GüTEGESCHALTETER LASER

Die Erfindung betrifft einen gütegeschalteten Laser, umfassend einen Resonator, in welchem sich ein Resonatorstrahlungsfeld ausbildet, mindestens eine erste und eine zweite Reflektoreinheit des Resonators, welche das Resonatorstrahlungsfeld beeinflussen und von denen mindestens eine als steuerbare Reflektoreinheit ausgebildet ist, eine Steuerung zur Steuerung der mindestens einen steuerbaren Reflektoreinheit hinsichtlich ihrer Transmission zur Steuerung der Erzeugung und Auskopplung eines Laserpulses, und ein im Resonatorstrahlungsfeld angeordnetes, durch eine Anregungsquelle angeregtes laseraktives Medium.

Derartige gütegeschalteten Laser sind aus dem Stand der Technik bekannt, bei diesen wird nach einer Speicherung von Energie im laseraktiven Medium beispielsweise die Transmission der Reflektoreinheit zwischen maximaler Transmission und einem Transmissionszwischenwert hin und her geschaltet, wobei während des Transmissionszwischenwerts ein Laserpuls aufgebaut und emittiert wird.

Danach erfolgt eine erneute Speicherung von Energie im laseraktiven Medium bis wiederum durch Schalten der Transmission von maximaler Transmission auf den bestimmten Transmissionszwischenwert ein Laserpuls emittiert wird.

Bei den bekannten Lösungen entsteht ein Laserpuls der hinsichtlich seiner Parameter wie beispielsweise Modenqualität und Pulsenergie lediglich in begrenztem Maße beeinflussbar ist.

Insbesondere dann, wenn derartige Laserpulse zur Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt werden sollen, ist die Beeinflussbarkeit der einzelnen Parameter des Laserpulses nicht ausreichend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gütegeschalteten Laser der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass die Pulsparameter besser an die anwendungsspezifischen Erfordernisse anpassbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem gütegeschalteten Laser der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerung zur Erzeugung des mindestens einen Laserpulses die steuerbare Reflektoreinheit während einer Energiespeicherphase zum Speichern von Energie aus der Anregungsquelle im laseraktiven Medium auf einen energiespeicherrelevanten Transmissionswert schaltet, dass die Steuerung die steuerbare Reflektoreinheit während einer Pulsaufbauphase auf mindestens einen pulsaufbaurelevanten Transmissionswert schaltet, dass die Steuerung während einer Pulsemissionsphase die steuerbare Reflektoreinheit auf mindestens einen mindestens zunächst vom pulsaufbaurelevanten Transmissionswert verschiedenen puls- emissionsrelevanten Transmissionswert schaltet und dass die pulsaufbaurelevanten und die pulsemissionsrelevanten Transmissionswerte niedriger sind als der energiespeicherrelevante Transmissionswert.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass mit dieser eine Reihe weiterer Parameter zur Verfügung steht, mit welchen sich die Ausbildung des Laserpulses in vorteilhafter Weise beeinflussen lässt.

Somit erlauben das Vorsehen der Pulsaufbauphase und der Pulsemissionsphase in diesen unterschiedliche Transmissionswerte vorzusehen und durch diese unterschiedlichen Transmissionswerte einerseits den Aufbau des Laserpulses und andererseits dann die erfolgende Emission des Laserpulses in geeigneter Weise zu beeinflussen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung stehen jedoch nicht nur verschiedene Transmissionswerte in der Pulsaufbauphase und der Pulsemissionsphase zur Verfügung, sondern es besteht auch die Möglichkeit, den Aufbau des Laserpulses durch die Dauer der Pulsaufbauphase und die Dauer der Pulsemissionsphase zu beeinflussen, wobei durch die jeweils unterschiedliche Zeitdauer zwei weitere Parameter zur Beeinflussung der Ausbildung des Laserpulses zur Verfügung stehen.

Hinsichtlich der Wahl des energiespeicherrelevanten Transmissionswerts wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. Um während der Energiespeicherphase eine möglichst geringe Güte des Resonators zu erhalten, so dass sich in diesem keine Lasertätigkeit ausbildet, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der energiespeicherrelevante Transmissionswert mindestens dem maximal während einer Pulswiederholzeit auftretenden Umlaufgewinn entspricht.

Beispielsweise entspricht der energiespeicherrelevante Transmissionswert mindestens 80% der maximalen Transmission der steuerbaren Reflektoreinheit.

Noch vorteilhafter ist es, wenn der energiespeicherrelevante Transmissionswert im Wesentlichen maximaler Transmission der steuerbaren Reflektoreinheit entspricht.

Darüber hinaus lässt sich die Ausbildung des Laserpulses auch durch die Relation des pulsaufbaurelevanten Transmissionswertes zum pulsemissions- relevanten Transmissionswert beeinflussen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht dabei vor, dass der pulsaufbau- relevante Transmissionswert niedriger ist als der pulsemissionsrelevante Transmissionswert zu Beginn der Pulsemissionsphase.

Zweckmäßigerweise lassen sich die Transmissionswerte so wählen, dass der pulsaufbaurelevante Transmissionswert weniger als ein Drittel des puls- emissionsrelevanten Transmissionswertes zu Beginn der Pulsemissionsphase beträgt.

Noch besser ist es, wenn der pulsaufbaurelevante Transmissionswert weniger als ein Sechstel, noch besser weniger als ein Zehntel, des pulsemissions- relevanten Transmissionswertes zu Beginn der Pulsemissionsphase beträgt.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der pulsaufbaurelevante Transmissionswert im Bereich minimaler Transmission der steuerbaren Reflektoreinheit liegt.

Ferner lässt sich der pulsaufbaurelevante Transmissionswert derart festlegen, dass dieser zwischen der minimalen Transmission und dem Transmissionswert für einen optimalen kontinuierlichen Dauerstrichbetrieb, auch CW-Betrieb genannt, liegt.

Hinsichtlich der Dauer der Pulsaufbauphase wurden ferner ebenfalls keine näheren Angaben gemacht.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, dass die Dauer der Pulsaufbauphase kürzer als die Dauer der Pulsemissionsphase ist, insbesondere weniger als die Hälfte der Dauer der Pulsemissionsphase beträgt.

Noch besser ist es, wenn die Dauer der Pulsaufbauphase weniger als ein Drittel, besser weniger als ein Viertel, noch besser weniger als ein Fünftel der Dauer der Pulsemissionsphase beträgt.

Neben diesen vorstehend genannten möglichen Merkmalen, die eine Beeinflussung der Ausbildung des Laserpulses erlauben, sieht eine weitere vorteilhafte Ausführung vor, dass die Steuerung während der Dauer des Laserpulses den pulsemissionsrelevanten Transmissionswert von einem ersten Transmissionswert auf einen höheren zweiten Transmissionswert anhebt.

