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    • 专利摘要:
    Eswird ein Lasersystem offenbart mit einer laseraktiven Scheibe (2),mit einer Anregungsquelle zur Erzeugung eines angeregten Zustandesder laseraktiven Scheibe (2) und mit einem Resonator, in dem dieScheibe (2) angeordnet ist und in dem ein optisches Strahlungsfeld(4) die Scheibe (2) mehrfach durchsetzend so rückgekoppelt wird, dass ausdem Resonator ein Laserstrahl (5) mit einer einzigen longitudinalenMode auskoppelbar ist. Erfindungsgemäß ist ein Güteschalter (8) in dem Resonatorund eine Steuereinrichtung (9) zum Schalten des Güteschalters(8) vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung (9) den Güteschalter(8) bei einem erstmaligen Erreichen eines Schwellenwertes der Verstärkung derlaseraktiven Scheibe (2) freischaltet.
    公开号:DE102004008854A1
    申请号:DE200410008854
    申请日:2004-02-20
    公开日:2005-09-15
    发明作者:Klaus Dr. Grützmacher；Andreas Dr. Steiger
    申请人:Bundesrepublik Deutschland Vertr D D Bundesministerium fur Wirtschaft und Arbeit Dieses Vertr D D Prasidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt；Bundesrepublik Deutschland；
    IPC主号:H01S3-04
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Lasersystem mit einer laseraktiven Scheibe,einer Anregungsquelle zur Erzeugung eines angeregten Zustandes derlaseraktiven Scheibe, einem Resonator, in dem die Scheibe angeordnetist und in dem ein optisches Strahlungsfeld die Scheibe mehrfachdurchsetzend so rückgekoppeltwird, dass aus dem Resonator ein Laserstrahl auskoppelbar ist, dessenFrequenzspektrum nur eine einzige Mode enthält. Die Erfindung betrifft fernerein Verfahren zur Güteschaltungeines derartigen Lasersystems.
    [0002] EineScheibe als laseraktives Medium ist beispielsweise aus der EP 0 632 551 bekannt. Diedort beschriebene vorteilhafte Ausführung in Form einer möglichstdünnenScheibe erlaubt, einen solchen Scheibenlaser mit einfachen optischenMitteln so aufzubauen, dass er in einem Dauerstrichbetrieb, auchmit cw-Betrieb (continuous wave) bezeichnet, in einem Grundmode(TEM00) und mit nur einer einzige Longitudinalmodeanschwingt.
    [0003] Sollnun ein solcher Scheibenlaser anstatt im Dauerstrichbetrieb in einemgütegeschaltetenPulsbetrieb betrieben werden, ist es nicht möglich, diese vorteilhaftenEigenschaften des Scheibenlasers aufrechtzuerhalten. Im Vergleichzum Dauerstrichbetrieb kann der gepulste Betrieb nur mit einem breiten Spektrumdurchgeführtwerden, ein sogenannter Single-Frequency-Betrieb ist somit nichtmöglich.Ferner kann eine Pulsenergie erhalten werden, die zur Zerstörung derScheibe führenkann.
    [0004] Nachdemvorstehende Probleme in dem Artikel „Q-switched Yb:YAG thin disklaser" von I. Johannsen,S. Erhard und A. Giesen (OSA TOPS, Vol. 50, advanced solid-statelasers, S. 191-196, 2001) beschrieben wurden, wird dort als Auswegein regenerativer Verstärkeraufbauvorgeschlagen.
    [0005] Diesevorgeschlagene regenerative Verstärkung erfordert allerdingseinen wesentlich komplizierteren Aufbau des Lasersystems. So umfasstdas Lasersystem effektiv zwei Scheibenlaser. Der erste Scheibenlaserwird cw betrieben und bestimmt als Seed-Laser die Frequenz des gepulstenzweiten Scheibenlasers, der als regenerativer Verstärker arbeitet.
