DE69823563T2 - Oberflächen-gekühlte optische Zelle für Hochleistungslaser - Google Patents

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Description

  • Hintergrund
  • Die Erfindung richtet sich auf das Gebiet der Hochleistungslaser und im Besonderen auf eine flächengekühlte optische Zelle zur Verwendung in Laseraufnehmern.
  • Hochleistungslasersysteme werden verwendet, um wesentliche Änderungen in Gegenständen zu bewirken. Beispielhafte Anwendungen von Hochleistungslasersystemen schließen Materialbearbeitung, Elektronikfertigung, medizinische Behandlung, Kernfusion und Laserwaffen ein.
  • In Hochleistungslasersystemen werden Spiegel und Linsen, die den Laserstrahl lenken und übertragen, extrem hohen Niveaus von optischem Energiedurchsatz und Intensität ausgesetzt. Der Träger und die Trägerbeschichtungen dieser Optik werden aus sorgfältig ausgewählten Materialien gebildet, um die Energieabsorption von dem Laserstrahl zu minimieren. Trotz dieser Maßnahmen absorbieren die meisten Glasträger und Entspiegelungsbeschichtungen kleine Energiebruchteile von dem Laserstrahl, was zu deren Erhitzung führt. Diese Erhitzung ist schädlich für die empfindliche Optik in dem Laserresonator, da die vorgeschriebenen Werte dieser Optik sich bei Temperatur aufgrund thermischer Ausdehnung verändern. Die durch thermische Ausdehnung verursachten resultierenden Abmessungsänderungen können letztlich Strahlenverzerrung, ungewünschte Strahlenlenkung erzeugen, und den Komponenten Schaden zufügen.
  • Die physikalischen Eigenschaften von optischen Materialien machen es außergewöhnlich schwierig, Wärme während des Betriebs von der Optik abzuführen. Insbesondere haben übertragungsfähige optische Materialien sehr niedrige Wärmeleitfähigkeiten. Folglich treten während des Laserbetriebs große thermische Gradienten in diesen Materialien auf. Große thermische Gradienten und hohe Oberflächentemperaturen in der Optik können örtlich begrenzte Konvektionsströme in der umgebenden Luft verursachen, die zu Instabilitäten in dem Strahl führen. Daher ist es notwendig, bei manchen Bemessungswerten des optischen Durchsatzes und der Intensität Kühlung der Optik bereitzustellen, so dass sie während des Laserbetriebs ihre vorgeschriebenen Werte und Bemessungstemperaturen beibehalten.
  • Die Kühlung der Optik kann entweder aktiv oder passiv erfolgen. Aktive Kühlungssysteme haben eine Anzahl von erheblichen Nachteilen, die Probleme im Zusammenhang mit Vibration und Temperatursteuerung beinhalten. Damit das Temperatursteuerungssystem einwandfrei funktioniert, sind spezielle Materialien, Kühlmittel und Geräteausstattung erforderlich. Diese Erfordernisse erhöhen den Umfang und die Kosten des Temperatursteuerungssystems. Passive Kühlungssysteme für optische Elemente haben den Vorteil, weniger kompliziert als aktive Systeme zu sein. Bekannte passive Kühlungssysteme sind jedoch weniger als völlig zufriedenstellend.
  • Demnach besteht eine Notwendigkeit für eine verbesserte Kühlungsanordnung für optische Elemente in Hochleistungslasersystemen, die (i) passiv ist und einen vereinfachten Aufbau aufweist; (ii) die Erhitzung von optischen Elementen aufgrund der Absorption von Laserlicht während des Laserbetriebs minimiert; (iii) die örtlich begrenzte Konvektionsströme in der Nähe der Oberfläche des optischen Elements vermindert; und (iv) die Temperaturgradienten in dem optischen Elementträger vermindert.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Kühlanordnung für optische Elemente in Hochleistungslasersystemen bereit, die die vorstehend beschriebenen Bedürfnisse befriedigt. Noch spezieller stellt die vorliegende Erfindung eine optische Zelle bereit, die (i) das optische Element passiv kühlt und einen einfachen, vielseitigen Aufbau aufweist; (ii) die Erhitzung des optischen Elements aufgrund der Absorption von Laserlicht während des Laserbetriebs minimiert; (iii) die Oberflächentemperatur des optischen Elements minimiert, dadurch die örtlichen konvektiven Luftströme reduzierend; (iv) die Temperaturgradienten und resultierenden Abmessungsänderungen in dem Träger des optischen Elements minimiert, wobei die damit zusammen-hängenden schädlichen Effekte vermindert werden.
