DE19925223C2

DE19925223C2 - Laservorrichtung, Laservorrichtung mit Vielstufenverstärkung sowie diese verwendende Laser-Bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19925223C2
Application number: DE19925223A
Authority: DE
Inventors: Yushi Takenaka; Jun-Ichi Nishimae; Yukio Satoh
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: DE19925223A1; US6292505B1; TW430581B; JP2000124528A

Description

Die Erfindung betrifft eine Laservorrichtung, die imstande ist, von einem Lasermedium nach Wunsch einen Laserstrahl mit hoher Peakintensität und kleiner Impulsdauer, einen Laser strahl mit niedriger Peakintensität und großer Impulsdauer und einen kontinuierlichen Laserstrahl abzugeben.

Laservorrichtungen mit zwei Laserresonatoren, die ein gemein sames Lasermedium haben, sind unter anderem aus der EP 0 370 620 A2, der DE-41 10 189 A1 oder der US 4 823,351 bekannt. Diesen Druckschriften sind auch jeweils Einrichtun gen entnehmbar, mit denen zwischen den beiden erwähnten oder mehreren Laserresonatoren umgeschaltet werden kann. Der EP 0 370 620 A2 ist zudem eine Polarisationssteuerungsein richtung (ein Polarisator) entnehmbar.

Fig. 34 ist eine Querschnittsansicht, die eine gütemodulierte CO₂-Laservorrichtung zeigt, die Funktionen hat, die denen äquivalent sind, die mit einer herkömmlichen gütemodulierten CO₂-Laservorrichtung erhalten werden, wie sie beispielsweise in Fig. 4 des Dokuments beschrieben ist, das in Applied Optics, Bd. 35, Nr. 27, September 1996, S. 5383 veröffent licht wurde. Wie Fig. 34 zeigt, umfaßt die herkömmliche güte modulierte CO₂-Laservorrichtung einen Totalreflexionsspiegel 1 mit konkaver Form, einen teildurchlässigen Spiegel 2 mit konkaver Form, Brewster-Fenster 4a und 4b, eine Lambdavier telplatte 5, eine Gasentladungsröhre 6, einen elektroopti schen Modulator 7 und einen Impulsgenerator 8.

In Fig. 34 ist der Totalreflexionsspiegel 1 beispielsweise aus Cu in konkaver Gestalt geformt. Der teildurchlässige Spiegel 2 ist beispielsweise aus ZnSe in konkaver Gestalt ge formt und an einer Stelle gegenüber dem Totalreflexionsspie gel 1 angeordnet. Der teildurchlässige Spiegel 2 und der To talreflexionsspiegel 1 bilden einen stabilen Laserresonator.

In Fig. 34 wird ein Laserstrahl 3 in dem Laserresonator er zeugt. Nur eine P-Polarisationskomponente des erzeugten La serstrahls kann durch die Brewster-Fenster 4a und 4b hin durchtreten, und eine S-Polarisationskomponente des Laser strahls wird davon reflektiert.

Der elektrooptische Modulator 7 besteht beispielsweise aus CdTe. Der Impulsgenerator 8 erzeugt ein Spannungssignal, des sen Amplitude sich periodisch auf binäre Weise ändert. Die erzeugte Impulsspannung wird dem elektrooptischen Modulator 7 zugeführt. Der Laserstrahl wird zur Außenseite der Laservor richtung durch den teildurchlässigen Spiegel 2 teilweise ab gegeben, wie mit 9 in Fig. 34 bezeichnet ist.

Nachstehend wird der Betrieb der herkömmlichen gütemodulier ten CO₂-Laservorrichtung in einer gütemodulierten Impulsbe triebsart beschrieben.

Die Fig. 35 und 36 zeigen das Konzept des Betriebs der her kömmlichen Laservorrichtung.

Fig. 37 zeigt eine typische Ausgangscharakteristik der her kömmlichen Laservorrichtung in der gütemodulierten Betriebs art.

Zuerst wird der Betrieb unter Bezugnahme auf Fig. 35 für den Fall beschrieben, daß keine Spannung von dem Impulsgenerator 8 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt wird.

In Fig. 35 kann nur die P-Polarisationskomponente des linear polarisierten Laserstrahls 3 die Gasentladungsröhre 6 passie ren, die zwischen den Brewster-Fenstern 4a und 4b angeordnet ist, so daß der Laserstrahl 3 nach Durchtritt durch die Lambdaviertelplatte 5 zu einem links drehenden zirkular pola risierten Strahl wird.

Da an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung ange legt ist, passiert der Laserstrahl 3 den elektrooptischen Mo dulator 7 unter Beibehaltung der links drehenden zirkularen Polarisation. Nach Durchlaufen des elektrooptischen Modula tors 7 wird der Laserstrahl 3 von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektiert und wird zu einem rechts drehenden zirkular po larisierten Strahl.

Der Laserstrahl 3 tritt erneut durch den elektrooptischen Mo dulator 7 unter Beibehaltung der rechts drehenden zirkularen Polarisation und passiert ferner die Lambdaviertelplatte 5. Als Resultat des Durchtritts durch die Lambdaviertelplatte wird der Laserstrahl zu einem linear polarisierten Strahl, der eine S-Polarisationskomponente aufweist. Die S-Polarisa tionskomponente des Laserstrahls kann jedoch nicht durch die zwischen den Brewster-Fenstern 4a und 4b angeordnete Gasent ladungsröhre gehen. Daher findet keine Laserschwingung statt, wenn an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung ange legt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 36 wird nachstehend der Betrieb für den Fall beschrieben, daß eine Lambdaviertelspannung von dem Impulsgenerator 8 an den elektrooptischen Modulator 7 ange legt wird. Dabei bezieht sich die Lambdaviertelspannung auf eine Spannung, die bewirkt, daß der durch den elektroopti schen Modulator 7 gehende Laserstrahl phasengleich um eine Viertelwellenlänge moduliert wird.

In diesem Fall geht der Laserstrahl 3 durch die Lambdavier telplatte 5 und wird zu einem links drehenden zirkular pola risierten Strahl. Der links drehende zirkular polarisierte Strahl geht dann durch den elektrooptischen Modulator 7 und wird zu einem linear polarisierten Strahl, der eine S-Polari sationskomponente aufweist. Dann wird der Laserstrahl 3 von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektiert und geht erneut durch den elektrooptischen Modulator 7.

Während des Durchgangs durch den elektrooptischen Modulator 7 wird der Laserstrahl 3 zu einem rechts drehenden zirkular po larisierten Strahl. Der Laserstrahl 3 durchläuft ferner die Lambdaviertelplatte 5 und ändert sich zu einem linear polari sierten Strahl, der eine P-Polarisationskomponente aufweist. Dieser Laserstrahl 3 kann die zwischen den Brewster-Fenstern 4a und 4b angeordnete Gasentladungsröhre 6 durchlaufen und kann somit den teildurchlässigen Spiegel 2 erreichen. Somit tritt in diesem Fall eine Laserschwingung in einem gütemodu lierten Impulsmodus auf.

Wie oben beschrieben, kann ein gütemodulierter Laserstrahl 9 mit hoher Peakintensität und kleiner Impulsdauer, wie in Fig. 37 gezeigt, abgegeben werden, indem eine periodisch sich än dernde Spannung auf binäre Weise von dem Impulsgenerator 8 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt wird. Diese Technik wird im allgemeinen als Gütemodulation bezeichnet.

Wenn der von dem Impulsgenerator 8 abgegebene gütemodulierte Laserstrahl 9 durch eine Linse oder dergleichen fokussiert wird, kann ein Laserstrahl hoher Energiedichte erhalten wer den, der dazu genutzt werden kann, auf effiziente Weise ein Loch in einem Objekt zu erzeugen.

Bei dem in Fig. 37 gezeigten speziellen Beispiel hat jeder gütemodulierte Impuls, der mit einer Folgefrequenz von 1 kHz erzeugt wird, eine Peakleistung von 1,8 MW und eine volle Dauer bei dem halben Maximum von 30 ns, und somit wird eine Laserenergie von ca. 60 mJ je Zyklus abgegeben.

Der Betrieb der gütemodulierten CO₂-Laservorrichtung wird nachstehend für den Fall beschrieben, in dem ein kontinuier licher Laserstrahl oder ein Laserstrahl mit niedriger Peak leistung und großer Impulsdauer erzeugt wird.

Fig. 38 zeigt den Betrieb der herkömmlichen gütemodulierten CO₂-Laservorrichtung.

Fig. 39 zeigt eine typische Wellenform, die in einem Impuls modusbetrieb unter Verwendung der herkömmlichen Laservorrich tung erhalten wird.

Wie Fig. 38 zeigt, wird der Laserresonator des gütemodulier ten CO₂-Lasers äquivalent einem herkömmlichen Laserresonator mit einfacher Struktur und weist nur einen Totalreflexions spiegel 1 und einen teildurchlässigen Spiegel 2 auf. In die sem Fall wird von dem Impulsgenerator 8 von Anfang an eine Viertelwellenspannung an den elektrooptischen Modulator 7 an gelegt, bevor eine Laserschwingung auftritt.

Daher wird ein Laserstrahl 9 durch den teildurchlässigen Spiegel 2 entweder in einem kontinuierlichen Schwingungsmodus oder einem Impulsschwingungsmodus in Abhängigkeit davon abge geben, ob der Gasentladungsröhre 6 kontinuierliche Energie oder gepulste Energie zugeführt wird. Die Wellenform des im Impulsmodus aktivierten Impulses hat eine niedrigere Peaklei stung und eine größere Impulsdauer als die, die im gütemodu lierten Modus erhalten werden.

Wenn der Laserstrahl 9, der im gütemodulierten Betrieb unter Anwendung der herkömmlichen gütemodulierten CO₂-Laservorrich tung in einem Laser-Bearbeitungsverfahren wie etwa einem Lochherstellungsverfahren angewandt wird, ist die Peaklei stung zu hoch, um ein Objekt richtig zu bearbeiten. Die hohe Peakleistung führt häufig zu einer Beschädigung eines Teils, das von dem zu bearbeitenden Objekt verschieden ist.

Wenn die Peakleistung auf einen Wert verringert wird, der ausreichend niedrig ist, um das obige Problem zu vermeiden, nimmt die Laserenergie jedes Impulses um einen Wert ab, der der Verringerung der Peakleistung entspricht, und damit wird es unmöglich, ein gewünschtes Loch in einem Objekt zu erzeu gen.

Eine Möglichkeit, das vorstehende Problem zu lösen, besteht in der Kombination einer gütemodulierten Laservorrichtung mit einer nichtgütemodulierten Laservorrichtung, die imstande ist, einen kontinuierlichen Laserstrahl oder einen Laser strahl in Form eines Impulses zu erzeugen. In diesem Fall wird es zwar möglich, viele verschiedene Objekte auf ge wünschte Weise zu bearbeiten, aber in der Laservorrichtung selber tritt ein anderes Problem auf.

Die durchschnittliche Ausgangsleistung bei dem nichtgütemodu lierten kontinuierlichen oder Impulsbetrieb ist 10- bis 20mal größer als diejenige, die im gütemodulierten Betrieb erreicht wird. Das bedeutet, daß im nichtgütemodulierten Betrieb ein Laserstrahl sehr hoher Energie immer durch den elektroopti schen Modulator 7 geht.

Wenn beispielsweise im gütemodulierten Betrieb die Folgefre quenz mit 1 kHz vorgegeben ist, dann wird die Peakleistung 1,8 MW, und die volle Dauer bei dem halben Maximum wird zu 30 ns. Wenn ferner die Laserstrahl-Ausgangsenergie je Zyklus 60 mJ ist, dann wird die mittlere Ausgangsleistung 60 W. Wenn man annimmt, daß die mittlere Ausgangsleistung im nichtgüte modulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus das Zehnfache derjenigen im gütemodulierten Betrieb ist, dann wird die mittlere Ausgangsleistung im nichtgütemodulierten kontinuier lichen oder Impulsmodus 600 W.

In den meisten Fällen besteht der in der gütemodulierten CO₂- Laservorrichtung verwendete elektrooptische Modulator 7 aus CdTe. Die maximale Laserstrahlleistung, die der aus CdTe be stehende elektrooptische Modulator handhaben kann, ist jedoch durch die Eigenschaften von CdTe bestimmt und liegt nur bei ca. 60 W. Wenn daher der Laserstrahl mit einer mittleren Lei stung von 600 W in dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus erzeugt und durch CdTe geleitet wird, über schreitet die mittlere Leistung die maximal zulässige Lei stung von CdTe.

Wenn eine Laservorrichtung, die im gütemodulierten Modus ar beitet, und eine Laservorrichtung, die im nichtgütemodulier ten kontinuierlichen oder Impulsmodus arbeitet, miteinander kombiniert werden, kann aus dem obigen Grund das System zwar für einige Zeit nach dem Anfahren des Systems normal arbei ten, aber nach einiger Zeit wird der elektrooptische Modula tor 7 zerstört, oder der Betrieb wird instabil, so daß es schwierig wird, einen Laser-Bearbeitungsvorgang durchzufüh ren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laser vorrichtung anzugeben, die imstande ist, einen Laserstrahl in jedem gewünschten Modus abzugeben, der aus der Gruppe ausge wählt ist, die einen Modus zum Erzeugen eines Laserstrahls hoher Intensität und kleiner Impulsdauer, einen Modus zum Er zeugen eines Laserstrahls geringer Intensität und großer Im pulsdauer und einen Modus zum Erzeugen eines kontinuierlichen Laserstrahls umfaßt. Dabei sollen ferner eine Laservorrich tung mit Vielstufenverstärkung und eine diese Laservorrich tung verwendende Laser-Bearbeitungsvorrichtung angegeben wer den.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Laservorrichtung bereitgestellt, die zwei Laserresonatoren mit einem Laserme dium sowie Polarisationssteuerungsmittel zum Umschalten der schwingenden optischen Achsen der beiden Laserresonatoren aufweist.

Bei einer Variante der Erfindung weist die Laservor richtung ferner folgendes auf: einen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel positioniert ist, um einen ersten Laser resonator zu bilden; ein Polarisationssteuerungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel ange ordnet ist und eine erste linear polarisierte Komponente eines Laserstrahls durchläßt und eine zweite linear polari sierte Komponente des Laserstrahls reflektiert; einen dritten Reflexionsspiegel, der auf der optischen Achse des von dem Polarisationssteuerungselement reflektierten Laserstrahls an geordnet ist zur Bildung eines zweiten Laserresonators im Zu sammenwirken mit dem ersten Reflexionsspiegel; eine optische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisationssteue rungselement und dem dritten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; und ein erstes opti sches Leitelement zur Umwandlung der ersten linear polari sierten Komponente des Laserstrahls, die nacheinander die op tische Modulationseinrichtung und das Polarisationssteue rungselement passiert hat, in eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls und anschließenden Reflexion der selben zu dem Polarisationssteuerungselement; wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement geht, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator be wirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Reflexionsspie gel abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modula tionseinrichtung eine Impulsspannung angelegt ist, die zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungselement reflektiert wird, durch die optische Modulationseinrichtung geht und eine gütemodulierte Laserschwingung in dem zweiten Laserresonator bewirkt, und die erste linear polarisierte Komponente, die das Polarisa tionssteuerungselement passiert hat, von dem ersten optischen Leitelement reflektiert, zu einer zweiten linear polarisier ten Komponente moduliert und von dem Polarisationssteuerungs element weiter reflektiert wird, so daß von dem zweiten Re flexionsspiegel ein gütemodulierter Impulslaserstrahl abgege ben wird.

