HINTERGRUND
1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen,
genauer gesagt, eine derartige Vorrichtung, die zum Erzeugen eines
Laserstrahls mit einer Wellenlänge, die durch ein nichtlineares Element aus
einem optischen Kristall umgesetzt wurde, dient.
2. Hintergrund der Erfindung
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Bisher wurde es vorgeschlagen, effiziente Wellenlängenumsetzung dadurch zu
erzielen, dass die hohe Leistungsdichte in einem Resonator ausgenutzt wird.
Z. B. wurden Forschungsvorhaben betreffend die Erzeugung der zweiten
Harmonischen (SHG) durch eine Vorrichtung vom Typ mit externem Resonator sowie
betreffend SHG durch eine Vorrichtung mit einem nichtlinearen optischen
Element innerhalb des Resonators ausgeführt.
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Als Beispiel für einen Generator vom Typ mit SHG innerhalb des
Laserresonators ist ein solcher, bei dem ein Lasermedium und das Element aus dem
nichtlinearen optischen Kristall zwischen einem Paar Reflexionsspiegel als
Komponenten des Resonators angeordnet sind. Bei diesem Typ einer
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen wird der Laserstrahl der zweiten
Harmonischen innerhalb des Elements aus einem nichtlinearen optischen Kristall
im Resonator einer Phasenanpassung zum Laserstrahl der Grundwelle
unterzogen, um den Laserstrahl der zweiten Harmonischen wirkungsvoll auszukoppeln.
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Um Phasenanpassung zu erzielen, ist es erforderlich,
Phasenanpassungsbedingungen vom Typ I oder vom Typ II zwischen dem Laserstrahl der Grundwelle
und dem Laserstrahl der zweiten Harmonischen aufzubauen. Die
Phasenanpassung vom Typ I beruht auf einem Prinzip des Herbeiführens eines Effekts des
Schaffens eines Photons mit verdoppelter Frequenz aus zwei in derselben
Richtung polarisierten Photonen durch Ausnutzen eines ordentlichen
Lichtstrahls betreffend den Laserstrahl der Grundwelle. Bei Phasenanpassung vom
Typ II wird andererseits dafür gesorgt, dass zwei Grundwellen mit
spezieller Polarisation rechtwinklig zueinander auf ein Element eines nichtlinearen
optischen Kristalls fallen, um Phasenanpassungsbedingungen für jeden dieser
Strahlen einzustellen. Bei Phasenanpassung vom Typ II wird der Laserstrahl
mit der Grundwellenlänge durch das Element aus einem nichtlinearen
optischen Kristall in einen ordentlichen Lichtstrahl und einen
außerordentlichen Lichtstrahl aufgeteilt, um Phasenanpassung in Bezug auf den
außerordentlichen Lichtstrahl betreffend den Laserstrahl der zweiten Harmonischen
zu bewirken.
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Wenn es jedoch erwünscht ist, einen Laserstrahl der zweiten Harmonischen
unter Verwendung von Phasenanpassungsbedingungen vom Typ II zu erzeugen,
erfährt die spezielle Polarisation des Laserstrahls der Grundwelle jedesmal
dann Phasenänderungen, wenn er wiederholt durch das nichtlineare optische
Element läuft, so dass er im Ergebnis die Tendenz zeigt, nur instabil
erzeugt zu werden, wenn die Phasenanpassungsbedingungen vom Typ II verwendet
werden.
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D. h., dass es dann, wenn die zueinander rechtwinkligen speziellen
Schwingungen, nämlich die Komponente der p-Welle und die Komponente der s-Welle,
jedesmal dann, wenn der durch Resonanz im Lasermedium erzeugte Laserstrahl
der Grundwelle das Element aus einem nichtlinearen optischen Kristall
durchläuft, phasenmäßig fortschreitend voneinander abweichen, unmöglich
wird, in jedem Teil des Resonators stationäre Bedingungen zu realisieren,
bei denen die Laserlichtstrahlen einander effizient verstärken, so dass
innerhalb des Resonators kein Zustand starker Resonanz, d. h. eine starke
stehende Welle, erzeugt werden kann. Das Ergebnis ist dasjenige, dass der
Umsetzungswirkungsgrad vom Laserstrahl der Grundwelle in den Laserstrahl
der zweiten Harmonischen beeinträchtigt ist und die Tendenz besteht, dass
im Laserstrahl der zweiten Harmonischen Störsignale erzeugt werden.
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Die Rechtsnachfolgerin in der vorliegenden Sache hat bereits im JP-Patent,
Kokai-Veröffentlichung Nr. 1-220879 (1989) eine Vorrichtung zur Erzeugung
von Laserstrahlen vorgeschlagen, bei der ein doppelbrechendes Element, wie
eine Viertelwellenlängen-Platte, in einen Resonanzlichtpfad eines
Laserstrahls der Grundwelle in Form eines nicht-kristallinen optischen Elements
in eine Laserquelle eingefügt wird, die zur Erzeugung eines Laserstrahls
der zweiten Harmonischen ausgebildet ist, um das als Ausgangslaserstrahl
abgestrahlte Laserlicht der zweiten Harmonischen zu stabilisieren.
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IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol 28, No. 4, April 1992, New York,
USA, Seiten 1148-1157, offenbart eine Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Fig. 1 zeigt eine typische Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, wie
sie in JP-Patent, Kokai-Veröffentlichung Nr. 1220879 offenbart ist. Die
dort angegebene Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen verfügt über
einen Resonator 201 mit einem Reflexionsfläche 203 wie einem dichroitischen
Spiegel, der an der Eintrittsfläche eines stabförmigen Lasermediums 202,
wie eines Nd:YAG-Lasermediums, ausgebildet ist, und einer anderen
Reflexionsfläche, wie einem dichroitischen Spiegel, der an der Innenseite eines
konkaven Austrittsspiegels 204 ausgebildet ist. Das Nd:YAG-Lasermedium 202,
ein Element 206 aus einem nichtlinearen optischen Kristall aus KTP (KTiPO&sub4;)
und ein doppelbrechendes Element 207 sind innerhalb des Resonators 201
angeordnet. Die doppelbrechende Platte 207 besteht aus einer Quarzplatte,
die als Viertelwellenlängen-Platte konzipiert ist, um eine Phasendifferenz
von einem Viertel der Periode des im Lasermedium 202 innerhalb des
Resonators 201 erzeugten Laserstrahls der Grundwelle zu erzeugen. Das Lasermedium
202 erzeugt den Laserstrahl der Grundwelle mittels Pumplicht von einem
Pump-Halbleiterlaser 211, das über eine Kollimatorlinse 212 und eine
Objektivlinse 213 auf eine Eintrittsfläche 203 des Lasermediums 202 fällt. Das
Laserlicht der Grundwelle wird durch das Element 206 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall und die doppelbrechende Platte 207
hindurchgestrahlt, um an der Reflexionsfläche des Konkavspiegels 204 reflektiert zu
werden. Der Laserstrahl der Grundwelle wird erneut durch das
doppelbrechende Element 207, das Element 206 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
und das Lasermedium 202, in dieser Reihenfolge, gestrahlt, um durch die
Reflexionsfläche 203 reflektiert zu werden. So läuft das Laserlicht der
Grundwelle zwischen der reflektierenden Eintrittsfläche 203 des
Lasermediums 202 und der reflektierenden Innenseite des konkaven Ausgangsspiegels
204 innerhalb des Resonators 201 hin und her, wobei es zu resonanter
Schwingung kommt.
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Die optische Achse des doppelbrechenden Elements 207, wie einer
Viertelwellenlängen-Platte, ist so eingestellt, dass die Richtung des Brechungsindex
für außerordentliches Licht ne(7) unter einem vorbestimmten Azimutwinkel,
wie einem Azimutwinkel Θ = 45º, zur Richtung des Brechungsindes des
nichtlinearen optischen Elements 206 für außerordentliches Licht ne(6) in der
Ebene rechtwinklig zur Schwingungsamplitude des Lichtstrahls geneigt ist,
wie es in Fig. 2 dargestellt ist.
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Bei der oben beschriebenen Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen wird
der Laserstrahl der zweiten Harmonischen erzeugt, wenn der Laserstrahl der
Grundwelle den Resonanzlichtpfad durch das Element 206 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall durchläuft. Der Laserstrahl der zweiten
Harmonischen wird durch den Konkavspiegel 204 hindurchgestrahlt, um als
Ausgangslaserstrahl abgestrahlt zu werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die den Laserstrahl den Grundwelle
aufbauenden Lichtstrahlen durch das doppelbrechende Element 207 hindurchgestrahlt
werden, das mit einem Azimutwinkel Θ = 45º in Bezug auf das Element 206 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall eingestellt ist, um die
Laserstrahlleistung in jedem Teil des Resonators auf einen vorbestimmten Wert zu
stabilisieren. D. h., dass, wenn der im Lasermedium 202 erzeugte Laserstrahl
der Grundwelle mittels resonanter Schwingung durch das Element 206 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall läuft, um einen Laserstrahl der
zweiten Harmonischen vom Typ II zu erzeugen, eine Kopplung durch eine
Summenfrequenzerzeugung zwischen den zwei rechtwinklig zueinander stehenden
Polarisationsmodi des Laserstrahls der Grundwelle verhindert ist, wodurch
die Schwingung des Laserstrahls der zweiten Harmonischen stabilisiert
werden kann.
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Wenn die zwei speziellen Polarisationsmodi der Komponente der p-Welle und
der Komponente der s-Welle gleiche Intensität aufweisen, erreicht die
Raumphasendifferenz zwischen den zwei speziellen Polarisationsmodi 90º, wie es
in Fig. 3(A) dargestellt ist. Das Ergebnis besteht darin, dass die zwei
Polarisationsmodi gleichzeitig in Schwingung versetzt werden, so dass die
stehende Welle im Resonator gleichmäßige Lichtintensität erzielt, wie es in
Fig. 3(B) dargestellt ist. Auf diese Weise kann der Effekt räumlichen
Lochbrennens, der eine räumliche Ungleichmäßigkeit der Schwingungsverstärkung
entlang der Achse anzeigt, verhindert werden, um eine stabile
Longitudinalmode-Doppelschwingung zu erzeugen.
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Indessen sind die beiden Seiten der Viertelwellenlängen-Platte 207, als
doppelbrechender Platte, mit einer Antireflexions(AR)beschichtung
beschichtet, um 100% Transmission des Laserstrahls der Grundwelle mit einer
Wellenlänge von 1064 nm zu ermöglichen. Anders gesagt, sind die beiden Seiten
des doppelbrechenden Elements 207 mit einer AR-Beschichtung beschichtet, um
0% Reflexion des Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von
1064 nm zu ermöglichen. Jedoch unterliegt die AR-Beschichtung der Viertelwellenlängen-Platte
207 tatsächlich einer Restreflexion, so dass es nicht
möglich ist, 0% Reflexion zu erzielen, sondern eine Restreflexion R in der
Größenordnung von 0,1% auftritt. Durch diese Restreflexion R kommt es
innerhalb der Viertelwellenlängen-Platte zu Mehrfachreflexionen. Bei einer
Wellenlänge λ, einer Dicke D der Viertelwellenlängen-Platte und einem
Brechungsindex n der Viertelwellenlängen-Platte kann das Reflexionsvermögen Rm
der Mehrfachreflexionen wie folgt angegeben werden:
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Rm = 4Rsin²Δ/2/[(1 - R)² + 4Rsin²Δ/2] (1)
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mit Δ = 4πnD/λ.
