DE4232648A1 - Mehrlinienionenlaser mit getrennter Regelung der Ausgangleistung für verschiedene Linien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrlinienionenlaser, bei dem mindestens zwei verschiedene Wellenlängen gleichzeitig ange­ regt sind, bei dem sich im Strahlengang des Lasers minde­ stens ein Strahlteiler zur Auskopplung eines Teilstrahls be­ findet und bei dem die Ausgangsleistung durch Rückkoppelung des Teilstrahls mit dem Laser mittels mindestens eines optoelektrischen Elementes regelbar ist.

Zum allgemeinen Stand der Lasertechnik und des bekannten Io­ nenlasers wird auf K. Tradowsky, "Laser", Vogel-Verlag Würz­ burg, 4. Auflage 1986, insbesondere auf den Abschnitt 3.5.2. verwiesen. Der Ionenlaser hat, neben einer relativ hohen Ausgangsleistung, die Eigenschaft, daß gleichzeitig mehrere, oft eng benachbarte Linien anschwingen. Eine Trennung dieser einzelnen Wellenlängen ist zwar prinzipiell durch schmalban­ dige hochreflektierende Interferenzspiegel oder durch andere bekannte Hilfsmittel, beispielsweise Selektionsprismen, er­ reichbar. Von der praktischen Anwendung her besteht jedoch häufig der Wunsch nach einem Laser, dessen eigentliche La­ serröhre ("Laserkopf") so gestaltet ist, daß er auf mehreren Wellenlängen gleichzeitig, also mit voller Ausgangsleistung arbeitet, während durch externe, zusätzliche Vorrichtungen für den Anwender die Möglichkeit besteht, gegebenenfalls und abwechselnd einzelne Linien zu selektieren.

Es besteht jedoch andererseits auch die praktische Notwen­ digkeit, die Stabilität und Kontrolle der hohen Ausgangslei­ stung des Ionenlasers zu gewährleisten. Da die Gesamtlei­ stung des Ionenlasers mit zunehmenden Entladungsstrom immer ansteigt, ist es vorteilhaft, im Strahlengang der Laserröhre einen Strahlteiler vorzusehen, den entstehenden Teilstrahl zu einer Fotozelle zu reflektieren und diese über einen elektrischen Regelkreis mit dem Entladungsstrom des Lasers rückzukoppeln. Mehrlinienargonlaser der eingangs genannten Art mit derart stabilisierter Gesamtausgangsleistung sind auf dem Markt erhältlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mehrlinienionenlaser der eingangs genannten Art zu schaffen, der schon von der werks­ seitig herzustellenden eigentlichen Laserröhre her die Vor­ aussetzungen für eine getrennte Regelung der Ausgangslei­ stung auch abwechselnd einer einzelnen Linie aufweist. Ins­ besondere soll gegebenenfalls die Ausgangsleistung für ver­ schiedene Linien getrennt regelbar sein.

Diese Aufgabe ist bei einem Laser der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strahlteiler eine wellenlängenselektive Beschichtung aufweist, die für je eine Wellenlänge geringreflektierend und für alle übrigen Wellen­ längen nahezu durchlässig ist. Weiterbildungen der Erfin­ dung, insbesondere die abwechselnde getrennte Regelung der Ausgangsleistung für verschiedene Linien, sind in Unteran­ sprüchen gekennzeichnet. Im folgenden wird die Erfindung auch anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Figur, die eine Prinzipskizze einer Ausführungsform gemäß der Erfin­ dung zeigt, noch näher erläutert.

Die getrennte Regelung der Ausgangsleistung einer einzelnen Linie hat sich als problematisch erwiesen, da die Einzellei­ stungen einzelner Linien, insbesondere aufgrund thermischer und mechanischer Veränderungen des Resonators, nur bei eini­ gen Linien zu-, bei anderen jedoch abnehmen. Die durch Nach­ regeln des Stroms erfolgende Stabilisierung der Gesamtlei­ stung eines auf mehreren Linien gleichzeitig schwingenden Ionenlasers gewährleistet demnach keineswegs die Stabilität einer - gegebenenfalls extern selektierten - einzelnen Linie.