Bei einer anderen Variante der Erfindung weist die La servorrichtung folgendes auf: einen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel liegt, so daß ein erster Laserresonator ge bildet ist; ein Polarisationssteuerungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel angeordnet ist und eine erste linear polarisierte Komponente eines Laser strahls durchläßt und eine zweite linear polarisierte Kompo nente des Laserstrahls reflektiert; einen dritten Reflexions spiegel, der auf der optischen Achse des durch das Polarisa tionssteuerungselement durchgelassenen Laserstrahls angeord net ist, um im Zusammenwirken mit dem ersten Reflexionsspie gel einen zweiten Laserresonator zu bilden; eine optische Mo dulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisationssteue rungselement und dem dritten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; und ein zweites op tisches Leitelement zur Umwandlung der zweiten linear polari sierten Komponente des Laserstrahls, die die optische Modula tionseinrichtung passiert hat und von dem Polarisationssteue rungselement reflektiert wird, in eine erste linear polari sierte Komponente des Laserstrahls und Reflektieren derselben zu dem Polarisationssteuerungselement; wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt ist, die zweite linear polarisierte Komponente des Laser strahls, die von dem Polarisationssteuerungselement reflek tiert wird, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator bewirkt, so daß von dem zweiten Reflexionsspiegel ein Laser strahl abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Mo dulationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt wird, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement geht, die optische Modulationseinrichtung passiert und eine gütemodulierte La serschwingung in dem zweiten Laserresonator bewirkt, und die von dem Polarisationssteuerungselement reflektierte zweite linear polarisierte Komponente von dem zweiten optischen Leitelement reflektiert wird, zu einer ersten linear polari sierten Komponente moduliert wird und weiter durch das Pola risationssteuerungselement geht, so daß von dem zweiten Re flexionsspiegel ein gütemodulierter Impulslaserstrahl abgege ben wird.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung weist die Laservorrichtung folgendes auf: einen ersten Reflexionsspie gel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel liegt, um einen ersten Laserresona tor zu bilden; ein Polarisationssteuerungselement, das zwi schen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear polarisierte Komponente eines La serstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu reflektieren; einen teildurch lässigen Spiegel, der auf der optischen Achse des von dem Po larisationssteuerungselement reflektierten Laserstrahls ange ordnet ist, um im Zusammenwirken mit dem ersten Reflexions spiegel einen zweiten Laserresonator zu bilden; und eine op tische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisa tionssteuerungselement und dem teildurchlässigen Spiegel an geordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegte Spannung zu modulieren; wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement geht, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator be wirkt, so daß von dem zweiten Reflexionsspiegel ein Laser strahl abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Mo dulationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt wird, die zweite linear polarisierte Komponente des von dem Polarisa tionssteuerungselement reflektierten Laserstrahls durch die optische Modulationseinrichtung geht und in dem zweiten La serresonator eine gütemodulierte Laserschwingung verursacht, so daß durch den teildurchlässigen Spiegel ein gütemodulier ter Laserstrahl abgegeben wird.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung weist die Laservorrichtung folgendes auf: einen ersten Reflexionsspie gel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel positioniert ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist; ein Polarisationssteuerungsele ment, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspie gel angeordnet ist, um eine erste linear polarisierte Kompo nente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu reflektieren; einen dritten Reflexionsspiegel, der auf der optischen Achse des von dem Polarisationssteuerungselement reflektierten La serstrahls liegt, so daß im Zusammenwirken mit dem ersten Re flexionsspiegel ein zweiter Laserresonator gebildet wird; und eine optische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Pola risationssteuerungselement und dem dritten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Span nung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungsele ment geht, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator bewirkt, so daß von dem zweiten Reflexionsspiegel ein Laser strahl abgegeben wird, jedoch dann, wenn eine Impulsspannung an die optische Modulationseinrichtung angelegt ist, die zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungselement reflektiert wird, die optische Modulationseinrichtung passiert und in dem zweiten Laserresonator eine gütemodulierte Laserschwingung bewirkt, und die erste linear polarisierte Komponente durch das Pola risationssteuerungselement geht, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl durch das Polarisationssteuerungselement abgegeben wird.

Bei noch einer anderen Variante der Erfindung weist die Laservorrichtung folgendes auf: einen ersten Reflexions spiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeord net sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel positioniert ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist; ein Polarisationssteue rungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Refle xionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu re flektieren; einen teildurchlässigen Spiegel, der auf der op tischen Achse des durch das Polarisationssteuerungselement durchgelassenen Laserstrahls angeordnet ist, so daß im Zusam menwirken mit dem ersten Reflexionsspiegel ein zweiter Laser resonator gebildet ist; und eine optische Modulationseinrich tung, die zwischen dem Polarisationssteuerungselement und dem teildurchlässigen Spiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Span nung zu modulieren; wobei dann, wenn an die optische Modula tionseinrichtung keine Spannung angelegt ist, die zweite li near polarisierte Komponente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungselement reflektiert wird, eine Laser schwingung in dem ersten Laserresonator bewirkt, so daß von dem zweiten Reflexionsspiegel ein Laserstrahl abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisations steuerungselement durchgelassen wird, durch die optische Mo dulationseinrichtung geht und in dem zweiten Laserresonator eine gütemodulierte Laserschwingung bewirkt, so daß ein güte modulierter Impulslaserstrahl durch den teildurchlässigen Spiegel abgegeben wird.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung weist die Laservorrichtung folgendes auf: einen ersten Reflexionsspie gel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel positioniert ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist; ein Polarisationssteuerungsele ment, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspie gel angeordnet ist, um eine erste linear polarisierte Kompo nente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu reflektieren; einen dritten Reflexionsspiegel, der auf der optischen Achse des durch das Polarisationssteuerungselement durchgelassenen Laserstrahls angeordnet ist, um mit dem ersten Reflexions spiegel einen zweiten Laserresonator zu bilden; eine optische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisationssteue rungselement und dem dritten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; wobei dann, wenn keine Spannung an die optische Modulationseinrichtung ange legt ist, die zweite linear polarisierte Komponente des La serstrahls, die von dem Polarisationssteuerungselement re flektiert wird, in dem ersten Laserresonator eine Laser schwingung bewirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Reflexionsspiegel abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laser strahls, die durch das Polarisationssteuerungselement durch gelassen wird, durch die optische Modulationseinrichtung geht und in dem zweiten Laserresonator eine gütemodulierte Laser schwingung bewirkt, und die zweite linear polarisierte Kompo nente von dem Polarisationssteuerungsslement reflektiert wird, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl durch das Polarisationssteuerungselement abgegeben wird.

Die Laservorrichtung kann ferner ein optisches Element auf weisen zur Abgabe von zwei Arten von Laserstrahlen durch die selbe einzige Ausgangsöffnung, wobei zwei Arten von Laser strahlen folgende umfassen: einen Laserstrahl, der von dem zweiten Reflexionsspiegel abgegeben wird, wenn keine Spannung an die optische Modulationseinrichtung angelegt ist, und ei nen Laserstrahl, der durch den teildurchlässigen Spiegel ab gegeben wird, wenn die Impulsspannung an die optische Modula tionseinrichtung angelegt ist.

Die Laservorrichtung kann weiterhin ein optisches Element aufweisen, um zwei Arten von Laserstrahlen durch dieselbe einzige Ausgangsöffnung abzugeben, wobei zwei Arten von La serstrahlen folgende umfassen: einen Laserstrahl, der von dem zweiten Reflexionsspiegel abgegeben wird, wenn keine Spannung an die optische Modulationseinrichtung angelegt ist, und ei nen Laserstrahl, der durch das Polarisationssteuerungselement abgegeben wird, wenn die Impulsspannung an die optische Modu lationseinrichtung angelegt ist.

Bevorzugt ist der erste Reflexionsspiegel ein Totalrefle xionsspiegel, und der zweite Reflexionsspiegel ist ein teil durchlässiger Spiegel.

Bevorzugt weist die optische Modulationseinrichtung einen elektrooptischen Modulator und eine Lambdaviertelplatte auf.

Die optische Modulationseinrichtung kann aus einem elektroop tischen Modulator bestehen.

Bevorzugt ist die oben beschriebene, an die optische Modula tionseinrichtung angelegte Impulsspannung entsprechend der periodischen Funktion der Zeit veränderlich, wobei sich die Spannung während jedes Zyklus wenigstens zweimal oder häufi ger ändert.

Die an die optische Modulationseinrichtung angelegte Impuls spannung kann sich nach Maßgabe einer Vielniveau-Stufenfunk tion ändern, die in bezug auf die Zeit periodisch ist.

Bevorzugt ist in jedem von dem ersten Laserresonator und dem zweiten Laserresonator eine Öffnung zur Wahl einer Transver salmode des Laserstrahls vorgesehen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vielstu fenverstärkungs-Laservorrichtung bereitgestellt, die folgen des aufweist: eine Laservorrichtung wie oben beschrieben, die als eine Laserstrahlschwingungsstufe dient, und eine Laser strahlverstärkungsstufeneinrichtung zum Verstärken eines La serstrahls, der von der Laserstrahlschwingungsstufe zugeführt wird.

Bei der Vielstufenverstärkungs-Laservorrichtung kann die La serstrahlverstärkungsstufeneinrichtung eine Vielzahl von La serstrahlverstärkungsstufen aufweisen.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine La ser-Bearbeitungsvorrichtung angegeben zum Bearbeiten eines Objekts durch Bestrahlen des Objekts mit einem Laserstrahl, wobei die Laser-Bearbeitungsvorrichtung eine Laservorrichtung wie oben beschrieben aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen Querschnitt, der die Konstruktion einer La servorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht;

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht, die die Konstruktion einer Laservorrichtung gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 10 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht, die die Konstruktion einer Laservorrichtung gemäß einer dritten Ausfüh rungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 12 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 13 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 14 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 15 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht, die die Konstruktion einer Laservorrichtung gemäß einer vierten Ausfüh rungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 17 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 18 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 19 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 20 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 21 die zeitliche Änderung des Reflexionsvermögens eines Laserresonators einer Laservorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 22 die gütemodulierte Impulscharakteristik der Laser vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 23 die zeitliche Änderung des Reflexionsvermögens des Laserresonators der Laservorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 24 die gütemodulierte Impulscharakteristik der Laser vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 25 die zeitliche Änderung des Reflexionsvermögens des Laserresonators der Laservorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 26 die zeitliche Änderung des Reflexionsvermögens des Laserresonators der Laservorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 27 die gütemodulierte Impulscharakteristik der Laser vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 28 die Ausgangscharakteristik der Laservorrichtung ge mäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 29 die zeitliche Änderung des Reflexionsvermögens des Laserresonators der Laservorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 30 die zeitliche Änderung des Reflexionsvermögens des Laserresonators der Laservorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 31 die Ausgangscharakteristik einer Laservorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 32 eine schematische Darstellung der Konstruktion einer Vielstufenverstärkungs-Laservorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 33 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung, die eine Laservor richtung gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung aufweist;

Fig. 34 eine Querschnittsansicht, die eine gütemodulierte CO₂-Laservorrichtung zeigt, die Funktionen hat, die denjenigen äquivalent sind, die mit einer herkömm lichen gütemodulierten CO₂-Laservorrichtung erhal ten werden, wie sie beispielsweise in Fig. 4 des in Applied Optics, Vol. 35, Nr. 27, Sept. 1996, S. 5383 veröffentlichten Dokuments beschrieben ist;

Fig. 35 eine schematische Darstellung, die das Konzept des Betriebs der herkömmlichen Laservorrichtung zeigt;

Fig. 36 eine schematische Darstellung, die das Konzept des Betriebs der herkömmlichen Laservorrichtung zeigt;

Fig. 37 die Ausgangscharakteristik der herkömmlichen Laser vorrichtung, die im gütemodulierten Modus betrieben wird;

Fig. 38 eine schematische Darstellung, die den Betrieb der herkömmlichen gütemodulierten CO₂-Laservorrichtung zeigt; und

Fig. 39 die Wellenform von Impulsen, die von der herkömmli chen Laservorrichtung abgegeben werden, die im nichtgütemodulierten Impulsmodus betrieben wird.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachstehend be vorzugte Ausführungsformen beschrieben.

Erste Ausführungsform

In einer ersten Ausführungsform wird die Erfindung bei einer Gaslaservorrichtung, speziell einer CO₂-Laservorrichtung, an gewandt, bei der die Anregung durch Gasentladung erfolgt.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer La servorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.

Die Fig. 2 bis 7 sind schematische Darstellungen, die den Be trieb der Laservorrichtung der ersten Ausführungsform zeigen.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt die Laservorrichtung, die als ein Lasergenerator wirkt, einen Totalreflexionsspiegel 11, der als dritter Reflexionsspiegel dient, einen Polarisations steuerungsspiegel 12, der als polarisierendes optisches Ele ment wirkt, ein Transmissionsfenster 13, einen variablen Im pulsgenerator 14, eine Lambdaviertelplatte 15 vom Refle xionstyp, einen ebenen oder planen Totalreflexionsspiegel 16, der beispielsweise aus Cu besteht, Öffnungen 17a, 17b und 17c, ein Lasermedium 18 und ein Gehäuse 19.

Bei dieser Ausführungsform wirken die Lambdaviertelplatte 15 und der Totalreflexionsspiegel 16 als erstes optisches Leit element, durch das ein Laserstrahl, der eine P-Polarisations komponente aufweist, nach erfolgreichem Durchtritt durch den elektrooptischen Modulator 7 und den Polarisationssteuerungs spiegel 12 in einen Laserstrahl, der eine S-Polarisationskom ponente aufweist, umgewandelt und dann zu dem Polarisations steuerungsspiegel 12 reflektiert wird.

Ein Totalreflexionsspiegel 1 wirkt als erster Reflexionsspie gel, und ein teildurchlässiger Spiegel 2 wirkt als zweiter Reflexionsspiegel. Eine Lambdaviertelplatte 5 und ein elek trooptischer Modulator 7 bilden eine elektrooptische Modula tionseinrichtung. Dabei wirkt der elektrooptische Modulator 7 als optischer Modulator, und die Lambdaviertelplatte wirkt als Wellen- bzw. Phasenplatte.

In dieser Konstruktion bilden der Totalreflexionsspiegel 1 und der teildurchlässige Spiegel 2 einen ersten Laserresona tor, und der Totalreflexionsspiegel 1 und der Totalrefle xionsspiegel 11 bilden einen zweiten Laserresonator.

Die Öffnungen 17a, 17b und 17c, die als Einrichtung zur Wahl der Transversalmode des Laserstrahls dienen, sind in dem er sten oder dem zweiten Laserresonator angeordnet.

Diejenigen Teile der Ausführungsform, die gleich oder ähnlich denjenigen der herkömmlichen Laservorrichtung (in Fig. 34 ge zeigt) sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht mehr im einzelnen erläutert.

