DE2011322A1

DE2011322A1 - Laser arrangement

Info

Publication number: DE2011322A1
Application number: DE19702011322
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.rer.nat 8033 Planegg; Baumgartner Viktor 8022 Griinwald Röß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-10
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1971-09-23
Also published as: DE2011322B2; DE2011322C3

Description

Laseranordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Laseranordnung mit einem Mehrplatten-Resonanzreflektor und wenigstens einer mit Flüssigkeit gefüllten Küvette. Laser assembly The invention relates to a laser assembly with a multi-plate resonance reflector and at least one filled with liquid Cuvette.

Der Mehrplatten-Resonanzreflektor ist ein insbesondere in Riesenimpuls-Lasergeräten wegen seiner hohen Energiebelastbarkeit und seiner frequenzselektiven Eigenschaften häufig verwendetes optisches Bauelement..Er besteht in der Regel aus mehreren planparallelen Platten mit unterschiedlichem Brechungsindex, so daß än den Grenzfiächen zweier benachbarter Platten die Strahlung teilweise reflektiert wird.The multi-plate resonance reflector is particularly useful in giant pulse laser devices because of its high energy capacity and its frequency-selective properties Often used optical component .. It usually consists of several plane-parallel Plates with different refractive indices, so that the interfaces between two neighboring plates, the radiation is partially reflected.

Ein weiteres, in der Lasertechnik häufig verwendetes optisches Bauelement ist die mit einer meist organischen Farbstofflösung gefüllte Küvette. Sie dient beispielsweise als Güteschalter im Resonator oder als Prequenzumsetzer für die stimulierte Strahlung.Another optical component often used in laser technology is the cuvette filled with a mostly organic dye solution. she serves for example as a Q-switch in the resonator or as a frequency converter for the stimulated Radiation.

Bei Verwendung eines Mehrplatten-Resonanzreflektors und einer eine Farbstoffldsung enthaltenden Küvette in einer Laseranordnung besteht'das Problem, die planparallelen Außenflächen der Küvette und des Mehrplatten-Resonanz reflektors in befriedigender Weise senkracht zur Richtung der etimulierten Strahlung einzujustieren. Die beiden optischen Bauelemente müssen dazu sowohl gegen das stimulierbare Medium als auch gegeneinander sauber ausgerichtet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Mehrplatten-Resonanzreflektor als eine reflektierende Fläche eines Resonators ausgebildet ist. Eine unsaubere Justierung führt in diesem Fall zu axialen und transversalen Schwingungstypen höherer Ordnung im Resonator und/oder zu erhöhten Verlusten. Diese können sowohl durch eine Dejustierung des Mehrplatten-Resonanzreflektors als auch der im Strahlengang im Resonator angeordneten Küvette erzeugt werden. Durch die gleichzeitige Verwendung dieser beiden optischen Bauelemente wirken sich verständlicherweise thermische Verformungen während des Betriebs stärker aus als bei Verwendung nur eines dieser beiden Bauelemente.When using a multi-plate resonance reflector and a Cuvette containing dye solution in a laser arrangement, there is the problem of the plane-parallel outer surfaces of the cuvette and the multi-plate resonance reflector to adjust in a satisfactory manner perpendicular to the direction of the etimulated radiation. The two optical components must both against the stimulable Medium as well as against each other are neatly aligned. This is particular then the case when the multi-plate resonant reflector as a reflective surface a resonator is formed. In this case, an improper adjustment will result to axial and transverse vibration types of higher order in the resonator and / or to increased losses. This can be caused by a misalignment of the multi-plate resonance reflector as well as the cuvette arranged in the beam path in the resonator. By the simultaneous use of these two optical components have an understandable effect thermal deformations during operation are more pronounced than during use only one of these two components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung anzugeben, die die geschilderte Justierung auch bei Verwendung mehrerer voneinander getrennter Farbstofflösungen zusammen mit einem Mehrplatten-Resonanzreflektor auf die Justierung nur eines einzigen derartigen optischen Bauelementes zurückführt.The invention is based on the object of specifying an arrangement the described adjustment even when using several separate ones Dye solutions together with a multi-plate resonance reflector on the adjustment returns only a single such optical component.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Mehrplatten-Resonanzreflektor und die Küvette als eine Baueinheit dadurch ausgebildet sind, daß der Mehrplatten-Resonanzreflektor aus aneinandergefügten Platten und Ringen aufgebaut ist, so daß zwischen zwei benachbarten Platten ein Hohlraum entsteht, und daß wenigstens einer der Hohlräume mit Flüssigkeit gefüllt ist.This object is achieved according to the invention in that the multi-plate resonance reflector and the cuvette are designed as a structural unit in that the multi-plate resonance reflector is constructed from plates and rings joined together, so that between two adjacent Plates create a cavity, and that at least one of the cavities with liquid is filled.