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Daher ändert sich das Reflexionsvermögen Rm von 0 auf ungefähr 4R, wenn
Schwankungen der effektiven Dicke der Viertelwellenlängen-Platte in der
Größenordnung der Dicke der Viertelwellenlängen-Platte liegen, mit einer
Änderung von 0 bis λ/4 aufgrund einer Wärmeexpansion oder wegen
Herstelltoleranzen. Da die Viertelwellenlängen-Platte in Bezug auf einfallendes
polarisiertes Licht eine Dickendifferenz von einem Viertel der Wellenlänge
aufweist, wird zwischen den zwei Polarisationsmodi eine Verlustdifferenz
innerhalb des Resonators von maximal ungefähr 4R erzeugt.
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Wenn hinsichtlich der Verluste innerhalb des Resonators eine derartige
Differenz zwischen den zwei Polarisationsmodi existiert, kommt es zu einer
Intensitätsdifferenz zwischen den zwei Modi der speziellen Polarisation,
d. h. der Komponente der p-Welle und der Komponente der s-Welle, wie es in
Fig. 4(A) dargestellt ist, so dass die stehende Welle innerhalb des
Resonators ungleichmäßig wird, wie es in Fig. 4(B) dargestellt ist, wodurch es zu
den o. g. Effekten des räumlichen Lochbrennens kommt. Wenn zwei oder mehr
Longitudinalmoden schwingen, können Fälle auftreten, bei denen die
Schwingung wegen einer Kopplung durch eine Summenfrequenzerzeugung zwischen den
Longitudinalmoden derselben Polarisation, wegen der ungleichmäßigen
Intensität der stehenden Welle, ungleichmäßig wird.
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Indessen werden beim oben beschriebenen Resonator vom Typ mit stehender
Welle, bei dem dafür gesorgt wird, dass der Lichtstrahl zwischen zwei
Spiegeln wiederholt hin und her läuft, da der Laserstrahl der Grundwelle auf
das Element aus einem nichtlinearen optischen Kristall fällt, wenn er
wiederholt zwischen den Spiegeln hin und her läuft, die Laserstrahlen der
zweiten Harmonischen in zwei Richtungen in Bezug auf das Element aus einem
nichtlinearen optischen Kristall erzeugt. Z. B. fällt beim in Fig. 5 dargestellten
Grundresonator, bei dem ein Element 222 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall und ein Lasermedium 223 im Lichtpfad im Resonator aus
einem optischen Element 221 mit einer Reflexionsfläche 221R zum Durchlassen
von 100% des Laserstrahls der zweiten Harmonischen mit einer Wellenlänge
von 532 nm und einer Reflexion von 100% des Laserstrahls der Grundwelle
mit einer Wellenlänge von 1064 nm sowie ein optisches Element 224 mit einer
Reflexionsfläche 224R zum Durchlassen von 100% des Laserstrahls der
zweiten Harmonischen mit einer Wellenlänge von 532 nm und zum Reflektieren von
100% des Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm
vorhanden sind, der im Lasermedium 223 erzeugte Laserstrahl der Grundwelle
auf das Element 222 aus einem nichtlinearen optischen Kristall, wenn er
zwischen den Reflexionsflächen 221R und 224R zum hin und her laufen
gezwungen wird, so dass der im Element 222 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall erzeugte Laserstrahl der zweiten Harmonischen in zwei Richtungen
abgestrahlt wird, nämlich zur Reflexionsfläche 221R und zur
Reflexionsfläche 224R.
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Jedoch ist es schwierig, eine Spiegelbeschichtung zu realisieren, die 100%
des Laserstrahls der Grundwelle reflektiert und 100% der zweiten
Harmonischen durchlässt, so dass es in notwendiger Weise zu einigen bis einigen 10
% Reflexion des Laserstrahls der zweiten Harmonischen kommt, wie es in
Fig. 6 dargestellt ist, die Eigenschaften der auf eine Quarzoberfläche
aufgebrachten Spiegelbeschichtung veranschaulicht. Z. B. beträgt das
Transmissionsvermögen für einen Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit einer
Wellenlänge λ von 532 nm ungefähr 97%, so dass ungefähr 3% des
Strahlsreflektiert werden. Andererseits beträgt das Transmissionsvermögen für den
Laserstrahl der Grundwelle mit einer Wellenlänge λ von 1064 nm ungefährt
99,91%.
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Wenn bei einer Reflexionsfläche, auf die eine Beschichtung aufgebracht ist,
die ungefähr 100% Transmission des Laserlichts der zweiten Harmonischen
erlaubt, wegen Herstelltoleranzen 1% des Lichts reflektiert wird, wird
reflektiertes Licht in der Größenordnung von 1% dem anderen Laserstrahl
der zweiten Harmonischen überlagert, wodurch es zu Interferenz kommt.
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Die Phase des reflektierten Lichts ist im Allgemeinen dauernd konstant,
wenn der Laserstrahl der Grundwelle und der Laserstrahl der zweiten
Harmonischen dieselbe Ausbreitungsgeschwindigkeit aufweisen und beide
Laserlichtstrahlen keiner Dispersion unterliegen. Da es jedoch durch die Luft,
das Element aus einem nichtlinearen optischen Kristall und das Lasermedium
zu Dispersion kommt, ändert sich die Phase des reflektierten Lichts
aufgrund von Temperaturänderungen. Wenn sich die Phase des reflektierten
Lichtstrahls auf diese Weise ändert, ist die Intensität I des nach vorne
abgestrahlten Lichts wie folgt gegeben:
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I = 1 + eiw 2 = 1 + 2 cos w + R (2)
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wobei w und R die Phase bzw. die Reflexion des reflektierten Lichts
angeben.
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Die folgende Tabelle 1 zeigt Werte für Amplituden der
Intensitätsschwankungen (2 R), wenn sich die Phase des reflektierten Lichts für einige Werte
der Reflexion R des reflektierten Lichts von 0 bis π ändert, wie aus der
Formel (2) berechnet, sowie Werte der Intensität in der Rückwärtsrichtung
(=1-R).
TABELLE 1
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Aus der Tabelle 1 ist es erkennbar, dass es zu Intensitätsschwankungen von
±20% selbst dann kommt, wenn die Reflexion R des reflektierten Lichts 1%
beträgt. D. h., dass bei einer Intensität in Rückwärtsrichtung (1-R) = 99%
für ein Reflexionsvermögen R von 1% die Ausgangsleistung in
Rückwärtsrichtung offensichtlich von der effektiven Ausgangsleistung in Vorwärtsrichtung
verschieden ist, einhergehend mit Intensitätsschwankungen von ± 20%.
Demgemäß ist es, wenn versucht wird, die Lichtintensität des effektiven
Ausgangslichts in Vorwärtsrichtung bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung
zur Erzeugung von Laserstrahlen auf Grundlage des erfassten
Intensitätswerts des Ausgangslichts in der Rückwärtsrichtung einzustellen, schwierig,
eine konstante Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten, da die Intensitäten des
Laserlichtstrahls der zweiten Harmonischen in der Vorwärts- und der
Rückwärtsrichtung durch Interferenzeffekte nicht miteinander übereinstimmen.
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Andererseits ist es aus der Tabelle 1 auch erkennbar, dass es dann, wenn
die Intensitätsschwankungen in einem Bereich von ±2% gehalten werden
sollen, erforderlich ist, die Reflexion R des reflektierten Lichts
innerhalb von 0,01% zu halten. D. h., dass Intensitätsänderungen mit einem
Spiegel mit einer Spiegelbeschichtung mit den in Fig. 6 dargestellten
Eigenschaften nicht innerhalb von 2% gehalten werden können.
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Zwar kann ein Teil des Ausgangslichts in Vorwärtsrichtung durch einen
Strahlteiler abgeteilt und durch einen Fotodetektor erfasst werden, jedoch
nimmt die Anzahl optischer Komponenten entsprechend zu, während der
Wirkungsgrad für das Ausgangslicht abnimmt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen zu schaffen, durch die eine stabile Ausgangsleistung und
Schwingung mit hohem Wirkungsgrad erzielt werden können.
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Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Das Element
aus einem nichtlinearen optischen Kristall ist zwischen dem ersten und dem
zweiten Spiegel angeordnet, um einen Laserstrahl der zweiten Harmonischen
bei Phasenanpassung vom Typ II zu erzielen, wenn der Laserstrahl der
Grundwelle vom Lasermedium bei resonanter Schwingung hindurchläuft. Die eine
Fläche des doppelbrechenden Elements auf der Eintrittsseite des
Pumplichtstrahls ist mit einer Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen bei der
Wellenlänge des Laserstrahls der Grundwelle beschichtet, und die
entgegengesetzte Fläche, parallel zu dieser, ist mit einer
Antireflexionsbeschichtung bei der Wellenlänge des Laserstrahls der Grundwelle beschichtet. Das
doppelbrechende Element ist so eingestellt, dass seine optische Achse unter
einem vorbestimmten Azimutwinkel von 45º in Bezug auf die Kristallachse des
Elements aus einem nichtlinearen optischen Kristall geneigt ist. Die mit
der Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen beschichtete Oberfläche des
doppelbrechenden Elements bildet den ersten oder zweiten Spiegel.
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Gemäß der Erfindung kann Mehrfachreflexion dadurch wirkungsvoll genutzt
werden, dass eine Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen und eine
Beschichtung mit Antireflexionsvermögen auf der einen bzw. der anderen
Oberfläche des doppelbrechenden Elements angebracht werden. Da das effektive
Reflexionsvermögen bei Mehrfachreflexion immer dem Wert 1 entspricht, kann
eine stabile Schwingung frei von räumlichem Lochbrennen dadurch erzielt
werden, dass Verluste im Resonator beseitigt werden, die von einer
Verlustdifferenz zwischen den Polarisationsmodi herrühren. Gemäß der Erfindung
kann stabile Laserausgangsleistung ohne Interferenz der Laserstrahlen der
zweiten Harmonischen, wie in einer der axialen Richtungen parallel zur
optischen Achse innerhalb des Resonators erzeugt, erzielt werden. Die
effektive Laserausgangsleistung kann dadurch stabil aufrechterhalten werden,
dass die den Pumplichtstrahl erzeugende Laserlichtquelle unter Ausnutzung
des Laserstrahls der zweiten Harmonischen gesteuert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung
von Laserstrahlen.
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Fig. 2 ist eine erläuternde Ansicht, die den Azimutwinkel einer bei der in
Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen verwendeten
doppelbrechenden Platte zeigt.
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Fig. 3(A) und (B) sind Kurvenbilder zum Veranschaulichen der Gleichmäßigkeit
der Schwingungsverstärkung im Fall gleicher Polarisationsmodi.
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Fig. 4(A) und (B) sind Kurvenbilder zum Veranschaulichen ungleichmäßiger
Schwingungsverstärkung im Fall ungleicher Polarisationsmodi.
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Fig. 5 veranschaulicht die Interferenz von Laserstrahlen der zweiten
Harmonischen innerhalb einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen.
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Fig. 6 ist ein Kurvenbild, das Eigenschaften einer auf Quarz aufgetragenen
Spiegelbeschichtung zeigt.
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Fig. 7 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
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Fig. 8 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
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Fig. 9 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
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Fig. 10 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
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Fig. 11 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Fig. 12 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
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Fig. 13 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
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Fig. 14 veranschaulicht ein bei der Anordnung der Fig. 13 verwendetes
Lasermedium.
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Fig. 15 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
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Fig. 16 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
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Fig. 17 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
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Fig. 18 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen detaillierter erläutert.
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Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung einer Vorrichtung
zur Erzeugung von Laserstrahlen zeigt, die für das Verständnis der
Erfindung von Nutzen ist.
