Die Erfindung betrifft eine Versteilvorrichtung zur Verstellung eines optischen Bauelements, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit einem verstellbaren optischen Bauelement sowie ein Verfahren zur Verstellung eines optischen Bauelements.

Hochenergetische UV-Laser werden in Wissenschaft und Technik verbreitet eingesetzt, wie z.B. für Mikromaterialbearbeitung, Markierungen, Halbleiterbearbeitungen Solarzellherstellung Strukturierung von ITO- und TCO-Schichten, Glas- und Keramikbearbeitung und vieles mehr. Optische Bauelemente wie Spiegel, Prismen, Gitter, aber auch optisch nichtlineare Kristalle zur Erzeugung der höheren Harmonischen, die der intensiven energiereichen Laserstrahlung ausgesetzt sind, unterliegen einer Degradation der verwendeten Materialien und damit einer Herabsetzung ihrer optischen Eigenschaften. Zum einen können Schmutzpartikel auf den Bauteilen einbrennen und z.B. bei Spiegeln den Reflexionsgrad vermindern oder gänzlich zu zerstören. Zum anderen können die Oberflächen der optisch nichtlinearen Kristalle chemisch so verändert werden, dass eine effektive Konversion der primären Laserstrahlung nicht mehr vorhanden ist. Die Folge ist eine verminderte Leistungsfähigkeit des Lasers. Diese Herabsetzung der Leistungsfähigkeit der optischen Bauelemente ist im Wesentlichen auf den Durchmesser des Laserstrahles beschränkt, der üblicherweise zwischen 1 μηη und 1000 μηη beträgt. In der Technik existieren Verfahren, um die Lebensdauer der optischen Bauelemente zu erhöhen und damit die Leistungsfähigkeit des Lasersystems zu erhalten.

Die Patentschrift US 8,885,246 B2 stellt eine Vorrichtung vor, mit der optische Bauelemente eines oder mehrerer planparalleler optischer Platten gedreht bzw. rotiert werden, damit in dem optisch nichtlinearen Kristall andere nicht in ihrer Leistung herabgesetzte Bereiche vom Laser durchstrahlt werden. US 5825562 beschreibt ein mechanisches System, mit dem ein optisches Bauelement über einen Motor so kontinuierlich rotiert wird, dass das optische Bauelement einer rotierenden Spiralbahn folgt. Diese Bewegungen können über ein Computerprogramm gesteuert werden, wie z.B. in US 6859335 B1 beschrieben.

Die hier vorgestellten Methoden weisen Nachteile auf. Es kann jeweils nur ein optisches Bauelement verstellt werden. Um die Lebensdauer mehrerer Bauelemente zu erhöhen, muss die Versteilvorrichtung an jedem optischen Bauelement angebracht werden. Häufig ist es wünschenswert, die optischen Bauelemente in einem schützenden Gehäuse unterzubringen und die im Gehäuse verbliebene Luft zu evakuieren oder mir gereinigter Luft oder Gasen zu spülen, um z.B. die Lebensdauer vermindernden Ausgasungsprodukte aus anderen Bauteilen und Schmutzpartikel von dem optischen System zu reduzieren. Die für die Versteilvorrichtung nötige Mechanik ist dann ebenfalls in dem Gehäuse untergebracht, kann ausgasen und die optischen Bauelemente kontaminieren. Dies ist insbesondere für die Lebensdauer von Lasersystemen wichtig, die im UV-Bereich und angrenzenden Wellenlängen arbeiten. Außerdem muss die Versteilvorrichtung an und mit jedem optischen Bauelement justiert werden. Die hier vorgestellten Methoden zur Verlängerung der Lebensdauer von optischen Bauelementen in einem Lasersystem sind ebenfalls aufwändig in Anbringung und Betrieb und damit kostenintensiv.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versteilvorrichtung, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung sowie ein diesbezügliches Verfahren bereitzustellen, die zu einer erhöhten Lebensdauer des Systems führen und in ihrer Bauweise kompakter, damit kostengünstiger und leichter zu handhaben sind als bisher bekannte Lösungen.

