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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserverstärkungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
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Ein Laserverstärkungssystem zur Ausbildung eines Festkörperlasers ist beispielsweise aus der
WO 01/57970 A1 oder der
US 2001/0040909 A1 bekannt. Es ist derart ausgebildet, dass das von einer Pumpstrahlungsquelle, beispielsweise einem Diodenlaserstack, erzeugte Pumpstrahlungsfeld den Festkörper mehrfach durchsetzen kann, um das laseraktive Material möglichst optimal anzuregen. Dazu wird, wie in der
WO 01/57970 A1 oder der
US 2001/0040909 A1 beschrieben, das Pumpstrahlungsfeld fokussiert auf den Festkörper abgebildet und nach zweifachem Durchlauf durch den Festkörper mittels einer Umlenkeinheit wieder auf den Festkörper umgelenkt. Das Pumpstrahlungsfeld durchläuft den Festkörper nach jedem Auftreffen zweimal, da es an einer hochreflektierend beschichteten Rückseite des Festkörpers reflektiert und somit unter Berücksichtigung des Reflexionsgesetzes unter demselben Winkel den Festkörper verlässt, wie es auf den Festkörper aufgetroffen ist.
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Ein Problem bei dieser Vorgehensweise ist der Strahlungsdruck, den das Pumpstrahlungsfeld durch die mehrfache Überlagerung der einzelnen Pumpdurchgänge und Strahlungsdruckkräfte aus den Absorptions- und Emissionsprozessen auf das laseraktive Medium im Festkörper ausübt. Um eine ausreichende Verstärkung des Laserverstärkersystems zu erreichen, wird insbesondere mit Pumpleistungsdichten im Bereich mehrerer Kilowatt pro Quadratzentimeter gearbeitet. Dementsprechend wird der Festkörper, auf dem das Pumpstrahlungsfeld mehrfach abbildend fokussiert ist, mit einer sehr hohen Flächenleistung im Bereich von Megawatt pro Quadratzentimeter beaufschlagt. Da das Pumpstrahlungsfeld nicht senkrecht zu einer vom Festkörper definierten Transversalebene auf den Festkörper auftrifft, sondern schräg, also unter einem Winkel, wirkt im laseraktiven Medium des Festkörpers aufgrund von Absorptions- und Emissionsprozessen zusätzlich zum vom Pumpstrahlungsfeld senkrecht ausgeübten Strahlungsdruck auch eine Kraft parallel zur Transversalebene auf den Festkörper, also eine Transversalkraft. Die Strahlungsdruckkräfte aus den Absorptions- und Emissionsprozessen stammen aus den gebundenen Ladungen im laseraktiven Material und erzeugen über die magnetische Lorentzkraft neben der longitudinalen Komponente eine Transversalkraft. Dies führt zu einer unsymmetrischen Verformung des Festkörpers mit Tiefen im Nanometerbereich (siehe zum Beispiel M. Mansuripur: „Radiation pressure and the linear momentum of the electromagnetic field", Optics Express Vol. 12, No. 22, 2004, S. 5375). Dabei ist zu beachten, dass der auf den Festkörper ausgeübte Strahlungsdruck nicht nur vom Pumpstrahlungsfeld und dessen Leistung, sondern eben auch von der Konzentration des laseraktiven Materials im Festkörper abhängig ist. Je höher eine Konzentration des laseraktiven Materials im Festkörper ist, umso höher ist die transversale Kraftwirkung. Da bei jedem Durchgang des Pumpstrahlungsfeldes dessen Leistung aufgrund der Absorption des Festkörpers etwas geringer ist, nimmt die jeweils wirkende Transversalkraft mit jedem Durchgang ab. Die Folge davon ist eine unsymmetrische Verformung des Festkörpers, die zu einem Astigmatismus oder einer höheren Verformung führt. Diese Verformung hat Auswirkungen auf die Qualität der Lasermoden, die sich im Resonator eines Festkörperlasers ausbilden, in dem der Festkörper angeordnet ist. Im Ergebnis lassen sich daher mit dem bekannten Laserverstärkungssystem im Festkörperlaser bevorzugt Lasermoden anregen, deren Strahlprofile nicht rotationssymmetrisch sind.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Strahlqualität bei einem Festkörperlaser, insbesondere bei einem Scheibenlaser, zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Weiterbildung des bekannten Laserverstärkungssystems ermöglicht es insbesondere, eine unsymmetrische Verformung des Festkörpers, beispielsweise in Form einer Festkörperscheibe, durch den vom ersten Pumpstrahlungsfeld ausgeübten Strahlungsdruck und die dadurch wirkenden Transversalkräfte, auch als Transversalkomponenten der durch das erste Pumpstrahlungsfeld ausgeübten Strahlungsdruckkräfte, in der Transversalebene zu verhindern, indem durch Beaufschlagen des Festkörpers mit dem zweiten Pumpstrahlungsfeld die auf den Festkörper wirkende Transversalkraft kompensiert wird. Werden zwei Pumpstrahlungsfelder erzeugt, werden diese so auf den Festkörper ausgerichtet, dass sich die jeweils resultierenden Transversalkomponenten kompensieren. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Transversalkomponenten der durch die Pumpstrahlungsfelder auf den Festkörper einwirkenden Strahlungsdruckkräfte in zueinander entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind. Damit heben sich die auf den Festkörper durch die Pumpstrahlungsfelder wirkenden Transversalkräfte auf, so dass es zu keiner rotationsunsymmetrischen Verformung des Festkörpers kommt. Damit kann auch eine unerwünschte Verformung der im Resonator des Festkörperlasers sich ausbildenden Lasermoden verhindert werden, welche Verformung sich also negativ auf eine Strahlqualität der mit dem Festkörperlaser erzeugten Laserstrahlung auswirkt. Es lassen sich auf diese Weise Lasermoden mit einem im Querschnitt rotationssymmetrischen Strahlprofil ausbilden. Werden mehr als zwei Pumpstrahlungsfelder eingesetzt, werden diese insbesondere so ausgerichtet, dass sich die aufgrund der Pumpstrahlungsfelder auf den Festkörper wirkenden Druckkräfte in der Transversalebene zu Null addieren. Bei zwei