  • Zusätzlich kann die optische Zelle standarisierte Stelleinrichtungen für die mechanische Positionierung des optischen Elements innerhalb der optischen Zelle aufweisen. Die optische Zelle schützt das optische Element während der Lagerung und dem Zusammenbau. Darüber hinaus ist das Design der optischen Zelle modular, was ein einfaches Ersetzen in dem Laseraufnehmer ermöglicht. Es ist kein Ausbau des Kühlsystems notwendig.
  • Die optische Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Laseraufnehmer verwendet, in dem ein Laserstrahl während des Betriebs erzeugt wird. Die optische Zelle umfasst ein optisches Gehäuse mit einer Wand, die eine erste Laserstrahlblende dort hindurch definiert. Ein optisches Element ist innerhalb des optischen Gehäuses angeordnet. Eine erste wärmeleitende Schicht ist zwischen und in angrenzendem Kontakt mit der Wand des optischen Gehäuses und dem optischen Element angeordnet. Eine optische Abdeckung ist innerhalb des optischen Gehäuses angeordnet und definiert eine zweite Laserstrahlblende dort hindurch, die im Wesentlichen zu der ersten Laserstrahlblende ausgerichtet ist. Eine zweite wärmeleitende Schicht ist zwischen und in angrenzendem Kontakt mit dem optischen Element und der optischen Abdeckung angeordnet.
  • Das optische Gehäuse und die optische Abdeckung sind üblicherweise aus Metall mit einem hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten gebildet.
  • Die erste und zweite wärmeleitfähige Schicht enthalten üblicherweise Indium, das leicht verformbar ist, und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Indium-Schichten stellen wirkungsvolle Wärmeleitung zwischen dem optischen Element und dem optischen Gehäuse und der optischen Abdeckung bereit.
  • Ferner kann die optische Zelle ein die optische Abdeckung mit dem optischen Gehäuse verbindendes wärmeleitfähiges Material enthalten. Dies Material ist üblicherweise Indium, das als eine Lötverbindung angewendet wird.
  • Die erste und zweite Laserstrahlblende sind üblicherweise rechteckig geformt, um sich an die Form des Laserstrahlquerschnitts anzugleichen. Der Laserstrahl hat eine Höhe und eine Breite. Die erste und zweite Laserstrahlblende haben jeweils eine Höhe gleich dem etwa zweifachen der Höhe des Laserstrahls und eine Breite gleich dem etwa zweifachen der Breite des Laserstrahls. Diese Bemessung der Blenden minimiert den Wärmeübertragungspfad von dem Fenster des optischen Elements, durch welches der Laserstrahl hindurchgeht, zu dem optischen Gehäuse und der optischen Abdeckung. Folglich werden die Temperaturgradienten in dem optischen Element minimiert. Konvektive Luftströme in der Nähe der Flächen des Fensters werden auch minimiert. Die Bemessung der Blende ermöglicht auch streuendem Laserlicht durch das Fenster hindurch zu gehen und nicht auf die Metallbereiche der optischen Zelle aufzutreffen.
  • Die vorliegende Erfindung ist ferner auf eine Halterung einer optischen Zelle gerichtet. Die Halterung der optischen Zelle umfasst Klemmelemente zur abnehmbaren Fixierung der optischen Zelle in dem Laseraufnehmer, und Kühlungselemente zur Kühlung der optischen Zelle während des Betriebs des Lasers, um Hitze von dem optischen Element abzuleiten.
