697A; DE69732939D1; JP3553321B2; ATE292850T1; CA2209705A1; JPH1093168A; EP0818858A2; EP0818858A3; EP0818858B1; AU712734B2; CA2209705C; US5822345A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft digitale Druckvorrichtungen und -verfahren und insbesondere ein System zur On- oder Off-Press-Bilderzeugung auf lithographischen Druckteilen unter Verwendung eines digital gesteuerten Laserausgangsstrahls.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In der Offset-Lithographie ist ein druckbares Bild auf einem Druckteil als Muster aus farbannehmenden (oleophilen) und farbabweisenden (oleophoben) Oberflächenbereichen vorhanden. Wenn die Farbe auf diese Bereiche aufgebracht worden ist, kann sie effizient auf ein Aufzeichnungsmedium in einem bildgemäßen Muster mit erheblicher Echtheit übertragen werden. Trockendrucksysteme benutzen Druckteile, deren farbabstoßende Abschnitte so farbabweisend sind, daß sie eine direkte Aufbringung zulassen. Farbe, die gleichmäßig auf das Druckteil aufgebracht ist, wird auf das Aufzeichnungsmedium nur im bildgemäßen Muster übertragen. Normalerweise tritt das Druckteil zunächst in Kontakt mit einer nachgiebigen vermittelnden Oberfläche, die als Gummizylinder bezeichnet wird und die ihrerseits das Bild auf das Papier oder ein anderes Aufzeichnungsmedium aufbringt. Bei normalen Bogendrucksystemen wird das Aufzeichnungsmedium auf einem Druckzylinder geheftet, der es mit dem Gummizylinder in Kontakt bringt.
In einem Naßlithographiesystem sind die Nichtbildbereiche hydrophil, und die notwendige Farbabstoßung erfolgt durch anfängliches Aufbringen von Befeuchtungslösung (oder "Feuchtwasser") auf die Platte vor der Einfärbung. Das farbabstoßende Feuchtwasser verhindert, daß Farbe auf den Nichtbildbereichen haftet, aber den oleophilen Charakter der Bildbereiche nicht beeinträchtigt.
Wenn eine Presse in mehr als einer Farbe drucken soll, ist e für jede Farbe in gesondertes Druckteil erforderlich, Das ursprüngliche Bild wird in eine Serie von bildgemäßen Mustern oder "Farbauszügen" zerlegt, die jeweils den Beitrag der entsprechenden druckbaren Farbe wiedergeben. Die Positionen der Druckteile werden so koordiniert, daß die Farbekomponenten, die von den verschiedenen Teilen gedruckt werden, auf den Ausdrucken genau übereinstimmen. Jedes Druckteil wird normalerweise auf einem "Plattenzylinder" angeordnet (oder ist mit diesem einstückig), und der Satz von Zylindern, der einer bestimmten Farbe auf der Presse zugeordnet ist, wird normalerweise als Druckwerk bezeichnet.
Bei den meisten herkömmlichen Pressen sind die Druckwerke in einer geraden oder "In-line"-Konfiguration angeordnet. Jedes solches Druckwerk weist normalerweise einen Druckzylinder, einen Gummizylinder, einen Plattenzylinder und die notwendigen Farb-(und bei Feuchtsystemen Befeuchtungs-)Anordnungen auf. Das Aufzeichnungsmaterial wird zwischen den Druckwerken nacheinander umgesetzt, wobei jedes Druckwerk eine andere Druckfarbe auf das Material aufbringt, um ein zusammengesetztes mehrfarbiges Bild zu erzeugen. Eine andere Konfiguration, die im US-Patent 4936211 beschrieben ist, beruht auf einem zentralen Druckzylinder, der einen Aufzeichnungsmaterialbogen an jedem Druckwerk vorbeiführt, wobei keine: mechanische Umsetzung des Mediums zu jedem Druckwerk mehr erforderlich ist. Bei beiden Pressentypen kann das Aufzeichnungsmedium an den Druckwerken in Form von geschnittenen Bögen oder in Form einer endlosen "Materialbahn" übergeben werden.
Um die mühevolle fotografische Entwicklung, die Plattenmontage- und Plattenausrichtungsvorgänge zu umgehen, die für herkömmliche Drucktechnologien typisch sind, haben die Praktiker elektronische Alternativen entwickelt, die das bildgemäße Muster in digitaler Form speichern und das Muster direkt auf die Platte drucken. Plattenbilderzeugungsvorrichtungen, die für Computersteuerung geeignet sind, weisen verschiedene Formen von Lasern auf. Beispielsweise offenbaren die US-Patente 5351617 und 5385092 ein Ablationsaufzeichnungssystem, das Laserentladungen geringer Leistung verwendet, um in einem bildgemäßen Muster eine oder mehrere Schichten einer leeren lithographischen Druckplatte zu entfernen, wodurch ein farbaufnahmebereites Druckteil entsteht, für das keine fotografische Entwicklung nötig ist. Bei diesen Systemen wird der Laserausgangsstrahl von der Diode auf die Druckfläche geführt und auf dieser Fläche fokussiert (oder bei Bedarf auf der Schicht, die für Laserablation am zugänglichsten ist und die im allgemeinen unter der Oberflächenschicht liegt). Andere Systeme verwenden Laserenergie, um eine Übertragung von Material von einem Donor auf einen Akzeptorbogen zu bewirken, um ohne Ablation aufzuzeichnen, oder als punktweise Alternative zu einer Gesamtbelichtung durch eine Fotomaske oder ein Negativ.
Wie in den beiden Patenten 5351617 und 5385092 beschrieben, kann ein Laserausgangsstrahl an einem entfernten Ort erzeugt werden und mittels optischer Fasern und Fokussierlinsenanordnungen auf die leere Aufzeichnungsplatte aufgebracht werden. Es ist bei der Fokussierung der Strahlung auf eine leere Aufzeichnungsplatte wichtig, eine ausreichende Fokustiefe, d. h. eine tolerierbare Abweichung vom idealen Fokus auf der Aufzeichnungsfläche, beizubehalten. Eine adäquate Fokustiefe ist wichtig für den Aufbau und die Verwendung der Bilderzeugungsvorrichtung; je kleiner die Arbeitsfokustiefe ist, um so größer ist die Notwendigkeit für feine mechanische Justierungen und die Anfälligkeit gegen Leistungsverschlechterung aufgrund von Ausrichtungsverschiebungen, die bei normaler Verwendung auftreten. Die Fokustiefe wird dadurch maximiert, daß die Ausgangsstrahldivergenz auf einem Minimum gehalten wird.
Leider mindern die Bemühungen auf optischen Gebiet zur Reduzierung der Strahldivergenz auch die Leistungsdichte, da die Linse die Helligkeit der Strahlung, die sie korrigiert, nicht ändern kann; eine Linse kann nur den Strahlengang ändern. Bei einer optischen Korrektur handelt es sich also eine natürliche Abwägung zwischen Fokustiefe und Leistungsverlust dar.
