Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laser, mit einem mittels zweier Resonatorendspiegel mehrfach gefalteten Strah _¬ lengang und mit mindestens einem den Laserstrahl retroreflekti faltenden Reflektor, dessen Achse zur Achse eines weiteren Reflektors insbesondere parallel versetzt angeordnet ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 37 IS 873.8).

Stand der Technik

Bei dem Laser nach der Haupterfindung ist eine Vielzahl von den Laserstrahl retroreflektiv faltenden Reflektoren als Dachkantspiegel ausgebildet und jeweils zwei benachbarte sind zueinander in der Faltiingsebene etwa um die Hälfte ihrer Gesamtbreite bzw. etwa um die Breite eines Reflektorspiegels achsparallel versetzt, damit der Strahlengang des Laserstrahls hin- und hergehend und dabei fortschreitend gefaltet werden kann. Die Dachkantspiegel sind also Bauteile eines sogenannten Multipassresonators. Deren Faltungsspiegel bzw. Reflektoren dienen dazü, die Längserstreckung des Lasers zu verringern.

Durch die Faltung ergeben sich jedoch im allgemeinen Probleme in der Strahlführung und in der Strahlqualität. Die Strahl¬ führung wird dadurch beeinträchtigt, daß der Strahl nicht

völlig exakt in die gewünschte Richtung reflektiert wird, wei die Spiegeljustierung nicht exakt ist oder durch die Ausge¬ staltung des Lasers unerwünschterweise beeinflußt werden kann Die Strahlqualität wird beispielsweise durch Beugungseffekte beim Reflektieren in den Eckbereichen von Dachkantspiegeln verschlechtert. Allgemein gilt, daß die Nachteile mit der Anzahl der Faltungen zunehmen.

Eine generelle Verbesserung hinsichtlich der vorerwähnte Nachteile ergibt sich durch die Verwendung von retrore lektiv Spiegeln, zu denen auch die vorerwähnten Dachkantspiegel zäh¬ len. Derartige retroreflektive Spiegel haben die Eigenschaft, einen einfallenden Strahl unabhängig vom Einfallswinkel parallel zu sich selbst zu re lektieren, so daß ihre Justier¬ ungsempf ndlichkeit vergleichsweise gering ist. Derartige retrore lektive Reflektoren wirken in einer Ebene, wie beispielsweise die vorerwähnten Dachkantspiegel, oder drei¬ dimensional, wenn also drei Spiegelflächen rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Obwohl die Justierungsempfindlich keit von z. B. 10 illirad gegenüber anderen, nicht retroref= lektiven Reflektoren von z. B. 100 ikrorad bereits erheblic verringert ist, wird die Strahlqualität jedoch noch als verbesserungswürdig angesehen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen La der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er unter Beibehaltung seiner vergleichsweise geringen Justierungsem¬ pfindlichkeit eine verbesserte Strahlqualität aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Strahlengang mit dem retroreflektiven Reflektor mindestens zweimal gefalt ist.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß der Einfluß op¬ tischer Inhomogenitäten auf die Strahlqualität durch die spezielle Faltungsgeometrie dieser retroreflektiven Reflektor zumindest teilweise aufgehoben werden kann. Auch die Justie¬ rungsempfindlichkeit wird bei solchen Reflektoren weiter verringert. Das wird in erster Linie dadurch erreicht, daß de retroreflektive Reflektor mehrfach ausgenutzt wird, um den Strahlengang zu falten. Es entfallen also die optischen Ungenauigkeiten zwischen einzelnen, von einander unabhängigen Reflektoren, wobei auch Justierungsfehler mehrerer einzelner retroreflektiver Reflektoren vermieden und die Stabilität erhöht werden können. Optische Inhomogenitäten werden insbe¬ sondere im Vergleich zu herkömmlichen Multipassresonatoren verringert, indem räumliche Überlagerungen einzelner Strah- lengangabschnitte vermieden werden können.

