DE19631353C2 - Laser mit Masteroszillator und Verstärker - Google Patents

Description

Laser mit einem Masteroszillator, umfassend ein ein erstes laseraktives Medium durchsetzendes Oszillatorstrahlungsfeld, aus welchem ein Oszillator­ laserstrahl auskoppelbar ist, mit einem den Oszillatorlaserstrahl verstärkenden Verstärker, dessen Verstärkerstrahlungsfeld ein zweites laseraktives Medium zuerst in einer Richtung und nach Reflexion an einem phasenkonjugierenden Medium in der umgekehrten Richtung durchsetzt und einen durch den Oszilla­ torlaserstrahl modendefinierten austretenden Laserstrahl erzeugt, wobei aus dem Oszillatorlaserstrahl mittels einer Abbildungsoptik das Verstärkerstrah­ lungsfeld volumenvergrößert gebildet ist, und sich das Verstärkerstrahlungs­ feld und das Oszillatorstrahlungsfeld hinsichtlich ihrer Ausdehnung parallel zur Richtung der optischen Achse des Oszillatorlaserstrahls zumindest zum Teil über dieselben Bereiche erstrecken.

Ein derartiger Laser ist aus "IEEE Journ. Quant. Electron., Vol. 24, No. 6, Juni 1988, S. 1124-1140" bekannt. Bei diesen bekannten Lasern bestehen jedoch Probleme hinsichtlich der Strahlqualität.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Laser der gattungs­ gemäßen Art derart zu verbessern, daß dieser bei großer Leistung eine mög­ lichst gute Strahlqualität aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Laser der eingangs beschriebenen Art erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verstärkerstrahlungsfeld dabei so geformt ist, daß dies in azimutalen Bereichen um den Oszillatorlaserstrahl herum verläuft.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß sie die Möglichkeit schafft, das Verstärkerstrahlungsfeld so zu formen, daß eine Auffächerung oder Auf­ teilung der Oszillatorlaserstrahlung erfolgt und damit eine großvolumige opti­ male Ausnutzung des zweiten laseraktiven Mediums möglich ist, wobei gleich­ zeitig die Auffächerung oder Aufteilung des Oszillatorlaserstrahls in das Ver­ stärkerstrahlungsfeld möglichst geringe Phasenverzerrungen liefert, so daß sich diese beim phasenkonjugiert reflektierten Verstärkerstrahlungsfeld wieder aufheben.

Besonders günstige Verhältnisse sind dann erreichbar, wenn das Verstärker­ strahlungsfeld im Querschnitt ringförmig ausgebildet ist und die optische Achse des Oszillatorlaserstrahls umschließt, so daß das Verstärkerstrahlungsfeld ein möglichst großes Volumen des zweiten laseraktiven Mediums durchsetzen kann, um eine möglichst große Verstärkung zu erreichen.

Besonders günstig läßt sich die geometrische Anordnung dann gestalten, wenn das Verstärkerstrahlungsfeld parallel zur optischen Achse des Oszillatorlaserstrahls verläuft, da dann auf die Erstreckung des Verstärkerstrahlungsfeldes in Rich­ tung der optischen Achse keine Rücksicht genommen werden muß.

Eine hinsichtlich der Abbildung des Oszillatorlaserstrahls auf das Verstärkerstrahlungsfeld besonders günstige Lösung sieht vor, daß das Verstärkerstrahlungsfeld symmetrisch zur optischen Achse des Oszillatorlaserstrahls angeordnet ist, da in diesem Fall das Auffächern oder Aufteilen des Oszillator­ laserstrahls in das Verstärkerstrahlungsfeld symmetrisch zur optischen Achse des Oszillatorlaserstrahls erfolgen kann und somit die optischen Wege in allen Richtungen dieselben sind.

Besonders günstig ist es, wenn das Verstärkerstrahlungsfeld rotationssymmetrisch zur optischen Achse des Oszillatorlaser­ strahls angeordnet ist.

Eine besonders günstige geometrische Lösung sieht vor, daß die optische Achse des Oszillatorstrahlungsfeldes und die optische Achse des Verstärkerstrahlungsfeldes zusammenfallen, so daß das Oszillatorstrahlungsfeld koaxial zu dem Ver­ stärkerstrahlungsfeld angeordnet ist.