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In Fig. 7 ist 11 eine Laserdiode als Halbleiter-Laserbauteil als
Pumplichtquelle. 12 ist ein konvexer Spiegel zum Konvergieren des aus der Laserdiode
11 austretenden Anregungslichts. 13 ist ein Resonator mit Reflexionsflächen
14R und 16R, wie später beschrieben. 14 ist eine Viertelwellenlängen-Platte
als doppelbrechende Platte. Die der Laserdiode 11 zugewandte Oberfläche 14R
der Viertelwellenlängen-Platte 14 ist mit einer Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen beschichtet, während die entgegengesetzte Oberfläche 14T
mit einer Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist. Die Oberfläche 14R
und 14T der Viertelwellenlängen-Platte 14 verlaufen parallel zueinander. 15
ist ein stabförmiges Lasermedium aus Nd:YAG. Jedoch können anstelle von
Nd:YAG als Lasermedium auch Nd:YVO&sub4;, LNP oder Nd:BEL verwendet werden. 16
ist ein Element aus einem nichtlinearen optischen Kristall aus KTP(KTiPO&sub4;).
Die Oberfläche des Elements 1b aus einem nichtlinearen optischen Kristall,
die dem Lasermedium 15 zugewandt ist, ist die o. g. Reflexionsfläche 16R.
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Die Reflexionsfläche 14R ist eine reflektierende Oberfläche mit
Wellenlängen-Selektivität, wie bei einem dichroitischen Spiegel. Die
Reflexionsfläche 14R lässt das von der Laserdiode 11 abgestrahlte Pumplicht mit einer
Wellenlänge von 810 nm durch, während sie den im Lasermedium 15 erzeugten
Laserstrahl der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektiert.
Andererseits ist auch die Reflexionsfläche 14R eine reflektierende
Oberfläche mit Wellenlängen-Selektivität, ähnlich der Reflexionsfläche 16R. D. h.,
dass die Reflexionsfläche 16R den im Lasermedium 15 erzeugten Laserstrahl
der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektiert, während sie
den durch das Element 16 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
erzeugten Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit einer Wellenlänge von 532 nm
durchlässt. Durch die Laserstrahlschwingung wird dafür gesorgt, dass der im
Lasermedium 15 erzeugte Laserstrahl der Grundwelle zwischen den
Reflexionsflächen 14R und 16R des Resonators wiederholt hin und her läuft. Die
optische Achse der Viertelwellenlängen-Platte 14 ist unter einem Azimutwinkel Θ
= 45º in Bezug auf die optische Achse des Elements 16 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall schräggestellt, wie es in der o. g. JP-Patent-Kokai-
Veröffentlichung Nr. 01-220879 offenbart ist.
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Das aus der Laserdiode 11 austretende Pumplicht wird durch die Linse 12 so
konvergiert, dass es über die Reflexionsfläche 14R auf das Lasermedium 15
fällt. Auf Grundlage des Pumplichts erzeugt das Lasermedium 15 den
Laserstrahl der Grundwelle, der auf das Element 16 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall fällt. Dieses Element 16 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall erzeugt den Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit einer
Frequenz, die dem Doppelten der Frequenz des Laserstrahls der Grundwelle
entspricht. Der Laserstrahl der Grundwelle läuft zwischen den
Reflexionsflächen 14R und 16R hin und her, um Laserschwingung zu erzielen. Die o. g.
Phasenanpassung vom Typ II wird durch die Viertelwellenlängen-Platte
ausgeführt, die eine in den Resonator 13 eingesetzte doppelbrechende Platte ist.
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Außerdem ist die Reflexionsfläche 14R der Viertelwellenlängen-Platte 14 mit
einer Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen für den Laserstrahl der
Grundwelle und mit einer Transmissionsfläche 14T mit einer
Antireflexionsbeschichtung für den Laserstrahl der Grundwelle versehen, wobei die
Reflexionsfläche 14R und die Transmissionsfläche 14T parallel zueinander
verlaufen. Demgemäß ist es möglich, Mehrfachreflexion innerhalb der
Viertelwellenlängen-Platte 14 auszunutzen.
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Wenn die Verluste in der Viertelwellenlängen-Platte 14 vernachlässigt
werden, ist das Reflexionsvermögen Rm bei Mehrfachreflexion wie folgt gegeben:
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wobei RHR das Reflexionsvermögen der Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen für den Laserstrahl der Grundwelle auf der Reflexionsfläche 14R ist,
RAR das Restreflexionsvermögen der Antireflexionsbeschichtung der
Transmissionsfläche 14T ist und Δ = 4πnD/λ gilt, wobei λ ist, D die Dicke der
Viertelwellenlängen-Platte 14 ist und n der Brechungsindex der
Viertelwellenlängen-Platte 14 ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass das Restreflexionsvermögen RAR der
Antireflexionsbeschichtung in der Größenordnung von 0,1% liegt. Wenn die
Antireflexionsbeschichtung auf beide Oberflächen aufgebracht wird, wie beim
bekannten Generator, kommt es bis zu 0,4% Reflexion bei einem einzelnen
Durchlauf (0,8% bei einer hin und her laufenden Durchlauf), was den
Wirkungsgrad wegen Resonatorverlusten senkt. Außerdem werden zwischen den zwei
Polarisationsmodi unterschiedliche Verluste erzeugt, so dass wegen
räumlichem Lochbrennen keine stabile Schwingung erzeugt werden kann.
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Jedoch ist, bei der vorliegenden Anordnung, die Reflexionsfläche 14R der
Viertelwellenlängen-Platte 14 mit einer Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen versehen, wie oben beschrieben. Wenn die Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen aufgebracht wird, kann das Reflexionsvermögen RHR im
Allgemeinen bis auf 99,9% oder mehr erhöht werden. Wenn dieser Wert für
das Reflexionsvermögen RHR = 1 (0,999...) in die Formel (3) eingesetzt und
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Folgendes berechnet:
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wobei das Reflexionsvermögen RHR, wenn die Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen auf die Oberfläche 14R der Viertelwellenlängen-Platte 14 mit
hohem Reflexionsvermögen aufgetragen ist, unabhängig von Schwankungen des
Restreflexionsvermögens RAR der Antireflexionsbeschichtung, Schwankungen
bei Herstelltoleranzen oder der Wärmeausdehnung oder Schwankungen der
effektiven Dicken in der Größenordnung der Dicke der Viertelwellenlängen-
Platte 14 dauernd eins ist. D. h., dass dann, wenn die Beschichtung mit
hohem Reflexionsvermögen auf die Reflexionsfläche 14R der
Viertelwellenlängen-Platte 14 aufgebracht wird, der Wirkungsgrad nicht wegen
Resonatorverlusten abnimmt, während es zwischen den Polarisationsmodi zu keiner
Verlustdifferenz kommt, so dass stabile Schwingung auf eine Art frei von
räumlichem Lochbrennen erzielt werden kann.
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Wenn für das Reflexionsvermögen RHR der Reflexionsfläche 14R der
Viertelwellenlängen-Platte 14 kein Wert von 99,9% erzielt wird, oder wenn es zu
Verlusten aufgrund einer Absorption innerhalb der
Viertelwellenlängen-Platte 14 oder zu Beugung während der Mehrfachreflexion kommt, kann in die
Formel (4) als effektives Reflexionsvermögen ein solcher Wert des
Reflexionsvermögens eingesetzt werden, der 99,9% vermindert um die Verluste
entspricht. Die Tabelle 2 zeigt Beispiele für den Maximalwert * (Rm(max)) und
den Minimalwert (Rm(min)) des Reflexionsvermögens Rm bei Mehrfachreflexion
abhängig vom effektiven Reflexionsvermögen, wie sich aus Änderungen in Δ
ergebend. In der Tabelle 2 ist das RestReflexionsvermögen RAR der
Antireflexionsbeschichtung auf 0,1% eingestellt. Andererseits repräsentiert
(Rm(max)-(Rm(min)) die Maximaldifferenz der Verluste bei hin und her
laufen.
TABELLE 2
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Aus der Tabelle 2 ist es erkennbar, dass, selbst bei einem Wert von RHR von
99,9%, der Wert von (Rm(max))-(Rm(min)) bei der vorliegenden ersten
Ausführungsform 0,126% beträgt, was ungefähr ein Sechstel der
Maximaldifferenz von 0,8% für Hin- und Herlauf bei den herkömmlichen doppelseitigen
Antireflexionsbeschichtungen ist. Es wird darauf hingewiesen, dass bei
tatsächlichen Systemen kaum ein effektives Reflexionsvermögen unter 99,5%
auftritt. Daraus ist erkennbar, dass die Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen auf einer Oberfläche der Viertelwellenlängen-Platte 14 zu einer
Verlustdifferenz zwischen den zwei Polarisationsmodi führt, die kleiner als
beim bekannten Generator ist.
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Nun wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen gemäß einer
zweiten Anordnung erläutert.
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Fig. 8(A) zeigt die zweite Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen, und Fig. 8(B) zeigt die Beziehung zwischen der Ausrichtung
der Viertelwellenlängen-Platte 14 und der Ausrichtung der optischen Achse,
die von einem als konkave Strahlkonvergierlinse wirkenden Spiegel umgelenkt
wird.
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Gemäß Fig. 8(A) wird ein Laserstrahl als Pumplaserstrahl von einer ein
Halbleiter-Laserbauteil bildenden Laserdiode 21 als Pumplichtquelle
abgestrahlt. Das Pumplaserlicht wird durch eine Linse 22 so konvergiert, dass
es durch eine Viertelwellenlängen-Platte 24 hindurch auf ein z. B. aus
Nd:YAG 25 bestehendes Lasermedium fällt, wobei eine Oberfläche 24R der
Viertelwellenlängen-Platte mit einer Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen beschichtet ist und die andere Oberfläche 24T mit einer
Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist. Die Oberflächen 24R, 24T sind parallel
zueinander eingestellt. Das Lasermedium 25 reagiert auf einfallendes
Pumplicht, um den Laserstrahl der Grundwelle zu erzeugen, dessen optische Achse
durch eine konkave Reflexionsfläche 26R einer konkaven
Strahlkonvergierlinse 26 unter einem wahlfreien Winkel so umgelenkt wird, dass der Strahl auf
ein Element 27 aus einem nichtlinearen optischen Kristall aus z. B.
KTP(KTiOPO&sub4;) fällt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Oberfläche der
Viertelwellenlängen-Platte 24, die konkave Reflexionsfläche 26R der
konkaven Strahlkonvergierlinse 26 und die Stirnfläche 27R des Elements 27 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall die einen Resonator 23 bildenden
Reflexionsflächen darstellen.
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Ähnlich wie beim bei der vorigen Anordnung verwendeten Element 16 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall erzeugt das Element 27 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall bei Phasenanpassung vom Typ II einen
Laserlichtstrahl der zweiten Harmonischen mit einer Frequenz, die das Doppelte der
Frequenz des Laserstrahls der Grundwelle ist. Die Reflexionsfläche 24R der
Viertelwellenlängen-Platte 24 weist ähnliche Eigenschaften wie die
Reflexionsfläche 14R der Viertelwellenlängen-Platte 14 auf. Ähnlich wie die
Reflexionsfläche 16R beim Element 16 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
der vorigen Ausführungsform verfügen die Reflexionsfläche 27R des Elements
27 aus einem nichtlinearen optischen Kristall und die Reflexionsfläche 26R
der konkaven Strahlkonvergierlinse 26 über die Eigenschaften, dass sie den
Laserstrahl der Grundwelle reflektieren und den Laserstrahl der zweiten
Harmonischen durchlassen. Diese Reflexionsflächen 24R, 26R und 27R können
aus dichroitischen Spiegeln bestehen. So läuft der vom Lasermedium 25
erzeugte Laserstrahl der Grundwelle zwischen diesen Reflexionsflächen 24R,
26R und 27R hin und her, um eine Laserstrahlschwingung zu bewirken.