Ein einfacher Aufbau dieser Baueinheit wird dadurch grzielt, daß die Platten und Ringe optisch plangeläppt und aneinandergesprengt sind.A simple construction of this unit is achieved in that the Plates and rings are optically lapped and blasted together.

Um iibersichtliche Verhältnisse im Dämpfungsverlauf des Mehrplatten-Resonanzreflektors zu erhalten, ist es vorteilhaft, daß die Hohlräume und die Platten jeweils mit der gleichen optischen Dicke ausgeführt sind.To get a clear overview of the attenuation curve of the multi-plate resonance reflector To obtain, it is advantageous that the cavities and the plates each with the the same optical thickness are carried out.

Bei der Verwendung dieser Baueinheit mit flüssigkeitsge gefüllten Hohlräumen und zusätzlichen luftgefüllten Hohlräumen ist darauf zu achten, daß die Ringe der mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume um den Faktor n des Brechungsindexes der eingefüllten Flüssigkeit schmaler als die jenigen Ringe der mit Luft gefüllten Hohlräume ausgeführt sind.When using this unit with liquid filled Cavities and additional air-filled cavities, care must be taken that the Rings of the cavities filled with liquid by the factor n of the refractive index the filled liquid is narrower than the rings of those filled with air Cavities are executed.

Vorteilhafte Materialien für die Platten und klinge sind Quarz, Saphir, BK7 oder hochbrechendes Glas.Advantageous materials for the plates and blade are quartz, sapphire, BK7 or high index glass.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Ringe mit wenigstens einer radialen Öffnung zum Einfüllen der entsprechenden Flüssigkeit versehen sind.A preferred embodiment is that the rings with at least a radial opening for filling in the corresponding liquid are provided.

Eine Weiterbildung besteht darin, daß wenigstens die Ringe der mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume mit zwei Öffnungen versehen sind, die über Anschlußstutzen an einen geschlossenen Kreislauf der Flüssigkeit angeschlossen sind.A further development is that at least the rings with Liquid-filled cavities are provided with two openings, which have connecting pieces are connected to a closed circuit of the liquid.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden.Based on the embodiments shown in the drawing the invention will be explained in more detail.

Es zeigen Fig.la einen Schnitt durch eine aus drei Platten bestehende Baueinheit nach der Erfindung, Fig.lb die in Fig.la dargestellte Baueinheit in der Aufsicht, Fig.2 einen Schnitt durch eine aus fünf Platten bestehende Baueinheit nach der Erfindung, Fig. 3 eine schematische DlrstelLung der Laseranordnung mit einem geschiossenen Kreislauf für die F@üssigkeit der Küvette, Die in den Figuren dargestellte, als Mehrplatten-Resonanzreflektor und gleichzeitig als Küvette ausgebildete Baueinheit ist mit kreisförmigen Platten. 1 und zwischen den Platten liegenden Ringen 2 ausgeführt. Die nicht näher dargestellte Halterung für diese Baueinheit ist in der Laseranordnung gegen das stimulierbare Medium justierbar ausgeführt. Die Platten und die Ringe der Baueinheit bestehen aus einem hochbrechenden Glas. Sie sind an ihren Stirnflächen plangeläppt und aneinandergesprengt.There Fig.la show a section through one consisting of three plates Unit according to the invention, Fig.lb the unit shown in Fig.la in the Top view, FIG. 2 a section through a structural unit consisting of five plates according to the invention, 3 shows a schematic illustration of the laser arrangement with a closed circuit for the liquid in the cuvette, which is shown in the figures shown, designed as a multi-plate resonance reflector and at the same time as a cuvette Assembly is with circular plates. 1 and rings lying between the plates 2 executed. The bracket, not shown, for this unit is shown in the laser arrangement executed adjustable against the stimulable medium. The plates and the rings of the assembly are made of high refractive index glass. You are on their front surfaces lapped flat and blasted together.

Das in Fig. 1a dargestellte Ausführungsbeispiel dieser Baueinheit besteht aus drei Platten 1 und zwei Ringen 2.The embodiment of this unit shown in Fig. 1a consists of three plates 1 and two rings 2.

