DE2505641A1 - Laserverstaerker - Google Patents

Description

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F 9282 D

DIpL-lng. Jürgen WeiNMILLER j j, fg^ $75

PATENTASSESSOR

SOS¹PI GmbH

München SO
Zeppe.instr. 63 250 56ΑΊ

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES LASERS Route de Nozay, 91460 MARCOUSSIS (Frankreich)

LASERVERSTARKER

Die Erfindung betrifft einen Laserverstärker, Es ist bekannt, daß die Verstärkung eines Laserstrahls dadurch erzielt werden kann, daß dieser Laserstrahl durch ein aktives Milieu geleitet wird, das mit Hilfe von kurzen Lichtimpulsen erregt oder optisch gepumpt wird; dabei ist der Einfall s^wink el des Laserstrahls zu dem aktiven Milieu vorteilhafterweise gleich dem Brewsterschen Winkel.

Das optische Pumpen des aktiven Milieus erfolgt im allgemeinen mit Hilfe von geradlinigen Entladungsröhren, die

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auf beiden Seiten des aktiven Milieus angeordnet sind.

Das optische Pumpen des aktiven Milieus kann auch mit Hilfe einer den einfallenden Laserstrahl kreisförmig umgebenden Lampe erfolgen.

Laserverstärker mit geradlinigen Röhren weisen eine relativ kurze Lebensdauer auf, da insbesondere ihre Enden allmählich abgenutzt werden; diese Abnutzung ergibt sich aus der durch die aufeinanderfolgenden Entladungen erzeugten Schockwelle. Außerdem ist es schwierig, das aktive Milieu insbesondere zum Reinigen oder Auswechseln aus den Röhren zu entfernen.

Das optische Pumpen durch eine kreisförmige Entladungsröhre ergibt nur einen relativ geringen Verstärkungsfaktor·. Es lassen sich beim Betrieb dieser Laserverstärker Störerscheinungen in Form von zu hohen Strahlungsdichten feststellen, die nicht leicht bekämpft werden können.

Schließlich sind die Baukosten für diese Art von Laserverstärkern relativ hoch.

Mit der Erfindung können die genannten Nachteile bei bekannten Laserverstärkern behoben bzw. abgeschwächt werden. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Laserverstärkers, mit dem ein hoher Verstärkungsfaktor erreicht werden kann und der gleichzeitig einen einfachen und praktischen Aufbau bei verhältnismäßig niedrigen Herstellungskosten aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Laserverstärker mit einem aktiven Milieu, das einen einfallenden Strahl empfängt,

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und einer schraubenförmigen Entladungsröhre zur Erregung dieses aktiven Milieus zur Verstärkung des einfallenden Strahls, wobei die Entladungsröhre um den einfallenden Strahl herum angeordnet ist und der Wicklungsdurchmesser dieser Entladungsröhre etwas größer als der Durchmesser des einfallenden Strahls ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserverstärker auf dem Umfang des aktiven Milieus ein Gehäuse aufweist, das einen solchen Körper enthält, daß in ihm Störstrahlung absorbiert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels uiid der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch im Aufriß einen erfindungs— gemäßen Laserverstärker.

Fig. 2 stellt eine Seitenansicht des Lasers gemäß Fig. 1 dar.

Fig. 3 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserverstärkers.

Gemäß Fig. 1 und 2 handelt es sich bei dem aktiven Milieu. 1 um eine mit Neodym dotierte Glasscheibe, deren Stärke, etwa ein Zehntel ihres Durchmessers beträgt. Der zu verstärkende Laserstrahl 2 wird unter einem Einfallswinkel durch das aktive Milieu geführt, der gleich dem Brewsterschen Winkel ist,

Um den einfallenden Laserstrahl 2 herum ist eine schraubenförmige Entladungsaröhre 3 gewickelt, die für das optische Pumpen der Glasscheibe 1 sorgt. Der Durchmesser D

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der Wicklung einer solchen Röhre ist etwas größer als der Durchmesser des einfallenden Laserstrahls 2. Die Länge L einer solchen Röhre wird in Abhängigkeit von der im aktiven Milieu erwünschten Besetzungsumkehr und von der Pumpleistung andererseits bestimmt.

Beispielsweise wird eine Röhre mit großer Länge gewählt, wenn eine starke Besetzungsumkehr im Material der Glasscheibe erwünscht ist. Beabsichtigt man dagegen, eine hohe Pumpleistung zu erreichen, wird eine relativ kurze Röhre genommen.

Erfindungsgemäß wird auf dem Umfang der Scheibe 1 ein Rahmengehäuse 4 angeordnet, das eine Flüssigkeit 5 enthält, wie beispielsweise in Äthanol gelöstes Bromoform oder Dxmethylsulfoxyd, wobei ein solches Gehäuse eine Falle darstellt, durch die die in Form von zu starker Lichtdichte auftretende Störstrahlung, die in der Nähe der Peripherie der Scheibe entsteht, absorbiert werden soll.