Hinsichtlich der relativen Anordnung des Oszillatorstrah­ lungsfeldes bezüglich des Verstärkerstrahlungsfeldes wurden bislang keinerlei Angaben gemacht. Beispielsweise könnten diese in Richtung der optischen Achse so weit versetzt ange­ ordnet sein, daß sie völlig getrennt nebeneinander liegen.

Ein hinsichtlich des Raumbedarfs günstiges Ausführungsbei­ spiel sieht vor, daß das Verstärkerstrahlungsfeld und das Oszillatorstrahlungsfeld sich hinsichtlich ihrer Ausdehnung in Richtung der optischen Achse überlappen.

Noch besser ist es, wenn das Oszillatorstrahlungsfeld sich in Richtung der optischen Achse durch das Verstärkerstrahlungs­ feld hindurch erstreckt. Diese Lösung erlaubt insbesondere eine kompakte Anordnung sowohl für das Oszillatorstrahlungs­ feld als auch für das Verstärkerstrahlungsfeld.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Konzeption ist sowohl ein erstes laseraktives Medium als auch ein zweites laseraktives Medium vorgesehen, die prinzipiell unterschiedlich sein können. Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß das erste laseraktive Medium und das zweite laseraktive Medium von demselben Medium gebildet sind.

Noch vorteilhafter ist es hierbei, wenn das erste laseraktive Medium und das zweite laseraktive Medium nicht nur von dem­ selben Medium gebildet sind, sondern auch in demselben An­ regungsvolumen angeordnet sind, so daß eine einheitliche Anregung des gesamten laseraktiven Mediums erfolgt. Damit ist ein besonders einfacher Aufbau und insbesondere eine beson­ ders einfache Anregung des laseraktiven Mediums sowohl für das Oszillatorstrahlungsfeld als auch für das Verstärker­ strahlungsfeld geschaffen.

Hinsichtlich der Kopplung der Oszillatorlaserstrahlung und des Verstärkerstrahlungsfeldes über die genannte Abbildungs­ optik wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Oszillatorlaserstrahl und das Verstärkerstrahlungsfeld durch ein Waxicon gekoppelt sind, wobei das Waxicon dazu dient, aus dem Oszillatorlaserstrahl ein im Querschnitt ringförmiges Verstärkerstrahlungsfeld zu generieren.

Um eine phasenkonjugierende Reflexion des Verstärker­ strahlungsfeldes zu erhalten, ist vorteilhafterweise vorge­ sehen, daß das Verstärkerstrahlungsfeld durch ein Fokussier­ element auf das phasenkonjugierende Medium fokussiert ist.

Das Fokussierelement ist - um in einfacher Weise das phasen­ konjugierende Medium pumpen zu können - mit einem Durchlaß für einen Pumplichtstrahl für den Resonantenabsorber ver­ sehen.

Im einfachsten Fall ist in diesem Fall das Fokussierelement durch einen Linsenring gebildet.

Das Fokussierelement ist dabei beispielsweise so ausgebildet, daß ein Fokusbereich innerhalb einer Pumplichtverteilung liegt.

Alternativ dazu ist vorgesehen, daß das Fokussierelement einen Linienfokus erzeugend ausgebildet ist. Ein Beispiel eines einen Linienfokus erzeugenden Fokussierelementes ist ein in Transmission betriebenes Axicon.

Hinsichtlich der phasenkonjugierenden Reflexion des Ver­ stärkerstrahlungsfeldes wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbei­ spiel vor, daß das Verstärkerstrahlungsfeld und das phasen­ konjugiert reflektierte Verstärkerstrahlungsfeld dieselben optischen Elemente durchlaufen. Damit ist sichergestellt, daß im phasenkonjugiert reflektierten Verstärkerstrahlungsfeld die Defizite der optischen Elemente sich gerade kompensieren.