Pumpstrahlungsfeldern werden diese in der Transversalebene um 180° versetzt zueinander auf den Festkörper gerichtet. Grundsätzlich kann auch auf Fokussierungssysteme, nachfolgend auch als Fokussierungseinrichtungen bezeichnet, verzichtet werden, so dass die Pumpstrahlungsfelder den Festkörpern nur ein oder zweimal durchlaufen. Zweimal nur dann, wenn eine Rückseite des Festkörpers mit einer hochreflektierenden Beschichtung versehen ist, so dass die Pumpstrahlungsfelder nach einmaligem Durchlaufen des Festkörpers an dessen Rückseite reflektiert werden und dann den Festkörper nochmals durchlaufen. Allerdings ist die Effizienz eines solchen Lasersystems nicht besonders hoch, da bei nur ein- öder zweimaligem Durchgang der Pumpstrahlungsfelder durch den Festkörper nur ein sehr geringer Teil der Leistung der Pumpstrahlungsfelder durch den Festkörper absorbiert werden kann. Erfindungsgemäß ist daher das Laserverstärkungssystem derart ausgebildet, dass die Pumpstrahlungsfelder den Festkörper mehrfach durchlaufen, und zwar mindestens dreimal. Besonders einfach wird der Aufbau des Laserverstärkungssystems dadurch, dass es eine erste Pumpstrahlungsquelle und eine zweite Pumpstrahlungsquelle umfasst. Da nur zwei Pumpstrahlungsquellen verwendet werden, können diese wie bereits erwähnt so angeordnet werden, dass die von ihnen erzeugten Pumpstrahlungsfelder mit zueinander entgegen gerichteten Transversalkomponenten der auf den Festkörper wirkenden Druckkräfte ausgerichtet sind. In der Transversalebene werden also die Pumpstrahlungsfelder um 180° versetzt auf den Festkörper gerichtet. Treffen die Pumpstrahlungsfelder nicht unter demselben Winkel bezogen auf die Transversalebene auf den Festkörper auf, können sich bei identischer Pumpleistung der Pumpstrahlungsquellen leicht unterschiedliche Transversalkräfte ergeben. Diese lassen sich beispielsweise durch eine Leistungsanpassung eines Pumpstrahlungsfeldes regeln, um so eine größere oder kleinere Transversalkraft zu erzeugen, die dann die vom anderen Pumpstrahlungsfeld auf den Festkörper ausgeübte Transversalkomponente der durch den Strahlungsdruck wirkenden Druckkraft möglichst gut kompensiert. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Fokussierungseinrichtung mindestens eine erste Umlenkeinheit umfasst zum Umlenken des ersten Pumpstrahlungsfeldes nach Durchlaufen des Festkörpers auf den Festkörper zurück, dass die zweite Fokussierungseinrichtung mindestens eine zweite Umlenkeinheit umfasst zum Umlenken des zweiten Pumpstrahlungsfeldes nach Durchlaufen des Festkörpers auf den Festkörper zurück und dass die mindestens eine erste Umlenkeinheit und die mindestens eine zweite Umlenkeinheit das erste Pumpstrahlungsfeld und das zweite Pumpstrahlungsfeld so in Richtung auf den Festkörperausrichten, dass sich in einer vom Festkörper definierten Transversalebene die Summe aller ersten Transversalkomponenten des auf den Festkörper auftreffenden umgelenkten ersten Pumpstrahlungsfeldes und die Summe aller zweiten Transversalkomponenten des auf den Festkörper auftreffenden umgelenkten zweiten Pumpstrahlungsfeldes im Wesentlichen kompensieren. Wie beim ersten Auftreffen der Pumpstrahlungsfelder auf den Festkörper wird durch die Ausbildung der Fokussierungseinrichtungen sichergestellt, dass auch nach ein- oder mehrfachem Umlenken der Pumpstrahlungsfelder sich deren parallel zur Transversalebene auf den Festkörper wirkenden Druckkräfte kompensieren. Dies wird für eine beliebige Anzahl von Umlenkungen der Pumpstrahlungsfelder so realisiert durch entsprechende Anordnung und Ausbildung der Fokussierungseinrichtungen für die zwei Pumpstrahlungsfelder.
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Erfindungsgemäß umfasst das Laserverstärkungssystem eine erste Fokussierungseinrichtung, welche mehrere verschiedene in den Festkörper einfallende Äste des ersten Pumpstrahlungsfeldes erzeugt und dabei mindestens einen aus dem Festkörper ausfallenden Ast in einen der in den Festkörper einfallenden und vom ausfallenden Ast verschiedenen Äste umsetzt, und eine zweite Fokussierungseinrichtung, welche mehrere verschiedene in den Festkörper einfallende Äste des zweiten Pumpstrahlungsfeldes erzeugt und dabei mindestens einen aus dem Festkörper ausfallenden Ast in einen der in den Festkörper einfallenden und vom ausfallenden Ast verschiedenen Äste umsetzt. Die Funktionsweise derartiger Fokussiereinrichtungen ist im Detail in der
WO 01/57970 A1 oder der
US 2001/0040909 A1 beschrieben, auf die diesbezüglich vollumfänglich Bezug genommen wird. Mit den Fokussiereinrichtungen wird es ermöglicht, dass die Pumpstrahlungsfelder den Festkörper mehrfach durchlaufen, um eine möglichst hohe Anregung des laseraktiven Mediums im Festkörper und dadurch einen großen Verstärkungsfaktor des Festkörperlasers zu erreichen.
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Zur Ausbildung eines Festkörperlasers ist es günstig, wenn der Festkörper in Form einer Festkörperscheibe ausgebildet ist. Diese kann insbesondere mit einer Wärmesenke gekoppelt sein, um einen Wärmestau im Festkörper zu vermeiden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die erste Fokussierungseinrichtung mindestens zwei erste Umlenkeinheiten umfasst und wenn die mindestens eine zweite Fokussierungseinrichtung mindestens zwei zweite Umlenkeinheiten umfasst. Auf diese Weise wird es insbesondere ermöglicht, dass die von den Pumpstrahlungsquellen erzeugten Pumpstrahlungsfelder den Festkörper mindestens acht-, insbesondere sechzehnmal durchstrahlen, so dass der Festkörper insgesamt acht, insbesondere sechzehnmal, den Pumpstrahlungsfeldern Energie durch Absorption im laseraktiven Medium entziehen kann. Dadurch lässt sich ein Verstärkungsfaktor des Laserverstärkungssystems in gewünschter Weise erhöhen.