Vorteilhafterweise ist die Achsversetzung der Reflektore gleich oder größer, als der Radius des Laserstrahls und kleiner, als die radiale Erstreckung eines Reflektorspiegels. Durch diese Bemessung der Achsversetzung wird einerseits gewährleistet, daß eine gegenseitige Überlappung von Strah- lengangabschnitten vermieden wird. Durch die Vermeidung von Überlappungen einander paralleler Strahlengangabschnitte des Laserstrahls wird die dabei bestmögliche Strahlqualität erreicht. Der Laserstrahl bleibt im Faltungsbereich der beide Reflektoren. Außerdem wird dadurch ermöglicht, daß der Laserstrahl nicht in den Eckbereich eines Reflektors hinein¬ zustrahlen braucht. Derartige Ecken zwei- oder dreidimen¬ sionaler retroreflektiver Reflektoren führen zu ausgeprägten Beugungseffekten, weil die Ecken der Reflektoren nicht exakt rechtwinklig ausgeführt werden können. Vielmehr sind stets Abrundungen und weitere Resonatorverluste bewirkende Uneben¬ heiten vorhanden, die einen erheblichen Divergenzwinkel der v ihnen reflektierten Strahlung bewirken und ^' auch die Strahl- qualität entschieden beeinträchtigen , rrärüber hinaus ist die

Ecke des retroreflektiven Reflektors generell der Beschä- digungsgef hr ausgesetzt, so daß durch eine diese Ecke vermeidende Strahl ührung die Gefahr der Beeinträchtigung der Laserstrahlung allgemein vermieden wird.

Der retrore lektive Reflektor wirkt zweidimensional und die Achsversetzung liegt in der Faltungsebene vor. Durch dies Ausgestaltung des Lasers bzw. seiner Resonatoranordnung kann eine günstige Ausnutzung des aktiven Lasermaterials in einer Ebene erreicht werden. Eine optimale Ausnutzung des aktiven Materials im Raum bzw. in drei voneinander abweichenden Richtungen wird erreicht, wenn der retroreflektive Reflektor dreidimensional wirkt und die Achsversetzung durch eine auf d zur Verfügung stehenden Querschnitt des aktiven Lasermaterial angepaßte translatorische Versetzung dieses Reflektors bestim ist. In beiden vorbeschriebenen Fällen kommt zu den oben genannten Vorteilen noch eine gesteigerte Flexibilität bei de Anpassung der Reflektoren an die baulichen Gegebenheiten des Lasers durch entsprechende Wahl der Achsversetzung. Außerdem ist auch die Ausnutzung des aktiven Materials effektiver, als der Leistungsgewinn,- als bei herkömmlichen Multipassresona- toren.

Vorteilhafterweise sind zwei einander zumindest optisch gegenüberliegende retroreflektive Reflektoren vorhanden und jed r Reflektor faltet den Strahlengang mindestens zweimal. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere für einen einfachen Aufbau zwei— oder dreidimensional wirkender retro¬ reflektiver Reflektoren vorteilhaft, weil zumindest etwa gleichviel faltende und damit etwa gleichgroße Reflektoren z Einsatz kommen.

Um den zwischen zwei retroreflektiven Reflektoren befindlichen Rauπr, der das aktive Lasermaterial möglichst gedrängt aufweist, möglichst vollständig auszunutzen, ist de

Laser so ausgebildet, daß ein Resonatorendspiegel gleichachsi mit einem retroreflektiven Reflektor oder zu diesem achsparal lel im Sinne einer spiralartigen Aufweitung des Strahlengangs angeordnet ist. Dabei ist es zweckmäßig, daß der Resonator¬ endspiegel im Eckbereich des Reflektors angeordnet ist, der ohnehin wegen der oben beschriebenen Nachteile nicht in den Strahlengang mit einbezogen werden sollte, so daß sich dadurc die Kompaktheit des Aufbaus des Lasers weiter steigern läßt.