  • Zeichnungen
  • Diese und weitere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, angehängten Ansprüchen und begleitenden Zeichnungen verständlich, wobei:
  • 1 eine hintere Aufrissansicht einer optischen Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine Querschnittsansicht in Richtung der Linie 2-2 aus 1 ist;
  • 3 eine Querschnittsansicht in Richtung der Linie 3-3 aus 1 ist; und
  • 4 eine Querschnittsansicht ist, die die in dem Laseraufnehmer befestigte optische Zelle veranschaulicht.
  • Beschreibung
  • 13 veranschaulichen eine optische Zelle 20 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die optische Zelle 20 enthält ein optisches Gehäuse 22 mit einer vorderen Fläche 24, die eine Laserstrahlblende 26 definiert und eine hintere Fläche 28. Die dargestellte Blende 26 ist rechteckig ausgebildet und hat eine Weite WA und eine Höhe HA.
  • Eine erste Schicht 30 aus wärmeleitendem Material ist an der vorderen Fläche 28 des optischen Gehäuses 22 vorgesehen. Die erste Schicht 30 enthält üblicherweise eine Indium-Folie, die weich und verformbar ist, um für einen guten Wärmekontakt mit dem optischen Gehäuse 22 zu sorgen. Die Schicht 30 hat üblicherweise eine Dicke von weniger als ungefähr 0,0254 cm (0,010 Inch).
  • Das optische Gehäuse 22 enthält üblicherweise ein Metall wie Aluminium, Kupfer oder dergleichen, mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Das optische Gehäuse 22 kann gegebenenfalls aus geeigneten nicht-metallischen Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet werden.
  • Ein optisches Element 32 mit einer vorderen Fläche 34, einen umlaufenden Rand 36 und einer hinteren Fläche 38 ist innerhalb des optischen Gehäuses 22 angeordnet. Optische Elemente wie Spiegel, Linsen, Prismen und Polarisatoren können in der optischen Zelle 22 verwendet werden. Das optische Element 32 enthält einen Glasträger, der üblicherweise eine ent-spiegelnde Beschichtung zur Verminderung von Reflexionsverlusten aufweist. Das optische Element 32 ist mit ausreichendem Druck in das optische Gehäuse 22 zum Einbetten der vorderen Fläche 34 in die Schicht 30 eingepasst.
  • Das optische Element 32 kann eine oder mehrere ebene Oberflächen (nicht gezeigt) aufweisen, die in ihrem Umfang zur mechanischen Positionierung des optischen Elements 32 innerhalb der optischen Zelle 20 ausgebildet sind.
  • Eine optische Abdeckung 40 ist innerhalb des optischen Gehäuses 22 hinter der hinteren Fläche 38 des optischen Elements 32 angeordnet. Die optische Abdeckung 40 hat eine Vorderfläche 42 und eine Hinterfläche 44 und definiert eine Laserstrahlblende 46, die sich dort hindurch zwischen der Vorderfläche 42 und der Hinterfläche 44 ausdehnt. Die Blende 46 hat üblicherweise die gleiche Form und Abmessung wie die Blende 26 in dem optischen Gehäuse 22. Die Blende 46 ist im Wesentlichen mit der Blende 26 so ausgerichtet, dass sie ein Fenster 47 des optischen Elements 32 definiert, durch das der Laserstrahl durchgeht. Die optische Abdeckung 40 ist üblicherweise aus dem gleichen Material wie das optische Gehäuse 22 gebildet.
  • Eine zweite Schicht 48 ist zwischen der optischen Abdeckung 40 und der hinteren Fläche 38 des optischen Elements 32 angeordnet, um für Wärmeübertragung von dem optischen Element 32 zu der optischen Abdeckung 40 zu sorgen. Die zweite Schicht 48 enthält üblicherweise das gleiche Material wie die erste Schicht 30. Die optische Abdeckung 40 ist üblicherweise in der zweiten Schicht 48 eingebettet.
  • Die Schichten 30, 48 decken im Wesentlichen die hintere Fläche 28 des optischen Gehäuses 22 und die Vorderfläche 42 der optischen Abdeckung 40 ab. Die Schichten 30, 48 sind nicht bei dem Fensterabschnitt 47 des optischen Elements 32 vorgesehen.
