DE1539653C3

DE1539653C3 - Laser mit faserförmigem, flexiblem stimulierbarem Medium

Info

Publication number: DE1539653C3
Application number: DE1539653A
Authority: DE
Inventors: Elias Sturbridge Mass. Snitzer (V.St.A.)
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1965-07-16
Filing date: 1966-07-14
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE1539653B2; GB1155372A; DE1539653A1; US3471215A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laser mit faserförmigem, flexiblem stimulierbarem Medium, das mit einer durchsichtigen Umhüllung umgeben ist, deren Brechungsindex kleiner ist als der des stimulierbaren Mediums, bei dem mindestens eine Faser sich über einen Teil ihrer Länge entlang einer langgestreckten Anregungslichtquelle in einem diese umgebenden Gehäuse erstreckt und an den außerhalb des Gehäuses liegenden Enden bewegliche Abschnitte bildet.

Soll Laserlicht beispielsweise an schwer zugängliche Stellen geleitet werden, so ist es nicht ohne weiteres möglich, das von einem Laser erzeugte Licht auf die Eintri'ttsfläche einer biegbaren Faser oder eines Faserbündels abzubilden und mit Hilfe des Faserbündels an den entsprechenden Ort zu leiten. Auf Grund der optischen Begrenzungen, insbesondere der numerischen Apertur solcher Fasern kann nicht der volle Wirkungsgrad erreicht werden, ohne daß sich in den Fasern Energieknoten bilden, die überhitzte Stellen in den Fasern zur Folge haben.

Ein Laser der eingangs genannten Art, in dem Fasern als Lasermaterial verwendet werden, ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1 165 749 bekannt. Als stimulierbares Medium dient dort an Stelle des sonst üblichen Rubinstabes in dem Schwingungshohlraum ein Bündel aus Rubinfasern. Das Bündel setzt sich über beide Gehäusestirnwände nach außen fort und endet an Stellen, die sich einander gegenüber liegen. Die eine Endfläche des Bündels ist dabei so angeordnet, daß der von ihr ausgehende Lichtstrahl teilweise auf die Endfläche des anderen Bündels fällt. Auf diese Weise wird eine Rückkopplung erreicht, wobei der nicht der Rückkopplung dienende Teil des austretenden Laserlichtes das Laserausgangssignal darstellt.

Es ist grundsätzlich bekannt (französische Patentschrift 1 344 970), bei einem Laser das faserförmige, flexible stimulierbare Medium wendelförmig um die langgestreckte Anregungslichtquelle zu führen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laser der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die gesamte austretende Strahlungsenergie an einen gewünschten Ort übertragen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus einem Stück bestehende Faser bzw. die Fasern mehrmals entlang der langgestreckten Anregungslichtquelle geführt und dabei jeweils außerhalb des Gehäuses schleifenförmig umgebogen ist bzw. sind und daß die beiden langgestreckten Enden der Faser bzw. der Fasern in einer einzigen Sonde enden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren mehr beschrieben. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Laser,

F i g. 2 einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie 2-2 der F i g. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 4 eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 5 einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie 5-5 der F i g. 4.

In Fig. 1 besteht das mit 10 bezeichnete Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen, in denen sich eine oder mehrere dünne langgestreckte optische Fasern 12 und 14 befinden, die als stimulierbares Medium dienen. Eine jede dieser dünnen langgestreckten Fasern 12 und 14 besteht aus einem Kernmaterial von einem bestimmten Brechungsindex, vorzugsweise aus Glas, und ist von einer durchsichtigen Umhüllung aus einem Material von niedrigerem Brechungsindex, ebenfalls vorzugsweise Glas, umgeben. Es ist zu beachten, daß jede dieser langgestreckten optischen Fasern zwei gleichartige Pumpabschnitte 14 α und 14 b bilden, die im Abstand voneinander in den Deckelflächen ISa und 15 b eines inneren Gehäuses 15 so gelagert sind, daß sie im wesentlichen parallel und in nahem Abstand zu einer Anregungslichtquelle 16 verlaufen, die beispielsweise eine übliche Blitzlampe ist.

Die beiden Pumpabschnitte 14 α und 14 b der optisehen Faser 14 sind durch einen Bogen 14 c innerhalb einer Schutzkappe 18 des Gehäuses 10 miteinander verbunden. Die Schutzkappe 18 kann entfernt werden. Ferner hat die optische Faser 14 langgestreckte freie Enden 14 d und 14 e, die mit den Pumpabschnitten 14 a und 14 b einstückig zusammenhängen und in der gleichen Richtung von dem Hauptgehäuse 10 sich in Form des Faserbündels 21 innerhalb eines biegsamen Kunststoff roh res 22 ein gewisses Stück weit erstrecken, beispielsweise 1 m weit je nach dem Verwendungszweck des Lasers. Das so gebildete flexible Faserkabel 20 erstreckt sich bis zu einer starren oder halbstarren hohlen Sonde 24, in der die Fasern endigen.