Mit einem derartigen ändern des Transmissionswertes während der Dauer des Laserpulses lässt sich die im Resonatorstrahlungsfeld noch vorhandene Pulsenergie sehr schnell und effizient auskoppeln und dient beispielsweise dazu, den zeitlichen Verlauf des Laserpulses zu beeinflussen, beispielsweise im einfachsten Fall ein einem ersten Pulsmaximum des Laserpulses nachfolgendes zweites Pulsmaximum im Austrittsfeld zu erzeugen, und dabei andererseits im Resonatorstrahlungsfeld den Laserpuls schnell abklingen zu lassen.

Beispielsweise ist es möglich, den Transmissionswert von dem ersten Transmissionswert kontinuierlich, im einfachsten Fall mit einer Rampe, auf weitere zweite Transmissionswerte, gegebenenfalls bis zum energiespeicherrelevanten Transmissionswert, anzuheben.

Eine besonders einfache Art der Steuerung sieht dabei vor, dass der zweite höhere Transmissionswert mehr als das Doppelte des ersten Transmissionswertes, besser mehr als das Dreifache, noch besser mehr als das Vierfache des ersten Transmissionswertes entspricht, oder im Bereich eines energie- speicherrelevanten Transmissionswertes liegt, das heißt, dass die steuerbare Reflektoreinheit von der Steuerung so angesteuert wird, dass aufgrund des hohen Transmissionswertes die noch vorhandene Energie des Laserpulses sehr rasch ausgekoppelt wird und somit der Laserpuls im Resonatorstrahlungsfeld sehr schnell abfällt.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Steuerung während der Schaltphase eine Pulsaufbauphase mit einer dieser unmittelbar nachfolgenden Pulsemissionsphase mehrfach aufeinanderfolgend generiert, so dass innerhalb der Schaltphase eine Folge von jeweils einer Pulsaufbauphase mit einer dieser unmittelbar nachfolgenden Pulsemissionsphase entsteht.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass damit die Möglichkeit besteht, die im laseraktiven Medium gespeicherte Energie nicht in Form eines einzigen Laserpulses abzurufen und dann aus dem Resonator auszukoppeln, sondern auf mehrere, jedoch kurz hintereinanderfolgende Laserpulse zu verteilen, so dass dadurch die maximale Energie der einzelnen Laserpulse reduziert ist, und insgesamt die Pulsleistung auf mehrere Pulse verteilt ist, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn diese Pulse über ein Lichtleitersystem geführt werden sollen, da zu hohe Pulsenergien in einem Lichtleitersystem zu Problemen bei der übertragung des Laserpulses führen können.

Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Laseranwendungen, insbesondere auf dem Gebiet der Laserbearbeitung, bei denen eine Verteilung der Pulsenergie auf mehrere Laserpulse günstiger ist als ein Laserpuls mit sehr hoher Pulsenergie.

Besonders günstig ist es bei dieser Lösung, wenn die pulsemissionsrelevanten Transmissionswerte der verschiedenen aufeinanderfolgenden Pulsemissionsphasen mit zunehmendem Zeitabstand vom Beginn der Schaltphase zunehmend kleiner sind, das heißt, dass der Transmissionswert einer auf eine erste Pulsemissionsphase unter Zwischenschaltung einer Pulsaufbauphase folgenden zweiten Pulsemissionsphase niedriger ist als der Transmissionswert der ersten Pulsemissionsphase.

Bei der einfachsten Ausführung des erfindungsgemäßen Lasers erfolgt die Steuerung der steuerbaren Reflektoreinheit dergestalt, dass während der jeweiligen Pulsaufbauphase oder der jeweiligen Pulsemissionsphase der jeweilige Transmissionswert im Wesentlichen konstant ist.

Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig.

So besteht die Möglichkeit, auch während der Pulsaufbauphase die Transmission zu variieren, um gegebenenfalls verschiedene Moden selektieren zu können.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass auf eine Pulsaufbauphase eine Pulsemissionsphase mit variierenden Transmissionswerten folgt.

Derartige variierende Transmissionswerte in einer Pulsemissionsphase erlauben es beispielsweise, während dieser Pulsemissionsphase mehrere Laserpulse zu erzeugen, nämlich dadurch, dass durch Variieren der Transmission die Schwellenergie für eine Lasertätigkeit variiert und somit die in dem laseraktiven Medium aufgebaute Energie während dieser Pulsemissionsphase mehrfach die Schwellenergie überschreitet oder unterschreitet, so dass während einer Pulsemissionsphase mehrere Laserpulse auftreten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Transmissionswerte derart variieren, dass diese mit zunehmendem Zeitabstand vom Beginn der Pulsemissionsphase abnehmen, das heißt, dass unmittelbar nach Beginn der Pulemissionsphase sehr hohe Transmissionswerte vorliegen, die dann mit zunehmendem Zeitabstand vom Beginn der Pulsemissionsphase abnehmen.

Dabei kann das Abnehmen der Transmissionswerte in unterschiedlichster Art und Weise erfolgen.

Beispielsweise ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Steuerung die steuerbare Reflektoreinheit derart ansteuert, dass die Transmissionswerte während der Pulsemissionsphase ausgehend vom Beginn der Pulsemissionsphase stufenförmig abnehmen.

Eine andere Art der Steuerung der steuerbaren Reflektoreinheit sieht vor, dass ausgehend vom Beginn der Pulsemissionsphase die Transmissionswerte mit zunehmendem Zeitabstand vom Beginn der Pulsemissionsphase kontinuierlich abnehmen.

In beiden Fällen ist es jedoch möglich, den Verlauf der Schwellenergie so anzupassen, dass die im laseraktiven Medium gespeicherte Energie mehrfach über der Schwellenergie liegt und mehrfach die Schwellenergie unterschreitet, so dass während der jeweiligen Pulsemissionsphase mehrfach Lasertätigkeit einsetzt und beendet wird, wobei jedes Einsetzen der Lasertätigkeit zu einem Laserpuls führt.

Alternativ ist es aber auch möglich, durch das insbesondere kontinuierliche Abnehmen der Transmissionswerte eine zeitliche Verbreiterung eines oder auch mehrerer aufeinanderfolgender Laserpulse zu erreichen.

Im Zusammenhang mit den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lasers wurden bislang im Detail lediglich Ausführungsformen beschrieben, bei welchen der pulsaufbaurelevante Transmissionswert niedriger ist als der puls- emissionsrelevante Transmissionswert.

