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    • 专利摘要:
    EinLasersystem kann dann einen Laserstrahl für lange Zeit auf stabile Weiseerzeugen, wenn eine Verschlechterung eines nichtlinearen optischenKristalls durch Feuchtigkeit vermieden werden kann. Von der Pumpkammereinheiteines Festkörperlaserswird eine Laser-Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm emittiert.Diese Laser-Grundwelle tritt in eine erste Einheit (20) mit einemnichtlinearen optischen Kristall ein, durch die die Wellenlänge desLaserstrahls halbiert wird. Der gewandelte Laserstrahl verlässt in Formder Laser-Grundwelle und der zweiten Harmonischen die Einheit undtritt in eine zweite Einheit (30) mit einem nichtlinearen optischenKristall ein. Diese Laserstrahlen werden in die dritte Harmonische (dasDreifache der Grundfrequenz) oder die vierte Harmonische (das Vierfacheder Grundfrequenz) gewandelt, und sie treten aus einem Austrittsfenster(34) aus. Die beiden Einheiten mit einem nichtlinearen optischenKristall sind in einer hermetisch abgedichteten Zelle untergebracht,deren Innenseite wasserabstoßendausgebildet ist. Zum Isolieren des nichtlinearen optischen Kristallsgegen die Außenluft wirdeine trockene Atmosphäreverwendet, wodurch eine Laser-Grundwelle und eine Beschädigung derKristalle vermieden werden kann.
    公开号:DE102004017513A1
    申请号:DE200410017513
    申请日:2004-04-08
    公开日:2004-10-21
    发明作者:Satoru Chofu Amano；Sonhi Chofu Hashimoto；Toshifumi Chofu Tone
    申请人:ORC Manufacturing Co Ltd Chofu；Orc Manufacturing Co Ltd；
    IPC主号:G02F1-37
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Lasersystem und die Verwendung desselbenals Laserwellenlänge-Wandlungssystem,insbesondere Systeme, bei denen die Wartung von nichtlinearen optischenKristallen zum Wandeln der Wellenlänge einfach ist.
    [0002] ImAllgemeinen wird bei einem Lasersystem für kurze Wellenlängen einegrößere Wellenlänge durcheinen nichtlinearen optischen Kristall gewandelt. Der übliche Aufbaueines Ultraviolett-Festkörper-Lasersystems,das eines von kurzwelligen Lasersystemen ist, ist der Folgende.Von einem mit Nd dotierten Laser wie einem Nd:YAG-, einem Nd:YVO4- oder einem Nd:YLF-Laser wird eine Laser-Grundwellemit einer Wellenlängevon 1064 nm emittiert. Durch einen nichtlinearen opti schen Kristallwird die zweite Harmonische erzeugt, und durch einen weiteren nichtlinearenoptischen Kristall werden die dritte oder die vierte Harmonischeerzeugt. Dabei werden zum Erzeugen der zweiten Harmonischen LBO-oder KTP-Kristalle verwendet, und zum Erzeugen der dritten Harmonischenwerden LBO-, BBO- oder GdYCOB-Kristalle verwendet, während zumErzeugen der vierten Harmonischen BBO- oder CLBO-Kristalle oderdergleichen verwendet werden.
    [0003] Beinahealle diese nichtlinearen optischen Kristalle sind zerfließanfällig. Dahererfahren diese Lasersystem bei Langzeitbetrieb eine Verschlechterungdurch Feuchtigkeit, da sie solche absorbieren. Demgemäß nimmtdie Leistung der Harmonischen ab. Jedoch wird bisher der Feuchtigkeitim Resonator keine besondere Bedeutung geschenkt, wie es z.B. aus JP-A-05-152656 hervorgeht, obwohlgemäß diesemDokument als nichtlinearer optischer Kristall zum Erzeugen der zweitenHarmonischen ein KTP-Kristall verwendet wird und als solcher zumErzeugen der dritten Harmonischen ein BBO-Kristall verwendet wird.