Besonders vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn das phasen­ konjugiert reflektierte Verstärkerstrahlungsfeld auch die Abbildungsoptik zwischen dem Oszillatorlaserstrahl und dem Verstärkerstrahlungsfeld durchsetzt, so daß auch deren Ein­ flüsse in dem phasenkonjugiert reflektierten Verstärker­ strahlungsfeld korrigiert werden.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß das phasen­ konjugiert reflektierte Verstärkerstrahlungsfeld auf einen koaxial zum Oszillatorlaserstrahl verlaufenden Laserstrahl abbildbar ist, welcher dann durch geeignete Mittel vom Oszillatorlaserstrahl trennbar ist.

Ein geeignetes Mittel, um in diesem Fall den Laserstrahl vom Oszillatorlaserstrahl zu trennen, sieht vor, daß das phasen­ konjugiert reflektierte Verstärkerstrahlungsfeld eine Phasen­ verschiebung von 90° gegenüber dem Verstärkerstrahlungsfeld aufweist, so daß eine Trennung von Oszillatorlaserstrahl und Laserstrahl beispielsweise durch die unterschiedliche Polari­ sation derselben möglich ist.

Hinsichtlich der phasenkonjugierenden Reflexion wurden im Zusammenhang der bisherigen Erläuterung der einzelnen Aus­ führungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß als phasenkon­ jugierendes Medium ein resonanter Absorber mit Vierwellen­ mischung arbeitet und insbesondere von aus dem Masteroszilla­ tor ausgekoppelter Pumpstrahlung gepumpt ist.

Vorzugsweise tritt die Pumpstrahlung auf einer dem Oszilla­ torlaserstrahl gegenüberliegenden Seite des Masteroszillators aus.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß das Pumpen des phasenkonjugierenden Mediums durch in entgegengesetzten Rich­ tungen verlaufende Pumpstrahlung erfolgt, wobei die einander entgegengesetzt laufenden Pumpstrahlungen um 90° gegenein­ ander phasenverschoben sind und die rückwärts laufende Pumpstrahlung zweckmäßigerweise durch Reflexion der vorwärts laufenden Pumpstrahlung an einem reflektierenden Element erzeugbar ist.

Das reflektierende Element ist vorzugsweise so ausgebildet, daß dessen Reflexionsfläche mit einer Krümmung einer Wellen­ front der Pumpstrahlung übereinstimmt.

Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, daß das phasenkon­ jugierende Medium durch das laseraktive Medium des Master­ oszillators gebildet ist, wobei zweckmäßigerweise das erste und das zweite laseraktive Medium ebenfalls durch ein und dasselbe laseraktive Medium gebildet werden.

Die erfindungsgemäße Lösung betrifft sowohl sogenannte Gas­ laser, bei welchen ein Lasergas, beispielsweise CO₂, das laseraktive Medium bildet, als auch Festkörperlaser, bei welchen ein Festkörper das laseraktive Medium bildet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar­ stellung einiger Ausführungsbeispiele; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Lasers;

Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 durch ein drittes Ausführungsbeispiel und

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 durch ein viertes Ausführungsbeispiel.

Ein in Fig. 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasers umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Anregungsvolumen, beispielsweise ein Entladungs­ volumen, in welchem beispielsweise CO₂ als laseraktives Medium Lasergas vorhanden und durch elektrische Entladung angeregt ist.

Das Entladungsvolumen 10 liegt dabei zwischen zwei Elektroden 12 und 14, über welche die Anregung des Lasergases erfolgt.

Ferner ist das Entladungsvolumen stirnseitig mit Fenstern 16 und 18 abgeschlossen, welche für die zu erzeugende Laser­ strahlung durchsichtig sind.

In dem Entladungsvolumen 10, vorzugsweise mittig zwischen den beiden Elektroden 12 und 14, erstreckt sich ein Oszillator­ strahlungsfeld 20 eines Masteroszillators längs einer optischen Achse 22, die ihrerseits in einem mittigen Bereich zwischen den Elektroden 12 und 14 liegt.

Das Oszillatorstrahlungsfeld 20 durchsetzt dabei die Fenster 16 und 18 des Entladungsvolumens 10 und wird an zwei Reso­ natorspiegeln 24 und 26 reflektiert, welche außerhalb des Entladungsvolumens 10 auf einer dem Entladungsvolumen 10 abgewandten Seite der Fenster 16 und 18 angeordnet sind.