    [0006] Ausder US 4,197,513 istein aktiv gütegeschalteterEinmodenlaser bekannt. Bei dem dort beschriebenen Lasersystem, dasohne Seed-Laser auskommt, erfolgt die Güteschaltung in zwei Schritten,um bei hoher Ausgangsleistung einem longitudinalen Einmodenbetriebzu erzeugen. Bei einem dort als bekannt vorausgesetzten Verfahren,dem zweistufigen Güteschalten,wird der Güteschalterin zwei Stufen geöffnet.Zuerst wird nur auf das Niveau des Schwellenwertes für Lasertätigkeitgeschaltet und anschließendwird in einem zweiten Schritt der Güteschalter vollständig geöffnet, umden Verstärkungspulsmaximal werden zu lassen. Der zweite Schritt erfolgt nach der erstenauftretenden Spitze der Relaxationsoszillation bei einsetzenderLasertätigkeit.Dieses Verfahren funktioniert allerdings nicht zufriedenstellendbei Hochleistungs-Festkörperlasern,um einen longitudinalen Einmodenbetrieb zu erhalten.
    [0007] Deshalbwird in der US 4,197,513 vorgeschlagen,in dem ersten Schritt das relativ hohe Verlustniveau des Güteschalterssolange zu halten, bis sich eine Mode stabilisiert hat. Erst dannwird in einem zweiten Schritt der Güteschalter vollständig geöffnet. Dazuwird die optische Strahlungsleistung in dem Resonator überwachtund ein Signal fürjede Spitze der Relaxationsoszillation erzeugt. Eine Triggerschaltungschaltet in den verlustfreien Zustand, sobald die zweite oder eineandere nachfolgende Spitze der Relaxationsoszillation registriertwird, weil bei der ersten Spitze kein stabiler Einmodenbetrieb desLasersystems erhalten wird.
    [0008] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist folglich, einen Scheibenlaser dahingehendzu verbessern, dass bei gleichbleibend unkompliziertem optischenAufbau ein gütegeschalteterEinmodenbetrieb in einfacher Weise realisiert werden kann. Fernerbesteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zur Güteschaltung des verbessertenScheibenlasers anzugeben.
    [0009] DerVorschlag zur Lösungdieser Aufgabe umfasst ein Lasersystem mit einer laseraktiven Scheibe,mit einer Anregungsquelle zur Erzeugung eines angeregten Zustandesder laseraktiven Scheibe und mit einem Resonator, in dem die Scheibeangeordnet ist und in dem ein optisches Strahlungsfeld die Scheibemehrfach durchsetzend so rückgekoppeltwird, dass aus dem Resonator ein Laserstrahl auskoppelbar ist, dessenFrequenzspektrum nur eine longitudinale Mode enthält, undein Verfahren zur Güteschaltungdes Lasersystems. Erfindungsgemäß ist zusätzlich einGüteschalterin dem Resonator und eine Steuereinrichtung zum kontrollierten Schalten desGüteschaltersvorgesehen.
    [0010] ImSperrzustand wird der Güteschalterderart angesteuert, dass er einstellbar hohe Resonatorverluste verursacht.Aufgrund kontinuierlichen Pumpens durch die Anregungsquelle steigtdie Besetzung des angeregten Zustandes der laseraktiven Scheibe. Erreichtdie damit verbundene Verstärkungder Scheibe erstmals einen Schwellenwert, der die hohen Resonatorverlustegerade kompensiert, setzt die Lasertätigkeit ein. Dann wird derGüteschalterkomplett geöffnet,was die Aus kopplung eines Riesenimpulses aus dem Resonator erlaubt.Sowohl bei der einsetzenden Lasertätigkeit vor dem Öffnen alsauch beim Aufbau des Riesenimpulses unmittelbar danach begünstigendie speziellen Eigenschaften einer Scheibe als dünnes Verstärkungsmedium auf einem Resonatorspiegeldas Anschwingen des Lasers mit einer einzigen longitudinalen Mode.Dabei treten die vorstehend beschriebenen Probleme nicht auf und folglichist ein Warten auf eine Modenstabilisierung bei abklingender Relaxationszeitnicht erforderlich.
    [0011] Dasvorgeschlagene Lasersystem weist einen einfachen und unkompliziertenAufbau eines kontinuierlich betriebenen Scheibenlasers auf. Aufgrundder vorgeschlagenen Güteschaltungkann das erfindungsgemäße Lasersystemin einem Pulsbetrieb mit kontrollierbar großen Pulsenergien betriebenwerden und die Zerstörungder laseraktiven Scheibe wird sicher vermieden.
