DE102010017513A1 - Solid state laser has switch that is moved between two positions, to select either of branch resonators such that laser beams branched at common resonator and passed along branch resonators are incident on dispersion prisms - Google Patents

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Abstract

The solid state laser has common laser resonator (1) that has mirror (2), active medium (3), acousto-optic modulator (4), and switch (5), and branch resonators (6). The branch resonators have dispersion prisms (12,14,15), non-linear crystals (10,11) and resonator mirrors (8,9). The switch is moved between two positions, to select either of branch resonators such that laser beams branched at common resonator and passed along branch resonators are incident on dispersion prisms (12,15) where laser beams pass along same axis.

Description

Die Erfindung betrifft einen Festkörperlaser mit zumindest zwei Resonatorzweigen, wobei ein erster Resonatorzweig mit einer internen Frequenzkonvertierung ausgestattet ist, und mit einem Umschaltelement zur wahlweisen Auskopplung von Laserstrahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Festkörperlaser mit zumindest einem Resonatorzweig und einem Umschaltelement zur Einstellung unterschiedlicher Frequenzen.The invention relates to a solid-state laser with at least two resonator branches, wherein a first resonator branch is equipped with an internal frequency conversion, and with a switching element for selectively coupling laser radiation with different wavelengths. Furthermore, the invention relates to a solid-state laser with at least one resonator branch and a switching element for setting different frequencies.

Ein Intracavity frequenzverdreifachter Laser mit einem optischen Resonator, der zumindest zwei hochreflektierende Spiegel bezogen auf die Grundwellenlänge aufweist, und mit einem aktiven Medium ist beispielsweise aus der US 5,850,407 A bekannt. In dem Resonator dienen ein erster nichtlinearer Kristall zur Konvertierung in die zweite Harmonische und ein zweiter nichtlinearer Kristall zur Konvertierung in die dritte Harmonische. Mittels eines Auskopplers wird dabei die dritte Harmonische unter dem Brewster-Winkel aus dem Resonator ausgekoppelt.An intracavity frequency-tripled laser with an optical resonator, which has at least two highly reflecting mirrors with respect to the fundamental wavelength, and with an active medium is known, for example, from US Pat US 5,850,407 A known. In the resonator, a first non-linear crystal for conversion to the second harmonic and a second non-linear crystal for conversion to the third harmonic are used. By means of an output coupler, the third harmonic is coupled out of the resonator at the Brewster angle.

Weiterhin ist ein frequenzverdreifachter Laser beispielsweise durch die JP 2000-338530 und die WO 01/93381 A1 bekannt. Dabei wird die dritte Harmonische aus dem Resonator nach außen durch ein Wellenlängenselektionselement ausgekoppelt.Furthermore, a frequency tripled laser, for example by the JP 2000-338530 and the WO 01/93381 A1 known. In this case, the third harmonic is coupled out of the resonator to the outside through a wavelength selection element.

Weiterhin ist durch die JP 11-284269 die Auskopplung von Licht der zweiten und der dritten Harmonischen aus einem Resonator mittels eines Strahlteilers bekannt.Furthermore, by the JP 11-284269 the coupling of light of the second and the third harmonic from a resonator by means of a beam splitter known.

Ein mehrkanaliger Laser ist durch die DE 10 2004 028 650 A1 bekannt, der mit einem optischen Resonator ausgestattet ist, welcher durch zwei hochreflektierende Spiegel begrenzt ist. In dem Resonator sind ein erster nichtlinearer Kristall für die Emittierung der zweiten Harmonischen und ein zweiter nichtlinearer Kristall für die Emittierung der dritten Harmonischen angeordnet. Um die Auskopplung der Wellenlänge effizienter zu gestalten, ist zwischen dem zweiten nichtlinearen Kristall und einem Laserkristall ein ein spezielles Verzögerungsplättchen aufweisender Auskoppler zur Auskopplung der dritten harmonischen Wellenlänge mit derselben Polarisation gegenüber der Grundwellenlänge angeordnet.A multi-channel laser is through the DE 10 2004 028 650 A1 known, which is equipped with an optical resonator, which is limited by two highly reflective mirror. In the resonator, a first non-linear crystal for second harmonic emission and a second non-linear crystal for third harmonic emission are arranged. In order to make the decoupling of the wavelength more efficient, between the second nonlinear crystal and a laser crystal there is arranged a special retarder for decoupling the third harmonic wavelength with the same polarization from the fundamental wavelength.