Die Platten 1 weisen die optische Dicke h1 und die Ringe 2 die optische Dicke h2 auf. Unter der optischen Dicke einer Platte soll die mit dem Kehrwert des Brechungsindexes n multiplizierte räumliche Dicke verstanden werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der eine Hohlraum mit Flüssigkeit 3 und der andere Hohlraum mit Luft 4 gefüllt. Der die Flüssigkeit einschließende Ring 2 weist an seinem Umfang eine radiale Öffnung 5 auf, durch die der Hohlraum mit Flüssigkeit gefüllt bzw. entleert werden kann. Als Verschluß dieses Hohlraumes läßt sich ein Glasstöpsel oder ein den Ring an seinem gesamten Umfang umschließendes elastisches Band 6 verwenden.The plates 1 have the optical thickness h1 and the rings 2 the optical thickness Thickness h2 on. The optical thickness of a plate should be that of the reciprocal of the Refractive index n multiplied spatial thickness can be understood. In the illustrated The exemplary embodiment is one cavity with liquid 3 and the other cavity filled with air 4. The ring 2 enclosing the liquid has on its circumference a radial opening 5 through which the cavity is filled or filled with liquid. can be emptied. A glass stopper can be used to close this cavity or use an elastic band 6 surrounding the ring over its entire circumference.

Das in Fig.2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Baueinheit ist aus fünf Platten 1 mit der Dicke hl aufgebaut. Zwischen je zwei benachbarten Platten befindet sich ein Ring 2 mit der optischen Dicke h2. Zwei der zwischen zwei Platten 1 liegenden Hohlräume sind mit einer organischen Flüssigkeit gefüllt. Eine der beiden Flüssigkeiten stellt einen sättigbaren Absorber zur Güteschaltung des Resonators eines Riesenimpulslasers dar. Derartige Flüssigkeiten sind beispielsweise in der Literaturstelle "Zeitschrift für Naturforschung", Band 20a(1965), H.5, S.669-700, genannt. Die andere der beiden Flüssigkeiten ist ebenfalls eine die sie durchdringende Strahlung nichtlinear beeinflussende Farbstofflösung. Sie dient beispielsweise der Frequenzumsetzung, Der rechte der beiden mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume ist mit zwei an dem betreffenden Ring radial angeordneten Anschlußstutzen 7, 7' versehen, um die Flüssigkeit an einen in Fig.3 dargestellten geschlossenen Kreislauf anzuschließen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Flüssigkeit, wie es bei Riesenimpulslasern häufig der Fall ist, durch die intensive Strahlung teilweise zerstört wird. Die entstehenden Rückstände können in dem Kreislauf ausgefiltert werden.The embodiment of the unit shown in Figure 2 is from five plates 1 built with the thickness hl. Between every two adjacent plates there is a ring 2 with the optical thickness h2. Two of the between two cavities 1 lying flat are filled with an organic liquid. One of the two liquids is a saturable absorber for Q-switching of the resonator of a giant pulse laser. Such liquids are for example in the reference "Zeitschrift für Naturforschung", Volume 20a (1965), H.5, S.669-700, called. The other of the two liquids is also one that penetrates them Dye solution that has a non-linear effect on radiation. It is used for example Frequency conversion, the right of the two fluid-filled cavities is provided with two connecting pieces 7, 7 'arranged radially on the respective ring, to connect the liquid to a closed circuit shown in Figure 3. This is particularly advantageous when the liquid, as is the case with giant pulse lasers is often the case, through which intense radiation is partially destroyed. the Any residues that arise can be filtered out in the circuit.

Vorteilhafterweise werden diejenigen Flüssigkeiten, die fUr ihre Arbeitsweise eine hohe Energiedichte der sie durchsetzenden Strahlung benötigen, in den dem stimulierbaren Medium zugekehrten Hohlräumen des Mehrplatten-Resonanzreflektors angeordnet. In dem gezeichneten Beispiel ist dies dadurch angedeutet, daß die aus dem stimulierbardn Medium kommende Strahlung 8 zuerst die Seite der mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume des Mehrplatten-Resonanzreflektors durchdringt. In Richtung der die Strahlung 8 4ymbolisierenden Pfeile folgen der Reihe nach die Flüssigkeit zur Frequenzumsetzung, die Schaltflüssigkeit und zwei Luftapalte. Gegebenenfalls kann auch der die SchaltflQssigkeit beinhaltende Ring mit zwei Anschlußstutzen und einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf versehen werden.Advantageously, those liquids that are necessary for their mode of operation require a high energy density of the radiation penetrating them, in the stimulable Medium-facing cavities of the multi-plate resonance reflector arranged. In In the example shown this is indicated by the fact that the from the stimulierbardn Medium incoming radiation 8 first the side of the liquid-filled cavities of the multi-plate resonance reflector penetrates. In the direction of the radiation 8 4 symbolizing arrows follow in sequence the fluid for frequency conversion, the switching fluid and two air gaps. If necessary, the switching fluid can also be used containing ring with two connecting pieces and a closed liquid circuit be provided.