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Auf besonders einfache Weise ausbilden lässt sich das Laserverstärkungssystem, wenn die mindestens eine erste Umlenkeinrichtung zwei in einem Winkel zueinander verlaufende Reflexionsflächen umfasst und wenn die mindestens eine zweite Umlenkeinheit zwei in einem Winkel zueinander verlaufende Reflexionsflächen umfasst. Insbesondere kann ein Winkel zwischen den Reflexionsflächen der Umlenkeinheiten 90° betragen. So ist es auf einfache Weise möglich, ein Pumpstrahlungsfeld, welches den Festkörper einmal durchstrahlt hat, an der Rückseite des Festkörpers reflektiert wurde und dann den Festkörper ein zweites Mal durchstrahlt hat, wieder zurück auf den Festkörper umzulenken und optional auf diesen zu fokussieren.
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Vorteilhaft ist es, wenn die erste Fokussierungseinrichtung kollimierende und fokussierende Elemente aufweist, welche das vom Festkörper weg gerichtete erste Pumpstrahlungsfeld zwischenkollimieren und das zwischenkollimierte erste Pumpstrahlungsfeld in Richtung auf den Festkörper hin fokussieren, und wenn die zweite Fokussierungseinrichtung kollimierende und fokussierende Elemente aufweist, welche das vom Festkörper weg gerichtete zweite Pumpstrahlungsfeld zwischenkollimieren und das zwischenkollimierte zweite Pumpstrahlungsfeld in Richtung auf den Festkörper hin fokussieren. Mit derartigen Fokussierungseinrichtungen kann eine Aufweitung des Pumpstrahlungsfeldes durch Zwischenkollimierung verhindert werden. Die fokussierenden Elemente ermöglichen dann wiederum eine erneute Beaufschlagung oder wiederholte Beaufschlagung des Festkörpers durch die Pumpstrahlungsfelder in einem besonders kleinen Flächenbereich, um dort im laseraktiven Medium eine optimale Anregung desselben zu erreichen.
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Besonders einfach wird der Aufbau des Laserverstärkungssystems, wenn die erste Fokussierungseinrichtung und die zweite Fokussierungseinrichtung ein gemeinsames fokussierendes Element umfassen. Insbesondere kann es sich dabei um einen gemeinsamen Parabolspiegel handeln.
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Ferner ist es günstig, wenn die erste Fokussierungseinrichtung und die zweite Fokussierungseinrichtung jeweils mindestens eine Kollimationslinse umfassen. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, einer Aufweitung der Pumpstrahlungsfelder entgegenzuwirken.
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Eine besonders kompakte Ausgestaltung des Laserverstärkungssystems lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die die mindestens eine erste Umlenkeinheit und die mindestens eine zweite Umlenkeinheit den Festkörper ringförmig umgeben. Alternativ kann auch eine rechteckige Anordnung mehrerer Umlenkeinheiten vorgesehen sein.
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Vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine erste Umlenkeinheit und mindestens eine zweite Umlenkeinheit eine den Festkörper umgebende Doppel- oder Mehrfachringstruktur definieren. So lässt sich ein besonders kompaktes Laserverstärkungssystem mit einem die Fokussierungseinrichtungen umfassenden Pumpmodul ausbilden.
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Erfindungsgemäß umfasst das Laserverstärkungssystem eine zweite Fokussierungseinrichtungen. Die Zahl der Fokussierungseinrichtungen entspricht vorzugsweise der Zahl der Pumpstrahlungsquellen.
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Vorzugsweise ist eine Rückseite des Festkörpers hochreflektierend beschichtet. Wird ein solcher Festkörper mit einem Pumpstrahlungsfeld beaufschlagt, dann wird dieses an der Rückseite des Festkörpers reflektiert, so dass von einer Pumpstrahlungsquelle erzeugte Pumpstrahlung den Festkörper auf diese Weise zweifach durchstrahlen kann.
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Besonders gute Anregungsleistungen lassen sich insbesondere dadurch erreichen, dass die erste Pumpstrahlungsquelle und die zweite Pumpstrahlungsquelle in Form eines Lasers ausgebildet sind. Insbesondere können sie in Form eines Diodenlasers oder eines Faserlasers ausgebildet sein. Insbesondere kann ein Diodenlaserstack als Pumpstrahlungsquelle vorgesehen sein.
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Günstigerweise ist der Festkörper ein laseraktiver Kristall, insbesondere ein Ytrium-Aluminium-Granat-Kristall. Beispielsweise kann er mit Ytterbium oder Holmium als laseraktivem Material dotiert sein. Durch die Wahl des Festkörpers und des in diesem enthaltenen laseraktiven Materials kann die Wellenlänge des Festkörperlasers in gewünschter Weise vorgegeben werden.
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Zur Ausbildung eines Festkörperlasers ist es günstig, wenn der Festkörper in einem Resonator angeordnet ist, welcher ein den Festkörper durchsetzendes Resonatorstrahlungsfeld definiert. Insbesondere kann der Resonator zwei hochreflektierende Elemente umfassen, zwischen denen sich das Resonatorstrahlungsfeld ausbildet.
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Auf besonders einfache Weise ausbilden lässt sich der Resonator, wenn die hochreflektierende Rückseite des Festkörpers einen Endspiegel des Resonators bildet.
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Ferner ist es günstig, wenn der Resonator einen Auskoppelspiegel umfasst und wenn sich das Resonatorstrahlungsfeld zwischen dem Endspiegel und dem Auskoppelspiegel erstreckt. Der Auskoppelspiegel kann insbesondere teildurchlässig oder aktiv schaltbar ausgebildet sein, um Laserstrahlung mit einer vom laseraktiven Material vorgegebenen Wellenlänge aus dem Resonator auszukoppeln.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst.
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Mit den Transversalkomponenten sind insbesondere die aufgrund der Pumpstrahlungsfelder auf den Festkörper wirkenden Anteile der Strahlungsdruckkräfte in der Transversalebene zu verstehen. Wie bereits eingangs beschrieben, ermöglicht es das vorgeschlagene Verfahren, eine rotationsunsymmetrische Verformung des Festkörpers zu vermeiden beziehungsweise zu verhindern, durch Kompensieren von in der Transversalebene wirkenden Strahlungsdruckkräfte, die durch den von den Pumpstrahlungsfelder erzeugten Strahlungsdruck verursacht werden. So lassen insbesondere optimal rotationssymmetrische Strahlprofile von Lasermoden in einem Festkörperlaser,erzeugen.
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Um eine möglichst hohe Verstärkung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das erste Pumpstrahlungsfeld und das zweite Pumpstrahlungsfeld mindestens einmal in Richtung auf den Festkörper hin umgelenkt werden, um die Zahl der Durchläufe durch den Festkörper mindestens zu verdoppeln. Je öfter eine Umlenkung ermöglicht wird, umso öfter können die Pumpstrahlungsfelder den Festkörper durchlaufen, so dass dieser den Pumpstrahlungsfeldern bei jedem Durchlaufen des Festkörpers Anregungsenergie durch Absorption entziehen kann.