Der Totalreflexionsspiegel 11 ist unter einem Winkel angeord net, der von demjenigen des teildurchlässigen Spiegels 2 ver schieden ist, so daß ein gütemodulierter Laserresonator (zweiter Laserresonator) von dem Totalreflexionsspiegel 11 und dem Totalreflexionsspiegel 1 gebildet ist. Der Totalre flexionsspiegel 11 ist beispielsweise aus Cu als Konkavspie gel ausgebildet.

Der Polarisationssteuerungsspiegel 12 ist sowohl auf der op tischen Achse des Totalreflexionsspiegels 1 als auch auf der optischen Achse des teildurchlässigen Spiegels 2 angeordnet. Nur eine erste linear polarisierte Komponente, also eine P- Polarisationskomponente, des Laserstrahls 3 wird durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 hindurchgelassen, und eine zweite linear polarisierte Komponente, also eine S-Polarisa tionskomponente, wird von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflektiert.

Das Transmissionsfenster 13 dient dazu, das in das Gehäuse 19 eingefüllte Gasmedium gegenüber der Atmosphäre zu trennen, während der Laserstrahl 3 durch das Transmissionsfenster 13 in Richtung zu dem Totalreflexionsspiegel 11 durchgelassen wird. Der veränderliche Impulsgenerator 14 ist eine Energie quelle zum Erzeugen einer Spannung, die sich periodisch mit der Zeit ändert und an den elektrooptischen Modulator 7 ange legt wird. Die Lambdaviertelplatte 15 und der Totalrefle xionsspiegel 16 wandeln die Polarisation des gütemodulierten Impulslaserstrahls 3, der den Polarisationssteuerungsspiegel 12 passiert hat, von der P-Polarisation in die S-Polarisation um und leiten dann den resultierenden Laserstrahl zu dem teildurchlässigen Spiegel 2.

Es wird hier davon ausgegangen, daß die Laservorrichtung eine Gaslaservorrichtung, wie etwa eine CO₂-Laservorrichtung ist, die ein gasförmiges Medium verwendet, das durch eine Entla dung oder dergleichen in einem Teil des in das Gehäuse 19 eingefüllten Lasermediums in einem Anregungszustand ist. Da bei ist zu beachten, daß das Lasermedium 18 symbolisch dieje nigen Teile des Gasmediums bezeichnet, die lokal auf ein ho hes Energieniveau angeregt werden.

Nachstehend wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrie ben.

Zuerst wird der Betrieb für den Fall beschrieben, daß der veränderliche Impulsgenerator keine Spannung an den elektro optischen Modulator 7 führt.

Nach Reflexion an dem Totalreflexionsspiegel 1 läuft der La serstrahl entlang einem von zwei Lichtwegen in Abhängigkeit davon, ob der Laserstrahl durch den Polarisationssteuerungs spiegel 12 hindurchgeht (siehe Fig. 3) oder von dem Polarisa tionssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird (siehe Fig. 2). Diese beiden Lichtwege werden nachstehend noch im einzelnen beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die S-Polarisationskompo nente des Laserstrahls 3, die von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektiert wird, von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 zu der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert. Dann wird der La serstrahl 3 von der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert und wird zu einem Laserstrahl, der rechts drehend zirkular pola risiert ist.

Da an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung ange legt ist, passiert in diesem Fall der Laserstrahl 3 sowohl das Transmissionsfenster 13 als auch den elektrooptischen Mo dulator 7 unter Beibehaltung der rechts drehenden zirkularen Polarisation. Danach wird der Laserstrahl 3 von dem Totalre flexionsspiegel 11 reflektiert. Die Reflexion an dem Totalre flexionsspiegel bewirkt, daß sich der Laserstrahl 3 zu einem Strahl ändert, der links drehend zirkular polarisiert ist. Der Laserstrahl 3 geht erneut durch den optischen Modulator 7 und das Transmissionsfenster 13 und wird erneut an der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert. Die Reflexion an der Lambdaviertelplatte 5 bewirkt, daß der Laserstrahl 3 linear polarisiert wird und eine P-Polarisationskomponente aufweist.

Der die P-Polarisationskomponente aufweisende Laserstrahl 3 geht durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 und wird von der Lambdaviertelplatte 15 reflektiert. Die Reflexion an der Lambdaviertelplatte 15 bewirkt, daß der Laserstrahl 3 ein rechts drehender zirkular polarisierter Strahl wird. Dann wird der Laserstrahl 3 an dem Totalreflexionsspiegel 16 re flektiert und wird zu einem Strahl, der links drehend zirku lar polarisiert ist. Der links drehende zirkular polarisierte Laserstrahl 3 wird erneut an der Lambdaviertelplatte 15 re flektiert und wird zu einem linear polarisierten Strahl, der eine S-Polarisationskomponente aufweist.

Dann wird der Laserstrahl 3 von dem Polarisationssteuerungs spiegel 12 zu dem teildurchlässigen Spiegel 2 reflektiert. Als Ergebnis wird die S-Polarisationskomponente des Laser strahls 3, die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 re flektiert wird, von dem teildurchlässigen Spiegel 2 um einen Wert reflektiert, der durch das Reflexionsvermögen des teil durchlässigen Spiegels 2 bestimmt ist, und kehrt zu dem To talreflexionsspiegel 1 zurück.

Wie andererseits in Fig. 3 gezeigt ist, geht die P-Polarisa tionskomponente des von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflek tierten Laserstrahls durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 und erreicht den teildurchlässigen Spiegel 2 direkt ohne Verlauf entlang dem in Fig. 2 für die S-Polarisationskompo nente des Laserstrahls 3 gezeigten Weg. Das heißt, die P-Po larisationskomponente des Laserstrahls 3, die durch den Pola risationssteuerungsspiegel 12 geht, wird von dem teildurch lässigen Spiegel 2 um einen Wert reflektiert, der durch das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 bestimmt ist, und kehrt zu dem Totalreflexionsspiegel 1 zurück.

Der Gütefaktor des Laserresonators, d. h. die Intensität des Laserstrahls 3, der letztlich von dem teildurchlässigen Spie gel 2 zu dem Totalreflexionsspiegel reflektiert wird, ist durch das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels bestimmt. Wenn an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung angelegt ist, werden sowohl die S-Polarisationskom ponente des Laserstrahls 3, die sich entlang dem Weg ausbrei tet (in Fig. 2 gezeigt), in dem der Laserstrahl, der nach Re flexion an dem Totalreflexionsspiegel 1 auf den Polarisati onssteuerungsspiegel 12 fällt, von dem Polarisationssteue rungsspiegel 12 reflektiert wird, als auch die P-Polarisati onskomponente des Laserstrahls 3, die sich entlang dem Weg ausbreitet (in Fig. 3 gezeigt), in dem der Laserstrahl, der nach Reflexion an dem Totalreflexionsspiegel 1 auf den Pola risationssteuerungsspiegel 12 fällt, durch den Polarisations steuerungsspiegel 12 geht, letztlich von demselben teildurch lässigen Spiegel 2 reflektiert und kehren zu dem Totalrefle xionsspiegel 1 zurück. Das heißt also, sowohl die S- als auch die P-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3 werden von dem Spiegel mit demselben Reflexionsgrad reflektiert.

Nachstehend wird erörtert, wodurch bestimmt wird, welcher Lichtweg eine Laserschwingung verursacht, wenn an den elek trooptischen Modulator 7 keine Spannung angelegt ist.

Im allgemeinen haben optische Elemente, die einen Laserreso nator bilden, Reflexionsverluste oder Transmissionsverluste, und es gibt keine optischen Elemente mit einem idealen Refle xionsvermögen von 100% oder einem idealen Transmissionsgrad von 100%. Daher nehmen die Verluste des Laserstrahls mit der Anzahl der optischen Elemente zu, auf die der Laserstrahl während der Ausbreitung im Laserresonator trifft.

Der Lichtweg der P-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, der in Fig. 3 gezeigt ist, weist nur ein optisches Ele ment, und zwar den Polarisationssteuerungsspiegel 12, zwi schen dem Totalreflexionsspiegel 1 und dem teildurchlässigen Spiegel 2 auf. Dagegen weist der Lichtweg der S-Polarisati onskomponente des Laserstrahls, der in Fig. 3 gezeigt ist, zwischen dem Totalreflexionsspiegel 1 und dem teildurchlässi gen Spiegel 2 drei Polarisationssteuerungsspiegel 12, zwei Lambdaviertelplatten 5, zwei Transmissionsfenster 13, zwei elektrooptische Modulatoren 7, einen Totalreflexionsspiegel 11, zwei Lambdaviertelplatten 15 und einen Totalreflexions spiegel 16 auf. Es gibt also insgesamt dreizehn optische Ele mente in diesem Lichtweg.

Wenn man dabei annimmt, daß jedes optische Element einen Ver lust von 0,5% hat, erfährt die P-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 geht, jedesmal einen Verlust von nur 1% bei ihrer Aus breitung entlang dem vollen Weg in dem Laserresonator, wobei die Auswirkungen des Totalreflexionsspiegels 1 und des teil durchlässigen Spiegels 2 nicht berücksichtigt werden. Dagegen erfährt die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird, jedesmal einen großen Verlust von 12% bei ihrer Ausbreitung entlang dem vollen Weg in dem Laserresonator.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß dann, wenn der veränderliche Impulsgenerator 14 keine Spannung an den elektrooptischen Modulator 7 anlegt, eine Laserschwingung in dem in Fig. 3 gezeigten Lichtweg für die P-Polarisations komponente des Laserstrahls 3 auftritt, der durch den Polari sationssteuerungsspiegel 12 geht, und daß der Laserstrahl 3 im praktischen Betrieb sich niemals entlang dem in Fig. 2 ge zeigten Lichtweg ausbreitet.

In dem Fall, in dem an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung angelegt ist, geht also der Laserstrahl 3 niemals durch den elektrooptischen Modulator, und es kann ein ener giereicher Laserstrahl in einem nichtgütemodulierten kontinu ierlichen Modus oder einem Impulsmodus erzeugt werden.

Selbst wenn daher die maximal zulässige Laserausgangslei stung, die der elektrooptische Modulator 7 handhaben kann, beispielsweise nur 60 W beträgt, ist es möglich, einen Laser strahl mit einer durchschnittlichen Ausgangsleistung von bei spielsweise bis zu 600 W in einem kontinuierlichen oder einem Impulsmodus ungeachtet des zulässigen Betriebsbereichs des elektrooptischen Modulators 7 zu erzeugen, weil der Laser strahl nicht durch den elektrooptischen Modulator 7 geht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nachstehend der Betrieb für den Fall beschrieben, daß von dem variablen Impulsgenerator 14 eine Viertelwellenspannung an den elektrooptischen Modula tor 7 angelegt wird.

In Fig. 4 wird die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird, weiter von der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert und wird zu einem Laserstrahl, der rechts drehend zirkular pola risiert ist. Wenn dieser Laserstrahl durch das Transmissions fenster 13 und den elektrooptischen Modulator 7 geht, wird er zu einem linear polarisierten Laserstrahl, der eine P-Polari sationskomponente aufweist.

Dann wird der Laserstrahl 3 von dem Totalreflexionsspiegel 11 reflektiert und geht erneut durch den elektrooptischen Modu lator 7 und das Transmissionsfenster 13 und wird zu einem La serstrahl, der links drehend zirkular polarisiert ist. Der Laserstrahl 3 wird erneut von der Lambdaviertelplatte 5 re flektiert und wird zu einem linear polarisierten Laserstrahl, der eine S-Polarisationskomponente aufweist. Dieser die S-Po larisationskomponente aufweisende Laserstrahl 3 kann nicht durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 gehen und wird daher von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 vollständig zu dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektiert. Somit kehrt die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3 vollständig zu dem Totalreflexionsspiegel 1 zurück, nachdem sie den Licht weg, der den elektrooptischen Modulator 7 und den Totalrefle xionsspiegel 11 aufweist, durchlaufen hat.

In dem Fall also, in dem die Viertelwellenspannung von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modula tor 7 angelegt wird, ist der Laserstrahl 3 vollständig in dem Laserresonator eingeschlossen.

Wenn daher die Viertelwellenspannung an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt wird, erreicht der Laserstrahl 3 den teildurchlässigen Spiegel 2 nicht, und somit tritt keine La serschwingung auf.

Durch Anlegen der Viertelwellenspannung von dem variablen Im pulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 ist es also möglich, ein wirksames Reflexionsvermögen von 100% an dem teildurchlässigen Spiegel zu erreichen, so daß der Laser strahl in dem Laserresonator eingeschlossen bleibt, so daß keine Laserschwingung auftritt.

Die oben beschriebene Situation ist jedoch ideal in einem Fall, in dem die Viertelwellenspannung an den elektroopti schen Modulator 7 angelegt wird, so daß der Laserstrahl 3 vollkommen eingeschlosen ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Wenn also ein Impuls mit einer beliebigen Spannung innerhalb des Bereichs zwischen 0 und der Viertelwellenspannung an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt wird, weist der Laser strahl 3, der von dem Totalreflexionsspiegel 11 reflektiert wird, den elektrooptischen Modulator 7 passiert und dann von der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert wird, nicht nur eine S- Polarisationskomponente, sondern auch eine P-Polarisations komponente auf.

Eine S-Polarisationskomponente wird zwar von dem Polarisati onssteuerungsspiegel 12 reflektiert und ist daher in dem La serresonator eingeschlossen, wie in Fig. 4 gezeigt ist, aber die P-Polarisationskomponente geht durch den Polarisations steuerungsspiegel 12 und läuft somit entlang dem in Fig. 2 gezeigten Lichtweg und tritt aus der Laservorrichtung durch den teildurchlässigen Spiegel 2 aus.

Aus der obigen Erörterung ist der Schluß zu ziehen, daß es möglich ist, das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 innerhalb des Bereichs zwischen dem Eigenrefle xionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels und 100% durch Steuerung der Spannung, die von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt wird, inner halb des Bereichs zwischen 0 und der Viertelwellenspannung zu steuern.

Wenn also die Impulsspannung, die an den elektrooptischen Mo dulator 7 angelegt wird, von 0 auf die Viertelwellenspannung erhöht wird, dann wird der Gütefaktor des Laserresonators für die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird, größer als derjenige für die P-Polarisationskomponente des Laser strahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 geht, und somit wird der Laserschwingungslichtweg umgeschal tet.

Wenn, wie oben beschrieben wird, das Lasermedium durch eine Eingangsenergie angeregt wird, die niedriger als diejenige ist, die zum Erhalt einer Laserschwingung in dem Lichtweg ge mäß Fig. 2 erforderlich ist, dann wird, wenn die Spannung von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Mo dulator 7 angelegt wird, der Lichtweg, in dem die Laser schwingung auftritt, umgeschaltet (von dem in Fig. 3 gezeig ten Lichtweg zu dem in Fig. 2 gezeigten Lichtweg), und eine gütemodulierte Laserschwingung tritt auf der optischen Achse des teildurchlässigen Spiegels 2 in dem in Fig. 2 gezeigten Lichtweg auf.