  • Die optische Abdeckung 40 ist unbeweglich an das optische Gehäuse 22 befestigt. Zum Beispiel kann eine sich um den Umfang erstreckende Lötverbindung 50 zwischen dem optischen Gehäuse 22 und der optischen Abdeckung 40 gebildet werden. Das Lötmaterial ist üblicherweise Indium, das einen niedrigen Schmelzpunkt (157°C) hat. Die Verwendung von Indium ermöglicht, dass das Löten bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt wird, wobei die Hitzewirkungen in dem optischen Element 32 vermindert werden. Der Aufbau der optischen Zelle 20 sorgt für guten Wärmekontakt zwischen dem optischen Element 32 und dem optischen Gehäuse 22, und der optischen Abdeckung 40 an der vorderen Fläche 34 bzw. der hinteren Fläche 38 des optischen Elements 32 und sorgt auch für guten Wärmekontakt zwischen der optischen Abdeckung 40 und dem optischen Gehäuse 22.
  • Eine oder mehrere längslaufende Bohrungen 52 können durch das optische Gehäuse 22 gebildet werden, um Elemente wie Stifte 54 aufzunehmen, um die optische Zelle 20 relativ zu der optischen Zellenbefestigung 61, die in 4 gezeigt und unten beschrieben wird, einzustellen.
  • Eine querverlaufende Bohrung 56 kann auch durch das optische Gehäuse 22 und die optische Abdeckung 40 gebildet werden, um eine Element wie einen Stift 58 aufzunehmen, um die Ausrichtung der Blenden 26, 46 während der Fixierung der optischen Abdeckung 40 an das optische Gehäuse 22 einzustellen und festzusetzen.
  • Das optische Element 32 kann wie gezeigt eine flache vordere Fläche 34 und hintere Fläche 38 aufweisen, oder das optische Element 32 kann eine oder mehrere gewölbte Flächen (nicht gezeigt), solche wie bei gewölbten Spiegeln oder Linsen aufweisen. Für solche gewölbte optische Elemente werden die Hinterfläche 28 des optischen Gehäuses 22 und die Vorderfläche 42 der optischen Abdeckung 40 bearbeitet, um eine passende Abgrenzung an die angrenzende Fläche des optischen Elements aufzuweisen, um gleichmäßige Wärmeübertragung von dem optischen Element 32 zu dem optischen Gehäuse 22 und der optischen Abdeckung 40 sicher zu stellen.
  • Die Blende 26 in dem optischen Gehäuse 22 ist abgemessen und geformt, um den Abstand der Wärmeübertragung von dem optischen Element 32 zu dem optischen Gehäuse 22 und der optischen Abdeckung 40 zu minimieren. Wie in 1 gezeigt, ist der Querschnitt des Laserstrahls 60, der durch das Fenster 47 des optischen Elements 32 durchgeht, im Wesentlichen rechteckig und hat eine Höhe HL und eine Breite WL. Der Laserstrahl 60 enthält üblicherweise auch weitere Streulichtwellen (nicht gezeigt), die zwischen dem veranschaulichten Laserstrahl 60 und dem Umfang der Blenden 26, 46 auftreten. Während des Laserbetriebs ist es wichtig, diese Streulichtwellen davon abzuhalten, auf die optische Abdeckung 40 und das optische Gehäuse 22 aus Metall aufzutreffen, da dieses Auftreffen Schaden an der optischen Zelle 20 und dem Laser verursachen kann. Um das Auftreffen dieser Streulichtwellen auf Metall zu verhindern, sind die Höhe HA und Breite WA der Blenden 26, 46 (nur die Höhe und Breite der Blende 46 werden gezeigt) vorzugsweise jeweils etwa dem zweifachen der Höhe HL und etwa dem zweifachen der Breite WL des Laserstrahls 60 gleich. Zum Beispiel für einen Laserstrahl 60 mit einem rechteckigen Querschnitt mit einer Höhe HL von 5,08 cm (2 Inch) und einer Breite WL von 2,54 cm (1 Inch) weisen die rechteckigen Blenden 26, 46 eine entsprechende Höhe HA von ungefähr 10,16 cm (4 Inch) und eine Breite WA von etwa 5,8 cm (2 Inch) auf. Entsprechend sind die Querschnittsflächen der Blenden 26, 46 für rechteckige Formen etwa dem vierfachen der Querschnittsfläche des Laserstrahls gleich. Diese relative Abmessung der Blenden 26, 46 minimiert auch den Pfad für Wärmeübertagung von dem optischen Element 32 zu dem optischen Gehäuse 22 und der optischen Abdeckung 40.