Als nachteilig erweist sich bei dem Stand der Technik, bei dem die Auskopplung unterschiedlicher Frequenzen mittels eines Verzögerungsplättchens und eines Polarisator-Auskopplers als Strahlteiler erfolgt, dass die Teilstrahlen mit jeweils unterschiedlicher Frequenz nicht entlang derselben Strahlachse ausgekoppelt werden können. Hierdurch ist in der Praxis ein Vereinigungselement erforderlich, was mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist.It proves to be disadvantageous in the prior art, in which the decoupling of different frequencies by means of a delay plate and a polarizer Auskopplers as a beam splitter, that the sub-beams with different frequencies can not be coupled along the same beam axis. As a result, a union element is required in practice, which is associated with considerable effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand die Auskopplung verschiedener Teilstrahlen entlang derselben Achse zu ermöglichen. Insbesondere sollen dabei auftretende Leistungsverluste minimiert werden.The invention has for its object to enable the extraction of different partial beams along the same axis with little effort. In particular, occurring power losses should be minimized.

Erfindungsgemäß ist das Umschaltelement in dem Strahlengang des Lasers derart beweglich ausgeführt, dass entweder der erste Resonatorzweig oder der zweite Resonatorzweig beaufschlagt wird und sowohl der aus dem ersten Resonatorzweig als auch der aus dem zweiten Resonatorzweig ausgekoppelte Laserstrahl unter Winkeln nahe dem Brewsterwinkel auf zwei Dispersionsprismen treffen, sodass die Laserstrahlen entlang derselben Achse verlaufen. In überraschend einfacher Weise wird so der Resonator durch das Umschaltelement alternativ durch den ersten oder den zweiten Resonatorzweig gebildet, wobei die Auskopplung des Laserstrahls aus dem ersten und dem zweiten Resonatorzweig zunächst entlang paralleler, zueinander beabstandeter Geraden erfolgt und dann im weiteren Verlauf in einfacher Weise nach dem Durchgang durch das erste Dispersionsprisma in einen konvergierenden Verlauf in einen gemeinsamen Punkt auf das nachfolgende zweite Dispersionsprisma abgelenkt wird, sodass die aus dem zweiten Dispersionsprisma austretenden Laserstrahlen des ersten und des zweiten Resonatorzweigs entlang derselben Achse verlaufend auskoppelbar sind.According to the invention, the switching element in the beam path of the laser is designed to be movable in such a way that either the first resonator branch or the second resonator branch is acted on and both the laser beam coupled out of the first resonator branch and that coupled out of the second resonator branch strike two dispersion prisms at angles close to the Brewster angle. so that the laser beams are along the same axis. In a surprisingly simple way, the resonator is alternatively formed by the switching element by the first or the second resonator branch, wherein the coupling of the laser beam from the first and the second resonator branch initially along parallel, spaced apart straight lines and then in the further course in a simple manner is deflected in the passage of the first dispersion prism in a converging course in a common point to the subsequent second dispersion prism so that the emerging from the second dispersion prism laser beams of the first and the second resonator branch along the same axis are coupled out.

Dabei hat eine besonders einfach zu realisierende Variante ein als Spiegel oder Prisma ausgeführtes Umschaltelement, um so mit einfachen optischen Elementen eine zuverlässige Ablenkung des Laserstrahls zu erreichen.In this case, a variant which is particularly easy to implement has a switching element designed as a mirror or prism in order to achieve a reliable deflection of the laser beam with simple optical elements.

Eine weitere, besonders Erfolg versprechende Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass das Umschaltelement als eine planparallele Platte, insbesondere als eine Brewster-Platte, ausgeführt ist. Hierdurch wirken sich Toleranzeinflüsse bei der Bewegung des Umschaltelements zwischen den beiden Positionen kaum auf den Ablenkwinkel aus, sodass also eine gewünschte Ablenkung des Laserstrahls auch bei einer geringfügigen Abweichung von der Sollposition des Umschaltelements zuverlässig eingehalten werden kann. Dadurch, dass sich die planparallele Platte im Hinblick auf den Ablenkwinkel vergleichsweise tolerant gegenüber Abweichungen bei der Positionierung verhält, führt daher auch eine ungenaue Positionierung des Umschaltelements zu keiner oder einer lediglich sehr geringen Abweichung des abgelenkten Strahls von seiner Sollachse.Another, particularly promising embodiment of the invention is also realized in that the switching element is designed as a plane-parallel plate, in particular as a Brewster plate. As a result, tolerances in the movement of the switching between the two positions hardly affect the deflection angle, so that therefore a desired deflection of the laser beam can be reliably maintained even with a slight deviation from the desired position of the switching element. Due to the fact that the plane-parallel plate behaves comparatively tolerant to deviations in positioning with regard to the deflection angle, inaccurate positioning of the switching element therefore leads to no or only a very small deviation of the deflected beam from its desired axis.