    [0012] Invorteilhafter Weise ist bei einem erfindungsgemäßen Lasersystem ein optischerDetektor vorgesehen, der einen Anteil des optischen Strahlungsfeldeserfasst und mindestens ein Ausgabesignal erzeugt. Die mehreren Ausgabesignalekönnen beispielsweiseInformationen enthalten, ob und wann ein bestimmter Wert des Strahlungsfeldeserreicht wird oder in Relation zur Energie eines Laserpulses stehen.Diese Ausgabesignale stehen zur Steuerung des Lasersystems zur Verfügung.
    [0013] Ineinem bevorzugten Ausführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung ist die Steuereinrichtung vorgesehen, einerstes Ausgabesignal des optischen Detektors zu verarbeiten, umden Güteschalterzu schalten. Diese Steuereinrichtung spricht an, wenn das von demoptischen Detektor erfasste Strahlungsfeld erstmalig einen bestimmtenkleinen Wert aufgrund der dann in dem Resonator geringer Güte vorhandenenkleinen Nettoverstärkungerreicht. Wird dieser Schwellenwert erreicht, schaltet die Steuereinrichtungdie Güteschalterfrei, d.h. dieser wird vollständiggeöffnetund durchlässig.Das erste Ausgabesignal betrifft einen bestimmten Zeitpunkt. Diese Ausgestaltungder Steuereinrichtung gewährleistet dieerfindungsgemäße Güteschaltungdes Lasersystems.
    [0014] Bevorzugtweist das erfindungsgemäße Lasersystemeinen linearen Aufbau des Resonators auf. Andere Aufbauweisen, beispielsweisemit einem gefalteten oder ringförmigenVerlauf des Strahlenfeldes sind prinzipiell auch möglich, benötigen jedoch einenkomplizierteren Aufbau mit einer Vielzahl von Spiegeln mit zusätzlichenResonatorverlusten. Der lineare Aufbau hingegen gewährleisteteinen kurzen Resonatoraufbau mit wenigen optischen Mitteln.
    [0015] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungist eine weitere Steuereinrichtung vorgesehen, die ein zweites Ausgabesignaldes optischen Detektors verarbeitet und eine die Länge deslinearen Resonators veränderndeStellvorrichtung ansteuert. Das zweite Ausgabesignal des optischenDetektors ist proportional zum Zeitintegral des Strahlungsfeldes über dieDauer eines Laserpulses bzw. zur Pulsenergie. Maximale Pulsenergiewird erreicht, wenn die Resonatorlänge so eingestellt wird, dassdie Wellenlängedes Lasers genau mit dem Maximum der Transmission von modenselektierendenoptischen Elementen im Resonator und dieses mit dem Maximum desspektralen Verstärkungsprofilsder laseraktiven Scheibe übereinstimmt.Auf diese Weise wird die Resonatorbedingung optimal erfüllt. Dadurchkann das Laserverstärkersystem über längere Zeitstabil in einer einzigen longitudinalen Mode betrieben werden.
    [0016] Nachfolgendwird die vorliegende Erfindung anhand der detaillierten Beschreibungzweier Ausführungsbeispielein Zusammenhang mit den beigefügtenZeichnungen nähererläutert.Diese zeigen in
    [0017] 1 – eine schematischeSkizze eines ersten Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Lasersystems;
    [0018] 2 – eine schematischeSkizze eines zweiten Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Lasersystems;
    [0019] 3 – eine grafischeDarstellung der Verstärkungund der Ausgangsleistung im Zeitverlauf.
    [0020] 1 zeigtin einer schematischen Skizze ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasersystems.Dargestellt ist der einfachste Aufbau, ein linearer Laserresonatormit einem hoch reflektierenden und teildurchlässigen Spiegel.