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Die optische Achse des Laserstrahls der Grundwelle wird durch die konkave
Strahlkonvergierlinse 26 innerhalb des Resonators 23 abgelenkt, um zu
verhindern, dass der Durchmesser dieses Laserstrahls der Grundwelle zunimmt.
Um die Mehrfachreflexion an der Viertelwellenlängen-Platte innerhalb des
Resonators auszunutzen, ist es erforderlich, dass der auf sie fallende
Laserstrahl ein kollimierter Strahl ist. Aus diesem Grund sind die zwei
Reflexionsflächen des Resonators zueinander parallel eingestellt. Wenn
jedoch der Laserstrahl der Grundwelle zwischen den parallelen
Reflexionsflächen hin- und herläuft, nimmt sein Durchmesser allmählich zu, so dass im
Element aus einem nichtlinearen optischen Kristall der Laserstrahl der
zweiten Harmonischen nicht effizient erzeugt werden kann. Um eine derartige
Situation zu vermeiden, wird die optische Achse des Laserstrahls der
Grundwelle vom Lasermedium 25 durch die als Lichtstrahl-Umlenkeinrichrtung
wirkende Reflexionsfläche 26R der konkaven Strahlkonvergierlinse 26 umgelenkt,
um auf das Element 27 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
konvergiert zu werden.
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Wenn jedoch die konkave Strahlkonvergierlinse 26 innerhalb des Resonators
23 verwendet wird und der Eintrittswinkel des Laserstrahls der Grundwelle
rechtwinklig verläuft, wohingegen die durch eine gestrichelte Linie an der
konkaven Strahlkonvergierlinse 26 angedeutete Richtung nicht rechtwinklig
ist, kommt es wegen des schrägen Auftreffens zu einer kleinen
Reflexionsvermögen-Differenz zwischen dem auf die Reflexionsfläche 26R der Linse 26
fallenden Laserstrahl der Grundwelle und der Polarisationsrichtung. Die
Reflexionsvermögen-Differenz führt zu einer Verlustdifferenz zwischen den
zwei Polarisationsmodi.
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So ist die Ablenkausrichtung des konkaven Strahlkonvergierspiegels 26 bei
der vorliegenden zweiten Ausführungsform so ausgewählt, dass sie in einer
Ebene liegt, die einen Winkel von 45º zur optischen Schwingungsachse und
zur optischen Achse der Viertelwellenlängen-Platte 24 bildet, die die
optische Schwingungsachse enthält. Auf diese Weise bilden die Ausrichtung der
charakteristischen Polarisation und die Ausrichtung der
Viertelwellenlängen-Platte 24 einen Winkel von 45º in Bezug auf die Ausrichtungsdifferenz,
hinsichtlich des Reflexionsvermögens der konkaven Strahlkonvergierlinse 26,
um die Differenz hinsichtlich des Reflexionsvermögens zu beseitigen.
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Außerdem ist bei der vorliegenden zweiten Anordnung der effektive Abstand L
zwischen der Reflexionsfläche 26R der Strahlkonvergierlinse 26 und der
Reflexionsfläche 27R des Elements 27 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall so ausgewählt, dass er geringfügig größer als die Brennweite der
Strahlkonvergierlinse 26 ist. Auf diese Weise kann der Laserstrahl als
extrem kleiner Fleck auf das Element 27 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall konvergiert werden, so dass der reflektierte Laserstrahl aufgrund
der Funktion der Reflexionsfläche 26R der Strahlkonvergierlinse 26 einen im
Wesentlichen kollimierten Lichtstrahl bildet.
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Aus dem Vorstehenden ist es erkennbar, dass die Verlustdifferenz zwischen
den zwei Polarisationsmodi bei der vorliegenden zweiten Anordnung wie bei
der vorigen Anordnung beseitigt werden kann, um eine stabile Schwingung
frei von räumlichem Lochbrennen zu ermöglichen. Außerdem sind, da der durch
die Viertelwellenlängen-Platte 24 geschickte Lichtstrahl im Wesentlichen
kollimiert ist und der Abweichungswinkel eher klein ist, Verluste
verringert, wie sie andernfalls durch bei Mehrfachreflexion hervorgerufene
Beugung hervorgerufen würden.
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Fig. 9 zeigt eine dritte Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen.
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In Fig. 9 wird Pumplicht von einer ein Halbleiter-Laserelement bildenden
Laserdiode 31 als Pumplichtquelle abgestrahlt. Das Pumplicht wird durch
eine Linse 32 so konvergiert, dass es durch eine Viertelwellenlängen-Platte
34 auf ein Lasermedium 35 aus z. B. Nd:YAG fällt, wobei eine Oberfläche 34R
der Viertelwellenlängen-Platte mit einer Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen
beschichtet ist und ihre andere Oberfläche 34T mit einer
Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist. Die Oberflächen 34R, 34T sind
zueinander parallel. Die eine Fläche des Lasermediums 35 ist als konvexe Fläche
ausgebildet. Das Lasermedium 35 reagiert auf das einfallende Pumplicht, um
einen Laserstrahl der Grundwelle zu erzeugen, der auf ein Element 36 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall aus z. B. KTP(KTiOPO&sub4;) fällt. Die
Oberfläche 34R der Viertelwellenlängen-Platte 34 und eine Stirnfläche 36R
des Elements 36 aus einem nichtlinearen optischen Kristall bilden
Reflexionsflächen eines Resonators 33.
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Ähnlich wie das bei der ersten Anordnung verwendete Element 16 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall erzeugt das Element 36 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall durch Phasenanpassung vom Typ II einen
Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit einer Frequenz, die das Doppelte
derjenigen des Laserstrahls der Grundwelle ist. Die Reflexionsfläche 34R der
Viertelwellenlängen-Platte 34 weist ähnliche Eigenschaften wie die
Reflexionsfläche 14R der Viertelwellenlängen-Platte 14 der vorigen ersten
Ausführungsform auf. In ähnlicher Weise wie die Reflexionsfläche 16R des Elements
16 aus einem nichtlinearen optischen Kristall bei der vorigen ersten
Ausführungsform weist die Reflexionsfläche 36R des Elements 36 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall die Eigenschaften des Reflektierens des
Laserstrahls der Grundwelle und des Durchlassens des Laserstrahls der
zweiten Harmonischen auf. Diese Reflexionsflächen 34R, 36R können aus
dichroitischen Spiegeln bestehen. Der im Lasermedium 35 erzeugte Laserstrahl der
Grundwelle läuft zwischen den Reflexionsflächen 34R und 36R des
Laserresonators 33 hin und her, um für eine Schwingung des Laserstrahls zu sorgen.
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Die Fläche 35a des Lasermediums 35 ist konvex, um zu verhindern, dass der
Durchmesser des auf das Element 36 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall fallenden Laserstrahls größer wird, wie bei der vorigen zweiten
Anordnung. D. h., dass bei der vorliegenden dritten Ausführungsform dafür gesorgt
ist, dass der Laserstrahl der Grundwelle, dessen Durchmesser durch die
konvexe Fläche 35a des Lasermediums 35 verkleinert wurde, auf das Element
36 aus einem nichtlinearen optischen Kristall trifft, um wirkungsvoll den
Laserstrahl der zweiten Harmonischen zu erzeugen. Außerdem kann bei der
vorliegenden Ausführungsform die Verlustdifferenz zwischen den zwei
Polarisationsmodi beseitigt werden, wie bei der obigen ersten und zweiten
Ausführungsform, um stabile Schwingung ohne räumliches Lochbrennen zu erzielen.
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Fig. 10 zeigt eine vierte Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von
Laserstrahlen.
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In Fig. 10 wird Pumplicht von einer ein Halbleiter-Laserelement bildenden
Laserdiode 41 als Pumplichtquelle abgestrahlt. Das Pumplicht wird durch
eine Linse 42 konvergiert, um durch eine Viertelwellenlängen-Platte 44,
deren eine Oberfläche 44R mit einer Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen beschichtet ist und deren andere Oberfläche 44T mit einer
Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist, auf ein Lasermedium 45 zu fallen. Wenn das
Lasermedium 45 mit dem anregenden Lichtstrahl bestrahlt wird, wird in ihm
eine Wärmelinse erzeugt. Eine derartige Wärmelinse wird durch eine
Wellenfront-Aberration erzeugt, zu der es entlang der optischen Achse des
Lasermediums dadurch kommt, dass ein Teilales Pumplichtstrahls von der
Laserdiode 41 in Wärme umgesetzt wird, was die Temperaturverteilung und damit die
Verteilung des Brechungsindex im Lasermedium ungleichmäßig macht. D. h.,
dass dann, wenn Pumplicht auf das Lasermedium 45 fällt, die Wärmelinse in
ihm als konvexe Linse wirkt, um den Durchmesser des vom Lasermedium 45
erzeugten Laserstrahls der Grundwelle zu konvergieren. Die Oberfläche 44R
und die Oberfläche 44T verlaufen parallel zueinander. Der Laserstrahl der
Grundwelle fällt auf das Element 46 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall aus z. B. KTP(KTiOPO&sub4;). Die Oberfläche 44R der Viertelwellenlängen-
Platte 44 und eine Stirnfläche 46R des Elements 46 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall bilden die Reflexionsflächen eines Resonators 43.
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Ähnlich wie beim bei der ersten Anordnung verwendeten Element 16 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall erzeugt das Element 46 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall durch Phasenanpassung vom Typ II einen
Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit einer Frequenz, die das Doppelte
derjenigen des Laserstrahls der Grundwelle ist. Die Reflexionsfläche 44R der
Viertelwelhenlängen-Platte 44 verfügt über ähnliche Eigenschaften wie die
Reflexionsfläche 14R der Viertelwellenlängen-Platte 14 der vorigen ersten
Ausführungsform. Ähnlich wie die Reflexionsfläche 16R des Elements 16 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall der vorigen ersten Ausführungsform
weist die Reflexionsfläche 46R des Elements 46 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall die Eigenschaften des Reflektierens des Laserstrahls der
Grundwelle und des Durchlassens des Laserstrahls der zweiten Harmonischen
auf. Diese Reflexionsflächen 44R, 46R können als dichroitische Spiegel
ausgebildet werden. Der im Lasermedium 45 erzeugte Laserstrahl der
Grundwelle läuft zwischen den Reflexionsflächen 44R und 46R des Laserresonators
43 hin und her, um für das Schwingen des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen zu sorgen.
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Die im Lasermedium 45 erzeugte Wärmelinse spielt die Rolle, zu verhindern,
dass der Durchmesser des auf das Element 46 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall fallenden Laserstrahls größer wird, wie bei der vorigen
zweiten und dritten Ausführungsform. D. h., dass bei der vorliegenden
vierten Ausführungsform dafür gesorgt ist, dass der Laserstrahl der Grundwelle
mit durch die im Lasermedium 45 erzeugten Wärmelinse verringertem
Durchmesser auf das Element 46 aus einem nichtlinearen optischen Kristall fällt, um
wirkungsvoll den Laserstrahl der zweiten Harmonischen zu erzeugen. Außerdem
kann bei der vorliegenden Ausführungsform, wie bei der o. g. ersten bis
dritten Ausführungsform, die Verlustdifferenz zwischen den zwei
Polarisationsmodi beseitigt werden, um stabile Schwingung frei von räumlichem
Lochbrennen zu erzielen.