Alternativ dazu ist es aber bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass der pulsaufbaurelevante Transmissionswert höher liegt als der pulsemissionsrelevante Transmissionswert.

Beispielsweise ist dabei vorgesehen, dass der pulsaufbaurelevante Transmissionswert höher liegt als das 1,2-fache des pulsemissionsrelevanten Transmissionswerts. Eine weitere zweckmäßige Lösung sieht vor, dass der pulsaufbaurelevante Transmissionszwischenwert höher liegt als das 1,5-fache des pulsemissionsrelevanten Transmissionswertes.

Ferner ist es bei dieser Lösung günstig, wenn der pulsaufbaurelevante Transmissionswert zwischen dem optimalen Transmissionswert für den Dauerbetrieb und dem Transmissionswert bei maximal erreichbarem Kleinsignalgewinn liegt.

Aufgrund der Tatsache, dass bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung der Transmissionswert in der Pulsaufbauphase höher liegt als in der Pulsemissionsphase ist es zum Aufbau des Laserpulses während der Pulsaufbauphase und vor übergang in die Pulsemissionsphase günstig, wenn die Dauer der Pulsaufbauphase größer ist als die Dauer der Pulsemissionsphase, da während der Pulsaufbauphase nennenswert große Verluste aufgrund der hohen Transmission vorliegen.

Besonders günstig ist es, wenn die Dauer der Pulsaufbauphase größer ist als die fünffache Dauer der Pulsemissionsphase.

Noch besser ist es, wenn die Dauer der Pulsaufbauphase größer ist als das Neunfache der Pulsemissionsphase.

Bei der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung wurde lediglich eine Güteschaltung durch eine steuerbare Reflektoreinheit beschrieben.

Alternativ oder ergänzend dazu sind auch Lösungen bekannt, bei welchen eine Güteschaltung durch einen resonatorinternen Güteschalter, beispielsweise einen Verluste im Resonatorstrahlungsfeld erzeugenden Güteschalter, möglich ist.

Beispielsweise ist es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, wenn das Resonatorstrahlungsfeld durch einen resonatorinternen Modulator zeitlich modulierbar ist.

Ein derartiger Gütemodulator eröffnet die Möglichkeit, das Resonatorstrahlungsfeld dadurch zeitlich zu modulieren, in dem in diesem die Güte beispielsweise mit einer Trägerfrequenz variiert.

Mit einem derartigen Gütemodulator lässt sich somit während der Pulsemissionsphase ein Pulszug von Teilpulsen erzeugen, da aufgrund der Modulation des Resonatorstrahlungsfeldes mit dem Gütemodulator während der eigentlichen Pulsemission ständig die Energieschwelle überschritten und unterschritten wird, so dass ein ohne den Gütemodulator auftretender Laserpuls in Teilpulse eines Pulszugs unterteilt werden kann.

Das laseraktive Medium kann prinzipiell sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit sein.

Besonders vorteilhaft für die erfindungsgemäße Lösung ist es, wenn das laseraktive Medium in einem Festkörper angeordnet ist oder ein Festkörper ist, da in diesen Fällen eine vorteilhafte Energiespeicherung möglich ist.

Ein derartiger Festkörper kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass er in Richtung der optischen Achse eine Ausdehnung aufweist, die mindestens einem Drittel seiner mittleren Ausdehnung quer zur optischen Achse entspricht.

In diesem Fall ist der Festkörper beispielsweise ein Stab oder ein Quader.

Eine andere alternative vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Festkörper in Richtung der optischen Achse eine Ausdehnung aufweist, die maximal einem Fünftel seiner mittleren Ausdehnung quer zur optischen Achse entspricht. In diesem Fall ist der Festkörper vorzugsweise eine Scheibe.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum Betreiben eines gütegeschalteten Lasers, umfassend einen Resonator, in welchem sich ein Resonatorstrahlungsfeld ausbildet, mindestens eine erste und eine zweite Reflektoreinheit des Resonators, welche das Resonatorstrahlungsfeld beeinflussen und von welchen mindestens eine als steuerbare Reflektoreinheit ausgebildet ist, wobei durch Steuerung der mindestens einen steuerbaren Reflektoreinheit hinsichtlich ihrer Transmission eine Steuerung der Erzeugung und Auskopplung eines Laserpulses erfolgt, und ein im Resonatorstrahlungsfeld angeordnetes, durch eine Anregungsquelle angeregtes laseraktives Medium, wobei erfindungsgemäß zur Erzeugung des mindestens einen Laserpulses die steuerbare Reflektoreinheit während einer Energiespeicherphase zum Speichern von Energie aus der Anregungsquelle im laseraktiven Medium auf einen energiespeicherrelevanten Transmissionswert geschaltet wird, dass die steuerbare Reflektoreinheit während einer Pulsaufbauzeit auf mindestens einen pulsaufbaurelevanten Transmissionswert geschaltet wird, dass während einer Pulsemissionsphase die steuerbare Reflektoreinheit auf mindestens einen mindestens zunächst vom pulsaufbaurelevanten Transmissionswert verschiedenen pulsemissionsrelevanten Transmissionswert geschaltet wird, und dass die pulsaufbaurelevanten und pulsemissionsrelevanten Transmissionswerte niedriger gehalten werden als der energiespeicherrelevante Transmissionswert.

Der Vorteil eines derartigen Verfahrens entspricht dem Vorteil des erfindungsgemäß beschriebenen Lasers.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den voranstehenden Ausführungen zu vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lasers.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines ersten

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines gesteuerten zeitlichen

Verlaufs einer Transmission einer steuerbaren Reflektoreinheit bei dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs von in einem laseraktiven Medium gespeicherter Energie zusammen mit einer Schwellenergie des erfindungsgemäßen Lasers beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines sich im

Resonatorstrahlungsfeld ausbildenden Laserpulses beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines ausgekoppelten Laserpulses beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine zusammenfassende Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Transmission, der gespeicherten Energie sowie des zeitlichen Verlaufs des sich ausbildenden Laserpulses im Resonator beim ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 eine schematische Darstellung von möglichen Betriebsbereichen des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lasers im Vergleich mit entsprechenden Betriebsbereichen eines Lasers gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 8 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Transmission ähnlich Fig. 2 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 9 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der gespeicherten

Energie ähnlich Fig. 3 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des sich aufbauenden Laserpulses ähnlich Fig. 4 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des ausgekoppelten

Laserpulses ähnlich Fig. 5 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 12 eine zusammenfassende Darstellung ähnlich Fig. 6 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 13 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Transmission ähnlich Fig. 2 bei einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 14 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der gespeicherten