US 5214666 offenbart einen impulsgepumpten Festkörperlaser, bei dem eine Impulsbreite bereitgestellt wird, um eine Kippschwingung zu unterdrücken und dadurch die Unschärfe eines sogenannten Laserdruckerbildes zu reduzieren.
US 5422899 offenbart einen gepumpten Festkörperlaser mit einer hohen Impulsrate zur Vermeidung der durch Thermal-Lensing induzierten Instabilität.
US 4794615 offenbart einen impulsgepumpten Laser mit einem kombinierten End- und Seitenpumpvorgang zur Verstärkung und Modulation der Intensität des Laserausgangsstrahls.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Reduzierung der Strahldivergenz ohne Helligkeitsverlust und somit ohne Leistungsdichteverlust, die sich aus der optischen Korrektur ergibt. Insbesondere wird der divergierende Ausgangsstrahl eines Halbleiter- oder Diodenlasers nicht direkt verwendet, sondern er pumpt statt dessen optisch einen Laserkristall, der selbst Laserstrahlung mit einer wesentlich geringeren Strahldivergenz, aber mit einer äquivalenten Leistungsdichte emittiert; der Laserkristall konvertiert die eintreffende divergierende Strahlung zu einen Einmoden-Ausgangsstrahl mit höherer Helligkeit.
Die bevorzugte Implementierung benutzt als Pumpquelle mindestens eine Laservorrichtung, die im IR-, einem vorzugsweise nahen IR-Bereich emittiert, um Ablationsdruckteile mit einem Bild zu versehen (wie beispielsweise in den Patenten 5351617 und 5385092 sowie in den US-Patenten 5339737 und 5379698 offenbart); oder Transferdruckteile (wie beispielsweise in US 08/376766 offenbart, angemeldet am 23. Januar 1995 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR LASER IMAGING OF LITHOGRAPHIC PRINTING MEMBERS BY THERMAL NON-ABLATIVE DISCHARGE). Die Pumplaser sind normalerweise Festkörperbauelemente (die gemeinhin als Halbleiterlaser bezeichnet werden und die normalerweise auf Gallium-Aluminium-Arsenid- oder Gallium-Aluminium-Indium-Verbindungen beruhen); diese sind deutlich wirtschaftlicher und praktischer und können in Verbindung mit einer Vielzahl verschiedener Aufzeichnungsmedien verwendet werden. Die Verwendung von naher IR-Strahlung ermöglicht die Verwendung einer großen Auswahl organischer und anorganischer Absorptionsverbindungen und insbesondere halbleitender und leitender Verbindungen.
Unter einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ablationsbilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Ablationsbilderzeugung nach Anspruch 17 bereitgestellt.
Der Ausgangsstrahl der Pumpquelle wird durch eine fokussierende Linsenanordnung an den Laserkristall weitergegeben. Der Ausgangsstrahl des Laserkristalls wiederum wird auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums fokussiert, um die Bilderzeugungsfunktion zu erfüllen. In Ablationssystemen wird der Strahl auf die "Ablationsschicht" des Aufzeichnungsmaterials fokussiert, das als Reaktion auf eine Laserbestrahlung zur Verdampfung geeignet ist; wie bereits erwähnt, stellt die Fokustiefe des Laserstrahls einen Grad der tolerierbaren Abweichung dar. Bei Transfersystemen wird der Strahl auf die Transferschicht fokussiert. Der Begriff "Platte" oder "Teil", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jeden Typ von Druckplatte oder Fläche, die ein Bild aufzeichnen kann, das durch Bereiche definiert ist, die verschiedene Affinitäten zu Farbe und/oder Feuchtwasser haben; geeignete Konfigurationen sind unter anderem die herkömmlichen planaren oder gekrümmten lithographischen Platten, die auf dem Plattenzylinder einer Druckpresse angeordnet werden, es können jedoch auch nahtlose Zylinder (z. B. die Walzenfläche eines Plattenzylinders), ein Endlosband oder eine andere Anordnung sein.
Eine erhebliche Behinderung bei der Verwendung von Laserkristallen in kommerziellen Bilderzeugungssystemen sind ihre relativ allmählichen Anregungs- und Abklingzeiten. Eine praktische Bilderzeugungsvorrichtung erfordert Laser, die nahezu sofort auf hochfrequente Rechteckwellenstromimpulse reagieren, so daß Bilderzeugungspunkte als scharfe, diskrete und normalerweise runde Formen erscheinen. Punkte müssen auch gedruckt werden, oder es muß ein Aufzeichnungsraum in sehr eng beabstandeten Intervallen freigelassen werden, um typische Druckauflösungen zu erreichen. Anregungs- und Abklingzeiten verkürzen jedoch die Dauer von Spitzenleistungspegeln bei einem Bilderzeugungsimpuls; und da diese Impulse in kommerziellen Bilderzeugungssystemen sehr kurz sind, kann es schwierig sein, während eines einzigen Impulses eine ausreichende Gesamtenergie abzugeben, um einen Bildpunkt zu erzeugen. Außerdem führt die Unfähigkeit der Laservorrichtung, plötzlichen Übergängen zwischen Laseremissions- und Nichtemissionszuständen standzuhalten, zu deformierten Punkten, die nicht korrekt auf dem Aufzeichnungsmedium angeordnet sind: Während des Bilderzeugungsprozesses erfährt das Medium und der Laser normalerweise eine Relativbewegung, so daß Verzögerungen zwischen einem Stromimpuls und einem Laserausgangsstrahl zu Translationsabweichungen zwischen der Soll- und der Ist-Punktstelle führen.
Es ist jedoch festgestellt worden, daß diese unerwünschte Ansprechcharakteristik im wesentlichen dadurch überwunden werden kann, daß die Pumpquelle kontinuierlich auf einem Vorspannungsleistungspegel gehalten werden kann, der den Kristall kurz vor dem Lasern oder dem Bilderzeugung auf einem kontinuierlichen Basislinienleistungspegel hält; und dann selektiv und intermittierend den Eingangsstrom der Pumpquelle erhöht, um zu bewirken, daß der Kristall in einem bildgemäßen Muster lasert (oder mit höherer Leistung lasert). Das Ergebnis ist eine sehr scharfe Kristallreaktion, die sehr genau im Sinne der Reaktionsprofile auf die selektiven Leistungserhöhungen – das sind Bilderzeugungsimpulse – folgt. Die Kristall- und Pumpquelle werden so gewählt, daß der Basislinienleistungspegel nicht ausreicht, um eine Bilderzeugung auf dem Aufzeichnungsmedium zu bewirken, während der intermittierende "Bilderzeugungs"-Leistungspegel eine Bilderzeugung bewirkt. Es muß betont werden, daß sich der Begriff "Bilderzeugung" im allgemeinen auf eine dauerhafte Änderung der Affinitätscharakteristik einer Druckplatte bezieht; in der vorliegenden Erfindung bedeutet Bilderzeugung Ablation einer Aufzeichnungsschicht (in einer Ablationsplatte).