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Fig. 11 zeigt eine Anordnung eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
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In Fig. 11 wird Pumplicht von einer ein Halbleiter-Laserelement bildenden
Laserdiode 51 als Pumplichtquelle abgestrahlt. Das Pumplicht wird durch
eine Linse 52 konvergiert, um durch eine Viertelwellenlängen-Platte 54,
deren eine Oberfläche 54R mit einer Beschichtung mit hohem
Reflexionsvermögen beschichtet ist und deren andere Oberfläche 54T mit einer
Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist, auf ein Lasermedium 55 zu fallen. Das
Lasermedium 55 ist z. B. ein solches aus Nd:YAG. Das Lasermedium 55 erzeugt
auf den einfallenden Pumplichtstrahl hin einen Laserstrahl der Grundwelle.
Der Laserstrahl der Grundwelle fällt durch eine zwischen das Lasermedium 55
und ein Element 57 aus einem nichtlinearen optischen Kristall eingefügte
konvexe Linse 56 auf das genannte Element 57 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall aus z. B. KTP(KTiOPO&sub4;). Die Oberfläche 54R der
Viertelwellenlängen-Platte 54 sowie eine Stirnfläche 56R des Elements 56 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall bilden die Reflexionsflächen eines
Resonators 53.
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Ähnlich wie beim bei der ersten Anordnung verwendeten Element 16 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall erzeugt das Element 56 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall durch Phasenanpassung vom Typ II einen
Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit einer Frequenz, die das Doppelte
derjenigen des Laserstrahls der Grundwelle ist. Die Reflexionsfläche 54R der
Viertelwellenlängen-Platte 54 verfügt über ähnliche Eigenschaften wie die
Reflexionsfläche 14R der Viertelwellenlängen-Platte 14 der vorigen ersten
Ausführungsform. Ähnlich wie die Reflexionsfläche 16R des Elements 16 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall bei der vorigen ersten
Ausführungsform verfügt die Reflexionsfläche 56R des Elements 56 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall über die Eigenschaften des Reflektierens des
Laserstrahls der Grundwelle und des Durchlassens des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen. Diese Reflexionsflächen 54R, 56R können aus dichroitischen
Spiegeln bestehen. Der im Lasermedium 45 erzeugte Laserstrahl der
Grundwelle läuft zwischen den Reflexionsflächen 54R und 56R des Laserresonators 53
wiederholt hin und her, um für eine Schwingung des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen zu sorgen.
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Die konvexe Linse 56 ist zwischen das Lasermedium und das Element 57 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall eingefügt, um zu verhindern, dass
der Durchmesser des auf es fallenden Laserstrahls größer wird, ähnlich wie
bei der oben beschriebenen zweiten bis vierten Anordnung. D. h., dass die
konvexe Linse 56 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen das
Lasermedium 55 und das Element 57 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
eingefügt ist, um den Durchmesser des auf es fallenden Laserstrahls der
Grundwelle zu verringern, um einen effizienteren Laserstrahl der zweiten
Harmonischen zu erzeugen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann,
ähnlich wie bei der ersten bis vierten Anordnung, die Verlustdifferenz
zwischen den zwei Polarisationsmodi beseitigt werden, um stabile Schwingung,
frei von räumlichem Lochbrennen, zu erzeugen.
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Fig. 12 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
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In Fig. 12 wird Pumplaserlicht von einer Laserdiode 61 als
Halbleiter-Laserelement als Anregungslaser-Lichtquelle abgestrahlt. Das Pumplicht wird
durch eine Linse 62 konvergiert, um über eine Viertelwellenlängen-Platte 63
mit einer Reflexionsfläche 63R, die im Wesentlichen 100% des Laserstrahls
der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektiert und im
Wesentlichen 100% des Pumplichts mit einer Wellenlänge von 810 nm durchlässt,
auf ein Lasermedium 64 aus z. B. Nd:YAG zu fallen. In der folgenden
Beschreibung bedeutet eine Reflexionsfläche eine Reflexionsfläche für den
Laserstrahl der Grundwelle und eine Transmissionsfläche für den Laserstrahl
der zweiten Harmonischen oder das Pumplicht. Das Lasermedium 54 reagiert
auf das einfallende Pumplicht, um den Laserstrahl der Grundwelle zu
erzeugen. Der Laserstrahl der Grundwelle wird durch einen Planspiegel 65 und
einen konkaven Spiegel 66, der vorhanden ist, um den Lichtpfad des Laserstrahls
der Grundwelle abzulenken, auf ein Element 64 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall aus z. B. KTP(KTiOPO&sub4;) geführt. Der Planspiegel 65
und der konkave Spiegel 66 sind mit einer planaren Reflexionsfläche 65R und
einer konkaven Reflexionsfläche 66R versehen, die so aufgebracht sind, dass
sie im Wesentlichen 100% des Laserstrahls der Grundwelle mit einer
Wellenlänge von 1064 nm, der schräg auffällt, reflektieren und im Wesentlichen
100% des Laserstrahls der zweiten Harmonischen mit einer Wellenlängen von
532 nm, der schräg auffällt, durchlassen.
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Das Element 67 aus einem nichtlinearen optischen Kristall erzeugt durch
Phasenanpassung vom Typ II einen Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit
einer Frequenz, die das Doppelte derjenigen des Laserstrahls der Grundwelle
ist. Wenn die Wellenlänge λ des Laserstrahls der Grundwelle 1064 nm
beträgt, beträgt die Wellenlänge des Laserstrahls der zweiten Harmonischen
λ/2 oder 532 nm. Ähnlich wie der Planspiegel 65 und der konkave Spiegel 66
verfügt das Element 67 aus einem nichtlinearen optischen Kristall über eine
Reflexionsfläche 67R mit einer Beschichtung mit Reflektieren von im
Wesentlichen 100% des Laserstrahls der Grundwelle mit der Wellenlänge von 1064
nm und zum Durchlassen von im Wesentlichen 100% des Laserstrahls der
zweiten Harmonischen mit der Wellenlänge von 532 nm.
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Wie bereits beschrieben, weisen der Planspiegel 65 und der konkave Spiegel
66 für den schräg auftreffenden Laserstrahl der Grundwelle hohes
Reflexionsvermögen auf, während sie für den Laserstrahl der zweiten Harmonischen
hohes Transmissionsvermögen aufweisen. Der vom Lasermedium 64 erzeugte
Laserstrahl der Grundwelle wird durch den Planspiegel 65 und den konkaven
Spiegel 66 im Wesentlichen vollständig reflektiert, um auf das Element 67
aus einem nichtlinearen optischen Kristall zu fallen. Dieses Element 67 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall reflektiert den einfallenden
Laserstrahl der Grundwelle mittels seiner Reflexionsfläche 67R, um dafür zu
sorgen, dass er über den konkaven Spiegel 66 und den Planspiegel 65 auf die
Viertelwellenlängen-Platte 63 fällt. Demgemäß läuft der im Lasermedium 64
erzeugte Laserstrahl der Grundwelle zwischen dem Planspiegel 65 und dem
konkaven Spiegel 66 zwischen den Reflexionsflächen 67R und 63R des
Laserresonators hin und her, um für Laserschwingung zu sorgen. Der Laserstrahl der
zweiten Harmonischen wird im Inneren des Elements 67 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall erzeugt und durch die Reflexionsfläche 67R
hindurchgestrahlt, um nach außen abgestrahlt zu werden. Es wird darauf hingewiesen,
dass die Reflexionsfläche 67R nicht 100% des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen durchlässt, sondern denselben im Umfang von einigen bis einigen
10%
reflektiert. Wenn jedoch gewährleistet ist, dass die
Reflexionsflächen 67R, 66R, 65R und 63R jeweils 10% des auf sie treffenden
Laserstrahls der zweiten Harmonischen reflektieren, wird das durch die
Reflexionsfläche 67R reflektierte Licht fünf Mal reflektiert, bevor es erneut zur
Reflexionsfläche 67R zurückkehrt, so dass das effektive Reflexionsvermögen
R 0,001% entspricht. Demgemäß ist es möglich, obwohl das
Reflexionsvermögen einer Reflexionsfläche 10% beträgt, durch die fünfmalige Reflexion die
Interferenz auf ein vernachlässigbares Maß zu senken.
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D. h., dass bei der vorliegenden Anordnung der Planspiegel 65 und der
konkave Spiegel 66 dazu verwendet werden, den Lichtpfad innerhalb des Resonators
abzulenken, um das effektive Reflexionsvermögen zu senken und Schwankungen
der Lichtintensität zu verringern. Außerdem ist es durch Anbringen von drei
oder mehr Spiegeln im optischen Pfad des Resonators zum Ablenken des
optischen Pfads möglich, Schwankungen in der Lichtintensität weiter zu
verringern. Wenn im Lichtpfad nur ein Spiegel vorhanden ist, kann es zu
dreimaliger Reflexion kommen, wenn nämlich die Reflexion nicht mehr als 4,6% pro
Reflexionsfläche beträgt, und das effektive Reflexionsvermögen kann auf
0,01% gesenkt werden, um Intensitätsschwankungen auf weniger als 2% zu
verringern.
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Fig. 13 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
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In Fig. 13 wird Pumplaserlicht von einer ein Halbleiter-Laserelement
bildenden Laserdiode 71 als Pumplaser-Lichtquelle abgestrahlt. Das Pumplicht wird
durch eine Linse 72 konvergiert, um durch eine Viertelwellenlängen-Platte
73 mit einer Reflexionsfläche 73R, die im Wesentlichen 100% des
Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektiert und im
Wesentlichen 100% des Pumplichts mit einer Wellenlänge von 810 nm
durchlässt, auf ein Lasermedium 74 aus z. B. Nd:YAG zu fallen. Das Lasermedium
74, das auf den einfallenden Pumplaserstrahl hin den Laserstrahl der
Grundwelle erzeugt, verfügt über eine Fläche 74a innerhalb des Resonators, die
schräg zur optischen Achse ausgebildet ist. Der Laserstrahl der Grundwelle
wird durch einen Planspiegel 75 und einen konkaven Spiegel 76
hindurchgestrahlt, der den optischen Pfad des Laserstrahls der Grundwelle zu einem
Element 77 aus einem nichtlinearen optischen Kristall unter Verwendung von
KTP(KTiOPO&sub4;) ablenkt. Der Planspiegel 75 und der konkave Spiegel 76
verfügen über eine ebene Reflexionsfläche 75R und eine konkave Reflexionsfläche
76R mit einer Beschichtung zum Reflektieren von im Wesentlichen 100% des
auftreffenden Laserstrahls
der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm
und zum Durchlassen von im Wesentlichen 100% des auftreffenden
Laserstrahls der zweiten Harmonichen mit einer Wellenlänge von 532 nm. Das
Element 77 aus einem nichtlinearen optischen Kristall verfügt auch über eine
Fläche 77a innerhalb des Resonators, die schräg zur optischen Achse des
Generators ausgebildet ist.
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Die Fläche 74a des Lasermediums 74 und die Fläche 77a des Elements 77 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall sind schräg in Bezug auf die
optische Achse des Resonators ausgebildet, um die optische Achse des
Laserstrahls der Grundwelle in Bezug auf diejenige des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen zu versetzen. Wenn die Oberfläche 74a des Lasermediums 74
innerhalb des Resonators schräg ausgebildet ist, wie in Fig. 14 dargestellt,
sind die optischen Achsen aufgrund der Differenz der Brechungsindizes
(Dispersion) relativ gegeneinander versetzt, zu der es durch die
Wellenlängendifferenz zwischen dem Laserstrahl der Grundwelle und dem Laserstrahl der
zweiten Harmonischen kommt. D. h., dass der Laserstrahl der Grundwelle über
eine optische Achse in der mit n gekennzeichneten Richtung verfügt, während
der Laserstrahl der zweiten Harmonischen eine optische Achse in der mit m
gekennzeichneten Richtung aufweist. In ähnlicher Weise führt das Element 77
aus einem nichtlinearen optischen Kristall zu einer Ablenkung des optischen
Pfads des Laserstrahls der Grundwelle von dem des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen.
