DE3713635A1 - Laser-resonator mit aenderbarer strahlungsfrequenz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Laser-Resonator mit änder­ barer Strahlungsfrequenz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist bereits bekannt, die Frequenz der von einem Laser erzeugten Strahlung durch Auswechseln von Spiegeln eines Resonators oder mit Hilfe eines in dem Resonator angeordneten Dispersionselements zu ändern. Dabei müssen die optischen Elemente jeweils genau ein­ gestellt werden. Bei Verwendung eines Dispersions­ elements, beispielsweise eines Prismas, erfordert die Justierung eine hohe Genauigkeit. Je mehr Bauteile der Resonator aufweist, desto größer sind die Verluste des Wirkungsgrads der Strahlungserzeugung bzw. die Emissionsverluste. Die Einstellung wird sehr kompli­ ziert. Außerdem wird die Baulänge des Resonators zu groß.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, den Laser-Resonator der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Änderung der Frequenz mit einfachen Mitteln erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Laser-Resonator der gattungsgemäßen Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Aufgrund der linearen Konfiguration des Resonators läßt sich die Frequenz der in einer Richtung gerichte­ ten Austrittsstrahlung durch den vor dem zweiten Spiegel angeordneten Verschluß ändern. Dabei ist weder ein Auswechseln von Spiegeln noch der Einsatz eines Dispersionselements im Resonator noch die Anordnung anderer Elemente im Resonator erforderlich, die je­ weils ein genaues Einstellen erforderlich machen würden. Der erfindungsgemäße Laser-Resonator mit änderbarer Frequenz hat einen sehr hohen Effekt. Der Laser- Resonator kann beispielsweise bei einem Laserskalpell mit einem lichtführenden System zur Übertragung der Strahlung eingesetzt werden, wobei sich die Wellen­ länge der Strahlung abhängig von den jeweiligen Absorptionseigenschaften des behandelten Materials um­ stellen läßt. Die Erfindung läßt sich auch zusammen mit einem Laser verwenden, bei welchem ein anderes aktives Material für kontinuierlichen oder impulsartigen Betrieb vorgesehen ist.

Anhand einer Zeichnung, die schematisch einen Laser- Resonator mit änderbarer Strahlungsfrequenz zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.

Der linear gebaute Laser-Resonator besteht aus einem halbdurchlässigen Austrittsspiegel 1 und einem ersten Spiegel 4, zwischen denen ein aktives Element 2 vor­ gesehen ist, und ferner aus einem zweiten Spiegel 3, vor dem ein Verschluß 5 angeordnet ist. Der erste Spiegel 4 hat ein volles Reflexionsvermögen für Strahlung mit niedrigerem Wirkungsgrad der Strahlungs­ erzeugung und eine volle Durchlässigkeit für Strahlung mit höherem Wirkungsgrad der Strahlungserzeugung. Der erste Spiegel 4 reflektiert somit die Strahlung mit niedrigerer Emission bzw. niedrigerem Peak voll und läßt die Strahlung mit höherer Emission bzw. höherem Peak vollständig durch. Der zweite Spiegel 3 hat ein volles Reflexionsvermögen für Strahlung mit höherem Wirkungsgrad der Strahlungserzeugung. Der zweite Spie­ gel 3 reflektiert also Strahlung mit höherer Emission bzw. höherem Peak vollständig. Die Änderung der Frequenz der erzeugten Strahlung wird nun mit Hilfe des Ver­ schlusses 5 vor dem zweiten Spiegel 3 erreicht. Unter einem volldurchlässigen Spiegel wird ein Spiegel verstanden, der für eine gegebene Strahlungswellenlänge ein minimal mögliches Reflexionsvermögen hat. Unter einem Spiegel mit vollem Reflexionsvermögen ist ein Spiegel zu verstehen, der für eine gegebene Strahlungswellen­ länge ein maximal mögliches Reflexionsvermögen hat.

Bei einem Laser-Resonator wird als aktives Element ein kontinuierlich arbeitender Nd:YAG Laser verwendet, der bei einer Wellenlänge von 1,06 µm die höchste Emission bzw. den höchsten Wirkungsgrad der Strahlungs­ erzeugung und bei 1,32 µm eine dreimal geringere Emission, also einen geringeren Wirkungsgrad der Strahlungserzeugung hat. Der halbdurchlässige Aus­ trittsspiegel 1 hat für die Wellenlänge von 1,32 µm ein Reflexionsvermögen von 95% und für die Wellen­ länge von 1,06 µm ein Reflexionsvermögen von 93%. Auf seiner Austrittsseite ist der Austrittsspiegel 1 mit einer Antireflexionsschicht für die beiden Wellenlängen versehen. Das aktive Element 2 wird von einem Nd:YAG Kristall gebildet, der an seinen Stirn­ flächen mit Antireflexionsschichten für beide Wellen­ längen versehen ist. Der erste Spiegel 4 hat ein Reflexionsvermögen für die Wellenlänge von 1,32 µm von 100% und für die Wellenlänge von 1,06 µm von 1%. Der dem Verschluß 5 nachgeordnete zweite Spiegel 3 hat ein Reflexionsvermögen für die Wellenlänge von 1,06 µm von 100%.

Wenn durch den Verschluß 5 der zweite Spiegel 3 aus­ geschlossen ist, arbeitet der Laser mit der Wellen­ länge von 1,32 µm. Wenn der Verschluß 5 offen ist, arbeitet der Laser bei der Wellenlänge von 1,06 µm, also bei der Strahlung mit höherer Emission bzw. bei der Strahlung mit höherem Wirkungsgrad der Strahlungserzeugung. Bei einer Speiseleistung von 8,5 kW und einen doppelelliptischen Pumphohlraum lassen sich für die Wellenlänge von 1,32 µm eine Austrittsleistung von 45 W und bei eine Wellenlänge von 1,06 µm eine Austrittsleistung von 70 W erreichen.

Claims (1)

1. Laser-Resonator mit änderbarer Strahlungsfrequenz bestehend aus einem halbdurchlässigen Austritts­ spiegel (1) und einem ersten Spiegel (4), zwischen welchen ein aktives Element (2) vorgesehen ist, wo­ bei der halbdurchlässige Austrittsspiegel (1), der erste Spiegel (4) und das aktive Element (2) senk­ recht zur optischen Achse des Resonators angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem ersten Spiegel (4) ein Verschluß (5) und dahinter senkrecht zur optischen Achse des Resonators ein zweiter Spiegel (3) angeordnet sind, wobei der zweite Spiegel (3) ein volles Reflexionsvermögen für Strahlung mit höherem Wirkungsgrad der Strahlungser­ zeugung besitzt und der erste Spiegel (4) ein volles Reflexionsvermögen für Strahlung mit niedrigerem Wirkungsgrad der Strahlungserzeugung besitzt, aber für Strahlung mit höherem Wirkungsgrad der Strahlungs­ erzeugung voll durchlässig ist.