Da die optische Achse des gütemodulierten Laserstrahls, der von der Laservorrichtung abgegeben wird, bei dieser Konstruk tion auf der optischen Achse des teildurchlässigen Spiegels 2 liegt, ist es möglich, einen Laserstrahl aus der Laservor richtung durch dieselbe Austrittsöffnung in beiden Moden ab zugeben: dem gütemodulierten Modus (in dem die Laserschwin gung entlang dem Lichtweg von Fig. 2 auftritt) und dem nicht gütemodulierten, kontinuierlichen oder Impulslasermodus (in dem die Laserschwingung entlang dem Lichtweg von Fig. 3 auf tritt).

Gemäß der Erfindung ist es möglich, den Laserresonator, in dem die Laserschwingung im gütemodulierten Modus auftritt, und den Laserresonator, in dem die Laserschwingung im nicht gütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus auftritt, auf solche Weise auszubilden, daß sie voneinander unabhängig sind, und damit ist es möglich, die Laservorrichtung unter der Annahme zu konstruieren, daß von dem elektrooptischen Mo dulator 7 gefordert wird, daß er die mittlere Leistung des gütemodulierten Impulslaserstrahls handhaben kann.

Weiterhin weist die Laservorrichtung wie bei der herkömmli chen Laservorrichtung nur ein Lasermedium auf, und der Laser strahl 9 wird aus der Laservorrichtung durch die einzige Aus trittsöffnung abgegeben. Das macht es möglich, eine Laservor richtung sehr kleiner Größe zu erhalten.

Es ist also möglich, eine Laservorrichtung zu realisieren, die eine von der herkömmlichen Technik nicht erreichte Fähig keit hat, sowohl im gütemodulierten Modus als auch im nicht gütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus wirksam zu sein. Mit dieser Laservorrichtung kann ein Laser-Bearbei tungsverfahren auf sehr effiziente Weise durchgeführt werden, wenn die gütemodulierten und die nichtgütemodulierten konti nuierlichen oder Impulsbetriebsarten auf geeignete Weise kom biniert werden.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird zwar die Lambdaviertelplatte 5 verwendet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es können auch alle anderen geeigne ten Arten von Wellenplatten verwendet werden.

Wie Fig. 5 zeigt, kann eine Laservorrichtung beispielsweise ebenfalls gemäß der Erfindung gebaut werden, ohne daß die Lambdaviertelplatte 5 verwendet wird. In diesem Fall ist es allerdings notwendig, die von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegte Spannung in nerhalb des Bereichs zwischen 0 und einer Halbwellenspannung zu steuern. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel wird ein To talreflexionsspiegel 205 verwendet, der beispielsweise aus Cu in Form eines Planspiegels hergestellt ist.

Der Totalreflexionsspiegel 11 wird zwar bei der oben be schriebenen ersten Ausführungsform verwendet, aber die Erfin dung ist nicht darauf beschränkt.

Wie Fig. 6 zeigt, können beispielsweise gleichartige Auswir kungen erzielt werden, indem unter Anwendung eines Bedamp fungsverfahrens eine Totalreflexionsschicht 200 auf einer Seite des elektrooptischen Modulators 7 gebildet wird. Bei dieser Konstruktion kann der Laserresonator mit einer gerin geren Anzahl optischer Elemente realisiert werden, so daß es möglich wird, eine kleine und kostengünstige CO₂-Laservor richtung zu realisieren.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird zwar das Transmissionsfenster 13 verwendet, die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt.

Wie Fig. 7 zeigt, können beispielsweise gleichartige Auswir kungen erreicht werden, indem unter Anwendung eines Aufdampf verfahrens eine reflexmindernde Schicht 201 auf einer Seite des elektrooptischen Modulators 7 gebildet wird. Bei dieser Konstruktion kann der Laserresonator mit einer kleineren An zahl optischer Elemente realisiert werden, so daß es möglich wird, eine kleine und kostengünstige CO₂-Laservorrichtung zu bauen.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird zwar der Resonator vom stabilen Typ als der Laserresonator verwen det, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Bei spielsweise kann auch ein Resonator vom instabilen Typ ver wendet werden, um gleichartige Auswirkungen zu erzielen.

Bei der ersten Ausführungsform ist der Laserresonator unter Verwendung des Polarisationssteuerungsspiegels 12 gebildet, auf den der Laserstrahl 3 unter 45° fällt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.

Beispielsweise können gleichartige Auswirkungen auch unter Verwendung eines Brewster-Spiegels erreicht werden, der nur die P-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3 durchläßt und die S-Polarisationskomponente reflektiert.

Bei der ersten Ausführungsform werden zwar in dem Laserreso nator die Lambdaviertelplatten 5 und 15 vom Reflexionstyp verwendet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.

Beispielsweise können gleichartige Auswirkungen auch erzielt werden durch Verwendung von Lambdaviertelplatten vom Trans missionstyp. Alternativ kann jede Lambdaviertelplatte durch zwei Lambdaachtelplatten ersetzt werden.

Zweite Ausführungsform

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die die Konstruktion einer Laservorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.

Die Fig. 9 und 10 sind schematische Darstellungen, die den Betrieb der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungs form erläutern.

Bei dieser zweiten Ausführungsform hat die Laservorrichtung, wie Fig. 8 zeigt, eine ähnliche Konstruktion wie diejenige der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß der teil durchlässige Spiegel 2 und der Totalreflexionsspiegel 11 an Stellen angeordnet sind, die von denjenigen verschieden sind, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, und eine Lambdaviertelplatte 206 verwendet wird, die zwischen dem Po larisationssteuerungsspiegel 12 und dem elektrooptischen Mo dulator 7 angeordnet ist.

Bei dieser zweiten Ausführungsform bilden die Lambdaviertel platte 15 und der Totalreflexionsspiegel 16 ein zweites opti sches Leitelement, das einen Laserstrahl, der eine S-Polari sationskomponente aufweist, die von dem Polarisationssteue rungsspiegel 12 nach Durchgang durch den elektrooptischen Mo dulator 7 reflektiert wird, in einen Laserstrahl umwandelt, der eine P-Polarisationskomponente hat, und ihn zu dem Pola risationssteuerungsspiegel 12 zurückführt.

Das bedeutet, daß bei dieser zweiten Ausführungsform die P- Polarisationskomponente des Laserstrahls 3 und die S-Polari sationskomponente des Laserstrahls sich entgegengesetzt zu ihrem Verhalten bei der ersten Ausführungsform verhalten.

Nachstehend wird der Betrieb der zweiten Ausführungsform er läutert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird zuerst der Betrieb für den Fall beschrieben, daß von dem variablen Impulsgeneraor 14 keine Spannung an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt ist.

Wie Fig. 9 zeigt, wird die P-Polarisationskomponente des La serstrahls 3, der von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflek tiert wird, durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 durchgelassen und geht ferner durch die Lambdaviertelplatte 206 vom Transmissionstyp. Wenn der Laserstrahl 3 durch die Lambdaviertelplatte 206 geht, wird er zu einem Laserstrahl, der links zirkular polarisiert ist.

Da an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung ange legt wird, geht der Laserstrahl 3 durch den elektrooptischen Modulator 7 unter Beibehaltung der links drehenden zirkularen Polarisation und wird von dem Totalreflexionsspiegel 11 re flektiert. Als Resultat der Reflexion durch den Totalrefle xionsspiegel 11 wird die Polarisation zu einer rechts drehen den zirkularen Polarisation geändert.

Nach Reflexion an dem Totalreflexionsspiegel 11 geht der La serstrahl erneut durch den elektrooptischen Modulator 7 unter Beibehaltung der rechts drehenden zirkularen Polarisation und geht weiter durch die Lambdaviertelplatte 206. Als Ergebnis des Durchgangs durch die Lambdaviertelplatte 206 wird der La serstrahl zu einem linear polarisierten Strahl, der eine S- Polarisationskomponente aufweist. Der Laserstrahl 3, der die S-Polarisationskomponente aufweist, wird dann von dem Polari sationssteuerungsspiegel 12 und weiter von der Lambdaviertel platte 15 reflektiert.

Infolgedessen wird die Polarisation zu einer links drehenden zirkularen Polarisation geändert. Dieser Laserstrahl 3 wird dann von dem Totalreflexionsspiegel 16 reflektiert und wird zu einem rechts drehenden zirkular polarisierten Strahl. Der rechts drehende zirkular polarisierte Laserstrahl 3 wird er neut von der Lambdaviertelplatte 15 reflektiert und wird zu einem linear polarisierten Laserstrahl, der eine P-Polarisa tionskomponente aufweist.

Der Laserstrahl 3 geht dann durch den Polarisationssteue rungsspiegel 12 und erreicht den teildurchlässigen Spiegel 2. Infolgedessen wird die P-Polarisationskomponente des Laser strahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 3 geht, von dem teildurchlässigen Spiegel 2 zurück zu dem To talreflexionsspiegel 1 um einen Betrag reflektiert, der durch das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 be stimmt ist.

Andererseits wird die S-Polarisationskomponente des Laser strahls, der von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektiert wird, von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflektiert und erreicht direkt den teildurchlässigen Spiegel 2, wie Fig. 10 zeigt, ohne entlang dem Weg für die P-Polarisationskompo nente des Lasersrahls 3 zu wandern. Infolgedessen wird die S- Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, der von dem Pola risationssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird, von dem teil durchlässigen Spiegel 2 zurück zu dem Totalreflexionsspiegel 2 um einen Wert reflektiert, der durch das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 bestimmt ist.

Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform erfolgt bei dieser zweiten Ausführungsform, wenn von dem variablen Impulsgenera tor 14 keine Spannung an den elektrooptischen Modulator 7 an gelegt ist, die Laserschwingung in dem in Fig. 10 gezeigten Lichtweg für die S-Polarisationskomponente, die von dem Pola risationssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird, und es ist daher möglich, einen kontinuierlichen oder Impulslaserbetrieb im nichtgütemodulierten Modus auszuführen, ohne daß der La serstrahl 3 durch den elektrooptischen Modulator 7 geht.

Ebenso wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist es weiterhin dadurch, daß die von dem variablen Impulsge nerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegte Spannung in einem Bereich zwischen 0 und der Viertelwellen spannung gesteuert wird, möglich, das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 des herkömmlichen Laserresona tors in dem Bereich zwischen dem Eigenreflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 und 100% zu steuern.

Wenn an den elektrooptischen Modulator 7 eine geeignete Span nung in dem Bereich zwischen 0 und der Viertelwellenspannung angelegt wird, dann wird der Gütefaktor des Laserresonators für die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird, grö ßer als derjenige für die P-Polarisationskomponente des La serstrahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 geht, und somit wird die Laserschwingungsachse umgeschaltet.

Wenn das Lasermedium durch eine Eingangsenergie angeregt wird, die niedriger als die zum Erhalt einer Laserschwingung für die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflek tierte S-Polarisationskomponente ist, erfolgt dann, wenn die Spannung von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektro optischen Modulator 7 angelegt ist, die gütemodulierte Laser schwingung entlang der umgeschalteten oszillierenden opti schen Achse.

Da die optische Achse in dem gütemodulierten Modus auf der optischen Achse des teildurchlässigen Spiegels 2 liegt, wird der Laserstrahl 9 durch dieselbe einzige Austrittsöffnung ab gegeben, und zwar unabhängig davon, ob der Betrieb im gütemo dulierten Modus oder im nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus stattfindet.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, den Laserresonator, in dem eine Laserschwingung im gütemodulierten Modus auftritt, und den Laserresonator, in dem eine Laserschwingung im nicht gütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus auftritt, auf solche Weise auszubilden, daß sie voneinander unabhängig sind, und somit braucht der elektrooptische Modulator 7 nur die mittlere Leistung des gütemodulierten Impulslaserstrahls zu handhaben.

Ferner wird in beiden Betriebsarten dasselbe Lasermedium ver wendet, und der Laserstrahl 9 tritt aus der Laservorrichtung durch dieselbe einzige Austrittsöffnung aus. Dadurch wird es möglich, eine sehr kleine Laservorrichtung zu bauen. Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, ist es möglich, die Betriebsart je nach Be darf beliebig zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsschwingungs modus umzuschalten, wodurch ein sehr hoher Wirkungsgrad beim Laser-Bearbeiten erreicht wird.

Dritte Ausführungsform

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Laservorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.

Die Fig. 12 bis 15 sind schematische Ansichten, die den Be trieb der Laservorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform verdeutlichen.

Anders als bei der ersten Ausführungsform, bei der der Laser strahl aus der Laservorrichtung durch dieselbe einzige Aus trittsöffnung abgegeben wird, ob nun der Laserbetrieb im gü temodulierten Modus oder im nichtgütemodulierten kontinuier lichen oder Impulsschwingungsmodus erfolgt, wird bei dieser dritten Ausführungsform der Laserstrahl aus der Laservorrich tung durch verschiedene Austrittsöffnungen abgegeben, wie Fig. 11 zeigt, und zwar in Abhängigkeit von der Betriebsart.

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird zuerst der Betrieb dieser Ausführungsform für den Fall beschrieben, in dem von dem va riablen Impulsgenerator 14 keine Spannung an den elektroopti schen Modulator 7 angelegt wird.

Wie Fig. 12 zeigt, wird in diesem Fall die S-Polarisations komponente des von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektierten Laserstrahls 3 von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 zu der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert. Der Laserstrahl 3 wird dann von der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert und wird zu einem rechts drehenden zirkular polarisierten Laserstrahl. Da an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung angelegt wird, geht der Laserstrahl 3 durch das Transmissionsfenster 13 und den elektrooptischen Modulator 7 unter Beibehaltung der rechts drehenden zirkularen Polarisation.

Nach Durchgang durch den elektrooptischen Modulator 7 wird der Laserstrahl 3 von einem teildurchlässigen Spiegel 31, der bei dieser Ausführungsform ein zusätzliches Element ist, teilreflektiert. Infolge der Reflexion an dem teildurchlässi gen Spiegel 31 wird der Laserstrahl 3 zu einem links drehen den zirkular polarisierten Strahl. Der Laserstrahl 3 geht er neut durch den elektrooptischen Modulator 7 und das Transmis sionsfenster 13 unter Beibehaltung der links drehenden zirku laren Polarisation und wird dann wiederum an der Lambdavier telplatte 5 reflektiert.

Infolge der Reflexion an der Lambdaviertelplatte wird der La serstrahl 3 zu einem linear polarisierten Laserstrahl, der eine P-Polarisationskomponente aufweist. Der die P-Polarisa tionskomponente aufweisende Laserstrahl 3 geht durch den Po larisationssteuerungsspiegel 12 und kehrt somit nicht zu dem teildurchlässigen Spieegel 2 zurück. Das bedeutet, daß mit der S-Polarisationskomponente des Laserstrahls keine Laser schwingung auftritt.

Wie Fig. 13 zeigt, geht andererseits die P-Polarisationskom ponente des von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektierten Laserstrahls durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 und erreicht direkt den teildurchlässigen Spiegel 2, ohne entlang dem Weg für die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3 zu laufen. Daher wird die P-Polarisationskomponente des La serstrahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 3 geht, von dem teildurchlässigen Spiegel 2 zurück zu dem To talreflexionsspiegel 1 um einen Betrag reflektiert, der durch das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 be stimmt ist.