Die Aufgabe wird durch eine Versteilvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Versteilvorrichtung ist derart ausgeführt, dass über sie die Position des optischen Bauelements verändert werden kann. Die Versteilvorrichtung umfasst einen Versteller, ein Kopplungselement und eine Führungsvorrichtung für eine lineare Bewegung. Das zu verstellende optische Bauelement ist mit der Führungsvorrichtung gekoppelt, das über das Kopplungselement mit dem Versteller gekoppelt ist. Zwei Elemente der Versteilvorrichtung sind durch magnetische Kraftübertragung gekoppelt. In einer Ausführungsvariante ist das Koppelelement als Magnet ausgeführt und der Versteller und/oder die Führungseinrichtung oder mit diesen fest verbunden Bauelemente aus ferromagnetischen oder magnetischen Materialien. Über den Versteller wird das Kopplungselement verstellt, das über die Führungseinrichtung das optische Bauelement linear und/oder in Rotation verstellt. Die in der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung verwendete Mechanik ist durch die magnetische Kopplung einfach, robust und damit kostengünstig herzustellen und in bereits bestehende Vorrichtungen zur Erzeugung einer Laserstrahlung einfach nachzurüsten. Optische Bauelemente im Sinne dieser Erfindung sind beispielsweise Vorrichtungen zur Frequenzkonversion, welche ein oder mehrere Kristalle umfassen können, Spiegel, Gitter, optisch parametrischer Oszillatoren (OPO), Brewster-Fenster und weitere Bauelemente, die einem Prozess unterliegen können, in deren Folge die Leistungsfähigkeit an dem mit Laserstrahlung beaufschlagten Bereich im Laufe des Betriebs nachlässt. Diese Bauelemente können zudem zu Baugruppen zusammengefasst werden, mit deren Hilfe dann mit einer Versteilvorrichtung mehrere zu dieser Baugruppe zusammengefasste Bauelemente bewegt werden können. Eine solche Baugruppe kann auch in der Kammer angeordnet sein, die in einer weiteren Option luftdicht abgeschlossen sein kann, um Verschmutzungen im Inneren der Kammer vorzubeugen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sehr preisgünstige Komponenten der Verstellungseinrichtung verwendet werden können, da diese außerhalb der Kammer angeordnet werden können. Die außerhalb der Kammer angeordneten Komponenten müssen den hohen Anforderungen der innerhalb der Kammer angeordneten Komponenten hinsichtlich Ausgasung und Kontamination nicht entsprechen. Die Versteilvorrichtung kann auch ein Wälzlager und/oder ein Kugellager beinhalten. Weiterhin können mit der Versteilvorrichtung Linearbewegungen und/oder Rotationsbewegungen ausgeführt werden. Weiterführende Ausbildungen der Erfindung zur Sensorvorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 dargelegt.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung umfasst die Versteilvorrichtung eine abgedichtete Kammer, in der das zu verstellende optische Bauelement angeordnet ist. Diese abgedichtete Kammer schützt das optische Bauelement vor Ausgasungen, wie sie beispielsweise von Kunststoffen, Klebern und Schmiermitteln entstehen können, Verschmutzungen, die die optische Qualität des optischen Bauelements und damit die Leistung der Vorrichtung zum Erzeugen einer Laserstrahlung mindern können.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Versteller außerhalb der Kammer angeordnet. Die Mechanik zur Verstellung des optischen Bauelements befindet sich außerhalb der Kammer, in der die optischen Bauelemente angeordnet sind. Somit sind in der Kammer weniger Bauteile, die ausgasen und die optischen Bauelemente verschmutzen können. In die Kammer ragt lediglich ein Koppelelement, das über magnetische Kräfte den Versteller und die Führungseinrichtung verbindet. Die Bedienung der Verstellung der optischen Bauelemente erfolgt außerhalb der Kammer und ist deshalb leicht zugänglich.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die Führungsvorrichtung innerhalb der abgedichteten Kammer angeordnet. Die Führungsvorrichtung dient der gerichteten Bewegung des optischen Bauelements.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Versteilvorrichtung ein Zwischenelement. Das Zwischenelement ist zwischen Kopplungselement und Führungseinrichtung positioniert und mit den beiden Bauteilen magnetisch gekoppelt. Das Zwischenelement dient dem Ausgleich des Spiels zwischen Kopplungselement und Führungseinrichtung bzw. dem Ausgleich des Versatzes, wenn die Richtung der Verstellung von Kopplungselement und optischem Bauelement nicht genau parallel erfolgt. In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die abgedichtete Kammer eine Öffnung auf. Durch diese Öffnung der abgedichteten Kammer ist in einer weiteren Gestaltung der Erfindung ein Element der Versteilvorrichtung geführt.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die erfindungsgemäße Versteilvorrichtung eine Dichtung auf, die den Zwischenraum zwischen dem Rand der Öffnung der abgedichteten Kammer und dem das durch die Öffnung geführte Element der Versteilvorrichtung verschließt. Diese Dichtung schützt das in der abgedichteten Kammer angeordnete zu verstellende optische Bauelement und verlängert so seine Lebensdauer. Die abgedichtete Kammer kann auch evakuiert oder gespült werden, um die Lebensdauer verkürzenden Verunreinigungen (z.B. Ausgasungsprodukte und/oder Staub) weitgehend aus der abgedichteten Kammer zu entfernen.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführte Element der Versteilvorrichtung ein Stift. Das durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführte Element der Versteilvorrichtung und das Kopplungselement weisen in einer weiteren Gestaltung der Erfindung Kontaktflächen auf, über die das Kopplungselement und das durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführte Element der Versteilvorrichtung miteinander verbunden sind. Bei einer nicht genau parallelen Bewegungsrichtung von Kopplungselement und dem durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführten Element entsteht ein seitlicher Versatz. Auf den Kontaktflächen gleiten dann Kopplungselement bzw. das durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführte Element lateral zur Bewegungsrichtung der Verstellung.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführte Element der Versteilvorrichtung und das Kopplungselement über die Kontaktflächen lateral beweglich miteinander verbunden. Bei einer nicht genau parallelen Bewegungsrichtung von Kopplungselement und dem durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführten Element entsteht ein seitlicher Versatz. Auf den Kontaktflächen gleiten dann Kopplungselement bzw. das durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführte Element. Dies insbesondere wichtig bei zu justierenden optischen Bauelementen, um Justagebewegungen auszugleichen.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Durchmesser der Kontaktflächen des durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführten Elements der Versteilvorrichtung und/oder des Kopplungselements größer als das laterale Spiel der Führungsvorrichtung. Die Durchmesser der Kontaktflächen des durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführten Elements der Versteilvorrichtung und des Kopplungselements ist in einem weiteren Aspekt der Erfindung unterschiedlich groß.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt die Kopplung von zwei Elementen der Versteilvorrichtung durch eine Übertragung der magnetischen Kräfte durch eine Wandung der abgedichteten Kammer. Eine Öffnung in der abgedichteten Kammer zur Verstellung des optischen Bauelements ist bei dieser Anordnung nicht nötig. Die Verstellung erfolgt durch den Versteller über die magnetische Kopplung von Kopplungselement und dem durch die Öffnung der abgedichteten Kammer geführten Element.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Laserstrahlung gemäß Anspruch 1 1 gelöst.