Gemäß einer besonders praxisgerechten Abwandlung weist der Festkörperlaser in einem gemeinsamen Resonatorzweig einen ersten Spiegel, ein Aktivmedium und einen akustooptischen Modulator auf und in den alternativ mittels des Umschaltelementes auswählbaren Resonatorzweigen jeweils einen weiteren Resonatorspiegel, wobei in dem ersten Resonatorzweig zumindest ein nichtlinearer Kristall zur internen Frequenzkonvertierung vorgesehen ist und zwischen dem nichtlinearen Kristall und dem Umschaltelement ein Dispersionsprisma zur Ablenkung der zweiten bzw. dritten Harmonischen angeordnet ist, wobei das Dispersionsprisma eine ersten konvertierten Wellenlänge auf einen Absorber und eine zweite konvertierte Wellenlänge des Lasers auf einen Spiegel zur Auskopplung ablenkt. Hierdurch wird ein vergleichsweise einfacher und kompakter Aufbau realisiert, welcher aus handelsüblichen optischen Elementen aufgebaut wird, um so zugleich die Herstellungskosten gering zu halten.According to a particularly practical modification of the solid-state laser in a common resonator branch on a first mirror, an active medium and an acousto-optic modulator and in the alternatively selectable by means of the switching element Resonatorzweigen each another resonator, wherein in the first resonator branch at least one non-linear crystal for internal frequency conversion is provided and between the nonlinear crystal and the switching element a dispersion prism for deflecting the second and third harmonics is arranged the dispersion prism deflects a first converted wavelength onto an absorber and a second converted wavelength of the laser onto a mirror for outcoupling. As a result, a comparatively simple and compact construction is realized, which is constructed of commercially available optical elements, so as to keep the production costs low at the same time.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch mit einem Festkörperlaser mit zumindest einem Resonatorzweig und einem Umschaltelement als Schalter zur Einstellung unterschiedlicher Frequenzen dadurch gelöst, dass der Resonatorzweig mit zumindest zwei nichtlinearen Kristallen zur internen Frequenzkonvertierung ausgestattet ist, wobei zwischen den nichtlinearen Kristallen ein bewegliches Verzögerungsplättchen angeordnet ist, sodass die konvertierte Laserstrahlung der zweiten und der dritten Harmonischen dieselbe Polarisation aufweisen. Entgegen dem bekannten Stand der Technik eines Resonators mit einer internen Frequenzkonvertierung, bei dem die Grundwellenlänge und die dritte Harmonische mit der Wellenlänge λ/3 eine p-Polarisierung aufweisen, während die zweite Harmonische mit der Wellenlänge λ/2 s-polarisiert ist, ermöglicht das erfindungsgemäß zwischen den nichtlinearen Kristallen angeordnete Verzögerungsplättchen eine einheitliche Polarisation der unterschiedlichen Wellenlängen. Bedingt durch die Winkelstellung des Verzögerungsplättchens zwischen den nichtlinearen Kristallen ist die zweite Harmonische mit λ/2 p-polarisiert, sodass aufgrund der p-Polarisierung der zweiten Harmonischen keine weitere Konvertierung in die dritte Harmonische erfolgt. Aufgrund der p-Polarisierung kann die Ablenkung des Strahls beispielsweise mittels eines einfachen Prismas durchgeführt werden, sodass erfindungsgemäß zwischen der Grundwellenlänge, der zweiten Harmonischen und der dritten Harmonischen umgeschaltet werden kann. Diese einheitliche Polarisation der unterschiedlichen Wellenlängen gestattet somit eine Strahlteilung mittels eines einfachen, insbesondere unbeschichteten Prismas, wobei ein lediglich sehr geringer Verlustanteil durch Reflexion an dem Dispersionsprisma auftritt.The object of the invention is furthermore achieved with a solid-state laser having at least one resonator branch and a switching element as switch for setting different frequencies in that the resonator branch is equipped with at least two non-linear crystals for internal frequency conversion, wherein a movable delay plate is arranged between the nonlinear crystals, such that the converted second and third harmonic laser radiation have the same polarization. Contrary to the known prior art of a resonator with an internal frequency conversion in which the fundamental wavelength and the third harmonic with the wavelength λ / 3 have a p-polarization, while the second harmonic with the wavelength λ / 2 is s-polarized, this allows According to the invention arranged between the nonlinear crystals delay plates a uniform polarization of the different wavelengths. Due to the angular position of the retardation plate between the non-linear crystals, the second harmonic is p-polarized at λ / 2, so that no further conversion into the third harmonic occurs due to the p-polarization of the second harmonic. Due to the p-polarization, the deflection of the beam can be performed, for example, by means of a simple prism, so that according to the invention it is possible to switch over between the fundamental wavelength, the second harmonic and the third harmonic. This uniform polarization of the different wavelengths thus allows a beam splitting by means of a simple, in particular uncoated prism, wherein only a very small proportion of loss occurs by reflection on the dispersion prism.