Es ist ebenfalls festgestellt worden, daß es durch selektive Änderung der Impulsbereite innerhalb bestimmter Grenzen möglich ist, Bildpunkte verschiedener Größen zu erhalten, wobei eine runde Punktform beibehalten wird. Der Grad, in dem die Punktgröße mit der Bildimpulsdauer variiert, sowie der Variationsbetrag, der erreicht werden kann, während der Zustand des runden Punktes erhalten bleibt, hängt im großen und ganzen von der Fokuslänge der letzten Fokussierlinse ab. Die kleinste akzeptable Impulsbreite wird im allgemeinen durch die Charakteristik des Aufzeichnungsmediums bestimmt, das eine Gesamtenergiezuführungsschwelle für die Reaktion erfordert.
Bei Verwendung sind die optischen Komponenten gemäß der Erfindung normalerweise in einem Schreibkopf angeordnet, der mehrere solche Anordnungen in gleichmäßig beabstandeten Intervallen enthält. Eine Steuereinrichtung bewirkt eine relative Bewegung zwischen dem Schreibkopf und einem Aufzeichnungsmedium, wobei der Laser oder die Laser effektiv über die Oberfläche geführt werden, wobei sie an Stellen angrenzend an gewählte Punkte oder Flächen der Platte aktiviert werden. Die Steuereinrichtung rückt den Schreibkopf nach Beendigung jeder Überquerung des Druckteils oder entlang des Druckteils um eine Strecke weiter, die von der Anzahl der Strahlen, die vom Kopf ausgehen, und durch die gewünschte Auflösung (d. h. die Anzahl der Bildpunkte pro Längeneinheit) bestimmt wird. Das Muster der Laseraktivierung wird durch Bildsignale bestimmt, die an die Steuereinrichtung übergeben werden und die dem Originaldokument oder -bild entsprechen, das auf die Platte zu kopieren ist, um ein genaues Negativ- oder Positivbild dieses Originals zu erzeugen. Die Bildsignale sind als Bildpunktdatei auf einem Computer gespeichert. Solche Dateien können von einem Rasterbildprozessor (RIP) oder einer anderen geeigneten Einrichtung erzeugt werden. Beispielsweise kann ein RIP Eingangsdaten in einer Seitenbeschreibungssprache, die alle erforderlichen Merkmale so definiert, daß sie auf die Druckplatte übertragen werden können, oder als Kombination aus Seitenbeschreibungssprache und einer oder mehreren Bilddateien annehmen. Die Pixelmuster sind so aufgebaut, daß sie den Farbton der Farbe sowie die Bildschirmfrequenzen und Winkel definieren. Die Komponenten gemäß der Erfindung können angeordnet sein: auf einer Presse, wobei dann die mit dem Bild versehenen Platten unmittelbar zum Drucken bereit sind; oder auf einem selbständigen Plattenerzeugungsgerät (oder "Plattensetzgerät"), wobei dann die mit Bildern versehenen Platten abgenommen und manuell auf eine Presse umgesetzt werden.
Die Erfindung ermöglicht die Erzeugung eines kollimierten Laserausgangsstrahls, der mit einer Frequenz von bis zu 20 MHz oder sogar mehr mit minimaler Interferenz durch Anregungs- und Abklingzeiten gepulst werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehende Beschreibung wird anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, wobei diese folgendes zeigen:
1 stellt schematisch die Grundkomponenten der Erfindung in einer repräsentativen Implementierung dar;
2 zeigt die Reaktion eines typischen Laserkristalls auf einen herkömmlichen Rechteckwellen-Stromimpuls;
3 zeigt die Antwort eines Laserkristalls auf einen Vorspannungsstromimpuls gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 stellt grafisch die Ausgangsleistung an verschiedenen Stellen entlang der optischen Kette sowie die Gesamtleistungsumwandlungseffizienz des Systems dar;
5 stellt grafisch die Änderung der Bilderzeugungspunktgröße mit der Impulsbreite unter Verwendung einer Fokussierlinse von 13,5 mm dar;
6 stellt grafisch die Änderung der Bildpunktgröße mit der Impulsbreite unter Verwendung einer Fokussierlinse von 18 mm dar;
7 stellt grafisch die Änderung einer Bildpunktgröße mit der Impulsbreite unter Verwendung einer Fokussierlinse von 22 mm dar;
8 ist eine Seitenansicht der Innenfläche einer Seite eines geeigneten Trägers für einen Laserkristall, der gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben wird;
9 ist eine Seitenansicht einer Innenfläche der gegenüberliegenden Seite eines geeigneten Trägers für einen Laserkristall, der gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben wird;
10 ist eine Explosionsansicht des Trägers, dessen Teile in 8 und 9 dargestellt sind;
11 ist ein schematisches Schaltbild einer geeigneten Laseransteuerungsschaltung zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung; und
12 zeigt die zeitlichen Beziehung zwischen verschiedenen Spannungs- und Strompegeln in der in 11 dargestellten Schaltung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wir betrachten zunächst 1, die die Grundkomponenten der Erfindung schematisch darstellt. Ein Aufzeichnungsmedium 50, z. B. eine leere lithographischer Platte oder eine andere Grafikdruckkonstruktion ist während des Bilderzeugungsprozesses auf einem Träger befestigt. In der dargestellten Implementation ist dieser Träger ein Zylinder 52, um den herum ein Aufzeichnungsmedium 50 gewickelt ist. Bei Bedarf kann der Zylinder 52 einfach in den Aufbau einer herkömmlichen Lithographiepresse einbezogen sein, wobei er der Presse als Plattenzylinder dient. Der Zylinder 52 ist in einem Rahmen gelagert und wird durch einen normalen Elektromotor oder eine andere herkömmliche Einrichtung in Drehung versetzt. Die Winkelposition des Zylinders 52 wird durch einen Drehgeber überwacht, der einem Detektor 55 zugeordnet ist. Die optischen Komponenten der Erfindung, die nachstehend beschrieben werden, können in einem Schreibkopf zur Bewegung auf einer Gewindespindel- und Führungsschienenanordnung angeordnet sein, die das Aufzeichnungsmedium 50 überquert, während es sich dreht. Die Axialbewegung des Schreibkopfs ist auf die Drehbewegung eines Schrittmotors zurückzuführen, der die Gewindespindel dreht und den Schreibkopf nach jeder Überquerung des Zylinders 52 weiterrückt.