Von besonderer Bedeutung für eine möglichst kompakte Bauart des Lasers ist die Ausnutzung eines sich radial in all Richtungen erstreckenden Raums des aktiven Lasermaterials. Das kann mit ebenen bzw. zweidimensional wirkenden retroreflektiv Reflektoren dadurch erreicht werden, daß zwei den Laserstrahl in mindestens zwei Strahlengangebenen retroreflektiv zu falte gestattende zweidimensional wirkende Reflektoren und mindeste ein dazu hochkant angeordneter, die Überleitung des Strahlen¬ gangs zwischen den beiden Strahlengangebenen bewirkender retroreflektiver Reflektor vorhanden sind. Damit die retro- reflektiven Reflektoren möglichst optimal zur Strahlfaltung ausgenutzt werden können, sind die beiden Resonatorendspiegel seitlich außerhalb der Strahlengangebene neben einem der retroreflektiven Reflektoren jeweils auf der Höhe einer der Strahlengangebenen angeordnet.

Wenn zwei dreidimensional retroreflektiv wirkende Reflektoren vorhanden sind und eine zwei einander parallele Strahlengangebenen bewirkende translatorische Achsversetzung aufweisen, wird die Anzahl voneinander separater reflektie¬ render Bauteile der mehrere Strahlengangebenen aufweisenden Resonatoranordnung weiter verringert. Es entfallen ein oder mehrere Spiegel zur Überleitung des Strahlengangs zwischen zwe Strahlengangebenen.

Da die Laserstrahlung insbesondere bei einer vielfachen Faltung des Strahlengangs nicht immer zu vernachlässigende

89/1064

Divergenzen bzw. Leistungsverluste aufweist, ist es vorteil¬ haft, wenn in den Strahlengang mindestens eine zwischenfokus- sierende Optik eingeschaltet ist. Die Ausgestaltung dieser Op tik wird auf die jeweils gegebene Anordnung der Strahlführung abgestimmt. Vorteilhafterweise ist ihre Ausbildung derart, da die zwischenfokussierende Optik ein alle Strahlengangabschnit jeweils umlenkender, parabolisch wirkender Spiegel oder eine sich über den gesamten, vom gefalteten Strahlengang einge¬ nommenen Querschnitt erstreckende Sammellinse ist. Dabei wird der parabolisch wirkende Spiegel aus. Gründen einfacher Herεtellba-rkeit insbesondere bei in einer oder in mehreren Ebenen gefaltetem Strahlengang eingesetzt, während die Sammellinse vorzuziehen ist, wenn der Strahlengang bezüglich der Querschnittsebene derart ausgestaltet ist, daß die Herstellung parabolisch wirkender Spiegel zu aufwendig ist od zu größerer ungenauer Strahlführung und unannehmbar verschlec terter Strahlqualität führt.

Der erfindungsgemäße Laser kann unter Heranziehung der vorbeschriebenen Merkmale insbesondere so ausgestaltet werden daß er eine Strahlteilung ermöglicht. Er wird dabei so ausgerüstet, daß ^' ein Resonatorendspiegel als teiltransmittie- rendes Fenster innerhalb des gefalteten Strahlengangs ange¬ ordnet ist, und daß diesem Resonatorendspiegel mindestens ein weiterer teiltransmittierender Auskoppelspiegel nachgeordnet ist. Die den Resonator verlassende Laserstrahlung wird zwisch den retroreflektierenden Reflektoren außerhalb des Resonator¬ bereichs so geführt, daß ein Teil der Laserstrahlung ausge¬ koppelt wird und der reflektierte Strahlungsanteil als zweit Strahl an anderer Stelle zur Verfügung steht. Die auf diese Weise erreichte Strahlteilung ist insbesondere deswegen von Interesse, weil der den Resonator verlassende Strahlungsante von den retroreflektiven Reflektoren erneut durch aktives Lasermaterial geleitet und damit verstärkt werden kann, und zwar sowohl vor dem Erreichen des bzw. eines Auskoppelspiege als auch danach.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn beide Resonatorendspiegel gleichachsig angeordnet sind und mindest eine Reflektorfläche eines der Reflektoren den Auskoppelspie bildet. In diesem Fall stehen alle durch die Reflektoren gebildeten Strahlengangabschnitte zur Verstärkung der gesamt Laserstrahlung oder eines Teils derselben zur Verfügung und Strahlqualität sowie die Justierungsempfindlichkeit werden nicht durch eine vergrößerte Anzahl von Einzelteilen ver¬ schlechtert.