Energie und der Schwellenergie ähnlich Fig. 3 bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 15 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Laserpulses im

Resonator ähnlich Fig. 4 bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 16 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des ausgekoppelten

Laserpulses ähnlich Fig. 5 bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 17 eine Gesamtdarstellung ähnlich Fig. 6 bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 18 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Transmission bei einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 19 eine Darstellung des Verlaufs der gespeicherten Energie und der Schwellenergie entsprechend Fig. 3 bei dem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 20 eine Darstellung des Verlaufs der Laserpulse im Resonatorstrahlungsfeld ähnlich Fig. 4 bei dem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 21 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der ausgekoppelten

Laserpulse ähnlich Fig. 5 bei dem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 22 eine Gesamtdarstellung ähnlich Fig. 6 bei dem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 23 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Transmission ähnlich Fig. 2 bei einem fünften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 24 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der gespeicherten

Energie und der Schwellenergie ähnlich Fig. 3 bei dem fünften Ausführungsbeispiel;

Fig. 25 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Laserpulse im

Resonatorstrahlungsfeld ähnlich Fig. 4 bei dem fünften Ausführungsbeispiel;

Fig. 26 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der ausgekoppelten

Laserpulse bei dem fünften Ausführungsbeispiel;

Fig. 27 eine Gesamtdarstellung ähnlich Fig. 6 bei dem fünften Ausführungsbeispiel;

Fig. 28 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Transmission ähnlich Fig. 2 bei einem sechsten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 29 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der gespeicherten

Energie und der Schwellenergie ähnlich Fig. 3 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 30 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Laserpulses ähnlich Fig. 4 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 31 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des ausgekoppelten

Laserpulses ähnlich Fig. 5 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 32 eine Gesamtdarstellung ähnlich Fig. 6 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 33 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Transmission ähnlich Fig. 2 bei einem siebten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 34 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der gespeicherten

Energie und der Schwellenergie ähnlich Fig. 3 bei dem siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 35 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Laserpulses ähnlich Fig. 4 bei dem siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 36 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des ausgekoppelten

Laserpulses ähnlich Fig. 5 bei dem siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 37 eine Gesamtdarstellung ähnlich Fig. 6 bei dem siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 38 eine schematische Darstellung eines Aufbaus ähnlich Fig. 1 bei einem achten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers;

Fig. 39 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs zeitlich modulierter

Verluste bei dem achten Ausführungsbeispiel;

Fig. 40 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs der Transmission ähnlich Fig. 2 bei dem achten Ausführungsbeispiel;

Fig. 41 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der gespeicherten

Energie und der Schwellenergie bei dem achten Ausführungsbeispiel;

Fig. 42 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Laserpulses ähnlich Fig. 4 bei dem achten Ausführungsbeispiel;

Fig. 43 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des ausgekoppelten

Laserpulses bei dem achten Ausführungsbeispiel;

Fig. 44 eine Gesamtdarstellung ähnlich Fig. 6 bei dem achten Ausführungsbeispiel und

Fig. 45 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 1 bei einem neunten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lasers.

Ein in Fig. 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen gütegeschalteten Lasers umfasst ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes laseraktives Medium, welches durch eine Anregungsquelle 12, beispielsweise durch ein Pumpstrahlungsfeld 14, zur Erzeugung einer Besetzungsinversion anregbar ist, so dass in dem laseraktiven Medium 10 eine Speicherung von Energie E erfolgt.

Das laseraktive Medium 10 ist von einem als Ganzes mit 20 bezeichneten Resonatorstrahlungsfeld durchsetzt, welches sich längs einer optischen Achse 22 zwischen einer ersten Reflektoreinheit 24 und einer zweiten Reflektoreinheit 26 eines Resonators 28 ausbreitet und durch diese sowie durch das laseraktive Medium 10 beeinflusst ist.

Beispielsweise ist die zweite Reflektoreinheit 26 als durch eine Steuerung 30 steuerbare Reflektoreinheit ausgebildet, so dass deren Transmission T steuerbar ist und somit entsprechend einer Transmission T der zweiten Reflektoreinheit 26 aus dem Resonatorstrahlungsfeld 20 ein Anteil als Austrittsfeld 32 auskoppelbar ist.

Bei dem ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird, wie in Fig. 2 dargestellt, zur Erzeugung eines Laserpulses im Austrittsfeld 32 mit Verlusten des Resonators 28 gearbeitet, die zeitlich konstant sind. Ferner erfolgt mit der Anregungsquelle 12 ein Pumpen des laseraktiven Mediums 10, um Energie im laseraktiven Medium 10 zu speichern und dann zu gegebener Zeit in Laserpulsenergie umzusetzen. Das Pumpen kann dabei kontinuierlich oder in irgendeiner Art zeitlich moduliert, beispielsweise gepulst, erfolgen.

Hierzu wird, wie in Fig. 2 dargestellt, zunächst mit der Steuerung 30 die zweite Reflektoreinheit 26 so angesteuert, dass der Transmissionswert T _ES während einer Energiespeicherphase ES einer maximale Transmission T _MA χ der Reflektoreinheit 26 entspricht. Während dieser Energiespeicherphase ES wird im laseraktiven Medium 10 durch das Pumpen desselben mittels der Anregungsquelle 12 durch Aufbau einer Besetzungsinversion Energie E gespeichert, wobei die maximale Transmission T _MA χ dazu führt, dass sich weder im Resonatorstrahlungsfeld 20 noch im Austrittsfeld 32 ein kohärenter Laserpuls aufbaut, wie sich aus der Darstellung der im laseraktiven Medium 10 gespeicherten Energie E in Fig. 3 ergibt.

Ferner ist in Fig. 3 zusätzlich die Schwellenergie E _TH , ab welcher eine Lasertätigkeit einsetzt, eingezeichnet, die bei maximaler Transmission T _MAX stets höher liegt als die im laseraktiven Medium 10 gespeicherte Energie E und auch höher liegt als die maximal speicherbare Energie E _MAX -

Zum Aufbauen eines Laserpulses LP wird, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, zum Zeitpunkt ti die Transmission T auf einen Transmissionswert T _PA reduziert, der beim ersten Ausführungsbeispiel bei T _MIN liegt, das heißt bei der minimalen Transmission der zweiten Reflektoreinheit 26.