Eine Alternativlösung sieht vor, daß einer der Resonator­ spiegel 24, 26 oder beide in die Fenster 16, 18 integriert sind, beispielsweise durch Aufdampfen geeigneter Schichten.

Eine Polarisation des Oszillatorstrahlungsfeldes 20 erfolgt durch einen zwischen den Resonatorspiegeln 24, 26 ange­ ordneten Polarisator 27, beispielsweise in Form des Polari­ sationsstrahlteilers 27.

Der Resonatorspiegel 24 ist dabei beispielsweise als Resona­ torspiegel mit Gauss'schem Reflexionsprofil ausgebildet, während der Resonatorspiegel 26 als Resonatorspiegel mit geringer Auskopplung ausgebildet ist, so daß sich auf einer dem Entladungsvolumen 10 abgewandten Seite des Resonator­ spiegels 26 ein koaxial zur optischen Achse 22 verlaufender, polarisierter Oszillatorlaserstrahl 28 ausbreitet und auf ein Waxicon 30 trifft, und zwar auf einen Mittenkegel 32 des­ selben, welcher den Oszillatorlaserstrahl 28 in Richtung einer äußeren Reflexionsfläche 34 reflektiert, wobei durch die äußere Reflexionsfläche 34 des Waxicons 30 ein im Quer­ schnitt ringförmiges Verstärkerstrahlungsfeld 40 erzeugt wird, wie in Fig. 2 dargestellt. Dabei weist vorzugsweise das Waxicon 30 ein parabolisches Profil auf, so daß mit diesem eine Aufweitung des Verstärkerstrahlungsfeldes zur optimalen Ausnutzung des gesamten Entladungsvolumens 10 möglich ist. Dieses Verstärkerstrahlungsfeld 40 breitet sich ausgehend vom Waxicon 30 wieder in Richtung 42 zum Entladungsvolumen 10 hin aus, durchsetzt das Fenster 18, dann das Entladungsvolumen 10 und wird nach Hindurchtreten durch das Fenster 16 von einem Fokussierelement 44 auf ein phasenkonjugierendes Reflexions­ element 46 fokussiert. Das Fokussierelement 44 ist dabei bei­ spielsweise als konventionelle Linse mit einem zentralen Durchbruch 48 ausgebildet, wobei der Sinn des zentralen Durchbruchs 48 nachfolgend erläutert wird.

Das phasenkonjugierende Reflexionselement 46 ist beispiels­ weise als Gaszelle 50 mit einem Gasvolumen 52 ausgebildet, wobei in dem Gasvolumen 52 als resonanter Absorber 34SF6 angeordnet ist. Die Gaszelle 50 weist dabei zwei einander gegenüberliegende und koaxial zur optischen Achse 22 ange­ ordnete Fenster 54 und 56 auf, wobei das ringförmige Verstärkerstrahlungsfeld 40 durch das Fenster 56 in die Gas­ zelle 50 eintritt und zu einem innerhalb der Gaszelle 50 vor­ zugsweise auf der optischen Achse 22 liegenden Fokusbereich 58 verläuft.

In dem Fokusbereich 58 ist eine phasenkonjugierende Reflexion des in Richtung 42 einfallenden Verstärkerstrahlungsfeldes 40 dann möglich, wenn ein Pumpen des resonanten Absorbers im Fokusbereich 58 erfolgt, und zwar durch längs der optischen Achse 22 verlaufende und in entgegengesetzten Richtungen 62 und 64 einfallende Pumplichtstrahlung 60, welche dadurch erzeugt wird, daß ein Teil des Oszillatorstrahlungsfeldes 20 durch den Resonatorspiegel 24 und den Durchbruch 48 in dem Fokussierelement 44 hindurchtritt und sich in Richtung 62 zur Gaszelle 50 hin ausbreitende Pumplichtstrahlung 60 bildet, die durch das Fenster 56 in die Gaszelle 50 eintritt, im Fokusbereich 58 den resonanten Absorber pumpt, dann durch den Fokusbereich 58 hindurchtritt und zum Fenster 54 aus der Gas­ zelle 50 wieder austritt, um von einem symmetrisch zur optischen Achse 22 angeordneten Spiegel 66 wieder zurück zur Gaszelle 50 in Richtung 64 reflektiert zu werden, so daß durch das Fenster 54 die sich nunmehr auch in Richtung 64 ausbreitende Pumplichtstrahlung 60 in die Gaszelle 50 ein­ tritt und den resonanten Absorber im Fokusbereich 58 pumpt. Dabei ist der Spiegel 66 so ausgebildet, daß seine reflek­ tierende Fläche an eine Form einer Wellenfront der Pumplicht­ strahlung 60 angepaßt ist.