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Ähnlich wie beim Element 67 aus einem nichtlinearen optischen Kristall bei
der vorigen Anordnung verfügt das Element 77 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall über eine Reflexionsfläche 67R zum Erzeugen eines
Laserstrahls der zweiten Harmonischen mit einer Frequenz, die das Doppelte
derjenigen des Laserstrahls der Grundwelle ist, durch Phasenanpassung vom Typ
II.
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Der Planspiegel 75 und der konkave Spiegel 76 weisen ähnliche Eigenschaften
wie diejenigen bei der vorigen Anordnung auf. D. h., dass der durch das
Lasermedium 74 erzeugte Laserstrahl der Grundwelle durch den Planspiegel 75
und den konkaven Spiegel 76 im Wesentlichen vollständig reflektiert wird,
um auf das Element 77 aus einem nichtlinearen optischen Kristall zu fallen.
Dieses Element 77 aus einem nichtlinearen optischen Kristall sorgt dafür,
dass der auf es auftreffende Laserstrahl der Grundwelle durch seine
Reflexionsfläche 77R reflektiert wird, um über den konkaven Spiegel 76 und den
Planspiegel 75 auf die Viertelwellenlängen-Platte 73 zu fallen. So läuft
der vom Lasermedium 74 erzeugte Laserstrahl der Grundwelle zwischen dem
Planspiegel 75 und dem konkaven Spiegel 76 zwischen der Reflexionsfläche
77R und der Reflexionsfläche 73R des Laserresonators hin und her, um
Laserschwingung zu erzielen. Der Laserstrahl der zweiten Harmonischen wird
innerhalb des Elements 77 aus einem nichtlinearen optischen Kristall erzeugt
und durch die Reflexionsfläche 77R hindurchgestrahlt, um aus dem
Laserresonator heraus abgestrahlt zu werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die
Reflexionsfläche 77R nicht 100% des Laserstrahls der zweiten Harmonischen
durchlässt, sondern diesen im Umfang von einigen bis einigen 10% desselben
reflektiert. Jedoch wird selbst dann, wenn die Reflexionsflächen 77R, 76R,
75R und 73R jeweils 10% des auf sie treffenden Laserstrahls der zweiten
Harmonischen reflektieren, das an der Reflexionsfläche 77R reflektierte
Licht fünf Mal reflektiert, bevor es erneut zur Reflexionsfläche 77R
zurückkehrt, so dass das effektive Reflexionsvermögen R 0,001% entspricht.
Demgemäß wird es möglich, obwohl das Reflexionsvermögen einer
Reflexionsfläche 10% beträgt, durch die fünfmalige Reflexion die Interferenz auf ein
vernachlässigbares Maß zu senken.
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D. h., dass bei der vorliegenden Anordnung der Planspiegel 75 und der
konkave Spiegel 76 vorhanden sind, um den optischen Pfad innerhalb des
Resonators abzulenken, um das effektive Reflexionsvermögen und
Intensitätsschwankungen zu verringern. Außerdem sind die Flächen 74a, 77a des Lasermediums
74 und des Elements 77 aus einem nichtlinearen optischen Kristall innerhalb
des Resonators zur optischen Achse desselben schräggestellt, um die
optische Achse des Laserstrahls der Grundwelle gegenüber der des Laserstrahls
der zweiten Harmonischen abzulenken, um die Interferenz zwischen
Laserstrahlen der zweiten Harmonischen zu verringern.
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Fig. 15 zeigt eine Anordnung einer nicht zur Erfindung gehörenden
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
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In Fig. 15 wird von einer ein Halbleiter-Laserelement bildenden Laserdiode
81 als Anregungslaser-Lichtquelle Pumplaserlicht abgestrahlt. Das Pumplicht
wird durch eine Linse 42 konvergiert, um über eine Viertelwellenlängen-
Platte 83 mit einer Reflexionsfläche 83R, die im Wesentlichen 100% des
Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektiert
und im Wesentlichen 100% des Pumplichts mit einer Wellenlänge von 810 nm
durchlässt, auf ein Lasermedium 84 aus z. B. Nd:YAG zu fallen. Das
Lasermedium 84 reagiert auf das einfallende Pumplicht, um einen Laserstrahl der
Grundwelle zu erzeugen. Das Lasermedium 84 verfügt über eine Fläche 84a
innerhalb
des Resonators, die sich schräg in Bezug auf die optische Achse
des Resonators erstreckt. Der Laserstrahl der Grundwelle wird über eine
Blende 88 durch einen Planspiegel 85 und einen konkaven Spiegel 86 und eine
andere Blende 88 in seinem optischen Pfad so abgelenkt, dass er auf ein
Element 87 aus einem nichtlinearen optischen Kristall aus KTP(KTiOPO&sub4;)
fällt. Die Blende 88 ist an einem ersten Ende des optischen Pfads
vorhanden, um den Durchmesser des Lichtpfads einzugrenzen, während die Blende 89
am entgegengesetzten Ende des optischen Pfads vorhanden ist. Der
Planspiegel 85 und der konkave Spiegel 86 sind mit einer planaren Reflexionsfläche
85R bzw. einer konkaven Reflexionsfläche 86R versehen. Diese
Reflexionsflächen 85R, 86R sind so beschichtet, dass sie im Wesentlichen 100% des
einfallenden Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm
reflektieren und im Wesentlichen 100% des einfallenden Laserstrahls der
zweiten Harmonischen mit einer Wellenlänge von 532 nm durchlassen. Die
Oberfläche 87a des Elements 87 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
innerhalb des Resonators ist schräg in Bezug auf die optische Achse des
Resonators ausgebildet.
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Die im Resonator vorhandenen Flächen 84a, 87a des Lasermediums 84 und des
Elements 87 aus einem nichtlinearen optischen Kristall sind schräg zur
optischen Achse ausgebildet, um die optischen Achsen des Laserstrahls der
Grundwelle und des Laserstrahls der zweiten Harmonischen voneinander
abzulenken, wie bei der oben beschriebenen vorigen Anordnung.
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Ähnlich wie beim Element 67 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
gemäß Fig. 12 verfügt das Element 87 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall über eine Reflexionsfläche 87a mit Eigenschaften, die denen bei der
sechsten Ausführungsform ähnlich sind, mit solcher Ausgestaltung, dass der
Laserstrahl der zweiten Harmonischen durch Phasenanpassung vom Typ II mit
einer Frequenz erzeugt wird, die das Doppelte derjenigen des Laserstrahls
der Grundwelle ist.
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Die Eigenschaften des Planspiegel 85 und des konkaven Spiegels 86 sind
ebenfalls denen bei der sechsten Ausführungsform ähnlich. D. h., dass der
vom Lasermedium 84 erzeugte Laserstrahl der Grundwelle durch den
Planspiegel 85 und den konkaven Spiegel 86 im Wesentlichen in seiner Gesamtheit
reflektiert wird, um auf die Viertelwellenlängen-Platte 83 zu fallen.
Demgemäß läuft der im Lasermedium 84 erzeugte Laserstrahl der Grundwelle über
den Planspiegel 85 und den konkaven Spiegel 86 zwischen den
Reflexionsflächen 87R und 83R des Laserresonators hin und her, um für Laserschwingung zu
sorgen. Der Laserstrahl
der zweiten Harmonischen wird im Inneren des
Elements 87 aus einem nichtlinearen optischen Kristall erzeugt und durch die
Reflexionsfläche 87R hindurchgestrahlt, um nach außen abgestrahlt zu
werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Reflexionsfläche 87R nicht 100%
des Laserstrahls der zweiten Harmonischen durchlässt, sondern sie in einem
Umfang von einigen bis einigen 10% reflektiert. Wenn jedoch die
Reflexionsflächen 87R, 86R, 85R und 83R jeweils 10% des auf sie fallenden
Laserstrahls der zweiten Harmonischen reflektieren, wird das durch die
Reflexionsfläche 87R reflektierte Licht fünf Mal reflektiert, bevor es erneut zur
Reflexionsfläche 67R zurückkehrt, so dass das effektive Reflexionsvermögen
R 0,001% entspricht. Demgemäß wird es möglich, obwohl das
Reflexionsvermögen einer Reflexionsfläche 10% beträgt, durch die fünfmalige Reflexion die
Interferenz auf ein vernachlässigbares Maß zu senken.
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Außerdem wird bei der vorliegenden Anordnung die optische Achse des
Laserstrahls der Grundwelle gegenüber der des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen abgelenkt, da die Flächen 84a, 87a des Lasermediums 84 und des
Elements 87 aus einem nichtlinearen optischen Kristall innerhalb des
Resonators zur optischen Achse geneigt sind. Eine derartige Ablenkung wird durch
das hin und her laufen des Laserstrahls verdoppelt, so dass reflektiertes
Licht relativ zum austretenden Laserstrahl der zweiten Harmonischen
abgelenkt wird, was die Stärke der Interferenz verringert.
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Auf diese Weise sind die Flächen 84a und 87a innerhalb des Resonators zur
optischen Achse desselben geneigt, um die Interferenz zu verringern, die
dadurch erzeugt wird, dass das reflektierte Licht vom Lasermedium 84 und
vom Element 87 aus einem nichtlinearen optischen Kristall innerhalb des
Resonators dem austretenden Laserstrahl der zweiten Harmonischen überlagert
werden. Diese schrägen Flächen 84a, 87a sind jeweils mit einer
Antireflexionsbeschichtung für den Laserstrahl der Grundwelle beschichtet. Es
existiert die Gefahr, dass der Laserstrahl der Grundwelle durch eine
Restreflexion an der nichtreflektierenden Oberfläche, die typischerweise in der
Größenordnung von 0,1% liegt, schräg reflektiert wird, wobei der durch
gestrichelte Linien dargestellte schräg reflektierte Lichtstrahl im
Resonator zu starkem Streulicht wird, um einen Laserstrahl einer höheren
harmonischen Mode zu pumpen, was die Ausgangsstabilität beeinträchtigt.
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So sind bei der vorliegenden Anordnung die Blenden 88 und 89 an den beiden
Enden des optischen Pfads eingefügt, um Streustrahlen zu beseitigen, um für
Ausgangsstabilität zu sorgen.
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Zusammengefasst gesagt, sind, bei der vorliegenden Anordnung, der
Planspiegel 85 und der konkave Spiegel 86 vorhanden, um den optischen Pfad im
Resonator abzulenken, um das effektive Reflexionsvermögen und
Intensitätsschwankungen zu verringern. Außerdem sind die Fläche 84a des Lasermediums
84 und die Fläche 87a des Elements 87 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall innerhalb des Resonators zur optischen Achse desselben geneigt, um
die optische Achse des Laserstrahls der Grundwelle gegenüber der des
Laserstrahls der zweiten Harmonischen abzulenken, um Interferenz zwischen den
Laserstrahlen der zweiten Harmonischen zu verringern. Der auf diese Weise
erzeugte Streustrahl wird durch die Blenden 88, 89 beseitigt, um ein
stabiles Laserausgangssignal zu erzeugen.