Bei dieser Ausführungsform tritt somit wie bei der ersten Ausführungsform dann, wenn von dem variablen Impulsgenerator 14 keine Spannung an den elektrooptischen Modulator 7 ange legt wird, eine Laserschwingung in dem in Fig. 13 gezeigten Lichtweg auf, der der P-Polarisationskomponente des Laser strahls 3 zugeordnet ist, die durch den Polarisationssteue rungsspiegel 12 geht, und es ist daher möglich, einen konti nuierlichen oder Impulslaserbetrieb in dem nichtgütemodulier ten Modus auszuführen, ohne daß der Laserstrahl 3 durch den elektrooptischen Modulator 7 geht.

Durch Steuerung der von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegten Spannung inner halb des Bereichs zwischen 0 und der Viertelwellenspannung ist es ferner wie bei der oben beschriebenen ersten Ausfüh rungsform möglich, das Reflexionsvermögen des teildurchlässi gen Spiegels in dem Bereich zwischen 0% und dem Eigenrefle xionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 31 zu steuern.

Wenn eine geeignete Spannung an den elektrooptischen Modula tor 7 angelegt wird, dann wird der Gütefaktor des Laserreso nators für die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 re flektierte S-Polarisationskomponente des Laserstrahls größer als derjenige für die P-Polarisationskomponente des Laser strahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 geht, und somit wird die Laserschwingungsachse umgeschaltet.

Wenn das Lasermedium von einer Eingangsenergie angeregt wird, die niedriger als diejenige ist, die notwendig ist, um eine Laserschwingung für die den Polarisationssteuerungspiegel 12 passierende P-Polarisationskomponente zu bewirken, dann er folgt, wenn die Spannung von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt ist, die gütemo dulierte Laserschwingung entlang der umgeschalteten oszillie renden optischen Achse.

Wie oben beschrieben, gibt es bei dieser dritten Ausführungs form zwei Austrittsöffnungen, durch die der Laserstrahl abge geben wird. Alternativ können weitere optische Elemente vor gesehen sein, die außerhalb des Laserresonators angeordnet sind, wie Fig. 14 zeigt, so daß diese zusätzlichen optischen Elemente eine Abgabe des Laserstrahls 3 durch dieselbe ein zige Austrittsöffnung bewirken.

Bei dem in Fig. 14 gezeigten Beispiel weist die Laservorrich tung einen Nullverschiebungsspiegel 32, eine Lambdahalbe platte 33 und einen Polarisationssteuerungsspiegel 34 auf. Der Nullverschiebungsspiegel 32 ist ein Spiegel, der den La serstrahl reflektiert und gleichzeitig die Polarisation bei behält.

In Fig. 14 ist der durch den teildurchlässigen Spiegel 31 ab gegebene Laserstrahl 9b ein Strahl, der eine P-Polarisations komponente aufweist, und der Laserstrahl 9a, der durch den teildurchlässigen Spiegel 2 abgegeben wird, ist ebenfalls ein Strahl, der eine P-Polarisationskomponente aufweist. Wenn da her der eine oder andere dieser beiden Laserstrahlen in einen Laserstrahl umgewandelt wird, der eine S-Polarisationskompo nente hat, und wenn die beiden Laserstrahlen, die die P- und die S-Polarisationskomponente aufweisen, miteinander unter Verwendung des Polarisationssteuerungsspiegels 34 kombiniert werden, dann werden letztlich beide Laserstrahlen durch die selbe einzige Austrittsöffnung mit derselben einzigen opti schen Achse abgegeben.

Bei diesem speziellen Beispiel wird der Laserstrahl 9b, der die P-Polarisationskomponente aufweist und durch den teil durchlässigen Spiegel 31 abgegeben wird, von dem Nullver schiebungspiegel 32 zu der Lambdahalbeplatte 33 gerichtet und von der Lambdahalbeplatte 33 in einen Laserstrahl umgewan delt, der eine S-Polarisationskomponente aufweist. Der die S- Polarisationskomponente aufweisende Laserstrahl 9b und der die P-Polarisationskomponente aufweisende Laserstrahl 9a, der durch den teildurchlässigen Spiegel 2 abgegeben wird, werden von dem Polarisationssteuerungsspiegel 34 miteinander kombi niert.

Fig. 15 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls und die P-Polari sationskomponente des Laserstrahls sich auf entgegengesetzte Weise wie bei der oben beschriebenen Ausfü 49575 00070 552 001000280000000200012000285914946400040 0002019925223 00004 49456hrungsform verhal ten.

Vierte Ausführungsform

Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Laservorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.

Die Fig. 17 bis 20 sind schematische Ansichten, die den Be trieb der Laservorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulichen.

In den Fig. 16 bis 20 sind gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben. Wie Fig. 16 zeigt, weist die Laservorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform einen Nullverschiebungsspiegel 42 auf, der einen Laserstrahl re flektiert, ohne eine Phasenmodulation zu bewirken.

Anders als die Laservorrichtung der ersten Ausführungsform, bei der der Laserstrahl aus der Laservorrichtung unabhängig davon, ob der Betrieb im gütemodulierten Modus oder im nicht gütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus erfolgt, aus derselben einzigen Austrittsöffnung austritt, weist die Laservorrichtung der vierten Ausführungsform zwei Aus trittsöffnungen auf, wie Fig. 16 zeigt, so daß ein im gütemo dulierten Modus erzeugter Laserstrahl und ein im nichtgütemo dulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus erzeugter Laser strahl durch unterschiedliche Austrittsöffnungen abgegeben werden. Der Grundbetrieb gleicht dem der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, und es können ähnliche Auswirkungen erzielt werden.

Nachstehend wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrie ben.

Zuerst wird der Betrieb für den Fall beschrieben, daß der va riable Impulsgenerator 14 keine Spannung an den elektroopti schen Modulator 7 anlegt.

In diesem Fall wird, wie Fig. 17 zeigt, die S-Polarisations komponente des Laserstrahls 3, der an dem Totalreflexions spiegel 1 reflektiert wird, von dem Polarisationssteuerung spiegel 12 zu der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert. Der La serstrahl 3 wird dann von der Lambdaviertelplatte 5 reflek tiert und wird zu einem rechts drehenden zirkular polarisier ten Laserstrahl. Da an den elektrooptischen Modulator 7 keine Spannung angelegt wird, geht der Laserstrahl 3 durch das Transmissionsfenster 13 und den elektrooptischen Modulator 7 unter Beibehaltung der rechts drehenden zirkularen Polarisa tion.

Der Laserstrahl 3 wird dann von dem Totalreflexionsspiegel 11 reflektiert und wird zu einem links drehenden zirkular pola risierten Laserstrahl. Der Laserstrahl 3 geht dann erneut durch den elektrooptischen Modulator 7 und das Transmissions fenster 13 unter Beibehaltung der links drehenden zirkularen Polarisation und wird dann erneut von der Lambdaviertelplatte 5 reflektiert.

Infolge der Reflexion an der Lambdaviertelplatte 5 wird der Laserstrahl 3 zu einem linear polarisierten Laserstrahl, der eine P-Polarisationskomponente aufweist. Der die P-Polarisa tionskomponente aufweisende Laserstrahl 3 geht durch den Po larisationssteuerungsspiegel 12 und kehrt daher nicht zu dem teildurchlässigen Spiegel 2 zurück. Das bedeutet, daß mit der S-Polarisationskomponente des Laserstrahls keine Laserschwin gung auftritt.

Wie Fig. 18 zeigt, geht andererseits die P-Polarisationskom ponente des von dem Totalreflexionsspiegel 1 reflektierten Laserstrahls durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 und erreicht direkt den teildurchlässigen Spiegel 2, ohne entlang dem Weg für die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3 zu laufen. Daher wird die P-Polarisationskomponente des La serstrahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 3 geht, von dem teildurchlässigen Spiegel 2 zurück zu dem To talreflexionsspiegel 1 um einen Betrag reflektiert, der durch das Reflexionsvermögen des teildurchlässigen Spiegels 2 be stimmt ist.

Wie oben beschrieben, erfolgt bei dieser vierten Ausführungs form ebenso wie bei der ersten Ausführungsform dann, wenn keine Spannung von dem variablen Impulsgenerator an den elek trooptischen Modulator 7 angelegt wird, eine Laserschwingung in dem in Fig. 18 gezeigten Lichtweg, der der P-Polarisati onskomponente des Laserstrahls 3 zugeordnet ist, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 geht, und es ist daher möglich, einen kontinuierlichen oder Impulslaserbetrieb im nichtgütemodulierten Modus durchzuführen, ohne den Laser strahl 3 durch den elektrooptischen Modulator 7 gehen zu las sen.

Ebenso wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist es ferner dadurch, daß die von dem variablen Impulsgene rator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegte Span nung innerhalb des Bereichs zwischen 0 und der Viertelwellen spannung gesteuert wird, möglich, das effektive Reflexions vermögen des teildurchlässigen Spiegels 2, durch den der gü temodulierte Laserstrahl abgegeben wird, im Bereich zwischen 0% und 100% zu steuern.

Wenn eine geeignete Spannung in dem Bereich zwischen 0 und der Viertelwellenspannung an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt wird, wird der Gütefaktor des Laserresonators für die S-Polarisationskomponente des Laserstrahls 3, die von dem Polarisationssteuerungsspiegel 12 reflektiert wird, größer als derjenige für die P-Polarisationskomponente des Laser strahls 3, die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 geht, und somit wird die Laserschwingungsachse umgeschaltet.

Wenn das Lasermedium durch eine Eingangsenergie angeregt wird, die niedriger als diejenige ist, die eine Laserschwin gung für die durch den Polarisationssteuerungsspiegel 12 ge hende P-Polarisationskomponente bewirkt, wenn die Spannung von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt ist, dann erfolgt die gütemodulierte La serschwingung entlang der umgeschalteten oszillierenden opti schen Achse.

Wie oben beschrieben, gibt es bei dieser vierten Ausführungs form zwei Austrittsöffnungen zur Abgabe des Laserstrahls. Wenn außerhalb des Laserresonators zusätzliche optische Ele mente wie bei der dritten Ausführungsform vorgesehen sind, die einen Nullverschiebungsspiegel 32, eine Lambdahalbeplatte 33 und einen Polarisationssteuerungsspiegel 34 aufweisen, kann der Laserstrahl eine einzige optische Achse haben.

Ferner können die jeweiligen optischen Elemente so angeordnet sein, wie in Fig. 20 gezeigt ist, so daß die S-Polarisations komponente und die P-Polarisationskomponente sich auf entge gengesetzte Weise zu der obigen Beschreibung verhalten.

Fünfte Ausführungsform

Die Fig. 21, 23, 25, 26, 29 und 30 zeigen die zeitliche Ände rung des Reflexionsvermögens des Laserresonators der Laser vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.

Die Fig. 22, 24 und 27 zeigen gütemodulierte Impulscharakte ristiken der Laservorrichtung gemäß der fünften Ausführungs form.

Fig. 28 zeigt die Ausgangscharakteristik der Laservorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform.

Fig. 21 zeigt die zeitliche Änderung des Reflexionsvermögens des Laserresonators für einen Zyklus, die aufgrund der Ände rung der von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektro optischen Modulator 7 angelegten Impulsspannung auftritt. Bei diesem speziellen Beispiel wird die Änderung des Reflexions vermögens dadurch erhalten, daß die dem elektrooptischen Mo dulator 7 zugeführte Impulsspannung während eines Zyklus zweistufig geändert wird.

Bei dieser fünften Ausführungsform wird die Spannungswellen form jedes Zyklus einer an den elektrooptischen Modulator 7 geführten periodischen Spannung so gesteuert, daß eine Laser schwingung bei einer niedrigeren Peakleistung als derjenigen eines Laserstrahls auftritt, der in dem herkömmlichen gütemo dulierten Betrieb erreicht wird, wobei die Laserenergie je Impuls höher als diejenige ist, die mit dem herkömmlichen Verfahren erhalten wird.

Der gütemodulierte Betrieb der Laservorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Figuren für den Fall beschrieben, daß eine Impulsspannung, die sich als periodische Funktion der Zeit während jedes Zyklus än dert, von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektroop tischen Modulator 7 angelegt wird.

Fig. 22 zeigt die gütemodulierte Laserschwingungscharakteri stik als eine Funktion der Zeit während eines Zyklus für den Fall, daß das Reflexionsvermögen des in Fig. 1 gezeigten La serresonators wie in Fig. 21 gezeigt geändert wird, wobei die in Fig. 21 gezeigte Impulsspannung periodisch an den elektro optischen Modulator 7 mit einer Frequenz von 1 kHz angelegt wird.

Dieser Zustand ist der gleiche wie derjenige, der zum Erhalt des in Fig. 37 gezeigten gütemodulierten Impulses unter An wendung der herkömmlichen Laservorrichtung verwendet wird. Als Reaktion darauf werden zwei gütemodulierte steile Impulse in Intervallen von ca. 1 µs erhalten. Jeder der beiden güte modulierten Impulse hat eine Peakleistung von 660 kW und eine volle Dauer bei halbem Maximum von 60 ns, und somit wird eine Laserenergie von ca. 63 mJ je Zyklus abgegeben.

Bei dieser fünften Ausführungsform wird, wie oben beschrieben wird, das Reflexionsvermögen des Laserresonators über die Zeit in zwei Niveaustufen geändert, wie Fig. 21 zeigt. Alter nativ kann das Reflexionsvermögen über die Zeit während jedes Zyklus in drei Niveaustufen geändert werden, wie Fig. 23 zeigt. In diesem Fall ist die Schwingungscharakteristik des Laserstrahls so, wie sie in Fig. 24 gezeigt ist.

Fig. 24 zeigt die Charakteristik der Laserschwingung in Form der Intensität als eine Funktion der Zeit für jeden Zyklus.

Wie Fig. 24 zeigt, werden drei gütemodulierte steile Laserim pulse in zeitlichen Intervallen von ca. 1 µs erhalten. Jeder dieser drei gütemodulierten Laserimpulse hat eine Peaklei stung von 420 kW und eine volle Dauer bei halbem Maximum von 60 ns, und somit wird pro Zyklus eine Laserenergie von ca. 74 mJ abgegeben.

Anstatt das Reflexionsvermögen des Laserresonators in zwei oder drei Niveaustufen während jedes Zyklus entsprechend Fig. 21 oder 23 zu ändern, können gleichartige Auswirkungen auch dadurch erhalten werden, daß aufeinanderfolgende Impulse, die in bezug auf die Spannung voneinander verschieden sind, ange legt werden, wie Fig. 25 zeigt. Wenn aufeinanderfolgende Im pulse gleicher Spannung entsprechend Fig. 26 angelegt werden, wird eine Vielzahl von gütemodulierten steilen Laserimpulsen mit unterschiedlichen Peakleistungen erhalten, wie Fig. 27 zeigt.

Wenn dabei zwei aufeinanderfolgende Impulse mit der gleichen Spannung entsprechend Fig. 26A angelegt werden, werden La serimpulse entsprechend Fig. 27A erhalten. Gleichermaßen wer den, wenn drei aufeinanderfolgende Impulse mit der gleichen Spannung entsprechend Fig. 26B angelegt werden, Laserimpulse entsprechend Fig. 27B erhalten.

