DE69331453T2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen

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Description

    HINTERGRUND 1. Gebiet der Erfindung
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • Rm = 4Rsin²Δ/2/[(1 - R)² + 4Rsin²Δ/2] (1)
  • mit Δ = 4πnD/λ.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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%.
  • 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.
  • 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:
  • I = 1 + eiw 2 = 1 + 2 cos w + R (2)
  • wobei w und R die Phase bzw. die Reflexion des reflektierten Lichts angeben.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • Fig. 1 zeigt eine Anordnung einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • Fig. 3(A) und (B) sind Kurvenbilder zum Veranschaulichen der Gleichmäßigkeit der Schwingungsverstärkung im Fall gleicher Polarisationsmodi.
  • Fig. 4(A) und (B) sind Kurvenbilder zum Veranschaulichen ungleichmäßiger Schwingungsverstärkung im Fall ungleicher Polarisationsmodi.
  • Fig. 5 veranschaulicht die Interferenz von Laserstrahlen der zweiten Harmonischen innerhalb einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • Fig. 6 ist ein Kurvenbild, das Eigenschaften einer auf Quarz aufgetragenen Spiegelbeschichtung zeigt.
  • Fig. 7 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
  • Fig. 8 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
  • Fig. 9 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
  • Fig. 10 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die zum Verständnis der Erfindung von Nutzen ist.
  • Fig. 11 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 12 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
  • Fig. 13 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
  • Fig. 14 veranschaulicht ein bei der Anordnung der Fig. 13 verwendetes Lasermedium.
  • Fig. 15 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
  • Fig. 16 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
  • Fig. 17 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
  • Fig. 18 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen, die nicht der Erfindung entspricht.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen detaillierter erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wenn die Verluste in der Viertelwellenlängen-Platte 14 vernachlässigt werden, ist das Reflexionsvermögen Rm bei Mehrfachreflexion wie folgt gegeben:
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • Folgendes berechnet:
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • Nun wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen gemäß einer zweiten Anordnung erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 9 zeigt eine dritte Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 10 zeigt eine vierte Anordnung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 11 zeigt eine Anordnung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 12 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 13 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 15 zeigt eine Anordnung einer nicht zur Erfindung gehörenden Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 16 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 17 zeigt eine Anordnung einer nicht der Erfindung entsprechenden Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 18 zeigt eine Anordnung einer nicht zur Erfindung gehörenden Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen mit:
- einem Resonator (53) mit mindestens einem Paar reflektierender Einrichtungen (54R, 57R);
- einem Lasermedium (55), das innerhalb des Resonators vorhanden ist und so ausgebildet ist, dass es mittels eines Pumpstrahls einen Laserstrahl einer Grundwelle erzeugt;
- einem Element (57) aus einem nichtlinearen optischen Kristall, das im Resonator angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass es bei Bedingungen betreffend Phasenanpassung vom Typ II einen Laserstrahl der zweiten Harmonischen erzeugt, wenn der Laserstrahl der Grundwelle vom Lasermedium bei resonanter Schwingung hindurchgeführt wird, wobei eine der Flächen des Elements aus einem nichtlinearen optischen Kristall eine der Reflexionseinrichtungen (57R) des Resonators ist; und
- einem doppelbrechenden Element (54), dessen eine Fläche auf der Eintrittsseite des Pumpstrahls mit einer bei der Wellenlänge des Laserstrahls der Grundwelle stark reflektierenden Beschichtung beschichtet ist und dessen andere Fläche parallel zu dieser einen Fläche verläuft, wobei die eine, mit der stark reflektierenden Beschichtung beschichtete Fläche die andere der Reflexionseinrichtungen (54R) des Resonators ist, und wobei die optische Achse des doppelbrechenden Elements mit einer Orientierung eingestellt ist, die um einen Azimutwinkel von 45º zur optischen Achse des Elements aus einem nichtlinearen optischen Kristall abweicht;
dadurch gekennzeichnet, dass
- die andere Fläche des doppelbrechenden Elements mit einer bei der Wellenlänge des Laserstrahls der Grundwelle antireflektierend wirkenden Beschichtung (54T) beschichtet ist und die eine der Flächen des Elements aus einem nichtlinearen optischen Kristall, die die Reflexionseinrichtung. (57R) des Resonators bildet, dahingehend Wellenlängen-Selektivität aufweist, dass sie den Laserstrahl der Grundwelle stark reflektiert, während sie den Laserstrahl der zweiten Harmonischen durchlässt; und
- in den optischen Pfad des Resonators zwischen dem Lasermedium (55) und dem Element (57) aus einem nichtlinearen optischen Kristall eine konvexe Linse (56) eingefügt ist.
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