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Indessen wirkt die Blende, die im Wesentlichen zum Auswählen des
Transversalmodus verwendet wird, bei der vorliegenden Anwendung, wenn sie von
größerer Breite als dann ist, wenn sie zum Auswählen des Transversalmodus
verwendet wird. Außerdem kann anstelle einer kreisförmigen Öffnung ein
Längsschlitz verwendet werden. Ein Schlitz ist daher zweckdienlich, als er
eine eindimensionale Einstellung erlaubt.
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Fig. 16 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
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In Fig. 16 wird von einer ein Halbleiter-Laserelement bildenden Laserdiode
91 als Anregungslaser-Lichtquelle ein Pumplaserlicht abgestrahlt. Das
Pumplicht wird durch eine Linse 92 konvergiert, um über eine
Viertelwellenlängen-Platte 93 mit einer Reflexionsfläche 93R, die im Wesentlichen 100% des
Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektiert
und im Wesentlichen 100% des Pumplichts mit einer Wellenlänge von 810 nm
durchlässt, auf ein Lasermedium 94 aus z. B. Nd:YAG zu fallen. Das
Lasermedium 94 reagiert auf das einfallende Anregungslicht, um einen Laserstrahl
der Grundwelle zu erzeugen. Das Lasermedium 94 verfügt über eine Fläche
94a, die innerhalb des Resonators schräg zur optischen Achse desselben
gestellt ist. Der Laserstrahl der Grundwelle wird durch ein optisches
Element 95, das im optischen Pfad unter einem gegenüber der optischen Achse
abweichenden Winkel vorhanden ist, hindurchgestrahlt, um auf ein Element 96
aus einem nichtlinearen optischen Kristall aus z. B. KTP(KTiOPO&sub4;) gelenkt zu
werden. Das Element 96 aus einem nichtlinearen optischen Kristall verfügt
ebenfalls über eine Fläche 96a, die im Resonator schräg zur optischen Achse
angeordnet ist. Das Element 96 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
verfügt über eine Reflexionsfläche 96R, die im Wesentlichen 10% des
Laserstrahls der Grundfläche reflektiert, während sie im Wesentlichen 100% des
Laserstrahls der zweiten Harmonischen mit einer Wellenlänge von 532 nm
durchlässt.
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Ähnlich wie das Element 67 aus einem nichtlinearen optischen Kristall der
Fig. 12 erzeugt das Element 96 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
durch Phasenanpassung vom Typ II einen Laserstrahl der zweiten Harmonischen
mit einer Frequenz, die das Doppelte derjenigen des Laserstrahls der
Grundwelle ist.
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Das optische Element 95 ist unter einem gegen die optische Achse
abweichenden Winkel in den Resonator eingesetzt, und es verfügt über die
Eigenschaften des Durchlassens von 100% des Laserstrahls der Grundwelle und des
Reflektierens von im Wesentlichen 100% des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen unter einem gegen die optische Achse versetzten Winkel. Das Element
95 aus einem optischen Kristall kann auch von solcher Eigenschaft sein,
dass es im Wesentlichen 100% des Laserstrahls der zweiten Harmonischen
absorbiert.
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Zusammengefasst gesagt, führt, bei der vorliegenden neunten
Ausführungsform, das unter einem gegen die optische Achse versetzten Winkel in den
optischen Pfad eingefügte optische Element 95 eine Reflexion oder
Absorption des unter dem gegen die optische Achse versetzten Winkel reflektierten
Laserstrahls der zweiten Harmonischen vom Element 96 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall aus, um Interferenz zwischen den Laserstrahlen der
zweiten Harmonischen zu verringern.
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Indessen wird, da die Fläche 94a des Lasermediums 94 und die Fläche 96a des
Elements 96 aus einem nichtlinearen optischen Kristall, die innerhalb des
Resonators angeordnet sind, in Bezug auf die optische Achse geneigt sind,
der Laserstrahl der zweiten Harmonischen unter einem gegen die optische
Achse versetzten Winkel reflektiert. Die Flächen 94a, 96a sind mit einer
nichtreflektierenden Beschichtung in Bezug auf den Laserstrahl der
Grundwelle beschichtet. Wenn diese Flächen mit Beschichtungen beschichtet sind,
die für den Laserstrahl der Grundwelle nicht reflektierend wirken, während
sie für den Laserstrahl der zweiten Harmonischen so stark wie möglich
reflektierend sind, ist es möglich, die Auswirkungen von Interferenz zwischen
den Laserstrahlen der zweiten Harmonischen zu verringern. Da ein
Reflexionsfilm, der hinsichtlich des Laserstrahls der Grundwelle im Wesentlichen
nicht reflektiert und
der im Wesentlichen 50% des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen reflektiert, durch mehrere übereinander angeordnete
dielektrische Schichten realisiert werden kann, kann eine derartige Fläche als die
o. g. Flächen des Elements 96 aus einem nichtlinearen optischen Kristall und
des Lasermediums 94 vorhanden sein, um für einen Transmissionswert von 6,3
% des zur Interferenz beitragenden reflektierten Lichtstrahls zu sorgen.
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Fig. 17 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
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In Fig. 17 wird von einer ein Halbleiter-Laserelement bildenden Laserdiode
101 als Anregungslaser-Lichtquelle Pumplaserlicht abgestrahlt. Das
Pumplicht wird durch eine Linse 102 konvergiert, um über eine
Viertelwellenlängen-Platte 103 mit einer Reflexionsfläche 103R, die im Wesentlichen 100%
des Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm
reflektiert und im Wesentlichen 100% des Pumplichts mit einer Wellenlänge von
810 nm durchlässt, auf ein Lasermedium 104 aus z. B. Nd:YAG zu fallen. Das
Lasermedium 104 reagiert auf das einfallende Pumplicht, um einen
Laserstrahl der Grundwelle zu erzeugen. Es wird darauf hingewiesen, dass die
Reflexionsfläche bei der vorliegenden Ausführungsform eine Reflexionsfläche
in Bezug auf den Laserstrahl der Grundwelle bedeutet, wobei sie in Bezug
auf das anregende Licht eine Transmissionsfläche bildet.
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Der Laserstrahl der Grundwelle wird über einen Planspiegel 105 und einen
konkaven Spiegel 106, die zum Ablenken des Laserstrahls der Grundwelle
vorhanden sind, auf ein Element aus einem nichtlinearen optischen Kristall
aus z. B. KTP(KTiOPO&sub4;) gelenkt. Der Planspiegel 105 und der konkave Spiegel
106 sind mit einer planaren Reflexionsfläche 105R bzw. einer konkaven
Reflexionsfläche 106R versehen, die auf solche Weise aufgebracht sind, dass
sie im Wesentlichen 100% des schräg auffallenden Laserstrahls der
Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektieren und im Wesentlichen
100% des schräg auftreffenden Laserstrahls der zweiten Harmonischen mit
einer Wellenlänge von 532 nm durchlassen. Das Element 107 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall erzeugt durch Phasenanpassung vom Typ II einen
Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit einer Frequenz, die das Doppelte
derjenigen des Laserstrahls der Grundwelle ist. Wenn die Wellenlänge λ des
Laserstrahls der Grundwelle 1064 nm ist, beträgt die Wellenlänge des
Laserstrahls der zweiten Harmonischen λ/2 oder 532 nm. Ähnlich wie der
Planspiegel 105 und der konkave Spiegel 106 verfügt das Element 107 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall über eine Reflexionsfläche 107R, die so
beschichtet ist, dass sie im Wesentlichen 100% des einfallenden
Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm reflektiert und im
Wesentlichen 100% des einfallenden Laserstrahls der zweiten Harmonischen
mit einer Wellenlänge von 532 nm durchlässt.
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Ein Fotodetektor 108, wie eine Fotodiode, der hinter der Reflexionsfläche
107R angebracht ist, erfasst den durch diese hindurchgestrahlten
Laserstrahl der zweiten Harmonischen. Der Fotodetektor 108 ist mit einer
Steuerschaltung 109 verbunden, um dieser ein Erfassungssignal zuzuführen. Die
Steuerschaltung 109 reagiert auf das Erfassungssignal, um die
Ausgangsleistung der Laserdiode 101 zu steuern, wobei die Steuerung durch die
Steuerschaltung 109 so erfolgt, dass für konstante Ausgangsleistung des
Laserstrahls der zweiten Harmonischen gesorgt ist.
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Wie oben beschrieben, zeigen der Planspiegel 105 und der konkave Spiegel
106 hohes Reflexionsvermögen und hohes Transmissionsvermögen in Bezug auf
den schräg einfallenden Laserstrahl der Grundwelle bzw. den Laserstrahl der
zweiten Harmonischen. Der vom Lasermedium 104 erzeugte Laserstrahl der
Grundwelle wird durch den Planspiegel 105 und den konkaven Spiegel 106 so
reflektiert, dass er auf das Element 107 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall fällt, das den auf es fallenden Laserstrahl der Grundwelle mittels
seiner Reflexionsfläche 107R, um ihn durch den Planspiegel 105 und den
konkaven Spiegel 106 auf die Viertelwellenlängen-Platte 103 zu lenken. So
läuft der durch das Lasermedium 104 erzeugte Laserstrahl der Grundwelle
zwischen dem Planspiegel 105 und dem konkaven Spiegel 106 zwischen den
Reflexionsflächen 107R und 103R, die den Resonator bilden, aufgrund der
Laserschwingung hin und her. Innerhalb des Elements 107 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall wird der Laserstrahl der zweiten Harmonischen
erzeugt, um in zwei Richtungen weiter zu laufen, nämlich zur
Reflexionsfläche 106R und zur Reflexionsfläche 103R. Die Reflexionsflächen 106a und 107a
lassen die Laserstrahlen der zweiten Harmonischen durch. D. h., dass der
Laserstrahl der zweiten Harmonischen nicht nur an der Reflexionsfläche 106R
sondern auch der Reflexionsfläche 107R entnommen werden kann.
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Der an der Reflexionsfläche 106R entnommene Laserstrahl der zweiten
Harmonischen ist das effektive Ausgangssignal in der Vorwärtsrichtung, während
der an der Reflexionsfläche 107R entnommene Laserstrahl der zweiten
Harmonischen ein effektives Ausgangssignal in der Rückwärtsrichtung ist.
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Bei der vorliegenden Anordnung wird das Ausgangslicht in der Rückwärtsrichtung
durch den Fotodetektor 108 erfasst, und die Steuerschaltung 109
reagiert auf dieses, um die Ausgangsleistung der Laserdiode 101 zu regeln. Das
Ausgangssignal in der Vorwärtsrichtung wird auf eine optische Platte usw.
gelenkt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Reflexionsflächen 106R, 107R nicht 100
% des Laserstrahls der zweiten Harmonischen durchlassen, sondern diesen in
einem Umfang von einigen bis einigen 10% reflektieren. Jedoch wird selbst
dann, wenn zugelassen wird, dass die Reflexionsflächen 107R, 106R, 105R und
103R jeweils 10% des auf sie treffenden Laserstrahls der zweiten
Harmonischen reflektieren, das durch die Reflexionsfläche 107R reflektierte Licht
fünf Mal reflektiert, bevor es erneut zur Reflexionsfläche 107R
zurückkehrt, so dass das effektive Reflexionsvermögen R 0,001% entspricht.
Demgemäß wird es möglich, obwohl das Reflexionsvermögen einer Reflexionsfläche
10% beträgt, durch die fünfmalige Reflexion die Interferenz auf ein
vernachlässigbares Maß zu senken.