Dadurch ist in dem Reflexionselement 46 eine Vierwellen­ mischung erzeugbar, welche letztlich dazu führt, daß das Ver­ stärkerstrahlungsfeld in zur Richtung 42 entgegengesetzter Richtung 68 phasenkonjugiert reflektiert wird und wieder aus der Gaszelle 50 durch das Fenster 56 austritt, sich zum Fokussierelement 44 hin ausbreitet und dann bei Weiteraus­ breitung wiederum das Entladungsvolumen 10 durchläuft, auf die äußere reflektierende Fläche 34 des Waxicons 30 trifft und von der reflektierenden Kegelfläche des Waxicons 30 zu einem einen vollen Querschnitt aufweisenden Laserstrahl 70 geformt wird, welcher sich vom Waxicon 30 ausgehend in Rich­ tung des Entladungsvolumens 10 ausbreitet, allerdings durch einen vor dem Resonatorspiegel 26 angeordneten Polarisations­ strahlteiler 72 quer zur optischen Achse 22 reflektiert wird und den austretenden Laserstrahl 70 bildet.

Zur Verbesserung des Polarisationsgrades der Pumplichtstrah­ lung ist dem Resonatorspiegel 24 noch ein Polarisations­ strahlteiler 74 nachgeordnet, welcher bei Ausbildung des Fensters 54 der Gaszelle als λ/4-Platte dazu führt, daß die sich in Richtung 64 ausbreitende reflektierte Pumplichtstrah­ lung 60 gegenüber der sich in Richtung 62 ausbreitenden Pumplichtstrahlung 60 senkrecht polarisiert ist und somit vom Polarisationsstrahlteiler 74 quer zur optischen Achse 22 reflektiert wird, so daß das Oszillatorstrahlungsfeld 20 gegenüber der sich in Richtung 64 ausbreitenden Pumplicht­ strahlung 60 optisch isoliert ist.

Eine Reflexion der Laserstrahlung 70 durch den Polarisations­ strahlteiler 72 quer zur optischen Achse 22 ist dadurch mög­ lich, daß das phasenkonjugierende Reflexionselement 46, aus­ gelöst durch die um 90° gedrehte Polarisationsrichtung der, in Richtung 64 laufende Pumplichtstrahlung 60, ebenfalls das sich in Richtung 68 ausbreitende phasenkonjugierte Ver­ stärkerstrahlungsfeld 40 mit einer um 90° gedrehten Polari­ sation gegen über dem sich in Richtung 42 ausbreitenden Ver­ stärkerstrahlungsfeld 40 zurücklaufen läßt, so daß letztlich die sich vom Waxicon 30 in Richtung des Polarisationsstrahl­ teilers 72 sich ausbreitende Laserstrahlung gegenüber der Oszillatorlaserstrahlung um 90° in der Polarisationsrichtung gedreht ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß das Oszillatorstrahlungsfeld 20 durch entsprechende Wahl der Resonatorspiegel 24 und 26 als Strahlungsfeld im trans­ versalen Grundmode definierbar ist, wodurch auch die Oszillatorlaserstrahlung 28 im transversalen Grundmode vor­ liegt und somit auch das Verstärkerstrahlungsfeld 40, bei welchem sich aufgrund der phasenkonjugierten Reflexion sämt­ liche Inhomogenitäten und Phasenstörungen ausgelöst durch das Waxicon, das Fenster 18, das Entladungsvolumen 10, das Fenster 16 und die Fokussieroptik 44 kompensieren, so daß letztlich die austretende Laserstrahlung 70 trotz Verstärkung im transversalen Grundmode austritt.