    [0021] Dererfindungsgemäße Resonatorumfasst als laseraktives Medium eine laseraktive Scheibe 2, beispielsweiseein plättchenförmiger Yb:YAG-Kristall.Die Scheibe 2 ist mit der Rückseite, die auch als Spiegelmit hoher Reflexion dient, an einer Kühleinrichtung 1 angeordnet.Die Kühleinrichtung 1 istein Kühlfingeroder ein Peltierelement, wobei die Temperatur der Scheibe 2 aufeinem bestimmten Sollwert gehalten wird, dessen Abweichungen wenigerals etwa 0,1 °Cbetragen. Der laseraktiven Scheibe 2 gegenüberliegendangeordnet ist ein Auskoppelspiegel 3, sodass ein optischesStrahlungsfeld 4 zwischen den beiden (End-)Spiegeln 2, 3 desResonators in sich abgebildet wird. Die Innenseite des Auskoppelspiegels 3,d.h. die zur Resonator hingewandte Seite, ist leicht konkav gekrümmt, umeinen Laserbetrieb in einem Grundmode (TEM00)zu erreichen, wobei der Durchmesser des Modenvolumens der laseraktiven Scheibedurch die Größe eines Pumplichtflecksdefiniert wird. Mit der Ziffer 5 wird das ausgekoppelte Strahlungsfeld,also das mit dem Lasersystem erzeugte Laserlicht, bezeichnet.
    [0022] Dielaseraktive Scheibe 2 wird von einer geeigneten Anregungsquelleangeregt, die der Übersichthalber nicht dargestellt wird. Die Anregungsquelle oder Pumpeinrichtungkann beispielsweise ein Diodenlaser sein, welcher ein in die Scheibe 2 einfallendesPumpstrahlungsfeld erzeugt, das vorzugsweise auf die laseraktiveScheibe 2 fokussiert ist und dessen nicht absorbierterAnteil mehrfach auf die gleiche Stelle der Scheibe refokussiertwird.
    [0023] DieMöglichkeit,dass mehrere longitudinalen Moden im Verstärkungsprofil der laseraktivenScheibe 2 liegen und gleichzeitig oszillieren können, bzw. dasszwar nur eine Mode oszilliert, aber durch eine Verschiebung derrelativen Lage von Verstärkungsprofilund Resonatormoden die Laseremission zu einer anderen Mode „springen" kann, ist für viele,insbesondere spektroskopische, Anwendungen sehr störend. Indiesen Fällenist es zweckmäßig, dieOszillation durch Wellenlängenbzw. Moden selektierende Elemente im Resonator auf eine einzelneMode zu beschränken.Damit nur eine Mode in dem Resonator anschwingt, also ein longitudinalerEinmodenbetrieb sich aufbaut, sind in dem Strahlengang des optischen Strahlungsfeldes 4 mindestensein Etalon 6 und ein unter Brewsterwinkel stehendes, doppeltbrechendes Filter 7 (Lyot-Filter) vorgesehen, der auchals Polarisator wirkt.
    [0024] Obwohlin diesem Ausführungsbeispielder Resonator linear ausgebildet ist, ist auch ein anderer Aufbaudenkbar, beispielsweise gefaltet oder in einer geschlossenen geometrischenForm, die als Ringresonator bezeichnet wird. Was den kontinuierlichen Einmodenbetriebbetrifft, so sind Ringlaser mit nur in einer Richtung umlaufendenWelle als vorteilhaft bekannt, weil das „spatial hole burning" in dem Verstärkungsmediumvermieden werden kann. Allerdings erfordert dies die Verwendungeiner optischen Diode in dem Resonator und einen relativ komplexenAufbau. Scheibenlaser mit einer laseraktiven Scheibe, deren Rückseiteals Spiegel in dem Resonator wirkt, verhalten sich ähnlich vorteilhaft,weil alle stationä ren Resonatormodenbei Reflexion an einem Spiegel immer einen Wellenknoten aufweisen,also an der Rückseiteder Scheibe sich hinsichtlich „spatialhole burning" nichtunterscheiden. Wenn es durch die vorteilhafte Verwendung einer möglichstdünnenScheibe mit einem möglichstkleinen laseraktiven Volumen und einem angepassten kurzen Resonatornicht direkt gelingt, den Betrieb in einer einzigen longitudinalenMode zu erzielen, kann dieser durch den Einsatz weniger modenselektierenderoptischer Elemente in dem Resonator erreicht werden.
    [0025] UmhöhereSpitzenleistungen des emittierten Laserlichts 5 im Pulsbetriebzu ermöglichen,wird eine Gütemodulation(Q-switch) durchgeführt.Dazu wird in dem Resonator ein Güteschalter 8,beispielsweise ein akustooptischer Kristall, eingebracht, mit demdie Verluste in dem Resonator und damit seine Güte zeitlich gesteuert werdenkann.