  • Der Aufbau der optischen Zelle 20 ermöglicht dem optischen Element 32 durch engen Wärmekontakt mit dem optischen Gehäuse 22 und der optischen Abdeckung 40, so nah wie möglich an dem einfallenden Hochleistungslaserstrahl 60 passiv gekühlt zu werden. Folglich wird die schwache Wärmeleitfähigkeit des optischen Elements 32 tatsächlich durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des optischen Gehäuses 22 und der optischen Abdeckung 40 kurz geschlossen, und als Ergebnis wird der Temperaturanstieg des optischen Elements 32 aufgrund einer teilweisen Absorption des Laserstrahls 60 minimiert. Das optische Gehäuse 22 und die optische Abdeckung 40 verleihen dem optischen Element 32 thermische Masse und erhöhen tatsächlich seine Wärmeleitfähigkeit. Als ein Ergebnis erhöht sich die Temperatur des optischen Elements 32 für eine gegebene Menge während des Laserbetriebs absorbierter Hitze um einen signifikant geringeren Betrag als sonst ohne die optische Zelle 20.
  • Die optische Zelle 20 ist in 4, innerhalb eines Teils eines Resonatoraufnehmers 58 eines Laser montiert, gezeigt. Eine optische Zelle mit einem vollständig reflektierenden Spiegel (nicht gezeigt) wird üblicherweise an dem gegenüberliegenden Ende des Aufnehmers in Ausrichtung mit der optischen Zelle 20 montiert. Die optische Zelle an dem gegenüberliegenden Ende beugt übermäßiges Erhitzen des vollreflektierenden Spiegels vor, um die Laserstrahlausrichtung zu verbessern und Lichtverluste in dem Resonatoraufnehmer 58 zu minimieren. Es wird eine optische Zellenbefestigung 61 gezeigt, die die optische Zelle 20 an die Resonatorplatte 62 befestigt, die einen Laserstrahldurchgang 64 definiert. Die optische Zellenbefestigung 61 umfasst einen ersten Fassungsring 66 und einen zweiten Fassungsring 68, der sich mit dem ersten Fassungsring 66 verbindet. Der erste Fassungsring 66 und der zweite Fassungsring 68 klemmen zusammen die optische Zelle 20 ein, um eine gleichmäßige, wärmeleitfähige umlaufende Schnittstelle 70 zwischen dem optischen Gehäuse 22 und dem zweiten Fassungsring 68 bereit zu stellen. Die Schnittstelle 70 ermöglicht es, dass die Temperatur des optischen Gehäuses 22 und der optischen Abdeckung 40 während des Laserbetriebs ungefähr gleich bleiben. Folglich werden thermische Spannungen in dem optischen Element 32 minimiert und die vorgeschriebenen Werte des optischen Elements 32 bleibt während des Laserbetriebs im Wesentlichen unbeeinflusst.
  • Die optische Zellenbefestigung 61 kann ferner einen optischen Zellenbefestigungsadapter 72 umfassen, der an die Resonatorplatte 62 und an einen dritten Fassungsring 74 befestigt ist, um der optischen Zellenbefestigung 61 zu ermöglichen, in unterschiedlichen Resonatoraufnehmern nachgerüstet zu werden.