Beim minimaler Transmission der zweiten Reflektoreinheit 26 liegt somit auch eine maximale Reflexion der zweiten Reflektoreinheit 26 vor und somit hat der Resonator 28 eine sehr hohe, in diesem Fall die maximale Güte, so dass sich nach dem Zeitpunkt ti, wie in Fig. 4 dargestellt, im Resonatorstrahlungsfeld 20 ein Laserpuls LP aufzubauen beginnt, wobei sich der Aufbau des Laserpulses LP im Resonatorstrahlungsfeld 20 nicht auf das Austrittsfeld 32 auswirkt, da die zweite Reflektoreinheit 26 die minimale Transmission T _M i _N aufweist.

Insbesondere bewirkt die minimale Transmission T _MIN einen sehr schnellen Aufbau des Laserpulses LP im Resonatorstrahlungsfeld 20 aus dem Rauschen, so dass der Zeitraum, während welchem diese minimale Transmission T _M i _N existiert als Pulsaufbauphase PA bezeichnet wird, wobei der Wert der Transmission T, nämlich der Wert T _MIN , der pulsaufbaurelevanter Transmissionswert T _PA ist.

Die Pulsaufbauphase PA dauert bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, von dem Zeitpunkt ti, zu welchem die Transmission T von T _MAX auf T _MIN geändert wird bis zu einem Zeitpunkt t ₂ zu welchem, wie in Fig. 2 dargestellt, die Transmission T vom Wert T _PA auf einen Wert T _EM geändert wird, der zwischen dem Transmissionswert T _PA und dem Transmissionswert T _MAX liegt, vorzugsweise höher liegt als ein Viertel T _MA χ- Der Zeitpunkt t ₂ ist so gewählt, dass dieser vor Erreichen des Pulsmaximums PM des Laserpulses LP liegt.

Der Zeitraum ab dem Zeitpunkt t ₂ bis zum Zeitpunkt t ₃ wird als Pulsemissionsphase PE bezeichnet.

Während dieser Pulsemissionsphase PE ist nach wie vor eine ausreichende Güte im Resonator 28 vorhanden, um den Laserpuls LP bis zu seinem Pulsmaximum PM im Resonatorstrahlungsfeld 20 aufzubauen.

Da während dieser Pulsemissionsphase PE eine nennenswerte Transmission T, nämlich der Transmissionswert T _EM , der zweiten Reflektoreinheit 26 vorliegt, erfolgt in der Pulsemissionsphase PE auch entsprechend der Transmission T ein Auskoppeln des sich im Resonatorstrahlungsfeld 20 aufbauenden Laserpulses LP in das Austrittsfeld 32, wie in Fig. 5 dargestellt.

Im Bereich des Pulsmaximums PM des Laserpulses LP erfolgt, wie in Fig. 3 dargestellt, ein sprunghafter Abbau der im laseraktiven Medium 10 gespeicherten Energie E durch den übergang dieser Energie E in Pulsenergie, wobei die Energie E zum Zeitpunkt t _p die Schwellenergie E _TH unterschreitet, und nach Abfallen des Laserpulses LP erreicht, wie in Fig. 3 dargestellt, die im laseraktiven Medium gespeicherte Energie E einen Minimalwert E _MIN -

Nachdem die Intensität des Laserpulses LP wieder auf ein Minimum abgefallen ist, wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt, erfolgt zu einem Zeitpunkt t ₃ wieder ein Umschalten des Transmissionswertes T _EM der zweiten Reflektoreinheit 26 auf den Transmissionswert T _E s, das heißt maximale Transmission T _MAX , SO dass sich ab diesem Zeitpunkt t ₃ im laseraktiven Medium aufgrund des konstanten Pumpens mittels der Anregungsquelle 12 im laseraktiven Medium 10 wiederum eine Besetzungsinversion aufbauen und somit Energie E im laseraktiven Medium 12 gespeichert werden kann, wie in Fig. 3 dargestellt.

Damit liegt ab dem Zeitpunkt t ₃ wiederum die Energiespeicherphase ES vor, die bis zum Zeitpunkt ti andauert, zu dem ein Aufbau des nächstfolgenden Pulses LP _n+ I erfolgen soll.

Somit betreibt die Steuerung 30 das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasers in insgesamt drei Phasen, nämlich einer Energiespeicherphase ES für den Laserpuls LP _n , ab dem Zeitpunkt t ₃ des vorausgehenden Laserpulses LP _n- I bis zum Zeitpunkt ti des Laserpulses LP _n . Ab diesem Zeitpunkt folgt dann die Pulsaufbauphase PA für den Laserpuls LP _n , und zwar von dem Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t ₂ , und anschließend die Pulsemissionsphase PE für den jeweiligen Laserpuls LP _n vom Zeitpunkt t ₂ bis zum Zeitpunkt t ₃ , wobei der Laserpuls LP _n sein Pulsmaximum PM zum Zeitpunkt t _p erreicht. Danach erfolgt der Aufbau des nächstfolgenden Laserpulses

Der Zeitraum, der insgesamt für die Energiespeicherphase ES, die Pulsaufbauphase PA und die Pulsemissionsphase PE benötigt wird, wird dabei als Pulswiederholzeit PW bezeichnet, deren Kehrwert die Pulswiederholrate PWR ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, bei welcher nach der Energiespeicherphase ES in der Pulsaufbauphase PA zunächst die Transmission signifikant niederer gehalten wird als in der Pulsemissionsphase PE, ist darin zu sehen, dass dadurch ein beschleunigter Aufbau eines Laserpulses LP, das heißt ein beschleunigtes Anschwingen des Resonators 28 aus dem Rauschen, erreicht wird und somit die Pulswiederholrate PWR groß gewählt werden kann und dennoch mit nennenswerter Effizienz Laserpulse LP erzeugt werden

können, im Gegensatz zu den bekannten Lösungen mit gewöhnlicher Güteschaltung, bei welchen die Transmission T von maximaler Transmission T _MA χ unmittelbar auf die für die Pulsemissionsphase vorgesehene Transmission T _EM reduziert wird, ohne dieser Pulsemissionsphase PE eine Pulsaufbauphase PA mit noch stärker reduzierter Transmission T, nämlich beispielsweise der Transmission T _MIN vorzuschalten.

In Fig. 7 sind die einzelnen Betriebsbereiche des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lösung über der Pulswiederholrate PWR in Abhängigkeit von der Zeitspanne t ₃ -ti, das heißt der Dauer einer Schaltphase SP, umfassend die Pulsaufbauphase PA und die Pulsemissionsphase PE, dargestellt.

Die sich bei der erfindungsgemäßen Lösung ergebenden Betriebsbereiche sind bei zu kleiner Zeitspanne t ₃ -ti ein Bereich ineffizienten Betriebs IB, bei Vergrößerung der Zeitspanne t ₃ -ti ein Bereich von instabilen Multienergie- zuständen IM, insbesondere beim übergang von niedrigen Pulswiederholraten zu hohen Pulswiederholraten, dann bei noch größeren Zeitspannen t ₃ -ti ein Bereich stabiler Einenergiezustände SE und bei noch größeren Zeitspannen t ₃ - ti ein Bereich bei denen einem Laserpuls LP ein Nachpuls NP nachfolgt.