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Vorzugsweise werden das erste Pumpstrahlungsfeld und das zweite Pumpstrahlungsfeld mindestens jeweils in Richtung auf den Festkörper hin fokussiert. So kann eine möglichst hohe Energiedichte zur Anregung des Festkörpers in diesem realisiert werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn das erste und das zweite Pumpstrahlungsfeld mehrfach umgelenkt werden, um die Zahl der Durchläufe durch den Festkörper zu vervielfachen. Auf diese Weise lässt sich auch ein Verstärkungsfaktor des Laserverstärkungssystems in gewünschter Weise erhöhen.
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Zur Anregung und Erzeugung von Laserstrahlung ist es günstig, wenn als Festkörper eine Festkörperscheibe verwendet wird. So lässt sich insbesondere ein Festkörperscheibenlaser ausbilden.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Scheibenlasers (Stand der Technik);
- 2: eine schematische Darstellung von auf die Scheibe des Scheibenlasers wirkenden transversalen Druckkräfte bei 8 mal 2 Hin- und Rückläufen durch die Festkörperscheibe;
- 3: eine schematische dreidimensionale Anordnung eines Festkörperscheibenlasers mit zwei Umlenkeinheiten;
- 4: eine schematische Darstellung einer Interferometeranordnung zum Darstellen einer Verformung der mit der Pumplaserstrahlung beaufschlagten Festkörperscheibe;
- 5: ein Interferogramm einer Punktfleckverteilung auf einer nicht exakt justierten Festkörperscheibe;
- 6: eine Darstellung einer Lasermode aus einem I-Resonator mit einer Ho:YAG-Scheibe;
- 7a: ein Interferogramm aufgenommen mit Anordnung gemäß 4 bei einer Pumpleistung von 0 Watt;
- 7b: ein Interferogramm analog 7a bei einer Pumpleistung von 15 Watt;
- 7c: ein Interferogramm analog 7a bei einer Pumpleistung von 40 Watt;
- 8a: ein Lasermodenprofil mit exakt einjustiertem Pumpmodul und einer Pumpleistung von 15 Watt;
- 8b: das Lasermodenprofil analog 8a bei einer Pumpleistung von 30 Watt;
- 8c: ein Lasermodenprofil analog 8a mit einer Pumpleistung von 40 Watt;
- 9: schematische Darstellung der Simulation der Verbiegung einer Glasscheibe in Folge einer senkrechten Beaufschlagung mit einer Pumplaserstrahlung;
- 10: schematische Darstellung einer unverformten Festkörperscheibe vor dem Beaufschlagen mit einer Pumplaserstrahlung;
- 11: eine schematische Darstellung der Verformung eines dünnen Festkörpers durch den Strahlungsdruck eines Laserstrahlungsfeldes;
- 12: eine schematische Darstellung der auf eine dünne Festkörperscheibe im gepumpten laseraktiven Medium derselben wirkenden Strahlungsdruckkräfte;
- 13: eine schematische Darstellung des wirkenden Pumplaserstrahlungsdrucks p mit Rückreflexion der Pumplaserstrahlung an der hochreflektierenden Rückseite der Festkörperscheibe, wobei p = 2 I/c mit Intensität I und Lichtgeschwindigkeit c;
- 14: eine schematische Darstellung absorbierter Photonenleistung für eine 10%ige Absorption der Pumplaserstrahlung innerhalb der Scheibe pro Durchlauf;
- 15: eine schematische Darstellung einer transversalen Kompensation der auf der Festkörperscheibe wirkenden Strahlungsdruckkräfte bei Verwendung von zwei zueinander um 180° versetzt auf den Festkörper fokussierten Pumpstrahlungsfeldern;
- 16: eine schematische Darstellung der sich kompensierenden transversalen Strahlungsdruckkräfte mit zwei Pumpstrahlungsquellen und in einer Doppelringstruktur angeordneten Umlenkeinheiten;
- 17: eine schematische Darstellung der Doppelringstruktur der Umlenkeinheiten korrespondierend zu 16;
- 18: eine schematische Darstellung von in der Transversalebene wirkenden Strahlungsdruckkräften bei einer Doppelringstruktur mit jeweils 2 mal 12 Strahlungsdurchgängen durch die Festkörperscheibe;
- 19: eine schematische alternative Darstellung in der Transversalebene wirkender Strahlungsdruckkräfte mit eine Doppelringstruktur definierenden Umlenkeinheiten für zwei Pumpstrahlungsquellen mit insgesamt 2 mal 12 Strahlungsdurchgängen durch die Festkörperscheibe;
- 20: eine schematische Darstellung einer Doppelringstruktur der Umlenkeinheiten und transversaler Strahlungsdruckkräfte bei 2 mal 14 Strahlungsdurchgängen durch die Festkörperscheibe;
- 21: eine schematische Darstellung wirkender Strahlungsdruckkräfte bei einer Doppelringstruktur der Umlenkeinheiten mit insgesamt vier Pumpstrahlungsquellen und 2 mal 12 Strahlungsdurchläufen durch die Festkörperscheibe;
- 22: eine schematische Darstellung des Aufbaus des Scheibenlasers mit Draufsicht auf die reflektierende Fläche des Parabolspiegels;
- 23: eine schematische Darstellung der wirkenden Druckkräfte bei einer Doppelringstruktur der Umlenkeinheiten des in 22 schematisch dargestellten Scheibenlasers mit drei Umlenkeinheiten pro Ring der Doppelringstruktur.
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In 1 ist schematisch der Aufbau eines aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenlasers 10 dargestellt. Er umfasst eine dünne Festkörperscheibe 12 die auf einer Kühlplatte 14 angeordnet und deren Rückseite 16 hochreflektierend beschichtet ist.
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Ein Resonator 18 des Scheibenlasers 10 wird definiert einerseits durch die Rückseite 16, die einen Endspiegel 20 bildet, und andererseits durch einen Auskoppelspiegel 22. Der Resonator 18 definiert ein Resonatorstrahlungsfeld 24.
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Durch den Auskoppelspiegel 22 kann Laserstrahlung 26 je nach Wahl des Materials der Festkörperscheibe und des in ihr enthaltenen laseraktiven Materials kontinuierlich oder gepulst ausgekoppelt werden.