Die Bilderzeugungsstrahlung, die auf dem Aufzeichnungsmedium 50 auftrifft, um eine bildgemäße Überstreichung zu bewirken, geht von einer oder mehreren Pumplaserdioden 60 aus. Die nachstehend beschriebenen optischen Komponenten konzentrieren den gesamten Laserausgangsstrahl als kleine Stelle auf dem Aufzeichnungsmedium 50, was zu hocheffektiven Leistungsdichten führt. Eine Steuereinrichtung 65 steuert einen Lasertreiber 67 (nachstehend ausführlicher beschrieben), um einen Bilderzeugungsburst zu erzeugen, wenn der Ausgangsstrahlschlitz 69 des Laserstrahls 60 entsprechende Punkte gegenüber den Aufzeichnungsmedium 50 erreicht; zu anderen Zeiten wird der Laserstrahl 60 jedoch auf dem nichtbilderzeugenden Basislinienenergiepegel gehalten. Der Lasertreiber 67 ist daher in der Lage, den Vorspannungsleistungsausgangsstrahl beizubehalten und entsprechende saubere hochfrequente Rechteckwellenimpulse (bis zu 20 MHz oder sogar darüber) zu erzeugen. Insbesondere weist der Treiber vorzugsweise eine Impulsschaltung auf, die in der Lage ist, mindestens 40000 Laseransteuerungsimpulse pro Sekunde zu erzeugen, wobei jeder Impuls relativ kurz ist, d. h. in der Größenordnung von Mikrosekunden.
Die Steuereinrichtung 65 empfängt Daten von zwei Quellen. Die Winkelposition des Zylinders 52 in bezug auf den Laserausgangsstrahl wird ständig durch den Detektor 55 überwacht, der Signale bereitstellt, die der Steuereinrichtung 65 diese Position melden. Zusätzlich übergibt eine Bilddatenquelle (z. B. ein Computer) 70 auch Datensignale an die Steuereinrichtung 65. Die Bilddaten definieren dort Punkte auf dem Aufzeichnungsmedium 50, wo Bildpunkte zu schreiben sind. Die Steuereinrichtung 65 korreliert daher die momentanen relativen Positionen des Laserstrahls 60 und des Aufzeichnungsmediums 50 (wie vom Detektor 55 gemeldet) mit den Bilddaten, um die entsprechenden Lasertreiber zu den entsprechenden Zeiten während des Überstreichens des Aufzeichnungsmediums 50 zu betätigen. Die Treiber- und Steuerschaltungsanordnung, die erforderlich ist, um dieses Schema zu implementieren, ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Scanner und Plotter bekannt; geeignete Ausführungen sind in dem Patent 5385092 und im US-Patent 5174205 beschrieben, die beide den gleichen Inhaber haben wie die vorliegenden Anmeldung.
Der Ausgangsstrahl des Lasers 60 pumpt einen Laserkristall 75, und diese Emission des Kristalls 75 ist es, die das Aufzeichnungsmedium 50 tatsächlich erreicht. Eine Serie von Linsen 77, 79 konzentrieren den Ausgangsstrahl des Lasers 60 auf eine Endfläche 85 des Kristalls 75. Die Strahlung divergiert, wenn sie den Schlitz 69 des Lasers 60 verläßt, wobei sie an den Schlitzrändern divergiert. Im allgemeinen ist die Dispersion (bezeichnet als "numerische Apertur" oder NA) entlang der kurzen oder "schnellen" Achse, die in 1 gezeigt ist, von größter Bedeutung; diese Dispersion wird unter Verwendung einer Divergenzreduzierungslinse 77 reduziert. Eine bevorzugte Konfiguration ist eine vollständig zylindrische Linse, im wesentlichen ein Glasstabsegment mit entsprechendem Durchmesser; es können jedoch auch andere optische Anordnungen, z. B. Linsen mit hemisphärischen Querschnitten oder solche, die sowohl schnelle als auch langsame Achsen korrigieren, vorteilhaft verwendet werden.
Eine Fokussierlinse 79 fokussiert Strahlung, die von der Linse 77 ausgeht, auf die Endfläche 85 des Laserkristalls 75. Die Linse 79 ist vorzugsweise eine bi-aspherische Linse (siehe beispielsweise US-Anmeldung 08/602881, angemeldet am 16. Februar 1996 mit dem Titel APPARATUS FOR LASERDISCHARGE IMAGING AND FOCUSING ELEMENTS FOR USE THEREWITH). Im allgemeinen haben die Endflächen 85, 87 Spiegelbeschichtungen, die den Eintritt der Strahlung, außer der Strahlung, die von der Pumpquelle ausgeht, begrenzen und die Ausgangsstrahlung einfangen. Auf diese Weise ermöglichen die beiden Beschichtungen die Innenreflektionscharakteristik der Laserverstärkung, während der Eintritt von unerwünschter Strahlung verhindert wird. In einer Ausführungsform ist jede Fläche 85, 87 versehen mit einer HR-Beschichtung (hochreflektierende Beschichtung), die eine (Ausgangs-)Strahlung von 1064 nm zu >99,8% reflektiert und eine (Eingangs-)Strahlung von 808 nm zu 95% durchläßt, und einer R-Beschichtung (reflektierenden Beschichtung), die eine Strahlung von 1064 nm zu 95% (±0,5%) reflektiert und eine Strahlung von 808 nm zu >95% durchläßt.
Der hochkollimierte Niedrig-NA-Ausgangsstrahl des Kristalls 75 wird schließlich durch eine Linse 90, die eine plankonvexe Linse (wie dargestellt) oder eine andere geeignete optische Anordnung sein kann, auf die Fläche (oder eine entsprechende Innenschicht) des Aufzeichnungsmediums 50 fokussiert. Der Laser, der Laserkristall und die optischen Komponenten sind normalerweise in einem einzigen langgestreckten Gehäuse angeordnet. Das Aufzeichnungsmedium 50 reagiert auf die Bilderzeugungsstrahlung, die vom Kristall 75 emittiert wird, beispielsweise durch Ablation der Bilderzeugungsfläche.
Die Funktion des Laserkristalls 75 besteht darin, einen Niedrig-NA-Laserausgangsstrahl zu erzeugen ohne übermäßigen Energieverlust des Lasers 60; im wesentlichen stellt die verlorene Energie den Preis für die erhöhte Fokustiefe dar. Im allgemeinen ist der Kristal 175 vorzugsweise (aber nicht unbedingt) ein Flach/Flach-Monolith aus einem "Thermal-Lensing"-Material; die optische Leistung, die an die Endfläche 85 abgegeben wird, bewirkt, daß sich die Flächen 85, 87 durch Wölbung verbiegen, wobei ein Resonanzhohlraum entsteht, der zum Lasern führt. Um einen glatten Bilderzeugungspunkt zu erzeugen, ist es erwünscht, eine einzige Transversalmode (vorzugsweise niedrigster Ordnung, Grundmode TEM₀₀) zu erreichen, wobei die Ausgangsdivergenz so nah wie möglich an der beugungsbegrenzten Quelle ist.