    [0004] Dernichtlineare optische Kristall CLBO zum Erzeugen der vierten Harmonischenverschlechtert sich bei einer relativen Feuchtigkeit von über 30 % schnell.Um dies zu verhindern, ist bei einer im Handel erhältlichenKristallzelle in Form des Modells Nr. 10031 von Crystal AssociatedInc. in der Zelle trockenes Gas dicht eingeschlossen. Dennoch haftenetliche Wassermolekülean der Innenwand der Zelle an. Wenn diese die Innenwand verlassen,werden sie im nichtlinearen optischen Kristall absorbiert und führen andessen Oberflächezu Hydroxylradikalen (-OH). Wenn das Lasersystem betrieben wird,absorbieren diese Hydroxylradikale die vierte Harmonische und führen zuStörungen.Diese Störungenverringern die Transparenz des Kristalls für die vierte Harmonische. Demgemäß nimmtdie Energie des Laserstrahls ab. Ein solcher Effekt tritt auch beinichtlinearen optischen Kristallen für die zweite und die dritteHarmonische auf.
    [0005] Demgemäß existiertein Problem dahingehend, dass eine Verschlechterung nichtlineareroptischer Kristalle aufgrund von Feuchtigkeit bei Langzeitbetriebdurch die herkömmlicheVorgehensweise zum Vermeiden von Feuchtigkeit nicht verhindert werdenkann. Wenn nur trockenes Gas dicht in der Kristallzelle eingeschlossenwird, existiert keine Maßnahmezum Entfernen von Feuchtigkeit an der Innenwand der Zelle. Auchexistiert keine Maßnahme zumReparieren eines Defekts, der an der Abdichtungskonstruktion derZelle aufgetreten ist. Der Verschlechterung nichtlinearer optischerKristalle durch Feuchtigkeit bei Langzeitbetrieb ist keine Aufmerksamkeitgeschenkt. Nach kontinuierlichem Betrieb des Lasersystems für längere Zeitohne jede Maßnahmezum Vermeiden von Feuchtigkeit in der Zelle absorbiert der nichtlineareoptische Kristall, der Feuchtigkeit aufgenommen hat, die vierteHarmonische aufgrund von Störungen.So wird die Transparenz fürdie vierte Harmonische immer schlechter. Demgemäß nimmt der Wirkungsgrad beider Wandlung der Wellenlängeschnell ab und die Ausgangsleistung des Lasers fällt auf einen kleinen Wert.
    [0006] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lasersystem zu schaffen,das fürlange Zeit mit stabiler Leistung betrieben werden kann.
    [0007] DieseAufgabe ist durch das Lasersystem gemäß dem beigefügten Anspruch1 gelöst.Gemäß dem beigefügten Anspruch9 wird das erfindungsgemäße Lasersystemin vorteilhafter Weise als Laserwellenlänge-Wandlungssystem verwendet.
    [0008] Beimerfindungsgemäßen Lasersystemist ein nichtlinearer optischer Kristall hermetisch abgedichtetin einer Zelle untergebracht, deren Innenwand mit einer wasserabstoßenden Beschichtung versehenist. Außerdemist ein trockenes Inertgas (Ar, N2 usw.)in die Zelle eingefüllt,so dass insgesamt Feuchtigkeit aus der Zelle ausgetrieben ist. Aufdiese Weise kann eine Verschlechterung des nichtlinearen optischenKristalls durch Feuchtigkeit auch bei Langzeitbetrieb verhindertwerden.
    [0009] DieErfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichtenAusführungsformennäher erläutert.
    [0010] 1 zeigt eine schematischeSeitenansicht eines Lasersystems gemäß einer Ausführungsform derErfindung.
    [0011] 2 zeigt eine schematischeDraufsicht eines Lasersystems vom Intrakammertyp zum Erzeugen derzweiten Harmonischen gemäß einerAusführungsformder Erfindung.
    [0012] 3 zeigt eine schematischeDraufsicht eines Lasersystems vom Intrakammertyp zum Erzeugen derdritten und vierten Harmonischen gemäß einer Ausführungsformder Erfindung.
    [0013] 4 zeigt einen schematischenSchnitt einer Zelle mit einem nichtlinearen optischen Kristall, wiesie bei einem Lasersystem gemäß einerAusführungsformder Erfindung verwendet wird.
    [0014] 5 zeigt einen vergrößerten Teilaus der 4.
    [0015] 6 zeigt schematisch denSchnitt eines Deckels einer Zelle mit einem nichtlinearen optischen Kristall,wie sie bei einem Lasersystem gemäß einer Ausführungsformder Erfindung verwendet wird.
    [0016] 7 zeigt ein schematischesBlockdiagramm einer Feuchtig keits-Messeinrichtung, wie sie bei einemLasersystem gemäß einerAusführungsformder Erfindung verwendet wird.