    [0026] Imerfindungsgemäßen Fallwird der Güteschalterin einem gesperrten Zustand so betrieben, dass er für einengeringen Anteil des optischen Strahlungsfeldes 4 durchlässig ist.Abhängigvon der Pumpleistung der Anregungsquelle und der in der Wiederholzeitzu erreichenden Verstärkungwird der Anteil so eingestellt, dass es zu einem Anwachsen des optischenStrahlungsfeldes 4 kommt, wenn die Verstärkung derlaseraktiven Scheibe 2 gerade ausreichend groß ist, umdie wesentlich durch den Güteschalter 8 verursachtenhohen Resonatorverluste zu kompensieren. Bei diesem viele Resonatorumlaufzeitendauernden Vorgang wird die Mode mit den geringsten Verlusten bevorzugt.
    [0027] Diezeitliche Steuerung des Güteschalters 8 erfolgtdurch eine Ansteuerelektronik 9. Hinsichtlich der Art derKopplung des geringen Anteils 10 aus dem optischen Strahlungsfeld 4 wurdeim Zusammenhang mit den bisherigen Erläuterungen keine näheren Angabengemacht. Dieses vorteilhafte Ausführungsbeispiel sieht vor, dassder Anteil 10 von einem Frontseitenreflex des Lyot-Filters 7 stammt,das unter Brewsterwinkel in dem Strahlengang des optischen Strahlungsfeldes 4 steht.Eine alternative oder ergänzendeMöglichkeitfür einoptisches Signal 10 füreinen Detektor 11 ist jeder Reflex von anderen optischenKomponenten in dem Resonator oder ein kleiner Teil des ausgekoppeltenLaserstrahls 5.
    [0028] DerDetektor 11 wandelt das empfangende optische Signal 10 ineinen elektronischen Triggerimpuls 12 um, der an die Ansteuerelektronik 9 weitergeleitetwird. Diese verarbeitet den elektronischen Triggerimpuls 12 undschaltet den Güteschalter 8 durch Veränderungeines Steuersignals 13 frei. Mit anderen Worten, bei Erreicheneines bestimmten Schwellenwertes des optischen Signals 10,also bei einem bestimmten Schwellenwert der Verstärkung indem Resonator, wird der wie vorstehend beschrieben gesperrte Güteschalter 8 vollständig geöffnet. Dann wirddas zuvor bereits langsam angewachsene optische Strahlungsfeld 4 mitgeringen Verlusten rückgekoppeltund so effizient bei jedem Durchgang durch die laseraktive Scheibe 2 zueinem Riesenimpuls verstärkt.
    [0029] Obwohldas in dem linearen Resonator umlaufende intensive Strahlungsfeldeine linear polarisierte Welle bildet, die in Schwingungsknotenkeine Verstärkungerfährtund deshalb zu „spatialhole burning" indem Verstärkungsmediumführt,wird über diegesamte Pulsdauer keine andere Mode soweit begünstigt, dass sie mit der zuBeginn des Pulses vorhandenen einzelnen Mode konkurrieren kann, wenneine dünneScheibe verwendet wird. Zum Beispiel hat sich eine Scheibendickevon 250 μmals hinreichend dünnerwiesen. Bei einer Laserwellenlänge vonetwa 1 μmentspricht dies etwa 500 Knoten. Das erfordert bereits im cw-Betriebeine sorgfältigeAuswahl der die Wellenlängebzw. Moden selektierenden optischen Elemente, eine präzise Justageund einen thermisch stabilen gekapselten Resonatoraufbau, insbesonderebei einer Resonatorlängevon etwa 500 mm. Mit dem vorgestellten Verfahren zur Güteschaltungkann die in dem Dauerstrichbetrieb erreichte spektrale Qualität mit einereinzigen longitudinalen Mode auch im Pulsbetrieb erhalten werden.
    [0030] Inder 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Laserverstärkersystemsin einer schematischen Skizze dargestellt, das im Vergleich zumersten Beispiel aus 1 erweitert ist. Gleiche undgleichwirkende Teile sind mit denselben Bezugsziffern versehen undderen Erklärungen werdenzur Vermeidung unnötigerWiederholungen an dieser Stelle weggelassen.
