WO2014067938A1 - Multi-pass laser system with coupled multi-pass cells - Google Patents

Multi-pass laser system with coupled multi-pass cells Download PDF

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WO2014067938A1
WO2014067938A1 PCT/EP2013/072597 EP2013072597W WO2014067938A1 WO 2014067938 A1 WO2014067938 A1 WO 2014067938A1 EP 2013072597 W EP2013072597 W EP 2013072597W WO 2014067938 A1 WO2014067938 A1 WO 2014067938A1
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multipass
optics
radiation
laser system
radiation field
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PCT/EP2013/072597
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WO2014067938A4 (en
Inventor
Joerg Neuhaus
Original Assignee
Dausinger & Giesen Gmbh
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094084Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light with pump light recycling, i.e. with reinjection of the unused pump light, e.g. by reflectors or circulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • HELECTRICITY
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    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/0604Crystal lasers or glass lasers in the form of a plate or disc
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H01S3/2325Multi-pass amplifiers, e.g. regenerative amplifiers

Definitions

  • the invention relates to a multipass laser system with a beam injection optics and a beam extraction optics for guiding an incident and falling radiation field and with a multipass cell, comprising at least one or two focusing optics, and two feedback optics for guiding a multipass radiation field from a plurality of radiation branches, which in a limited by the focusing optics Between the intermediate area parallel to each other and are guided over the focusing optics on a feedback optics on which they overlap and thereby enforce a arranged in front of one of the feedback optics solid disk overlapping in an active area, and are coupled such that starting from the incident to the outgoing radiation field all radiation branches be run through one after the other.
  • Such multipass laser systems are known, for example, from the published patent application EP 1286434 A1.
  • the radiation branches of the multipass radiation field which run parallel in the intermediate region between two focusing optics, are guided in one plane.
  • the two feedback optics are arranged so that they each couple different pairs of radiation branches to each other, and so couple the multipass radiation field with itself, so that all radiation branches are passed through successively.
  • the coupling of radiation branches takes place, for example, by a tilting of a feedback optical system about an axis perpendicular to the plane spanned by the radiation branches, or by an offset between the optical axes of the focusing and / or coupling optical systems, the offset being parallel to the plane spanned by the radiation branches he follows.
  • Multipass laser systems with multipass cells have the advantage that, in order to realize numerous transitions via an optical element, they require only a small number of optics, such as focusing optics, and are particularly easy to adjust, the distances between different radiation branches of the multipass radiation field, as opposed to those of individual optics guided radiation branches can be minimized and the number of radiation branches can be varied very easily.
  • the area of circular elements e.g., lenses or mirrors
  • focusing optics scales quadratically with the number of radiating branches because the radiating branches are juxtaposed and as the number of radiating branches increases, a larger diameter of the focusing element is required. A doubling of the radiation branches thus results in a quadrupling of the area on the focussing element.
  • the optical surface of the conventional multipass laser systems mostly circular focusing optics is used there only to a fraction.
  • parabolic optics When parabolic optics are used, slight deviations from the optimum telecentric arrangement desired in such a structure can occur even with radiation fields lying far to the outside.
  • the object of the invention is to provide a multipass laser system which makes better use of the area of the focusing elements used to guide the multipass radiation field and also prevents aberrations due to distances too great from the center of the focusing optics.
  • a laser amplification system according to the preamble of claim 1, which is characterized in that the multipass laser system comprises at least two multipass cells and one of the feedback optics is designed as a "common coupling optics" to couple the two multipass radiation fields of the two multipass cells together ,
  • the multipass laser system comprises at least two multipass cells and one of the feedback optics is designed as a "common coupling optics" to couple the two multipass radiation fields of the two multipass cells together ,
  • the maximum distance of the radiation branches from the center of the respective focusing optics remains unchanged.
  • the feedback optics in the multipass laser system according to the invention are not used in a single multipass cell, as is the case with conventional multipass laser systems
  • a multipass cell with feedback optics and "common coupling optics” is referred to as “outer multipass cell”
  • a multipass cell with two “common coupling optics” is referred to as “inner multipass cell.”
  • one of the feedback optics is then arranged directly in the intermediate region in which the radiation branches are guided parallel to one another and is designed such that the radiation branches of the multipass radiation field are coupled in pairs to one another.
  • Such a feedback optics can be formed for example by a triple prism.
  • the coupling of pairs of radiation probes in the two "outer multipass cells" differs via the feedback optics arranged there.As described above, this different coupling of the radiation pairs is effected, for example. in that the first feedback optic is tilted about an axis perpendicular to the plane spanned by the pairs of radiation pairs, or in that the optical axes of the focusing optics and / or feedback optics of the first multipass cell are offset relative to each other, wherein the offset is parallel to the plane spanned by the pairs of radiation probes. Because of the coupling thus achieved by the two feedback optics and the "common" coupling optics, all the radiation branches of all the multipass cells are consecutively traversed, starting from the incident beam field to the outgoing radiation field.
  • the coupling of the multipass cells with the aid of the "common coupling optics” can be effected by coupling each radiation branch guided by a focusing optics to a "common coupling optics" from the multipass radiation field of one multipass cell with one radiation branch each of the multipass radiation field of the other multipass cell.
  • a reflector may be understood as a “common coupling optics”, in which case the two coupled multipass cells are expediently arranged symmetrically about the optical axis of the reflector, the "optical axis of the reflector” being that which passes through the point to which the Radiation branches are guided superimposing with the aid of the focusing optics, which is perpendicular to the reflection surface of the reflector.
  • the coupling of two radiation branches takes place by reflection of the associated radiation fields on the reflector.
  • focusing optics does not necessarily mean a single mechanically independent optical element, but also, for example, a specific area or area on a focusing optical element, such as a parabolic mirror, a spherical mirror or a lens
  • focusing optics comprised by a multipass laser system can also be formed by a single, correspondingly larger, focusing element, wherein a plurality of separate regions on the focusing element make up the plurality of focusing optics.
  • the focusing optics necessary for guiding the multipass radiation fields to the "common coupling optics" are expediently formed by different regions on a single optical element, so that the optically unused surface necessary for forming the focusing optics can be further minimized
  • the multipath radiation field of the multipass radiation field running parallel in the respective intermediate region is likewise parallel to the radiation branches of the multipass radiation field of the other multipass cells.
  • focusing optics basically corresponds to a "4f construction".
  • the distance between coupling optics and the associated focusing optics for guiding the beam ungspare on the coupling optics is equal to the focal length of the focusing optics.
  • the focus of the radiation field within such a "4f structure” can be either essentially on the coupling optics or else in the intermediate region between the focusing optics. equal to the sum of the focal length of the individual focusing optics.
  • a deviation from an ordinary "4f structure" within the individual multipass cells is conceivable If the solid-state disk or the adaptive optics already have a refractive power (spherical aberration) or other aberrations cause deviations, the distance between the focusing optics are corrected in accordance with this refractive power, so that the incident radiation field is mapped parameters with identical beam even after several passes through the multi-pass beam guiding optics.
  • the multipass laser system can be designed in such a way that a laser radiation field is guided from the incident to the precipitating radiation branch, this being amplified as it passes through the multipass laser system.
  • the multipass laser system is designed, for example, as a linear amplifier or else as an oscillator, wherein in the latter case the incident and failing radiation field outside the multipass laser system are additionally coupled to one another.
  • a pump radiation field it is also conceivable for a pump radiation field to be guided via the incident beam to the precipitating radiation branch through the multipass laser system, in which case the pump radiation field as multipass radiation field is at least partially absorbed in the solid state disk. It is also possible to combine two multipass laser systems according to the invention such that the pump radiation field is guided via the one multipass laser system according to the invention and the laser radiation field over the other multipass laser system according to the invention onto the solid-state disk.
  • the solid-state disk is arranged in front of a "common coupling optics."
  • the number of passes of the radiation branches through the solid-state disk and the possible amplification or absorption of a laser radiation field or pump radiation field when passing from the incident to the failing radiation field can thus be maximized.
  • a plurality of solid-state disks are arranged in front of different "common coupling optics".
  • the radiation branches in the multipass radiation field of the multipass cells are guided in two planes.
  • the planes are each spaced from the optical axis of the focusing optics of the multipass cells.
  • the feedback optics via which in each case the multipass radiation field of a single multipass cell is coupled to itself, are designed so that in each case two radiation branches lying in different planes are coupled to one another.
  • a particularly advantageous variant of the multipass laser system at least three multipass cells.
  • the "outer multipass cells” in each case comprise one of the two feedback optics for coupling the multipass radiation fields to themselves.
  • the “inner multipass cells” comprise two “common coupling optics” for coupling the multipass radiation field of the "inner multipass cell” to the multipass radiation field of two adjacent ones Multipass cells, as well as two focusing optics for guiding the multipass radiation field to one of the two “common coupling optics.”
  • the coupling between “inner” and “outer” multipass cells takes place in such a way that, starting from the incident radiation field, all the radiation branches of all the multipass cells are passed through one after the other. In this case, it is also advantageous if the number of "inner multipass cells" is odd, since in this case the number of beam branches routed to the respective "common coupling optics" is the same.
  • the focusing optics for guiding the multipass radiation field on a "common coupling optics" in a circle with substantially the same angular distance around the optical axis of the "common coupling optics".
  • a reflector is used as coupling optics
  • two focusing optics are then expediently arranged on opposite sides at the same distance from the optical axis of the reflector.
  • the coupling optics is designed to form a highly convergent or divergent radiation field such that the focus of the multipass radiation fields lies within the intermediate region between the focusing optics and the radiation field the individual radiation branches is largely collimated during the transition via the focusing optics.
  • the input and output optics is then arranged in the intermediate region of a multipass cell such that the incident and outgoing radiation fields are coupled there to the multipass radiation field.
  • the distance between the individual mutually parallel radiation branches can be chosen such that the radiation fields are superimposed on the focusing optics and are just barely separated in the region of the input and output optics.
  • Conceivable as input and output optics for example, a mirror, is coupled through the reflection by the incoming and / or outgoing radiation field with one of the radiation branches of the multipass radiation field.
  • a folding optics with recesses for the incoming and outgoing radiation field as input and output optics is also conceivable.
  • the folding optics for separating the incoming and outgoing radiation field from the multipass radiation field is arranged in the intermediate region of a multipass cell. Conveniently, the folding optics is then positioned at a position at which the diameter of the radiation fields guided along the radiation branches is smaller than the distance of the individual radiation branches from each other.
  • the incoming and outgoing radiation field bypasses the folding optics guided, so that in such a case no input and output optics in the intermediate region of the multipass cell must be arranged.
  • Such an arrangement has the advantage that, when coupling in a laser imaginary field intended for amplification into the multipass laser system, the radiation branch coupled to the failing radiation field, which has the strongest power due to the reinforcement through the solid-state disk, is not guided via a coupling-out optical system in the intermediate region.
  • an operation of the multipass laser system for guiding a pump radiation field for the solid-state disk is conceivable. In such a case, the incident radiation field has the greatest power.
  • this is coupled in such an arrangement in the Multipasslasersystem, without necessarily having to use a coupling optics with very high damage threshold. Only after a complete run through all the multipass cells and thus considerable power attenuation, the multipass radiation field is performed on the folding optics.
  • any aberrations caused by the solid-state disk can lead to a shift of the focus within the intermediate region of the focusing optics and thus possibly to the destruction of the respective optics in the multipass cells.
  • a folding optical system arranged in the intermediate region is then threatened with the destruction due to an excessive power density.
  • the input and output optics or the folding optics are arranged in an "outer multipass cell" whose focusing optics have a greater focal length than the other focusing optics of the multipass laser system.
  • the focus in the intermediate region of the focusing optics of the "outer multipass cell" is greater than the focus in the remaining multipass cells, the maximum power density with a shift of the focus is in this case therefore limited.
  • the input and output optics and the folding optics are better protected against possible destruction.
  • the focusing mirror of an "outer multipass cell” has a lower focal length than those focusing mirrors which guide the multipass radiation field to the "common coupling optics". Furthermore, it has recesses through which the incoming and outgoing radiation fields are coupled to the multipass radiation field.
  • a particularly advantageous variant of the multipass laser system comprises at least three multipass cells, which are coupled to one another via exactly two "common coupling optics".
  • the multipass laser system with “outer” and “inner multipass cells” is also conceivable, in which the "inner multipass cells” are coupled to one another via exactly one single “common coupling optics".
  • the "inner multipass cells” comprise at least one deflecting element which is arranged in the intermediate region of the "inner multipass cell” to guide the radiation branches guided in parallel there via the second focusing optics again to the one "common coupling optics".
  • thermal effects in the solid-state disk produce aberrations that manifest themselves in a change in the phase front of the radiation field. For multiple transitions across the solid state disk, these aberrations continuously add up and cause a significant degradation in beam quality.
  • Aberrations are understood to mean spherical aberrations as well as aberrations of a higher order - also in the following.
  • phase-front-correcting element to compensate for the phase-front-changes, e.g. an adaptive mirror.
  • a phase-front-correcting element to compensate for the phase-front-changes
  • a mirror used in a laser resonator has been used e.g. in WO 2009 095 311.
  • at least one of the coupling optics is additionally designed as a phase-front-correcting element for compensating phase-shift changes caused by the solid-state disk.
  • the phase-front-correcting element is expediently designed so that it can be variably controlled to compensate for the aberrations introduced by the solid-state disk into the radiation field.
  • phase-front-correcting element is expediently designed to compensate the aberrations of all solid-state disks. This can be realized, for example, via a feedback signal that monitors the radiation field of an arbitrary radiation load and controls the phase-front-correcting element in accordance with this feedback signal.
  • phase-front-correcting elements arranged in the multi-pass laser system, these then only compensating proportionally for the aberrations caused by the solid-state disk or solid-state disks.
  • a problem caused by the aberrations is, on the one hand, a possible large change in the diameter occurring along the radiation field and, on the other hand, a shift of existing foci. In the case of unfavorable positioning of, for example, input and output optics, this can lead to power losses and / or destruction of the optics due to excessive power densities.
  • the refractive power of the feedback optics in an "outer multipass cell” is expediently constant and independent of any aberrations of the solid-state disk, in which case the coupling and decoupling of the incoming and outgoing radiation field in the intermediate region of this "outer multipass cell".
  • the coupling and decoupling can be done as described above, for example, by an arranged in the intermediate region input and output optics, by recesses in a folding optics arranged there or by recesses in the corresponding focusing optics with a smaller focal length.
  • any aberrations caused by the solid-state disk can be corrected by the phase-front-correcting element, so that the development of the diameter of the radiation fields in the "outer multipass cell" with refractive power constant feedback optics is invariant to solid-disk aberrations.
  • the input and output optics are arranged in a multipass cell in which the refractive power of the coupling optics is not constant, for example if a solid-state disk is arranged in front of the respective coupling optics or if the coupling optics is designed as an adaptive mirror ,
  • the multipass cells are expediently designed as multipass cells with radiation branches guided in two planes. The input and output optics are then arranged in one of the two planes.
  • the ratio of passes through the solid-state disks arranged in the multipass laser system is the same for transitions via coupling optics formed as phase-front-correcting elements.
  • the phase-front-correcting element for correcting the phase-front changes caused by the solid-state disk With appropriate control of the phase-front-correcting element for correcting the phase-front changes caused by the solid-state disk, the development of the diameters of the radiation fields along these radiation branches is the same and, with appropriate control of the adaptive mirror, also invariant with respect to these aberrations.
  • a coupling and decoupling of the incoming or outgoing radiation field with radiation branches in this plane can thus be done without the risk that the diameter of the radiation fields due to aberrations of the solid state disk become too small or too large.
  • the solid-state disk can be arranged in front of a "common coupling optics", while the feedback optics of an "outer multipass cell” is designed as a phase-front-correcting element.
  • the phase-front-correcting element is designed to introduce larger aberration corrections compared to the number of propagated transitions across the solid-state disk.