Eine Vielzahl verschiedener Laserkristalle kann gemäß der vorliegenden Erfindung dienlich sein, solange sie effizient mit der gewünschten Bilderzeugungswellenlänge lasern und einen kollimierten Ausgangsstrahl erzeugen. Bevorzugte Kristalle sind mit einem Seltenerdelement, im allgemeinen Neodym (Nd), dotiert und sind unter anderem Nd:YVO₄-, Nd:YLF- und Nd:YAG-Kristalle. Es versteht sich jedoch, daß mit anderen Laserkristallen auch vorteilhafte Ergebnisse erreicht werden können.
Das Verhalten eines herkömmlich betriebenen Laserkristalls in der oben beschriebenen Anordnung ist in 2 dargestellt. Ein Eingangsimpuls 100 eines gegebenen Stroms (wie dargestellt, eine Rechteckwelle, die sich von 0 bis zu einem Spitzenstrompegel I_P erstreckt) wird an einen Diodenlaser 60 angelegt, was zu einer entsprechenden Strahlausgangsenergie führt, die in ihrem Profil dem Impuls 100 wegen der schnellen Anstiegs- und Abfallszeiten im wesentlichen folgt. Der Austrittsstrahl des Lasers 60 wiederum versorgt den Kristall 75 mit Energie, so daß ein Spitzenausgangsstrahl P_P entsteht. Die Reaktion des Laserkristalls 75 erfolgt jedoch nicht sofort; die Spitze P_P wird erst erreicht, wenn die Anstiegszeit t_R vergangen ist, und die Ausgangsenergie wird erst auf null abgesenkt – trotz des plötzlichen Ausbleibens der Eingangsenergie – nach der charakteristischen Abfallzeit t_D. Diese Anstiegs- und Abfallzeiten haben bisher die Nützlichkeit von Laserkristallen in digitalen Bilderzeugungsumgebungen eingeschränkt.
Dieses Verhalten kann jedoch dadurch überwunden werden, in dem die Pumpquelle kontinuierlich auf einen Vorspannungsleistungspegel gehalten wird, der den Kristall einen kontinuierlichen Basislinienausgangsstrahl erzeugen läßt, der noch nicht lasert oder, besonders bevorzugt, schon lasert, aber noch keine Bilderzeugung auf dem Aufzeichnungsmedium 50 durchführt; und der dann selektiv den Eingangsstrom der Diode 60 erhöht, um zu bewirken, daß der Kristall 75 in einem bildgemäßen Muster und mit einem Leistungspegel lasert, der ausreicht, um zur Bilderzeugung zu führen. Ein gutes thermisches Steuerungsverhalten (zur Minimierung des Thermal-Lensing) trägt auch dazu bei, die Anstiegs- und Abfallzeiten zu reduzieren.
3 stellt die Wirkung der Verwendung eines Diodenlasers 60 dar, der mit 809 nm emittiert, und eines Nd:YVO₄-Laserkristalls 75, der mit 1064 nm emittiert, wobei die Vorspannungsversorgung des Diodenlasers mit einem kontinuierlichen Basislinieneingangsstrom I_B (z. B. 1 A) zu einem kleinen, aber Nichtnullausgangsstrahl des Kristalls 75 führt, der auf den Spitzenwert P (etwa 800 mW) ansteigt, wenn der Eingangsstrom des Lasers 60 auf einen Spitzenstrompegel I_P von etwa 2,4 A erhöht wird. Was dabei sehr wichtig ist, die Anstiegs- und Abfallzeiten werden auf nahezu null reduziert, so daß sich das Ausgangsstrahlprofil des Kristalls 75 im wesentlichen an das des Stromimpulses 102 anpaßt. Niedrigere Vorspannungsleistungspegel reduzieren die Anstiegs- und Abfallzeiten im Vergleich zu gar keiner Vorspannungsversorgung in einem geringen Maße; aus diesem Grund wird ein Leistungspegel bevorzugt, der kurz vor der Bilderzeugung liegt.
4 stellt die Beziehung zwischen Leistungspegeln an verschiedenen Punkten in der optischen Kette sowie die Effizienz dar, die unter Verwendung der Komponenten und Leistungspegel erreichbar sind, die in Verbindung mit 3 beschrieben sind. Die Kurve 150 zeigt den Leistungsausgangsstrahl des Lasers 60, gemessen direkt hinter der Linse 77, als Funktion der Erhöhung des Eingangsstroms des Lasers 60; die Kurve 155 zeigt die Leistung des Kristalls 75; und die Kurve 160 zeigt die Leistung der Linse 90. Die Lücke zwischen den Kurven 150, 155 gibt den Energieverlust wieder, der auf den Kristall 75 zurückzuführen ist. Die Kurve 165 zeigt die Gesamteffizienz der Energieumwandlung vom Leistungsausgangsstrahl des Lasers 60 zum Leistungsausgangsstrahl auf dem Aufzeichnungsmedium 50. (Der Diodenlaser 60 hat im allgemeinen eine Eigeneffizienz von etwa 50%, die nicht in 4 zum Ausdruck kommt.) Die Lücke zwischen dem Vorspannungs- und dem Bilderzeugungsleistungspegel kann bei Bedarf sehr klein gehalten werden, z. B. bei etwa 10 mW; diese Lücke ist jedoch, wie in der Figur dargestellt, vorzugsweise größer (z. B. mindestens 500 mW, gemessen außerhalb des Kristalls 75).
Die Anordnung, in der der Kristall 75 angeordnet ist, und die Art und Weise, wie er arbeitet, sind kritisch in bezug auf die Erreichung eines stabilen Einmoden-Laserausgangsstrahls, der die größtmögliche Fokustiefe bietet. Der Ausgangsstrahl sollte kreisförmig sein und eine einzige dominante Spitze aufweisen. Der Grad, in dem sich der tatsächliche Ausgangsstrahl dem Ideal einer beugungsbegrenzten Quelle nähert, kann quantifiziert werden, und diese Quantität wird verwendet, um die Qualität des Ausgangsstrahls zu bewerten. Insbesondere setzt der weit verbreitete M²-Faktor die Strahlauflösung mit dem Ideal einer beugungsbegrenzten Quelle in Beziehung (nämlich M² = 1 ). Dieser wird folgendermaßen definiert:
wobei θ die Strahldivergenz, D₀ der Strahldurchmesser und w_B die Wellenlänge des Strahls ist. Der M²-Faktor kann bei der vorliegenden Erfindung bequemer gemessen werden, indem eine alternative
wobei D_min der minimale Strahldurchmesser und z_R der Rayleigh-Bereich ist. Diese Größen können ermittelt werden, indem der Strahl abgetastet wird, um D_min zu lokalisieren und zu bestimmen, und der Abtastkopf dann in jeder Richtung weg von D_min verschoben wird, bis die Strahlgröße auf 1,414D_min anwächst; der Abstand zwischen jedem dieser beiden Punkte und der Stelle von D_min entspricht z_R.
Die vorliegende Erfindung arbeitet vorzugsweise im Bereich 1 ≤ M² ≤ 3.