  • Die optische Zelle 20 verringert bedeutend die Temperaturgradienten zu der Schnittstelle 70 der optischen Zelle 20 und der optischen Zellenbefestigung 61. Hitze kann von dem optischen Element 32 durch verschiedene Standarttechniken an einer oder mehreren ausgewählten Stellen abgeleitet werden. Zum Beispiel können längs beabstandete Kühlleitungen 56, 76 in der optischen Zellenbefestigung 61 bereitgestellt werden. Die Anordnung und Anzahl solcher Kühlleitungen in der optischen Zellenbefestigung 61 kann gezielt variiert werden. Die Fähigkeit, an bestimmten Stellen der optischen Zellenbefestigung 61 Hitze von der optischen Zelle 20 abzuleiten, beseitigt die Notwendigkeit Hitze an der Präzisionsschnittstelle 70 zwischen der optischen Zelle 20 und der optischen Zellenbefestigung 61 abzuleiten. Dies vereinfacht die Konstruktion der optischen Zellenbefestigung 61 und reduziert ihre Kosten.
  • Andere Ausführungen des Kühlelements, z. B. Kantenstäbe und thermoelektrische Kühler (nicht gezeigt) können alternativ verwendet werden, um die optische Zelle 20 zu kühlen.
  • Das optische Element 32 absorbiert üblicherweise weniger als ungefähr 0,05% der Energie des einfallenden Laserstrahls. Die zugehörige absorbierte Hitze muss von der optischen Zelle 20 abgeleitet werden, um schädliche Hitzeeinwirkungen in dem optischen Element 32 zu verhindern. Die optische Zelle 20 vermindert die Erhitzung des optischen Elements 32, wobei sie dadurch die Kühlungserfordernisse des Lasers vermindert. Auf der Grundlage von berechneten Schätzwerten während des Betriebs eines 6 kW Hochleistungslaser mit Kühlelementen wie die Kühlleitungen 56, die die optische Zelle 20 umgeben, erreicht das Fenster 47 des optischen Elements 32 eine Temperatur von ungefähr 95°C. Ohne die optische Zelle mit dem optischen Element 32 vorzusehen, ist die geschätzte an dem Fenster 47 erreichte Temperatur ungefähr 135°C.
  • Die optische Zelle 20 minimiert auch signifikant die Oberflächentemperatur des Fensters 47, wobei sie dadurch die resultierenden konvektiven Luftströmungen in dem Resonatoraufnehmer 58 minimiert, die die Laserstrahlqualität vermindern. Durch Minimierung der von dem optischen Element 32 erreichten Temperatur minimiert die optische Zelle 20 thermische Gradienten in den Trägermaterialien des optischen Elements 32, wobei dadurch die thermischen und optischen Verzerrungseffekte, die die Laserstrahlqualität verschlechtern können, vermindert werden.
  • Die Konstruktion der optischen Zelle 20 stellt weitere Vorteile bereit. Insbesondere stellt die optische Zelle 20 eine genaue, vereinfachte mechanische Positionierung des optischen Elements 32 bereit. Die optische Zelle 20 kann einen modularen, standardisierten Aufbau haben und dadurch ihre einfache Auswechslung ermöglichen, sollte das optische Element 32 beschädigt werden. Die optische Zelle 20 kann in der gleichen Art und Weise wie ein herkömmliches optisches Element behandelt werden und keine Demontage des Kühlsystems ist erforderlich, um die optische Zelle 20 zu ersetzen. Zusätzlich stellt die optische Zelle 20 einen mechanischen Schutz des optischen Elements 32 während der Handhabung und Installation bereit, um kostspielige Beschädigungen zu vermeiden.
  • Die optische Zelle 20 kann alternativ in Niedrigleistungslasern verwendet werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in erheblichem Detail mit Bezug zu bestimmten bevorzugten Ausführungen davon beschrieben worden ist, sind weitere Ausführungen möglich. Deswegen sollte der Schutzbereich der angefügten Ansprüche nicht auf die Beschreibung der hier enthaltenen bevorzugten Ausführungen beschränkt werden.