  • phase-front-correcting element is designed for correspondingly smaller aberration corrections.
  • a further variant provides that a plurality of coupling optics are designed as phase-front-correcting elements. It is particularly advantageous if a phase-front-correcting element for the correction of spherical aberrations and another phase-front-correcting element for the correction of higher-order aberrations are designed. In a multipass laser system with exactly two "common coupling optics", one of the two is expediently designed as a phase-front-correcting element, while a solid-state disk is arranged in front of the other.
  • the feedback optics in the "outer multipass cells" have a constant refractive power, preferably no refractive power.
  • the radiation fields in the "outer multipass cells" are then invariant with respect to any aberrations through the solid-state disk.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a conventional
  • Multipass laser system according to the preamble of claim 1 with exactly one multipass cell in which all the radiation branches are arranged in one plane and the radiation field is thrown back upon itself as it passes through the multipass laser system,
  • Figure 2 is a schematic three-dimensional representation of
  • Multipass cells three each guided in a plane
  • Figure 3 is a schematic two-dimensional side view of
  • Figure 4 is a schematic two-dimensional side view of a
  • Multipass laser system similar to that of Figure 3, but with arranged in two planes radiation branches,
  • FIG. 5 is a schematic drawing of the invention
  • Multipass laser system in side view with three multipass cells and two "common coupling optics",
  • FIG. 6 is a schematic drawing of the invention
  • Multipass laser system in side view with five multipass cells and two "common coupling optics",
  • Figure 7 is a schematic three-dimensional drawing of a
  • FIG. 6 shows a schematic view of a multipass cell with folding mirror for coupling and decoupling an incoming and outgoing radiation field
  • Figure 9 is a schematic representation of the impact points of various
  • FIG. 10 shows a three-dimensional representation of an embodiment with three multipass cells but only a single "common" one
  • Coupling optics wherein the Multipassstrahlungsfeld a multipass cell is deflected by a deflection mirror, wherein for simplicity only one radiation branch within a
  • Figure 11 is a three-dimensional view of the embodiment
  • Coupling optics are provided by respective areas on a single focusing element.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the multipass laser system (1) according to the preamble of claim 1.
  • This is a conventional multipass laser system (1) with only one multipass cell (6).
  • the radiation field to be guided by the multipass laser system (1) is coupled in as an incident radiation field (4) via a focusing lens (15) for shaping the radiation field into a multipass radiation field (11) via input and output optics (2, 3).
  • the various radiation branches (12) guided parallel to one another in a gap (13) are guided via two focusing optics (7a, 7b) to respectively one first and second feedback optics (8, 9).
  • the radiation branches (12) are superimposed on the feedback optics (8, 9) and pass through a solid-state disk (14) arranged in front of the first feedback optical system (8).
  • the multipass radiation field (11) is therefore completely traversed by the incident radiation field (4) up to the outgoing radiation field (5). Since the radiation branches (12) in the multipass radiation field (11) are arranged in one plane, the radiation field (11) is reflected in passing through the multipass laser system (1) in itself. The incident radiation field is guided out of the multipass laser system (1) in the same way as the incident radiation field via the same input and output optics (2, 3).
  • the points of incidence of the different radiation branches (12) on the focusing optics (7a, 7b) - shown here as lenses - are arranged in a line on the respective focusing optics (7a, 7b).
  • the points of impact are shown schematically in the dashed circle, which is intended to show the outline of the lenses.
  • the area on the lenses used (7a, 7b) is exploited only to a fraction.
  • both radiation branches (12) are present, which run very close to the optical axis of the focusing optics (7a, 7b), as well as those which already have a very large distance from the optical axis.
  • the optical axes of the two focusing optics (7a, 7b) are shown in the illustration as a dashed line.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a multipass laser system (1) according to the invention with two multipass cells (6a, 6b).
  • the incident radiation field is coupled into the multipass radiation field (11b) of the first multipass cell (6b) via an input and output optical system (2, 3).
  • the first multipass cell (6b) comprises two focusing optics (7a, 7c) and two coupling optics (9, 10).
  • the first coupling optics (9) is a feedback optics which reflects the multipass radiation field (11b) of the first multipass cell (6b) back into itself or couples to itself.
  • the feedback optics (9) is designed as a plane mirror, which couples the individual radiation branches (12a) by reflection with each other.
  • the second multipass cell (6a) is formed. Although this includes no input and output optics, but also there arranged second coupling optics (8) is a feedback optics, which couples the multipass radiation field (11a) of the second multipass cell (6a) with itself.
  • One of these two feedback optics (8, 9) is slightly tilted, so that in each case different pairs of radiation probes (12a, 12b) are coupled to one another in both multipass cells (6a, 6b).
  • the third “common coupling optics” (10) couples the two multipass radiation fields (11a, 11b) of the two multipass cells (6a, 6b) to each other, in front of which "common coupling optics" (10) a solid-state disk (14) is arranged. All radiation branches (12a, 12b) from both multipass cells (6a, 6b) thus penetrate the solid-state disk (14).
  • the individual focusing optics (7a) of both multipass cells (6a, 6b) for guiding the respective multipass radiation fields (11a, 11b) onto the "common coupling optics" (10) are formed as separate regions on a curved mirror (7a).
  • All radiation branches (12a, 12b) of the two multipass radiation fields (11a, 11b) run parallel to one another in this case.
  • a rear view of the respective mirror is reproduced immediately adjacent to the focusing optics (7a, 7b, 7c) shown in FIG. 1, where the points of impingement of the individual radiation branches (12a, 12b) of the multipass radiation fields (11a, 11b) are shown schematically there.
  • the feedback optics (8) in this embodiment is designed as an adaptive mirror (18) for correcting any phase front changes caused by aberrations on the solid state disk (14).
  • the adaptive mirror (18) is designed in such a way that it compensates for the respective phase front changes with appropriate control, the two at Transitions via the "common coupling optics" (10), or four passes through the solid state disk (14) occur.
  • the radiation field is reflected back in itself and is thus coupled out via the radiation path of the incident radiation field (4) as a precipitating radiation field (5).
  • each radiation branch is traversed twice in respectively different directions.
  • the coupling optics (9) are designed as adaptive mirrors
  • this adaptive mirror should be designed in such a way that, with appropriate control of the adaptive mirror, the aberrations of the disc are compensated for two passes through the solid-state disk (14) become.
  • the ratio of the transitions via the adaptive optics (18) to the passes through the solid-state disk (14) changes.
  • All radiation branches that are traversed in the same direction as the radiation field (12) coupled to the incident radiation field (4) have a radiation field that is invariant to changes in the aberrations of the solid state disk (14). Since, however, the radiation branch coupled to the input and output radiation field is traversed in two directions due to the change of direction on the feedback optics (9), the radiation field (11) is not invariant there with respect to aberrations of the disc. In the case of strong aberrations of the solid-state disk (14), decoupling is only possible with very large distances between the radiation branches (12), since the diameters of the radiation fields in the multipass radiation field (11) can assume very large values.
  • the feedback optics (9) in the multipass cell (6b), in which the input and output optics (2,3) are arranged has a constant refractive power and the adaptive mirror (18) in the other multipass cell (6a)
  • the diameters of the radiation fields in the multipass cell (6b) with input and output optics (2, 3) with appropriate driving of the adaptive mirror (18) are invariant with respect to aberrations of the solid-state disk (14).
  • FIG. 2 While a three-dimensional representation can be seen in FIG. 2, the same embodiment is shown in FIG. 3 from the side.
  • the individual mutually parallel radiating branches (12a, 12b) within a single multipass cell (6a, 6b) are no longer separately recognizable in this form of representation.
  • Only the schematically represented rear view of the respective focusing optics (7a, 7b, 7c) with the likewise reproduced impingement points of the radiation branches (12) reveals the individual radiation branches (12a, 12b) of this embodiment which are arranged one behind the other and visible in FIG.
  • FIG. 4 shows a slight modification of the embodiment from FIGS. 3 and 4.
  • these are again two multipass cells (6a, 6b), but the individual radiation branches (12a, 12b) in the respective multipass radiation fields (11a, 11b) extend in two planes.
  • the radiation field is no longer reflected in itself when passing through the multipass laser system (1) from the incident radiation field (2). Instead, the failing radiation field (5) is coupled out of the multipass radiation field (11b) of the first multipass cell (6b) via a separate coupling-out optical system (3).
  • FIG. 7 Another embodiment is shown in FIG. There are three multipass cells (6a, 6b, 6c) coupled together. Instead of the previous embodiments, there are two "common coupling optics" (10a, 10b), and the number of transitions over the two “common coupling optics" (10a, 10b) is the same.
  • the "common coupling optics" (10b) of the first and second multipass cells (6b, 6c) designed as adaptive mirrors (18) can therefore be controlled to compensate for aberrations of the solid-state disk (14) which already occurs during two passes through the solid-state disk (14). or a transition over the coupling optics (10a) arise.
  • FIG. 5 shows an embodiment with two adaptive mirrors (18a, 18b).
  • the first adaptive mirror (18a) is designed to compensate for simple spherical aberrations of the solid-state disk (14), while the second adaptive mirror (18b) can be controlled to compensate for higher-order phase front changes.
  • the multipass laser system (1) is expanded by two further multipass cells (6a, 6b, 6c, 6d, 6e). While an embodiment is shown in FIG. 6, in which all focusing optics (7a-7j) arranged on the same side of the "common coupling optics" (10a, 10b) are arranged in a line, the focusing optics in FIG Guiding the multipass radiation fields (12a-12e) to the respective "common coupling optics" (10a, 10b) in a circle around the optical axis of the respective "common coupling optics" (10a, 10b) .For simplicity, only one radiation branch is shown in FIG (12) shown within a multipass radiation field (11).
  • FIG. 8 shows the multipass cell (6a) of an embodiment of a multipass laser system (1) according to the invention, in which the incoming and outgoing radiation field is coupled to the multipass radiation field (11). All others with this multipass cell (6a) via the "common coupling optics" (10a) coupled multipass cells (6b, ...) are not shown in the figure for the sake of simplicity.
  • the coupling and decoupling of the incoming and outgoing radiation field takes place in that all other beam ungspare (12) of the multipass radiation field (11) by a folding mirror (17) are deflected. This takes place at a point at which the radiation fields of the individual radiation branches (12) have a diameter which is smaller than the distance of the respective radiation branches (12). The incident and falling radiation field can therefore be guided past the folding mirror (17).
  • the power of the individual radiation branches (12) increases from one pass to the next through the multipass laser system (1).
  • the difference in the power of the individual radiation branches (12) of the first multipass cell (6a) in the case of several mutually coupled Multipasszellen (6) in the Multipasslasersystem (1) and thus increasing number of passes through a solid state disk (14) to amplify the radiation field larger
  • the embodiment shown in FIG. 8 makes it possible to decouple a radiation field (5) with a power which is higher at the location of the folding mirror (17) than would allow the damage threshold of the folding mirror (17) to pass through the folding mirror (17).
  • the power density can be selected to be higher than the damage threshold of the folding mirror (17), the more multipass cells (6) are arranged in the multipass laser system (1) each with a solid disk (14) arranged in these multipass cells (6)
  • Multipass cells (6b ) the difference in the power density of the individual radiation branches (12) in the first multipass cell (6a) increases and the respective previously passing radiation branch (12) in the first multipass cell (6a) a correspondingly lower power density during the transition over the Folding mirror (17) generated.
  • the number of multipass cells (6) which can be arranged around two "common coupling optics" (10a, 10b) similar to the embodiment shown in Figure 7, is ultimately arbitrary, while in Figure 7 only four multipass cells with their four focusing optics (7) are used.
  • the number of corresponding focusing optics (7) can be expanded to six or 18, as shown schematically in FIG.
  • FIG. 9 also shows for comparison purposes the impact points on a focusing mirror of radiation branches (12) corresponding to a conventional multipass laser system (1). It is thereby clear that the number of radiation branches (12) can be approximately doubled with respect to each other while the area on the focusing optics (7) remains constant and the radiation branches (12) remain at a constant distance.
  • FIG. 10 A further embodiment of the multipass laser system (1) is shown in FIG. 10, wherein only one radiation branch within a multipass radiation field is shown here, similar to the representation in FIG. 7 for the sake of simplicity.
  • three multipass cells (6a, 6b, 6c) are coupled together by precisely one single "common coupling optics" (10a), for which the focusing optics (7c, 7e, 7b, 7d) are circular about the optical axis of the common coupling optics "(10a) arranged.
  • the first and third multipass cells (6a, 6c) are each designed as an "outer multipass cell" (6a, 6c), such that in each case a feedback optical system (8, 9) displays the multipass radiation field (12a, 12c) of the individual multipass cell (6a, 6c). 6c) with itself, the second multipass cell (6b) is an "inner multipass cell” (6b).
  • This "inner multipass cell” (6b) is deflected via a deflecting mirror (16) in the intermediate region between the focusing optics (7d, 7c), so that the multipass radiation field (12b) of this "inner multipass cell” (6b) is superimposed on the "common coupling optics". (10a) is guided.
  • FIG. 10 Such an arrangement is conceivable, for example, as a pump arrangement in which the solid-state disk (14) is pumped through the multipass radiation field (12) of the multipass laser system.
  • the embodiment of FIG. 10 is shown somewhat differently in FIG. 11.
  • the four focusing optics (7b, 7c, 7d, 7e) for guiding the multipass radiation fields to the "common coupling optics" are provided on a single focusing optic by respective regions (7b, 7c, 7d, 7e) If all radiating branches also overlap in a common point on the "common coupling optics" (10a), the deflecting element (16) must be formed by two mirrors, so that all of the intermediate region (13) is directed onto the "common focusing optics" (7b, 7c , 7d, 7e) extending radiation branches of the multipass radiation fields (11a, 11b) parallel to each other.
  • the outcoupling mirror (3) is designed such that it reflects the radiation field back into itself. If the laser amplifier system (1) is used as a pumping concept in this embodiment, then 48 transitions can be realized via the solid-state disk (14).

Abstract

The invention relates to a multi-pass laser system (1) with a beam coupling optical unit (2) and a beam uncoupling optical unit (3) for guiding an incident (4) and an emergent (5) radiation field and with a multi-pass cell (6), which multi-pass laser system comprises at least one or two focusing optical units (7) and two feedback optical units (8, 9) for guiding a multi-pass radiation field (11) consisting of a plurality of radiation branches (12) that extend in parallel in an intermediate zone (13) delimited by the focusing optical unit (7) and that are guided, via the focusing optical unit (7), onto one of the feedback optical units (8, 9) where they superimpose and penetrate a solid-state disk (14) arranged in front of one of the feedback optical units (8, 9) while superimposing one another in an active zone, said branches being coupled such that, proceeding from the incident (4) to the emergent (5) radiation field, all radiation branches (12) are passed through one by one. The multi-pass laser system is characterized for example in that the multi-pass laser system (1) comprises at least two multi-pass cells (6) and in that one of the feedback optical units (8, 9) is designed as a "common coupling optical unit" (10) to couple the two multi-pass radiation fields (11) of the two multi-pass cells (6) to one another.

Description

Multipasslasersystem mit gekoppelten Multipasszellen  Multipass laser system with coupled multipass cells
Die Erfindung betrifft ein Multipasslasersystem mit einer Strahleinkopplungsoptik und einer Strahlauskopplungsoptik zur Führung eines einfallenden und ausfallenden Strahlungsfeldes sowie mit einer Multipasszelle, umfassend wenigstens eine oder zwei Fokussieroptiken, sowie zwei Rückkopplungsoptiken zum Führen eines Multipassstrahlungsfeldes aus einer Vielzahl an Strahlungsästen, die in einem von den Fokussieroptiken begrenzten Zwischenbereich parallel zueinander verlaufen und über die Fokussieroptik auf eine Rückkopplungsoptik geführt werden, auf der sie sich überlagern und dabei eine vor einer der Rückkopplungsoptiken angeordnete Festkörperscheibe in einem aktiven Bereich überlagernd durchsetzen, und die derart gekoppelt sind, dass ausgehend vom einfallenden zum ausfallenden Strahlungsfeld alle Strahlungsäste nacheinander durchlaufen werden. The invention relates to a multipass laser system with a beam injection optics and a beam extraction optics for guiding an incident and falling radiation field and with a multipass cell, comprising at least one or two focusing optics, and two feedback optics for guiding a multipass radiation field from a plurality of radiation branches, which in a limited by the focusing optics Between the intermediate area parallel to each other and are guided over the focusing optics on a feedback optics on which they overlap and thereby enforce a arranged in front of one of the feedback optics solid disk overlapping in an active area, and are coupled such that starting from the incident to the outgoing radiation field all radiation branches be run through one after the other.
Solche Multipasslasersysteme sind beispielsweise bekannt aus der Offenlegungsschrift EP 1286434 A1. Dort werden die in dem Zwischenbereich zwischen zwei Fokussieroptiken parallel verlaufenden Strahlungsäste des Multipassstrahlungsfeldes in einer Ebene geführt. Die zwei Rückkopplungsoptiken sind dabei so angeordnet, dass sie jeweils unterschiedliche Paare an Strahlungsästen aneinander koppeln, und so das Multipassstrahlungsfeld mit sich selbst koppeln, derart dass alle Strahl ungsäste nacheinander durchlaufen werden. Die Kopplung von Strahlungsästen erfolgt beispielsweise durch eine Verkippung einer Rückkopplungsoptik um eine zu der von den Strahlungsästen aufgespannten Ebene senkrechten Achse, oder durch einen Versatz zwischen den optischen Achsen der Fokussier- und/oder Kopplungsoptiken, wobei der Versatz parallel zu der von den Strahlungsästen aufgespannten Ebene erfolgt. Such multipass laser systems are known, for example, from the published patent application EP 1286434 A1. There, the radiation branches of the multipass radiation field, which run parallel in the intermediate region between two focusing optics, are guided in one plane. The two feedback optics are arranged so that they each couple different pairs of radiation branches to each other, and so couple the multipass radiation field with itself, so that all radiation branches are passed through successively. The coupling of radiation branches takes place, for example, by a tilting of a feedback optical system about an axis perpendicular to the plane spanned by the radiation branches, or by an offset between the optical axes of the focusing and / or coupling optical systems, the offset being parallel to the plane spanned by the radiation branches he follows.
Multipasslasersysteme mit Multipasszellen haben den Vorteil, dass sie zur Realisierung von zahlreichen Übergängen über ein optisches Element eine nur geringe Anzahl an Optiken, wie z.B. Fokussieroptiken, benötigen, sich besonders einfach justieren lassen, die Abstände zwischen verschiedenen Strahlungsästen des Multipassstrahlungsfelds im Gegensatz zu solchen von über einzelne Optiken geführten Strahlungsästen minimiert werden können und die Anzahl der Strahlungsäste sehr einfach variiert werden kann. Multipass laser systems with multipass cells have the advantage that, in order to realize numerous transitions via an optical element, they require only a small number of optics, such as focusing optics, and are particularly easy to adjust, the distances between different radiation branches of the multipass radiation field, as opposed to those of individual optics guided radiation branches can be minimized and the number of radiation branches can be varied very easily.
Die Fläche der bei herkömmlichen Multipasslasersystemen üblicherweise als Fokussieroptik verwendeten kreisförmigen Elemente (z.B. Linsen oder Spiegel) skaliert quadratisch mit der Anzahl an Strahlungsästen, da die Strahlungsäste nebeneinander angeordnet sind und mit zunehmender Anzahl an Strahlungsästen ein größerer Durchmesser des Fokussierelements benötigt wird. Eine Verdoppelung der Strahlungsäste hat somit eine Vervierfachung der Fläche auf dem fokuss- ierenden Element zur Folge. The area of circular elements (e.g., lenses or mirrors) commonly used as focusing optics in conventional multipass laser systems scales quadratically with the number of radiating branches because the radiating branches are juxtaposed and as the number of radiating branches increases, a larger diameter of the focusing element is required. A doubling of the radiation branches thus results in a quadrupling of the area on the focussing element.
Die optische Fläche der bei herkömmlichen Multipasslasersystemen meist kreisförmigen Fokussieroptiken wird dort nur zu einem Bruchteil benutzt. Bei besonders vielen nebeneinander geführten Strahlungsästen ergibt sich insbesondere das Problem, dass die außen geführten Strahlungsäste einen großen Abstand zum Mittelpunkt der Fokussieroptiken aufweisen. Zur optimalen Führung der Strahl ungsäste auf einen gemeinsamen Punkt auf der Kopplungsoptik ist es notwendig, kostenintensive Paraboloptiken zu verwenden. Bei der Verwendung von Paraboloptiken können selbst bei weit außen liegenden Strahlungsfeldern leichte Abweichungen von einer bei einem solchen Aufbau gewünschten, optimalen telezentrischen Anordnung entstehen. The optical surface of the conventional multipass laser systems mostly circular focusing optics is used there only to a fraction. In the case of a particularly large number of radiation branches guided side by side, the problem in particular arises that the radiation branches guided on the outside have a large distance to the center of the focusing optics. For optimum guidance of the beam branches to a common point on the coupling optics, it is necessary to use cost-intensive parabolic optics. When parabolic optics are used, slight deviations from the optimum telecentric arrangement desired in such a structure can occur even with radiation fields lying far to the outside.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Multipasslasersystem bereit- zustellen, das die zur Führung des Multipassstrahlungsfeldes genutzte Fläche der Fokussierelemente besser ausnutzt und ferner Aberrationen durch zu große Abstände vom Zentrum der Fokussieroptik verhindert. The object of the invention is to provide a multipass laser system which makes better use of the area of the focusing elements used to guide the multipass radiation field and also prevents aberrations due to distances too great from the center of the focusing optics.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Laserverstärkungssystem nach dem Ober- begriff von Anspruch 1 , welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Multipasslasersystem wenigstens zwei Multipasszellen umfasst und eine der Rückkopplungsoptiken als„gemeinsame Kopplungsoptik" ausgebildet ist, um die zwei Multipassstrahlungsfelder der beiden Multipasszellen miteinander zu koppeln. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Verdopplung der über die Fokussieroptiken geführten Strahlungsäste die dort benötigten Fläche nicht wie bei herkömmlichen Multipasslasersystemen vervierfacht, sondern nur verdoppelt werden muss. The object is achieved by a laser amplification system according to the preamble of claim 1, which is characterized in that the multipass laser system comprises at least two multipass cells and one of the feedback optics is designed as a "common coupling optics" to couple the two multipass radiation fields of the two multipass cells together , This has the advantage that with a doubling of the radiation branches guided via the focusing optics, the area required there does not quadruple, as is the case with conventional multipass laser systems, but only has to be doubled.
Auch bleibt in diesem Falle der maximale Abstand der Strahlungsäste vom Zentrum der jeweiligen Fokussieroptik unverändert. Also, in this case, the maximum distance of the radiation branches from the center of the respective focusing optics remains unchanged.
Anders als bei der „gemeinsamen Kopplungsoptik", die die Multipassstrahlungs- felder zweier Multipasszellen miteinander koppelt, dienen also die Rückkopplungsoptiken zur Kopplung von Strahlungsästen aus einer einzigen Multipasszelle. Dabei sind die Rückkopplungsoptiken in dem erfindungsgemäßen Multipasslasersystem nicht wie bei herkömmlichen Multipasslasersystemen üblich in einer einzigen Multipasszelle angeordnet, sondern auf zwei Multipasszellen verteilt. Eine Multipasszelle mit einer Rückkopplungsoptik und einer „gemeinsamen Kopplungsoptik" wird im Folgenden als„äußere Multipasszelle" bezeichnet, während eine Multipasszelle mit zwei „gemeinsamen Kopplungsoptiken" als„innere Multipasszelle" bezeichnet wird. Eine„äußere Multipasszelle" kann dabei auch so ausgebildet sein, dass sie nur eine einzige Fokussieroptik umfasst. Dabei ist dann eine der Rückkopplungsoptiken direkt im Zwischenbereich angeordnet, in dem die Strahlungsäste parallel zueinander geführt werden und ist so ausgebildet, dass die Strahlungsäste des Multipassstrahlungsfeldes paarweise aneinander gekoppelt werden. Eine solche Rückkopplungsoptik kann beispielsweise durch ein Trippelprisma gebildet werden. In contrast to the "common coupling optics" which couples the multipass radiation fields of two multipass cells, the feedback optics in the multipass laser system according to the invention are not used in a single multipass cell, as is the case with conventional multipass laser systems A multipass cell with feedback optics and "common coupling optics" is referred to as "outer multipass cell", while a multipass cell with two "common coupling optics" is referred to as "inner multipass cell." "can also be designed so that it includes only a single focusing optics. In this case, one of the feedback optics is then arranged directly in the intermediate region in which the radiation branches are guided parallel to one another and is designed such that the radiation branches of the multipass radiation field are coupled in pairs to one another. Such a feedback optics can be formed for example by a triple prism.
Vergleichbar mit der unterschiedlichen Kopplung der Strahlungsastpaare durch die zwei Rückkopplungsoptiken in einer einzelnen herkömmlichen Multipasszelle, unterscheidet sich die Kopplung von Strahlungsastpaaren in den zwei„äußeren Multipasszellen" über die dort angeordneten Rückkopplungsoptiken. Wie bereits zuvor beschrieben, wird diese unterschiedliche Kopplung der Strahlungsastpaare beispielsweise bewirkt, indem die erste Rückkopplungsoptik um eine zu der durch die Strahlungsastpaare aufgespannten Ebene senkrechten Achse verkippt ist, oder indem die optischen Achsen der Fokussieroptiken und/oder Rückkopplungsoptiken der ersten Multipasszelle zueinander versetzt angeordnet sind, wobei der Versatz parallel zu der durch die Strahlungsastpaare aufgespannten Ebene erfolgt. Aufgrund der so realisierten Kopplung durch die beiden Rückkopplungsoptiken und die„gemeinsame" Kopplungsoptik werden ausgehend vom einfallenden Strahl ungsfeld hin zum ausfallenden Strahlungsfeld alle Strahlungsäste aller Multipasszellen nacheinander durchlaufen. Comparable to the different coupling of the pairs of radiation probes by the two feedback optics in a single conventional multipass cell, the coupling of pairs of radiation probes in the two "outer multipass cells" differs via the feedback optics arranged there.As described above, this different coupling of the radiation pairs is effected, for example. in that the first feedback optic is tilted about an axis perpendicular to the plane spanned by the pairs of radiation pairs, or in that the optical axes of the focusing optics and / or feedback optics of the first multipass cell are offset relative to each other, wherein the offset is parallel to the plane spanned by the pairs of radiation probes. Because of the coupling thus achieved by the two feedback optics and the "common" coupling optics, all the radiation branches of all the multipass cells are consecutively traversed, starting from the incident beam field to the outgoing radiation field.
Die Kopplung der Multipasszellen mithilfe der„gemeinsamen Kopplungsoptik" kann dabei erfolgen, indem jeder von einer Fokussieroptik auf eine„gemeinsame Kopplungsoptik" geführte Strahlungsast aus dem Multipassstrahlungsfeld der einen Multipasszelle mit jeweils einem Strahlungsast des Multipassstrahlungs- feldes der anderen Multipasszelle gekoppelt ist. Als„gemeinsame Kopplungsoptik" kann beispielsweise ein Reflektor verstanden werden, wobei dann die zwei miteinander gekoppelten Multipasszellen zweckmäßigerweise symmetrisch um die optische Achse des Reflektors angeordnet sind. Dabei ist die„optische Achse des Reflektors" diejenige, die durch den Punkt verläuft, zu dem die Strahlungsäste mithilfe der Fokussieroptik überlagernd geführt werden, und die dabei senkrecht auf der Reflexionsfläche des Reflektors steht. Die Kopplung zweier Strahlungsäste erfolgt dabei durch Reflexion der zugehörigen Strahlungsfelder auf dem Reflektor. The coupling of the multipass cells with the aid of the "common coupling optics" can be effected by coupling each radiation branch guided by a focusing optics to a "common coupling optics" from the multipass radiation field of one multipass cell with one radiation branch each of the multipass radiation field of the other multipass cell. By way of example, a reflector may be understood as a "common coupling optics", in which case the two coupled multipass cells are expediently arranged symmetrically about the optical axis of the reflector, the "optical axis of the reflector" being that which passes through the point to which the Radiation branches are guided superimposing with the aid of the focusing optics, which is perpendicular to the reflection surface of the reflector. The coupling of two radiation branches takes place by reflection of the associated radiation fields on the reflector.
Erfindungsgemäß wird unter„einer Fokussieroptik" nicht unbedingt ein einzelnes mechanisch unabhängiges optisches Element verstanden, sondern beispielsweise auch ein bestimmter Bereich bzw. eine bestimmte Fläche auf einem fokussierenden optischen Element, wie z.B. auf einem Parabolspiegel, einem sphärischen Spiegel oder einer Linse. Demnach können mehrere von einem Multipasslasersystem umfasste Fokussieroptiken erfindungsgemäß auch durch ein einzelnes entsprechend größeres fokussierendes Element gebildet werden, wobei mehrere voneinander getrennte Bereiche auf dem fokussierenden Element die mehreren Fokussieroptiken ausmachen. Zweckmäßigerweise werden daher in einer Ausführungsform die zum Führen der Multipassstrahlungsfelder auf die „gemeinsame Kopplungsoptik" notwendigen Fokussieroptiken durch verschiedene Bereiche auf einem einzelnen optischen Element gebildet, so dass die zur Bildung der Fokussieroptiken notwendige optisch ungenutzte Fläche noch weiter minimiert werden kann. In diesem Fall verlaufen die im jeweiligen Zwischenbereich parallel verlaufenden Strahlungsäste eines Multipassstrahlungsfeldes ebenfalls parallel zu den Strahlungsästen des Multipassstrahlungsfeldes der anderen Multipasszellen. Zweckmäßigerweise ist jede Multipasszelle so ausgelegt, dass die Anordnung von Kopplungsoptiken (als „Kopplungsoptik" ist im Folgenden eine Rückkopplungsoptiken oder eine „gemeinsame Kopplungsoptik" gemeint) und Fokussieroptiken grundsätzlich einem „4f-Aufbau" entspricht. Dabei ist der Abstand zwischen Kopplungsoptik und dazugehöriger Fokussieroptik zur Führung der Strahl ungsäste auf die Kopplungsoptik gleich der Brennweite der Fokussieroptik. Der Fokus des Strahlungsfeldes innerhalb eines solchen „4f- Aufbaus" kann entweder im Wesentlichen auf den Kopplungsoptiken oder aber auch im Zwischenbereich zwischen den Fokussieroptiken liegen. Der Abstand zweier Fokussieroptiken, die über einen Zwischenbereich voneinander getrennt sind, ist bei einem „4f-Aufbau" gleich der Summe aus der Brennweite der einzelnen Fokussieroptiken. Bei vorliegendem Multipass- lasersystem ist eine Abweichung von einem gewöhnlichen„4f-Aufbau" innerhalb der einzelnen Multipasszellen denkbar. Falls die Festkörperscheibe oder die adaptive Optik bereits eine Brechkraft (sphärische Aberration) aufweist, oder andere Abbildungsfehler für Abweichungen sorgen, so muss der Abstand zwischen den Fokussieroptiken entsprechend dieser Brechkraft korrigiert werden, so dass das einfallende Strahlungsfeld auch nach mehreren Durchgängen durch die Multipassstrahlführungsoptik mit identischen Strahl parametern abgebildet wird. According to the invention, the term "focusing optics" does not necessarily mean a single mechanically independent optical element, but also, for example, a specific area or area on a focusing optical element, such as a parabolic mirror, a spherical mirror or a lens According to the invention, focusing optics comprised by a multipass laser system can also be formed by a single, correspondingly larger, focusing element, wherein a plurality of separate regions on the focusing element make up the plurality of focusing optics. Therefore, in one embodiment, the focusing optics necessary for guiding the multipass radiation fields to the "common coupling optics" are expediently formed by different regions on a single optical element, so that the optically unused surface necessary for forming the focusing optics can be further minimized The multipath radiation field of the multipass radiation field running parallel in the respective intermediate region is likewise parallel to the radiation branches of the multipass radiation field of the other multipass cells. and focusing optics basically corresponds to a "4f construction". The distance between coupling optics and the associated focusing optics for guiding the beam ungsäste on the coupling optics is equal to the focal length of the focusing optics. The focus of the radiation field within such a "4f structure" can be either essentially on the coupling optics or else in the intermediate region between the focusing optics. equal to the sum of the focal length of the individual focusing optics. In the case of the present multipass laser system, a deviation from an ordinary "4f structure" within the individual multipass cells is conceivable If the solid-state disk or the adaptive optics already have a refractive power (spherical aberration) or other aberrations cause deviations, the distance between the focusing optics are corrected in accordance with this refractive power, so that the incident radiation field is mapped parameters with identical beam even after several passes through the multi-pass beam guiding optics.
Das Multipasslasersystem kann zum einen so ausgebildet sein, dass ein Laserstrahlungsfeld vom einfallenden zum ausfallenden Strahlungsast geführt wird, wobei dieses beim Durchlaufen des Multipasslasersystems verstärkt wird. Dann ist das Multipasslasersystem beispielsweise als linearer Verstärker oder aber auch als Oszillator ausgebildet, wobei im letzteren Fall das einfallende und ausfallende Strahlungsfeld außerhalb des Multipasslasersystems zusätzlich miteinander gekoppelt sind. Andererseits ist auch denkbar, dass ein Pumpstrahlungsfeld über den einfallenden zum ausfallenden Strahlungsast durch das Multipasslasersystem geführt wird, wobei dann das Pumpstrahlungsfeld als Multipassstrahlungsfeld wenigstens teilweise in der Festkörperscheibe absorbiert wird. Es ist auch möglich, zwei erfindungsgemäße Multipasslasersysteme derart zu kombinieren, dass das Pumpstrahlungsfeld über das eine erfindungsgemäße Multipasslasersystem und das Laserstrahlungsfeld über das andere erfindungsgemäße Multipasslasersystem auf die Festkörperscheibe geführt wird. On the one hand, the multipass laser system can be designed in such a way that a laser radiation field is guided from the incident to the precipitating radiation branch, this being amplified as it passes through the multipass laser system. Then the multipass laser system is designed, for example, as a linear amplifier or else as an oscillator, wherein in the latter case the incident and failing radiation field outside the multipass laser system are additionally coupled to one another. On the other hand, it is also conceivable for a pump radiation field to be guided via the incident beam to the precipitating radiation branch through the multipass laser system, in which case the pump radiation field as multipass radiation field is at least partially absorbed in the solid state disk. It is also possible to combine two multipass laser systems according to the invention such that the pump radiation field is guided via the one multipass laser system according to the invention and the laser radiation field over the other multipass laser system according to the invention onto the solid-state disk.
Günstig ist es, wenn die Festkörperscheibe vor einer„gemeinsamen Kopplungsoptik" angeordnet ist. Die Zahl der Durchgänge der Strahlungsäste durch die Festkörperscheibe und die damit mögliche Verstärkung bzw. Absorption eines Laserstrahlungsfeldes bzw. Pumpstrahlungsfeldes beim Durchlaufen vom einfallenden zum ausfallenden Strahlungsfeld können so maximiert werden. It is favorable if the solid-state disk is arranged in front of a "common coupling optics." The number of passes of the radiation branches through the solid-state disk and the possible amplification or absorption of a laser radiation field or pump radiation field when passing from the incident to the failing radiation field can thus be maximized.
In einer anderen Ausführungsform des Multipasslasersystems sind mehrere Festkörperscheiben vor verschiedenen „gemeinsamen Kopplungsoptiken" angeordnet. In another embodiment of the multipass laser system, a plurality of solid-state disks are arranged in front of different "common coupling optics".
In einer weiteren vorteilhaften Variante des Multipasslasersystems werden die Strahlungsäste im Multipassstrahlungsfeld der Multipasszellen in zwei Ebenen geführt. Bei einer solchen Multipasszelle sind die Ebenen jeweils von der optischen Achse der Fokussieroptiken der Multipasszellen beabstandet. In a further advantageous variant of the multipass laser system, the radiation branches in the multipass radiation field of the multipass cells are guided in two planes. In such a multipass cell, the planes are each spaced from the optical axis of the focusing optics of the multipass cells.
Die Rückkopplungsoptiken, über die jeweils das Multipassstrahlungsfeld einer einzigen Multipasszelle mit sich selbst gekoppelt wird, sind dabei so ausgelegt, dass jeweils zwei in unterschiedlichen Ebenen liegende Strahlungsäste miteinander gekoppelt werden. The feedback optics, via which in each case the multipass radiation field of a single multipass cell is coupled to itself, are designed so that in each case two radiation branches lying in different planes are coupled to one another.
Eine besonders vorteilhafte Variante des Multipasslasersystems mindestens drei Multipasszellen. In diesem Fall gibt es wenigstens eine„innere Multipasszelle" und genau zwei „äußere Multipasszellen". Die„äußeren Multipasszellen" umfassen dabei jeweils eine der beiden Rückkopplungsoptiken zur Kopplung der Multipassstrahlungs- felder mit sich selbst. Die „inneren Multipasszellen" hingegen umfassen zwei „gemeinsame Kopplungsoptiken" zur Kopplung des Multipassstrahlungsfeldes der „inneren Multipasszelle" mit dem Multipassstrahlungsfeld von jeweils zwei benachbarten Multipasszellen, sowie zwei Fokussieroptiken zur Führung des Multipassstrahlungsfeldes auf jeweils eine der zwei „gemeinsamen Kopplungsoptiken". Die Kopplung zwischen „inneren" und „äußeren Multipasszellen erfolgt dabei derart, dass ausgehend vom einfallenden Strahlungsfeld alle Strahlungsäste sämtlicher Multipasszellen nacheinander durchlaufen werden. Es ist dabei ferner vorteilhaft, wenn die Zahl der „inneren Multipasszellen" ungerade ist, da in diesem Fall die Anzahl der auf die jeweils „gemeinsame Kopplungsoptik" geführten Strahl ungsäste gleich ist. A particularly advantageous variant of the multipass laser system at least three multipass cells. In this case there is at least one "inner multipass cell" and exactly two "outer multipass cells". The "outer multipass cells" in each case comprise one of the two feedback optics for coupling the multipass radiation fields to themselves. The "inner multipass cells", on the other hand, comprise two "common coupling optics" for coupling the multipass radiation field of the "inner multipass cell" to the multipass radiation field of two adjacent ones Multipass cells, as well as two focusing optics for guiding the multipass radiation field to one of the two "common coupling optics." The coupling between "inner" and "outer" multipass cells takes place in such a way that, starting from the incident radiation field, all the radiation branches of all the multipass cells are passed through one after the other. In this case, it is also advantageous if the number of "inner multipass cells" is odd, since in this case the number of beam branches routed to the respective "common coupling optics" is the same.
Bei zahlreichen gekoppelte Multipasszellen ist es vorteilhaft, die Fokussieroptiken zur Führung des Multipassstrahlungsfeldes auf eine„gemeinsame Kopplungsoptik" kreisförmig mit im Wesentlichen gleichem Winkelabstand um die optische Achse der„gemeinsamen Kopplungsoptik" anzuordnen. In the case of numerous coupled multipass cells, it is advantageous to arrange the focusing optics for guiding the multipass radiation field on a "common coupling optics" in a circle with substantially the same angular distance around the optical axis of the "common coupling optics".
Bei Verwendung eines Reflektors als Kopplungsoptik sind dann zweckmäßiger- weise jeweils zwei Fokussieroptiken auf gegenüberliegenden Seiten in gleichem Abstand zur optischen Achse des Reflektors angeordnet. If a reflector is used as coupling optics, two focusing optics are then expediently arranged on opposite sides at the same distance from the optical axis of the reflector.
Durch eine im Wesentlichen über einen Kreis verteilte gleichmäßige Anordnung der Fokussieroptiken kann ein bei Verwendung von z.B. sphärischen Spiegeln auftretender Astigmatismus weitgehend kompensiert werden. By means of a substantially uniform arrangement of the focusing optics distributed over a circle, it is possible, when using e.g. spherical astigmatism can be largely compensated.
Denkbar ist auch, dass bei zahlreichen miteinander gekoppelten Multipasszellen die einzelnen Fokussieroptiken zur Führung der Strahlungsäste auf eine „gemeinsames Kopplungsoptik" in mehreren Kreisen mit unterschiedlichen Radien angeordnet sind. It is also conceivable that in the case of numerous mutually coupled multipass cells, the individual focusing optics for guiding the radiation branches to one another "Common coupling optics" are arranged in several circles with different radii.
Sind besonders große Durchmesser der Strahlungsfelder auf den Kopplungs- Optiken gewünscht, so ist es günstig, wenn die Einkopplungsoptik zur Formung eines stark konvergenten oder divergenten Strahlungsfeldes ausgelegt ist, derart, dass der Fokus der Multipassstrahlungsfelder innerhalb des Zwischenbereichs zwischen den Fokussieroptiken liegt, und das Strahlungsfeld der einzelnen Strahlungsäste beim Übergang über die Fokussieroptik weitgehend kollimiert wird. If particularly large diameters of the radiation fields on the coupling optics are desired, then it is favorable if the coupling optics is designed to form a highly convergent or divergent radiation field such that the focus of the multipass radiation fields lies within the intermediate region between the focusing optics and the radiation field the individual radiation branches is largely collimated during the transition via the focusing optics.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Multipasslasersystem ist die Ein- und Auskopplungsoptik dann im Zwischenbereich einer Multipasszelle so angeordnet, dass die ein- und ausfallenden Strahlungsfelder dort mit dem Multipassstrahlungsfeld gekoppelt sind. In a particularly advantageous embodiment of the multipass laser system, the input and output optics is then arranged in the intermediate region of a multipass cell such that the incident and outgoing radiation fields are coupled there to the multipass radiation field.
Dies hat den Vorteil, dass zur optimalen Ausnutzung der Fläche auf den Fokussieroptiken der Abstand der einzelnen zueinander parallel verlaufenden Strahlungsäste so gewählt werden kann, dass sich die Strahlungsfelder auf den Fokussieroptiken überlagern und im Bereich der Ein- und Auskopplungsoptiken gerade noch voneinander getrennt sind. This has the advantage that, for optimum utilization of the surface on the focusing optics, the distance between the individual mutually parallel radiation branches can be chosen such that the radiation fields are superimposed on the focusing optics and are just barely separated in the region of the input and output optics.
Denkbar als Ein- und Auskopplungsoptik ist beispielsweise ein Spiegel, über den durch Reflexion das ein- und/oder ausfallende Strahlungsfeld mit einem der Strahlungsäste des Multipassstrahlungsfeldes gekoppelt wird. Conceivable as input and output optics, for example, a mirror, is coupled through the reflection by the incoming and / or outgoing radiation field with one of the radiation branches of the multipass radiation field.
Andererseits ist aber auch eine Faltungsoptik mit Ausnehmungen für das ein- und ausfallende Strahlungsfeld als Ein- und Auskopplungsoptik denkbar. Dabei wird die Faltungsoptik zur Trennung des ein- und ausfallenden Strahlungsfeldes vom Multipassstrahlungsfeld im Zwischenbereich einer Multipasszelle angeordnet. Zweckmäßigerweise ist die Faltungsoptik dann an einer Stelle positioniert, an der die Durchmesser der entlang der Strahlungsäste geführten Strahlungsfelder kleiner ist, als der Abstand der einzelnen Strahlungsäste zueinander. Dabei werden das ein- und ausfallende Strahlungsfeld an der Faltungsoptik vorbei geführt, so dass in einem solchen Fall keine Ein- und Auskopplungsoptiken im Zwischenbereich der Multipasszelle angeordnet werden müssen. On the other hand, a folding optics with recesses for the incoming and outgoing radiation field as input and output optics is also conceivable. The folding optics for separating the incoming and outgoing radiation field from the multipass radiation field is arranged in the intermediate region of a multipass cell. Conveniently, the folding optics is then positioned at a position at which the diameter of the radiation fields guided along the radiation branches is smaller than the distance of the individual radiation branches from each other. The incoming and outgoing radiation field bypasses the folding optics guided, so that in such a case no input and output optics in the intermediate region of the multipass cell must be arranged.
Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass beim Einkoppeln eines zur Verstärkung gedachten Laserstrahlungsfeldes in das Multipasslasersystem der mit dem ausfallenden Strahlungsfeld gekoppelte Strahlungsast, der aufgrund der Verstärkung durch die Festkörperscheibe die stärkste Leistung aufweist, nicht über eine Auskopplungsoptik im Zwischenbereich geführt wird. Andererseits ist auch ein Betrieb des Multipasslasersystems zur Führung eines Pumpstrahlungsfeldes für die Festkörperscheibe denkbar. In einem solchen Fall weist das einfallende Strahlungsfeld die größte Leistung auf. Auch dieses wird bei einer solchen Anordnung in das Multipasslasersystem eingekoppelt, ohne dabei notwendigerweise eine Einkopplungsoptik mit sehr hoher Zerstörschwelle benutzen zu müssen. Erst nach einem vollständigen Durchlauf durch sämtliche Multipasszellen und damit erheblicher Leistungsabschwächung wird das Multipassstrahlungsfeld auf die Faltungsoptik geführt. Such an arrangement has the advantage that, when coupling in a laser imaginary field intended for amplification into the multipass laser system, the radiation branch coupled to the failing radiation field, which has the strongest power due to the reinforcement through the solid-state disk, is not guided via a coupling-out optical system in the intermediate region. On the other hand, an operation of the multipass laser system for guiding a pump radiation field for the solid-state disk is conceivable. In such a case, the incident radiation field has the greatest power. Again, this is coupled in such an arrangement in the Multipasslasersystem, without necessarily having to use a coupling optics with very high damage threshold. Only after a complete run through all the multipass cells and thus considerable power attenuation, the multipass radiation field is performed on the folding optics.
Etwaige durch die Festkörperscheibe hervorgerufene Aberrationen können zu einer Verschiebung des Fokus innerhalb des Zwischenbereichs der Fokussieroptiken führen und damit unter Umständen zu einer Zerstörung der jeweiligen Optiken in den Multipasszellen. Insbesondere eine im Zwischenbereich angeordnete Faltungsoptik ist dann mit der Zerstörung durch eine zu hohe Leistungsdichte bedroht. Any aberrations caused by the solid-state disk can lead to a shift of the focus within the intermediate region of the focusing optics and thus possibly to the destruction of the respective optics in the multipass cells. In particular, a folding optical system arranged in the intermediate region is then threatened with the destruction due to an excessive power density.
Besonders günstig ist es daher, wenn die Ein- und Auskopplungsoptik oder die Faltungsoptik in einer„äußeren Multipasszelle" angeordnet ist, deren Fokussieroptiken eine größere Brennweite aufweisen als die übrigen Fokussieroptiken des Multipasslasersystems. It is therefore particularly favorable if the input and output optics or the folding optics are arranged in an "outer multipass cell" whose focusing optics have a greater focal length than the other focusing optics of the multipass laser system.
In einem solchen Fall ist der Fokus im Zwischenbereich der Fokussieroptiken der „äußeren Multipasszelle" größer als der Fokus in den übrigen Multipasszellen. Die maximale Leistungsdichte bei einer Verschiebung des Fokus ist in diesem Fall daher begrenzt. Die Ein- und Auskopplungsoptiken bzw. die Faltungsoptik wird vor einer möglichen Zerstörung besser geschützt. In such a case, the focus in the intermediate region of the focusing optics of the "outer multipass cell" is greater than the focus in the remaining multipass cells, the maximum power density with a shift of the focus is in this case therefore limited. The input and output optics and the folding optics are better protected against possible destruction.
In einer anderen Ausführungsform des Multipasslasersystems weist der Fokussierspiegel einer„äußeren Multipasszelle" eine geringere Brennweite auf als diejenigen Fokussierspiegel, die das Multipassstrahlungsfeldes auf die „gemeinsame Kopplungsoptik" führen. Ferner verfügt er über Ausnehmungen, über die die ein- und ausfallenden Strahlungsfelder mit dem Multipass- strahlungsfeld gekoppelt werden. In another embodiment of the multipass laser system, the focusing mirror of an "outer multipass cell" has a lower focal length than those focusing mirrors which guide the multipass radiation field to the "common coupling optics". Furthermore, it has recesses through which the incoming and outgoing radiation fields are coupled to the multipass radiation field.
Wird für die„äußere Multipasszelle" eine Fokussieroptik mit kleinerer Brennweite verwendet, so verringern sich die Abstände zwischen den Fokussieroptiken entsprechend der kleineren Brennweite. In einem solchen Fall verringern sich auch die Durchmesser der Strahlungsfelder auf dieser Fokussieroptik, so dass die Strahlungsfelder der einzelnen Strahlungsäste voneinander getrennt sind. Dies hat den Vorteil, dass durch entsprechende Ausnehmungen in dieser Fokussieroptik die Strahlungsäste ohne zusätzliche im Zwischenbereich angeordnete Ein- und Auskopplungsoptiken ein- und ausgekoppelt werden können und so zu große Leistungsdichten auf den Ein- und/oder Auskopplungsoptiken verhindert werden können. If a focusing lens with a smaller focal length is used for the "outer multipass cell", the distances between the focusing optics corresponding to the smaller focal length are reduced, and in such a case the diameters of the radiation fields on this focusing optics are reduced so that the radiation fields of the individual radiation branches are different from each other This has the advantage that, by means of corresponding recesses in this focusing optics, the radiation branches can be coupled in and out without additional input and output optics arranged in the intermediate region and thus too large power densities on the input and / or outcoupling optics can be prevented.
Eine besonders vorteilhafte Variante des Multipasslasersystems umfasst wenigstens drei Multipasszellen, die über genau zwei„gemeinsame Kopplungsoptiken" miteinander gekoppelt sind. A particularly advantageous variant of the multipass laser system comprises at least three multipass cells, which are coupled to one another via exactly two "common coupling optics".
Denkbar ist aber auch eine andere Ausführungsform des Multipasslasersystems mit„äußeren" und„inneren Multipasszellen", bei der die„inneren Multipasszellen" über genau eine einzelne„gemeinsame Kopplungsoptik" miteinander gekoppelt sind. Dabei umfassen die „inneren Multipasszellen" wenigstens ein Umlenkelement, welches im Zwischenbereich der „inneren Multipasszelle" angeordnet ist, um die dort parallel geführten Strahlungsäste über die zweite Fokussieroptik erneut auf die eine„gemeinsame Kopplungsoptik" zu führen. Bei hohen Pumpleistungen erzeugen thermische Effekte in der Festkörperscheibe Aberrationen, die sich in einer Veränderung der Phasenfront des Strahl ungsfeldes bemerkbar machen. Bei mehrfachen Übergängen über die Festkörperscheibe addieren sich diese Aberrationen kontinuierlich auf und sorgen für eine erhebliche Verschlechterung der Strahlqualität. Dabei werden - auch im Folgenden - unter Aberrationen sowohl sphärische Aberrationen als auch Aberrationen höherer Ordnung verstanden. However, another embodiment of the multipass laser system with "outer" and "inner multipass cells" is also conceivable, in which the "inner multipass cells" are coupled to one another via exactly one single "common coupling optics". In this case, the "inner multipass cells" comprise at least one deflecting element which is arranged in the intermediate region of the "inner multipass cell" to guide the radiation branches guided in parallel there via the second focusing optics again to the one "common coupling optics". At high pumping powers, thermal effects in the solid-state disk produce aberrations that manifest themselves in a change in the phase front of the radiation field. For multiple transitions across the solid state disk, these aberrations continuously add up and cause a significant degradation in beam quality. Aberrations are understood to mean spherical aberrations as well as aberrations of a higher order - also in the following.
Eine Lösung bietet der Einsatz eines phasenfrontkorrigierenden Elements zur Kompensation der Phasenfrontveränderungen, wie z.B. eines adaptiven Spiegels. Ein solcher Spiegel, eingesetzt in einem Laserresonator, wurde z.B. in der WO 2009 095 311 beschrieben. Allerdings wurde dort nur von einem einfachen Übergang über die Festkörperscheibe und dem adaptiven Spiegel berichtet. In einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Multipasslasersystems ist daher wenigstens eine der Kopplungsoptiken zusätzlich als phasenfrontkorrigierendes Element zur Kompensation von durch die Festkörperscheibe hervorgerufenen Phasenfrontveränderungen ausgebildet. Das phasenfrontkorrigierende Element ist dabei zweckmäßigerweise so ausgelegt, dass es zur Kompensation der von der Festkörperscheibe in das Strahlungsfeld eingebrachten Aberrationen veränderbar angesteuert werden kann. Sind mehrere Festkörperscheiben, aber nur ein phasenfrontkorrigierendes Element in der Multipassstrahlführungsoptik angeordnet, so ist das phasenfront- korrigierende Element zweckmäßigerweise zur Kompensation der Aberrationen sämtlicher Festkörperscheiben ausgelegt. Realisieren lässt sich dies beispielsweise über ein Feedbacksignal, dass das Strahlungsfeld eines beliebigen Strahlungsastes überwacht und entsprechend diesem Feedbacksignal das phasenfrontkorrigierende Element ansteuert. One solution is to use a phase-front-correcting element to compensate for the phase-front-changes, e.g. an adaptive mirror. Such a mirror used in a laser resonator has been used e.g. in WO 2009 095 311. However, there has been reported only a simple transition across the solid state disk and the adaptive mirror. In a particularly advantageous embodiment of the multipass laser system, therefore, at least one of the coupling optics is additionally designed as a phase-front-correcting element for compensating phase-shift changes caused by the solid-state disk. The phase-front-correcting element is expediently designed so that it can be variably controlled to compensate for the aberrations introduced by the solid-state disk into the radiation field. If a plurality of solid-state disks, but only one phase-front-correcting element is arranged in the multi-pass beam guiding optics, the phase-front-correcting element is expediently designed to compensate the aberrations of all solid-state disks. This can be realized, for example, via a feedback signal that monitors the radiation field of an arbitrary radiation load and controls the phase-front-correcting element in accordance with this feedback signal.
Denkbar sind auch mehrere in dem Multipasslasersystem angeordnete phasenfrontkorrigierende Elemente, wobei diese dann jeweils die durch die Festkörperscheibe bzw. Festkörperscheiben hervorgerufenen Aberrationen nur anteilig kompensieren. Ein Problem, das durch die Aberrationen hervorgerufen wird, ist zum einen eine mögliche starke Veränderung des entlang des Strahlungsfeldes auftretenden Durchmessers desselben, zum anderen eine Verschiebung bestehender Fokusse. Bei einer ungünstigen Positionierung von z.B. Ein- und Auskopplungsoptiken kann dies zu Leistungsverlusten und/oder zur Zerstörung der Optiken durch zu hohe Leistungsdichten führen. Also conceivable are a plurality of phase-front-correcting elements arranged in the multi-pass laser system, these then only compensating proportionally for the aberrations caused by the solid-state disk or solid-state disks. A problem caused by the aberrations is, on the one hand, a possible large change in the diameter occurring along the radiation field and, on the other hand, a shift of existing foci. In the case of unfavorable positioning of, for example, input and output optics, this can lead to power losses and / or destruction of the optics due to excessive power densities.
Zweckmäßigerweise ist daher bei einem Multipasslasersystem mit phasenfront- korrigierendem Element die Brechkraft der Rückkopplungsoptiken in einer „äußeren Multipasszelle" konstant und unabhängig von etwaigen Aberrationen der Festkörperscheibe, wobei dann die Ein- und Auskopplung des ein- und ausfallenden Strahlungsfeldes im Zwischenbereich dieser „äußeren Multipasszelle" erfolgt. In a multipass laser system with phase-front-correcting element, the refractive power of the feedback optics in an "outer multipass cell" is expediently constant and independent of any aberrations of the solid-state disk, in which case the coupling and decoupling of the incoming and outgoing radiation field in the intermediate region of this "outer multipass cell". he follows.
Die Ein- und Auskopplung kann wie zuvor beschrieben beispielsweise durch eine im Zwischenbereich angeordnete Ein- und Auskopplungsoptik erfolgen, durch Ausnehmungen in einer dort angeordneten Faltungsoptik oder durch Ausnehmungen in der entsprechenden Fokussieroptik mit geringerer Brennweite. The coupling and decoupling can be done as described above, for example, by an arranged in the intermediate region input and output optics, by recesses in a folding optics arranged there or by recesses in the corresponding focusing optics with a smaller focal length.
Dadurch können etwaige Aberrationen, die durch die Festkörperscheibe hervorgerufen werden, durch das phasenfrontkorrigierende Element korrigiert werden, so dass die Entwicklung der Durchmesser der Strahlungsfelder in der „äußeren Multipasszelle" mit hinsichtlich der Brechkraft konstanter Rückkopplungsoptik invariant gegenüber Aberrationen der Festkörperscheibe ist. Thereby, any aberrations caused by the solid-state disk can be corrected by the phase-front-correcting element, so that the development of the diameter of the radiation fields in the "outer multipass cell" with refractive power constant feedback optics is invariant to solid-disk aberrations.
In einer anderen Variante des Multipasslasersystems mit phasenfront- korrigierendem Element sind die Ein- und Auskopplungsoptiken in einer Multipasszelle angeordnet, in der die Brechkraft der Kopplungsoptik nicht konstant ist, beispielsweise wenn eine Festkörperscheibe vor der jeweiligen Kopplungsoptik angeordnet ist oder die Kopplungsoptik als adaptiver Spiegel ausgebildet ist. In diesem Fall sind die Multipasszellen zweckmäßigerweise als Multipasszellen mit in zwei Ebenen geführten Strahlungsästen ausgebildet. Die Ein- und Auskopplungsoptiken sind dann in einer der beiden Ebenen angeordnet. Da die jeweils in einer Ebene verlaufenden Strahlungsäste, vom einfallenden Strahlungsfeld ausgehend, jeweils in der gleicher Richtung durchlaufen werden, ist das Verhältnis von Durchläufen durch die in dem Multipasslasersystem ange- ordneten Festkörperscheiben zu Übergängen über als phasenfrontkorrigierende Elemente ausgebildete Kopplungsoptik gleich. Bei entsprechender Ansteuerung des phasenfrontkorrigierenden Elements zur Korrektur der durch die Festkörperscheibe hervorgerufenen Phasenfrontveränderungen ist die Entwicklung der Durchmesser der Strahlungsfelder entlang dieser Strahlungsäste gleich und bei entsprechender Ansteuerung des adaptiven Spiegels auch invariant gegenüber diesen Aberrationen. Eine Ein- und Auskopplung des ein- bzw. ausfallenden Strahl ungsfeldes mit Strahlungsästen in dieser Ebene kann demnach ohne die Gefahr erfolgen, dass die Durchmesser der Strahlungsfelder aufgrund von Aberrationen der Festkörperscheibe zu klein oder zu groß werden. In another variant of the multipass laser system with phase-front-correcting element, the input and output optics are arranged in a multipass cell in which the refractive power of the coupling optics is not constant, for example if a solid-state disk is arranged in front of the respective coupling optics or if the coupling optics is designed as an adaptive mirror , In this case, the multipass cells are expediently designed as multipass cells with radiation branches guided in two planes. The input and output optics are then arranged in one of the two planes. Since the radiation branches running in one plane in each case are traversed in the same direction, starting from the incident radiation field, the ratio of passes through the solid-state disks arranged in the multipass laser system is the same for transitions via coupling optics formed as phase-front-correcting elements. With appropriate control of the phase-front-correcting element for correcting the phase-front changes caused by the solid-state disk, the development of the diameters of the radiation fields along these radiation branches is the same and, with appropriate control of the adaptive mirror, also invariant with respect to these aberrations. A coupling and decoupling of the incoming or outgoing radiation field with radiation branches in this plane can thus be done without the risk that the diameter of the radiation fields due to aberrations of the solid state disk become too small or too large.
In einer Variante des Multipasslasersystems kann die Festkörperscheibe vor einer „gemeinsamen Kopplungsoptik", angeordnet sein, während die Rückkopplungsoptik einer„äußeren Multipasszelle" als phasenfrontkorrigierendes Element ausgebildet ist. In diesem Fall ist es zweckmäßig, dass das phasenfrontkorrigierende Element im Vergleich zur Anzahl der vermehrten Übergänge über die Festkörperscheibe zum Einbringen größerer Aberrationskorrekturen ausgelegt ist. In one variant of the multipass laser system, the solid-state disk can be arranged in front of a "common coupling optics", while the feedback optics of an "outer multipass cell" is designed as a phase-front-correcting element. In this case, it is expedient that the phase-front-correcting element is designed to introduce larger aberration corrections compared to the number of propagated transitions across the solid-state disk.
Andererseits ist es auch denkbar, dass in einem solchen Fall die Positionen des phasenfrontkorrigierenden Elements und der Festkörperscheibe vertauscht sind. Es ist dann günstig, wenn das phasenfrontkorrigierende Element für entsprechend geringere Aberrationskorrekturen ausgelegt ist. On the other hand, it is also conceivable that in such a case the positions of the phase-front-correcting element and the solid-state disk are reversed. It is advantageous if the phase-front-correcting element is designed for correspondingly smaller aberration corrections.
Eine weitere Variante sieht vor, dass mehrere Kopplungsoptiken als phasenfront- korrigierende Elemente ausgelegt sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein phasenfrontkorrigierendes Element zur Korrektur von sphärischen Aberrationen und ein anderes phasenfrontkorrigierendes Element zur Korrektur von Aberrationen höherer Ordnung ausgelegt ist. Bei einem Multipasslasersystem mit genau zwei „gemeinsamen Kopplungsoptiken" ist zweckmäßigerweise eine der beiden als phasenfrontkorrigierendes Element ausgebildet, während vor der anderen eine Festkörperscheibe angeordnet ist. A further variant provides that a plurality of coupling optics are designed as phase-front-correcting elements. It is particularly advantageous if a phase-front-correcting element for the correction of spherical aberrations and another phase-front-correcting element for the correction of higher-order aberrations are designed. In a multipass laser system with exactly two "common coupling optics", one of the two is expediently designed as a phase-front-correcting element, while a solid-state disk is arranged in front of the other.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rückkopplungsoptiken in den „äußeren Multipasszellen" eine konstante Brechkraft, vorzugsweise gar keine Brechkraft aufweisen. It is particularly advantageous if the feedback optics in the "outer multipass cells" have a constant refractive power, preferably no refractive power.
Bei entsprechender Ansteuerung des phasenfrontkorriglerenden Elements sind die Strahlungsfelder in den„äußeren Multipasszellen" dann invariant gegenüber etwaigen Aberrationen durch die Festkörperscheibe. With appropriate control of the phase front-correcting element, the radiation fields in the "outer multipass cells" are then invariant with respect to any aberrations through the solid-state disk.
Es ist dann insbesondere zweckmäßig, wenn die Ein- und Auskopplungsoptiken in dem Zwischenbereich einer„äußeren Multipasszelle" angeordnet sind. It is then particularly expedient if the input and output optics are arranged in the intermediate region of an "outer multipass cell".
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Multipasslasersystems wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. An advantageous embodiment of the multipass laser system according to the invention will be explained with reference to the embodiments illustrated in the drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Aufsicht eines herkömmlichen Figure 1 is a schematic plan view of a conventional
Multipasslasersystems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit genau einer Multipasszelle, bei der alle Strahlungsäste in einer Ebene angeordnet sind und das Strahlungsfeld beim Durchlaufen durch das Multipasslasersystem in sich selbst zurückgeworfen wird, Multipass laser system according to the preamble of claim 1 with exactly one multipass cell in which all the radiation branches are arranged in one plane and the radiation field is thrown back upon itself as it passes through the multipass laser system,
Figur 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung des Figure 2 is a schematic three-dimensional representation of
erfindungsgemäßen Multipasslasersystems mit zwei  inventive multipass laser system with two
Multipasszellen, jeweils drei in einer Ebene geführten  Multipass cells, three each guided in a plane
Strahlungsästen wobei das Strahlungsfeld beim Durchlaufen durch das Multipasslasersystem in sich selbst zurückgeworfen wird, Radiation branches where the radiation field is reflected in itself when passing through the multipass laser system,
Figur 3 eine schematische zweidimensionale Seitenansicht des Figure 3 is a schematic two-dimensional side view of
erfindungsgemäßen Multipasslasersystems entsprechend dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2,  according to the embodiment of Figure 2,
Figur 4 eine schematische zweidimensionale Seitenansicht eines  Figure 4 is a schematic two-dimensional side view of a
erfindungsgemäßen Multipasslasersystem, ähnlich zu dem aus Figur 3, jedoch mit in zwei Ebenen angeordneten Strahlungsästen, Multipass laser system according to the invention, similar to that of Figure 3, but with arranged in two planes radiation branches,
Figur 5 eine schematische Zeichnung des erfindungsgemäßen Figure 5 is a schematic drawing of the invention
Multipasslasersystems in der Seitenansicht mit drei Multipasszellen und zwei„gemeinsamen Kopplungsoptiken",  Multipass laser system in side view with three multipass cells and two "common coupling optics",
Figur 6 eine schematische Zeichnung des erfindungsgemäßen  Figure 6 is a schematic drawing of the invention
Multipasslasersystems in der Seitenansicht mit fünf Multipasszellen und zwei„gemeinsamen Kopplungsoptiken",  Multipass laser system in side view with five multipass cells and two "common coupling optics",
Figur 7 eine schematische dreidimensionale Zeichnung eines  Figure 7 is a schematic three-dimensional drawing of a
erfindungsgemäßen Multipasslasersystems ähnlich dem aus Figur 6, jedoch mit kreisförmiger Anordnung der einzelnen Multipasszellen, wobei hier zur Vereinfachung jeweils nur ein Strahlungsast innerhalb desjeweiligen Multipassstrahlungsfeldes dargestellt ist, Figur 8 ein schematische Ansicht einer Multipasszelle mit Faltungsspiegel zum Ein- und Auskoppeln eines ein- und ausfallenden Strahlungsfeldes, 6 according to the invention, but with a circular arrangement of the individual multipass cells, wherein only one radiation branch is shown within the respective multipass radiation field for the purpose of simplification, 8 shows a schematic view of a multipass cell with folding mirror for coupling and decoupling an incoming and outgoing radiation field, FIG.
Figur 9 eine schematische Darstellung der Auftreffpunkte verschiedener  Figure 9 is a schematic representation of the impact points of various
Strahlungsäste auf kreisförmig angeordneten Fokussieroptiken entsprechend zwei verschiedenen Ausführungsformen und zum Vergleich entsprechend eines herkömmlichen  Radiation branches on circular focusing optics according to two different embodiments and for comparison according to a conventional
Multipasslasersystems,  Multi-pass laser system
Figur 10 eine dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels mit drei Multipasszellen aber nur einer einzigen„gemeinsamen  FIG. 10 shows a three-dimensional representation of an embodiment with three multipass cells but only a single "common" one
Kopplungsoptik", wobei das Multipassstrahlungsfeld einer Multipasszelle über einen Umlenkspiegel umgelenkt wird, wobei zur Vereinfachung jeweils nur ein Strahlungsast innerhalb eines  Coupling optics ", wherein the Multipassstrahlungsfeld a multipass cell is deflected by a deflection mirror, wherein for simplicity only one radiation branch within a
Multipassstrahlungsfeldes dargestellt ist und  Multipass radiation field is shown and
Figur 11 eine dreidimensionale Darstellung des Ausführungsbeispiels aus  Figure 11 is a three-dimensional view of the embodiment
Figur 10 wiedergegeben ist, wobei hier die vier Fokussieroptiken zur Führung der Multipassstrahlungsfelder auf die„gemeinsame  Figure 10 is reproduced, in which case the four focusing optics for guiding the multipass radiation fields on the "common
Kopplungsoptik" durch entsprechende Bereiche auf einem einzigen Fokussierelement bereitgestellt werden.  Coupling optics "are provided by respective areas on a single focusing element.
In Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Multipasslasersystem (1 ) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 wiedergegeben. Es handelt sich hier um ein herkömmliches Multipasslasersystem (1 ) mit nur einer Multipasszelle (6). Das durch das Multipasslasersystem (1 ) zu führende Strahlungsfeld wird als einfallendes Strahlungsfeld (4) über eine Fokussierlinse (15) zur Formung des Strahl ungsfeldes in ein Multipassstrahlungsfeld (11 ) über Ein- und Auskopplungsoptiken (2,3) eingekoppelt. Die verschiedenen in einem Zwischenraum (13) zueinander parallel geführten Strahl ungsäste (12) werden über zwei Fokussieroptiken (7a, 7b) auf jeweils eine erste und zweite Rückkopplungsoptik (8,9) geführt. Die Strahlungsäste (12) überlagern sich auf den Rückkopplungsoptiken (8,9) und durchsetzen eine vor der ersten Rückkopplungsoptik (8) angeordnete Festkörperscheibe (14). Indem die beiden Fokussieroptiken (7a, 7b) leicht zueinander versetzt angeordnet sind, erfolgt eine jeweils unterschiedliche Kopplung von Strahlungsastpaaren (12) über die Rückkopplungsoptiken (8,9). Das Multipassstrahlungsfeld (11 ) wird daher vom einfallenden Strahlungsfeld (4) bis zum ausfallenden Strahlungsfeld (5) vollständig durchlaufen. Da die Strahlungsäste (12) im Multipassstrahlungsfeld (11) in einer Ebene angeordnet sind, wird das Strahl ungsfeld (11) beim Durchlaufen durch das Multipasslasersystem (1 ) in sich selbst zurückgeworfen. Das einfallende Strahlungsfeld wird genauso wie das ausfallende Strahlungsfeld über dieselben Ein- und Auskopplungsoptiken (2,3) aus dem Multipasslaser- System (1 ) heraus geführt. FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the multipass laser system (1) according to the preamble of claim 1. This is a conventional multipass laser system (1) with only one multipass cell (6). The radiation field to be guided by the multipass laser system (1) is coupled in as an incident radiation field (4) via a focusing lens (15) for shaping the radiation field into a multipass radiation field (11) via input and output optics (2, 3). The various radiation branches (12) guided parallel to one another in a gap (13) are guided via two focusing optics (7a, 7b) to respectively one first and second feedback optics (8, 9). The radiation branches (12) are superimposed on the feedback optics (8, 9) and pass through a solid-state disk (14) arranged in front of the first feedback optical system (8). By the two focusing optics (7a, 7b) are arranged slightly offset from each other, there is a respective different coupling of Strahlungsastpaaren (12) via the feedback optics (8,9). The multipass radiation field (11) is therefore completely traversed by the incident radiation field (4) up to the outgoing radiation field (5). Since the radiation branches (12) in the multipass radiation field (11) are arranged in one plane, the radiation field (11) is reflected in passing through the multipass laser system (1) in itself. The incident radiation field is guided out of the multipass laser system (1) in the same way as the incident radiation field via the same input and output optics (2, 3).
Bei diesem herkömmlichen Multipasslasersystem (1) sind die Auftreffpunkte der verschiedenen Strahlungsäste (12) auf den Fokussieroptiken (7a, 7b) - hier als Linsen dargestellt - in einer Linie auf der jeweiligen Fokussieroptik (7a, 7b) angeordnet. Die Auftreffpunkte sind schematisch in dem gestrichelten Kreis, der den Umriss der Linsen zeigen soll, wiedergegeben. Die Fläche auf den verwendeten Linsen (7a, 7b) wird nur zu einem Bruchteil ausgenutzt. Ferner sind bei einer solchen Anordnung sowohl Strahlungsäste (12) vorhanden, die sehr nah zur optischen Achse der Fokussieroptiken (7a, 7b) verlaufen, als auch solche, die bereits einen sehr großen Abstand zur optischen Achse aufweisen. Die optischen Achsen der beiden Fokussieroptiken (7a, 7b) sind in der Darstellung als gestrichelte Linie wiedergegeben. In this conventional multipass laser system (1), the points of incidence of the different radiation branches (12) on the focusing optics (7a, 7b) - shown here as lenses - are arranged in a line on the respective focusing optics (7a, 7b). The points of impact are shown schematically in the dashed circle, which is intended to show the outline of the lenses. The area on the lenses used (7a, 7b) is exploited only to a fraction. Furthermore, in such an arrangement both radiation branches (12) are present, which run very close to the optical axis of the focusing optics (7a, 7b), as well as those which already have a very large distance from the optical axis. The optical axes of the two focusing optics (7a, 7b) are shown in the illustration as a dashed line.
In Figur 2 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multipass- lasersystems (1 ) mit zwei Multipasszellen (6a, 6b) dargestellt. Das einfallende Strahlungsfeld wird über eine Ein- und Auskoppeloptik (2,3) in das Multipassstrahlungsfeld (11 b) der ersten Multipasszelle (6b) eingekoppelt. FIG. 2 shows an embodiment of a multipass laser system (1) according to the invention with two multipass cells (6a, 6b). The incident radiation field is coupled into the multipass radiation field (11b) of the first multipass cell (6b) via an input and output optical system (2, 3).
Die erste Multipasszelle (6b) umfasst zwei Fokussieroptiken (7a, 7c), sowie zwei Kopplungsoptiken (9,10). Die erste Kopplungsoptik (9) ist eine Rückkopplungsoptik, die das Multipassstrahlungsfeld (11 b) der ersten Multipasszelle (6b) in sich selbst zurückwirft bzw. mit sich selber koppelt. Dabei ist die Rückkopplungsoptik (9) als planer Spiegel ausgebildet, der die einzelnen Strahlungsäste (12a) durch Reflexion miteinander koppelt. Entsprechend symmetrisch ist die zweite Multipasszelle (6a) ausgebildet. Zwar umfasst diese keine Ein- und Auskoppeloptiken, aber auch die dort angeordnete zweite Kopplungsoptik (8) ist eine Rückkopplungsoptik, die das Multipass- strahlungsfeld (11a) der zweiten Multipasszelle (6a) mit sich selber koppelt. Eine dieser beiden Rückkopplungsoptiken (8,9) ist leicht verkippt, so dass in beiden Multipasszellen (6a, 6b) jeweils unterschiedliche Strahlungsastpaare (12a, 12b) miteinander gekoppelt werden. The first multipass cell (6b) comprises two focusing optics (7a, 7c) and two coupling optics (9, 10). The first coupling optics (9) is a feedback optics which reflects the multipass radiation field (11b) of the first multipass cell (6b) back into itself or couples to itself. Here, the feedback optics (9) is designed as a plane mirror, which couples the individual radiation branches (12a) by reflection with each other. Correspondingly symmetrical, the second multipass cell (6a) is formed. Although this includes no input and output optics, but also there arranged second coupling optics (8) is a feedback optics, which couples the multipass radiation field (11a) of the second multipass cell (6a) with itself. One of these two feedback optics (8, 9) is slightly tilted, so that in each case different pairs of radiation probes (12a, 12b) are coupled to one another in both multipass cells (6a, 6b).
Die dritte „gemeinsame Kopplungsoptik" (10), koppelt die beiden Multipassstrahlungsfelder (11a, 11 b) der beiden Multipasszellen (6a, 6b) aneinander. Vor dieser „gemeinsamen Kopplungsoptik" (10) ist eine Festkörperscheibe (14) angeordnet. Sämtliche Strahl ungsäste (12a, 12b) aus beiden Multipasszellen (6a, 6b) durchsetzten so die Festkörperscheibe (14). The third "common coupling optics" (10) couples the two multipass radiation fields (11a, 11b) of the two multipass cells (6a, 6b) to each other, in front of which "common coupling optics" (10) a solid-state disk (14) is arranged. All radiation branches (12a, 12b) from both multipass cells (6a, 6b) thus penetrate the solid-state disk (14).
In der Darstellung sind die einzelnen Fokussieroptiken (7a) beider Multipasszellen (6a, 6b) zur Führung der jeweiligen Multipassstrahlungsfelder (11a, 11 b) auf die „gemeinsame Kopplungsoptik" (10) als voneinander separate Bereiche auf einem gekrümmten Spiegel (7a) ausgebildet. Dies hat den Vorzug, dass die optische Fläche auf diesem gekrümmten Spiegel (7a) besonders effektiv genutzt werden kann. Sämtliche Strahlungsäste (12a, 12b) der beiden Multipassstrahlungsfelder (11a, 11 b) verlaufen in diesem Fall parallel zueinander. In the illustration, the individual focusing optics (7a) of both multipass cells (6a, 6b) for guiding the respective multipass radiation fields (11a, 11b) onto the "common coupling optics" (10) are formed as separate regions on a curved mirror (7a). This has the advantage that the optical surface can be used particularly effectively on this curved mirror (7a) All radiation branches (12a, 12b) of the two multipass radiation fields (11a, 11b) run parallel to one another in this case.
Jeweils unmittelbar neben den in der Figur 1 dargestellten Fokussieroptiken (7a, 7b, 7c) ist eine Rückansicht des jeweiligen Spiegels wiedergegeben, wobei dort die Auftreffpunkte der einzelnen Strahlungsäste (12a, 12b) der Multipassstrahlungsfelder (11a,11 b) schematisch gezeigt sind. A rear view of the respective mirror is reproduced immediately adjacent to the focusing optics (7a, 7b, 7c) shown in FIG. 1, where the points of impingement of the individual radiation branches (12a, 12b) of the multipass radiation fields (11a, 11b) are shown schematically there.
Die Rückkopplungsoptik (8) ist in diesem Ausführungsbeispiel als adaptiver Spiegel (18) zur Korrektur von etwaigen Phasenfrontveränderungen, die durch Aberrationen auf der Festkörperscheibe (14) hervorgerufen werden ausgebildet. Der adaptive Spiegel (18) ist dabei so ausgelegt, dass er bei entsprechender Ansteuerung jeweils die Phasenfrontveränderungen ausgleicht, die bei zwei Übergängen über die„gemeinsame Kopplungsoptik" (10), bzw. vier Durchläufen durch die Festkörperscheibe (14), auftreten. The feedback optics (8) in this embodiment is designed as an adaptive mirror (18) for correcting any phase front changes caused by aberrations on the solid state disk (14). The adaptive mirror (18) is designed in such a way that it compensates for the respective phase front changes with appropriate control, the two at Transitions via the "common coupling optics" (10), or four passes through the solid state disk (14) occur.
Auch in der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform wird das Strahlungsfeld in sich selbst zurückgeworfen und wird somit über den Strahlungsweg des einfallenden Strahlungsfeldes (4) als ausfallendes Strahlungsfeld (5) ausgekoppelt. In the embodiment shown in FIG. 2, too, the radiation field is reflected back in itself and is thus coupled out via the radiation path of the incident radiation field (4) as a precipitating radiation field (5).
Bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 wird jeder Strahlungsast zweimal in jeweils verschiedenen Richtungen durchlaufen. Wird bei diesem herkömmlichen Multipasslasersystem (1 ) die Kopplungsoptik (9) als adaptiver Spiegel ausgebildet, so sollte dieser adaptive Spiegel erfindungsgemäß so ausgebildet sein, dass bei entsprechender Ansteuerung des adaptiven Spiegels jeweils die Aberrationen der Scheibe bei zwei Durchgängen durch die Festkörperscheibe (14) ausgeglichen werden. Bei dem Richtungswechsel, bei dem das Multipassstrahlungsfeld (11 ) über die Kopplungsoptik (9) in sich selbst zurückgeworfen wird, ändert sich das Verhältnis der Übergänge über die adaptive Optik (18) zu den Durchläufen durch die Festkörperscheibe (14). Alle Strahlungsäste, die in der selben Richtung durchlaufen werden, wie der mit dem einfallenden Strahl ungsfeld (4) gekoppelte Strahlungsast (12), weisen ein Strahlungsfeld auf, das invariant gegenüber Veränderungen der Aberrationen der Festkörperscheibe (14) sind. Da nun aber der mit dem Ein- und Ausfallenden Strahlungsfeld gekoppelte Strahlungsast aufgrund des Richtungswechsels auf der Rückkopplungsoptik (9) in zwei Richtungen durchlaufen wird, ist das Strahlungsfeld (11 ) dort nicht invariant gegenüber Aberrationen der Scheibe. Eine Auskopplung ist bei starken Aberrationen der Festkörperscheibe (14) nur bei sehr großen Abständen zwischen den Strahlungsästen (12) möglich, da die Durchmesser der Strahlungsfelder im Multipassstrahlungsfeld (11) sehr große Werte annehmen können. In the embodiment in FIG. 1, each radiation branch is traversed twice in respectively different directions. If, in this conventional multipass laser system (1), the coupling optics (9) are designed as adaptive mirrors, this adaptive mirror should be designed in such a way that, with appropriate control of the adaptive mirror, the aberrations of the disc are compensated for two passes through the solid-state disk (14) become. In the change of direction in which the multipass radiation field (11) is reflected back into itself via the coupling optics (9), the ratio of the transitions via the adaptive optics (18) to the passes through the solid-state disk (14) changes. All radiation branches that are traversed in the same direction as the radiation field (12) coupled to the incident radiation field (4) have a radiation field that is invariant to changes in the aberrations of the solid state disk (14). Since, however, the radiation branch coupled to the input and output radiation field is traversed in two directions due to the change of direction on the feedback optics (9), the radiation field (11) is not invariant there with respect to aberrations of the disc. In the case of strong aberrations of the solid-state disk (14), decoupling is only possible with very large distances between the radiation branches (12), since the diameters of the radiation fields in the multipass radiation field (11) can assume very large values.
Anders ist es bei dem erfindungsgemäßen Multipasslasersystem (1 ), wie es in Figur 2 dargestellt ist. Da die Rückkopplungsoptik (9) in der Multipasszelle (6b), in der die Ein- und Auskopplungsoptiken (2,3) angeordnet sind eine konstante Brechkraft aufweist und der adaptive Spiegel (18) in der anderen Multipasszelle (6a) angeordnet ist, sind die Durchmesser der Strahlungsfelder in der Multipasszelle (6b) mit Ein- und Auskopplungsoptiken (2,3) bei entsprechender Ansteuerung des adaptiven Spiegels (18) invariant gegenüber Aberrationen der Festkörperscheibe (14). The situation is different with the multipass laser system (1) according to the invention, as shown in FIG. Since the feedback optics (9) in the multipass cell (6b), in which the input and output optics (2,3) are arranged has a constant refractive power and the adaptive mirror (18) in the other multipass cell (6a), the diameters of the radiation fields in the multipass cell (6b) with input and output optics (2, 3) with appropriate driving of the adaptive mirror (18) are invariant with respect to aberrations of the solid-state disk (14).
Während in Figur 2 eine dreidimensionale Darstellung zu sehen ist, ist dieselbe Ausführungsform in Figur 3 von der Seite wiedergegeben. Die einzelnen zueinander parallel verlaufenden Strahlungsäste (12a, 12b) innerhalb einer einzelnen Multipasszelle (6a, 6b) sind in dieser Darstellungsform nicht mehr voneinander getrennt erkennbar. Lediglich die schematisch darstellte Rückansicht der jeweiligen Fokussieroptiken (7a, 7b, 7c) mit den ebenso wiedergegebenen Auftreffpunkten der Strahlungsäste (12) lässt die in Figur 2 sichtbaren hintereinander angeordneten einzelnen Strahlungsäste (12a, 12b) dieser Ausführungsform erkennen. While a three-dimensional representation can be seen in FIG. 2, the same embodiment is shown in FIG. 3 from the side. The individual mutually parallel radiating branches (12a, 12b) within a single multipass cell (6a, 6b) are no longer separately recognizable in this form of representation. Only the schematically represented rear view of the respective focusing optics (7a, 7b, 7c) with the likewise reproduced impingement points of the radiation branches (12) reveals the individual radiation branches (12a, 12b) of this embodiment which are arranged one behind the other and visible in FIG.
Dieselbe Darstellungsform wird in den folgenden Figuren 4, 5 und 6 verwendet. The same form of representation is used in the following Figures 4, 5 and 6.
In Figur 4 ist eine leichte Abwandlung der Ausführungsform aus den Figuren 3 und 4 dargestellt. Und zwar handelt es sich hier wiederum um zwei Multipasszellen (6a, 6b), allerdings verlaufen die einzelnen Strahlungsäste (12a, 12b) in den jeweiligen Multipassstrahlungsfeldern (11a, 11 b) in zwei Ebenen. FIG. 4 shows a slight modification of the embodiment from FIGS. 3 and 4. In fact, these are again two multipass cells (6a, 6b), but the individual radiation branches (12a, 12b) in the respective multipass radiation fields (11a, 11b) extend in two planes.
In einer solchen Ausführungsform wird das Strahlungsfeld beim Durchlaufen des Multipasslasersystems (1 ) vom einfallenden Strahlungsfeld (2) aus nicht mehr in sich selbst zurückgeworfen. Stattdessen wird das ausfallende Strahl ungsfeld (5) über eine separate Auskoppeloptik (3) aus dem Multipassstrahlungsfeld (11 b) der ersten Multipasszelle (6b) ausgekoppelt. In such an embodiment, the radiation field is no longer reflected in itself when passing through the multipass laser system (1) from the incident radiation field (2). Instead, the failing radiation field (5) is coupled out of the multipass radiation field (11b) of the first multipass cell (6b) via a separate coupling-out optical system (3).
Neben den schematisch Dargestellten Auftreffpunkten auf den Fokussieroptiken (7a, 7b, 7c), ist zusätzlich eine Nummerierung angegeben, die die Reihenfolge angibt in der die einzelnen Strahlungsäste (12) beim Durchlaufen des Multipasslasersystems (1 ) vom einfallenden Strahlungsfeld (4) aus, wiedergibt. Eine weitere Ausführungsform ist in Figur 5 dargestellt. Dort sind drei Multipasszellen (6a, 6b, 6c) miteinander gekoppelt. Statt wie in den vorherigen Ausführungsformen sind hier zwei„gemeinsame Kopplungsoptiken" (10a, 10b) vorhanden. Die Zahl der Übergänge über die beiden „gemeinsamen Kopplungsoptiken" (10a, 10b) ist gleich. Die als adaptiver Spiegel (18) ausgebildete „gemeinsame Kopplungsoptik" (10b) der ersten und zweiten Multipasszelle (6b, 6c) kann daher zur Kompensation von Aberrationen der Festkörperscheibe (14) angesteuert werden, die bereits bei zwei Durchgängen durch die Festkörperscheibe (14) bzw. einem Übergang über die Kopplungsoptik (10a) entstehen. In addition to the schematically illustrated impingement points on the focusing optics (7a, 7b, 7c), a numbering is additionally indicated which indicates the sequence in which the individual radiation branches (12) when passing through the multipass laser system (1) from the incident radiation field (4) from reproduces , Another embodiment is shown in FIG. There are three multipass cells (6a, 6b, 6c) coupled together. Instead of the previous embodiments, there are two "common coupling optics" (10a, 10b), and the number of transitions over the two "common coupling optics" (10a, 10b) is the same. The "common coupling optics" (10b) of the first and second multipass cells (6b, 6c) designed as adaptive mirrors (18) can therefore be controlled to compensate for aberrations of the solid-state disk (14) which already occurs during two passes through the solid-state disk (14). or a transition over the coupling optics (10a) arise.
Insbesondere ist in der Figur 5 eine Ausführungsform mit zwei adaptiven Spiegeln (18a, 18b) wiedergeben. Der erste adaptive Spiegel (18a) ist dabei ausgelegt um einfache sphärische Aberrationen der Festkörperscheibe (14) auszugleichen, während der zweite adaptive Spiegel (18b) zur Kompensation von Phasenfrontveränderungen höherer Ordnung angesteuert werden kann. In particular, FIG. 5 shows an embodiment with two adaptive mirrors (18a, 18b). The first adaptive mirror (18a) is designed to compensate for simple spherical aberrations of the solid-state disk (14), while the second adaptive mirror (18b) can be controlled to compensate for higher-order phase front changes.
Bei einer weiteren Ausführungsform, die in Figur 6 zu sehen ist, ist das Multipasslasersystem (1 ) um zwei weitere Multipasszellen (6a, 6b, 6c, 6d, 6e) erweitert. Während in Figur 6 eine Ausführungsform dargestellt ist, bei der alle auf der gleichen Seite der jeweils „gemeinsamen Kopplungsoptik" (10a, 10b) angeordneten Fokussieroptiken (7a-7j) in einer Linie angeordnet sind, sind in dem Ausführungsbeispiel entsprechend Figur 7 die Fokussieroptiken zur Führung der Multipassstrahlungsfelder (12a - 12e) auf die jeweils „gemeinsame Kopplungsoptik" (10a, 10b) in einem Kreis um die optische Achse der jeweils „gemeinsamen Kopplungsoptik" (10a, 10b) angeordnet. In Figur 7 sind zur Vereinfachung jeweils nur ein Strahlungsast (12) innerhalb eines Multipassstrahlungsfeldes (11 ) dargestellt. In a further embodiment, which can be seen in FIG. 6, the multipass laser system (1) is expanded by two further multipass cells (6a, 6b, 6c, 6d, 6e). While an embodiment is shown in FIG. 6, in which all focusing optics (7a-7j) arranged on the same side of the "common coupling optics" (10a, 10b) are arranged in a line, the focusing optics in FIG Guiding the multipass radiation fields (12a-12e) to the respective "common coupling optics" (10a, 10b) in a circle around the optical axis of the respective "common coupling optics" (10a, 10b) .For simplicity, only one radiation branch is shown in FIG (12) shown within a multipass radiation field (11).
In Figur 8 ist die Multipasszelle (6a) einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multipasslasersystems (1 ) wiedergeben, in der das ein- und ausfallende Strahlungsfeld mit der Multipassstrahlungsfeld (11 ) gekoppelt ist. Alle weiteren mit dieser Multipasszelle (6a) über die „gemeinsame Kopplungsoptik" (10a) gekoppelten Multipasszellen (6b, ...) sind in der Figur der Einfachheit halber nicht dargestellt. FIG. 8 shows the multipass cell (6a) of an embodiment of a multipass laser system (1) according to the invention, in which the incoming and outgoing radiation field is coupled to the multipass radiation field (11). All others with this multipass cell (6a) via the "common coupling optics" (10a) coupled multipass cells (6b, ...) are not shown in the figure for the sake of simplicity.
In der Ausführungsform wie sie in Figur 8 darstellt ist, erfolgt die Ein- und Auskopplung des ein- und ausfallenden Strahlungsfeldes dadurch, dass alle anderen Strahl ungsäste (12) des Multipassstrahlungsfeldes (11 ) durch einen Faltungsspiegel (17) umgelenkt werden. Dies erfolgt an einer Stelle, an der die Strahlungsfelder der einzelnen Strahl ungsäste (12) einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist, als der Abstand der jeweiligen Strahlungsäste (12). Das dort einfallende und ausfallende Strahlungsfeld kann daher an dem Faltungsspiegel (17) vorbeigeführt werden. In the embodiment, as shown in Figure 8, the coupling and decoupling of the incoming and outgoing radiation field takes place in that all other beam ungsäste (12) of the multipass radiation field (11) by a folding mirror (17) are deflected. This takes place at a point at which the radiation fields of the individual radiation branches (12) have a diameter which is smaller than the distance of the respective radiation branches (12). The incident and falling radiation field can therefore be guided past the folding mirror (17).
Während das einfallende Strahlungsfeld im Betrieb als Laserverstärkersystem eine noch sehr geringe Leistung aufweist, wird die Leistung der einzelnen Strahlungsäste (12) von Durchgang zu Durchgang durch das Multipasslaser- system (1 ) größer. Insbesondere wird der Unterschied in der Leistung der einzelnen Strahlungsäste (12) der ersten Multipasszelle (6a) bei mehreren miteinander gekoppelten Multipasszellen (6) in dem Multipasslasersystem (1 ) und damit zunehmender Anzahl an Durchläufe durch eine Festkörperscheibe (14) zur Verstärkung des Strahlungsfeldes größer. While the incident radiation field has a very low power during operation as a laser amplifier system, the power of the individual radiation branches (12) increases from one pass to the next through the multipass laser system (1). In particular, the difference in the power of the individual radiation branches (12) of the first multipass cell (6a) in the case of several mutually coupled Multipasszellen (6) in the Multipasslasersystem (1) and thus increasing number of passes through a solid state disk (14) to amplify the radiation field larger ,
Die in der Figur 8 dargestellte Ausführungsform ermöglicht die Auskopplung eines Strahlungsfeldes (5) mit einer an der Stelle des Faltungsspiegels (17) höheren Leistung, als die Zerstörschwelle des Faltungsspiegels (17) bei einem Übergang über den Faltungspiegel (17) erlauben würde. Die Leistungsdichte kann umso höher als die Zerstörschwelle des Faltungsspiegels (17) gewählt werden, umso mehr Multipasszellen (6) in dem Multipasslasersystem (1 ) mit jeweils einer in diesen Multipasszellen (6) angeordneten Festkörperscheibe (14) angeordnet sind, da mit zunehmender Anzahl an Multipasszellen (6b...) der Unterschied in der Leistungsdichte der einzelnen Strahlungsäste (12) in der ersten Multipasszelle (6a) steigt und der jeweils zuvor durchlaufende Strahlungsast (12) in der ersten Multipasszelle (6a) eine entsprechend geringere Leistungsdichte beim Übergang über den Faltungsspiegel (17) erzeugt. Die Zahl der Multipasszellen (6), die ähnlich zu dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiels um zwei „gemeinsamen Kopplungsoptiken" (10a, 10b) angeordnet werden können ist letztlich beliebig. Während in Figur 7 nur vier Multipasszellen mit ihren jeweils vier Fokussieroptiken (7) pro Kopplungsoptik (10a, 10b) auf einem Kreis um die optische Achse der „gemeinsamen Kopplungsoptiken" (10a, 10b) angeordnet sind, kann die Zahl der entsprechenden Fokussieroptiken (7) wie schematisch in Figur 9 gezeigt auf beispielsweise sechs oder 18 erweitert werden. In Figur 9 sind zum Vergleich ferner die Auftreffpunkte auf einen Fokussierspiegel von Strahlungsästen (12) entsprechend eines herkömmlichen Multipass- lasersystems (1) dargestellt. Es wird dadurch deutlich, dass sich die Zahl der Strahlungsäste (12) bei gleichbleibender Fläche auf dem Fokussieroptik (7) und gleichbleibendem Abstand der Strahlungsäste (12) zueinander annähernd verdoppeln lässt. The embodiment shown in FIG. 8 makes it possible to decouple a radiation field (5) with a power which is higher at the location of the folding mirror (17) than would allow the damage threshold of the folding mirror (17) to pass through the folding mirror (17). The power density can be selected to be higher than the damage threshold of the folding mirror (17), the more multipass cells (6) are arranged in the multipass laser system (1) each with a solid disk (14) arranged in these multipass cells (6) Multipass cells (6b ...) the difference in the power density of the individual radiation branches (12) in the first multipass cell (6a) increases and the respective previously passing radiation branch (12) in the first multipass cell (6a) a correspondingly lower power density during the transition over the Folding mirror (17) generated. The number of multipass cells (6), which can be arranged around two "common coupling optics" (10a, 10b) similar to the embodiment shown in Figure 7, is ultimately arbitrary, while in Figure 7 only four multipass cells with their four focusing optics (7) are used. for each coupling optics (10a, 10b) are arranged on a circle around the optical axis of the "common coupling optics" (10a, 10b), the number of corresponding focusing optics (7) can be expanded to six or 18, as shown schematically in FIG. FIG. 9 also shows for comparison purposes the impact points on a focusing mirror of radiation branches (12) corresponding to a conventional multipass laser system (1). It is thereby clear that the number of radiation branches (12) can be approximately doubled with respect to each other while the area on the focusing optics (7) remains constant and the radiation branches (12) remain at a constant distance.
Eine weitere Ausführungsform des Multipasslasersystems (1 ) ist in Figur 10 dargestellt, wobei hier, ähnlich zur Darstellung in Figur 7 zur Vereinfachung jeweils nur ein Strahlungsast innerhalb eines Multipassstrahlungsfeldes dargestellt ist. In dieser Ausführungsform sind drei Multipasszellen (6a, 6b, 6c) miteinander über genau eine einzelne „gemeinsame Kopplungsoptik" (10a) miteinander gekoppelt. Dazu sind die Fokussieroptiken (7c, 7e, 7b, 7d) kreisförmig um die optische Achse der„gemeinsamen Kopplungsoptik" (10a) angeordnet. Während die erste und dritte Multipasszelle (6a, 6c) jeweils als „äußere Multipasszelle" (6a, 6c) ausgebildet ist, derart, dass dort jeweils eine Rückkopplungsoptik (8, 9) das Multipassstrahlungsfeld (12a, 12c) der einzelnen Multipasszelle (6a, 6c) mit sich selbst koppelt, ist die zweite Multipasszelle (6b) eine„innere Multipasszelle" (6b). Diese „innere Multipasszelle" (6b) wird über einen Umlenkspiegel (16) im Zwischenbereich zwischen den Fokussieroptiken (7d, 7c) umgelenkt, so dass das Multipassstrahlungsfeld (12b) dieser„inneren Multipasszelle" (6b) sich überlagernd auf die„gemeinsame Kopplungsoptik" (10a) geführt wird. Eine solche Anordnung ist beispielsweise als Pumpanordnung denkbar, bei der die Festkörperscheibe (14) durch das Multipassstrahlungsfeld (12) des Multipasslasersystems gepumpt wird. Die Ausführungsform aus Figur 10 ist etwas verändert in Figur 11 dargestellt. Dort werden die vier Fokussieroptiken (7b, 7c, 7d, 7e) zur Führung der Multipassstrahlungsfelder auf die „gemeinsame Kopplungsoptik" durch entsprechende Bereiche (7b, 7c, 7d, 7e) auf einer einzigen Fokussieroptik bereitgestellt. Um zu gewährleisten, dass sich in diesem Fall auch alle Strahlungsäste in einem gemeinsamen Punkt auf der„gemeinsamen Kopplungsoptik" (10a) überlagern, muss das Umlenkelement (16) durch zwei Spiegel gebildet werden, so dass sämtliche aus dem Zwischenbereich (13) auf die „gemeinsame Fokussieroptik" (7b, 7c, 7d, 7e) verlaufenden Strahlungsäste der Multipassstrahlungsfelder (11a, 11 b) parallel zueinander verlaufen. A further embodiment of the multipass laser system (1) is shown in FIG. 10, wherein only one radiation branch within a multipass radiation field is shown here, similar to the representation in FIG. 7 for the sake of simplicity. In this embodiment, three multipass cells (6a, 6b, 6c) are coupled together by precisely one single "common coupling optics" (10a), for which the focusing optics (7c, 7e, 7b, 7d) are circular about the optical axis of the common coupling optics "(10a) arranged. While the first and third multipass cells (6a, 6c) are each designed as an "outer multipass cell" (6a, 6c), such that in each case a feedback optical system (8, 9) displays the multipass radiation field (12a, 12c) of the individual multipass cell (6a, 6c). 6c) with itself, the second multipass cell (6b) is an "inner multipass cell" (6b). This "inner multipass cell" (6b) is deflected via a deflecting mirror (16) in the intermediate region between the focusing optics (7d, 7c), so that the multipass radiation field (12b) of this "inner multipass cell" (6b) is superimposed on the "common coupling optics". (10a) is guided. Such an arrangement is conceivable, for example, as a pump arrangement in which the solid-state disk (14) is pumped through the multipass radiation field (12) of the multipass laser system. The embodiment of FIG. 10 is shown somewhat differently in FIG. 11. There, the four focusing optics (7b, 7c, 7d, 7e) for guiding the multipass radiation fields to the "common coupling optics" are provided on a single focusing optic by respective regions (7b, 7c, 7d, 7e) If all radiating branches also overlap in a common point on the "common coupling optics" (10a), the deflecting element (16) must be formed by two mirrors, so that all of the intermediate region (13) is directed onto the "common focusing optics" (7b, 7c , 7d, 7e) extending radiation branches of the multipass radiation fields (11a, 11b) parallel to each other.
In Figur 11 ist ferner der Auskoppelspiegel (3) so ausgebildet, dass er das Strahlungsfeld in sich selbst zurückwirft. Wird das Laserverstärkersystem (1) in dieser Ausführungsform als Pumpkonzept verwendet, so lassen sich so 48 Übergänge über die Festkörperscheibe (14) realisieren. In FIG. 11, furthermore, the outcoupling mirror (3) is designed such that it reflects the radiation field back into itself. If the laser amplifier system (1) is used as a pumping concept in this embodiment, then 48 transitions can be realized via the solid-state disk (14).
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1. Multipasslasersystem 1. Multipass laser system
2. Strahleinkopplungsoptik  2. Radiation coupling optics
3. Strahlauskopplungsoptik  3. Beam extraction optics
4. einfallendes Strahlungsfeld  4. incident radiation field
5. ausfallendes Strahl ungsfeld  5. failing radiation field
6. Multipasszelle  6th multipass cell
7. Fokussieroptik  7. Focusing optics
8. erste Rückkopplungsoptik  8. first feedback optics
9. zweite Rückkopplungsoptik  9. second feedback optics
10. „gemeinsame Kopplungsoptik"  10. "common coupling optics"
11. Multipassstrahlungsfeld  11. Multipass radiation field
12. Strahlungsäste  12. Radiation branches
13. Zwischenbereich  13. intermediate area
14. Festkörperscheibe  14. Solid disk
15. Fokussierlinse zur Formung des einfallendes Strahlungsfeldes 15. Focusing lens for shaping the incident radiation field
16. Umlenkspiegel 16. deflecting mirror
17. Faltungsspiegel  17. folding mirror
18. Adaptive Optik  18. Adaptive optics

Claims

Ansprüche claims
1. Multipasslasersystem (1 ) mit einer Strahleinkopplungsoptik (2) und einer Strahlauskopplungsoptik (3) zur Führung eines einfallenden (4) und ausfallenden (5) Strahlungsfeldes sowie mit einer Multipasszelle (6), umfassend wenigstens eine oder zwei Fokussieroptiken (7), sowie zwei Rückkopplungsoptiken (8,9) zum Führen eines Multipassstrahlungsfeldes (11) aus einer Vielzahl an Strahlungsästen (12), die in einem von der Fokussieroptik (7) begrenzten Zwischenbereich (13) parallel zueinander verlaufen und über die Fokussieroptik (7) auf eine der Rückkopplungsoptiken (8,9) geführt werden, auf der sie sich überlagern und dabei eine vor einer der Rückkopplungsoptiken (8,9) angeordnete Festkörperscheibe (14) in einem aktiven Bereich überlagernd durchsetzen, und die derart gekoppelt sind, dass ausgehend vom einfallenden (4) zum ausfallenden (5) Strahl ungsfeld alle Strahlungsäste (12) nacheinander durchlaufen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Multipasslasersystem (1 ) wenigstens zwei Multipasszellen (6) umfasst und eine der Rückkopplungsoptiken (8,9) als „gemeinsame Kopplungsoptik" (10) ausgebildet ist, um die zwei Multipassstrahlungsfelder (11 ) der beiden Multipasszellen (6) miteinander zu koppeln. 1. Multipass laser system (1) with a beam injection optics (2) and a beam extraction optics (3) for guiding an incident (4) and outgoing (5) radiation field and with a multipass cell (6) comprising at least one or two focusing optics (7), and two feedback optics (8, 9) for guiding a multipass radiation field (11) out of a plurality of radiation branches (12) which run parallel to one another in an intermediate region (13) delimited by the focusing optics (7) and via the focusing optics (7) to one of the Be fed feedback optics (8,9) on which they overlap, thereby prevail over a front of one of the feedback optics (8,9) arranged solid disk (14) in an active area overlapping, and are coupled such that starting from the incident (4 ) to the outgoing (5) radiation field all radiation branches (12) are passed through successively, characterized in that the multipass laser system (1) wenigs at least two multipass cells (6) and one of the feedback optics (8,9) as "common coupling optics" (10) is designed to couple the two Multipass radiation fields (11) of the two Multipasszellen (6) with each other.
2. Multipasslasersystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleinkopplungsoptik (2) zur Formung eines stark konvergenten oder divergenten Strahlungsfeldes ausgelegt und im Zwischenbereich (13) einer Multipasszelle (6) angeordnet ist. 2. Multipass laser system (1) according to claim 1, characterized in that the beam injection optics (2) designed to form a highly convergent or divergent radiation field and in the intermediate region (13) of a multipass cell (6) is arranged.
3. Multipasslasersystem (1 ) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Multipasslasersystem (1 ) wenigstens drei miteinander gekoppelte Multipasszellen (6) umfasst, bei denen genau zwei Multipasszellen (6) als „äußere Multipasszellen" mit jeweils einer Rückkopplungsoptiken (8,9) und einer „gemeinsamen Kopplungsoptik" (10) und die übrigen Multipasszellen (6) als „innere Multipasszellen" mit jeweils zwei „gemeinsamen Kopplungsoptiken" (10) ausgebildet sind. Multipasslasersystem (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptiken (7) zur Führung des Multipassstrahlungsfeldes (11 ) auf eine „gemeinsame Kopplungsoptik" (10) kreisförmig mit im Wesentlichen gleichem Winkelabstand um die optische Achse der „gemeinsamen Kopplungsoptik" (10) angeordnet sind. 3. Multipass laser system (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Multipasslasersystem (1) comprises at least three mutually coupled Multipasszellen (6), in which exactly two multipass cells (6) as "outer multipass cells" each having a feedback optics ( 8, 9) and a "common coupling optics" (10) and the remaining multipass cells (6) are designed as "inner multipass cells" each with two "common coupling optics" (10). Multipass laser system (1) according to claim 3, characterized in that the focusing optics (7) for guiding the Multipassstrahlungsfeldes (11) on a "common coupling optics" (10) circularly at substantially the same angular distance about the optical axis of the "common coupling optics" (10 ) are arranged.
Multipasslasersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptiken (7) einer „äußeren Multipasszelle" (6) eine größere Brennweite aufweisen, als die Brennweite der übrigen Fokussieroptiken (7) des Multipasslasersystems und die Ein- und/oder Auskoppeloptiken (2,3) in dieser„äußeren Multipasszelle" (6) angeordnet sind. Multipass laser system (1) according to one of Claims 3 or 4, characterized in that the focusing optics (7) of an "outer multipass cell" (6) have a greater focal length than the focal length of the remaining focusing optics (7) of the multipass laser system and the input and output / or coupling-out optics (2, 3) are arranged in this "outer multipass cell" (6).
Multipasslasersystem (1 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptik einer „äußeren Mulitipasszelle" (6) zur Führung des Multipassstrahlungsfeldes (11 ) auf eine Rückkopplungsoptik (8,9) eine geringere Brennweite aufweist, als die Fokussieroptik (7) zur Führung des Multipassstrahlungsfeldes (11 ) auf die „gemeinsame Kopplungsoptik" (10), wobei das ein- und ausfallende Strahlungsfeld (4,5) mit dem Multipassstrahlungsfeld (11) über Ausnehmungen in der Fokussieroptik (7) mit der geringeren Brennweite gekoppelt ist. Multipass laser system (1) according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that the focusing optics of an "outer Mulitipasszelle" (6) for guiding the Multipassstrahlungsfeldes (11) on a feedback optics (8,9) has a lower focal length than the focusing optics (7) for guiding the Multipassstrahlungsfeldes (11) on the "common coupling optics" (10), wherein the incoming and outgoing radiation field (4,5) with the Multipass radiation field (11) via recesses in the focusing optics (7) with the lower focal length is coupled.
Multipasslasersystem (1 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine„innere Multipasszelle" (6) über genau eine einzelne „gemeinsames Kopplungsoptik" (10) mit den anderen Multipasszellen (6) gekoppelt ist und dabei eine Umlenkoptik (16) umfasst, welche im Zwischenbereich (13) der „inneren Multipasszelle" (6) angeordnet ist, um die dort parallel geführten Strahlungsäste (12) über die beiden Fokussieroptiken (7) auf die eine „gemeinsame Kopplungsoptik" (10) zu führen. Multipasslasersystem (1 ) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kopplungsoptiken (8,9,10) als phasenfrontkorrigierendes Element zur Kompensation von durch die Festkörperscheibe (14) hervorgerufenen Phasenfrontver- änderungen ausgebildet ist. Multipass laser system (1) according to at least one of claims 3 to 6, characterized in that an "inner multipass cell" (6) via exactly one single "common coupling optics" (10) is coupled to the other multipass cells (6) and thereby a deflection optics ( 16) which is arranged in the intermediate region (13) of the "inner multipass cell" (6) in order to guide the radiation branches (12) guided there in parallel over the two focusing optics (7) to the one "common coupling optics" (10). Multipass laser system (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that one of the coupling optics (8, 9, 10) is designed as a phase-front-correcting element for compensation of phase-front changes caused by the solid-state disk (14).
9. Multipasslasersystem (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Auskopplungsoptik (2,3) in einer„äußeren Multipasszelle" (6) angeordnet ist und die in dieser„äußeren Multipasszelle" (6) angeordnete Rückkopplungsoptik (8,9) eine konstante Brechkraft, vorzugsweise gar keine Brechkraft aufweist. 9. Multipass laser system (1) according to claim 8, characterized in that the input and output optics (2,3) in an "outer multipass cell" (6) is arranged and arranged in this "outer multipass cell" (6) feedback optics (8 , 9) has a constant refractive power, preferably no refractive power.
10. Multipasslasersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Multipasslasersystem (1 ) genau zwei „gemeinsame Kopplungsoptiken" (10) aufweist und eine der zwei „gemeinsamen Kopplungsoptiken" (10) als phasenfrontkorrigierendes Element ausgebildet ist, während vor der anderen „gemeinsamen Kopplungsoptik" (10) eine Festkörperscheibe (14) angeordnet ist. 10. Multipass laser system (1) according to any one of claims 8 or 9, characterized in that the Multipasslasersystem (1) has exactly two "common coupling optics" (10) and one of the two "common coupling optics" (10) is designed as a phase front-correcting element while in front of the other "common coupling optics" (10) a solid state disk (14) is arranged.
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