Es ist außerdem folgendes festgestellt worden: Bei einem angemessenen kreisförmigen Ausgangsstrahl entstehen durch Veränderung der Dauer des Treiberimpulses Punkte unterschiedlicher Größen; die Hauptvariablen, die den geeigneten Größenbereich definieren, sind die Fokuslänge der Linse 90, die minimal notwendige Leistungsdichte, um eine Bilderzeugung zu erreichen (die eine minimale Impulsdauer erfordert), und die Tendenz der Bildpunkte, von der Rundheit abzuweichen, wenn sich die Impulsbreite vergrößert. 5 zeigt die Auswirkung von Impulsbreiten, die sich von 2 bis 10 μs ändern, unter Verwendung einer Linse von 13,5 mm auf die Punktgröße; die Impulse selbst sind Rechteckwellen zwischen einer Basislinie von 1 A und einer Spitze von 2,5 A. Insbesondere stellen die Kurven sowohl die horizontalen (Kurve H) als auch die vertikalen (Kurve V) Komponenten des resultierenden Bildpunkts dar. Diese Komponenten sind von etwa 4 bis etwa 6 μs im wesentlichen gleich – d. h. der Punkt ist vollkommen rund. Eine bestimmte Abweichung von der idealen Rundheit ist jedoch in den meisten praktischen Druckumgebungen akzeptabel. Insbesondere nehmen typische Druckfarben, die von einem länglichen Druckpunkt abgeleitet werden, dennoch eine runde Form an, solange die horizontale und vertikale Achse des Punktes nicht um mehr als 4 μm divergieren. Nach diesem Kriterium ist die maximal geeignete Impulsbreite etwa 8,5 μs, was einer Punktgröße von etwa 29 μm Durchmesser entspricht.
6 stellt die Veränderung dar, wenn eine Fokussierlinse von 18 mm verwendet wird. Da diese Linse eine größere Fokustiefe erzeugt, wird der Bereich der erreichbaren Punktgrößen infolge der größeren Breite der sich ändernden Impulsbreiten und der ausgeprägteren Beziehung zwischen Impulsbreite und Punkgröße wesentlich erhöht. Insbesondere erzeugen Impulsbreiten von 2 bis 10 μs akzeptabel runde Punkte, die von 12 bis 35 μm Durchmesser reichen.
In 7 wird eine Fokuslänge von 22 mm verwendet, wobei eine noch größere Fokustiefe erzeugt wird. In diesem Fall begrenzen die minimalen Leistungsdichteanforderungen die kleinste Impulsdauer auf etwa 4 μs (was einer Punktgröße von etwa 19 μm entspricht), aber ein Impuls von 12 μs erzeugt einen akzeptabel runden Punkt von etwa 38 μm.
Ein geeigneter Träger für den Kristall 75 ist in 8 bis 10 dargestellt. Der Träger umfaßt ein erstes und zweites Teil 200, 210, die zusammengehören, wobei die inneren (aneinander anliegenden) Flächen 215, 217 in 8 bzw. 9 dargestellt sind. Das Teil 200 umfaßt einen ausgesparten Kanal 220, der unter einer Apertur 222 endet, um eine Auflage 225 zu bilden. Das Teil 210 umfaßt eine Aussparung 230 und eine durch diese führende Apertur 232. Wenn die Teile 200, 210 ineinander gefügt werden, wie in 10 gezeigt, wobei die Fläche 215 an die Fläche 217 anschlägt, bilden die Aussparungen 220, 230 einen Hohlraum, der den Kristall 75 aufnimmt, der auf der Auflage 225 ruht. Die Apertur 222 richtet sich mit der Apertur 232 aus, um einen durchgehenden offenen Lichtweg durch die Teile 200, 210 zu bilden. Die Teile können miteinander durch verschiedene Mittel fest verbunden sein, z. B. durch Bolzen, die in gegenüberliegenden Montagelöchern an den Ecken eingebracht werden, wie dargestellt. Die Laserstrahlung von der Pumpquelle 60 tritt in die Apertur 232 ein und läuft durch den Kristall 75; die Ausgangsstrahlung von der Austrittsfläche des Kristalls 75 tritt aus dem Träger durch die Apertur 222 aus.
Der Kristall 75 ist in der Richtung der in 1 gezeigten kurzen Achse polarisiert. Der Kristall kann innerhalb des Hohlraums, der durch die Aussparungen 220, 230 gebildet wird, entlang der Ebene der Polarisation wachsen, aber das Wachstum ist entlang beider anderer Dimensionen durch die Seitenwände und die Tiefe des Hohlraums eingeschränkt. Der Zweck dieser Konfiguration besteht darin, das Thermal-Lensing zu steuern und die Kristallauswölbung zu begrenzen, um die Lebensdauer im oberen Zustand (d. h. t_D) zu minimieren. Thermal-Lensing wird ferner dadurch minimiert, daß die Teile 200, 210 aus wärmeleitendem Material, z. B. Kupfer oder ein anderes Metall, hergestellt werden und Einrichtung zum Ableiten der Wärme bereitgestellt werden, um eine konstante gewünschte Betriebstemperatur zu halten. Beispielsweise kann eine Leitung 240, die sich durch das Teil 210 und innerhalb desselben erstreckt, einbezogen sein, und ein Kühlfluid (z. B. Wasser) wird während des Betriebs durch diese hindurchgeleitet. Als Alternative kann die gesamte Halterung in eine größere Struktur einbezogen sein, die so konfiguriert ist, daß Wärme abgeleitet wird.
Der Kristall 75 wird vorzugsweise auf Temperaturen gehalten, die von 23 bis 28°C reichen. Man beachte, daß die Ausgangswellenlänge des Lasers 60 die Tendenz hat, sich mit der Betriebstemperatur zu geringfügig zu ändern; dies kann die Leistung beeinträchtigen, da die stabilste Ausgangsmode und die größte Ausgangsleistung bei einer spezifischen Wellenlänge auftreten. Anstatt jedoch eine rigorose Rückkopplungssteuerung der Betriebstemperatur durchzuführen, ist es einfacher, die Tatsache zu nutzen, daß sich die Ausgangswellenlänge des Lasers 60 mit dem Eingangsstrom geringfügig ändert; demzufolge kann eine Kompensation der durch Temperatur bewirkten Abweichungen des beobachteten Ausgangsstrahls des Kristalls 75 dadurch erreicht werden, daß der Strom in dem Laser 60 reguliert wird, so daß sich sein Ausgangsstrahl und somit die Eingangswellenlänge des Kristalls 75 ändert.
Man beachte auch, daß die hohen Impulsraten, die erfindungsgemäß erreichbar sind, in einem gewissen Maße mit der Größe des Punkts, der auf der Endfläche 85 des Kristalls 75 fokussiert wird, im Zusammenhang stehen. Obwohl wir gute Ergebnisse mit einer Punktgröße von etwa 100 μm erreicht haben, können wesentlich größere Punkte die Zeit erhöhen, die zur Ausbildung eines Resonanzhohlraums innerhalb des Kristalls 75 erforderlich ist, wodurch die Ansprecheffizienz (d. h. Erhöhung von t_D) reduziert wird.