Dabei ist das Verzögerungsplättchen um eine Schwenkachse parallel zu der Strahlachse beweglich, um so eine schnelle und mit einem geringen konstruktiven Aufwand realisierbare Einstellmöglichkeit zu schaffen.In this case, the delay plate is movable about a pivot axis parallel to the beam axis, so as to provide a quick and feasible with a low design effort adjustment.

Darüber hinaus kann das Verzögerungsplättchen gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zur Konvertierung eines ersten Strahlungsanteils in die zweite Harmonische und eines zweiten Strahlungsanteils in die dritte Harmonische in einer Zwischenstellung positioniert werden, indem das Verzögerungsplättchen beispielsweise um 45° eingeschwenkt wird, um so eine spezielle Strahlformung durch eine Auskopplung zugleich der zweiten und der dritten Harmonischen zu ermöglichen.Moreover, according to a further advantageous embodiment, the retardation plate can be positioned in an intermediate position for converting a first radiation component into the second harmonic and a second radiation component into the third harmonic by, for example, swiveling the retardation plate through 45 ° so as to effect a special beam shaping by a Extraction at the same time to enable the second and the third harmonic.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipdarstellung inThe invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in each case in a schematic representation in

1 eine Laseranordnung eines Festkörperlasers mit zumindest zwei Resonatorzweigen und einer internen Frequenzkonvertierung; 1 a laser arrangement of a solid-state laser with at least two resonator branches and an internal frequency conversion;

2 eine weitere Laseranordnung mit einem zwischen zwei nichtlinearen Kristallen angeordneten, beweglichen Verzögerungsplättchen. 2 Another laser arrangement with a arranged between two non-linear crystals, movable retardation plates.