Im Gegensatz dazu liegen bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verhältnissen, in Fig. 7 gestrichelt dargestellt, der Bereich instabiler Multienergie- zustände IM und der Bereich stabiler Einenergiezustände SE bei größeren Zeitspannen von t ₃ -ti und verhindern insbesondere einen Betrieb des Lasers bei höheren Pulswiederholraten PWR, so dass der bei der erfindungsgemäßen Lösung zur Verfügung stehende Bereich von höheren Pulswiederholraten PW bei Lösungen gemäß dem Stand der Technik nicht realisierbar ist.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist insbesondere die Dauer der Pulsaufbauphase PA kleiner als ein Fünftel der Dauer der Pulsemissionsphase PE, noch besser kleiner als ein Zehntel der Dauer des Pulsemissionsphase PE.

Ferner liegt bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Transmission T _PA in der Pulsaufbauphase PA im Bereich zwischen der minimal möglichen Transmission T _MIN und einem Zehntel der maximalen Transmission T _MAX .

Ferner liegt die Transmission T _EM in der Pulsemissionsphase PE ungefähr bei Werten zwischen 0,2 T _MA χ und 0,5 T _MAX .

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 8 bis 12 ist der Aufbau mit dem gemäß Fig. 1 des ersten Ausführungsbeispiels identisch.

Der Resonator 28 weist ebenfalls konstante Verluste auf und außerdem wird das laseraktive Medium 10 kontinuierlich durch die Anregungsquelle 12 gepumpt, so dass, wie in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt, während der Energiespeicherphase ES zunächst eine Speicherung von Energie E im laseraktiven Medium 10 erfolgt.

Während der Pulsaufbauphase PA wird in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel für den Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt ti und t ₂ die Transmission von dem Maximalwert T _MAX , der während der Energiespeicherphase ES vorliegt, auf den Minimalwert T _M i _N reduziert, um eine möglichst große Güte des Resonators 28 zu erreichen und somit einen schnellen Pulsaufbau zu begünstigen.

In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel vor Erreichen des Pulsmaximums PM die Transmission T auf den Wert T _EM erhöht, so dass der sich gemäß Fig. 10 im Resonatorstrahlungsfeld 20 aufbauende Laserpuls LP während der Pulsemissionsphase PE in das Austrittsfeld 32 ausgekoppelt werden kann, wie in Fig. 11 dargestellt.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel erfolgt allerdings, wie in Fig. 8 bis 12 dargestellt, kurz nach Erreichen des Pulsmaximums PM zum Zeitpunkt t _p ein Erhöhen der Transmission von einem zu Beginn der Pulsemissionsphase PE vorliegenden ersten pulsemissionsrelevanten Transmissionswert Ti _EM auf einen zweiten pulsemissionsrelevanten Transmissionswert T _2EM , SO dass der Laserpuls LP in seinem zeitlichen Verlauf, relativ zum ersten Ausführungsbeispiel betrachtet, verändert wird und mehr gespeicherte Energie E in dem laseraktiven Medium 10 verbleibt.

Im in Fig. 8 bis 12 dargestellten einfachsten Fall erfolgt ab dem Zeitpunkt t ₄ bis zum Zeitpunkt t ₃ eine Erhöhung der Transmission T der zweiten Reflektoreinheit 26 vom Wert Ti _EM auf einen Wert T _2EM , der ungefähr dem Wert T _MA χ entspricht, wobei der Zeitpunkt t ₄ so kurz auf den Zeitpunkt t _p folgt, dass der Laserpuls LP in seiner Pulsdauer beschnitten wird, mehr gespeicherte Energie E im laseraktiven Medium 10 verbleibt und somit die Möglichkeit besteht, mit einer kürzeren Pulswiederholrate PWR zu arbeiten, da die für die Pulsemission erforderliche Energie E _MAX im laseraktiven Medium während der Energiespeicherphase ES schneller erreicht wird, so dass die Energiespeicherphase ES verkürzt werden kann und somit insgesamt eine Verkürzung der Pulswiederholrate PWR möglich ist.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasers ist der grundsätzliche Aufbau dem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch, so dass auf den Aufbau und die Erläuterungen im Zusammenhang mit Fig. 1 vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel erfolgt während der Schaltphase SP, das heißt zwischen dem Zeitpunkt ti und t ₃ , nicht einer Pulsaufbauphase PA eine Pulsemissionsphase PE, sondern es sind mehrere unmittelbar aufeinanderfolgende Pulsaufbauphasen PA und Pulsemissionsphasen PE vorgesehen.

Beispielsweise sind, wie in Fig. 13 dargestellt, insgesamt drei Pulsaufbauphasen PAi, PA ₂ und PA ₃ vorgesehen, denen jeweils unmittelbar eine Pulsemissionsphase, nämlich PEi, PE ₂ und PE ₃ folgt.

Dadurch kann bei dem dritten Ausführungsbeispiel in jeder der Pulsemissionsphasen PEi bis PE ₃ jeweils ein Laserpuls LPi bis LP ₃ emittiert werden.

Um dies zu erreichen, wird beispielsweise, wie in Fig. 13 dargestellt, in der ersten Pulsemissionsphase PEi die Transmission bei dem Wert T _EM i sehr hoch gewählt, so dass, wie in Fig. 14 dargestellt wird, der Schwellwert E _TH sehr schnell unterschritten wird und somit die in dem laseraktiven Medium 10 aufgebaute Energie E für den ersten Laserpuls LPi nur zum Teil abgebaut wird.

Danach erfolgt wieder eine Pulsaufbauphase, nämlich die Pulsaufbauphase PA ₂ , während welcher sich ein Laserpuls LP ₂ aus dem Rauschen aufbaut, wobei wiederum kurz vor Erreichen des Pulsmaximums PM ₂ auf eine höhere

Transmission, diesmal auf einen Wert T _EM2 , geschaltet wird, der allerdings niedriger liegt als der Wert T _EM i, allerdings immer noch so hoch, dass, wie in Fig. 14 dargestellt, zum Zeitpunkt t _P2 wiederum der Laserpuls LP ₂ mit seinem Pulsmaximum PM ₂ vorliegt, allerdings der Abbau der im laseraktiven Medium 10 gespeicherten Energie E ebenfalls nicht vollständig erfolgt.