    [0017] 8 zeigt ein Kurvenbild zumzeitlichen Verlauf der Feuchtigkeit in einer Zelle mit einem nichtlinearenoptischen Kristall, wie sie bei einem Lasersystem gemäß einerAusführungsformder Erfindung verwendet wird.
    [0018] Beiden Ausführungsformender Erfindung, wie sie nachfolgend anhand der 1 bis 8 beschriebenwerden, handelt es sich um Festkörper-Lasersysteme,bei denen ein nichtlinearer optischer Kristall in einem hermetischabgedichteten Behältnisuntergebracht ist, in das trockenes Inertgas eingefüllt ist unddessen Innenwand mit einer wasserabstoßenden Beschichtung überzogenist.
    [0019] Gemäß der 1 wird ein Festkörperlaser, z.B.eine Laserdiode, als Laserlichtquelle verwendet. Damit wird einFestkörper-Lasersystemaufgebaut, das als die Wellenlängewandelndes Lasersystem verwendet wird. Es besteht aus einer GrundeinheitA, einer ersten Wellenlängen-WandlungseinheitB und einer zweiten Wellenlängen-WandlungseinheitC.
    [0020] Dieoptische Grundeinheit A verfügt über den Spiegel 1,den Spiegel 2, die Pumpkammereinheit 3, den Q-Schalter 4,die Brewsterplatte 5, die Blende 6, die ersteKondensorlinse 7 sowie weitere Teile. Die Spiegel 1 und 2 bildendabei einen Laserresonator. Die Pumpkammereinheit 3 istmit einem Festkörper-Lasermaterialversehen, das z.B. aus Nd:YAG, Nd:YVO4,Nd:YLF besteht und durch eine Halbleiterlaserdiode angeregt wird.
    [0021] DieGrundeinheit A verfügtauch überdas Behältnis 13,das aus dem Gehäuse 11 unddem Deckel 12 besteht. Das Gehäuse 11 verfügt über das Fenster 14 zumDurchlassen der Laser-Grundwelle. Der Querschnitt dieses Gehäuses istU-förmig;es enthältKomponenten, die die grundlegende optische Einheit aufbauen. DerDeckel bedeckt die Oberseite des Gehäuses 11 auf hermetischeWeise, und das Innere des so abgeschlossenen Gehäuses ist mit einem Inertgaswie Stickstoff gefüllt.In den Boden 11a des Gehäuses 11 sind mehrereHeizer 8a, 8b, 8c, und zwar soviele wieerforderlich, eingebettet. Der Temperatursensor 9 zum Überwachender Temperatur im Behältnis 13 istnahe der Pumpkammereinheit 3 angebracht. Die Temperaturim Behältniswird unter Steuerung mittels der Heizer 8a, 8b, 8c durcheinen nicht dargestellten Temperaturregler (nicht dargestellt) aufgrunddes Ausgangssignals des Sensors auf einem vorgegebenen Wert gehalten.
    [0022] Dieerste Wellenlängen-WandlungseinheitB besteht aus der ersten Einheit 20 mit einem nichtlinearenoptischen Kristall, der zweiten Kondensorlinse und dem Trennspiegel 22.Diese optischen Komponenten sind im Gehäuse 24 der erstenWellenlängen-Wandlungseinheituntergebracht, wobei dieses Gehäusemit dem Austrittsfenster 23 versehen ist. Die erste Einheit 20 miteinem nichtlinearen optischen Kristall enthält einen LBO- oder einen KTP-Kristallin ihrem Inneren. Diese Kristalle wandeln die Laser-Grundwelle,die durch die Kondensorlinse durch das Fenster 14 konvergiertwurde, in die zweite Harmonische, die das Doppelte der Grundfrequenzhat. Der Trennspiegel 22 trennt das Laserlicht in die Grundwelleund die zweite Harmonische.