Die Firma Balzers, Schweiz, stellt vorzugsweise mit Materia­ lien wie Siliziumdioxid und Tantaloxid beschichtete Umlenk­ spiegel bzw. Strahlteiler her. Strahlteiler, die so be­ schichtet sind, daß sie jeweils nur eine Wellenlänge und diese nur zu einem gewissen Prozentsatz von ca. 1 bis 10, insbesondere von 5 bis 8% reflektieren, können ohne weiteres in den Strahlengang des Lasers eingesetzt werden. Der durch den selektiven Strahlteiler reflektierte Teilstrahl kann über eine Fotozelle zur Regelung der Ausgangsleistung der der selektierten Wellenlänge entsprechenden Linie verwendet werden. Um möglichst wenig Laserleistung zu verlieren, ist dabei eine Beschichtung vorzuziehen, die alle übrigen Wel­ lenlängen ungehindert transmittieren läßt.

Zur umschaltbaren Regelung verschiedener Linien ist es vor­ teilhaft, den Strahlteiler als drehbare Scheibe mit darauf angeordneten wellenlängenselektiv beschichteten Bereichen auszubilden, die jeweils für eine andere Wellenlänge selek­ tiv sind. Besonders vorteilhaft ist eine andere Ausführungs­ form, bei der, wie in der Figur dargestellt, im Strahlengang hintereinander mindestens zwei wellenlängenselektive Strahl­ teiler 1 und 2 angeordnet sind und bei der die Ausgangslei­ stung durch Reflexion der mindestens zwei Teilstrahlen zu mindestens zwei zugehörigen optoelektrischen Elementen 3 und 4 für mindestens zwei verschiedene Wellenlängen getrennt re­ gelbar ist. Bei dieser Ausführungsform kann die Regelung demnach einfach und nichtmechanisch durch das Umschalten eines elektrischen Regelkreises er­ folgen. Beispielsweise kann bei einem Argonlaser durch einen ersten, für die 488nm-Linie selektiven Strahlteiler 1 eine erste Fotozelle 3, und durch einen im Strahlengang hinter dem ersten Strahlteiler angeordneten zweiten Strahlteiler 2, der selektiv die 514,5nm-Linie reflektiert, eine zweite Fo­ tozelle 4 angesteuert werden. Es können jeweils handelsübli­ che, breitbandige Fotozellen verwendet werden. Soll der La­ serstrahl extern eine dieser beiden Linien mit einer be­ stimmten Einzelausgangsleistung enthalten, so ist die Rückkopplung und damit die Leistung dieser Linie durch die entsprechende, selektiv angesteuerte Fotozelle zu steuern.

Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen lassen sich für eine beschränkte Zahl zu regelnder Wellenlängen kostengünstiger verwirklichen als die alternative Möglichkeit, im Strahlen­ gang eine alle Wellenlängen reflektierende Strahlteilerplat­ te in Kombination mit einem frequenzselektiven Prisma oder Gitter vorzusehen.

Claims (4)

1. Mehrlinienionenlaser, bei dem mindestens zwei verschie­ dene Wellenlängen gleichzeitig angeregt sind, bei dem sich im Strahlengang des Lasers mindestens ein Strahlteiler zur Auskopplung eines Teilstrahls befindet und bei dem die Aus­ gangsleistung durch Rückkoppelung des Teilstrahls mit dem Laser mittels mindestens eines optoelektrischen Elementes regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler eine wellenlängenselektive Beschichtung aufweist, die für je eine Wellenlänge gering reflektierend und für alle übrigen Wellenlängen nahezu durchlässig ist.

2. Mehrlinienionenlaser nach Anspruch 1, bei dem der Strahlteiler als drehbare Scheibe mit darauf angeordneten beschichteten Bereichen ausgebildet ist, die jeweils für ei­ ne andere Wellenlänge selektiv sind.

3. Mehrlinienionenlaser nach Anspruch 1, bei dem im Strah­ lengang hintereinander mindestens zwei wellenlängenselektive Strahlteiler (1, 2) angeordnet sind und bei dem die Aus­ gangsleistung durch Reflexion der mindestens zwei Teilstrah­ len zu mindestens zwei zugehörigen optoelektrischen Elemen­ ten (3, 4) für mindestens zwei verschiedene Wellenlängen ge­ trennt regelbar ist.

4. Mehrlinienionenlaser nach Anspruch 1 bis 3, bei dem die wellenlängenselektiven Strahlteiler (1, 2) einen Reflexions­ grad von 1 bis 10, insbesondere von 5 bis 8% aufweisen.