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Eine Pumpstrahlungsquelle 28 erzeugt ein Pumpstrahlungsfeld 30, das über ein Fokussierungssystem 32 auf die Festkörperscheibe 12 abgebildet wird und diese gegebenenfalls nach mehrfacher Umlenkung mehrfach durchläuft.
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In 2 ist schematisch dargestellt, welche Strahlungsdruckkräfte auf die Festkörperscheibe 12 in einer von dieser definierten Transversalebene 34 wirken. Bei dieser schematischen Darstellung wird angenommen, dass die gestrichelt eingezeichnete Festkörperscheibe 12 im Zentrum der dargestellten Ringstruktur sitzt.
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Das Pumpstrahlungsfeld 30 trifft an der Position „1“ auf den Parabolspiegel 38 des Fokussierungssystems 32. Von dort wird das Pumpstrahlungsfeld 30 umgelenkt und trifft fokussiert auf die Festkörperscheibe 12. Es wirkt eine Transversalkraft 36a in der Transversalebene 34. Nach zweifachem Durchlaufen der Festkörperscheibe aufgrund der hochreflektierend beschichteten Rückseite 16 trifft das Pumpstrahlungsfeld 30 an der Position „2“ wieder auf den Parabolspiegel. Um das Pumpstrahlungsfeld 30 wieder auf die Festkörperscheibe 12 fokussieren zu können, wird es über eine erste Umlenkeinheit 40 mit zwei bezogen auf eine Symmetrieebene 42 unter einem Winkel 44 von 90° zueinander ausgerichteten Reflexionsflächen 46 und 48 wieder auf den Parabolspiegel 38 an die Position „3“ umgelenkt. Von dort durchläuft das Strahlungsfeld 30 wiederum die Festkörperscheibe zweimal, wobei eine Transversalkraft 36b auf die Festkörperscheibe 12 ausgeübt wird. Das Pumpstrahlungsfeld 30 trifft an Position „4“ wieder auf den Parabolspiegel 38.
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Um das Pumpstrahlungsfeld 30 wieder zurück auf die Festkörperscheibe 12 zu fokussieren, wird der vom Parabolspiegel 38 reflektierte Strahl von einer zweiten Umlenkeinheit 50, die zwei ebenfalls um einen Winkel 52 von 90° gegeneinander geneigte Reflexionsflächen 54 und 56 umfasst. Die zweite Umlenkeinheit 50 definiert eine Symmetrieebene 58 zwischen den beiden Reflexionsflächen 54 und 56, die relativ zur Symmetrieebene 42 um einen Winkel 60 geneigt ist.
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Mit der zweiten Umlenkeinheit 50 wird das Pumpstrahlungsfeld auf den Parabolspiegel zurück umgelenkt, und zwar an die Position „5“. Von dort durchläuft das Pumpstrahlungsfeld die Festkörperscheibe 12 wiederum zweimal und übt auf diese die Transversalkraft 36c aus.
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Das Pumpstrahlungsfeld trifft dann wieder auf den Parabolspiegel 38, und zwar an Position „6“. Die erste Umlenkeinheit 40 führt das Pumpstrahlungsfeld 30 wieder auf den Parabolspiegel 38 zurück, und zwar an Position „7“. Von dort wird das Pumpstrahlungsfeld 30 wieder auf die Festkörperscheibe 12 fokussiert und durchläuft diese zweimal, wobei die Transversalkraft 36d in der Transversalebene 34 auf die Festkörperscheibe 12 ausgeübt wird.
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Das Pumpstrahlungsfeld trifft dann auf einen Rückreflektor 62 und durchläuft das Fokussierungssystem 32 in umgekehrter Richtung, bis es das Fokussierungssystem 32 nach Reflexion an der in der Position „1“ des Parabolspiegels 38 verlässt.
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Die beim jeweils Hin- und Rücklauf des Pumpstrahlungsfelds 30 durch die Festkörperscheibe 12 auftretenden Transversalkräfte 36e, 36f, 36g und 36h sind in 2 eingezeichnet, wobei die Transversalkräfte 36a und 36h, 36b und 36g, 36c und 36f sowie 36d und 36e jeweils paarweise einander entgegengerichtet sind.
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Allerdings nehmen die Transversalkräfte beginnend mit der Transversalkraft 36a sukzessive in ihrer Größe ab. Dies liegt daran, dass dem Pumpstrahlungsfeld 30 bei jedem Durchlaufen der Festkörperscheibe 12 durch Absorption Strahlungsenergie entzogen und damit der auf die Festkörperscheibe 12 wirkende Strahlungsdruck verringert wird.
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Summiert man die eingezeichneten Transversalkräfte 36a bis 36h vektoriell auf, ergibt sich ein resultierender Transversalkraftvektor, der in 2 schematisch eingezeichnet ist. Damit ergibt sich eine resultierende, in der Transversalebene 34 wirkende Gesamtkraft, die sich aufgrund der durch das Pumpstrahlungsfeld 30 erzeugten transversalen magnetischen Lorentzkraft, herrührend aus den gebundenen Ladungsträgern im laseraktiven Material, auf die Festkörperscheibe 12 ergibt, mit der unerwünschten Folge, dass sich die Festkörperscheibe 12 asymmetrisch verformt und dadurch ein Strahlprofil der Lasermoden des Festkörperlasers ebenfalls asymmetrisch verformt.
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In 3 ist der Aufbau des Scheibenlasers 10 nochmals schematisch dreidimensional dargestellt. Die verwendeten Bezugszeichen stimmen mit den Bezugszeichen in 1 überein und sind entsprechend der Erläuterung zu 2 ergänzt.
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In 4 ist eine Interferometeranordnung 66 schematisch dargestellt, um die Verformung der Festkörperscheibe 12 aufgrund des Pumpstrahlungsfelds 30 darzustellen.
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Von einem Messlaser 68 ausgestrahlte Laserstrahlung 70 wird über einen Strahlteiler auf die Festkörperscheibe 12 gerichtet, auf die gleichzeitig das Pumpstrahlungsfeld 30 auftrifft. Die von der Festkörperscheibe 12 zurückreflektierte Laserstrahlung 70 trifft wieder auf den Strahlteiler 72 und überlagert sich als Laserstrahlung 70b mit der Laserstrahlung 70a, die direkt vom Strählteiler 72 auf einen optischen Detektor in Form eines Kamera-Chips auftrifft.