1 zeigt eine Laseranordnung eines longitudinal gepumpten Festkörperlasers mit einem in einem gemeinsamen Resonatorzweig 1 angeordneten ersten Spiegel 2, einem Aktivmedium 3 sowie einem güteschaltenden, beispielsweise akusto-optischen Modulator 4. Mittels eines als planparallele Brewster-Platte ausgeführten Umschaltelements 5 sind alternativ zwei verschiedene Resonatorzweige 6, 7 auswählbar, die jeweils einen weiteren Resonatorspiegel 8, 9 aufweisen, wobei der Resonatorspiegel 9 zugleich der Auskoppelspiegel für die Grundwellenlänge λ ist. Zur Auswahl des jeweiligen Resonatorzweigs 6, 7 ist das Umschaltelement 5 von der dargestellten unteren Position, in welcher der Laserstrahl ausschließlich dem ersten Resonatorzweig 6 zugeführt wird, in eine obere, lediglich gestrichelt dargestellte Position verfahrbar, in welcher eine parallele Ablenkung des Laserstrahls in den zweiten Resonatorzweig 7 erfolgt. In dem ersten Resonatorzweig 6 ist ein erster nichtlinearer Kristall 10 zur Erzeugung der zweiten Harmonischen mit der Wellenlänge λ/2 und ein zweiter nichtlinearer Kristall 11 zur Erzeugung der dritten Harmonischen mit der Wellenlänge λ/3 vorgesehen, wobei zwischen dem zweiten nichtlinearen Kristall 11 und dem Umschaltelement 5 ein Prisma 21 sowie ein Dispersionsprisma 12 zur wellenlängenabhängigen Ablenkung der beiden konvertierten Wellenlängen λ/2 und λ/3 angeordnet ist. In der gezeigten Variante dient das Dispersionsprisma 12 der Ablenkung der ersten konvertierten Wellenlänge λ/2 der Laseranordnung auf einen nicht gezeigten Absorber, während die zweite konvertierte Wellenlänge λ/3 mittels eines Spiegels 13 zur Auskopplung parallel beabstandet zu der Grundwellenlänge λ des zweiten Resonatorzweigs dient. Die Laserstrahlung mit der Wellenlänge λ/3 trifft anschließend ebenso wie die Grundwellenlänge λ nacheinander unter Winkeln nahe dem Brewsterwinkel auf ein Dispersionsprisma 14 zur Erzeugung konvergierender Strahlen und schließlich in einem gemeinsamen Punkt auf ein weiteres Dispersionsprisma 15, aus dem die verschiedenen Wellenlängen der Laserstrahlen entlang derselben Achse ausgekoppelt werden. Hierdurch wird ein vergleichsweise einfacher und kompakter Aufbau realisiert, welcher mit handelsüblichen optischen Elementen aufgebaut ist, um so zugleich die Herstellungskosten gering zu halten. 1 shows a laser arrangement of a longitudinally pumped solid-state laser with a in a common resonator branch 1 arranged first mirror 2 , an active medium 3 and a Q-switched, such as acousto-optic modulator 4 , By means of a switching element designed as a plane-parallel Brewster plate 5 are alternatively two different resonator branches 6 . 7 selectable, each having a further resonator mirror 8th . 9 have, wherein the resonator mirror 9 at the same time the Auskoppelspiegel for the fundamental wavelength λ. For selecting the respective resonator branch 6 . 7 is the switching element 5 from the illustrated lower position, in which the laser beam is exclusive to the first resonator branch 6 is fed, in an upper, only shown in phantom position movable, in which a parallel deflection of the laser beam in the second resonator branch 7 he follows. In the first resonator branch 6 is a first nonlinear crystal 10 for generating the second harmonic with the wavelength λ / 2 and a second nonlinear crystal 11 for generating the third harmonic with the wavelength λ / 3, wherein between the second nonlinear crystal 11 and the switching element 5 a prism 21 and a dispersion prism 12 is arranged for wavelength-dependent deflection of the two converted wavelengths λ / 2 and λ / 3. In the variant shown, the dispersion prism is used 12 the deflection of the first converted wavelength λ / 2 of the laser array onto an absorber, not shown, while the second converted wavelength λ / 3 by means of a mirror 13 for decoupling parallel spaced to the fundamental wavelength λ of the second resonator branch is used. The laser radiation with The wavelength .lambda. / 3 then, like the fundamental wavelength .lambda., strikes one after the other at angles near the Brewster angle onto a dispersion prism 14 for generating convergent beams and finally at a common point to another dispersion prism 15 from which the different wavelengths of the laser beams are coupled along the same axis. As a result, a comparatively simple and compact design is realized, which is constructed with commercially available optical elements, so as to keep the production costs low at the same time.