Darüber hinaus hat die Anordnung des Oszillatorstrahlungs­ feldes 20 ungefähr zentral des Entladungsvolumens 10 den Vor­ teil, daß in diesem Bereich die Einwirkungen von Phasen­ störungen durch das laseraktive Medium am geringsten sind, da der größte Abstand von den Elektroden 12, 14 vorliegt.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 3, sind diejenigen Teile, die mit denen des ersten Ausführungs­ beispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen ver­ sehen, so daß diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Gaszelle 50 ein anderes Isotop als resonanter Absorber vorgesehen, nämlich 32SF6, wodurch eine Verschiebung der Laserwellenlänge von 10,59 µm auf 10,49 µm erforderlich ist.

Dies erfordert eine besondere Wellenlängenabstimmung beim Oszillatorstrahlungsfeld 20. Aus diesem Grund ist anstelle des Resonatorspiegels 26 ein Auskopplungsgitter 80 vorge­ sehen, mit welchem eine Wellenlängenabstimmung des Oszillatorstrahlungsfeldes 20 möglich ist.

Das Auskopplungsgitter 80 reflektiert den Oszillatorlaser­ strahl 28 nunmehr quer zur optischen Achse 22, so daß drei Umlenkspiegel 82, 84 und 86 erforderlich sind, um den Oszillatorlaserstrahl 28 wieder parallel zur optischen Achse 22 zu führen und diesen durch den Polarisationstrahlteiler 72 hindurchtreten und auf das Waxicon 30 auftreffen zu lassen.

Im übrigen ist das zweite Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet wie das erste Ausführungsbeispiel.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 4, sind diejenigen Teile, die mit denen des zweiten und des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich der Ausbildung der­ selben auf die Ausführungen zu diesen Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist das fokussierende Element 44' keine Linse, sondern ein Axicon 90, welches bei Durchstrahlung in der Gaszelle 50 einen Linienfokus erzeugt, wie beispielsweise in der Veröffent­ lichung von Scott et al., Optical Engineering, December 1992, Vol. 31, No. 12, Page 2640-2643 beschrieben ist. Im Bereich dieses Linienfokus 92 innerhalb der Gaszelle 50 erfolgt dann in bekannter Weise eine Vierwellenmischung, wie auch im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben, wobei der Linienfokus 92 den Vorteil hat, daß die Wechselwirkung längs desselben aufgrund der größeren Wechselwirkungslänge besser ist als bei dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 5, sind ebenfalls diejenigen Teile, die mit denen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen ist für die Vierwellenmischung keine separate Gaszelle mehr erforderlich. Vielmehr erfolgt die Vierwellenmischung in dem in dem Entladungsvolumen 10 vor­ handenen laseraktiven Medium. Hierzu ist das Waxicon 30' so ausgebildet, daß es das Verstärkerstrahlungsfeld 40' auf die optisch Achse, und zwar in einen Fokusbereich 100 fokussiert, welcher auf der optischen Achse 22, und zwar innerhalb des Entladungsvolumens 10, liegt, so daß in dem Fokusbereich 100, der auch von dem Oszillatorstrahlungsfeld 20 durchsetzt ist, die Vierwellenmischung in bekannter Art und Weise erfolgt, wobei das sich in Richtung 42 nunmehr zur optischen Achse 22 hin ausbreitende Verstärkerstrahlungsfeld 40' in dem Fokus­ bereich 100 phasenkonjugiert reflektiert wird und sich in entgegengesetzter Richtung 68 wieder zum Waxicon 30' hin aus­ breitet.

Ferner ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel noch das Fenster 18 des Entladungsvolumens 10 als λ/4-Platte auszu­ bilden, um auch dem phasenkonjugiert reflektierten Ver­ stärkerstrahlungsfeld 40' hinsichtlich seiner Polarisation eine Drehung von 90° zu vermitteln.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist neben CO₂ als Lasergas auch Ar, Xe oder CO einsetzbar.