Wir wenden uns nunmehr 11 und 12 zu, die die Komponenten und den Betrieb der geeigneten Ansteuerungsschaltung für den Laser 60 darstellen. Die Schaltung nimmt drei digitale Eingangssignale von der Steuereinrichtung 65 auf: einen Wert, der einen Bilderzeugungsstrompegel für den Laser 60 angibt; einen Wert, der einen Vorspannungsstrompegel angibt; und die Bilderzeugungsdatensignale selbst. Demzufolge kann jeder dieser Werte reguliert werden, um bestimmten Bilderzeugungsanwendungen gerecht zu werden.
Ein erster Digital-Analog-(D/A-)Umsetzer 300 empfängt den digital dargestellten Bilderzeugungsstrompegel und erzeugt eine Spannung V_DAC1, die diesem proportional ist. Das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 300 wird an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 302 übergeben, der als Zwischenspeicher dient, wobei eine niederohmige Ausgangsspannung erzeugt wird, die der des hochohmigen D/A-Umsetzers 300 entspricht. Das Ausgangssignal des Verstärkers 302 wird an den invertierenden Anschluß eines zweiten Operationsverstärkers 304 über eine Gruppe von Widerständen 306, 308, 310 (von denen jeder einen Wert von z. B. 10 kΩ hat) übergeben. Das Ausgangssignal des Verstärkers V_A wird verwendet, um den Laser 60 auf einen Bilderzeugungsausgangspegel zu bringen.
Bilderzeugungsdaten von der Steuereinrichtung 65 werden an den niederohmigen Umsetzer 315 übergeben, dessen Ausgangssignal an den Basisanschluß eines schnellen Schalttransistors 317 übergeben wird; der Kollektoranschluß des Transistors 317 ist mit dem Weg vom Ausgang des Verstärkers 302 zum Eingang des Verstärkers 304 verbunden. Wie in 12 gezeigt, haben die Datenbilderzeugungssignale der Steuereinrichtung 65 die Form von Rechteckimpulsen, deren Spannung zwischen einem charakteristischen Tiefpegel (z. B. 0 V), die einen binären "Null"- oder "Aus"-Zustand angibt, und einem charakteristischen Hochpegel (z. B. 5 V), der einen binären "Eins"- oder "Ein"-Zustand angibt, alterniert. Wenn, wie in 12 dargestellt, das Bilderzeugungsdatensignal auf Hochpegel geht, ist der Ausgang des Inverters 315 auf Tiefpegel, und die Spannung des Kollektoranschlusses des Transistors 317 ist annähernd V_DAC1/3; V_A ist daher auch annähernd V_DAC1/3. Wenn das Bilderzeugungsdatensignal auf Tiefpegel geht, ist die Spannung am Kollektoranschluß des Transistors 317 etwa 0 V, so daß der Eingang des Verstärkers 304 und folglich sein Ausgang V_A etwa 0 V haben. Der Transistor 317 wechselt die Spannung V_DAC1 je nachdem, ob das Bilderzeugungsdatensignal auf Hoch- oder Tiefpegel ist, und seine Ansprechgeschwindigkeit ist ausreichend hoch, um den Zustand in weniger als 200 ns zu ändern.
Ein zweiter D/A-Umsetzer 320 empfängt den digital angegebenen Vorspannungsstromwert und erzeugt eine Spannung V_DAC2, die diesem proportional ist. Der Ausgang des D/A-Umsetzers 320 ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines weiteren Operationsverstärkers 322 verbunden, der als Zwischenspeicher verwendet wird. Der Ausgang des Verstärkers 322 (V_DAC2) ist über ein Paar Widerstände 324, 326 (von denen jeder einen Wert von beispielsweise 10 kΩ haben kann) mit dem Ausgang des Verstärkers 304 (V_A) am nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 328 kombiniert, der mittels eines Paares von Widerständen 330, 332 (von denen jeder einen Wert von beispielsweise 10 kΩ haben kann) konfiguriert ist, um als Summierverstärker zu wirken. Der Ausgang des Verstärkers 328, V_B, der gleich V_DAC2 + _V ist, ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines schnellen Operationsverstärkers 340 verbunden, der als Stromspannungswandler mittels eines Vier-Widerstands-Präzisionsnetzwerkes mit den Widerständen 342, 344, 346, 348 (von denen jeder einen Wert von beispielsweise 10 kΩ haben kann) und einem Feldeffekttransistor (FET) 350 und einem induktionsarmen Stromerfassungswiderstand R_S (der einen Wert von beispielsweise 1 Ω haben kann) konfiguriert ist. Diese Komponenten wirken vorzugsweise zusammen, um eine Eingangsspannung in einen Strom in einem Verhältnis von 1 A/V umzusetzen und stellen ein Signalprofil dar, wie es in 12 gezeigt ist. Der Ausgangsstrahl der Laserdiode 60 ist im wesentlichen direkt proportional mit dem Strom in der Diode, so daß der Spannungsstromumsetzer eine genaue und im großen und ganzen lineare Steuerung des Diodenausgangssignals durch den Vorspannungs- und den Bilderzeugungsstromwert ermöglicht.
Man kann daher erkennen, daß wir Systeme und Verfahren für hochfrequente kollimierte Laserstrahlen entwickelt haben, die in vielen verschiedenen Anwendungen, z. B. bei der digitalen Bilderzeugung, geeignet sind. Die Begriffe und Ausdrücke, die hier verwendet werden, sind als Begriffe zur Beschreibung und nicht zur Einschränkung zu verstehen, und es ist nicht unsere Absicht, bei der Verwendung der Begriffe und Ausdrücke Äquivalente dargestellter und beschriebener Merkmale oder Teile derselben auszuschließen, sondern man wird anerkennen, daß verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der in den Ansprüchen dargelegten Erfindung möglich sind. Beispielsweise kann die Laserquelle direkt an einer Anordnung 200 angebracht sein, wobei diese dann direkt ohne Durchgang durch faseroptische Kabel strahlt.