    [0023] Diezweite Wellenlängen-Wandlungseinheit Cbesteht aus der zweiten Einheit 30 mit einem nichtlinearenoptischen Kristall, der Kollimatorlinse 31, dem Trennspiegel 32 unddem Leistungsmesser 33 für die dritte oder vierte Harmonische.Die zweite Einheit 30 mit einem nichtlinearen optischenKristall wandelt die Laserwelle mit dem Doppelten der Grundfrequenzvon der ersten Wellenlängen-WandlungseinheitB in die dritte Harmonische mit dem Dreifachen der Grundfrequenzoder die vierte Harmonische mit dem Vierfachen der Grundfrequenz. DerTrennspiegel 32 trennt das Laserlicht in die zweite unddie dritte (oder die vierte) Harmonische. Als nichtlinearer optischerKristall zum Erzeugen der dritten Harmonischen kann z.B. ein LBO-,ein BBO- oder ein GdYCOB-Kristallverwendet werden. Als nichtlinearer optischer Kristall zum Erzeugender vierten Harmonischen kann z.B. ein BBO- oder ein CLOB-Kristallverwendet werden. Die optischen Komponenten wie die zweite Einheit 30 miteinem nichtlinearen optischen Kristall, die Kollimatorlinse 31,der Trennspiegel 32 zum Trennen der zweiten Harmonischenvon der dritten oder der vierten Harmonischen, der Leistungsmesser 33 für die dritte odervierte Harmonische sowie weitere Teile sind im Gehäuse 35 derzweiten Wellenlängen-Wandlungseinheituntergebracht, das mit dem Austrittsfenster 34 versehenist.
    [0024] Die 2 skizziert ein zweitesLasersystem zum Erzeugen von Harmonischen gemäß dem Intrakammertyp entsprechendder zweiten Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Festkörper-Lasersystems. Beidiesem System ist als Laserlichtquelle ein Festkörperlaser verwendet. Es verfügt über die ersteEinheit 20 mit einem nichtlinearen optischen Kristall zumWandeln einer Laserwelle in die zweite Harmonische sowie einen Heizer 8d imLaserresonator.
    [0025] Die 3 skizziert ein Lasersystemzur Erzeugung der dritten und vierten Harmonischen vom Intrakammertypgemäß einerdritten Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Festkörper-Lasersystems. Dabeiist ein Festkörperlaserals Laserlichtquelle verwendet. Die erste Einheit 20 miteinem nichtlinearen optischen Kristall und die zweite Einheit 30 miteinem nichtlinearen optischen Kristall zum Wandeln der Laserwellein die dritte oder die vierte Harmonische sind im Laserresonatoruntergebracht. Da alle optischen Komponenten dieselben wie in der 1 sind, wird eine Wiederholungder detaillierten Beschreibung weggelassen.
    [0026] Die 4 zeigt schematisch denSchnitt der Zelle mit einem nichtlinearen optischen Kristall, wie siebei Festkörper-Lasersystemen gemäß Ausführungsformender Erfindung verwendet wird. Diese Zelle wird in der ersten Einheit 20 oderder zweiten Einheit 30 mit einem nichtlinearen optischenKristall, wie sie in den 1, 2 und 3 dargestellt sind, verwendet. DieseEinheiten werden nachfolgend einfach allgemein als Einheit mit einemnichtlinearen optischen Kristall (NLU = nonlinear optical crystalunit) bezeichnet. Die NLU besteht aus einem Zellenkörper 40 undeinem Zellendeckel 50. Der Zellenkörper 40 bildet diehorizontale Durchgangskammer fürden Pfad des in ihr erzeugten Laserstrahls, und der Querschnittder Zelle ist U-förmig.Der Zellendeckel 50 bedeckt die Öffnung 46 des Zellenkörpers aufhermetisch abdichtende Weise. Im Zentrum des Zellenkörpers 40,wo die Durchgangskammer 42 ausgebildet ist, befindet sichder Tisch 41, auf dem der nichtlineare optische Kristall 43 zumErzeugen von Harmonischen angeordnet ist und durch die Kristallklammer 44 befestigtist.
    [0027] Ander rechten und der linken Seite der Durchgangskammer 42 befindensich Fenster 60a und 60b zum hermetischen Abdichtender NLU. Zum Befestigen dieser Fenster am Zellenkörper 40 existierenFensterklammern 70a und 70b, wobei ein O-Ring 80d zwischendas Fenster 60a und die Fensterklammer 70a eingefügt ist,wohingegen ein O-Ring 80e zwischen das Fenster 60b unddie Fensterklammer 70b eingefügt ist, ein O-Ring 80b zwischendas Fenster 60a und den Zellenkörper 40 eingefügt ist, einO-Ring 80c zwischen das Fenster 60b und den Zellenkörper 40 eingefügt ist undein O-Ring 80a zwischen den Zellenkörper 40 und den Zellendeckel 50 eingefügt ist.Diese O-Ringe 80a bis 80e können hohen Temperaturen standhalten;sie bestehen z.B. aus dem Material Kalretz von DuPont Dow ElastomersCompany, so dass eine lang andauernde Abdichtung erzielt werdenkann, da die Emission und die Transmission von Gasen sehr niedrigsind. Die im Pfad des Laserstrahls angebrachten Fenster 60a und 60b bestehenaus Kunstquarzglas der CaF2, da diese Materialienden hohen Laserleistungen standhalten können. Das Innere der auf dieseWeise abgedichteten NLU ist mit einem Inertgas wie z.B. Ar, N2 gefüllt. DerHeizer 45 ist in den Zellenkörper 40 eingebettet, umdie Einheit auf konstanter Temperatur zu halten.