Nach der weiteren Pulsaufbauphase PA ₃ erfolgt ein Erhöhen der Transmission, diesmal auf den Wert T _EM 3, der niedriger liegt als der Transmissionswert T _EM2 in der Pulsemissionsphase PE ₂ , so dass der in der Pulsaufbauphase PA ₃ sich aufbauende Puls zum Zeitpunkt t _P3 während der dritten Pulsemissionsphase PE ₃ ein Pulsmaximum, nämlich das Pulsmaximum PM ₃ , aufweist.

Somit treten während der Schaltphase SP insgesamt drei Laserpulse LPi, LP ₂ und LP ₃ auf, die bei unterschiedlicher Transmission T aus dem Resonatorstrahlungsfeld 20 in das Austrittsfeld 32 ausgekoppelt werden, so dass, wie in Fig. 16 dargestellt, die Maxima der ausgekoppelten Laserpulse LPi, LP ₂ und LP ₃ durch geeignete Wahl der Transmissionen T _EM i, T _EM2 und T _EM3 so gewählt werden können, dass diese ungefähr gleich groß sind, wie in Fig. 16 dargestellt.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass somit die Möglichkeit besteht, die im laseraktiven Medium 10 gespeicherte Energie auf drei aufeinanderfolgende Laserpulse LPi, LP ₂ und LP ₃ zu verteilen und somit für bestimmte Bearbeitungsarten optimaler zu nutzen.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau des Lasers mit dem Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 1 identisch.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wird bei dem vierten Ausführungsbeispiel, wie in den Fig. 18 bis 22 dargestellt, nach der Pulsaufbauphase PA die Transmission T nicht auf einen konstanten Wert T _EM erhöht, sondern zunächst auf einen Transmissionswert T _E Ma dann unmittelbar darauf folgend stufenförmig auf einen Transmissionswert T _E Mb reduziert, dann wiederum folgend stufenförmig auf einen Wert T _EMc reduziert und wiederum danach stufenförmig folgend auf einen Wert T _EMC ι reduziert, wobei dies alles während einer einzigen Pulsemissionsphase PE erfolgt.

Damit erfolgt eine Unterteilung der Pulsemissionsphase PE in insgesamt vier Teilphasen PE ₃ , PE _b , PE _C und PE _d , wobei, wie in Fig. 20 dargestellt, in jeder der Teilphasen PE ₃ bis PE _d ein Laserpuls LP ₃ , LP _b , LP _C und LP _d im Resonatorstrahlungsfeld 20 generiert wird, und wobei die einzelnen Laserpulse LP ₃ bis LP _d dadurch resultieren, dass jeweils während einer der Teilphasen PE ₃ bis PE _d jeweils die Laserschwelle E _TH zu den jeweiligen Zeitpunkten t _Pa , t _Pb , t _Pc und t _Pd unterschritten wird. Dabei schwingt jedoch der jeweils nachfolgende Laserpuls also der Laserpuls LP _b , der Laserpuls LP _C und der Laserpuls LP _d nicht mehr aus dem Rauschen an, sondern der jeweilige nachfolgende Laserpuls wird durch den vorangehenden Laserpuls, also den Laserpuls LP ₃ , LP _b und LP _C beeinflusst, so dass ein sogenannter burst-mode von insgesamt beispielsweise in diesem Fall vier zusammenhängenden Laserpulsen LP ₃ bis LP _d entsteht.

Durch geeignete Wahl der Transmissionswerte T _EMa bis T _EMd kann die Auskopplung so gewählt werden, dass die im Austrittsfeld 32 auftretenden Laserpulse LP ₃ bis LP _d , wie in Fig. 21 dargestellt, ungefähr gleich große Intensitäts- maxima PM ₃ bis PM _d aufweisen.

Im übrigen arbeiten vom Prinzip her gesehen auch das vierte Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie die voranstehenden Ausführungsbeispiele, so dass bezüglich der übrigen Merkmale des vierten Ausführungsbeispiels vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen werden kann.

Bei einem fünften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers entspricht der Aufbau dem des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, so dass bezüglich der Ausführungen hierzu vollinhaltlich auf das erste Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.

In Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels wird bei dem fünften Ausführungsbeispiel während der Pulsemissionsphase PE die Transmission T _EM nicht stufenweise in einzelnen Teilphasen reduziert, sondern, wie in Fig. 23 dargestellt, es wird zum Zeitpunkt t ₂ die Transmission des zweiten Reflektorelements 26 zunächst auf den Wert T _EMMAX geschaltet und dann kontinuierlich bis zum Zeitpunkt t ₃ auf den Wert T _EMMIN reduziert, wobei die Reduktion der Transmission während der Pulsemissionsphase PE im einfachsten Fall linear erfolgen kann, in anderen Fällen jedoch aber auch in beliebiger Weise nichtlinear.

Dies führt dazu, dass wiederum zwar wie in Fig. 24 dargestellt, zu einzelnen Zeitpunkten t _pa , t _pb , t _pc und t _pd im Anschluss an die Pulsaufbauphase PA der Schwellwert E _TH überschritten wird, so dass der sich vorher aufgebaute jeweilige Laserpuls LP ₃ bis LP _d zeitlich beschnitten wird und folglich die im laseraktiven Medium 10 gespeicherte Energie E auf beispielsweise vier kurz aufeinanderfolgende Laserpulse LP ₃ bis LP _d aufgeteilt werden kann und somit über einen längeren Zeitraum zur Verfügung steht.

Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers entspricht der Aufbau dem des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, so dass bezüglich der Ausführungen hierzu vollinhaltlich auf das erste Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.

ähnlich wie beim fünften Ausführungsbeispiel wird bei dem sechsten Ausführungsbeispiel während der Pulsemissionsphase PE die Transmission T _EM ebenfalls kontinuierlich reduziert, wobei, wie in Fig. 28 dargestellt, zum Zeitpunkt t ₂ die Transmission des zweiten Reflektorelements 26 zunächst auf den Wert T _EMMAX geschaltet und dann nicht linear bis zum Zeitpunkt t ₃ auf den Wert T _EMMIN reduziert wird, wobei die Reduktion der Transmission während der Pulsemissionsphase PE so, beispielsweise sinusähnlich, erfolgt dass, wie in Fig. 29 dargestellt, bis zu dem Zeitpunkt t _p im Anschluss an die Pulsaufbauphase PA der Schwellwert E _TH überschritten wird, so dass sich der Laserpuls LP zunächst wie ein Einzelpuls, allerdings relativ zu dem Laserpuls des ersten Ausführungsbeispiels, etwas verzögert aufbaut und nach dem Zeitpunkt t _p nicht schnell sondern relativ zu dem Laserpuls des ersten Ausführungsbeispiels ebenfalls verzögert abbaut und folglich insgesamt die im laseraktiven Medium 10 gespeicherte Energie E auf über einen zeitlich verbreiterten Laserpuls LP emittiert wird und somit über einen längeren Zeitraum zur Verfügung steht.