Die Vorrichtung zum Erzeugen einer Laserstrahlung umfasst einen Resonator, der die primäre Laserstrahlung erzeugt, und mindestens ein optisches Bauelement. Über die Versteilvorrichtung ist das optische Bauelement verstellbar. Auf diese Weise kann auf dem optischen Bauelement eine beliebige unbeschädigte Stelle gesucht und in den Strahlengang des Resonators verstellt werden. Diese neue Position auf der Oberfläche des Bauelements wurde bisher noch nicht im Strahlengang der Laserstrahlung angeordnet und daher noch unbeansprucht. Die Lebensdauer des optischen Bauelements wird deutlich erhöht. Weiterführende Ausbildungen der Erfindung der Vorrichtung zum Erzeugen einer Laserstrahlung sind in den Unteransprüchen 12 und 13 dargelegt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Verstellung des optischen Bauelements aus einer ersten Position in eine weitere Position zum Resonator die Position des Strahlenganges nicht verändert. Aufgrund dieser vorteilhaften Anordnung muss das optische Bauelement nach der Verstellung nicht neu justiert werden. Vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung zum Erzeugen einer Laserstrahlung muss lediglich die Versteilvorrichtung zusammen mit dem optischen Bauelement justiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das optische Bauelement Teil einer optischen Baugruppe, die ein oder mehrere optische Bauelemente umfasst, z.B. frequenzkonvertierender Kristalle, Spiegel, Linse, Prisma, OPO und deren Kombinationen und daher im Strahlengang der vom Resonator erzeugten Laserstrahlung liegen. Mindestens ein optisches Bauelement ist derart gestaltet, dass es zur Ablenkung der vom Resonator erzeugten primären Laserstrahlung geeignet ist. Die optische Baugruppe umfasst außerdem ein beweglich angeordnetes Trägerelement, auf dem die Vorrichtung zur Ablenkung der Laserstrahlung angebracht ist.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die optische Baugruppe derart ausgeführt, dass sie eine Vorrichtung zur Frequenzkonversion der Laserstrahlung umfasst. Um Laserstrahlung im UV-Bereich zu erzeugen, wird üblicherweise der Laserstrahl in einen nichtlinearen Kristall, z.B. LBO, BBO, KTP usw. fokussiert. Durch die hohe Intensität der Laserstrahlung in einem kleinen Bereich (Strahldurchmesser üblicherweise ca. 1 μηη bis 1000 μηη) kann der nichtlineare Kristall im Bereich der Auftrefffläche des Laserstrahls irreversibel verändert und in seiner Wirkungsweise stark beeinträchtigt werden. Über die Versteilvorrichtung der optischen Baugruppe wird die Vorrichtung zur Frequenzkonversion um einen Betrag so verstellt, dass der Laserstrahl durch einen unbeschädigten bzw. zuvor unbenutzten Bereich der Vorrichtung zur Frequenzkonversion geleitet wird, ohne dass die Position und/oder Richtung des Strahlenganges am Strahlaustritt verändert wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verstellung von einem optischen Bauelement in einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung wird die Position des optischen Bauelements verändert. Das optische Bauelement ist mit einer Führungsvorrichtung gekoppelt. Der Versteller ist über ein Kopplungselement mit der Führungsvorrichtung gekoppelt, wobei die Kraftübertragung zwischen Kopplungselement und Führungsvorrichtung magnetisch erfolgt.

Weiterführende Ausbildungen der Erfindung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 15 bis 20 dargelegt.

Das Verfahren ist in einer weiteren Gestaltung der Erfindung so ausgeführt, dass das optische Bauelement relativ zum Resonator aus einer ersten Position in eine weitere Position verstellt wird. Diese Anordnung erhöht die Lebensdauer des optischen Bauelements. Auf diese Weise kann auf dem optischen Bauelement eine beliebige unbeschädigte bzw. unbeanspruchte Stelle gesucht und in den Strahlengang des Resonators verstellt werden.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird durch die Verstellung des optischen Bauelements die Position der Auftrefffläche der durch den Resonator erzeugten primären Laserstrahlung auf dem optischen Bauelement verändert, die Richtung des Strahlenganges bleibt jedoch gleich. Das optische Bauelement muss durch diese Ausbildung nach der Verstellung nicht neu justiert werden. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Verfahren zur Verstellung von einem optischen Bauelement in einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung derart gestaltet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung eine abgedichtete Kammer umfasst, in der das zu verstellende optische Bauelement angebracht ist. Der Versteller ist zur leichten Zugänglichkeit außerhalb der abgedichteten Kammer angebracht, während die Führungsvorrichtung (z.B. ein Linearversteller) innerhalb der abgedichteten Kammer angeordnet ist.

Die Versteilvorrichtung zur Verstellung eines optischen Bauelements in einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Laserstrahlung umfasst ein Zwischenelement, über das die Kraftübertragung vom Versteller auf das optische Bauelement erfolgt. Bei einer nicht genau parallelen Bewegungsrichtung von Kopplungselement und optischem Bauelement und dem Zwischenelement entsteht ein Spiel in allen Raumachsen, das durch das Zwischenelement ausgeglichen wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die abgedichtete Kammer eine Öffnung, durch die die Kraftübertragung vom Versteller auf das optische Bauelement erfolgt. Diese Öffnung ist gegenüber der Außenluft abgedichtet, um Kontaminationen auf den innerhalb der Kammer angebrachten optischen Bauelementen zu vermeiden.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt die Kraftübertragung vom Versteller auf das optische Bauelement magnetisch durch eine Wandung der Kammer. Eine Öffnung in der abgedichteten Kammer zur Verstellung des optischen Bauelements ist durch diese Anordnung nicht nötig. Die Verstellung erfolgt durch den Versteller über die magnetische Kopplung von Kopplungselement und Zwischenelement.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Draufsicht der Versteilvorrichtung in einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit zwei Versteilvorrichtungen zur Verstellung der optischen Elemente

Seitenansicht der Versteilvorrichtung in einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit zwei Versteilvorrichtungen zur Verstellung der optischen Elemente

Seitenansicht der Versteilvorrichtung in einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit magnetischer Kraftübertragung durch eine Öffnung in der Kammer

Seitenansicht der Versteilvorrichtung mit magnetischer Kraftübertragung durch eine Öffnung in der Kammer

Seitenansicht der Versteilvorrichtung mit Zwischenelement Ansicht der Versteilvorrichtung mit Zwischenelement

Seitenansicht der Versteilvorrichtung mit Kopplungselement mit balliger Oberfläche

Seitenansicht der Versteilvorrichtung für die Übertragung einer Rotationsbewegung durch die Wandung der Kammer

Laserresonator mit interner verstellbarer optischer Baugruppe

Verstellbarer optischer Baugruppe

Die Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung 1 in Fig. 1 a und 1 b umfasst einen Resonator 2, der eine primäre Laserstrahlung erzeugt, und eine Vorrichtung zur Frequenzkonversion 15. Das optische Bauelement 3 zur Ablenkung der Laserstrahlung ist über einen Adapter 16 mit der Versteilvorrichtung 4 fest verbunden und in der Führungseinrichtung 7 der Versteilvorrichtung 4 geführt. Das Zwischenelement 8 ist an der Wandung 14 der Kammer 9 verstellbar parallel zur Fläche der Wandung 14 angeordnet. Der Versteller 5 ist außerhalb der Kammer 9 mit dem Kopplungselement 6 verbunden. Die Kraftübertragung zwischen Kopplungselement 6 und Zwischenelement 8 erfolgt magnetisch. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Kopplungselement 6 ein magnetisches Material und ist als Dauermagnet ausgebildet und das Zwischenelement 8 ist zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material. Die Kopplung zwischen Kopplungselement 6 und Zwischenelement 8 erfolgt durch die magnetischen Anziehungskräfte durch die Wandung 14 hindurch. Alternativ kann auch das Zwischenelement 8 als Magnet ausgebildet sein und das Kopplungselement 6 aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Ebenfalls ist alternativ auch die Verwendung von Elektromagneten möglich. Die Versteilvorrichtung kann mechanisch oder motorisch ausgeführt sein.

Weiterhin ist der Adapter 16 fest mit einer zweiten Führung 7' verbunden. Ein zweiter Versteller 5' ist außerhalb der Kammer 9 mit einem zweiten Kopplungselement 6' verbunden. Die Kraftübertragung zwischen zweitem Kopplungselement 6' und einem zweiten Zwischenelement 8' erfolgt auch hier magnetisch. In zweiten Versteilvorrichtung 4' ist das zweite Kopplungselement 6' ist als Dauermagnet ausgebildet und das zweite Zwischenelement 8' wiederum zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material. Das zweite Kopplungselement 6' ist durch eine Öffnung der Kammer 9 geführt. Der Spalt zwischen Kammer 9 und zweitem Kopplungselement 6' ist mittels einer Dichtung 13 abgedichtet. Das zweite Kopplungselement 6' ist beweglich am zweiten Zwischenelement 8' angeordnet. Bei einer Verstellung der optischen Bauelemente 3 mit der ersten Versteilvorrichtung 4 gleitet das zweite Kopplungselement 6' über die Oberfläche des zweiten Zwischenelements 8', bleibt aber mit diesem über die magnetischen Kräfte weiterhin gekoppelt. Ebenfalls ist alternativ auch die Verwendung von Elektromagneten möglich. Die Versteilvorrichtung kann mechanisch oder motorisch ausgeführt sein.

Das optische Bauelement 3 kann ein Spiegel, Prisma, eine Linse ein optisch parametrischer Oszillator (OPO) oder eine weitere Einrichtung zur Frequenzkonversion 15 sein. Mehrere optische Bauelemente 3 können in einer optischen Baugruppe zusammengefasst sein und als Ganzes über den Versteller 5 verstellt werden. Die gesamte optische Baugruppe wird verstellt, eine Verstellung einzelner optischer Bauelemente 3 ist nicht notwendig, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die vorgestellte erfindungsgemäße Versteilvorrichtung 4 ist daher in ihrer Bauweise und Bedienung kostengünstiger, kompakter und leichter zu handhaben. Außerdem sind weniger Bauteile in der Kammer 9 vorhanden, die Substanzen abgeben können, die sich dann wiederum auf den optischen Bauelementen 3 niederschlagen können. Diese Substanzen können auch in Wechselwirkung mit der Laserstrahlung insbesondere Laserstrahlung im UV-Bereich zu Degradation des optischen Bauelementes 3 führen. Dadurch wird schließlich die Leistungsfähigkeit des Lasersystems vermindert.

Um das optische Bauelement 3 zu verstellen, wird über den Versteller 5 das Kopplungselement 6 um einen Betrag relativ zum Resonator 2 verstellt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstellung in vertikaler Richtung. Durch die magnetische Kraftübertragung wird das Zwischenelement 8 und über die Führungseinrichtung 7 das optische Bauelement 3 um den gleichen Betrag horizontal verstellt. Die Position der reflektierten Laserstrahlung A wird durch die Verstellung nicht geändert, wohl aber die Position des Laserspots X auf dem optischen Bauelement 3. Somit kann auf dem optischen Bauelement 3 eine beliebige unbeschädigte bzw. zuvor unbeanspruchte Position für das Auftreffen der Laserstrahlung ausgewählt und in den Strahlengang des Resonators 2 positioniert werden.

In Fig. 2 ist die Versteilvorrichtung 4 durch eine Öffnung 10 in der Kammer 9 mit dem zu verstellenden optischen Bauelement 3 verbunden. Die Öffnung 10 ist mit Dichtungen 13 versehen, um den Innenraum der Kammer 9 vor Staub und anderen Verschmutzungen von außen zu schützen, die die Lebensdauer der in der Kammer 9 befindlichen optischen Bauelemente 3 senken oder anheben können. Die vom Resonator 2 erzeugte primäre Laserstrahlung A wird durch die Vorrichtung zur Frequenzkonversion 15 auf das zu verstellende optische Bauelement 3 geleitet. Das optische Bauelement 3 wird in der Führungseinrichtung 7 geführt, die mit Kopplungselement 6 magnetisch verbunden ist. Die Kopplung erfolgt über das als Magnet ausgebildete Kopplungselement und ferromagnetisches Material an der Führungsvorrichtung.

Über den Versteller 5 wird das Kopplungselement 6 verstellt. Durch die magnetische Kopplung von Kopplungselement 6 und Führungseinrichtung 7 wird gleichzeitig das optische Bauelement 3 verstellt. Die abgedichtete Kammer 9 kann evakuiert oder gespült werden, um die Zahl der in der Luft vorhandenen Staubteilchen und Ausgasungsprodukte zu minimieren. Die in der Öffnung 10 der Kammer 9 angebrachten Dichtungen 13 dichten die Zwischenräume zwischen der Wand der Kammer 9 und dem durch die Öffnung 10 geführten Koppelelement 6 von der Außenluft ab.

Eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung 4 zeigt Fig. 3. Der Versteller 5 ist mit dem Kopplungselement 6 verbunden, das durch eine abgedichtete Öffnung 10 in der Kammer 9 mit der Führungseinrichtung 7 magnetisch verbunden ist. Das zu verstellende optische Bauelement 3 ist mit der Führungseinrichtung 7 verbunden. Hierbei ist ein Element der Führungsvorrichtung 7 als Magnet ausgebildet, während das Kopplungselement 6 aus einen ferromagnetischen Material besteht.

Die Verstellung des Kopplungselements 6 kann über ein Schraubgewinde erfolgen. Im einfachsten Fall ist dann eine Verstellung von Hand möglich. Aber auch eine motorische Verstellung ist denkbar. Dann kann die Verstellung auch durch ein Computerprogramm gesteuert und somit automatisiert werden, wenn die Leistung des Lasersystems einen vorher festgelegten Wert unterschreitet. Durch den Versteller 5 wird das Kopplungselement 6 um einen Betrag verstellt. Um den gleichen Betrag wird durch magnetische Kopplung von Kopplungselement 6 und Führungseinrichtung 7 das optische Bauelement 3 verstellt. In einer alternativen Ausführungsform ist ein optisches Bauelement 3 über zwei Versteilvorrichtungen verstellbar. So kann eine Verstellung in zwei Richtungen unabhängig voneinander erfolgen und beispielsweise die gesamte Oberfläche eines optischen Bauelements abgerastert werden. Die Lebensdauer des optischen Bauelements 3 wird hierdurch extrem erhöht. Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Versteilvorrichtung 4 mit einem Zwischenelement 8. Der Versteller 5 ist mit dem Kopplungselement 6 verbunden, das durch eine abgedichtete Öffnung 10 in der Kammer 9 mit dem Zwischenelement 8 magnetisch gekoppelt ist. Das Zwischenelement 8 ist wiederum magnetisch mit der Führungseinrichtung 7 gekoppelt. Diese Verbindung kann alternativ auch fest ausgeführt sein. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind sowohl Zwischenelement 8 als auch Kopplungselement 6 als Magnet ausgeführt. Das zu verstellende optische Bauelement 3 ist in der Führungseinrichtung 7 geführt. Falls die Bewegungsrichtung von Kopplungselement 6 und des in der Führungseinrichtung 7 geführten optischen Bauelements 3 nicht parallel verläuft, ermöglicht das Zwischenelement 8 ein gewisses Spiel in allen Raumachsen, um den Versatz der beiden Bewegungsrichtungen auszugleichen. Weiterhin können durch das Zwischenelement 8 Justagebewegungen ausgeglichen werden. Ist z.B. Kopplungselement 6 mit Versteller 5 um einen kleinen Winkel im bzw. gegen den Uhrzeigersinn gegenüber der Führungseinrichtung 7 verzerrt, wandert das Kopplungselement 6 bei Verstellung des optischen Bauelements 3 in der Vertikalen seitlich aus. Das Zwischenelement 8 wird dabei parallel zur Führungseinrichtung 7 verstellt. Durch die magnetische Kopplung zwischen Kopplungselement 6, Zwischenelement 8 und Führungseinrichtung 7 ist eine Verstellung in der Vertikalen gewährleistet. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn die Versteilvorrichtung 4 in eine bereits bestehende Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung 1 nachgerüstet wird.

Eine genauere Funktionsweise des Zwischenelements 8 verdeutlicht Fig. 5. Der Versteller 5 ist mit dem Kopplungselement 6 verbunden, das mit dem Zwischenelement 8 magnetisch gekoppelt ist. Das Zwischenelement 8 ist wiederum magnetisch mit der Führungseinrichtung 7 gekoppelt. Das zu verstellende optische Bauelement 3 ist in der Führungseinrichtung 7 geführt. Bei einer nicht parallelen Bewegungsrichtung von Kopplungselement 6 und des in der Führungseinrichtung 7 geführten optischen Bauelements 3 ist durch die nicht feste magnetische Kopplung zwischen Kopplungselement 6, Zwischenelement 8 und Führungseinrichtung 7 ein Spiel vorhanden, das durch das Zwischenelement 8 ausgeglichen wird. Bei Bewegung des optischen Bauelements 3 in vertikaler Richtung wandert das Kopplungselement 6 zur Seite aus und gleitet auf den Kontaktflächen 1 1 , 12 von Kopplungselement 6 und Zwischenelements 8, das Zwischenelement 8 selbst wird parallel zum optischen Bauelement 3 verstellt.

Die magnetische Kopplung zwischen Kopplungselement 6, Zwischenelement 8 und Führungseinrichtung 7 kann dadurch hergestellt werden, dass eines dieser drei Bauteile 6, 7, 8 ein Dauermagnet ist, die anderen beiden Bauteile 6, 7, 8 aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Dabei ist es unerheblich, welches der drei Bauteile 6, 7, 8 der Magnet ist. Wichtig ist lediglich eine magnetische Kopplung der drei genannten Bauteile 6, 7, 8. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Kopplung der einzelnen Elemente 5, 6, 8, 7, der Versteilvorrichtung 4 dadurch, dass das Kopplungselement 6 einen Dauermagneten umfasst. Durch das magnetische Feld wird das Kopplungselement 6 mit dem aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Zwischenelement 8 gekoppelt. Durch das magnetische Feld wird zugleich das ferromagnetische Material des Zwischenelements 8 magnetisiert. Das auf diese Weise magnetisierte Zwischenelement 8 koppelt wiederum über magnetische Kräfte an die Führungsvorrichtung 7.

Fig. 6 zeigt eine Versteilvorrichtung 4 mit analogem Aufbau zur Versteilvorrichtung gemäß Fig. 4. Die Kontaktfläche 17 des Kopplungselements 6 zum Zwischenelement 8 ist in dieser Ausführungsform ballig ausgebildet. Hierdurch ist die Reibung beim Gleiten des Kopplungselements 6 über die Kontaktfläche des Zwischenelements 8 reduziert. Weiterhin kann durch die ballige Kontaktfläche 17 des Kopplungselements 6 Rotationsbewegungen oder auch laterale Bewegungen des Zwischenelements 8 und/oder der Verstellungseinrichtung 4 selbst ausgeglichen, die eine Kippbewegung zwischen Kopplungselement 6 und Zwischenelement 8 zur Folge hätten. Die kann beispielsweise bei der Justage der optischen Bauelemente 3 entstehen. Die ballige Oberfläche 17 kann auch am Zwischenelement 8 angeordnet sein, indem beispielsweise das Zwischenelement 8 als Kugel ausgestaltet ist. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann auch auf die Gleitbewegung zwischen Zwischenelement 8 und Kopplungselement 6 verzichtet werden, da durch die Möglichkeit des Verkippens kleine Lateralbewegungen ebenfalls ausgeglichen werden können, ohne dass der Kontakt zwischen Kopplungselement 6 und Zwischenelement 8 abreißt. Die Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung 1 in Fig. 7 umfasst einen in der Abbildung nicht dargestellten Resonator 2, der eine primäre Laserstrahlung erzeugt, und eine Vorrichtung zur Frequenzkonversion 15. Das optische Bauelement 3 zur Ablenkung der Laserstrahlung ist über die Führungseinrichtung 7 mit der Versteilvorrichtung 4 fest verbunden und diese geführt. Das Zwischenelement 8 liegt ist an der Wandung 14 der Kammer 9 zur Fläche der Wandung 14 angeordnet, ist aber nicht fest, sondern verstellbar mit der Wandung 14 verbunden. Der Versteller 5 ist außerhalb der Kammer 9 mit dem Kopplungselement 6 verbunden. Der Versteller überträgt auf das Kopplungselement eine Rotationsbewegung. Die Kraftübertragung zwischen Kopplungselement 6 und Zwischenelement 8 erfolgt magnetisch, sodass das Zwischenelement ebenfalls eine Rotationsbewegung ausführt. Ein Linearversteller 19 überführt die Rotationsbewegung in eine Linearbewegung des Führungselements. Der Linearversteller kann beispielsweise eine Gewindestande umfassen durch deren eine Rotation eine Wendelnut linear bewegt wird. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Kopplungselement 6 ein magnetisches Material und ist als Dauermagnet ausgebildet und das Zwischenelement 8 ist zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material. Die Kopplung zwischen Kopplungselement 6 und Zwischenelement 8 erfolgt durch die magnetischen Anziehungskräfte durch die Wandung 14 hindurch.

Fig. 8a zeigt ein Lasersystem bei dem ein Pumpstrahl 100 durch eine Linse 101 auf das Lasermedium 103 fokussiert wird. Der fokussierte Pumpstrahl 100 tritt durch einen für die Wellenlänge des Pumpstrahls 100 durchlässigen Resonatorspiegel 102 in den Resonator des Lasersystems ein. Im Lasermedium 103 wird durch die Pumpstrahlung 100 die kohärente Laserstrahlung 1 10 vorzugsweise im Wellenlängenbereich des UV-Lichts erzeugt. Der kohärente Laserstrahl 1 10 wird vom Lasermedium 103 zunächst durch den Güteschalter (Q-Switch) 104 geführt. Der Laserstrahl 1 10 gelangt dann durch einen für ausgewählte Wellenlängen durchlässigen Spiegel 107 zum Frequenzverdreifacher 106 und den Frequenzverdoppler 105. Vom zweiten Resonatorspiegel 102 wird der Strahl in den Strahlengang zurückreflektiert und am für ausgewählte Wellenlängen durchlässigen Spiegel 107 geteilt. Ein Teil des Laserstrahls tritt durch den für ausgewählte Wellenlängen durchlässigen Spiegel 107 hindurch und verbleibt im Resonator. Der durch nichtlineare Prozesse konvertierte Laserstrahl wird vom für ausgewählte Wellenlängen durchlässigen Spiegel 107 separiert und aus dem Resonator ausgekoppelt. Eine weitere Ablenkung erfolgt durch den Spiegel 108. Die verstellbare optische Baugruppe 109 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel den Frequenzverdreifacher 106, den für ausgewählte Wellenlängen durchlässigen Separatorspiegel 107 und den Spiegel 108 (vgl. Fig. 8b). Diese verstellbare optische Baugruppe 109 ist auf einem Trägerelement angeordnet. Durch die Verstellung des Trägerelements wird jedes einzelne Element der verstellbaren optischen Baugruppe 109 um exakt dieselbe Distanz verschoben, wie jedes andere Element der verstellbaren optischen Baugruppe 109. Dadurch, dass die verstellbare optische Baugruppe 109 insgesamt verstellt wird, bleibt der den Resonator verlassende Laserstrahl 1 10 unabhängig von der Verstellung der optischen Baugruppe 109 in der gleichen Position. Ein Kristall zur Erzeugung der zweiten Harmonischen kann auch als Ausführungsbeispiel zur Baugruppe 109 hinzugefügt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

Vorrichtung zur Erzeugung einer

Laserstrahlung

Resonator

optisches Bauelement

Versteilvorrichtung , 5' Versteller

, 6' Kopplungselement

Führungseinrichtung

Zwischenelement

Kammer

0 Öffnung

1,12 Kontaktflächen

3 Dichtung

4 Wandung 5 Vorrichtung zur Frequenzkonversion 6 Adapter

7 Ballige Oberfläche

8 Verbindungsstück 9 Linearverstellung

0 Spiegel

00 Pumpstrahl

01 Linse

02 Resonatorspiegel

03 Lasermedium 104 Q-Switch

105 Frequenzverdoppler

106 Frequenzverdreifacher

107 Separatorspiegel

108 Spiegel

109 Verstellbare optische Baugruppe

1 10 Laserstrahl

A Laserstrahl Strahlengang vor Bewegung er optischen Baugruppe

X Laserspot