Die 2 zeigt eine weitere Laseranordnung mit einem geringfügig abgewandelten Aufbau, wobei der gemeinsame Resonatorzweig einschließlich des beweglichen Umschaltelements 5 übereinstimmend mit der in 1 gezeigten Laseranordnung ausgeführt ist. In dem ersten Resonatorzweig ist zwischen den beiden nichtlinearen Kristallen 10, 11 zur internen Frequenzkonvertierung ein Verzögerungsplättchen 16 um die Strahlachse in Pfeilrichtung 17 schwenkbeweglich angeordnet. Die Grundwellenlänge λ und die zweite Harmonische weisen zunächst eine übereinstimmende p-Polarisation auf, wobei in Abhängigkeit von der Schwenkposition des Verzögerungsplättchens 16 beispielsweise eine vollständige p-Polarisation der zweiten Harmonischen eintritt, die eine weitere Konvertierung in die dritte Harmonische ausschließt, oder wobei in einer Zwischenstellung lediglich eine anteilige p-Polarisation der zweiten Harmonischen eingestellt wird, sodass der verbleibende s-polarisierte Anteil zu einer weiteren Konvertierung in die ebenfalls p-polarisierte dritte Harmonische führt. Hierdurch können die jeweils p-polarisierte zweite Harmonische mit der Wellenlänge λ/2 und die dritte Harmonische mit der Wellenlänge λ/3 mittels des Dispersionsprismas 12 problemlos auf ein weiteres, als Umlenkprisma dienendes Dispersionsprisma 18 abgelenkt werden. Die Vereinigung der Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen erfolgt dabei nach einer Umlenkung der zweiten Harmonischen bzw. der dritten Harmonischen an zwei Spiegeln 19, 20 bzw. der Grundwellenlänge an einem Prisma 22 mittels des im Strahlengang der zweiten Harmonischen bzw. der dritten Harmonischen sowie der aus dem zweiten Resonatorzweig ausgekoppelten Grundwellenlänge λ angeordneten Dispersionsprismas 14 zur Erzeugung konvergierender Strahlen, die in einem gemeinsamen Punkt auf das nachfolgende Dispersionsprisma 15 auftreffen, sodass die verschiedenen Wellenlängen λ, λ/2, λ/3 der Laserstrahlen gemeinsam oder alternativ entlang derselben Achse ausgekoppelt werden.The 2 shows a further laser arrangement with a slightly modified structure, wherein the common resonator branch including the movable switching element 5 coincident with the in 1 shown laser arrangement is executed. In the first resonator branch is between the two nonlinear crystals 10 . 11 for internal frequency conversion, a delay plate 16 around the beam axis in the direction of the arrow 17 arranged pivotally. The fundamental wavelength λ and the second harmonic initially have a matching p-polarization, wherein, depending on the pivot position of the retardation plate 16 For example, a complete p-polarization of the second harmonic occurs, which precludes further conversion to the third harmonic, or wherein in an intermediate position, only a proportionate p-polarization of the second harmonic is set, so that the remaining s-polarized portion for further conversion in which also leads p-polarized third harmonic. As a result, the respectively p-polarized second harmonic with the wavelength λ / 2 and the third harmonic with the wavelength λ / 3 by means of the dispersion prism 12 easily on another, serving as a deflecting prism dispersion prism 18 to get distracted. The combination of the beams of different wavelengths takes place after a deflection of the second harmonic or the third harmonic at two mirrors 19 . 20 or the fundamental wavelength at a prism 22 by means of the dispersion prisms arranged in the beam path of the second harmonic or the third harmonic as well as the fundamental wavelength λ coupled out of the second resonator branch 14 for generating convergent beams which are at a common point on the subsequent dispersion prism 15 so that the different wavelengths λ, λ / 2, λ / 3 of the laser beams are coupled together or alternatively along the same axis.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5850407 A [0002] US 5850407 A [0002]
  • JP 2000-338530 [0003] JP 2000-338530 [0003]
  • WO 01/93381 A1 [0003] WO 01/93381 A1 [0003]
  • JP 11-284269 [0004] JP 11-284269 [0004]
  • DE 102004028650 A1 [0005] DE 102004028650 A1 [0005]

Claims (11)