Die äußeren freien Enden der Fasern sind zusammengebracht und in der hohlen, mehr oder minder starren Sonde 24 angeordnet, mit der das sich verjüngende Ende 22 α des Kunststoffrohres 22 verbunden ist. Es ist auf diese Weise möglich, die Enden

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einer Anzahl optischer Fasern dn paralleler Form eng schnitte durch eine Schleife 55 miteinander verbun-

zusammenzuhalten, so daß ein Laserlichtbündel ho- den sind. Ähnlich wie in Fdg. 1 sind die beiderseiti-

her Intensität und geringen Querschnittes in ge- gen freien Enden 56 nach derselben Richtung gerich-

wünschter Größe und Form auf eine Objektfläche in tet und zu einem biegsamen Faserbündel zusammen-

der Nähe der Sonde 24 abgestrahlt werden kann. 5 gefaßt, das in einer hohlen Sonde, ähnlich der Sonde

Die Deckelflächen 15 α und 15 b, welche die mitt- 24 der F i g. 1 endigt. In der Figur sind nur 2 biegleren Pumpabschnitte sämtlicher optischer Fasern same Fasern dargestellt; je nach dem Querschnitt des tragen, können einen Teil eines durchsichtigen zylin- zu erzeugenden Laserlichtbündels kann natürlich draschen Behälters 30 bilden, der ein flüssigkeitsdich- eine beliebige Anzahl derartiger Fasern· vorgesehen tes Reservoir für eine Kühlflüssigkeit 32, beispiels- io werden. Das in der Figur nicht dargestellte Gehäuse weise Wasser, bildet. Die Fasern 12 und 14 sind an kann z. B. dem von F i g. 4 entsprechen,
der Durchsetzungsstelle der Deckelwände 15 α und Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 und 5 ist 15 b mittels eines Epoxyharzes dicht verkittet. Der eine einzelne Laserfaser 59 mehrmals hin- und her-Behälter 30 weist Zuleitungen 34 und 36 zum Durch- verlaufend innerhalb des Gehäuses 63 angeordnet, so pumpen der Kühlflüssigkeit auf. Distanziermittel 37 15 daß sich eine Mehrzahl langgestreckter Pumpab- und 38 lagern das innere Gehäuse 15 und die Anre- schnitte 59 a, 59 b, 59 c 59 d, 59 e und 59 / ergibt, gungslichtquelle 16 innerhalb des Gehäuses 10. wobei die Pumpabschnitte im wesentlichen parallel

Der zylindrische Behälter 30, die langgestreckte zueinander und zu der Anregungslichtquelle 60 ver-

Anregungslichtquelle 16 und die mittleren Pumpab- laufen und durch Distanziermittel 61 und 62 in dem

schnitte der optischen Fasern 12 und 14 verlaufen 20 Gehäuse 63 gelagert sind. Die Pumpabschnitte sind

sämtlich im wesentlichen parallel zueinander und durch Schleifen 64 und 66 miteinander verbunden,

sind von einer reflektierenden Schicht 39, Vorzugs- Die freien Enden 68 und 69 der Faser 59 erstrecken

weise auch Silber, umgeben, so daß das von der An- sich in derselben Richtung nach außen und bilden

regungslichtquelle 16 abgestrahlte Licht auf die mitt- ein biegsames Bündel wie in F i g. 1.

leren Pumpabschnitte der Fasern 12 und 14 gerichtet 25 Die Pumpabschnitte 59 α bis 59 / der Faser 59 sind

wird. in gleichem Abstand um die Anregungslichtquelle 60

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 finden angeordnet, und ringsherum ist eine zylindrische reeine oder mehrere optische Fasern 51 Anwendung. flektierende Schicht 65 angeordnet. Statt der gezeig-Jede Faser enthält 2 mittlere Pumpabschnitte 52 und ten einzelnen Faser 59 kann auch eine Mehrzahl der-53 und ist wendelförmig auf die langgestreckte Anre- 30 artiger Fasern parallel zueinander angeordnet wergungslichtquelle 54 gewickelt, wobei die Pumpeab- den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Laser mit faserförmigem, flexiblem stimulierbarem Medium, das mit einer durchsichtigen Umhüllung umgeben ist, deren Brechungsindex kleiner ist als der des stimulierbaren Mediums, bei dem mindestens eine Faser sich über einen Teil ihrer Länge entlang einer langgestreckten Anregungslichtquelle in einem diese umgebenden Gehäuse erstreckt und an den außerhalb des Gehäuses liegenden Enden bewegliche Abschnitte bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Stück bestehende Faser bzw. die Fasern (12, 14; 51; 59) mehrmals entlang der langgestreckten Anregungslichtquelle (16; 54; 60) geführt und dabei jeweils außerhalb des Gehäuses schleifenförmig umgebogen ist bzw. sind und daß die beiden langgestreckten Enden der Faser bzw. der Fasern in einer einzigen Sonde (24) enden.

2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser bzw. die Fasern (12, 14; 59) durch das Gehäuse parallel zu der langgestreckten Anregungslichtquelle (16; 60) geführt ist bzw. sind.

3. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser bzw. die Fasern (51) schraubenförmig um die langgestreckte Anregungslichtquelle (54) geführt ist bzw. sind.