    [0028] Ander Innenwand des Zellenkörpers 40 mit demTisch 41 sowie an der Innenwand des Zellendeckels 50,der die Öffnung 46 desZellenkörpers 40 hermetischbedeckt, sind wasserabstoßendeBeschichtungen 90a und 90b ausgebildet. Das Material dieserBeschichtungen 90a und 90b ist z.B. ein Fluorkunststoff;sie werden durch chemisches Plattieren auf der Innenwand des Zellenkörpers 40 unddes Zellendeckels 50 angebracht. Als Fluorkunststoffmaterialkann z.B. Teflon (registrierte Handelsmarke) verwendet werden. ZumHerstellen der Beschichtungen 90a und 90b können andereVerfahren als chemisches Plattieren verwendet werden, falls durchsie die Beschichtungen fest auf der Innenwand abgeschieden werdenkönnen.
    [0029] Die 5 zeigt vergrößert denTeil A der Zelle mit einem nichtlinearen optischen Kristall, wieer in der 4 dargestelltist. Sie zeigt genauer die Beziehung zwischen der Innenwand desZellenkörpers 40 undder Beschichtung 90a. Der Zellenkörper 40 und der Zellendeckel 50 bestehenaus einem Metall wie rostfreiem Stahl, z.B. SUS303. Die Innenwandwird, falls erforderlich, durch elektrolytisches Polieren endbearbeitet.An ihrer Oberflächekönnenin jedem Fall, unabhängigdavon, ob elektrolytisch poliert wird oder keine Oberflächenbehandlungausgeführtwird, Wassermoleküleanhaften. Wenn die Innenwand mit einer wasserabstoßenden Beschichtungversehen wird, haften viel weniger Wassermoleküle an der Oberfläche diesesFilms an, als Moleküledirekt auf der Wand anhaften würden.Daher wird das Innere der Zelle immer trocken gehalten und es kannverhindert werden, dass der nichtlineare optische Kristall Feuchtigkeitabsorbiert.
    [0030] Die 6 zeigt schematisch denQuerschnitt des Zellendeckels, der keiner näheren Erläuterung bedarf.
    [0031] Beider Feuchtigkeits-Messeinrichtung gemäß dem schematischen Blockdiagrammder 7 wird das Ausgangssignaldes Feuchtigkeitssensors 51 in der NLU über den Feuchtigkeitsmessverstärker 55 aufder Feuchtigkeitssensor-Leiterplatte 53 an das Hygrometer 56 übertragen.Das Ausgangssignal des Feuchtigkeitsmesssensors 55 wirdwiederum über denSchalter 57 an die Lasersteuerung 58 übertragen.Der Feuchtigkeitssensor 51 verwendet ein Feuchtigkeitssensorelementvom Typ mit Messung der elektrischen Kapazität, das auf einem Glassubstratabgeschieden ist, um seine Beständigkeitund eine Gasemission desselben zu verhindern. Das Feuchtigkeitssensorelementist dort an der Innenseite des Deckels platziert, wo er den Pfaddes Strahls in der Durchgangskammer nicht stört, um dort die Feuchtigkeitin der Durchgangskammer zu erfassen. Das Feuchtigkeitssensorelementist durch den hermetisch abgedichteten Anschluss 52 mitder Feuchtigkeitssensor-Leiterplatte 53 auf der anderenSeite des Deckels verbunden, und es ist dadurch elektrisch gegenden Zellendeckel 50 isoliert. Das Kurvenbild der 8 veranschaulicht den zeitlichenVerlauf der Feuchtigkeit in der Zelle.
    [0032] Nunwird die Funktion eines Festkörper-Lasersystemsgemäß Ausführungsformender Erfindung, die auf die obige Weise aufgebaut sind, erläutert. Beimin der 1 dargestelltenFestkörper-Lasersystemwird die Laser-Grundwelle mit einer Wellenlänge von 1064 nm aus der Pumpkammereinheit 3 emittiertund durch die erste Kondensorlinse 7 konvergiert, wodurchsie durch das Fenster 14 hindurch auf die erste Einheit 20 miteinem nichtlinearen optischen Kristall fällt. Ein Teil der auf dieseEinheit 20 fallenden Laser-Grundwelle wird durch dieseEinheit in die zweite Harmonische gewandelt, und diese Wellen tretenaus der Einheit aus. Danach treten die Laser-Grundwelle und diezweite Harmonische durch die zweite Kondensorlinse 21 unddas Austrittsfenster 23 in die zweite Einheit 30 miteinem nichtlinearen optischen Kristall ein. Dabei wird das Lichtvon der ersten Wellenlängen-WandlungseinheitB durch diesen nichtlinearen optischen Kristall in die dritte oder dievierte Harmonische gewandelt, und es tritt am Austrittsfenster 34 aus.
    [0033] DerZellenkörperder auf die in der 4 dargestellteWeise aufgebauten NLU besteht aus rostfreiem Stahl. In der 8 sind Änderungen der relativen Feuchtigkeitin der Zelle fürden Fall von rostfreiem Stahl ohne Oberflächenbehandlung, für den Fall einerelektrolytischen Politur der Innenwand der Zelle sowie für den Falldes Abscheidens einer Beschichtung aus einem Fluorkunststoff aufder Innenwand der Zelle dargestellt. Es wurden jeweils drei Zellen miteiner der drei Oberflächenbedingungenin einem Unterdruck-Handschuhkasten in trockener Stickstoffatmosphäre zusammengebaut.In einem Thermostaten wurde die relative Feuchtigkeit der Feuchtigkeit beikonstanter Temperatur variiert, und es wurde die Änderungder Feuchtigkeit in der Zelle, wie durch den Feuchtigkeitssensor 51 indieser gemessen, erfasst. Daten, die eine relative Feuchtigkeitunter 0 % angeben, sind durch einen Fehler der Signalwandlungsschaltungverursacht. Diese Daten zeigen eine relative Feuchtigkeit nahe 0%, ohne Einschränkung.In der 8 zeigt die Querachsedie Zeit (t in Min.), und die Längsachsezeigt die relative Feuchtigkeit (RF in %) und die Temperatur (tin °C).Jede Kurve in der 8 istdurch lineare Approximation an eine Linie wie folgt angenähert: RF= 0,00332t-2,8541 (Zelle 1: ohne Oberflächenbehandlung) RF = 0,00238t-1,2636(Zelle 1: ohne Oberflächenbehandlung) RF= 0,00188t-2,7552 (Zelle 1: ohne Oberflächenbehandlung) RF = 0,01283t-2,4305(Zelle 4: m. elektrolytischem Polieren) RF = 0,00380t-2,6023(Zelle 5: m. elektrolytischem Polieren) RF = 0,00374t-1,7302(Zelle 6: m. elektrolytischem Polieren) TF = 0,00030t-1,7011(Zeile 7: mit wasserabstoßender Oberfläche ) RF= 0,00034t-2,5622 (Zelle 8: mit wasserabstoßender Oberfläche) RF= 0,00015t-0,3873 (Zelle 9: mit wasserabstoßender Oberfläche)
    [0034] DieDaten der Zelle 4 sind aus den Vergleichsdaten weggelassen,da die Feuchtigkeit außergewöhnlich anstieg.Es scheint, dass die hermetische Abdichtung durch einen fehlerhaftenO-Ring (Abscheidung von Staub, Verformung durch ungleichmäßiges desDeckels, usw.) verlorenging. Die Neigungen der Linien zeigen dieAnstiegsgeschwindigkeit der Feuchtigkeit in anderen Vergleichszellen. DieAnstiegsgeschwindigkeit der Feuchtigkeit bei den Zellen 7, 8 und 9 (mitwasserabstoßenderOberfläche)betragen 0,00030 %/Min., 0,00034 %/Min. bzw. 0,00015 %/Min. Siesind ungefähr1/10 im Vergleich zu den Werten der anderen Zellen. Der Feuchtigkeitsanstiegim Verlauf der Zeit ist sehr gering. Z.B. bleibt bei der Zelle 7 dierelative Feuchtigkeit innerhalb von 50 Tagen auf höchstens20 %. Auch nach 73 Tagen beträgtdie relative Feuchtigkeit höchstens30 %. Andererseits erreicht die Zelle 1 (ohne Oberflächenbehandlung)innerhalb von 5 Tagen eine relative Feuchtigkeit von 20 %, und dieZelle 5 (mit elektrolytischem Polieren) erreicht innerhalbvon 4 Tagen eine relative Feuchtigkeit von 20 %. Auch erreicht dieZelle 1 (ohne Oberflächenbehandlung)innerhalb von 7 Tagen eine relative Feuchtigkeit von 30 %, und die Zelle 5 (mitelektrolytischer Politur) erreicht innerhalb von 6 Tagen eine relativeFeuchtigkeit von 30 %. Gemäß dem obigenErgebnis ist es mit einer wasserabstoßenden Oberfläche derInnenwand der Zelle möglich,die Absorption von Feuchtigkeit zu vermeiden und die relative Feuchtigkeitin der Zelle fürlange Zeit auf unter 30 % zu halten. Darüber hinaus ist es möglich, dierelative Feuchtigkeit fürkürzereZeit auf unter 20 % zu halten.