Festkörperlaser mit umschaltbaren Wellenlängen mit einer internen Frequenzkonvertierung und Auskopplung von Laserstrahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser einen gemeinsamen Resonatorzweig (1) mit einem aktiven Medium (3) sowie zwei weitere Resonatorzweige (6, 7) aufweist, und ein Umschaltelement (5) derart beweglich ausgeführt ist, dass wahlweise der erste Resonatorzweig (6) oder der zweite Resonatorzweig (7) beaufschlagt wird, und dass sowohl der aus dem ersten Resonatorzweig (6) ausgekoppelte Laserstrahl einer Harmonischen als auch der aus dem zweiten Resonatorzweig (7) ausgekoppelte Laserstrahl der Grundwellenlänge zur Zusammenführung der ausgekoppelten Laserstrahlen entlang derselben Achse auf ein Dispersionselement (15) treffen.Solid-state laser with switchable wavelengths with an internal frequency conversion and coupling of laser radiation with different wavelengths, characterized in that the laser has a common resonator branch ( 1 ) with an active medium ( 3 ) as well as two further resonator branches ( 6 . 7 ), and a switching element ( 5 ) is designed so that optionally the first resonator branch ( 6 ) or the second resonator branch ( 7 ) is applied, and that both from the first resonator branch ( 6 ) coupled out a harmonic laser beam as well as from the second resonator branch ( 7 ) decoupled laser beam of the fundamental wavelength for combining the decoupled laser beams along the same axis to a dispersion element ( 15 ) to meet. Festkörperlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltelement (5) als ein Spiegel ausgeführt ist.Solid state laser according to claim 1, characterized in that the switching element ( 5 ) is implemented as a mirror. Festkörperlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltelement (5) als ein Prisma ausgeführt ist.Solid state laser according to claim 1, characterized in that the switching element ( 5 ) is designed as a prism. Festkörperlaser nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltelement (5) als eine planparallele Platte, insbesondere als eine unbeschichtete Brewster-Platte, ausgeführt ist.Solid state laser according to claim 1, characterized in that the switching element ( 5 ) is designed as a plane-parallel plate, in particular as an uncoated Brewster plate. Festkörperlaser nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörperlaser in einem gemeinsamen Resonatorzweig (1) einen ersten Spiegel (2), ein Aktivmedium (3) sowie einen güteschaltenden Modulator, beispielsweise einen akustooptischen Modulator (4), aufweist, und den mittels des Umschaltelements (5)) beaufschlagbaren ersten Resonatorzweig (6) mit dem Resonatorspiegel (8) und zumindest einem nichtlinearen Kristall (10, 11) und alternativ beaufschlagbaren zweiten Resonatorzweig (7) mit dem Auskoppelspiegel (9) aufweist.Solid state laser according to at least one of the preceding claims, characterized in that the solid-state laser in a common resonator branch ( 1 ) a first mirror ( 2 ), an active medium ( 3 ) and a Q-switched modulator, such as an acousto-optic modulator ( 4 ), and by means of the switching element ( 5 )) acted upon first resonator branch ( 6 ) with the resonator mirror ( 8th ) and at least one non-linear crystal ( 10 . 11 ) and alternatively acted upon second resonator branch ( 7 ) with the Auskoppelspiegel ( 9 ) having. Festkörperlaser nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispersionselement (15) zur Zusammenführung der ausgekoppelten Laserstrahlen als unbeschichtetes Dispersionsprisma ausgeführt ist, welches von den p-polarisierten Laserstrahlen unter Winkeln nahe dem jeweiligen Brewsterwinkel getroffen wird, so dass diese beim Verlassen des Prismas (15) dieselbe Achse aufweisen.Solid state laser according to at least one of the preceding claims, characterized in that the dispersion element ( 15 ) is performed to merge the decoupled laser beams as an uncoated dispersion prism, which is struck by the p-polarized laser beams at angles close to the respective Brewster angle, so that these on leaving the prism ( 15 ) have the same axis. Festkörperlaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Dispersionsprisma (15) ein zusätzliches Dispersionsprisma (14), welches dem Prisma (15) gleicht, eingefügt und so platziert wird, dass die parallel zueinander auf dem Dispersionsprisma (14) eintreffenden Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen so auf das Prisma (15) abgelenkt werden, dass sie beim Verlassen des Prismas (15) dieselbe Achse aufweisen.Solid state laser according to claim 6, characterized in that before the dispersion prism ( 15 ) an additional dispersion prism ( 14 ), which corresponds to the prism ( 15 ), inserted and placed so that they are parallel to each other on the dispersion prism ( 14 ) incoming beams of different wavelengths so on the prism ( 15 ) are distracted when they leave the prism ( 15 ) have the same axis. Festkörperlaser nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Resonatorzweig (6) zwischen dem nichtlinearen Kristall (11) und dem Umschaltelement (5) ein Dispersionsprisma (12) zur Ablenkung und Auskopplung der frequenzkonvertierten Wellenlänge der Laserstrahlung angeordnet ist.Solid state laser according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the first resonator branch ( 6 ) between the nonlinear crystal ( 11 ) and the switching element ( 5 ) a dispersion prism ( 12 ) is arranged for deflecting and decoupling the frequency-converted wavelength of the laser radiation. Festkörperlaser nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spiegel (13) so ausgeführt ist, dass ein vom Dispersionsprisma (12) ausgekoppelter Strahl einer frequenzkonvertierten Wellenlänge (λ/2 oder λ/3) parallel zur optischen Achse des zweiten Resonatorzweigs (7) auf ein Dispersionsprisma (14) abgelenkt wird. (14)Solid state laser according to claim 7 and 8, characterized in that a mirror ( 13 ) is carried out so that one from the dispersion prism ( 12 ) decoupled beam of a frequency-converted wavelength (λ / 2 or λ / 3) parallel to the optical axis of the second resonator branch ( 7 ) on a dispersion prism ( 14 ) is distracted. ( 14 ) Festkörperlaser nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonatorzweig (6) mit zumindest zwei nichtlinearen Kristallen (10, 11) zur internen Frequenzkonvertierung ausgestattet ist, wobei der erste nichtlineare Kristall, beispielsweise LBO, vom Typ I und der zweite nichtlineare Kristall, beispielsweise LBO, vom Typ II ausgeführt sind und zwischen den nichtlinearen Kristallen (10, 11) ein einstellbares Verzögerungsplättchen (16) angeordnet ist, welches als Lambda-Plättchen für die Grundwellenlänge λ und als Lambda-Halbe-Plättchen für die erste Harmonische λ/2 ausgeführt ist, sodass die konvertierte Laserstrahlung der zweiten und/oder der dritten Harmonischen dieselbe p-Polarisation wie die Grundwellenlänge aufweist.Solid state laser according to at least one of the preceding claims, characterized in that the resonator branch ( 6 ) with at least two nonlinear crystals ( 10 . 11 ) for internal frequency conversion, wherein the first non-linear crystal, for example LBO, type I and the second non-linear crystal, for example LBO, type II are designed and between the non-linear crystals ( 10 . 11 ) an adjustable delay plate ( 16 ), which is designed as a lambda plate for the fundamental wavelength λ and as a lambda half-plate for the first harmonic λ / 2, so that the converted laser radiation of the second and / or the third harmonic has the same p-polarization as the fundamental wavelength , Festkörperlaser nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsplättchen (16) zur Konvertierung eines ersten Strahlungsanteils in die zweite Harmonische und eines zweiten Strahlungsanteils in die dritte Harmonische in einer Zwischenstellung positionierbar ist.Solid state laser according to claim 10 or 11, characterized in that the delay plate ( 16 ) is positionable for converting a first radiation component into the second harmonic and a second radiation component into the third harmonic in an intermediate position.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5850407A (en) 1997-11-25 1998-12-15 Lightwave Electronics Corporation Third-harmonic generator with uncoated brewster-cut dispersive output facet
JPH11284269A (en) 1998-03-13 1999-10-15 Sei Josan Solid laser third harmonic ultraviolet light output resonator structure
JP2000338530A (en) 1999-05-25 2000-12-08 Nec Corp Wavelength conversion device for laser light and method for its conversion
WO2001093381A1 (en) 2000-06-02 2001-12-06 Coherent, Inc. Passively modelocked harmonic-generating laser
DE102004028650A1 (en) 2004-06-15 2006-01-12 Lpkf Laser & Electronics Ag Intra-cavity frequency-tripled laser has optical resonator with two mirrors facing each other, with two nonlinear crystals, tilted optically-flat plate, laser crystal and Q-switch modulator between them
DE102007002472B4 (en) * 2007-01-11 2009-07-23 Lpkf Laser & Electronics Ag Multi-channel laser

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5850407A (en) 1997-11-25 1998-12-15 Lightwave Electronics Corporation Third-harmonic generator with uncoated brewster-cut dispersive output facet
JPH11284269A (en) 1998-03-13 1999-10-15 Sei Josan Solid laser third harmonic ultraviolet light output resonator structure
JP2000338530A (en) 1999-05-25 2000-12-08 Nec Corp Wavelength conversion device for laser light and method for its conversion
WO2001093381A1 (en) 2000-06-02 2001-12-06 Coherent, Inc. Passively modelocked harmonic-generating laser
DE102004028650A1 (en) 2004-06-15 2006-01-12 Lpkf Laser & Electronics Ag Intra-cavity frequency-tripled laser has optical resonator with two mirrors facing each other, with two nonlinear crystals, tilted optically-flat plate, laser crystal and Q-switch modulator between them
DE102007002472B4 (en) * 2007-01-11 2009-07-23 Lpkf Laser & Electronics Ag Multi-channel laser

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