    [0031] DerVorteil der Erweiterung besteht in einer Verminderung der hohenAnforderungen an die Präzisionder Justage und die Stabilitätdes Aufbaus hinsichtlich der Einhaltung der optimalen Resonanzbedingung.Die Randbedingung einer stehenden Welle in dem Resonator schränkt dasmöglicheFrequenzspektrum des Strahlungsfeldes 4 auf diskrete Werte ein.Longitudinale Resonatormoden sind nur möglich, wenn die optische Weglänge in demResonator zwischen den beiden Spiegeln 2, 3 einganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge (λ/2) beträgt. Ein optimaler Betrieb erfordert,dass eine solche Wellenlängemit dem Maximum des Verstärkungsspektrums derlaseraktiven Scheibe übereinstimmt,wobei dieses mit der wellenlängenabhängigen Transmission dermodenselektierenden optischen Elemente in dem Resonator moduliertist. Dabei ist die genaue Übereinstimmungder Frequenz einer Resonatormode mit einem Transmissionsmaximumdes Etalons mit dem kleinsten freien Spektralbereich die bekannte „Achillesferse" des Resonatoraufbaus.Eine typische optische Längedes Resonator von etwa 500 mm bedeutet nämlich, dass benachbarte Modensich nur um ein ppm in ihrer Frequenz unterscheiden. Soll während einerlängerenBetriebszeit ein Modensprung des Lasers sicher verhindert werden,muss die relative Frequenzveränderungvon Etalon- und Resonatormode kleiner als 10-7 sein.
    [0032] Umdies zu erreichen, erfasst der Photo-Detektor 11 zusätzlich dieIntensitätdes optischen Signals 10 und erzeugt ein von der Intensität bzw. Energieabhängigeselektronisches Signal 14, das an eine zweite Ansteuerelektronikgesendet wird. Wenn die Resonatorlänge optimal auf die Emissionsfrequenz eingestelltist, erreicht die Intensitätdes optischen Signals 10 den größten Wert. Dementsprechendverarbeitet die zweite Ansteuerelektronik 15 das empfangeneelektronische Signal 14 und erzeugt ein Stellsignal 16,um eine Stellvorrichtung 17 anzusteuern. In diesem Ausführungsbeispielist die Stellvorrichtung 17 an dem Auskoppelspiegel 3 angeordnet,um diesen zu verschieben, damit das maximale Signal und damit einstabiler Einmodenbetrieb beibehalten wird. Eine die Resona torlänge veränderndeStellvorrichtung 17 ist bevorzugt mit einem Piezo-Elementrealisiert. Aber jede andere feinjustierbare Verstelleinrichtungfür dieoptische Längedes Resonators kann alternativ verwendet werden. Ohne Veränderungdes Funktionsprinzips kann die erforderliche Übereinstimmung beispielsweiseauch durch Anpassung der Temperatur der laseraktiven Scheibe 2 und/oderder Temperatur oder Verkippung des Etalons erreicht werden.
    [0033] 3 isteine grafische Wiedergabe der Verstärkung und der Ausgangsleistungdes Lasersystems aus den 1 und 2 im Zeitverlauf,um das Prinzip der Güteschaltungzu erläutern.In diesem Graf zeigt die Linie 18 den zeitlichen Verlaufder Verstärkunginnerhalb der laseraktiven Scheibe. Der zeitliche Verlauf der Ausgangsleistungdes Lasersystems wird mit der Linie 19 wiedergegeben. Für beide grafischenLinien 18, 19 ist die Abszisse die Zeitachse.