    [0035] DerBenutzer des Lasersystems kann die Feuchtigkeit in der NLU mittelsdes Hygrometers 56 überwachen,da in ihr der Feuchtigkeitssensor 51 vorhanden ist. Wennsich die Feuchtigkeit schließlich aufmehr als einen vorbestimmten Wert (z.B. 30 % oder 20 %) ändert, kannder Benutzer den Schalter 57 von Hand oder automatischausschalten, um die Laserschwingung zu stoppen. Der Feuchtigkeitssensor 51 istfür dieFunktion des Lasersystems nicht störend, da er so angeordnet ist,dass er den Laserpfad im Medium nicht schneidet. Er verfügt über hohe Beständigkeit,da er auf einem Glassubstrat abgeschieden ist und als elektrischerKondensator arbeitet. Er kann durch die Öffnung 4b des Zellenkörpers 40 hindurchin diesem installiert werden. Da der Feuchtigkeitssensor 51 unddie Feuchtigkeits-Leiterplatte 53 am Zellendeckel 50 angebrachtsind, kann der Sensor leicht an einer geeigneten Position der Einheitangebracht werden, wenn der Deckel aufgesetzt wird. Auch ist dieInspektionswartung fürdiese Komponenten einfach.
    [0036] Wieoben beschrieben, kann die Feuchtigkeit in einer Zelle auf extremniedrigem Wert gehalten werden, da gemäß der Erfindung die Innenfläche einerZelle mit einem nichtlinearen optischen Kristall mit einer wasserabstoßenden Kunststoffbeschichtungversehen ist. Daher könnenSchädenam nichtlinearen optischen Kristall, die durch dessen Zerfließen verursachtwürden,im Wesentlichen vermieden werden. Dadurch kann für lange Zeit ein konstanter, hoherWirkungsgrad bei der Wellenlängenwandlung aufrechterhaltenwerden, so dass fürdie Harmonische einer Laser-Grundwelle eine stabilisierte Leistungerzielt wird.
    [0037] Gemäß der Erfindungverfügtein Lasersystem unter Verwendung eines nichtlinearen optischen Kristallszum Erzeugen von Harmonischen einer Laser-Grundwelle von Laserlicht über eineabgedichtete Zelle mit einer Durchgangskammer für den Pfad des Laserlichtssowie ein Fenster zum Bedecken dieser Durchgangskammer, wobei dernichtlineare optische Kristall in der Zelle angeordnet ist. DieInnenflächeder Zelle ist so behandelt, dass sie wasserabstoßend ist. Aus den obigen Erläuterungenist ersichtlich, dass dadurch ein Laserstrahl für lange Zeit in stabilem Zustanderzeugt werden kann. Es kann ein Zerfließen des Kristalls und damiteine Beschädigung desselbenvermieden werden, da er in einer trockenen Atmosphäre aufbewahrtist, die durch die hermetische Abdichtung der Zelle mit dem nichtlinearenoptischen Kristall zur Außenluftisoliert ist. Die Menge der an der Oberfläche der Innenwand anhaftenden Wassermoleküle kannauf einen sehr geringen Wert gesenkt werden, da diese Oberfläche mitder wasserabstoßendenBeschichtung versehen ist. Dadurch kann ein Anstieg der relativenFeuchtigkeit in der Zelle unterdrückt werden. Die Menge der Wassermoleküle, dievon der Oberflächeder Innenwand der Zelle in diese wandern können, ist auch über langeZeit sehr gering. Demgemäß kann dernichtlineare optische Kristall immer trocken gehalten werden, umein Zerfließenzu vermeiden. So kann das Lasersystem auch bei seiner Verwendungals Laserwellenlänge-Wandlungssystemauf lange Zeit einen stabilen Laserstrahl erzeugen.