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Wenn die Anzahl der in den optischen Pfad des Resonators eingesetzten
Spiegel drei oder mehr ist, wird es möglich, Schwankungen der Lichtintensität
weiter zu verringern. Wenn im Lichtpfad nur ein Spiegel vorhanden ist, kann
es zu dreimaliger Reflexion kommen, so dass dann, wenn die Reflexion nicht
mehr als 4,6% pro Reflexionsfläche beträgt, das effektive
Reflexionsvermögen auf 0,01% verringert werden kann, um Intensitätsschwankungen auf unter
2% zu verringern.
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Fig. 18 zeigt eine Anordnung einer nicht zur Erfindung gehörenden
Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
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Die vorliegende Anordnung ist so konzipiert, dass sie
Intensitätsschwankungen durch Interferenz der zweiten Harmonischen weiter verringert, wie sie
in den Richtungen der optischen Achse des Resonators erzeugt werden.
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In Fig. 18 wird von einer als Halbleiter-Laserelement wirkenden Laserdiode
111 als Anregungslaser-Lichtquelle Pumplaserlicht abgestrahlt. Das
Pumplicht wird durch eine Linse 112 konvergiert, um über eine
Viertelwellenlängen-Platte 113 mit einer Reflexionsfläche 113R, die im Wesentlichen 100%
des Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm
reflektiert und im Wesentlichen 100% des Pumplichts mit einer Wellenlänge von
810 nm durchlässt, auf ein Lasermedium 114 aus z. B. Nd:YAG zu fallen. Das
Lasermedium 114 reagiert auf das einfallende Anregungslicht, um einen Laserstrahl
der Grundwelle zu erzeugen. Das Lasermedium 114 verfügt ferner
über eine Fläche 114a innerhalb des Resonators, die sich schräg in Bezug
auf dessen optische Achse erstreckt. Der Laserstrahl der Grundwelle wird
durch eine Blende 118 hindurch mittels eines Planspiegels 115 und eines
konkaven Spiegels 116 und eine andere Blende 118 abgelenkt, um auf ein aus
KTP(KTiOPO&sub4;) bestehendes Element 117 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall gelenkt zu werden. Die Blende 118 ist an einem ersten Ende des
optischen Pfads vorhanden, um den Durchmesser des Lichtstrahls zu
begrenzen, während die Blende 119 am entgegengesetzten Ende des optischen Pfads
vorhanden ist. Der Planspiegel 115 und der konkave Spiegel 116 sind mit
einer planaren Reflexionsfläche 115R bzw. einer konkaven Reflexionsfläche
116R versehen. Diese Reflexionsflächen 115R, 116R sind jeweils mit einer
Beschichtung versehen, um im Wesentlichen 100% des einfallenden
Laserstrahls der Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm zu reflektieren
und im Wesentlichen 100% des Laserstrahls der zweiten Harmonischen mit
einer Wellenlänge von 532 nm durchzulassen. Die Fläche 117a des Elements
117 aus einem nichtlinearen optischen Kristall innerhalb des Resonators ist
schräg in Bezug auf die optische Achse desselben ausgebildet.
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Die innerhalb des Resonators liegenden Flächen 114a, 117a des Lasermediums
114 und des Elements 117 aus einem nichtlinearen optischen Kristall sind
schräg in Bezug auf die optische Achse ausgebildet, um die optischen Achsen
des Laserstrahls der Grundwelle und des Laserstrahls der zweiten
Harmonischen gegeneinander abzulenken.
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Ähnlich wie beim Element 107 aus einem nichtlinearen optischen Kristall
gemäß Fig. 17 verfügt das Element 117 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall über eine Reflexionsfläche 117a mit Eigenschaften ähnlich denen
bei der zehnten Ausführungsform, wobei es so ausgebildet ist, dass es durch
Phasenanpassung vom Typ II einen Laserstrahl der zweiten Harmonischen mit
einer Frequenz erzeugt, die das Doppelte derjenigen des Laserstrahls der
Grundwelle ist.
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Ein Fotodetektor 120, wie eine Fotodiode, der an der Rückseite der
Reflexionsfläche 117R angeordnet ist, erfasst den durch diese hindurchgestrahlten
Laserstrahl der zweiten Harmonischen. Der Fotodetektor 120 ist mit einer
Steuerschaltung 121 verbunden, um an diese ein Erfassungssignal zu liefern.
Die Steuerschaltung 121 reagiert auf das Erfassungssignal, um die
Ausgangsleistung der Laserdiode 111 zu regeln. Ähnlich wie die Laserdiode 101 der
zehnten Ausführungsform wird die Laserdiode 111 durch die Steuerschaltung
121 angesteuert, um für konstante Ausgangsleistung des Laserstrahls der
zweiten Harmonischen zu sorgen.
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Die Eigenschaften des Planspiegel 115 und des konkaven Spiegels 116 sind
ähnlich denen gemäß Fig. 17. D. h., dass der vom Lasermedium 114 erzeugte
Laserstrahl der Grundwelle durch den Planspiegel 115 und den konkaven
Spiegel 116 so reflektiert wird, dass er auf das Element 117 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall fällt, das den einfallenden Laserstrahl der
Grundwelle mittels seiner Reflexionsfläche 117R reflektiert, um ihn über
den Planspiegel 115 und den konkaven Spiegel 116 auf die
Viertelwellenlängen-Platte 113 zu lenken. So läuft der vom Lasermedium 114 erzeugte
Laserstrahl der Grundwelle über den Planspiegel 115 und den konkaven Spiegel 116
zwischen den den Resonator bildenden Reflexionsflächen 117R und 113R hin
und her, um für Laserschwingung zu sorgen. Innerhalb des Elements 117 aus
einem nichtlinearen optischen Kristall wird der Laserstrahl der zweiten
Harmonischen so erzeugt, dass er sich in zwei Richtungen ausbreitet,
nämlich zur Reflexionsfläche 116R und zur Reflexionsfläche 117R. D. h., dass
der Laserstrahl der zweiten Harmonischen nicht nur an der Reflexionsfläche
116R sondern auch an der Reflexionsfläche 117R dem Resonator entnommen
werden kann.
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Der an der Reflexionsfläche 116R entnommene Laserstrahl der zweiten
Harmonischen ist ein effektives Ausgangssignal in der Vorwärtsrichtung, während
der an der Reflexionsfläche 117R entnommene Laserstrahl der zweiten
Harmonischen ein effektives Ausgangssignal in der Rückwärtsrichtung ist. Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal in der
Rückwärtsrichtung vom Fotodetektor 120 erfasst, und die Steuerschaltung 121 reagiert
auf das Ausgangssignal in der Rückwärtsrichtung, um die Ausgangsleistung
der Laserdiode 111 zu regeln. Das Ausgangssignal in der Vorwärtsrichtung
wird zu einer optischen Platte usw. gelenkt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Reflexionsflächen 116R, 117R nicht 100
% des Laserstrahls der zweiten Harmonischen reflektieren, sondern diesen in
einem Umfang von einigen bis einigen 10% reflektieren. Jedoch wird selbst
dann, wenn es den Reflexionsflächen 117R, 116R, 115R und 113R zugestanden
wird, dass sie jeweils 10% des auf sie fallenden Laserstrahls der zweiten
Harmonischen reflektieren, das durch die Reflexionsfläche 117R reflektierte
Licht fünf Mal reflektiert, bevor es erneut zur Reflexionsfläche 117R
zurückkehrt, so dass das effektive Reflexionsvermögen R 0,001% entspricht.
Demgemäß wird es möglich, obwohl das Reflexionsvermögen einer Reflexionsfläche
10% beträgt, durch die fünfmalige Reflexion die Interferenz auf ein
vernachlässigbares Maß zu senken.
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Außerdem wird bei der vorliegenden Anordnung, da die Flächen 114a, 117a des
Lasermediums 114 und des Elements 117 aus einem nichtlinearen optischen
Kristall innerhalb des Resonators in Bezug auf die optische Achse geneigt
sind, die optische Achse des Laserstrahls der Grundwelle von der des
Laserstrahls der zweiten Harmonischen abgelenkt. Eine derartige Ablenkung wird
durch das hin und her laufen des Laserstrahls verdoppelt, und das
reflektierte Licht wird relativ zum ausgegebenen Laserstrahl der zweiten
Harmonischen abgelenkt, um die Stärke der Interferenz zu verringern.
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Auf diese Weise sind die Fläche 114a und 117a innerhalb des Resonators zur
optischen Achse geneigt, um die Interferenz zu verringern, die dadurch
erzeugt wird, dass das am Lasermedium 114 und am Element 117 aus einem
nichtlinearen optischen Kristall innerhalb des Resonators reflektierte
Licht mit dem anderen Laserstrahl der zweiten Harmonischen überlagert.
Diese schrägen Flächen 114a, 117a sind mit einer Antireflexionsbeschichtung
in Bezug auf den Laserstrahl der Grundwelle beschichtet. Es besteht die
Gefahr, dass der fundamentale Laserstrahl durch die Restreflexion an der
Antireflexionsfläche schräg reflektiert wird, typischerweise in der
Größenordnung von 0,1%, wobei der schräg reflektierte Lichtstrahl, wie durch
gestrichelte Linien dargestellt, im Resonator zu Streulicht wird, um einen
Laserstrahl einer höheren harmonischen Mode zu pumpen, was die
Ausgangsstabilität beeinträchtigt.
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So sind bei der vorliegenden Anordnung die Blenden 118 und 119 an den
beiden Ende des optischen Pfads eingefügt, um den Streustrahl im Resonator zu
beseitigen, um für Stabilität des Ausgangslaserstrahls der zweiten
Harmonischen zu sorgen.
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Zusammengefasst gesagt, sind bei der vorliegenden Anordnung der Planspiegel
115 und der konkave Spiegel 116 vorhanden, um den optischen Pfad innerhalb
des Resonators abzulenken, um das effektive Reflexionsvermögen und
Intensitätsschwankungen zu verringern. Außerdem sind die Fläche 114R des
Lasermediums 114 und die Fläche 117R des Elements 117 aus einem nichtlinearen
optischen Kristall innerhalb des Resonators in Bezug auf die optische Achse
geneigt, um die optische Achse des Laserstrahls der Grundwelle gegenüber
der des Laserstrahls der zweiten Harmonischen abzulenken, um Interferenz
zwischen Laserstrahlen der zweiten Harmonischen zu verringern. Das dabei
erzeugte Streulicht wird durch die Blenden 118, 119 beseitigt, um ein
stabiles Ausgangssignal zu erzeugen. Das effektive Ausgangssignal in der
Vorwärtsrichtung stimmt mit dem effektiven Ausgangssignal in der
Rückwärtsrichtung überein. Das Ausgangslicht in der Rückwärtsrichtung wird durch
einen Fotodetektor 120 erfasst, und die Steuerschaltung 121 regelt, auf das
Erfassungssignal hin, die Ausgangsleistung der den Laserstrahl der
Grundwelle erzeugenden Laserdiode 111. Das Ergebnis besteht darin, dass die
Lichtintensität des effektiven Ausgangssignals in der Vorwärtsrichtung auf
einen konstanten Wert geregelt werden kann, um einen Laserstrahl der
zweiten Harmonischen auszugeben, der für längere Zeit stabil bleibt.
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Das Lasermedium Nd:YAG bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann auch
durch Nd:YVO&sub4; oder LNP ersetzt werden. Außerdem kann das Element aus einem
nichtlinearen optischen Kristall auch aus solchen nichtlinearen optischen
Kristallmaterialien hergestellt werden, die dazu in der Lage sind,
Laserstrahlen der zweiten Harmonischen entsprechend dem Typ II der
Phasenanpassung zu erzeugen, wie LBO, LiNbO&sub3;, BBO, KNbO&sub3; usw. anstelle von KTP.