Die aus dem Mehrplatten-Resonanzreflektor und der flüssigkeitsgefüllten Kiivette bestehende Baueinheit läßt sich außer als Resonatorspiegel auch in vorteilhafter Weise in der Kaskadenschaltung zweier stimulierbarer Medien verwenden, in der das zweite stimulierbare Medium mit einer Oberwelle der Strahlung 8 des stimulierbaren Mediums gepumpt wird. Dies kann z.B. in der Weise geschehen, daß ein nichtlinearer Kristall zum Zweck der Frequenzvervielfachung im Laserresonator vorgesehen wird. Es ist dabei von Vorteil, diesen Kristall in die Baueinheit einzubeziehen, wobei er in einer ersten Ausführung eine der Platten darstellen kann, in einer zweiten Ausführung in einem der Zwischenräume in eine Immersionsflüssigkeit eingebracht wird.The one from the multi-plate resonance reflector and the liquid-filled In addition to being used as a resonator mirror, the existing unit can also be used advantageously Use in the cascade connection of two stimulable media in which the second stimulable medium with a harmonic of radiation 8 of the stimulable Medium is pumped. This can be done, for example, in such a way that a non-linear Crystal is provided for the purpose of frequency multiplication in the laser resonator. It is advantageous to include this crystal in the structural unit, with in a first embodiment it can represent one of the panels, in a second one Execution introduced into an immersion liquid in one of the interstices will.

Bei der Verwendung von Rubin- oder Neodymlasern ist es günstig, die optische Dicke der Platten und Ringe bei Materialien, wie Quarz, Saphir, BK7 oder hochbrechendem Glas zwischen 0,5 und 3 mm auszuführen.When using ruby or neodymium lasers, it is beneficial to use the optical thickness of the plates and rings for materials such as quartz, sapphire, BK7 or high refractive glass between 0.5 and 3 mm.

Die in Fig.3 schematisch dargestellte Laser-Riesenimpulsanordnung enthält das stimulierbare Medium 9 und den das stimulierbare Medium einschließenden Resonator. Der Resonator besteht aus einem 900-Prisma 10 und der aus dem Mehrplatten-Resonanzreflektor und der Küvette bestehenden Baueinheit. Die in der Küvette enthaltene Flüasigkeit ist an einen geschlossenen Kreislauf angeschlossen. Dieser setzt sich aus den rohrförmigen Verbindungen 11, der Pumpe 12 und den beiden Puffergefäßen 13 zusammen. In den Puffergefäßen befinden sich Filter 14, die die durch die hohe Energiedichte der Riesenimpulsstrahlung zerstörten Teile der die Küvette durchfließenden Farbstofflösung zurückhalten.The giant laser pulse arrangement shown schematically in FIG contains the stimulable medium 9 and those including the stimulable medium Resonator. The resonator consists of a 900 prism 10 and that of the multi-plate resonance reflector and the existing cuvette unit. The liquid contained in the cuvette is connected to a closed circuit. This is made up of the tubular Connections 11, the pump 12 and the two buffer vessels 13 together. In the buffer vessels there are filters 14, which by the high energy density of the giant impulse radiation hold back destroyed parts of the dye solution flowing through the cuvette.

3 Figuren 6 Patentansprüche3 Figures 6 claims

Claims

P a t e n t a n s n r u c h e 1. Laser arrangement with a multi-panel resonance reflector and at least one cuvette filled with liquid, which can not be used It is not noted that the multi-plate resonance reflector and the cuvette as one structural unit are formed in that the multi-plate resonance reflector is made of joined together Plates (1) and rings (2) is constructed so that between two adjacent plates (1) -a cavity is created, and that at least one of the cavities with a liquid is filled.

2. Laser arrangement according to claim 1, characterized in that the Plates and rings are optically lapped and blasted together.

3. Laser arrangement according to claim 1 or 2, thereby marked-eichnet, that de cavities and the plates (1) each with the same. optical thickness executed are.

4. Laser arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the plates (1) and rings (2) made of one of the materials quartz, sapphire, BK7 or high-index glass.

5. Laser arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that that at least the rings (2) of the liquid-filled cavities with at least e-iner radial opening (5) are provided.

6. Las @ ranordnun @ after @inem the @spriche 2 to 5, thereby marked @ hnet, that at least the rings (2) of the hollow spaces filled with liquid with two openings hurt are provided, to which a closed circle @@ f der via connection nozzles (@, 7 ') Liquid is connected.