Bei einem siebten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 32 bis 37 ist der Laser in gleicher Weise aufgebaut, wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen erfolgt, wie in Fig. 33 dargestellt, nach der Energiespeicherphase ES zum Zeitpunkt ti während der Pulsaufbauphase PA eine Reduktion der Transmission T auf einen Wert T _PA , der nicht nahe der minimalen Transmission T _MIN liegt, sondern zwischen der maximalen Transmission T _MAX und der Transmission T _EM während der nachfolgenden Pulsemissionsphase PE.

Ein derartiger Wert der Transmission T _PA ' während der Pulsaufbauphase PA' führt nun im Gegensatz zu den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht zu einem schnellen Aufbau des zu erzeugenden Laserpulses aus dem Rauschen, sondern zu einem sehr langsamen Aufbau des Laserpulses LP, wobei die Pulsaufbauphase PA' eine Zeitdauer hat, die mehr als das Fünffache der Dauer t ₃ bis t ₂ der Pulsemissionsphase PE, noch besser mehr als das Zehnfache der Dauer t ₃ bis t ₂ der Pulsemissionsphase PE beträgt.

Ein derartiger langsamer Aufbau des Laserpulses LP hat den Vorteil, dass sich dabei die Filterfunktion des Resonators 28 besser nutzen lässt, um beispielsweise ein durch den Resonator 28 selektierbares Modenprofil aufzubauen, wobei die Selektionswirkung des Resonators 28 besser ist als bei den voranstehenden Ausführungsbeispielen, bei denen der Laserpuls in der Pulsaufbauphase PA sehr schnell aufgebaut wird.

Nach der Pulsaufbauphase PA erfolgt zum Zeitpunkt t ₂ , und zwar in gleicher Weise wie bei den voranstehenden Ausführungsbeispielen kurz bevor das Pulsmaximum PM erreicht wird, ein Umschalten der Transmission T auf den Wert T _EM , der während der Pulsemissionsphase PE vorliegt, wobei der Wert der Transmission T _EM niedriger ist als der Wert der Transmission T _PA v so dass sich

der bereits während der Pulsaufbauphase PA begonnene Pulsaufbau während der Pulsemissionsphase PE fortsetzt bis zum Erreichen des Pulsmaximums PM zum Zeitpunkt t _p .

Im übrigen wird auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen.

Bei einem achten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasers, dargestellt in den Fig. 38 bis 44 ist, wie in Fig. 38 dargestellt, der grundsätzliche Aufbau des Lasers mit dem der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch, mit dem Unterschied, dass in dem Resonatorstrahlungsfeld 20 noch ein Gütemodulator 40 vorgesehen ist, mit welchem sich, wie in Fig. 39 dargestellt, mit einer bestimmten Modulationsfrequenz modulierte Verluste V im Resonatorstrahlungsfeld 20 erzeugen lassen.

Anstelle des Gütemodulators 40 kann auch eine entsprechend modulierbare Reflektoreinheit zur Modulation eingesetzt werden.

Im übrigen wird bei dem achten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 40 und 41 dargestellt, in der Pulsaufbauphase PA' ebenfalls die Transmission T von T _MA χ auf einen Wert T _PA ' reduziert, der zwischen der Transmission T _MA χ und T _EM liegt, in gleicher Weise wie dies im Zusammenhang mit dem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Ferner erfolgt während der Energiespeicherphase ES eine Speicherung von Energie und während der Pulsaufbauphase PA ein Aufbau von Lasertätigkeit, wobei nicht ein zusammenhängender Laserpuls LP entsteht, wie beim sechsten Ausführungsbeispiel sondern aufgrund der Modulation der Verluste V durch den Gütemodulator 40 ein entsprechend der

Modulation der Verluste V in Teilpulse unterteilter Laserpuls LP', dessen Teilpulse TPi bis TP _n zeitliche Abstände voneinander aufweisen, die den zeitlichen Abständen aufeinanderfolgender Maxima der zeitlichen Modulation der Verluste V entsprechen, so dass, wie in Fig. 43 dargestellt, mindestens während der Pulsemissionsphase PE ein Pulszug von Teilpulsen TP in das Austrittsfeld 32 ausgekoppelt wird.

Auch dieses Ausführungsbeispiel stellt somit eine Möglichkeit dar, in dem laseraktiven Medium 10 gespeicherte Energie E über einen längeren Zeitraum verteilt, nämlich durch die Teilpulse TP, auszukoppeln und somit optimaler bei verschiedenen Anwendungsgebieten des erfindungsgemäßen Lasers als Laser einsetzen zu können.

Hinsichtlich der übrigen Funktionsmerkmale wird auf die Ausführungen zum siebten und zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Bei einem in Fig. 45 dargestellten neunten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasers ist das als Ganzes mit 10 bezeichnete laseraktive Medium als sogenannte Festkörperscheibe dargestellt, die auf einer den Reflektoreinheiten 24' und 26' gegenüberliegenden Seite mit einem Reflektor 42, beispielsweise ausgebildet als Reflektorschicht auf dem Festkörper, versehen ist.

Dadurch ist das Laserstrahlungsfeld 20', welches sich zwischen der Reflektoreinheit 24', dem Reflektor 42 und der Reflektoreinheit 26' erstreckt, gefaltet und durchsetzt in dem laseraktiven Medium 10 einen Volumenbereich aufgrund der Reflexion zweifach.

Bei dem neunten Ausführungsbeispiel ist ebenfalls die Anregungsquelle 12 vorgesehen, welche ein Pumpstrahlungsfeld 14 erzeugt, das beispielsweise ebenfalls von einer dem Reflektor 42 abgewandten Seite in das laseraktive Medium 10 schräg einfällt.

Der Betrieb des neunten Ausführungsbeispiels kann in gleicher weise erfolgen, wie im Zusammenhang mit dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Es ist aber auch denkbar, in gleicher Weise wie beim achten Ausführungsbeispiel ein Gütemodulator 40 noch in dem gefalteten Resonatorstrahlungsfeld 20' vorzusehen und somit den gütegeschalteten Laser entsprechend dem achten Ausführungsbeispiel zu betreiben.

Bezüglich der übrigen Beschreibung der einzelnen Komponenten des neunten Ausführungsbeispiels wird im übrigen ferner auf die voranstehenden Ausführungsbeispiele Bezug genommen, wobei funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind.