[0001] [0001]
Die Erfindung betrifft einen Intracavity frequenzverdreifachten Laser, insbesondere Festkörperlaser, mit einem optischen Resonator, der zumindest zwei hochreflektierende Spiegel bezogen auf die Grundwellenlänge aufweist, einem aktiven Medium, einem gütegeschalteten Modulator, einem ersten nichtlinearen Kristall für die Konvertierung der zweiten Harmonischen, einem zweiten nichtlinearen Kristall für die Konvertierung der dritten Harmonischen, mit einem Auskoppler zur Auskopplung eines Laserstrahls und mit zumindest zwei Spiegeln. The invention relates to an intracavity frequency-laser, particularly solid state laser with an optical resonator having at least in terms of two highly reflective mirrors on the fundamental wavelength, an active medium, a Q-switched modulator, a first nonlinear crystal for converting the second harmonic, a second nonlinear crystal for the conversion of the third harmonic, with an output coupler for coupling out a laser beam and having at least two mirrors. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Anwendung bei einem solchen Intracavity frequenzverdreifachten Laser. Furthermore, the invention relates to a device for use in such a intracavity frequency-tripled laser.
[0002] [0002]
Ein gattungsgemäßer frequenzverdreifachender Laser ist durch die A generic frequenzverdreifachender laser is determined by the US 5,850,407 A US 5,850,407 A bekannt. known. Mittels des Auskopplers wird dabei die dritte Harmonische unter dem Brewster-Winkel aus dem Resonator ausgekoppelt. By means of the output coupler while the third harmonic is coupled out at the Brewster angle from the resonator. [0003] [0003]
Weiterhin ist ein solcher Intracavity frequenzverdreifachter Laser beispielsweise durch die Furthermore, such intracavity frequency-tripled laser, for example, by the JP 2000-338530 JP 2000-338530 und die and the WO 01/93381 A1 WO 01/93381 A1 bekannt. known. Dabei wird die dritte Harmonische aus dem Resonator nach außen durch ein Wellenlängenselektionselement ausgekoppelt. In this case, the third harmonic from the resonator is coupled out to the outside through a wavelength selection element. [0004] [0004]
Weiterhin ist durch die Furthermore, due to the JP 11-284269 JP 11-284269 die Auskopplung von Licht der zweiten und der dritten Harmonischen aus einem Resonator mittels eines Strahlteilers bekannt. the extraction of light of the second and the third harmonic of a resonator by a beam splitter known. [0005] [0005]
Bei den häufig verwendeten oben genannten nichtlinearen Kristallen erweist sich in der Praxis die Antireflexbeschichtung, insbesondere UV-Beschichtung, als problematisch, da im Gebrauch langfristig ein Verschleiß nicht zu vermeiden ist, welcher zu einem Ausfall des Lasers führen kann. For frequently used above nonlinear crystals proves in practice, the anti-reflective coating, especially UV coating, as problematic as a long-term wear is unavoidable in use, which can lead to a failure of the laser.
[0006] [0006]
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, unerwünschte Verschleißerscheinungen weitgehend zu vermeiden, um so das Ausfallrisiko wesentlich zu reduzieren. The invention is therefore the object of providing a way to create, to avoid unwanted wear and tear broadly, so as to reduce the risk significantly. Insbesondere soll ein hierzu geeigneter Laser sowie eine zur Anwendung bei einem solchen Laser bestimmte Vorrichtung geschaffen werden. In particular, a suitable laser for this purpose as well as for use in a particular such a laser device is to be created.
[0007] [0007]
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Laser gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 gelöst. This object is achieved with a laser according to the features of claims 1 and 8. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen. The further development of the invention is to be found in the dependent claims.
[0008] [0008]
Erfindungsgemäß ist also ein Laser vorgesehen, bei dem der zweite nichtlineare Kristall eine dem Auskoppler zugewandte, in einer Ebene einer internen Strahltaille angeordnete planare Stirnfläche ohne eine Antireflexbeschichtung aufweist, die senkrecht zur optischen Achse des Resonators ausgerichtet ist, und mit einer Einrichtung zur Einstellung der Temperatur des zweiten nichtlinearen Kristalls. According to the invention therefore, a laser is provided, wherein the second nonlinear crystal facing one to the output coupler, are arranged in a plane of an internal beam waist planar front surface without an antireflection coating which is aligned perpendicular to the optical axis of the resonator, and means for adjusting the temperature the second non-linear crystal.
[0009] [0009]
Indem der Laser einen ersten Temperaturkontroller zur Einstellung der Phasenanpassungstemperatur des ersten Kristalls und einen zweiten Temperaturkontroller zur Einstellung der Phasenanpassungtemperatur des zweiten Kristalls hat, wird in einfacher Weise die Einstellung der Phasenanpassung des ersten nichtlinearen Kristalls durch die Änderung bzw. Anpassung der Temperatur möglich. By the laser has a first temperature controller for adjusting the phase matching temperature of the first crystal and a second temperature controller for adjusting the phase matching temperature of the second crystal, easily setting the stage adaptation of the first nonlinear crystal by the change or adjustment of the temperature is possible. Zugleich wird so eine Leistungsmaximierung erreicht. At the same time as to maximize performance is achieved. Weiterhin wird die Lebensdauer der nichtlinearen Kristalle wesentlich erhöht, weil eine Zerstörung der Antireflex-Beschichtung vermieden werden kann und der Laser somit keinem Verschleiß unterliegt. Furthermore, the lifetime of the non-linear crystals is considerably increased, because the destruction of the anti-reflection coating can be avoided, and thus the laser is not subject to wear. Die Strahltaille bezeichnet den engsten Querschnitt des Laserstrahls mit der planaren Wellenfront. The beam waist denotes the narrowest cross-section of the laser beam with the planar wavefront.
[0010] [0010]
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Laser einen eine Steuereinheit umfassenden Regelkreis zur Einstellung der Temperatur hat. It is particularly advantageous if the laser has a control unit comprising a control loop for adjusting the temperature. Hierdurch wird die Phasenanpassung entsprechend erfasster Messwerte oder Betriebsparameter des Lasers eingestellt, sodass eine optimale Anpassung an unterschiedliche Prozessbedingungen erreicht werden kann. As a result, the phase adjustment according collected measures or operating parameters of the laser is adjusted so that an optimal adaptation to different process conditions can be achieved.
[0011] [0011]
Denkbar ist eine Anpassung durch Regelung der Laserleistung. Also conceivable is an adaptation by controlling the laser power. Besonders sinnvoll ist es hingegen, wenn der Laser zur Einstellung der Temperatur eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung hat, um so die jeweils zur Erzielung optimaler Ergebnisses erforderliche Temperatur exakt und in kurzer Zeit einstellen zu können. Especially useful it is, however, when the laser to adjust the temperature has a heating and / or cooling device to adjust so the respectively required to achieve optimal results accurate temperature and in short time.
[0012] [0012]
Eine demgegenüber abweichende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass der Laser einen Sensor zur Bestimmung der emittierten Leistung, insbesonde re eine Photodiode, aufweist, um so durch einen Vergleich der emittierten Leistung mit einem Soll-Wert auf eine erforderliche Änderung der Temperatur durch heizen oder kühlen zu schließen. A contrast different embodiment of the present invention is achieved in that the laser comprises a sensor for determining the emitted power, insbesonde re a photodiode, so as to heat by a comparison of the emitted power with a target value to a required change in the temperature by or cool to close. Eine unmittelbare Messung der jeweiligen Temperatur ist daher nicht erforderlich, sodass der konstruktive Aufbau des Lasers grundsätzlich unverändert übernommen und der Sensor zur Bestimmung der emittierten Leistung als periphere Einheit ergänzt werden kann. A direct measurement of the respective temperature is not necessary, so that the structural design of the laser generally unchanged, and the sensor for the determination of the emitted power may be added as a peripheral unit.
[0013] [0013]
Die weitere Aufgabe, eine Vorrichtung mit einem Sensor zur Erfassung von Betriebsgrößen eines Lasers zu schaffen, wird erfindungsgemäß mit einer Steuereinheit zum Vergleich erfasster Betriebsgrößen mit zumindest einem Sollwert und mit einer Einrichtung zur Einstellung einer bestimmten Temperatur gelöst. The further object to provide a device with a sensor for detecting operating parameters of a laser is, according to the invention with a control unit for comparing sensed operating parameters with at least one reference value and means for adjusting a certain temperature. Hierdurch können also bei einem Laser mit einem zweiten nichtlinearen Kristall mit einer unbeschichteten Stirnoberfläche in der internen Strahltaille die auftretenden Verluste der Grundwellenlänge nahezu vollständig vermieden werden. Therefore this way, the losses occurring the fundamental wavelength can be almost completely avoided with a second non-linear crystal having an uncoated end surface in the internal beam waist in a laser.
[0014] [0014]
Hierbei hat die Vorrichtung einen Sensor zur Erfassung der Ausgangsleistung des Laserstrahls, um so auf einen unmittelbaren Zugang zu den nichtlinearen Kristallen verzichten zu können. In this case, the device has a sensor for detecting the output power of the laser beam in order to dispense with direct access to the nonlinear crystals can. Die Messung kann somit insbesondere berührungslos erfolgen, sodass sich die Vorrichtung auch zur Nachrüstung bei bereits bestehenden Anlagen eignet. The measurement can thus be carried out in particular contact, so that the device is also suitable for retrofitting existing plants.
[0015] [0015]
Zur Einstellung der jeweils erforderlichen Temperatur weist die Einrichtung Heiz- und/oder Kühlelementen auf, um so eine Soll-Temperatur des ersten nichtlinearen Kristalls bzw. des gesamten Lasers einstellen zu können. To set the temperature required includes the establishment of heating and / or cooling elements in order to adjust to a target temperature of the first nonlinear crystal or the entire laser can.
[0016] [0016]
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. The invention allows various embodiments. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. To further clarify its basic principle, one of which is shown in the drawings and will be described below. Diese zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Intracavity frequenzverdreifachten Festkörperlaser This shows a schematic diagram of an intracavity frequency-solid-state laser 1 1 mit einem optischen Resonator, der zwei hochreflektierende Spiegel with an optical resonator, the two highly reflective mirrors 2 2 , . 3 3 bezogen auf die Grundwellenlänge λ aufweist. comprises, based on the fundamental wavelength λ. In dem Resonator ist ein erster nichtlinearer Kristall In the resonator, a first nonlinear crystal 6 6 für die Konvertierung in die zweite Harmonische λ 2 = λ/2, und ein zweiter nichtlinearer Kristall for the conversion to the second harmonic λ 2 = λ / 2, and a second nonlinear crystal 7 7 für die Konvertierung in die dritte Harmonische λ 3 = λ/3 angeordnet. arranged for conversion to the third harmonic λ 3 = λ / 3. Eine unbeschichtete Stirnfläche An uncoated face 10 10 des zweiten nichtlinearen Kristalls the second nonlinear crystal 7 7 ist dabei in der Ebene is in the plane 11 11 einer nicht gezeigten internen Strahltaille angeordnet. an internal beam waist not shown arranged. Weiterhin hat der Resonator ein aktives Medium Further, the resonator has an active medium 4 4 und einen gütegeschalteten Modulator and a Q-switched modulator 5 5 sowie einen Auskoppler and an output coupler 8 8 zur Auskopplung der dritten Harmonischen λ 3 . for coupling the third harmonic λ. 3 Im Strahlengang des ausgekoppelten Laserstrahls In the beam path of the coupled laser beam 9 9 sind weitere Umlenkspiegel are more tilted mirror 17 17 , . 18 18 angeordnet, durch die der Stahl arranged through which the steel 9 9 abgelenkt wird. is deflected. Ein den Umlenkspiegel A folding mirror 17 17 ungehindert passierender Lichtanteil wird von einem Sensor hindrance of passing the light is from a sensor 15 15 erfasst und mit Soll-Werten, die in einer Speichereinheit einer Steuereinheit recorded and with desired values stored in a memory unit of a control unit 16 16 abgelegt sind, verglichen. are stored, are compared. Hier durch wird ohne eine direkte Messung eine gegebenenfalls erforderliche Temperaturänderung der beiden nichtlinearen Kristalle This is by no direct measurement of the possible need to change in temperature of the two nonlinear crystals 6 6 , . 7 7 zur Phasenanpassung ermittelt, sodass mittels des eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung aufweisenden Temperaturkontrollers determined for phase matching, so that having means of a heating and / or cooling device temperature controller 13 13 , . 14 14 durch Heizen oder kühlen die Temperatur T 1 , T 2 entsprechend angepasst werden kann. by heating or cooling the temperature T 1, T 2 can be adjusted accordingly.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Patentliteratur Patent literature cited
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- - US 5850407 A [0002] - US 5850407 A [0002]
- - JP 2000-338530 [0003] - JP 2000-338530 [0003]
- - WO 01/93381 A1 [0003] - WO 01/93381 A1 [0003]
- - JP 11-284269 [0004] - JP 11-284269 [0004]