    [0034] Damites in dem Lasersystem tatsächlichzu einem Anschwingen einer Resonatormode kommt, muss ein entsprechendeskleines optisches Strahlungsfeld 4 beim Durchlaufen derScheibe 2 eine Verstärkungerfahren, die mindestens die Resonatorverluste ausgleicht. Solangeder Güteschalter 8 (aus den 1, 2)sperrt, führtein konstantes optisches Pumpen durch die Anregungsquelle zu einem Anstiegder Verstärkung 18 inder laseraktiven Scheibe 2. Im Gegensatz zu einer üblichenGüteschaltung sindbei dem erfindungsgemäßen Lasersystemdie Verluste des gesperrten Güteschaltersnur so hoch eingestellt, dass ab einem Zeitpunkt t0 dieVerstärkungdie Verluste übersteigt,zuerst fürdie Mode, die durch die modenselektierenden optischen Elemente imResonator begünstigtwird. Die geringe Netto-Verstärkungführt zueinem Anschwingen dieser Mode. Zum Zeitpunkt t, überschreitet das ansteigendeSignal der Verstärkung,das von dem Photo-Detektor 11 (1, 2)erfasst wird, erstmalig eine Triggerschwelle s1.Der Güteschalterwird daraufhin füreine kurze Zeit freigeschaltet. Die Verluste in dem Resonator sinkensehr schnell ab und die dann voll wirksame Verstärkung führt zum Aufbau eines großen Impulsesaus der vorhandenen Mode. Dadurch wird die Inversion der laseraktivenScheibe 2 abgebaut und die Verstärkung sinkt unter den Wert,der fürdie Selbsterregung notwendig ist. Dann schaltet die Steuereinrichtung 9 (1, 2)den Güteschalter 8 erneutin den gesperrten Zustand.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Lasersystem mit: – einer laseraktiven Scheibe(2), – einerAnregungsquelle zur Erzeugung eines angeregten Zustandes der laseraktivenScheibe (2), und – einemResonator, in dem die Scheibe (2) angeordnet ist und indem ein optisches Strahlungsfeld (4) die Scheibe (2)mehrfach durchsetzend so rückgekoppeltwird, dass aus dem Resonator ein Laserstrahl (5) mit einereinzigen longitudinalen Mode auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet,dass ein Güteschalter(8) in dem Resonator und eine Steuereinrichtung (9) zumSchalten des Güteschalters(8) vorgesehen sind, wobei die Steuereinrichtung (9)den Güteschalter(8) bei einem erstmaligen Erreichen eines Schwellenwertesder Verstärkung(18) der laseraktiven Scheibe (2) freischaltet.
    [2] Lasersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durcheinen optischen Detektor (11), der einen Anteil (10)des optischen Strahlungsfeldes (4) oder des Laserstrahls(5) erfasst und mindestens ein Ausgabesignal (12)erzeugt.
    [3] Lasersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Steuereinrichtung (9) ein erstes Ausgabesignal(12) des optischen Detektors (11) verarbeitetund in Abhängigkeitvon dem ersten Ausgabesignal (12) den Güteschalter (8) schaltet.
    [4] Lasersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch einen linearen Aufbau des Resonators.
    [5] Lasersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnetdurch eine weitere Steuereinrichtung (15), die ein zweitesAusgabesignal (14) des optischen Detektors (11)verarbeitet und eine die Resonatorlänge des Lasersystems veränderndeStellvorrichtung (17) in Abhängigkeit des zweiten Ausgabesignals(14) ansteuert.
    [6] Verfahren zur Güteschaltungeines Lasersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Güteschalter(8) bei einem erstmaligen Erreichen eines Schwellenwerteseiner Verstärkung(18) eines optischen Strahlungsfeldes (4) voneiner ersten Steuereinrichtung (9) freigeschaltet wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004008854B4|2013-06-13|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-06-09| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: STEIGER, ANDREAS, DR., DE Free format text: FORMER OWNER: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTR. D. D. BUNDESMINISTERIUM FUER WIRTSCHAFT UND TECHNOLOGIE, DIESES VERTR. D. D. PRAESIDENTEN DER PHYSIKALISCH-TECHNISCHEN BUNDESANSTALT, 38116 BRAUNSCHWEIG, DE Effective date: 20110406 Owner name: GRUETZMACHER, ES Free format text: FORMER OWNER: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTR. D. D. BUNDESMINISTERIUM FUER WIRTSCHAFT UND TECHNOLOGIE, DIESES VERTR. D. D. PRAESIDENTEN DER PHYSIKALISCH-TECHNISCHEN BUNDESANSTALT, 38116 BRAUNSCHWEIG, DE Effective date: 20110406 |
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    2013-02-08| R018| Grant decision by examination section/examining division|
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    2014-09-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-11-27| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140902 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410008854|DE102004008854B4|2004-02-20|2004-02-20|Lasersystem mit einer laseraktiven Scheibe und Verfahren zum Betrieb eines Lasersystems|DE200410008854| DE102004008854B4|2004-02-20|2004-02-20|Lasersystem mit einer laseraktiven Scheibe und Verfahren zum Betrieb eines Lasersystems|
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