In Ausgestaltung der Erfindung hat der Laser einen das a tive Material in dem Strahldurchmesser angepaßten Kanälen aufweisenden Laserblock aus dielektrischem Werkstoff, und die retroreflektiven Reflektoren sind im Abstand vom Block oder a entsprechend geformten Endflächen angeordnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand von in -der Zeichnung darge¬ stellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1, 2 zwischen zwei zweidimensionalen retroreflekti Spiegeln gefaltete unterschiedliche Strahlengäng schematischer Darstellung,

Fig. 3a eine perspektivische schematische Darstellung e mit zwei Strahlengangebenen ausgebildeten Resona

Fig. 3b eine Aufsicht auf den Resonator der Fig. 3a zur deutlichung der Strahlführung,

Fig. 4a eine perspektivische Darstellung eines Resonato mit zwei kubisch wirkenden retroreflektiven Refl toren,

Fig. 4b die Strahlverteilung der Anordnung der Fig. 4a Richtung A,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines einzelnen dreidimensional wirkenden retroreflektiven Refle tors ,

Fig. 6 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung mit einer zwischen okussierenden Optik,

Fig. 7 einen dreidimensional wirkenden retrore lektiven flektor mit einem zwischenfokussierenden Parabols gel,

Fig. 8, 9 Ausführungsformen von Lasern mit mehrfach aus koppelter LaserStrahlung.

Beste Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt zwei in derselben Ebene einander gegen¬ überliegend angeordnete retroreflektive Reflektoren Ml und M Jeder Reflektor Ml, M2 hat zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete Spiegelflächen 10, 11, welche die Achsen al, a2 Winkelhalbierende einschließen. Diese Achsen sind in der Darstellungsebene achsparallel zueinander versetzt, wobei di Achsversetzung gleich d ist. Die Reflektoren Ml, M2 bilden m zwei Resonatorendspiegeln ml , m2 eine Resonatoranordnung, wo der zwischen den Endspiegeln ml, m2 verlaufende Laserstrahl in der Darstellungsebene mehrfach gefaltet ist. Die räumlich Ausbreitung bzw. der Durchmesser des Laserstrahls 13 wird du den Spiegel ml bestimmt, der im Eckbereich des Reflektors Ml angeordnet ist. Demgemäß hat der Laserstrahl 13 den Durchmes D. In Bezug darauf ist die Achsversetzung der Reflektoren Ml M2 derart, daß d gleich oder größer als D/2 ist, also als de Radius des Laserstrahls 13.

Gem ß Fig. 1 ist der Strahlengang des Laserstrahls 13 zwischen den Resonatorendspiegeln ml , m2 mehrf ch gefaltet, wobei der linke Reflektor Ml zweifach und der rechte Reflekt M2 dreifach faltet. Es ergeben sich insgesamt sechs parallel nebeneinander in einer Strahlengangebene liegende Strahlen¬ gangabschnitte 14, wobei die Parallelität der Strahlengang- abschnitte 14 relativ unabhängig davon ist, ob die Reflektor Ml, M2 etwa in der Darstellungsebene gemäß Doppelpfeil 29 geringfügig zueinander verdreht sind; denn die Faltung durch die Reflektoren Ml, M2 erfolgt retroreflektiv, d.h. ein einfallender Strahlengangabschnitt wird parallel zu sich sel reflektiert.

Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß die Strahlen- gangabschnitte 14 relativ dicht nebeneinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine gute Ausnutzung des aktiven Laser¬ materials, welches zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. D Ausnutzung ist über den gesamten der Laserstrahlung zur Verfügung stehenden Querschnitt etwa gleich groß, weil der Resonatorendspiegel ml gleichachsig mit dem retroreflektiven Reflektor Ml angeordnet ist und die Achsversetzung d nur weni größer als D/2 ist. Dieses Übermaß bestimmt, wie weit die beiden innersten Strahlengangabschnitte 14a, 14b von der Ecke 15 des Reflektors M2 entfernt sind. Diese Entfernung der Strahlengangabschnitte 14a, 14b von der Ecke 15 bzw. die gege seitige Entfernung der Strahlengangabschnitte 14a, 14b muß um größer sein, je inhomogener die Ausbildung ^' er Ecke 15 und je größer infolgedessen die Verringerung der Strahlqualität ist.

Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, bei d der Abstand der einander benachbarten inneren Strahlen¬ gangabschnitte 14a, 14b erheblich größer ist, als in Fig. 1. Diese Ausführungsform kommt für ^' solche Resonatoranordnungen i Betracht, bei denen die Ecken 15 der Reflektoren Ml, M2 besonders inhomogen sind. Das ist beispielsweise der Fall, falls die Reflektoren Ml, M2 nicht einstückig sind, also bei¬ spielsweise aus einstückigen Dachkantspiegeln bestehen, sonde aus voneinander separaten Spiegelflächen, die mit einem ge¬ wissen Abstand voneinander z.B. von einem blockartigen Bautei in ihrer zueinander rechtwinkeligen Anordnung gehalten werden. In diesem Fall ist nicht nur die Ecke 15, sondern auch der si umgebende Eckbereich für eine Reflektion des Laserstrahls nic verwendbar und vorteilhafterweise wird der Resonatorendspiegel ml nicht gleichachsig zum Reflektor Ml angeordnet, wie in Fig. 1, sondern achsparallel zu diesem Reflektor Ml versetzt.

In beiden vorbeschriebenen Resonatoranordnungen ist die Zuordnung der Resonatorendspiegel Ml, M2 zu den Achsen al , a2

der Reflektoren Ml, M2 so getroffen, daß sich eine spiralarti Aufweitung des Strahlengangs ergibt. _n beiden Fällen versteh sich auch, daß die Achsversetzung d kleiner ist, als die radiale Erstreckung r eines Reflektorspiegels, z. B. 11, da sonst eine Mehrfachfaltung durch zumindest einen Reflektor¬ spiegel, z.B. M2 nicht möglich ist.

In Fig. 3a, 3b ist ein Laser mit zwei retroreflektiven Reflektoren Ml, M2 dargestellt, welche als Dachkantspiegel f zwei übereinander liegende Strahlengangebenen 16, 17 ausge¬ bildet sind. Dementsprechend ist die Höhe h jedes Reflektors Ml, M2 mindestens gleich 2D. Zur Überleitung des Laserstrahl 13 zwischen den beiden Strahlengangebenen 16, 17 ist ein hochkant angeordneter retroreflektiver Reflektor M3 vorhande der die TJmlenkung des Laserstrahls 13 zwischen den Strahlen- gangabschnitten 14c und 14d vornimmt, wobei er gleichachsig dem Reflektor Ml angeordnet ist, der in seinem Ξckbereich zw übereinanderliegende Durchtrittsbohrungen 18 für den Laser¬ strahl 13 aufweist.

Der Reflektor Ml ist gemäß Fig. 3b unter Berücksichtigu der Achsversetzung d etwas schmaler gehalten, als der Reflek M2, so daß der Laserstrahl 13 zu den Resonatorendspiegeln ml m.2 gelangen kann. Diese sind an einem Trägerblock 19 überein ander jeweils auf der Höhe der -Strahlengangebenen 16, 17 angeordnet. Der Spiegel ml wirkt, wie bei den Ausführungsfor der Fig. 1, 2, ausschließlich reflektierend, während der Spiegel m2, wie die Spiegel m.2 der vorbeschriebenen Ausfüh- rungsformen, ein teiltrans ittierendes Fenster ist, also als Auskoppelspiegel wirkt. Der Strahlengang der Laserstrahlung verläuft in olgedessen ausgehend vom Spiegel ml in der Strahlengangebene 16 spiralig bis in die Achse al des Reflek tors Ml und von dort über den hochkant angeordneten Reflekto M3 in die Strahlengangebene 17 und sich spiralig aufweitend zum Endspiegel m2, durch den ein Teil der LaserStrahlung ausgekoppelt wird.

Die in den Fig. ^■ 1 bis 3b dargestellten Resonatoranord¬ nungen betreffen retroreflektive Reflektoren, welche zwei _¬ dimensional wirken. Diese sind senkrecht zur Darstellungseben justierungsempfindlich, so daß. bei entsprechenden Anforderung vorteilhafterweise dreidimensional wirkende retroreflektive Reflektoren verwendet werden sollten. Einen solchen Reflektor M4 zeigt in schematischer Darstellung Fig. 5. Dieser Reflekto M4 besteht aus drei rechtwinkelig zueinander angeordneten Spiegeln 20, 21, 22, was in Fig. 4a ebenfalls dargestellt wurde. Die Laserstrahlung wird durch einen solchen kubisch wirkenden retroreflektierenden Reflektor M4 auch dann paralle zu sich selbst reflektiert, wenn der Reflektor nicht nur in d Darstellungsebene verschwenkt angeordnet ist, sondern auch und/oder zusätzlich in einer zur Reflektorachse senkrechten Richtung.

In Fig. 4a ist eine Reflektoranordnung dargestellt, dere Reflektoren M4, M5 kantenparallel bzw. drehungsfrei und damit translatorisch um den Vektor rO verschoben ist. Es ergeben si zwei Faltungsebenen 16, 17 gemäß Fig. 4b, in der die Projek _¬ tionen r'O und die Projektionen der in Fig. 4a dargestellten Ortsvektoren r2 bis r5 der ümlenkpunkte des Strahlengangs des Laserstrahls 13 auf den Reflektorspiegeln 20, 21, 22 sowie die Projektionen der Ortsvektoren rl, r6 für die Resonatorend _¬ spiegel ml , m2 bzw. die mit diesen fluchtenden Durchtritts- δffnungen des Spiegels 20 eingezeichnet sind, von denen eine Durchtrittsδffnung 23 in Fig. 4a dargestellt ist.

Die Achsversetzung der Reflektoren M4, M5 ergibt sich aus der Projektion r'O.

Fig. 6 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Anordnung von Reflektoren Ml, M2 und Resonatorendspiegeln ml, m2 , wobei aber in dem Strahlengang des Laserstrahls 13 ein parabolisch wirkender Spiegel 24 angeordnet ist. Die Anordnung ist derart,

daß eine ümlenkung des gesamten Strahlenganges um 90° erfolgt. Der Spiegel 24 ist eine zwischenfokussierende Optik und besteht aus mehreren, jeweils einen Parabolspiegel bildenden Spiegel¬ teilen 24', die auf den Strahlengang so abgestimmt sind, daß jedem Strahlengangabschnitt, z. B. 14a, ein Spiegelteil 24' zugeordnet ist und die zwischenfokussierende Wirkung ausübt-

Die aus Fig. 6 ersichtliche, um 90° erfolgende ümlenkung des gesamten Strahlengangs kann unerwünscht sein, wenn die durch die ümlenkung bedingten räumlichen Überlagerungen der Strahlengangabschnitte in aktivem Material stattfinden. In diesem Fall wäre eine Sammellinse anstelle des Spiegels 24 und Anordnung der Reflektoren gemäß Fig. 1 vorteilhafter.