    [0038] DieZelle mit einem nichtlinearen optischen Kristall kann innerhalboder außerhalbdes Resonators angeordnet sein.
    [0039] Inden 1 bis 8 sind die folgenden Bezugszeichenvorhanden:
    1,2 Spiegeleines Laser-Grundresonators 3 Pumpkammereinheit 4 Q-Schalter 5 Brewsterplatte 6 Blende 7 ersteKondensorlinse 8a,8b,8c, 8d Heizer 9 Temperatursensor 10 Resonatorspiegel 11 Gehäuse derGrundeinheit 12 Deckelder Grundeinheit 13 Behältnis derGrundeinheit 20 ersteEinheit mit einem nichtlinearen optischen Kristall 21 zweiteKondensorlinse 22 Trennspiegelzum Trennen der Grundwelle und der zweitenHarmonischen 23 Austrittsfensterfür die zweiteHarmonische 24 Gehäuse derersten Wellenlängen-Wandlungseinheit 30 zweiteEinheit mit einem nichtlinearen optischen Kristall 31 Kollimatorlinse 32 Trennspiegelzum Trennen der zweiten und der vier tenHarmonischen 33 Leistungsmesserfür die dritteoder vierte Harmoni sche 34 Austrittsfensterfür die dritteoder vierte Harmo nische 35 Gehäuse derzweiten Wellenlängen-Wandlungseinheit 40 Zellenkörper derZelle mit einem nichtlinearen optischenristall 41 Tischfür dennichtlinearen optischen Kristall 42 Durchführungskammer 43 nichtlineareroptischer Kristall 44 Kristallklammerfür den nichtlinearenoptischen Kristall 45 Heizer 46 Öffnung desZellenkörpers 50 Zellendeckelder Zelle mit einem nichtlinearen optischenristall 51 Feuchtigkeitssensor 52 hermetischabgedichteter Anschluss 53 Feuchtigkeitsmess-Leiterplatte 54 Hohlraumdes Zellendeckels 55 Feuchtigkeitsmessverstärker 56 Hygrometer 57 Schalter 58 Lasersteuerung 60a,60b Fensterder Zelle mit einem nichtlinearen optischen Kristall 70a,70b Fensterklammerder Zelle mit einem nichtlinearen optischenKristall 80a,80b, 80c, 80d, 80e O-Ring 90a,90b wasserabstoßende Beschichtung
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Lasersystem mit: – einem nichtlinearen optischenKristall (43) zum Erzeugen Harmonischer einer von einerLaserlichtquelle abgestahlten Laserlicht-Grundwelle; und – einerabgedichteten Zelle (40) mit einer Durchgangskammer (42)für denPfad des Laserstrahls und einem Fenster zum Bedecken der Durchgangskammer; – wobeider nichtlineare optische Kristall in der Zelle angeordnet ist unddie Innenflächederselben so behandelt ist, dass sie wasserabstoßend ist.
    [2] Lasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Innenflächeder Zelle mit einem Fluorkunststoff beschichtet ist, um wasserabstoßend zusein.
    [3] Lasersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem der nichtlinearen optischen Kristall aus LBO, KTP, BBO, GdYCOBoder CLBO besteht.
    [4] Lasersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, miteinem Resonator aus einem ersten und einem zweiten Spiegel (1, 2)sowie einem Festkörperlasermaterialaus Nd:YAG, ND:YVO4 oder Nd:YLF, das zwischenden ersten und den zweiten Spiegel eingefügt ist.
    [5] Lasersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Zelle entweder innerhalb oder außerhalb des Resonators angeordnetist.
    [6] Lasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Innere der Zelle mit trockenem Inertgas gefüllt ist.
    [7] Lasersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die relative Feuchtigkeit in der Zelle auf30 % und darunter gehalten wird.
    [8] Lasersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass in der Zelle ein Feuchtigkeitssensor (51)untergebracht ist.
    [9] Lasersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass es als Laserwellenlänge-Wandlungssystem verwendetwird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2004317566A|2004-11-11|
    US20050008047A1|2005-01-13|
    CN1251368C|2006-04-12|
    CN1536721A|2004-10-13|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2008-02-14| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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