Der verstärkte Laserstrahl 6 tritt jenseits der Glasscheibe wieder aus dem Verstärker aus.

Selbstverständlxch können mehrere derartige Laserverstärker in Reihe angeordnet und auf diese Weise Verstärkungsstufen gebildet werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann der austretende Laserstrahl 6 auf eine neue Glasscheibe I¹ geleitet werden, die mit einem Gehäuse 4¹ ausgestattet ist, wobei eine weitere schraubenförmig ausgeführte Röhre 3¹ um den Laserstrahl 6 herum angeordnet ist.

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Die Vorteile einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die folgenden :

Erstens weisen schraubenförmig ausgebildete Entladungsröhren einen wesentlich höheren Widerstand auf als geradlinig ausgebildete Röhren; daher wird die bei den Entladungen erzeugte Schockwelle aufgrund des kreisförmigen Wegs gedämpft.

Außerdem ist das Herausnehmen der Scheibe zu Säuberungs- oder zu Ersatzzwecken aus der Anordnung sehr leicht durch einfache Querbewegung möglich.

Außerdem kann diese Scheibe eine Form aufweisen, die nicht an den übrigen Aufbau gebunden ist; durch geeignete Wahl der Scheibenform kann so die Störerscheinung der zu starken Lichtdichte gemildert werden.

Da ferner der Durchmesser der Entladungsröhre sehr nahe an den des einfallenden Laserstrahls herankommt, erreicht also die' Pumpleistung einen Höchstwert.

Es ist besonders einfach, die Flüssigkeitsfalle an der Peripherie der Scheibe oder des Glasstücks anzuordnen und auf diese Weise die Störerscheinung der zu starken Lichtdichte auszuschalten.

Von der praktischen Herstellung her gesehen können schließlich hermetisch dichte und leicht transportable Laserverstärker zu niedrigen Preisen hergestellt werden.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug auf Fig. 3 näher beschrieben.

Fxg. 3 zeigt ein parallelepipedisches Gußgehäuse 10,

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dessen größte Seitenflächen 11 und 12 jeweils eine Öffnung 13 bzw. 14 aufweisen. Diese Öffnungen sind so angeordnet, daß die Gerade 15 zwischen den Mittelpunkten dieser Öffnungen mit den Seiten 11 und 12 einen Winkel einschließen, der gleich dem Komplementwinkel des Brewsterschen Winkels ist.

Auf der Seite. 11 und gegenüber von der Öffnung 13 ist die Glasscheibe 1 befestigt.

Im Innern des Gehäuses 10 ist der bzw. sind die schraubenförmig ausgebildeten Entladungsröhren 3 angeordnet.

Der Laserstrahl dringt also durch die Öffnung 14 in das Gehäuse 10 ein, verläuft durch die Röhre 3 und tritt durch die Öffnung 13 und die Scheibe 1 wieder aus.

Es ist also leicht verständlich, daß man Verstärkungskaskaden herstellen kann, indem mehrere Gehäuse 10, wie sie gerade beschrieben wurden, zusammengefaßt werden.

Im Rahmen der Erfindung kann natürlich an Stelle des in der Beschreibung angeführten festen aktiven Milieus auch evtl. ein flüssiges oder gasförmiges aktives Milieu verwendet werden.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Ij- LaserverstärTcer mit einem aktiven Milieu, das einen einfallenden Strahl empfängt, und einer schraubenförmigen Entladungsröhre zur Erregung dieses aktiven Milieus zur Verstärkung des einfallenden Strahls, wobei die Entladungsröhre um den einfallenden Strahl herum angeordnet ist und der Wicklungsdurchmesser dieser Entladungsröhre etwas größer als der Durchmesser des einfallenden Strahls ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserverstärker auf dem Umfang des aktiven Milieus (1) ein Gehäuse (4) aufweist, das einen solchen Körper (5) enthält, daß in ihm Störstrahlung absorbiert wird.

   2 - Laserverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das aktive Milieu (1) aus einem scheibenförmigen Element gebildet wird und der einfallende Laserstrahl (2) auf eine Seite dieser Scheibe trifft, die Achse der Entladungsröhre (3) mit dieser Seite einen Winkel einschließt, der gleich dem Komplementwinkel zum Brewsterschen Winkel ist.

   3 - Laserverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der schraubenförmig ausgebildeten Entladungsröhre (3) in Abhängigkeit von

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   ■ - ■ -if-

   der Höhe der Besetzungsumkehr im aktiven Milieu (1) einerseits und von der Pumpleistung andererseits vorbestimmt ist.

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