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In 7a ist ein mit der Interferometeranordnung 66 aufgenommenes Interferogramm dargestellt mit einer Pumpleistung von 0 Watt, also ohne Beaufschlagung der Festkörperscheibe 12 mit dem Pumpstrahlungsfeld 30. Die Festkörperscheibe 12 weist hier eine Dicke von 300 µm auf.
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In 7b ist ein Interferogramm der Festkörperscheibe 12 mit einer Leistung des Pumpstrahlungsfelds 30 von 15 Watt dargestellt. Es entsteht ein Krater 76 durch den longitudinalen Pumplaserstrahlungsdruck, der senkrecht zur Transversalebene 34 gerichtet ist. Dieser Krater 76 bildet sich reversibel aus, er verschwindet also wieder nach Abschalten der Pumpstrahlungsquelle 28.
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In 7c ist ein Interferogramm bei einer Leistung von 40 Watt des Pumpstrahlungsfelds und einem Fokus des Pumpstrahlungsfelds von 2 mm auf der Festkörperscheibe 12 dargestellt. Eine Breite 78 des Interferogramms in 7c entspricht 10 mm. Die Leistungsdichte des Pumpstrahlungsfelds 30 beträgt im Fokus 2 kW/cm2 und der Krümmungsradius der belasteten Scheibe lässt sich im Meterbereich abschätzen.
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In 8a ist das Profil der Lasermode des Scheibenlasers 10 bei exakt einjustiertem Pumpmodul, wie es in den Interferogrammen der 7a bis 7c dargestellt ist, abgebildet. Die Leistung des Pumpstrahlungsfelds 30 beträgt bei dem Lasermodenprofil in 8a 10 Watt, bei dem in 8b dargestellten Lasermodenprofil 30 Watt und bei dem in 8c dargestellten Lasermodenprofil 40 Watt. Alle drei Lasermodenprofile in den 8a bis 8c zeigen eine Abweichung von der Rotationssymmetrie, die von den nicht kompensierten Transversalkräften, die in der Festkörperscheibe 12 wirken, herrührt. Auf die obige Erläuterung zu 2 sei hier verwiesen.
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Weitere Effekte, die eine Abweichung des Lasermodenprofils von der Rotationssymmetrie zur Folge haben, sind insbesondere eine unsymmetrische Pumpfleckverteilung bei einer nicht exakt justierten Festkörperscheibe 12, wie sie beispielhaft in dem Interferogramm der 5 dargestellt ist. Insbesondere durch solche Justierfehler oder durch Fertigungsungenauigkeiten in den Umlenkeinheiten 40 und 50 können sich weitere Abweichungen des Lasermodenprofils von der Rotationssymmetrie ergeben.
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6 zeigt exemplarisch eine Lasermode aus einem I-Resonator mit einer Festkörperscheibe in Form eines Holmium dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-(YAG)-Kristalls mit einer Dicke von 300 µm, der mit einem Thulium-Faserlaser und einer Transferfaser mit 40 Watt Pumpleistung gepumpt ist. Eine maximale Laserleistung der aus dem Scheibenlaser emittierten Laserstrahlung beträgt hier 8 Watt. Es ist deutlich eine Abweichung des Lasermodenprofils von der Rotationssymmetrie zu erkennen.
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In 9 ist beispielhaft dargestellt, wie sich eine Glasscheibe 80 bei einer Gesamtleistung von 1 MW, die sich aus einer Pumpleistung von 10 kW und einem 20-fachen Durchgang durch die Glasscheibe ergibt, auf einer Fläche von 100 mm2 in longitudinaler Richtung verbiegt. Ein Strahlungsdruck p berechnet sich hier zu etwa 10-3 N/mm2. Angenommen wurde eine Dicke der Glasscheibe von 100 µm und ein unter Berücksichtigung der im Innern des Festkörpers herrschenden Temperatur von einigen hundert Grad Celsius reduziertes E-Modul. Unter Berücksichtigung der im Innern der Glasscheibe 80 herrschenden Temperatur von einigen hundert Grad Celsius ergibt sich ein reduziertes E-Modul, das zu einer erleichterten Verbiegung führt.
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9 zeigt die Verbiegung der an den 10 mm voneinander beabstandeten Stützpunkten 82 unterstützten Glasscheibe 80 in Abhängigkeit eines Abstands von einer Mittelachse der Glasscheibe 80. Im Zentrum des Fokus des Pumpstrahlungsfelds 30 auf der Glasscheibe 80 ergibt sich eine Verbiegung von etwa 0,1 µm aufgrund des herrschenden Strahlungsdrucks.
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Die Auswirkungen der schräg, also unter einem Winkel 83 zu einer senkrecht zur Transversalebene verlaufenden Flächennormalen 84 ist beispielhaft in 10 dargestellt. Die Festkörperscheibe 12 aus einem YAG-Kristall weist typischerweise eine Dicke 86 in einem Bereich von 100 bis 300 µm auf. Die lokale Erwärmung des laseraktiven Materials des Festkörpers 12 erzeugt durch Absorption im Innern des gepumpten Volumens eine Temperatur von einigen hundert Grad Celsius und zeigt eine relativ konstante, rotationssymmetrische Temperaturverteilung. Deshalb ist die Erwärmung des Festkörpers nicht verantwortlich für eine asymmetrische Verformung der Festkörperscheibe 12. Eine Oberseite 88 der Festkörperscheibe 12 strahlt Wärme ab, die mit einer Wärmebildkamera gemessen werden kann und etwa 150°C beträgt, wohingegen die gekühlte Rückseite 16 über das Kontaktierungsmaterial eine Temperatur von etwa 50°C aufweist.
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Die Auswirkungen des auf die Festkörperscheibe 12 auftreffenden Pumpstrahlungsfelds 30 sind beispielshaft in 11 dargestellt. Es bildete sich eine im Wesentlichen hohlkugelige Vertiefung 90, auch als Krater bezeichnet, auf der Oberseite 88 der Festkörperscheibe 12 aus und ebenso in das Kontakierungsmaterial hinein, und zwar durch den longitudinalen Strahlungsdruck parallel zur Flächennormalen 84.
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Die Festkörperscheibe 12 ist mit einer Schicht 94 aus Lot oder Epoxidkleber auf die Kühlplatte 14 kontaktiert.
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In 12 sind die Strahlungsdruckkräfte des durch das Pumpstrahlungsfeld 30 auf die Festkörperscheibe 12 einwirkenden Strahlungsdrucks schematisch eingezeichnet. Die wirkende Strahlungsdruckkraft 98 kann vektoriell zerlegt werden in die Transversalkraft 36, auch als Transversalkomponente bezeichnet, parallel zur Transversalebene 34 und in eine Longitudinalkraft 96 parallel zur Flächennormalen 84. Die Strahlungsdruckkräfte rühren aus den gebundenen Ladungen im laseraktiven Material mittels der magnetischen Lorentzkraft: n + i κ = √ε mit Brechungsindex n, Absorptionskoeffizient κ und komplexer dielektrischer Konstanten ε. Die transversale Kraft 36 Ft berechnet sich mit Hilfe von Ft ~ sinθ √(ε - sin2θ) E2 mit Winkel θ und Laserfeldstärke E. Damit ergibt sich für den Strahlungsdruck aus der Absorption ein p = I/c, wobei I der Intensität entspricht, die vom Material absorbiert wird.
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Die Kühlplatte 14 kann insbesondere aus Kupfer oder Diamant ausgebildet sein und eine Dicke 102 von etwa 1 bis 2 mm aufweisen. Eine Dicke 104 der Schicht 94 liegt je nach Kontaktierungsverfahren im Mikrometerbereich. Die Festkörperscheibe 12 weist eine Dicke von etwa 0,1 bis 0,3 mm auf.
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Durch die wie in 12 eingezeichnet wirkende Transversalkraft 36 ergibt sich eine von der Rotationssymmetrie abweichende Verformung der Vertiefung 90, die dann zu einer Verformung des idealerweise rotationssymmetrischen Lasermodenprofils des Resonatorstrahlungsfelds 24 führt.
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Aufgrund der Reflexion nicht absorbierter Photonen des Pumpstrahlungsfelds 30 an der hochreflektierend beschichteten Rückseite 16 der Festkörperscheibe 12 ergibt sich ein doppelter Impulsübertrag. Dies ist schematisch in 13 dargestellt. Berücksichtigt man, dass der Strahlungsdruck p der Energiedichte u der elektromagnetischen Welle entspricht, ergibt sich somit ein tatsächlich herrschender Strahlungsdruck im Bereich von ungefähr 10-3 N/mm2. Der Strahlungsdruck p berechnet sich wie folgt: p = 2 I/c, mit Intensität I und Lichtgeschwindigkeit c.
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14 zeigt beispielhaft den Abfall der Leistung des Pumpstrahlungsfelds 30 für eine 10%ige Absorption des Pumpstrahlungsfelds innerhalb der Festkörperscheibe 12 pro Durchlauf derselben. Nach einem Durchlauf fällt demnach die Pumpleistung im Pumpstrahlungsfeld 30 auf 90% ab und nach zehn Durchläufen beträgt sie nur noch etwa 35% der ursprünglich von der Pumpstrahlungsquelle bereitgestellten Leistung. Die Auswirkung dieser Absorption der Pumpstrahlung in der Festkörperscheibe 12 wurde in Verbindung mit 2 bereits erläutert. Es wirkt ein unsymmetrischer Strahlungsdruck in der Transversalebene 34 auf die Festkörperscheibe 12, die einen Astigmatismus zur Folge hat.
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Die Lösung des nun eingehend dargelegten Problems der unsymmetrischen Verformung der Festkörperscheibe 12 durch den vom Pumpstrahlungsfeld 30 ausgeübten Strahlungsdruck wird nachfolgend beispielhaft in Verbindung mit 15 erläutert.
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Eine zweite Pumpstrahlungsquelle 28' wird so angeordnet, dass das von dieser erzeugte Pumpstrahlungsfeld 30' um 180 Grad entgegengesetzt auf die Festkörperscheibe 12 auftrifft. So addieren sich die Strahlungsdruckkräfte 98 und 98' der auf die Festkörperscheibe 12 einwirkenden Pumpstrahlungsfelder 30 und 30' wie eingezeichnet derart, dass sich die entgegengesetzt gerichteten Transversalkräfte 36 und 36' aufheben und sich die Longitudinaldruckkräfte 96 und 96' vektoriell addieren. Dadurch wird zwar die senkrecht zur Transversalebene 34 gerichtete Strahlungsdruckkraft erhöht, jedoch die allein durch das Pumpstrahlungsfeld 30 auf die Festkörperscheibe 12 einwirkende Transversalkraft 36 durch die entgegen gerichtete Transversalkraft 36' kompensiert. Auf diese Weise lässt sich eine Verformung der Festkörperscheibe 12 wirksam verhindern. Der bei einer einzigen Pumpstrahlungsquelle 30 sich ausbildende Astigmatismus kann so wirksam korrigiert werden.
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In 16 ist analog 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Es umfasst eine Doppelringstruktur 106, die einen inneren Ring 108 umfassend die ersten und zweiten Umlenkeinheiten 40 und 50 sowie einen äußeren Ring umfassend Umlenkeinheiten 40' und 50' umfasst. Diese sind in der schematischen, nicht projektionsgetreuen Darstellung eines Teils des Fokussiersystems 32 in 17 entsprechend bezeichnet.
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Damit ergibt sich in 16 schematisch der innere Ring 108 in Übereinstimmung mit der in 2 dargestellten und oben beschriebenen Anordnung. Der äußere Ring einschließlich Einkopplung des Strahlungsfelds 30' ist so angeordnet, dass die Transversalkräfte 36, die das Strahlungsfeld 30 auf die Festkörperscheibe 12 ausübt, durch direkt entgegengesetzt gerichtete Transversalkräfte 36', die das Strahlungsfeld 30' auf die Festkörperscheibe ausübt, vektoriell zu Null kompensiert werden.
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Jedes der Strahlungsfelder 30 und 30' durchläuft den jeweiligen Ring 108 beziehungsweise 110, so dass sich insgesamt 2 mal 8, also insgesamt 16 Durchläufe der Strahlungsfelder 30, 30' durch die Festkörperscheibe 12 ergeben.
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In 18 ist schematisch eine weitere Alternative für eine Doppelringstruktur 106 dargestellt. Sie umfasst für den inneren Ring 108 und den äußeren Ring 110 wiederum zwei Umlenkeinheiten 40 und 50 beziehungsweise 40' und 50'.
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Das Durchlaufen der Pumpstrahlungsfelder 30 und 30' durch die Fokussierungssysteme 32 und 32' erfolgt analog wie im Zusammenhang mit 2 ausführlich erläutert. 18 zeigt auch die wirkenden Transversalkräfte, allerdings nur für den Durchlauf der Strahlungsfelder 30 und 30' bis zu den Rückreflektoren. Die beim Rücklauf der Strahlungsfelder 30 und 30' durch die Fokussierungssysteme 32 und 32' wirkenden Transversalkräfte sind der Übersichtlichkeit halber in 18 nicht eingezeichnet. Die dargestellte Doppelringstruktur ermöglicht für jedes Strahlungsfeld 2 mal 12, also insgesamt 24 Durchgänge durch die Festkörperscheibe 12.
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19 zeigt eine weitere alternative Anordnung für das Durchlaufen der Strahlungsfelder 30 und 30' durch eine Doppelringstruktur 106, wobei jedes der Strahlungsfelder 2 mal 12, also insgesamt 24 Mal die Festkörperscheibe durchläuft. Wiederum sind nur Transversalkräfte für den Hinlauf zu den Rückreflektoren dargestellt, die durch die Strahlpositionen 12 für die beiden Ringe 108 und 110 schematisch repräsentiert werden. Die durch die Pumpstrahlungsquellen 28 und 28' erzeugten Pumpstrahlungsfelder 30 und 30' werden auf dem Parabolspiegel 38 an den Positionen 1 eingekoppelt.
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In analoger Weise zeigt 20 ein Ausführungsbeispiel einer Doppelringstruktur 106 mit 2 mal 14, also insgesamt 28 Durchläufen durch die Festkörperscheibe 12 für jedes der beiden Strahlungsfelder 30 und 30'. Auch hier sind nur die Transversalkräfte beim Hinlauf der Strahlungsfelder 30 und 30' zu den Rückreflektoren 62 und 62' dargestellt.
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21 zeigt beispielhaft eine weitere Option, durch die Pumpstrahlungsfelder 30 und 30' auftretende Transversalkräfte zu kompensieren. Es ist hier ein Aufbau mit insgesamt vier Fokussierungssystemen schematisch dargestellt, die analog wie oben beschrieben von insgesamt vier Pumpstrahlungsfeldern. durchlaufen werden. Diese werden von vier Pumpstrahlungsquellen erzeugt, beispielsweise mit einer Pumpleistung von jeweils 10 kW. Jeder Doppelring ermöglicht für jedes Strahlungsfeld 2 mal 12 Strahlungsdurchgänge durch den Festkörper 12, also insgesamt 24 Durchgänge.
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Grundsätzlich lässt sich, soweit dies geometrisch unter Berücksichtigung von realen Durchmessern der Pumpstrahlungsfelder auf dem Parabolspiegel 38 sowie realer Abmessungen der Umlenkeinheiten eine beliebige Anzahl von Ringen ausbilden. Auch können pro Ringstruktur mehr als zwei Umlenkeinheiten vorgesehen sein.
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Ein Beispiel für eine Anordnung mit drei Umlenkeinheiten, die symbolisch durch die drei Pfeile 112 dargestellt sind, ist in Verbindung mit dem Scheibenlaser 10 in 22 dargestellt. Hier ist beispielhaft auch eine Kollimationslinse 116 eingezeichnet zum Kollimieren des von der Pumpstrahlungsquelle 28 erzeugten Pumpstrahlungsfeldes 30.
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Eine zugehörige Doppelringstruktur mit zwei Fokussierungssystemen 32 und 32' ist in 23 schematisch dargestellt mit jeweils drei Symmetrieebenen 114 und drei Symmetrieebenen 114' der drei Umlenkeinheiten sowie den auf die Festköperscheibe 12 wirkenden Transversalkräften beim Durchlaufen der Fokussierungssysteme 32 und 32' zu den Rückreflektoren 62 und 62' hin.
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Wie bereits erwähnt, lassen sich die beschriebenen Laserverstärkungssysteme soweit dies nicht durch rein räumliche Beschränkungen zur Anordnung der Umlenkeinheiten anders vorgegeben ist, grundsätzlich beliebig skalieren, und zwar sowohl was die Zahl der Umlenkeinheiten als auch die Zahl der Fokussierungssysteme anbelangt. Insbesondere sind auch Anordnungen mit einer ungeraden Anzahl von Ringen denkbar, wobei dann die Pumpstrahlungsfelder ungerader Anzahl so relativ zueinander versetzt auf die Festkörperscheibe 12 fokussiert werden müssen, dass sich jeweils die Transversalkomponenten der Strahlungsdruckkräfte, die von den Pumpstrahlungsfeldern auf die Festkörperscheibe 12 ausgeübt werden, im Wesentlichen kompensieren.
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Die beschriebenen Laserverstärkungssysteme eignen sich insbesondere für den Einsatz in der Medizintechnik und in der Materialbearbeitung, denn es lassen sich mit ihnen Laserstrahlen mit großer Leistung und gleichzeitig hoher Strahlqualität erzeugen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Scheibenlaser
- 12
- Festkörperscheibe
- 14
- Kühlplatte
- 16
- Rückseite
- 18
- Resonator
- 20
- Endspiegel
- 22
- Auskoppelspiegel
- 24
- Resonatorstrahlungsfeld
- 26
- Laserstrahlung
- 28
- Pumpstrahlungsquelle
- 30, 30'
- Pumpstrahlungsfeld
- 32, 32'
- Fokussierungseinrichtung
- 34
- Transversalebene
- 36, 36'
- Transversalkomponente
- 38
- Parabolspiegel
- 40, 40'
- erste Umlenkeinheit
- 42, 42'
- Symmetrieebene
- 44, 44'
- Winkel
- 46, 46'
- Reflexionsfläche
- 48, 48'
- Reflexionsfläche
- 50, 50'
- zweite Umlenkeinheit
- 52, 52'
- Winkel
- 54, 54'
- Reflexionsfläche
- 56, 56'
- Reflexionsfläche
- 58, 58'
- Symmetrieebene
- 60, 60'
- Winkel
- 62, 62'
- Rückreflektor
- 66
- Interferometeranordnung
- 68
- Messlaser
- 70
- Laserstrahlung
- 72
- Strahlteiler
- 74
- Deflektor
- 76
- Krater
- 78
- Breite
- 80
- Glasscheibe
- 82
- Stützpunkte
- 83
- Winkel
- 84
- Flächennormale
- 86
- Dicke
- 88
- Oberseite
- 90
- Vertiefung
- 94
- Schicht
- 96, 96'
- Longitudinalkraft
- 98, 98'
- Strahlungsruckkraft
- 100
- Pumpfokus
- 102
- Dicke
- 104
- Dicke
- 106
- Doppelringstruktur
- 108
- innerer Ring
- 110
- äußerer Ring
- 112
- Pfeil
- 114
- Spiegelebene
- 116
- Kollimationslinse