Fig. 7 zeigt einen retroreflektiven Reflektor M4 mit drei rechtwinkelig zueinander angeordneten R-eflektorspiegeln 20 bis 22, wobei jedoch der Spiegel 20 parabolisch ausgebildet ist. E erfolgt also eine Zwischenfokussierung durch diesen Spiegel 20 im Falle des dreidimensional wirkenden Reflektors M4. Da der Spiegel 20 die Fokussierung nur bezüglich einer Ebene, vornehme kann, ist es erforderlichenfalls vorteilhaft, auch die Spiegel 21, 22 parabolisch auszubilden.

Fig. 7 betrifft die Ausbildung eines oder mehrerer Reflektorspiegel 20 bis 22 des räumlich wirkenden Reflektors M als zwischenfokussierende Optik. Auch bei zweidimensional wirkenden Reflektoren ist eine Zwischenfokussierung durch den Reflektor selbst möglich. Dies wurde in Fig. 3a durch eine entsprechend gekrümmte Kantenlinie 25 am Reflektor M2 ange _¬ deutet.

Anstelle der Resonatorendspiegel ml oder m2 kann ein Scraperspiegel mit konvex gekrümmtem, auf die Lochgröße _d es Scraperspiegels abgestimmtem Endspiegel verwendet wer _d en, um einen Multipassresonator instabiler Konfiguration zu schaffen,

der insbesondere für einen Hochleistungslaser ausgelegt ist, wobei die vielfache Faltung des Strahlengangs zu einer ent¬ sprechend großen Verstärkung bei möglichst kompakter Laser¬ ausbildung und den vorbeschriebenen besonderen Vorteilen geringer Justierungsempfindlichkeit und hoher Strahlqualität führt. Es ist aber auch möglich, die vorbeschriebenen Reso¬ natorkonfigurationen stabil auszubilden. Die mehrfache Faltung mit eng nebeneinander liegenden Strahlengangabschnitten bewirkt dann die gewünschte hohe Ausnutzung des aktiven Lasermaterials auch bei niedrigen Moden bzw. geringen Strahlque schnitten.

Besondere Bedeutung hat die erfindungsgemäße Mehrfach¬ faltung in dem Fall, daß gemäß Fig. 8, 9 ein Resonatorend¬ spiegel m2 innerhalb des gefalteten Strahlengangs des Laser¬ strahls 13 angeordnet, wird. Fig. 8, 9 zeigen gleichachsig angeordnete Resonatorendspiegel ml, m2. Der Spiegel m2 ist teiltransmittierend, so daß die ihn- verlassende Laserstrahlung in ihren Grundeigenschaften durch die Verhältnisse zwischen den Spiegeln ml, m2 bestimmt wird. Der Resonator kann beispiels¬ weise mit einer nicht dargestellten Modenblende auf Grund¬ modebetrieb eingestellt werden. Die den teiltrans ittierenden Resonatorendspiegel m2 verlassende Strahlung wird dann in vorbeschriebener Weise durch die retroreflektiven Reflektoren Ml, M2 und gegebenenfalls eine zwischenfokussierende Optik 24 gefaltet bzw. umgelenkt, wobei sie beim Durchlaufen aktiven Materials verstärkt wird.

Die Besonderheit beider Ausführungsformen der Fig. 8, 9 besteht darin, daß dem Resonatorendspiegel m2 ein Auskoppel¬ spiegel m3 im Strahlengang nachgeordnet ist. Infolgedessen verläßt ein Teil des Laserstrahls das System und bildet einen ersten externen Laserstrahl Sl. Dabei ersetzt der Auskoppel- spiegel m3 den lediglich reflektierenden, nicht teiltrans¬ mittierenden Spiegel 11 des retroreflektiven Reflektors Ml. Infolgedessen ergibt sich eine den Fig. 1, 2 entsorechende

spiralige Führung des Strahlengangs, bei der jedes Mal, wenn der Laserstrahl erneut auf den Reflektorspiegel m.3 trifft, ein weiterer externer Laserstrahl erzeugt wird, z.B. S2, bis der Laserstrahl 13 das Reflektorsystem verläßt und den externen Strahl Ξ3 bildet. Auf diese Weise kann eine Strahlteilung erreicht werden, wobei auch von den Vorteilen der vorbe¬ schriebenen Ausfύhrungs ormen Gebrauch gemacht wird. Bei der Strahlaufteilung ist besonders vorteilhaft, daß nach jeder Strahlteilung eine Verstärkung stattfindet, so daß externe Strahlen mit entsprechend angepaßten Leistungen zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann die Leistungsanpassung so erfolgen, daß alle Strahlen gleiche Leistung haben. Es ist dann bei¬ spielsweise Grundmodebetrieb möglich, so daß die externen Laserstrahlen Sl bis S3 beispielsweise als parallel geführte ^* Schneidstrahlen eingesetzt werden können, z.B. bei der Blechtrennung.

In Fig. 8 ist zwischen den Reflektoren Ml, M2 ein Laser¬ block 26 angeordnet, der aus dielektrischem Werkstoff besteht, beispielsweise aus Keramik.. In ihm sind Kanäle 27 angeordnet, die das aktive Material aufnehmen, beispielsweise Gas- Der Laserblock 26 hat im Winkel zueinander stehende Endflächen 28, auf die der retroreflektive Reflektor Ml bzw. M2 aufgebracht ist, so daß sich eine dementsprechend kompakte und stabile Laserausgestaltung ergibt.

Die Kanäle 27 sind entsprechend dem Strahlengang einander parallel und senkrecht zueinander angeordnet, so daß sie sich entsprechende räumliche Überlagerung der Strahlengänge ergeben Das kann zu einer unannehmbaren Verschlechterung der Strahl- σualität führen. In diesem Falle müßten räumlichen Überla¬ gerungen außerhalb des aktiven Materials des Lasers erfolgen, was in Fig. 9 dargestellt wird, wo der Laserblock 26 so an¬ geordnet ist, daß die retroreflektierenden Reflektoren Ml, _M 2 bzw. der zwischenfokussierende Spiegel 24 Abstand davon haben.

Bezüglich der Resσnatorendspiegel ml, m2 versteht sich für alle Ausführungsformen , daß entweder teiltransmittieren- de oder vollreflektierende Spiegel verwendet werden können. Während erstere üblicherweise dazu benutzt werden, stabile Resonatoren zu bilden, werden letztere zur Konstruktion in¬ stabiler Resonatoren herangezogen. Die vorbeschriebenen Fal¬ tungskonzepte sind also für die beiden grundsätzlichen Re¬ sonatorkonzepte einsetzbar. Außerdem ist es möglich, die Re¬ sonatorendspiegel ml , m2 durch nicht lichtsperrende Fenster zu ersetzen ^* . Es liegt dann ein Verstärker bzw. Oszillator vor, der der Verstärkung des in ihn eingestrahlten kohären¬ ten Lichts dient. Ein solcher ^* Verstärker kann in Verbindung mi Lasern eingesetzt werden, die ihrerseits ein eigenständiges, laserlichterzeugendes Resonatorsystem aufweisen. Auch in einem solchen Fall bewähren sich die vorbeschriebenen Faltungs¬ konzepte im Sinne der Aufgabenstellung zur Verbesserung von LaserS stemen.

Gewerbliche Verwertbαr eit

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines Lasers mit erheblich verbesserter Strahlungsqualität.