Ferner können neben 32SF6 oder 34SF6 auch BCl3 als resonant absorbierendes Medium oder auch Gemische aus diesen Gasen als phasenkonjugiert reflektierende Medien eingesetzt werden.

Claims (16)

1. Laser mit einem Masteroszillator, umfassend ein ein erstes laseraktives Medium durchsetzendes Oszillatorstrahlungsfeld (20), aus welchem ein Oszillatorlaserstrahl (28) auskoppelbar ist, mit einem den Oszillatorlaser­ strahl (28) verstärkenden Verstärker, dessen Verstärkerstrahlungsfeld (40) ein zweites laseraktives Medium zuerst in einer Richtung und nach Reflexion an einem phasenkonjugierenden Medium in der umgekehrten Richtung durchsetzt und einen durch den Oszillatorlaserstrahl (28) modendefinierten austretenden Laserstrahl (70) erzeugt, wobei aus dem Oszillatorlaserstrahl (28) mittels einer Abbildungsoptik (30) das Ver­ stärkerstrahlungsfeld (40) volumenvergrößert abgebildet ist und sich das Verstärkerstrahlungsfeld (40) und das Oszillatorstrahlungsfeld (20) hin­ sichtlich ihrer Ausdehnung parallel zur Richtung der optischen Achse (22) des Oszillatorlaserstrahls (28) zumindest zum Teil über dieselben Bereiche erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerstrahlungs­ feld (40) dabei so geformt ist, daß dies in azimutalen Bereichen um den Oszillatorlaserstrahl (28) herum verläuft.

2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärker­ strahlungsfeld (40) im Querschnitt ringförmig ausgebildet ist und den Oszillatorlaserstrahls (28) azimutal umschließt.

3. Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste laseraktive Medium und das zweite laseraktive Medium von demselben Medium gebildet sind.

4. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste laser­ aktive Medium und das zweite laseraktive Medium in demselben Anregungsvolumen (10) angeordnet sind.

5. Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Oszillatorlaserstrahl (28) und das Verstärkerstrahlungsfeld (40) durch ein Waxicon (30) gekoppelt sind.

6. Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verstärkerstrahlungsfeld (40) durch ein Fokussierelement (44) auf das phasenkonjugierende Medium (52) fokussiert ist.

7. Laser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierele­ ment (44) einen innerhalb der Pumplichtverteilung im phasenkonju­ gierenden Medium (52) liegenden Fokusbereich (58) erzeugt.

8. Laser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierele­ ment (44') einen Linienfokus (92) erzeugend ausgebildet ist.

9. Laser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierele­ ment (44') ein in Transmission betriebenes Axicon ist.

10. Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verstärkerstrahlungsfeld (40) und das phasenkonjugiert reflektierte Verstärkerstrahlungsfeld (40) dieselben optischen Elemente (18, 10, 16, 44, 50) durchlaufen.

11. Laser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das phasenkon­ jugiert reflektierte Verstärkerstrahlungsfeld (40) auch die Abbildungs­ optik (30) zwischen dem Oszillatorlaserstrahl (28) und dem Verstärker­ strahlungsfeld (40) durchsetzt.

12. Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß als phasenkonjugierendes Medium ein resonanter Absorber (52) mit Vierwellenmischung arbeitet.

13. Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das phasenkonjugierende Medium (52) von aus dem Master­ oszillator ausgekoppelter Pumpstrahlung (60) gepumpt ist.

14. Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das die Pumpstrahlung (60) aus dem Masteroszillator auf einer Seite ausgekoppelt ist, welche der Seite der Auskopplung des Oszillator­ laserstrahls (28) gegenüber liegt.

15. Laser nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen des phasenkonjugierenden Mediums (52) durch in ent­ gegengesetzte Richtungen verlaufende Pumpstrahlung (60) erfolgt, wobei die einander entgegengesetzt laufenden Pumpstrahlungen (60) um 90° in der Polarisationsrichtung verdreht sind.

16. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das phasenkonjugierende Medium durch das laseraktive Medium des Masteroszillators gebildet ist.