Claims (16)

  1. Eine optische Zelle (20) zur Verwendung in einem Laseraufnehmer, in dem ein Laserstrahl während des Betriebs erzeugt wird, wobei die optische Zelle (20) enthält: a) ein optisches Gehäuse (22) mit einer Wand, die eine erste Laserstrahlblende (26) dort hindurch definiert, wobei das optische Gehäuse (22) ein wärmeleitendes Material enthält; b) ein innerhalb des optischen Gehäuses (22) angeordnetes optisches Element (32); c) eine erste Schicht (30) zwischen und in angrenzendem Kontakt mit der Wand des optischen Gehäuses (22) und dem optischen Element (32), wobei die erste Schicht (30) ein wärmeleitendes Material enthält; d) eine optische Abdeckung (40), die eine zweite Laserstrahlblende (46) dort hindurch definiert, wobei die optische Abdeckung (40) ein wärmeleitendes Material enthält; e) eine zweite Schicht (48) zwischen und in angrenzendem Kontakt mit dem optischen Element (32) und der optischen Abdeckung (40), wobei die zweite Schicht ein wärmeleitendes Material enthält; und f) die erste und zweite Laserstrahlblende (26, 46) im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind und ein Fenster (47) des optischen Elements (32) definieren, durch das der Laserstrahl durchgeht.
  2. Die optische Zelle (20) nach Anspruch 1, bei der die erste und zweite Schicht (30, 48) Indium enthalten.
  3. Die optische Zelle (20) nach Anspruch 1, worin die optische Abdeckung (40) und das optische Gehäuse (22) eine Schnittstelle bilden und die optische Abdeckung (40) und das optische Gehäuse (22) an der Schnittstelle durch Indium unbeweglich zueinander gesichert sind.
  4. Die optische Zelle (20) nach Anspruch 1, bei der die erste und zweite Laserblende (26, 46) ausgemessen und geformt sind, um (i) den Wärmeübertragungsabstand zwischen dem optischen Element (32) und dem optischen Gehäuse (22) und der optischen Abdeckung (40) zu minimieren, und (ii) dem Laserstrahl zu ermöglichen durch das Fenster (47) des optischen Elements (32) durchzugehen, ohne auf das optische Gehäuse (22) und die optische Abdeckung (40) aufzutreffen.
  5. Die optische Zelle (20) nach Anspruch 1, bei der der Laserstrahl einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und eine Höhe und eine Breite aufweist, wobei die erste und zweite Laserstrahlblende (26, 46) jede im Wesentlichen rechteckig geformt sind und jede eine Höhe gleich dem etwa zweifachen der Höhe des Laserstrahls und eine Breite gleich dem etwa zweifachen der Breite des Laserstrahls aufweisen.
  6. Die optische Zelle (20) nach Anspruch 1, bei der das optische Gehäuse (22) und die optische Abdeckung (40) Kupfer oder Aluminium enthalten.
  7. Die optische Zelle (20) nach Anspruch 1, bei der das optische Element (32) aus einer Gruppe bestehend aus Spiegeln, Linsen, Prismen und Polarisatoren ausgewählt ist.
  8. Ein optischer Zellenaufbau zur Verwendung in einem Laseraufnehmer, in dem ein Laserstrahl während des Betriebs des Lasers erzeugt wird, wobei der optische Zellenaufbau enthält: a) eine optische Zelle (20), enthaltend: i) ein optisches Gehäuse (22) mit einer Wand, die eine erste Laserstrahlblende (26) dort hindurch definiert, wobei das optische Gehäuse (22) ein wärmeleitendes Material enthält; ii) ein innerhalb des optischen Gehäuses (22) angeordnetes optisches Element (32); iii) eine erste Schicht (30) zwischen und in angrenzendem Kontakt mit der Wand des optischen Gehäuses (22) und dem optischen Element (32), wobei die erste Schicht (30) ein wärmeleitendes Material enthält; iv) eine optische Abdeckung (40), die eine zweite Laserstrahlblende (46) dort hindurch definiert, wobei die optische Abdeckung (40) ein wärmeleitendes Material enthält; v) eine zweite Schicht (48) zwischen und in angrenzendem Kontakt mit dem optischen Element (32) und der optischen Abdeckung (40), wobei die zweite Schicht (48) ein wärmeleitendes Material enthält; und vi) die erste und zweite Laserstrahlblende (26, 46) im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind und ein Fenster (47) des optischen Elements (32) definieren, durch das der Laserstrahl durchgeht; und b) eine optische Zellenbefestigung (61), enthaltend: i) Klemmmittel (66, 68) zur abnehmbaren Fixierung der optischen Zelle (20) in dem Laseraufnehmer; und ii) Kühlmittel zur Kühlung der optischen Zellen (20) während des Betriebs des Lasers.