Fig. 28 zeigt den Vergleich zwischen der gütemodulierten La serenergie je Zyklus, die gemäß der Erfindung erhalten wird, und derjenigen, die mit der herkömmlichen gütemodulierten Technik erhalten wird.

Aus Fig. 28 ist zu sehen, daß es durch Anwendung der Technik der gütemodulierten Impulserzeugung gemäß der Erfindung mög lich ist, eine Laserenergie zu erhalten, die 1,6mal höher als diejenige ist, die mit der herkömmlichen Technik erhalten wird. Wie ferner aus einem Vergleich der Fig. 22 und 24 und Fig. 37 zu sehen ist, ist es möglich, die Peakintensität auf ungefähr 1/4 des Werts zu unterdrücken, der mit der herkömm lichen Technik erhalten wird.

Wenn, wie oben beschrieben, eine Impulsspannung, die sich als periodische Funktion der Zeit während jedes Zyklus ändert, von dem variablen Impulsgenerator 14 an den elektrooptischen Modulator 7 angelegt wird, dann ändert sich das Reflexions vermögen des Laserresonators über die Zeit während jedes Zy klus. Infolgedessen kann die abgegebene Laserenergie je Zy klus auf einen höheren Wert erhöht werden, als er mit der herkömmlichen gütemodulierten Technik erreicht werden kann.

Weiterhin ist es mit der Erfindung möglich, die Peakintensi tät auf einen Wert zu unterdrücken, der für den Vorgang der Bildung eines kleinen Lochs geeignet ist, was mit dem gütemo dulierten Hochleistungslaser nach der herkömmlichen Technik nicht erreicht werden kann.

Bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform wird zwar das Reflexionsvermögen des Laserresonators in zwei oder drei Niveaustufen während jedes Zyklus geändert, aber gleichartige Auswirkungen können auch erhalten werden, indem das Refle xionsvermögen als eine Vielniveau-Stufenfunktion mit vier oder mehr Niveaus geändert wird, wie die Fig. 39 und 30 zei gen. Was also dabei wesentlich ist, ist die Änderung des Re flexionsvermögens über die Zeit.

Sechste Ausführungsform

Fig. 31 zeigt die Ausgangscharakteristik einer Laservorrich tung gemäß einer sechsten Ausführungsform.

Bei der ersten Ausführungsform sind zwar die Funktionen der Öffnungen 17a, 17b und 17c, die in den Laserresonatoren ange ordnet sind, nicht beschrieben, aber dabei kann der den La serresonatoren zugeordnete Laserschwingungsmodus in einen TEM₀₀-Modus oder einen Transversalmodus eingestellt werden, indem beispielsweise der Durchmesser der Öffnungen 17a, 17b und 17c verstellt wird, so daß es möglich wird, unter Verwen dung der Laservorrichtung der Erfindung ein hochgenaues Loch herzustellen.

Fig. 31 zeigt die gütemodulierte Laserenergie pro Zyklus, die erhalten wird, wenn die Durchmesser der Öffnungen 17a, 17b und 17c so eingestellt sind, daß ein Laserstrahl im TEM₀₀-Mo dus erzeugt wird, wobei zu Vergleichszwecken auch Energien gezeigt sind, die erhalten werden, wenn Laserstrahlen im TEM₀₀-Modus unter Verwendung der herkömmlichen gütemodulier ten Technik erzeugt werden.

Fig. 31 zeigt, daß durch Anwendung der gütemodulierten Im pulserzeugungstechnik gemäß der Erfindung die aserenergie in dem TEM₀₀-Modus auf einen Wert erhöht werden kann, der 1,6mal höher als derjenige ist, der mit der herkömmlichen Technik erhalten wird.

Siebte Ausführungsform

Fig. 32 zeigt schematisch den Aufbau einer Laservorrichtung mit Vielstufenverstärkung gemäß einer siebten Ausführungs form.

In dieser Laservorrichtung mit Vielstufenverstärkung gemäß der siebten Ausführungsform ist eine Laservorrichtung, die als Laserstrahlschwingstufe gemäß der Erfindung dient, mit einer Laserstrahlverstärkungsstufe kombiniert, wie Fig. 32 zeigt.

In Fig. 32 umfaßt die Laservorrichtung mit Vielstufenverstär kung eine Laserstrahlschwingungsstufe 71, eine Laserstrahl verstärkungsstufe 72, ein Lasermedium 73 und Transmissions fenster 74a und 74b.

Im Fall eines CO₂-Lasers ist das Lasermedium ein gasförmiges Medium, das beispielsweise durch elektrische Entladung ange regt wird. In Fig. 32 bezeichnet 75 einen Laserstrahl, der in der Laserstrahlverstärkungsstufe existiert, und 76 bezeichnet einen Laserstrahl, der zur Außenseite der Laserstrahlverstär kungsstufe abgegeben wird.

Nachstehend wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrie ben.

Der Betrieb der Laserstrahlschwingungsstufe 71 gleicht demje nigen der Laservorrichtung, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Ein Laserstrahl 9 wird zur Außenseite des Laserresonators abgegeben und durch das Transmissionsfenster 74a in die Laserstrahlverstärkungsstufe 72 eingeführt. Im In neren der Laserstrahlverstärkungsstufe 72 wird der Laser strahl 75 von dem Lasermedium in der Verstärkungsstufe ver stärkt, und der verstärkte Laserstrahl wird als der Hochlei stungs-Laserstrahl 76 durch das Transmissionsfenster 74b ab gegeben.

Achte Ausführungsform

Bei der oben beschriebenen siebten Ausführungsform wird eine Laserstrahlverstärkungsstufe 72 verwendet. Stattdessen kann auch eine Vielzahl von Laserstrahlverstärkungsstufen verwen det werden. In diesem Fall kann von der letzten Laserstrahl verstärkungsstufe ein Laserstrahl mit höherer Leistung abge geben werden.

Bei der ersten bis achten Ausführungsform wird die Erfindung zwar bei einem CO₂-Laser angewandt, aber die Erfindung ist auch bei anderen Arten von Laservorrichtungen anwendbar. Bei spielsweise können gleichartige Auswirkungen erhalten werden, indem die Erfindung bei einem Excimerlaser, einem Metall dampflaser usw. angewandt wird.

Weiterhin ist das Lasermedium nicht auf Gas beschränkt. Die Erfindung kann auch mit einem Festkörperlaser angewandt wer den, der ein festes Lasermedium verwendet.

Neunte Ausführungsform

Fig. 33 zeigt ein Beispiel einer Laser-Bearbeitungsvorrich tung mit einer Laservorrichtung gemäß einer neunten Ausfüh rungsform.

In Fig. 33 umfaßt die Laser-Bearbeitungsvorrichtung eine La servorrichtung gemäß der Erfindung, die als Lasergenerator 91 dient, ein Strahlrichtsystem 92, einen Bearbeitungskopf 95, einen Werkstücktisch 100 und Wasserrohre 101a und 101b.

Das Strahlrichtsystem 92 umfaßt Strahlkanäle 93a und 93b und Ablenkspiegel 94a, 94b, 94c und 94d. Das Strahlrichtsystem 93 dient dazu, den von dem Lasergenerator 91 erzeugten Laser strahl 9 zu übertragen. Der Bearbeitungskopf 95 umfaßt eine Bearbeitungslinse 97, um den Lasersstrahl 9 auf einen zu be arbeitenden Gegenstand 96 zu fokussieren, und eine Düse 99, um ein Hilfsgas, das durch die Hilfsgasleitung 98 zugeführt wird, auf den zu bearbeitenden Gegenstand 96 zu blasen. Der Werkstücktisch 100 ist ein Mechanismus zum Bewegen des zu be arbeitenden Gegenstands 96.

Bei dieser Laser-Bearbeitungsvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird die Laservorrichtung gemäß einer von der ersten bis achten Ausführungsform, die oben beschrie ben wurden, verwendet, und es ist somit möglich, einen Laser strahl mit einer geeigneten hohen Peakintensität und einer hohen Laserenergie je Zyklus zu erzeugen. Das ermöglicht die Verwendung der Laservorrichtung zur Herstellung eines hoch präzisen Lochs.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, bietet die Erfindung viele verschiedene Vorteile. Dabei umfaßt die Laservorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung zwei Laser resonatoren, die aus einem Lasermedium gebildet sind, und ein Polarisationssteuerungselement zum Umschalten der optischen Schwingungsachsen der beiden Laserresonatoren.

Das ermöglicht die Bildung eines Laserresonators, in dem die Laserschwingung im gütemodulierten Modus auftritt, und eines Laserresonators, in dem die Laserschwingung im nichtgütemodu lierten kontinuierlichen oder Impulsmodus auftritt, auf sol che Weise, daß sie voneinander unabhängig sind, und daher braucht der elektrooptische Modulator 7 nur die mittlere Lei stung des gütemodulierten Impulslaserstrahls zu handhaben.

Da außerdem die beiden Laserresonatoren sich dasselbe Laser medium teilen, ist es möglich, eine Laservorrichtung sehr kleiner Größe zu realisieren. Das ermöglicht eine erhebliche Verringerung des Einbauraums und der Kosten der Laservorrich tung.

Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvor richtung verwendet wird, ist es möglich, die Betriebsart nach Bedarf zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgüte modulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus umzuschalten, so daß ein sehr hoher Wirkungsgrad der Laser-Bearbeitung er zielt wird. Die Umschaltung zwischen dem gütemodulierten Mo dus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Im pulsmodus bei dem Laser-Bearbeitungsverfahren kann mit den herkömmlichen Techniken nicht erreicht werden und wird erst mals durch die Erfindung erreicht.

Die Laservorrichtung kann ferner folgendes aufweisen: einen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel so vorgesehen ist, daß ein erster Laserresonator gebildet ist; ein Polarisati onssteuerungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear pola risierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu re flektieren; einen dritten Reflexionsspiegel, der auf der op tischen Achse des von dem Polarisationssteuerungselement re flektierten Laserstrahls liegt, um einen zweiten Laserresona tor im Zusammenwirken mit dem ersten Reflexionsspiegel zu bilden; eine optische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisationssteuerungselement und dem dritten Refle xionsspiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulie ren; und ein erstes optisches Leitelement, um die erste li near polarisierte Komponente des Laserstrahls, die nacheinan der die optische Modulationseinrichtung und das Polarisati onssteuerungselement passiert hat, in eine zweite linear po larisierte Komponente des Laserstrahls umzuwandeln und dann zu dem Polarisationssteuerungselement zu reflektieren.

Wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt ist, bewirkt die erste linear polarisierte Kompo nente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteue rungsslement geht, eine Laserschwingung in dem ersten Laser resonator, und somit wird ein Laserstrahl von dem zweiten Re flexionsspiegel abgegeben; wenn jedoch an die optische Modu lationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt ist, geht die zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungselement reflektiert wird, durch die optische Modulationseinrichtung und bewirkt eine gütemodulierte Laserschwingung in dem zweiten Laserresonator, und die erste linear polarisierte Komponente, die durch das Polarisationssteuerungselement gegangen ist, wird von dem er sten optischen Leitelement reflektiert, in eine zweite linear polarisierte Komponente moduliert und weiterhin von dem Pola risationssteuerungselement reflektiert, so daß von dem zwei ten Reflexionsspiegel ein gütemodulierter Impulslaserstrahl abgegeben wird.

Das macht es möglich, den zweiten Laserresonator, in dem eine Laserschwingung im gütemodulierten Modus auftritt, und den ersten Laserresonator, in dem eine Laserschwingung im nicht gütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus auftritt, auf solche Weise auszubilden, daß sie voneinander unabhängig sind, und somit ist es möglich, die Laservorrichtung unter der Annahme zu konstruieren, daß der elektrooptische Modula tor des zweiten Laserresonators die mittlere Leistung des gü temodulierten Impulslaserstrahls handhaben muß.

Ferner können sich die beiden Laserresonatoren dasselbe La sermedium teilen, und der Laserstrahl kann durch dieselbe einzige Austrittsöffnung abgegeben werden. Es ist somit mög lich, eine sehr kleine Laservorrichtung zu realisieren. Das erlaubt erhebliche Einsparungen hinsichtlich Einbauraum und Kosten der Laservorrichtung.

Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvor richtung verwendet wird, ist es möglich, die Betriebsart nach Bedarf beliebig zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus umzu schalten, so daß ein sehr hoher Wirkungsgrad bei der Laser- Bearbeitung erreicht wird. Die Umschaltung zwischen dem güte modulierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierli chen oder Impulsmodus bei dem Laser-Bearbeitungsverfahren kann mit den herkömmlichen Techniken nicht erreicht werden und wird mit der vorliegenden Erfindung erstmals erzielt.

Die Laservorrichtung kann ferner folgendes aufweisen: einen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel so positioniert ist, daß ein erster Laserresonator gebildet wird; ein Polarisati onssteuerungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear pola risierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu re flektieren; einen dritten Reflexionsspiegel, der auf der op tischen Achse des durch das Polarisationssteuerungselement durchgelassenen Laserstrahls angeordnet ist, um mit dem er sten Reflexionsspiegel einen zweiten Laserresonator zu bil den; eine optische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisationssteuerungselement und dem dritten Reflexions spiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Ab hängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; und ein zweites optisches Leitelement, um die zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch die opti sche Modulationseinrichtung durchgelassen wurde und von dem Polarisationssteuerungselement reflektiert wurde, in eine er ste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls umzuwan deln und dann zu dem Polarisationssteuerungselement zu re flektieren.

Wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt wird, bewirkt die zweite linear polarisierte Kompo nente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungs element reflektiert wird, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Refle xionsspiegel abgegeben wird; wenn jedoch an die optische Mo dulationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt wird, geht die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement geht, durch die optische Modulationseinrichtung und bewirkt eine gütemodu lierte Laserschwingung in dem zweiten Laserresonator, und die von dem Polarisationssteuerungselement reflektierte zweite linear polarisierte Komponente wird von dem zweiten optischen Leitelement reflektiert, zu einer ersten linear polarisierten Komponente moduliert und geht weiter durch das Polarisations steuerungselement, so daß ein gütemodulierter Impulslaser strahl von dem zweiten Reflexionsspiegel abgegeben wird.

Das ermöglicht die Bildung des zweiten Laserresonators, in dem die Laserschwingung im gütemodulierten Modus auftritt, und des ersten Laserresonators, in dem die Laserschwingung im nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus auf tritt, auf solche Weise, daß sie voneinander unabhängig sind, so daß es möglich ist, die Laservorrichtung unter der Annahme zu konstruieren, daß der elektrooptische Modulator des zwei ten Laserresonators die mittlere Leistung des gütemodulierten Impulslaserstrahls handhaben muß.

Ferner können sich die beiden Laserresonatoren dasselbe La sermedium teilen, und der Laserstrahl kann durch dieselbe einzige Austrittsöffnung abgegeben werden. Es ist daher mög lich, eine Laservorrichtung sehr geringer Größe zu realisie ren. Das erlaubt erhebliche Verringerungen des Installations raums und der Kosten der Laservorrichtung.

Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvor richtung verwendet wird, ist es möglich, die Betriebsart nach Bedarf beliebig zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus umzu schalten, so daß ein sehr hoher Wirkungsgrad der Laser-Bear beitung erzielt wird. Die Umschaltung zwischen dem gütemodu lierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus bei dem Laser-Bearbeitungsvorgang kann mit den herkömmlichen Techniken nicht erzielt werden und wird mit der Erfindung erstmals erreicht.