Claims

Ablationsbilderzeugungsvorrichtung zur permanenten Änderung der Affinitätscharakteristik eines Druckteils einer laserempfindlichen Aufzeichnungskonstruktion (50), wobei die Vorrichtung umfaßt: a. eine Strahlungspumpquelle (60); b. einen Laserkristall (75), der auf die Pumpquelle (60) anspricht, zur Erzeugung einer dispersionsarmen Strahlung; c. eine Einrichtung zur Fokussierung (90) der Strahlung vom Kristall auf eine Aufzeichnungsfläche; d. eine Stromversorgung (67), die mit der Pumpquelle (60) gekoppelt ist; und e. eine Steuereinrichtung (65), die konfiguriert ist, um die Stromversorgung (67) zu steuern, um auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) ein bildgemäßes Muster zu erzeugen, wobei die Steuereinrichtung (65) konfiguriert ist, um (i) die Pumpquelle (60) kontinuierlich auf einem Vorspannungsleistungspegel zu halten, wobei der Vorspannungsleistungspegel einen Kristallaserausgangsstrahl erzeugt, der zur Bilderzeugung auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) nicht ausreicht, und (ii) in einem bildgemäßen Muster die Pumpquelle (60) intermittierend auf einen Bilderzeugungsleistungspegel zu pulsen, um einen Kristallaserausgangsstrahl zu erzeugen, der zur Bilderzeugung auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) ausreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Vorspannungsleistungspegel ausreicht, um Thermal-Lensing zu bewirken und dadurch einen Resonanzhohlraum im Kristall (75) zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bilderzeugungsleistungspegel den Vorspannungsleistungspegel um mindestens 10 Milliwatt überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung zur Fokussierung von Strahlung (77, 79) von der Pumpquelle (60) auf den Kristall (75), wobei die Einrichtung eine zylindrische Linse (77) und eine bi-asphärische Linse (79) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kristall (75), wenn er auf den Bilderzeugungsleistungspegel gepumpt ist, eine Ausgangsstrahlmode TEM₀₀ und einen M²-Faktor von nicht mehr als 3 hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kristall (75) aus der Gruppe gewählt ist, die aus Nd:YVO₄, Nd:YLF und Nd:YAG besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Gehäuse (200, 210) zum Aufnehmen des Laserkristalls (75), wobei das Gehäuse konfiguriert ist, um (i) ein längsgerichtetes Kristallwachstum zu ermöglichen, aber ein quergerichtetes Kristallwachstum einzuschränken.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit einer Einrichtung zur Ableitung von Wärme (240) vom Kristall (75), um Thermal-Lensing zu begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pumpquelle (60) gesteuert wird, um auf einer Frequenz zu pumpen, die von 0 bis 20 MHz reicht.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, wobei der Kristall (75) ein Nd:YVO₄ ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aufzeichnungskonstruktion (50) eine Druckplatte mit einer Laserablationsschicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Impuls für den Bilderzeugungsleistungspegel eine Dauer hat und einen Bildpunkt auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) erzeugt, wobei jeder Punkt eine Größe hat, die durch die Impulsdauer bestimmt wird; und wobei die Steuereinrichtung (65) ferner konfiguriert ist, um die Punktgröße durch Änderung der Impulsdauern zu variieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Vorrichtung zur Erzeugung eines hochfrequenten kollimierten Laserausgangsstrahls betriebsfähig ist; die dispersionsschwache Strahlung mit Leistungspegeln emittiert wird, die Anstiegs- und Abfallzeiten aufweisen; und die Steuereinrichtung (65) konfiguriert ist, um die Pumpquelle (60) intermittierend mit einer hohen Frequenz auf dem Bilderzeugungsleistungspegel zu pulsen, wobei sowohl der Vorspannungs- als auch der Bilderzeugungsleistungspegel bewirken, daß der Kristall (75) lasert, wobei der erste Leistungspegel gewählt wird, um die Anstiegs- und Abfallzeiten zu begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit einem Gehäuse (200, 210) zum Aufnehmen des Laserkristalls (75), wobei das Gehäuse konfiguriert ist, um (i) ein längsgerichtetes Kristallwachstum zu ermöglichen, aber ein quergerichtetes Kristallwachstum einzuschränken.
Vorrichtung nach Anspruch 14, ferner mit einer Einrichtung (240) zur Ableitung von Wärme vom Kristall (75), um Thermal-Lensing zu begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit einem ersten Fokussierelement (77, 79) zum Fokussieren von Strahlung von der Pumpquelle (60) auf den Kristall (75) und einem zweiten Fokussierelement (90) zum Fokussieren der dispersionsschwachen Strahlung von dem Kristall (75) auf das Aufzeichnungsmedium.
Verfahren zur Ablationsbilderzeugung, um die Affinitätscharakteristik eines Druckteils einer laserempfindlichen Aufzeichnungskonstruktion (50) permanent zu ändern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: a. Bereitstellen eines Laserkristalls (75) zur Erzeugung von dispersionsarmer Strahlung; b. optisches Pumpen des Laserkristalls (75) in einem bildgemäßen Muster, um die Strahlung zu erzeugen; und c. Fokussieren der Strahlung vom Kristall (75) auf eine Aufzeichnungsfläche, wobei der optische Pumpschritt die folgenden Schritte umfaßt: (i) kontinuierliches Halten der Strahlung auf einem Vorspannungsleistungspegel, wobei der Vorspannungsleistungspegel zur Bilderzeugung auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) nicht ausreicht; und (ii) optisches Pumpen des Laserkristalls (75) in einem bildgemäßen Muster, um einen Laserkristallausgangsstrahl zu erzeugen, der zur Bilderzeugung auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Vorspannungsleistungspegel ausreicht, um Thermal-Lensing zu bewirken und dadurch einen Resonanzhohlraum im Kristall (75) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Bilderzeugungsleistungspegel den Vorspannungsleistungspegel um mindestens 10 Milliwatt überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Kristall (75), wenn er auf den Bilderzeugungsleistungspegel gepumpt ist, eine Ausgangsstrahlmode TEM₀₀ und einen M²-Faktor von nicht mehr als 3 hat.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Kristall (75) aus der Gruppe gewählt ist, die aus Nd:YVO₄, Nd:YLF und Nd:YAG besteht.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit dem folgenden Schritt: Einfassen des Laserkristalls (75), um ein längsgerichtetes Kristallwachstum zu ermöglichen, aber ein quergerichtetes Kristallwachstum einzuschränken.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner mit dem folgenden Schritt: Ableiten von Wärme vom Kristall (75), um Thermal-Lensing zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei jeder Impuls für den Bilderzeugungsleistungspegel eine Dauer hat und einen Bildpunkt auf der Aufzeichnungskonstruktion (50) erzeugt, wobei jeder Punkt eine Größe hat, die von der Impulsdauer bestimmt wird, und ferner mit dem folgenden Schritt: Ändern der Punktgröße durch Variieren der Impulsdauern.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei: die Strahlung mit Leistungspegeln emittiert wird, die Anstiegs- und Abfallzeiten aufweisen; und der Schritt des optischen Pumpens den folgenden Schritt aufweist: optisches Pumpen des Laserkristalls (75) mit hoher Frequenz, um einen kollimierten Kristallaserausgangsstrahl mit hoher Frequenz für den Bilderzeugungsleistungspegel zu erzeugen, wobei sowohl der Vorspannungs- als auch der Bilderzeugungsleistungspegel bewirken, daß der Kristall (75) lasert, wobei der Vorspannungsleistungspegel gewählt wird, um die Anstiegs- und Abfallzeiten zu begrenzen.