  9. Der optische Zellenaufbau nach Anspruch 8, bei dem die erste und zweite Schicht (30, 48) Indium enthalten.
  10. Der optische Zellenaufbau nach Anspruch 9, bei dem die optische Abdeckung (40) und das optische Gehäuse (22) eine Schnittstelle bilden, und die optische Abdeckung (40) und das optische Gehäuse (22) an der Schnittstelle durch Indium zusammengefügt sind.
  11. Der optische Zellenaufbau nach Anspruch 8, bei dem die erste und zweite Laserblende (26, 46) ausgemessen und geformt sind, um (i) den Wärmeübertragungsabstand zwischen dem optischen Element (32) und dem optischen Gehäuse (22) und der optischen Abdeckung (40) zu minimieren, und (ii) dem Laserstrahl zu ermöglichen durch das Fenster (47) des optischen Elements (32) durchzugehen, ohne auf das optische Gehäuse (22) und die optischen Abdeckung (40) aufzutreffen.
  12. Der optische Zellenaufbau nach Anspruch 8, bei dem der Laserstrahl einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und eine Höhe und Breite aufweist, wobei die erste und zweite Laserstrahlblende (26, 46) im Wesentlichen rechteckig geformt sind und jede eine Höhe gleich dem etwa zweifachen der Höhe des Laserstrahls und eine Breite gleich dem etwa zweifachen der Breite des Laserstrahls aufweisen.
  13. Der optische Zellenaufbau nach Anspruch 8, bei dem das optische Gehäuse (22) und die optische Abdeckung (40) Kupfer oder Aluminium enthalten.
  14. Der optische Zellenaufbau nach Anspruch 8, bei dem die Klemmmittel (66, 68) eine wärmeleitende Schnittstelle mit einer äußeren Fläche der optischen Zelle (20) bilden, derart, dass die Temperatur des optischen Gehäuses (22) und der optischen Zelle (20) während des Betriebs des Lasers näherungsweise gleich sind.
  15. Der Aufbau nach Anspruch 14, bei dem das Kühlmittel (56, 76) zumindest eine in dem Klemmmittel (66, 68) angeordnete Kühlungsleitung enthält.
  16. Ein Hochleistungslaser, enthaltend: a) einen Resonatoraufnehmer (58), in dem ein Laserstrahl währen des Betriebs erzeugt wird; b) zumindest eine in dem Aufnehmer angeordnete optische Zelle (20), wobei die optische Zelle enthält: i) ein optisches Gehäuse (22) mit einer Wand, die eine erste Laserstrahlblende (26) dort hindurch definiert, wobei das optische Gehäuse (22) ein wärmeleitendes Material enthält; ii) ein innerhalb des optischen Gehäuses (22) angeordnetes optisches Element (32): iii) eine erste Schicht (30), die zwischen und in angrenzendem Kontakt mit der Wand des optischen Gehäuses (22) und dem optischen Element (32) angeordnet ist, wobei die erste Schicht (30) ein wärmeleitendes Material enthält; iv) eine optische Abdeckung (40), die eine zweite Laserstrahlblende (46) dort hindurch definiert, wobei die optische Abdeckung (40) ein wärmeleitendes Material enthält; v) eine zweite Schicht (48), die zwischen und in angrenzendem Kontakt mit dem optischen Element (32) und der optischen Abdeckung (40) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht (48) ein wärmeleitendes Material enthält; und vi) die erste und zweite Laserstrahlblende (26, 46) im Wesentlichen ausgerichtet sind und ein Fenster (47) definieren, durch das der Laserstrahl durchgeht; und c) eine optische Zellenbefestigung (61), enthaltend: i) Klemmmittel (66, 68) zur abnehmbaren Fixierung der optischen Zelle in dem Laseraufnehmer; und ii) Kühlmittel (56, 76) zum Kühlen der optischen Zelle während des Betriebs des Lasers.
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