Ferner kann die Laservorrichtung folgendes aufweisen: einen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel so positioniert ist, daß ein erster Laserresonator gebildet ist; ein Polarisati onssteuerungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear pola risierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu re flektieren; einen teildurchlässigen Spiegel, der auf der op tischen Achse des von dem Polarisationssteuerungselement re flektierten Laserstrahls angeordnet ist, um gemeinsam mit dem ersten Reflexionsspiegel einen zweiten Laserresonator zu bil den; und eine optische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisationssteuerungselement und dem teildurchlässigen Spiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Ab hängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; wobei dann, wenn keine Spannung an die optische Modulations einrichtung angelegt ist, die erste linear polarisierte Kom ponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteue rungselement geht, eine Laserschwingung in dem ersten Laser resonator bewirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Re flexionsspiegel abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die op tische Modulationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt wird, die zweite linear polarisierte Komponente des Laser strahls, die von dem Polarisationssteuerungselement reflekti iert wird, durch die optische Modulationseinrichtung geht und eine gütemodulierte Laserschwingung in dem zweiten Laserreso nator bewirkt, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl durch den teildurchlässigen Spiegel abgegeben wird.

Da sich ferner die beiden Laserresonatoren dasselbe Laserme dium teilen, kann eine Laservorrichtung sehr kleiner Größe realisiert werden. Das ermöglicht beträchtliche Verminderun gen des Einbauraums und der Kosten der Laservorrichtung.

Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvor richtung verwendet wird, kann die Betriebsart nach Bedarf be liebig zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgüte modulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus umgeschaltet werden, so daß ein sehr hoher Wirkungsgsrad der Laser-Bear beitung erreicht wird. Die Umschaltung zwischen dem gütemodu lierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus bei dem Laser-Bearbeitungsvorgang kann mit den herkömmlichen Techniken nicht erreicht werden und wird durch die Erfindung erstmals erzielt.

Die Laservorrichtung kann weiterhin folgendes aufweisen: ei nen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexions spiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel posi tioniert ist, um einen ersten Laserresonator zu bilden; ein Polarisationssteuerungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear polarisierte Komponente eines Laserstrahls durchzulas sen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laser strahls zu reflektieren; einen dritten Reflexionsspiegel, der auf der optischen Achse des von dem Polarisationssteuerungs element reflektierten Laserstrahls angeordnet ist zur Bildung eines zweiten Laserresonators in Verbindung mit dem ersten Reflexionsspiegel; und eine optische Modulationseinrichtung, die zwischen dem Polarisationssteuerungselement und dem drit ten Reflexionsspiegel angeordnet ist, um die Phase des Laser strahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren.

Wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt ist, bewirkt die erste linear polarisierte Kompo nente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteue rungselement geht, eine Laserschwingung in dem ersten Laser resonator, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Reflexions spiegel abgegeben wird, wenn jedoch an die optische Modulati onseinrichtung eine Impulsspannung angelegt ist, geht die zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungselement reflektiert wird, durch die optische Modulationseinrichtung und bewirkt eine gütemodulierte Laserschwingung in dem zweiten Laserresonator, und die erste linear polarisierte Komponente geht durch das Polarisationssteuerungselement, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl durch das Polarisationssteuerungselement abgegeben wird.

Das ermöglicht die Bildung des zweiten Laserresonators, in dem eine Laserschwingung im gütemodulierten Modus auftritt, und des ersten Laserresonators, in dem eine Laserschwingung im nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus auftritt, auf solche Weise, daß sie voneinander unabhängig sind, und es ist daher möglich, die Laservorrichtung unter der Annahme auszubilden, daß der elektrooptische Modulator des zweiten Laserresonators die mittlere Leistung des gütemo dulierten Impulslaserstrahls handhaben muß.

Da sich ferner die beiden Laserresonatoren dasselbe Laserme dium teilen, kann eine sehr kleine Laservorrichtung reali siert werden. Das ermöglicht erhebliche Verringerungen des Installationsraums und der Kosten der Laservorrichtung.

Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvor richtung verwendet wird, kann die Betriebsart nach Bedarf be liebig zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgüte modulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus umgeschaltet werden, so daß ein sehr hoher Wirkungsgrad bei der Laser-Be arbeitung erzielt wird. Die Umschaltung zwischen dem gütemo dulierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus bei dem Laser-Bearbeitungsvorgang kann mit den herkömmlichen Techniken nicht erreicht werden und wird erstmals durch die Erfindung erreicht.

Die Laservorrichtung kann ferner folgendes aufweisen: einen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel liegt, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist; ein Polarisationssteue rungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Refle xionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu re flektieren; einen teildurchlässigen Spiegel, der auf der op tischen Achse des durch das Polarisationssteuerungselement durchgelassenen Laserstrahls angeordnet ist, so daß im Zusam menwirken mit dem ersten Reflexionsspiegel ein zweiter Laser resonator gebildet ist; und eine optische Modulationseinrich tung, die zwischen dem Polarisationssteuerungselement und dem teildurchlässigen Spiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Span nung zu modulieren.

Wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt ist, bewirkt die zweite linear polarisierte Kompo nente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungs lement reflektiert wird, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator, so daß von dem zweiten Reflexionsspiegel ein Laserstrahl abgegeben wird, wenn jedoch an die optische Modu lationseinrichtung eine Impulsspannung angelegt ist, geht die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement durchgelassen wurde, durch die optische Modulationseinrichtung und bewirkt eine gütemodulierte Laserschwingung in dem zweiten Laserresonator, so daß ein gütemodulierter Laserstrahl durch den zweiten Re flexionsspiegel abgegeben wird.

Da sich ferner die beiden Laserresonatoren dasselbe Laserme dium teilen, kann eine sehr kleine Laservorrichtung reali siert werden. Das ermöglicht erhebliche Verringerungen des Installationsraums und der Kosten der Laservorrichtung. Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, kann die Betriebsart nach Bedarf beliebig zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgütemodulier ten kontinuierlichen oder Impulsmodus umgeschaltet werden, so daß ein sehr hoher Wirkungsgrad bei der Laser-Bearbeitung er zielt wird.

Die Umschaltung zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgütemodulierten kontinuierlichen oder Impulsmodus bei dem Laser-Bearbeitungsvorgang kann mit den herkömmlichen Techniken nicht erreicht werden und wird erstmals durch die Erfindung erreicht.

Die Laservorrichtung kann ferner folgendes aufweisen: einen ersten Reflexionsspiegel und einen zweiten Reflexionsspiegel, die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel liegt, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist; ein Polarisationssteue rungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Refle xionsspiegel angeordnet ist, um eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu re flektieren; einen dritten Reflexionsspiegel, der auf der op tischen Achse des durch das Polarisationssteuerungselement durchgelassenen Laserstrahls angeordnet ist, so daß gemeinsam mit dem ersten Reflexionsspiegel ein zweiter Laserresonator gebildet ist; eine optische Modulationseinrichtung, die zwi schen dem Polarisationssteuerungselement und dem dritten Re flexionsspiegel angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modu lieren.

Wenn an die optische Modulationseinrichtung keine Spannung angelegt ist, bewirkt die zweite linear polarisierte Kompo nente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungs element reflektiert wird, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Refle xionsspiegel abgegeben wird, wenn jedoch eine Immpulsspannung an die optische Modulationseinrichtung angelegt wird, geht die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement durchgelassen wird, durch die optische Modulationseinrichtung und bewirkt eine gütemodulierte Laserschwingung in dem zweiten Laserreso nator, und die zweite linear polarisierte Komponente wird von dem Polarisationssteuerungselement reflektiert, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl durch das Polarisations steuerungselement abgegeben wird.

Da sich ferner die beiden Laserresonatoren dasselbe Laserme dium teilen, kann eine sehr kleine Laservorrichtung reali siert werden. Das ermöglicht erhebliche Verringerungen des Installationsraums und der Kosten der Laservorrichtung. Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, kann die Betriebsart nach Bedarf beliebig zwischen dem gütemodulierten Modus und dem nichtgütemodulier ten kontinuierlichen oder Impulsmodus umgeschaltet werden, wodurch ein sehr hoher Wirkungsgrad bei der Laser-Bearbeitung erzielt wird.

Die Laservorrichtung kann weiterhin folgendes aufweisen: ein optisches Element zur Abgabe von zwei Arten von Laserstrahlen durch dieselbe einzige Austrittsöffnung, wobei zwei Arten von Laserstrahlen einen Laserstrahl, der von dem zweiten Refle xionsspiegel abgegeben wird, wenn an die optische Modulati onseinrichtung keine Spannung angelegt ist, und einen Laser strahl umfassen, der durch den teildurchlässigen Spiegel ab gegeben wird, wenn die Impulsspannung an die optische Modula tionseinrichtung angelegt ist. Wenn diese Laservorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, kann ein Laser-Bearbeitungsbetrieb auf viel effizientere Weise durch geführt werden, als das mit der herkömmlichen Vorrichtung möglich ist.

Alternativ kann die Laservorrichtung weiterhin ein optisches Element aufweisen, um zwei Arten von Laserstrahlen durch die selbe einzige Austrittsöffnung abzugeben, wobei zwei Arten von Laserstrahlen einen Laserstrahl, der von dem zweiten Re flexionsspiegel abgegeben wird, wenn an die optische Modula tionseinrichtung keine Spannung angelegt ist, und einen La serstrahl aufweisen, der durch das Polarisationssteuerungs element abgegeben wird, wenn die Impulsspannung an die opti sche Modulationseinrichtung angelegt ist. Wenn diese Laser vorrichtung in einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, ist es möglich, einen Laser-Bearbeitungsvorgang weit effizienter durchzuführen, als das mit der herkömmlichen Vor richtung möglich ist.

Bevorzugt wird der erste Reflexionsspiegel mit einem Totalre flexionsspiegel und der zweite Reflexionsspiegel mit einem teildurchlässigen Spiegel realisiert, so daß der erste Laser resonator mit einfachem Aufbau und hohem Wirkungsgrad reali siert wird, so daß es möglich wird, einen Laserstrahl in ei nem kontinuierlichen oder Impulsmodus auf effiziente Weise abzugeben.

Bevorzugt besteht die optische Modulationseinrichtung aus ei nem elektrooptischen Modulator und einer Wellenplatte. Die Verwendung der Wellenplatte erlaubt eine Verringerung der an den elektrooptischen Modulator angelegten Spannung. Die Ver ringerung der an den elektrooptischen Modulator angelegten Spannung resultiert in einer Verlängerung der Lebensdauer des elektrooptischen Modulators. Weiterhin setzt die Verringerung der an den elektrooptischen Modulator angelegten Spannung die Anforderungen an den variablen Impulsgenerator in bezug auf die Spannung herab, und somit wird es möglich, die Kosten der Laservorrichtung stark herabzusetzen.

Die optische Modulationseinrichtung kann auch aus einem elek trooptischen Modulator bestehen. In diesem Fall wird es mög lich, eine hochzuverlässige Laservorrichtung mit einfachem Aufbau zu realisieren.

Bevorzugt ist die oben beschriebene Impulsspannung, die an die optische Modulationseinrichtung angelegt wird, entspre chend einer periodischen Funktion der Zeit veränderlich, wo bei sich die Spannung während jedes Zyklus wenigstens zweimal oder häufiger ändert. Das ermöglicht die Abgabe eines Laser strahls, der eine niedrigere Peakintensität als derjenige hat, der mit der herkömmlichen gütemodulierten Laservorrich tung erhalten wird.

Außerdem wird es möglich, die Laserenergie je Impuls auf ei nen Wert zu steigern, der 1,6mal höher als derjenige ist, der mit der herkömmlichen gütemodulierten Laservorrichtung er reicht wird. Ferner wird es möglich, eine Laservorrichtung sehr geringer Größe zu realisieren, die erhebliche Verringe rungen des Einbauraums und der Kosten der Laservorrichtung zuläßt.

Die an die optische Modulationseinrichtung angelegte Impuls spannung kann sich auch entsprechend einer Vielniveau-Stufen funktion ändern, der in bezug auf die Zeit periodisch ist. Das ermöglicht die Abgabe eines Laserstrahls, der eine nied rigere Peakintensität als derjenige hat, der mit der herkömm lichen gütemodulierten Laservorrichtung erhalten werden kann.

Ferner wird es möglich, die Laserenergie je Impuls auf einen Wert zu steigern, der 1,6mal höher als derjenige ist, der mit der herkömmlichen gütemodulierten Laservorrichtung zu errei chen ist. Ferner wird es möglich, eine Laservorrichtung sehr geringer Größe zu realisieren, die erhebliche Verringerungen des Einbauraums und der Kosten der Laservorrichtung zuläßt.

Bevorzugt ist in jedem von dem ersten und dem zweiten Laser resonator eine Öffnung zur Wahl der Transversalmode des La serstrahls vorgesehen. Durch Verstellen des Durchmessers der Öffnung ist es möglich, die Transversalmode der Laserschwin gung in dem Laserresonator zu wählen.

Weiterhin kann die Laser-Bearbeitungsvorrichtung, die die La servorrichtung gemäß der Erfindung verwendet, über lange Zeit kontinuierlich betrieben werden, während die hohe Strahlgüte erhalten bleibt. Das erlaubt Verringerungen der Produktions kosten und des Energieverbrauchs.

Die Vielstufenverstärkungslaservorrichtung umfaßt eine Laser vorrichtung gemäß einem der Aspekte der Erfindung und dient als eine Laserstrahlschwingungsstufe, und eine Laserstrahl verstärkungsstufe zur Verstärkung eines Laserstrahls, der von der Laserstrahlschwingungsstufe geliefert wird. Der in die Laserstrahlverstärkungsstufe eingeführte Laserstrahl wird von dem Lasermedium der Verstärkungsstufe verstärkt und als ein gütemodulierter Hochleistungs-Laserstrahl abgegeben.

Die hohe Güte des Laserstrahls ermöglicht es, daß das Laser medium der Verstärkungsstufe Energie auf sehr wirksame Weise abgibt. Ferner ermöglicht die hohe Güte des Laserstrahls eine gute Fokussierung des Strahls, was bei dem Laser-Bearbei tungsvorgang vorteilhaft genutzt werden kann.

In der Laservorrichtung mit Vielstufenverstärkung kann eine Vielzahl von Laserstrahlverstärkungsstufen vorgesehen sein, so daß der in die Laserstrahlverstärkungsstufen eingeführte Laserstrahl von dem Lasermedium jeder Verstärkungsstufe ver stärkt und schließlich als ein gütemodulierter Hochleistungs- Laserstrahl abgegeben wird.

Durch die hohe Güte des Laserstrahls kann das Lasermedium der Verstärkungsstufe Energie auf sehr effiziente Weise abgeben. Ferner ermöglicht die hohe Güte des Laserstrahls eine gute Strahlfokussierung, was beispielsweise bei dem Laser-Bearbei tungsvorgang vorteilhaft genutzt werden kann.

Weiterhin kann eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung zum Bear beiten eines Gegenstands durch Bestrahlen des Gegenstands mit einem Laserstrahl unter Verwendung einer Laservorrichtung ge mäß jedem Aspekt der Erfindung realisiert werden. Das ermög licht die Bearbeitung eines Gegenstands mit einem wohlfokus sierten Laserstrahl innerhalb kurzer Zeit. Es wird außerdem möglich, eine Laservorrichtung sehr kleiner Größe zu reali sieren, was zu großen Einsparungen an Installationsraum und Kosten der Laservorrichtung führt.

Claims

1. Laservorrichtung,
die folgendes aufweist:
zwei Laserresonatoren, die ein gemeinsames Lasermedium (18) haben; und
eine Polarisationssteuerungseinrichtung (12) zur Um schaltung zwischen den optischen Achsen der beiden Laserresonatoren,
gekennzeichnet durch
einen ersten Reflexionsspiegel (1) und einen zweiten Reflexionsspiegel (2), die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium (18) zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist;
ein Polarisationssteuerungselement (12), das zwi schen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, um eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu reflektieren;
einen dritten Reflexionsspiegel (11), der auf der optischen Achse des von dem Polarisationssteue rungselement (12) reflektierten Laserstrahls ange ordnet ist und mit dem ersten Reflexionsspiegel (1) zusammenwirkt zur Bildung eines zweiten Laserreso nators;
eine optische Modulationseinrichtung (5, 7, 205), die zwischen dem Polarisationssteuerungselement (12) und dem dritten Reflexionsspiegel (11) angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; und
ein erstes optisches Leitelement (15, 16) zur Um wandlung der ersten linear polarisierten Komponente des Laserstrahls, die die optische Modulationsein richtung (5, 7, 205) und das Polarisationssteue rungselement (12) nacheinander passiert hat, in eine zweite linear polarisierte Komponente des Laser strahls und zur anschließenden Reflexion derselben zu dem Polarisationssteuerungselement (12);
wobei dann, wenn an die optische Modulationsein richtung (5, 7, 205) keine Spannung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laser strahls, die durch das Polarisationssteuerungsele ment (12) geht, in dem ersten Laserresonator eine Laserschwingung bewirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modulationsein richtung (5, 7, 205) eine Impulsspannung angelegt ist, die zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungs element (12) reflektiert wird, durch die optische Modulationseinrichtung (5, 7, 205) geht und in dem zweiten Laserresonator eine gütemodulierte Laser schwingung bewirkt, und die erste linear polari sierte Komponente, die durch das Polarisations steuerungselement (12) gegangen ist, von dem ersten optischen Leitelement (15, 16) reflektiert, zu einer zweiten linear polarisierten Komponente moduliert und weiter von dem Polarisationssteuerungselement (12) reflektiert wird, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abgegeben wird.

2. Laservorrichtung,
die folgendes aufweist:
zwei Laserresonatoren, die ein gemeinsames Lasermedium (18) haben; und
eine Polarisationssteuerungseinrichtung (12) zur Um schaltung zwischen den optischen Achsen der beiden Laserresonatoren,
gekennzeichnet durch
einen ersten Reflexionsspiegel (1) und einen zweiten Reflexionsspiegel (2), die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium (18) zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, um einen ersten Laserresonator zu bilden;
ein Polarisationssteuerungselement (12), das zwi schen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, um eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchzulassen und eine zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls zu reflektieren;
einen dritten Reflexionsspiegel (11), der auf der optischen Achse des durch das Polarisationssteue rungselement (12) durchgelassenen Laserstrahls an geordnet ist zum Zusammenwirken mit dem ersten Re flexionsspiegel (1), um einen zweiten Laserresonator zu bilden;
eine optische Modulationseinrichtung (5, 7), die zwischen dem Polarisationssteuerungselement (12) und dem dritten Reflexionsspiegel (11) angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren; und
ein zweites optisches Leitelement (15, 16) zur Um wandlung der zweiten linear polarisierten Komponente des Laserstrahls, die durch die optische Modulati onseinrichtung (5, 7) gegangen ist und von dem Pola risationssteuerungselement (12) reflektiert wird, in eine erste linear polarisierte Komponente des Laser strahls und anschließende Reflexion derselben zu dem Polarisationssteuerungselement (12);
wobei dann, wenn an die optische Modulationsein richtung (5, 7) keine Spannung angelegt ist, die zweite linear polarisierte Komponente des Laser strahls, die von dem Polarisationssteuerungselement (12) reflektiert wird, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator bewirkt, so daß ein Laser strahl von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abge geben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modu lationseinrichtung (5, 7) eine Impulsspannung ange legt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteue rungselement (12) geht, die optische Modulations einrichtung (5, 7) passiert und in dem zweiten La serresonator eine gütemodulierte Laserschwingung bewirkt, und die von dem Polarisationssteuerungs element (12) reflektierte zweite linear polarisierte Komponente von dem zweiten optischen Leitelement (15, 16) reflektiert wird, zu einer ersten linear polarisierten Komponente moduliert wird und weiter durch das Polarisationssteuerungselement (12) geht, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abgegeben wird.

3. Laservorrichtung,
die folgendes aufweist:
zwei Laserresonatoren, die ein gemeinsames Lasermedium (18) haben; und
eine Polarisationssteuerungseinrichtung (12) zur Um schaltung zwischen den optischen Achsen der beiden Laserresonatoren,
gekennzeichnet durch
einen ersten Reflexionsspiegel (1) und einen zweiten Reflexionsspiegel (2), die so angeordnet sind, daß ein Lasermedium (18) zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist;
ein Polarisationssteuerungselement (12), das zwi schen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist und eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchläßt und eine zweite linear polarisierte Komponente des La serstrahls reflektiert;
einen teildurchlässigen Spiegel (31), der auf der optischen Achse des von dem Polarisationssteue rungselement (12) reflektierten Laserstrahls ange ordnet ist und im Zusammenwirken mit dem ersten Re flexionsspiegel (1) einen zweiten Laserresonator bildet; und
eine optische Modulationseinrichtung (5, 7), die zwischen dem Polarisationssteuerungselement (12) und dem teildurchlässigen Spiegel (31) angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren;
wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrich tung (5, 7) keine Spannung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement (12) geht, eine Laserschwingung in dem ersten Laserresonator bewirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Re flexionsspiegel (2) abgegeben wird, jedoch dann, wenn eine Impulsspannung an die optische Modulati onseinrichtung angelegt ist, die zweite linear pola risierte Komponente des Laserstrahls, die von dem Polarisationssteuerungselement (12) reflektiert wird, durch die optische Modulationseinrichtung (5, 7) geht und in dem zweiten Laserresonator eine güte modulierte Laserschwingung bewirkt, so daß ein güte modulierter Impulslaserstrahl durch den teildurch lässigen Spiegel (31) abgegeben wird.

4. Laservorrichtung,
die folgendes aufweist:
zwei Laserresonatoren, die ein gemeinsames Lasermedium (18) haben; und
eine Polarisationssteuerungseinrichtung (12) zur Um schaltung zwischen den optischen Achsen der beiden Laserresonatoren,
gekennzeichnet durch
einen ersten Reflexionsspiegel (1) und einen zweiten Reflexionsspiegel (2), die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium (18) zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist;
ein Polarisationssteuerungselement (12), das zwi schen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist und eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchläßt und eine zweite linear polarisierte Komponente des La serstrahls reflektiert;
einen dritten Reflexionsspiegel (11), der auf der optischen Achse des von dem Polarisationssteue rungselement (12) reflektierten Laserstrahls ange ordnet ist und mit dem ersten Reflexionsspiegel (1) zusammenwirkt zur Bildung eines zweiten Laserreso nators; und
eine optische Modulationseinrichtung (5, 7), die zwischen dem Polarisationssteuerungselement (12) und dem dritten Reflexionsspiegel (11) angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren;
wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrich tung keine Spannung angelegt ist, die erste linear polarisierte Komponente des Laserstrahls, die durch das Polarisationssteuerungselement (12) geht, in dem ersten Laserresonator eine Laserschwingung bewirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Reflexions spiegel (2) abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung (5, 7) eine Impuls spannung angelegt ist, die von dem Polarisations steuerungselement (12) reflektierte zweite linear polarisierte Komponente des Laserstrahls durch die optische Modulationseinrichtung (5, 7) geht und eine gütemodulierte Laserschwingung in dem zweiten Laser resonator bewirkt, und die erste linear polarisierte Komponente durch das Polarisationssteuerungselement (12) geht, so daß ein gütemodulierter Impulslaser strahl durch das Polarisationssteuerungselement (12) abgegeben wird.

5. Laservorrichtung,
die folgendes aufweist:
zwei Laserresonatoren, die ein gemeinsames Lasermedium (18) haben; und
eine Polarisationssteuerungseinrichtung (12) zur Um schaltung zwischen den optischen Achsen der beiden Laserresonatoren,
gekennzeichnet durch
einen ersten Reflexionsspiegel (1) und einen zweiten Reflexionsspiegel (2), die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium (18) zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist;
ein Polarisationssteuerungselement (12), das zwi schen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist und eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchläßt und eine zweite linear polarisierte Komponente des La serstrahls reflektiert;
einen teildurchlässigen Spiegel (31), der auf der optischen Achse des durch das Polarisationssteue rungselement (12) durchgelassenen Laserstrahls an geordnet ist zum Zusammenwirken mit dem ersten Re flexionsspiegel (1) zur Bildung eines zweiten opti schen Resonators; und
eine optische Modulationseinrichtung (5, 7), die zwischen dem Polarisationssteuerungselement (12) und dem teildurchlässigen Spiegel (31) angeordnet ist, um die Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung zu modulieren;
wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrich tung (5, 7) keine Spannung angelegt ist, die von dem Polarisationssteuerungselement (12) reflektierte zweite linear polarisierte Komponente des Laser strahls eine Laserschwingung in dem ersten Laser resonator bewirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung (5, 7) eine Impulsspannung angelegt ist, die durch das Polarisationssteuerungselement (12) durchgelas sene erste linear polarisierte Komponente des Laser strahls durch die optische Modulationseinrichtung (5, 7) geht und in dem zweiten Laserresonator eine gütemodulierte Laserschwingung bewirkt, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl durch den teil durchlässigen Spiegel (31) abgegeben wird.

6. Laservorrichtung,
die folgendes aufweist:
zwei Laserresonatoren, die ein gemeinsames Lasermedium (18) haben; und
eine Polarisationssteuerungseinrichtung (12) zur Um schaltung zwischen den optischen Achsen der beiden Laserresonatoren,
gekennzeichnet durch
einen ersten Reflexionsspiegel (1) und einen zweiten Reflexionsspiegel (2), die so angeordnet sind, daß das eine Lasermedium (18) zwischen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist, so daß ein erster Laserresonator gebildet ist;
ein Polarisationssteuerungselement (12), das zwi schen dem ersten und dem zweiten Reflexionsspiegel (1, 2) angeordnet ist und eine erste linear polari sierte Komponente eines Laserstrahls durchläßt und eine zweite linear polarisierte Komponente des La serstrahls reflektiert;
einen dritten Reflexionsspiegel (11), der auf der optischen Achse des durch das Polarisationssteue rungselement (12) durchgelassenen Laserstrahls an geordnet ist zum Zusammenwirken mit dem ersten Re flexionsspiegel (1) zur Bildung eines zweiten La serresonators; und
eine optische Modulationseinrichtung (5, 7), die zwischen dem Polarisationssteuerungselement (12) und dem dritten Reflexionsspiegel (11) angeordnet ist zur Modulation der Phase des Laserstrahls in Abhängigkeit von einer daran angelegten Spannung;
wobei dann, wenn an die optische Modulationseinrich tung (5, 7) keine Spannung angelegt ist, die von dem Polarisationssteuerungselement (12) reflektierte zweite linear polarisierte Komponente des Laser strahls in dem ersten Laserresonator eine Laser schwingung bewirkt, so daß ein Laserstrahl von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abgegeben wird, jedoch dann, wenn an die optische Modulationseinrichtung (5, 7) eine Impulsspannung angelegt ist, die durch das Polarisationssteuerungselement (12) durchgelas sene erste linear polarisierte Komponente des Laser strahls durch die optische Modulationseinrichtung (5, 7) geht und in dem zweiten Laserresonator eine gütemodulierte Laserschwingung bewirkt, und die zweite linear polarisierte Komponente von dem Pola risationssteuerungselement (12) reflektiert wird, so daß ein gütemodulierter Impulslaserstrahl durch das Polarisationssteuerungselement (12) abgegeben wird.

7. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflexionsspiegel (1) ein Totalreflexions spiegel und der zweite Reflexionsspiegel (2) ein teil durchlässiger Spiegel ist.

8. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Modulationseinrichtung (5, 7) einen elektrooptischen Modulator (7) und eine Wellenplatte (5) aufweist.

9. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Modulationseinrichtung (7, 205) einen elektrooptischen Modulator (7) aufweist.

10. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die an die optische Modulationseinrichtung (7) angelegte Impulsspannung entsprechend einer periodischen Funktion der Zeit ändert und daß sich diese Spannung während jedes Zyklus wenigstens zweimal oder häufiger ändert.

11. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die an die optische Modulationseinrichtung (7) angelegte Impulsspannung entsprechend einer Vielniveau- Schrittfunktion ändert, die in bezug auf die Zeit peri odisch ist.

12. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Laserresonator und dem zweiten Laser resonator eine Öffnung (17a, 17b, 17c) zur Wahl des Transversalmodus des Laserstrahls vorgesehen ist.

13. Laservorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein optisches Element (32, 33, 34) zur Abgabe von zwei Arten von Laserstrahlen durch eine einzige Austrittsöff nung, wobei zwei Arten von Laserstrahlen einen Laser strahl, der von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abgege ben wird, wenn an die optische Modulationseinrichtung (5, 7) keine Spannung angelegt ist, und einen Laserstrahl um fassen, der durch den teildurchlässigen Spiegel (31) ab gegeben wird, wenn an die optische Modulationseinrichtung (5, 7) die Impulsspannung angelegt ist.

14. Laservorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein optisches Element (32, 33, 34) zur Abgabe von zwei Arten von Laserstrahlen durch eine einzige Austrittsöff nung, wobei zwei Arten von Laserstrahlen einen Laser strahl, der von dem zweiten Reflexionsspiegel (2) abge geben wird, wenn an die optische Modulationseinrichtung (5, 7) keine Spannung angelegt wird, und einen Laser strahl umfassen, der durch das Polarisationssteuerungs element (12) abgegeben wird, wenn an die optische Modu lationseinrichtung (5, 7) die Impulsspannung angelegt ist.

15. Laservorrichtung mit Vielstufenverstärkung, gekennzeichnet durch
eine Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die als Laserstrahlschwingungsstufe (71) dient; und
eine Laserstrahlverstärkungsstufe (72) zum Verstär ken eines von der Laserstrahlschwingungsstufe (71) zugeführten Laserstrahls.

16. Laservorrichtung mit Vielstufenverstärkung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlverstärkungsstufe eine Vielzahl der Laserstrahlverstärkungsstufen (72) aufweist.

17. Laser-Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Ge genstands durch Bestrahlen desselben mit einem Laser strahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-Bearbeitungsvorrichtung eine Laservorrich tung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist.