專利名稱：具有優(yōu)選的無源模式鎖定的短脈沖激光設(shè)備和用于其的多次反射望遠(yuǎn)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有優(yōu)選的無源模式鎖定的短脈沖激光器設(shè)備，其具有諧振器，該諧振器包括激光晶體以及定義長(zhǎng)的諧振器臂和短的諧振器臂的一些鏡子，一個(gè)臂形成泵光束射入鏡，并且另一個(gè)形成激光光束射出器，并且該設(shè)備具有多次反射望遠(yuǎn)鏡，其增加諧振器長(zhǎng)度并且和諧振器臂之一相關(guān)聯(lián)，使用鏡子構(gòu)成該望遠(yuǎn)鏡以在耦合進(jìn)這些鏡子之間的空間的激光光束射出返回剩余諧振器之前，在多個(gè)鏡子之間多次前后反射該激光光束，在鏡子上的順序離心反射點(diǎn)關(guān)于彼此偏置。
相似的，本發(fā)明涉及用于短脈沖激光設(shè)備的多次反射望遠(yuǎn)鏡，其用于增加它的諧振器長(zhǎng)度，使用鏡子構(gòu)成該多次反射望遠(yuǎn)鏡使得在耦合進(jìn)這些鏡子之間的空間的激光光束被射出返回剩余激光設(shè)備之前，在多個(gè)鏡子之間多次前后反射該激光光束，在鏡子上的順序離心反射點(diǎn)關(guān)于彼此偏置。
近來，對(duì)短脈沖激光設(shè)備的興趣逐漸增加，因?yàn)榭紤]在毫微微秒范圍中極短的脈沖持續(xù)時(shí)間，且峰值脈沖輸出＞1MW，可以制造科學(xué)和工業(yè)方面各不相同的設(shè)備。因此，這種具有在毫微微秒范圍中的脈沖持續(xù)時(shí)間的短脈沖激光設(shè)備可以用于在電磁輻射和物體之間的相互作用的時(shí)間分辨研究。另一方面，考慮材料處理中的小型化的增加，可以精確和高速地生產(chǎn)最精密的結(jié)構(gòu)。具有高輸出脈沖能量和高重復(fù)速率的毫微微秒激光設(shè)備是理想的設(shè)備。在這個(gè)方面需要的是一種激光設(shè)備，其以10MHz量級(jí)的脈沖重復(fù)速率產(chǎn)生具有10fs量級(jí)的脈沖持續(xù)時(shí)間以及例如25到30nJ的能量的激光脈沖。因?yàn)橄啾仍缦鹊募す庠O(shè)備，在一般的鈦-藍(lán)寶石-fs激光器中需要的脈沖重復(fù)速率在毫微微秒范圍中相對(duì)低(例如，以10MHz的量級(jí)而不是以80MHz的量級(jí))，可以分別實(shí)現(xiàn)較高的脈沖峰值輸出，或較高的脈沖能量，這正是材料處理中需要的。但是，這種相對(duì)低的重復(fù)速率反過來意味著激光諧振器中相對(duì)長(zhǎng)的脈沖往返時(shí)間，僅僅通過計(jì)算得到諧振器長(zhǎng)度增加，例如，從2m到16m，從而造成激光設(shè)備的尺寸增加。
基于早先由D.Herriott et al公布的，“Off-Axis paths in SphericalMirror Interferometers”，Applied Optics，1964年4月，vol.3，No.4，pp.523-526，之后由S.H.Cho et al提出脈沖往返時(shí)間的變長(zhǎng)。在文章”Generation of 90-nJ pulses with a 4-MHz repetition-rate Kerr-lens mode-locked TiAl2O3laser operation with net positive and negative intracavitydispersion”，optics letters，2001年4月15日，vol.26，No.8，pp.560-562中，通過提供多通道諧振器部分，這里也被稱為“多次反射望遠(yuǎn)鏡”或簡(jiǎn)單地稱為“望遠(yuǎn)鏡”(根據(jù)A.Poppe et al的文章，“A Sub-10fs，2.5-MW TiSapphire Oscillator”，Ultrafast optics 1999，pp.154-157，Ascona，瑞士(1999))，因此因?yàn)楸舜讼鄬?duì)布置的鏡子上的多次反射，通過在這個(gè)諧振器部分中的多個(gè)通道增加了脈沖往返的持續(xù)時(shí)間，并且由此降低了重復(fù)速率。在這個(gè)方式中，可以增加每個(gè)往返中射出的脈沖部分的能量部分。
但是，這些已知光學(xué)設(shè)備，或望遠(yuǎn)鏡的缺點(diǎn)分別在于，對(duì)于激光諧振器仍然需要相對(duì)大的尺寸，使得激光設(shè)備的總的尺寸得到相對(duì)體積大的設(shè)備。另外，在現(xiàn)有的激光設(shè)備中，激光輻射的穩(wěn)定性也有問題，并且必須考慮到望遠(yuǎn)鏡將使得激光光束的橫截面的圖像為了穩(wěn)定性的目的必須盡可能好地適于剩余的諧振器。但是，在現(xiàn)有設(shè)備中，情況是已經(jīng)在望遠(yuǎn)鏡的反射鏡的位置中存在些許不精確，并且因此已經(jīng)發(fā)生相對(duì)小的諧振器長(zhǎng)度改變，造成光束橫截面的實(shí)質(zhì)上的改變，結(jié)果諧振器總的來說不穩(wěn)定。另外，對(duì)于Cho等人的文章中的激光設(shè)備有一缺點(diǎn)，即，其通過望遠(yuǎn)鏡反射鏡之一中的切口將激光光束射入望遠(yuǎn)鏡部分，并且通過在鏡子中的相應(yīng)切口再次從這個(gè)望遠(yuǎn)鏡中射出，鏡子的設(shè)計(jì)很復(fù)雜，并且它的生產(chǎn)存在問題。
因此，本發(fā)明的目的是允許通過增加仍然具有相對(duì)小的諧振器尺寸的激光設(shè)備中的脈沖往返時(shí)間而增加最初定義的短脈沖激光設(shè)備中的峰值脈沖輸出；另外，使得望遠(yuǎn)鏡很好的適應(yīng)剩余的諧振器，并且因此，提供在激光光束產(chǎn)生中的高穩(wěn)定性，并且易于進(jìn)行對(duì)諧振器部分的精密調(diào)整。另外，本發(fā)明的目的是提供簡(jiǎn)單的適應(yīng)性裝置，用于將激光光束射入和射出諧振器的望遠(yuǎn)鏡區(qū)域。
本發(fā)明最初定義的類型的短脈沖激光器布置的特征在于望遠(yuǎn)鏡僅具有一個(gè)曲面，優(yōu)選的凹面鏡，以及平面鏡，該平面鏡的位置至少基本上對(duì)應(yīng)于具有兩個(gè)曲面鏡的假想多次反射布置的中心，由此望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)曲面鏡還包括假想的其他曲面鏡的反射點(diǎn)。
相似的，本發(fā)明提供如最初定義的望遠(yuǎn)鏡，并且包括特征性特性作為望遠(yuǎn)鏡的反射鏡，僅提供一個(gè)曲面，優(yōu)選凹面鏡，以及平面鏡，平面鏡的位置至少基本上對(duì)應(yīng)于具有兩個(gè)曲面鏡的假想多次反射布置的中心，由此望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)曲面鏡還包括假想的其他曲面鏡的反射點(diǎn)。
因?yàn)樯鲜鲈O(shè)計(jì)，望遠(yuǎn)鏡的尺寸實(shí)際上只有一半并且“被折疊”。這個(gè)方法是基于發(fā)現(xiàn)當(dāng)在曲面鏡上反射時(shí)，激光光束的波陣面呈現(xiàn)近似彎曲的區(qū)域，之后波陣面改變直到它在相對(duì)布置的鏡子上反射使得它對(duì)應(yīng)于在那里占主導(dǎo)的曲面，在其中心實(shí)現(xiàn)波陣面是平面的情況；在這個(gè)地方根據(jù)本發(fā)明布置平面鏡。除了由此獲得的尺寸的減少，實(shí)質(zhì)上還可以看到一實(shí)質(zhì)上的優(yōu)點(diǎn)，即，可以比彎曲底基鏡(substratemirror)更低廉的價(jià)格生產(chǎn)平面鏡(通常在激光諧振器中使用絕緣材料的多層鏡子)。作為另外的優(yōu)點(diǎn)其使得對(duì)于這個(gè)射入激光光束，或射出激光光束的設(shè)備，當(dāng)在曲面鏡和平面鏡之間的近似中心發(fā)生射入和射出時(shí)，足夠的空間可用，這是因?yàn)樵诙啻畏瓷涞倪^程中創(chuàng)建的相鄰的光束路徑相對(duì)寬的隔開，使得，如將在后面描述的，可以安裝合適的射入和射出鏡分別用于毫無問題地“分解”一個(gè)光束，或光束路徑。通過這樣，另一方面，可以制造用于多次反射的鏡子而沒有任何切口，通孔等。
考慮激光輻射的穩(wěn)定性以及應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡的反射鏡的設(shè)計(jì)，以及在操作期間鏡子盡可能低的負(fù)載，進(jìn)一步證明以下所述是有益的如果在一個(gè)曲面鏡上，在假想的圓周線上，以對(duì)應(yīng)于彼此的弧距離交替布置這個(gè)鏡子的反射點(diǎn)和假想的另一曲面鏡的反射點(diǎn)。因此，通過這個(gè)設(shè)備，將不會(huì)存在在望遠(yuǎn)鏡的反射鏡之間激光輻射的光束路徑的“交錯(cuò)”，而是，在多反射期間激光光束遵循的光束路徑將是Z字形的，對(duì)應(yīng)于近似圓柱的表面或在鏡子之間的截頭圓錐體的表面。
考慮對(duì)于在生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用中短脈沖激光設(shè)備的設(shè)計(jì)，脈沖往返的增加另外適于在一個(gè)曲面鏡上提供總共八個(gè)反射點(diǎn)的情況。
為了激光輻射的穩(wěn)定性，并且在望遠(yuǎn)鏡和諧振器的適應(yīng)期間，如果在鏡子和凹面鏡的曲率半徑之間的距離對(duì)應(yīng)于下面關(guān)系是有益的L/R=1±(1+cosα)/2---(1)]]>其中，L是在曲面鏡和平面鏡之間的距離的兩倍，R是曲面鏡的曲率半徑，并且α是在實(shí)際上和一個(gè)曲面鏡相關(guān)聯(lián)并位于圓周線上的兩個(gè)各自連續(xù)的反射點(diǎn)之間的中心角。
為了簡(jiǎn)單，穩(wěn)定的實(shí)施例，這里進(jìn)一步提供望遠(yuǎn)鏡的曲面鏡是凹面鏡，對(duì)其保持下面的關(guān)系L/R=1-(1+cosα)/2---(2)]]>如上所述，通過具有望遠(yuǎn)鏡的“折疊”的本發(fā)明的設(shè)計(jì)，提供在望遠(yuǎn)鏡的區(qū)域中激光光束的合適射入和射出，并且因此，根據(jù)的本發(fā)明的短脈沖激光設(shè)備的特別有益的實(shí)施例的特征在于，在曲面鏡和平面鏡之間的中心，在這兩個(gè)鏡子的光束路徑之一的路徑中提供用于激光光束的射入和射出鏡。
最后，為了穩(wěn)定性的目的，為了望遠(yuǎn)鏡更好的適于剩余的諧振器，如果望遠(yuǎn)鏡和長(zhǎng)諧振器臂相關(guān)聯(lián)是特別有益的。即，調(diào)查示出在長(zhǎng)的諧振器臂，具有相對(duì)大的橫截面的激光光束可用于射入望遠(yuǎn)鏡部分，其中，通過本發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)，在望遠(yuǎn)鏡部分的不同反射期間，在再次射出并提供給剩余的諧振器部分之前，激光光束的橫截面僅輕微改變，該激光光束實(shí)際上在射入期間具有相同的橫截面。通過此，任意可能的小的長(zhǎng)度改變，也就是，在望遠(yuǎn)鏡的透鏡之間的距離的小的改變幾乎不產(chǎn)生影響，這是因?yàn)檫@個(gè)光束橫截面基本沒有改變。以這種方式，容易地實(shí)現(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡和剩余的諧振器之間的最優(yōu)適應(yīng)。
在下面，將通過優(yōu)選的示例性實(shí)施例的方式更為詳細(xì)的描述本發(fā)明，在附圖中示出了實(shí)施例，但是，并不限于此。其中，

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的具有望遠(yuǎn)鏡的短脈沖激光設(shè)備的配置的示意性表示；圖2示出了當(dāng)布置在安裝盤上時(shí)的這種短脈沖激光設(shè)備，并且示意性的示出了在望遠(yuǎn)鏡的區(qū)域中的射入和射出的激光光束；圖3示意性的示出了具有兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡凹面鏡的現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡的視圖；圖4和5示意性的示出了在其上具有反射點(diǎn)的這個(gè)望遠(yuǎn)鏡反射鏡；圖6示出了通過提供平面望遠(yuǎn)鏡反射鏡，在根據(jù)圖3的這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的“折疊”期間的假想的中間步驟；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明形成的、具有凹面鏡和平面鏡的望遠(yuǎn)鏡的視圖，還示意性示出了射入望遠(yuǎn)鏡的激光光束和從望遠(yuǎn)鏡射出的激光光束；圖8示出了圖7的望遠(yuǎn)鏡凹面鏡，其具有根據(jù)圖4和5的示意性視圖中的反射點(diǎn)；圖9在視圖中示出了橫向方向上的激光光束的半徑R(mm)與諧振器中的激光光束通過的距離x(m)的關(guān)系曲線，其具有短諧振器臂，長(zhǎng)諧振器臂和在其間的相關(guān)聯(lián)的望遠(yuǎn)鏡；圖10在視圖中并且通過四個(gè)實(shí)例的方式示出了光束直徑的改變與在望遠(yuǎn)鏡反射鏡之間的空間的關(guān)系曲線，從而示出考慮到穩(wěn)定性激光光束的適應(yīng)性；并且圖11、12、13、14和15是類似于圖9的視圖，示出了橫向光束半徑R’與在五個(gè)實(shí)際設(shè)備中通過的距離x的關(guān)系曲線。
在圖1中，示意性的示出了短脈沖激光設(shè)備11，其中，例如，本質(zhì)上已知的克爾透鏡模式鎖定原理用于產(chǎn)生短脈沖激光。
根據(jù)圖1，激光設(shè)備1包括諧振器12，向其提供，例如，泵光束13、氬激光光束。例如，在圖1中為了簡(jiǎn)化的目的省略了諸如泵光束本身和激光光束，并且其是現(xiàn)有技術(shù)的一部分。
在通過透鏡L1和分色鏡之后，泵光束13激發(fā)激光晶體14，在本實(shí)例中是鈦:藍(lán)寶石(Ti:S)固體激光晶體。分色鏡M1可由泵光束13透過，但是對(duì)于Ti:S激光光束高度反射。這個(gè)激光光束15(諧振器光束)之后照射在激光反射鏡M2上并且由其反射到激光反射鏡M3。這個(gè)激光反射鏡M3再次反射激光光束到激光反射鏡M4，并且激光光束15從那里反射回到激光反射鏡M3、M2和M1，第二次通過激光晶體14。這個(gè)包括反射鏡M2、M3和M4的諧振器部分形成所謂的短諧振器臂16，其在所示的實(shí)例中是Z形狀的。
之后，激光光束15從反射鏡M1反射到激光反射鏡M5并且從后者到激光反射鏡M6和到另外的激光反射鏡M7，從而形成第二Z折疊的諧振器臂17，提供其作為長(zhǎng)諧振器臂17。從激光反射鏡M7，激光光束15進(jìn)入僅在圖1中示意性的示出的望遠(yuǎn)鏡18，并且從那里到達(dá)用作射出的端鏡OC。經(jīng)這個(gè)射出端鏡OC，激光光束15的一部分在提供補(bǔ)償可能性的情況下射出，同時(shí)提供沒有進(jìn)一步示出并且由薄膜技術(shù)制成的補(bǔ)償片晶以及鏡子，用于提供散射補(bǔ)償以及用于防止發(fā)生在激光諧振器12的方向上的不需要的反射。
激光晶體14是平面平行體，其光學(xué)上非線形并且形成克爾元件，其對(duì)于激光光束15的較高場(chǎng)強(qiáng)具有較大的有效光學(xué)厚度，但是在激光光束的場(chǎng)強(qiáng)或強(qiáng)度低的地方具有較小的有效厚度。這個(gè)本質(zhì)上公知的克爾效應(yīng)用于激光光束15的自聚焦，也就是，激光晶體14構(gòu)成用于激光光束15的聚焦透鏡。模式鎖定可以進(jìn)一步以本質(zhì)上現(xiàn)有的方式實(shí)現(xiàn)，例如，通過在圖1和2中沒有進(jìn)一步示出的小孔的方式(例如，AT 405 922 B)；但是，可以想象，設(shè)計(jì)端鏡，例如，M4，作為可飽和的布拉格反射器并且因此用于模式鎖定。
以薄膜技術(shù)制成反射鏡M1、M2……M7，也就是，它們包括許多層，當(dāng)反射具有大的光譜寬度的超短激光脈沖時(shí)實(shí)現(xiàn)它們的功能。激光光束15的不同波長(zhǎng)分量在被反射之前進(jìn)入各個(gè)反射鏡的層的不同深度。以這種方式，在各個(gè)反射鏡將不同波長(zhǎng)分量延遲不同時(shí)間量；將在非常外表面處(也就是，向著表面)反射短波分量，但是，長(zhǎng)波分量將在鏡子的較深處反射。通過此，長(zhǎng)波分量將在時(shí)間上相對(duì)短波分量延遲。以這種方式，因?yàn)榉浅６虝r(shí)間范圍(優(yōu)選的在10毫微微秒的范圍和以下)的脈沖具有寬的頻譜，可以獲得散射補(bǔ)償；這是在激光晶體14中的激光光束15的不同頻率分量“看到”不同折射率的結(jié)果(也就是，激光晶體14的光學(xué)厚度對(duì)于不同頻率的分量不一樣大，并且因此當(dāng)通過激光晶體14時(shí)不同頻率的分量將不同的延遲)。可以通過在薄膜激光反射鏡M1、M2……M7的上述散射補(bǔ)償?shù)窒@個(gè)效果。
這個(gè)所描述的是本質(zhì)上現(xiàn)有的具有模式鎖定的短脈沖激光器的配置，并且因此不需要對(duì)其詳細(xì)描述。
在操作中，通過短諧振器臂16以及在長(zhǎng)諧振器臂17中的激光光束15的每一往返，利用如上所述的射出OC射出一部分激光脈沖。實(shí)際上，沒有望遠(yuǎn)鏡18的激光諧振器12的長(zhǎng)度大約是2m，例如，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于75到100MHz的重復(fù)速率，例如，80MHz。為了通過增加往返時(shí)間并且因此通過減少重復(fù)速率而實(shí)現(xiàn)更高的脈沖峰值輸出也就是脈沖能量，考慮例如用于材料處理的激光設(shè)備11，將通過安裝望遠(yuǎn)鏡18擴(kuò)大激光諧振器12的長(zhǎng)度。當(dāng)將整個(gè)諧振器長(zhǎng)度乘以因數(shù)八時(shí)，意味著，例如，大約15m或16m的諧振器長(zhǎng)度，重復(fù)速率可以在例如，大約10MHz。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)激光脈沖的長(zhǎng)路徑長(zhǎng)度，在望遠(yuǎn)鏡18中提供鏡子布置，使得實(shí)現(xiàn)激光光束15的多次反射，由此對(duì)應(yīng)于多次反射可以縮短望遠(yuǎn)鏡18的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
在圖2中，示意性的示出了根據(jù)圖1的這種在安裝盤19上的激光設(shè)備11，其具有尺寸a乘b，例如，a＝900mm乘b＝450mm。在這個(gè)安裝盤19上，框在圖1的虛線中的激光諧振器12的部分20被封裝安裝在外殼中，并且另外還在安裝盤19上布置泵激光器21，從其將泵光束13經(jīng)兩個(gè)鏡子22、23提供給激光諧振器部分20。從這個(gè)諧振器部分20，激光光束15在激光反射鏡M6的方向上出現(xiàn)，如上所述的，通過激光反射鏡M6將激光光束15反射到激光反射鏡M7。從那里，激光光束14進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡18，在望遠(yuǎn)鏡18中，例如，在外殼中布置射入鏡24，其在兩個(gè)相對(duì)布置的望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的一些光束路徑之一中。這個(gè)射入鏡24將激光光束15反射到一個(gè)平面望遠(yuǎn)鏡反射鏡25(在圖2的左手)，之后后者將激光光束15反射到相對(duì)布置的望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26。之后激光光束15在這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間來回反射多次，例如，八次，在這個(gè)實(shí)例中，在望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26上，在繞著凹面鏡26的中心的假想圓周線上，提供對(duì)應(yīng)于八個(gè)激光光束反射的總共8個(gè)反射點(diǎn)，這將在后面結(jié)合圖7通過參考圖8的方式更加詳細(xì)的描述。
最后，激光光束15通過射出鏡27射出望遠(yuǎn)鏡18，將該射出鏡27布置在射入鏡24附近，該射出鏡27與射入鏡24在同一光束路徑中并且反射激光光束15到另外的鏡子28，從那里激光光束15經(jīng)鏡子29到達(dá)射出OC。為了簡(jiǎn)化的緣故，在圖1的示意性圖示中沒有進(jìn)一步示出這些鏡子28、29。此外，如果望遠(yuǎn)鏡18不存在，端鏡(射出器)OC的位置將是圖1的激光反射鏡M6的位置。
具有增加的激光往返時(shí)間的短脈沖激光設(shè)備的重要方面是激光振蕩的穩(wěn)定性，其中必須考慮由單獨(dú)的鏡子引起的激光光束橫截面的圖像來影響合適的適應(yīng)性。另一重要方面在于特別用于單獨(dú)應(yīng)用，也就是，在處理材料的情況中的特定重要性，在于激光設(shè)備11的緊密性；上述尺寸是對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有工業(yè)激光設(shè)備的900mm×450mm，但是其中，這里(圖2)另外的望遠(yuǎn)鏡部分18(其也形成分開的單元)內(nèi)置使得需要激光光束15的較長(zhǎng)的往返時(shí)間，并且因此可以實(shí)現(xiàn)較高的脈沖能量而不需要增加尺寸。這里希望達(dá)到幾百nJ量級(jí)的脈沖能量而不是早先的小于10nJ。通過此，可以實(shí)現(xiàn)多于2MW的峰值脈沖輸出。
相比具有望遠(yuǎn)鏡的早先激光設(shè)備，在本發(fā)明的激光設(shè)備11中，如上所述，望遠(yuǎn)鏡18和長(zhǎng)諧振器臂17相關(guān)聯(lián)，因?yàn)檫@對(duì)于振蕩的穩(wěn)定性是有益的，這將在下面參考圖9更為詳細(xì)的解釋。在望遠(yuǎn)鏡18中，激光光束15在鏡子25、26之間大致沿著截頭圓錐體的表面的假想圓柱表面以Z字形方式來回多次，例如，八次；當(dāng)在望遠(yuǎn)鏡18的長(zhǎng)度的大約中心布置射入鏡24和射出鏡27時(shí)，將有足夠的空間用于鏡子24、27，因?yàn)樵谶@個(gè)位置到下一個(gè)光束路徑的距離相對(duì)大，使得不利地影響在鏡子25、26之間的激光光束15的其他光束路徑。這里很重要的也是在這里占主導(dǎo)的所謂的“弱聚焦”布置，其將在下面更加詳細(xì)的解釋。
對(duì)于本實(shí)施例，通過將在下面通過圖3到8的方式更加詳細(xì)解釋的特別配置，獲得極短的望遠(yuǎn)鏡部分18而盡管激光光束15的路徑長(zhǎng)度變長(zhǎng)到，例如8倍，是特別重要的。
在圖3中，示出了具有兩個(gè)凹面鏡26a、26b的望遠(yuǎn)鏡的本質(zhì)上現(xiàn)有的基本配置，將激光光束15在兩個(gè)鏡子26a、26b之間來回反射幾次。反射的類型使得激光光束在近似圓柱形產(chǎn)生的表面，也就是，在反射點(diǎn)1到5(另外，反射點(diǎn)是1到8，其中和反射點(diǎn)4、3、2重合布置圖3的反射點(diǎn)6、7、8，這也參見圖4和5)之間以Z字形方式來回反射。當(dāng)然，當(dāng)談到“對(duì)應(yīng)于圓柱形產(chǎn)生的表面”的Z字形線路時(shí)，不是特別精確，因?yàn)樵阽R子26a、26b之間的單獨(dú)的光束路徑是直的并且傾斜延伸，使得它們不能形成圓柱表面的母線，但是多次反射激光光束15的線路可以相對(duì)好的近似對(duì)應(yīng)于這種圓柱形表面。
單獨(dú)的光束路徑的Z字形線路，或角偏置還分別來自對(duì)應(yīng)于圖4和5的鏡子26a、26b的兩個(gè)示意圖(內(nèi)側(cè))，在圖中示出了鏡子26a、26b上的激光光束15的反射點(diǎn)，編號(hào)為1到8。在那里，光束從鏡子26a上的反射點(diǎn)1移動(dòng)到另一鏡子26b上的反射點(diǎn)2(關(guān)于那里角偏置)，并且從那里移動(dòng)到鏡子26a上的反射點(diǎn)3(再次角偏置)等。在示出的示意性實(shí)施例中，在每一鏡子26a、26b產(chǎn)生90°的中心角α，作為對(duì)于相關(guān)聯(lián)的反射點(diǎn)，例如2和4的角偏置。在對(duì)于2×4個(gè)反射的情況中，中心角α將因此較小。
先前通過圖3到5解釋的望遠(yuǎn)鏡18的反射鏡26a、26b之間的多次反射類型也被稱為“弱聚焦”布置。另一方面，如果例如，在激光光束反射回到反射點(diǎn)1的方向之前，光束從鏡子26a上的反射點(diǎn)1反射到鏡子26b上的反射點(diǎn)6，并且從那里反射到鏡子26a上的反射點(diǎn)3，并且從那里再次反射到鏡子26b上的反射點(diǎn)8，到鏡子26a上的反射點(diǎn)5，到鏡子26b上的反射點(diǎn)2，到鏡子26a上的反射點(diǎn)7并且到鏡子26b上的反射點(diǎn)4，則給予“高度聚焦”布置。通過這個(gè)光束線路，將在兩個(gè)鏡子26a、26b之間的中心25’的區(qū)域中獲得集束或“聚焦”，25’由圖3的虛線示意性的示出。調(diào)查示出對(duì)于望遠(yuǎn)鏡18的本設(shè)計(jì)，如已經(jīng)在圖2中提出并且將接下來參考圖7和8更加詳細(xì)的描述的，來自圖3到5的弱聚焦布置更加合適，特別是因?yàn)楣馐窂胶线m的遠(yuǎn)離在中心25’和望遠(yuǎn)鏡反射鏡26之間的可懷疑的區(qū)域。作為將在下文中解釋的，平面鏡25(也參見圖6)將被布置在中心25’，并且由于分別在這個(gè)中心25’和凹面鏡26a和26b之間，在弱聚焦布置中的光束路徑仍然相隔足夠遠(yuǎn)，使得完全可以通過僅分解一個(gè)光束路徑而容納射入鏡24和射出鏡27。
在圖5中，為了更好的示出的母體，對(duì)于高度聚焦的布置的情況的反射點(diǎn)的接下來的數(shù)字(合適的偏置的)被在用于弱聚焦布置的反射點(diǎn)的數(shù)字2、4、6和8之外的括號(hào)中指示。
從圖3中可以進(jìn)一步解釋，在各個(gè)光束路徑，例如從反射點(diǎn)1到反射點(diǎn)2，的激光光束15首先具有曲率與鏡子26a的曲率相對(duì)應(yīng)的波陣面，之后其在反射點(diǎn)2改變到對(duì)應(yīng)于鏡子26b的曲率的相對(duì)曲率。在其間的中心25’，存在平面波陣面的情況。這適用于本發(fā)明，其中在這個(gè)中心25’布置平面鏡，望遠(yuǎn)鏡反射鏡25。之后圖3所示的兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡反射鏡26a、26b“折疊”，也就是，使其重合，如在圖6的假想中間步驟中示意性示出的。為了增強(qiáng)理解的目的，示出鏡子26a繞著中心25’回轉(zhuǎn)進(jìn)入另一望遠(yuǎn)鏡反射鏡26b，直到兩個(gè)鏡子26a、26b移動(dòng)進(jìn)彼此具有相同的位置，并且因此產(chǎn)生如圖2和7所示的望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26。于是根據(jù)初始中心平面25’布置的平面鏡25將位于相對(duì)的位置，參見圖7。
從這個(gè)現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡的“折疊”，還造成本發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡18的長(zhǎng)度尺寸減半并且另外對(duì)應(yīng)于圖3到5的所有反射點(diǎn)1到8都位于一個(gè)剩余的凹面鏡26上，參見圖7和圖8，其中在鏡子26的示意性圖示中這些反射點(diǎn)1到8都是可見的。另外，在8中，輸入了決定角偏置的中心角α。為了便于區(qū)分，由小圓示出在鏡子26a上初始存在的反射點(diǎn)(反射點(diǎn)1、3、5和7)，然而由交叉示出在另一鏡子26b上初始存在的反射點(diǎn)2、4、6和8。在這樣獲得的最終的本發(fā)明的布置中，一個(gè)和另一望遠(yuǎn)鏡反射鏡26a，26b的反射點(diǎn)1到8分別彼此交替，每一關(guān)于另一個(gè)偏置角度α/2，并且彼此相對(duì)，具有到那里的偏置角α/4，在平面鏡25上有反射點(diǎn)1’到8’，參見圖7。
因此，還可以觀看根據(jù)圖7的望遠(yuǎn)鏡，設(shè)計(jì)使得鏡子26對(duì)應(yīng)于圖3的鏡子26b，其中它另外包括另一凹面鏡26a的反射點(diǎn)。作為對(duì)這個(gè)“組合的”望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26的相對(duì)部件，平面鏡25將適合距離望遠(yuǎn)鏡反射鏡26的距離(L/2)，并因此對(duì)應(yīng)于在圖3的望遠(yuǎn)鏡反射鏡26a、26b之間的距離(L)的一半。
圖9示出了激光光束15依賴于其通過激光設(shè)備1的路徑x的橫向半徑R’，可以看到在短諧振器臂16的端鏡M4上存在相對(duì)小的光束橫截面，其之后在這個(gè)短諧振器臂16中增加直到激光晶體14；上面已經(jīng)描述，激光晶體14使得激光光束聚焦，這可以在圖9的曲線上的窄的缺口上看到。接下來，長(zhǎng)諧振器臂17跟隨直到向望遠(yuǎn)鏡18提供激光光束，在望遠(yuǎn)鏡18的入口的光束橫截面相對(duì)大。這個(gè)事實(shí)也由本發(fā)明利用，因?yàn)樵谶@個(gè)方式中可以在振蕩器中無問題地實(shí)現(xiàn)好的穩(wěn)定性，這是因?yàn)樵谕h(yuǎn)鏡18的多次反射期間(參見圖9中以在望遠(yuǎn)鏡18中對(duì)應(yīng)于反射點(diǎn)1到8的數(shù)字提供的反射)，在每一情況中占主導(dǎo)的光束橫截面僅有輕微的改變，而不是望遠(yuǎn)鏡和短諧振器臂16相關(guān)聯(lián)的情況。通過此，可以在激光設(shè)備11中無問題地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的振蕩，而且長(zhǎng)度的輕微改變幾乎不會(huì)引起任何不穩(wěn)定性。
圖9的視圖僅是示意性的并且應(yīng)該示出和本發(fā)明的關(guān)系，具體的說和激光設(shè)備11的優(yōu)選實(shí)施例，其具有弱聚焦布置并且將望遠(yuǎn)鏡18和長(zhǎng)諧振器臂17相關(guān)聯(lián)。另一方面，圖11到14示出了對(duì)于具體實(shí)施例的計(jì)算機(jī)仿真，其中和分別示出用于高度聚焦布置的情況，或用于和短諧振器臂16相關(guān)聯(lián)的望遠(yuǎn)鏡18。在這些圖中，為了更容易的理解輸入了反射點(diǎn)1到8，諧振器臂16、17以及激光晶體14。
但是，首先應(yīng)該通過圖10的方式給出關(guān)于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的解釋。為此，關(guān)系L/R=1±(1+cosα)/2]]>很重要，其中L是在曲面鏡26和平面鏡25之間的距離的兩倍，R是凹面鏡26的曲率半徑，并且α是在實(shí)際上和一個(gè)曲面鏡相關(guān)聯(lián)，并且位于圓周線上的每?jī)蓚€(gè)順序的反射點(diǎn)之間的中心角。
和先前通過圖7和8的方式描述的，存在總共8個(gè)反射點(diǎn)1到8(也就是，對(duì)于每一假想的曲面鏡26a、26b存在四個(gè)反射點(diǎn))的事實(shí)無關(guān)，如在圖4、5和8中出現(xiàn)的，中心角的量是α＝90°。另外，在上述關(guān)系中的符號(hào)“-”對(duì)應(yīng)于先前解釋的弱聚焦布置(然而符號(hào)“+”對(duì)應(yīng)于高度聚焦布置)。因此，對(duì)于具有總共八個(gè)反射點(diǎn)1到8并且用于弱聚焦布置的實(shí)例，產(chǎn)生下面的關(guān)系L/R=1-(1+cosα)/2]]>因此，形成關(guān)系L/R＝0.293。對(duì)于R＝5000mm的鏡子半徑(對(duì)于凹面鏡的半徑值通常由“-”符號(hào)指示，如圖10，但是這里為了簡(jiǎn)化的原因沒有給出符號(hào))，因此在鏡子26a、26b之間的距離是L＝1465mm。這個(gè)距離L對(duì)于具體配置過大(參見在圖2的實(shí)施例中安裝盤尺寸a＝900mm)，而且通過圖6和7描述的望遠(yuǎn)鏡18的“折疊”，這個(gè)距離非常充分的布置，其中曲面鏡26和平面鏡25精確的隔開L/2＝732.5mm。
在高度聚焦布置的情況中，原理上示出了在最初提到的Cho等人的文件中，如上述，在兩個(gè)凹面鏡之間影響光束路徑的集束，并且在這個(gè)高度聚焦布置中，符號(hào)“+”必須用于上述關(guān)系，其中關(guān)系L/R將產(chǎn)生L/R＝1.707的值。因?yàn)樵阽R子之間的距離L/R＝1465mm，這意味著各個(gè)望遠(yuǎn)鏡反射鏡的R＝L/1.707＝858mm。通過在距離L/2＝732.5mm的凹面鏡26和平面鏡25，將獲得根據(jù)圖5的括號(hào)中指示的數(shù)字的反射點(diǎn)。
在圖10中，x軸實(shí)際上是(兩倍)鏡子距離L(對(duì)數(shù)示出)。在實(shí)際上實(shí)現(xiàn)的布置周圍畫框(如圖12)。形成相關(guān)聯(lián)的曲線30使得望遠(yuǎn)鏡18耦合入振蕩器的長(zhǎng)臂17(1200mm)。如果半徑R改變，距離L改變。如果計(jì)算出在另外的臂16，也就是，在端鏡M4中光束直徑相對(duì)(也就是，百分比)改變?chǔ)，產(chǎn)生在圖10的y軸中輸入的值。在盡管望遠(yuǎn)鏡18改變但是光束半徑不改變的位置，也就是零點(diǎn)，確切的實(shí)現(xiàn)最大穩(wěn)定性。在圖10中，也示出了曲線31、32和33用于其他實(shí)施例和比較的目的。
曲線30這是關(guān)于弱聚焦布置和望遠(yuǎn)鏡18與長(zhǎng)諧振器臂17相關(guān)聯(lián)的情況。曲線和零線的交叉點(diǎn)在R＝4000mm。對(duì)于正在討論的實(shí)際實(shí)施例(圖12)，短期不能確切的獲得這個(gè)鏡子；因此，實(shí)現(xiàn)具有R＝5000mm的鏡子的布置，如，關(guān)于圖12的接下來的解釋。
曲線31望遠(yuǎn)鏡18在長(zhǎng)諧振器臂17中并且小的曲率半徑(例如，R＝858mm)將產(chǎn)生這個(gè)曲線31。R＝858mm(點(diǎn)34)處的關(guān)系將產(chǎn)生相比曲線30差的多的穩(wěn)定性。即使還存在其中變化很小的穩(wěn)定點(diǎn)(點(diǎn)35)，不穩(wěn)定點(diǎn)將位于兩個(gè)鏡子之間非常大的距離(L＝6m)。
曲線32如果弱聚焦望遠(yuǎn)鏡18(例如，具有鏡子半徑R＝5000mm)和初始振蕩器12的短臂16相關(guān)聯(lián)，形成這個(gè)曲線32。這里，再次在距離L的非常小的值(＜20cm)找到最大穩(wěn)定性。通過此(和希望的相反)，不會(huì)產(chǎn)生激光光束路徑的大的總加長(zhǎng)。
曲線33在作為望遠(yuǎn)鏡臂的短諧振器臂16和高度聚焦布置的組合中，事實(shí)上，最大穩(wěn)定性也在非常好的位置(L＝0.8m)，但是在這個(gè)情況中在那個(gè)位置曲線33具有大的斜率。
但是，實(shí)際上，結(jié)果的偏差(最大到10％)非?？赡馨l(fā)生在鏡子半徑上。而且，使用的模型不很精確，并且會(huì)發(fā)生測(cè)量和計(jì)算的光束型面的偏差。因此，更重要的是找到廣泛的最大值(例如曲線30中)，而不是臨界的(如在曲線33中)。
在圖11到15中，對(duì)直線延伸(x軸)以m為單位的諧振器長(zhǎng)度示出了屬于實(shí)際實(shí)施例的有關(guān)以mm為單位的橫向光束半徑R’，這些實(shí)施例是基于計(jì)算機(jī)仿真的，但是，根據(jù)圖12的實(shí)施例已經(jīng)為了測(cè)試目的實(shí)際實(shí)現(xiàn)了。
在圖11到15的所有圖中，實(shí)線示出了理想振蕩器的關(guān)系，其中所有長(zhǎng)度值對(duì)應(yīng)于理論值。虛線模擬了(如在這里指出的)在兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的2cm偏差。看起來實(shí)際上沒有發(fā)生大的偏差，而且測(cè)試示出發(fā)生了振動(dòng)和溫度漂移。但是，如果激光器(在短諧振器臂16的區(qū)域中)即使在大偏差的情況中沒有顯示出激烈的位移，也可以假定引起距離，例如在望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的距離，的輕微改變的輕微的振動(dòng)將不會(huì)對(duì)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。
在圖11中，用于激光設(shè)備11的橫向方向上的光束半徑R’在以m為單位的諧振器長(zhǎng)度x上指示，其中諧振器數(shù)據(jù)如下短諧振器臂1665cm；長(zhǎng)諧振器臂17120cm(在其上具有望遠(yuǎn)鏡18)；在望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的距離L/2＝52cm；望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26的半徑R＝3550mm；振蕩器的總長(zhǎng)度10.22m。
這個(gè)圖對(duì)應(yīng)于具有諧振器12的最優(yōu)穩(wěn)定性的實(shí)施例。但是，這里在望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的距離不是非常大，使得沒有按照需要的擴(kuò)展激光脈沖的往返時(shí)間，并且重復(fù)速率僅被減少到14.6MHz。
如先前所述的，具有半徑R＝5000mm的凹面鏡可用于實(shí)際調(diào)查。通過這個(gè)鏡子作為望遠(yuǎn)鏡反射鏡26，如所述的建立激光設(shè)備，并且出現(xiàn)不再能夠給出最優(yōu)穩(wěn)定性(如，圖10的零線)的事實(shí)，而是它具有輕微的偏差，如圖10的曲線30上的框中的點(diǎn)。但是，在這個(gè)情況中產(chǎn)生的偏差是可以容忍的，因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)域的曲線30，如在10中看到的，非常平坦，實(shí)際上上升＝0。在圖12中，示出了相關(guān)聯(lián)的圖示光束半徑/諧振器長(zhǎng)度。
這里，諧振器數(shù)據(jù)如下短諧振器臂1665cm；長(zhǎng)諧振器臂17120cm(在其上具有望遠(yuǎn)鏡18)；在望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的距離L/2＝73.2cm；望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26的半徑R＝5000mm振蕩器12的總長(zhǎng)度13.6m。
在圖13中，示出了其中提供長(zhǎng)諧振器臂17之后望遠(yuǎn)鏡18中的高度聚焦布置；這造成關(guān)于望遠(yuǎn)鏡18的反射鏡25、26的變化不非常穩(wěn)定的配置。這可以基于從實(shí)線到虛線的偏差而從圖13中直接識(shí)別出來。
諧振器數(shù)據(jù)短諧振器臂1665cm；長(zhǎng)諧振器臂17120cm(在其上具有望遠(yuǎn)鏡18)；在望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的距離L/2＝73.2cm；望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26的半徑R＝849mm；振蕩器12的總長(zhǎng)度13.6m。
因此，根據(jù)圖13的示出將近似對(duì)應(yīng)于在圖10的曲線31上的點(diǎn)34。
在圖14中，示出了其中在短諧振器臂16之后布置望遠(yuǎn)鏡18的情況，相比圖13可以看出，在望遠(yuǎn)鏡的高度聚焦布置的情況中(如前所述)，考慮穩(wěn)定性可以獲得稍微好一些的狀況。這個(gè)高度聚焦布置可以更好的適于短諧振器臂16。這還由在圖14中相比圖13改變不那么多的光束直徑示出。
關(guān)于圖14的諧振器數(shù)據(jù)如下短諧振器臂1665cm(在其上具有望遠(yuǎn)鏡18)；長(zhǎng)諧振器臂17120cm；在望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的距離L/2＝73.2cm；望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26的半徑R＝849mm振蕩器12的總長(zhǎng)度13.6m。
最后，從圖15的圖中看出望遠(yuǎn)鏡18耦合進(jìn)長(zhǎng)諧振器臂17的優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)槿绻h(yuǎn)鏡位于短諧振器臂16之后，高度發(fā)散的激光光束15射入望遠(yuǎn)鏡18。相對(duì)圖11給出的表示，因此弱聚焦望遠(yuǎn)鏡18的第一反射點(diǎn)不具有再次將激光光束集束的效果。僅是第二反射點(diǎn)在很長(zhǎng)的路徑之后實(shí)現(xiàn)這個(gè)準(zhǔn)直。因此，望遠(yuǎn)鏡反射鏡的單獨(dú)反射點(diǎn)上的最大光束半徑R’＞2mm，也就是，光束直徑大約4mm。但是，實(shí)際上，對(duì)于各個(gè)光束，必須在望遠(yuǎn)鏡反射鏡存在大3倍的間隔，以不失去任何能量輸出。但是，這里，這意味著必須在鏡子的每個(gè)反射點(diǎn)上存在具有大于1cm的直徑的區(qū)域，由此鏡子的均勻性的所有差錯(cuò)將以放大形式出現(xiàn)在激光光束圖像中，造成光束變形。
屬于圖15的諧振器數(shù)據(jù)如下短諧振器臂1665cm(在其上具有望遠(yuǎn)鏡18)；長(zhǎng)諧振器臂17120cm；在望遠(yuǎn)鏡反射鏡25、26之間的距離L/2＝73.2cm；望遠(yuǎn)鏡凹面鏡26的半徑R＝5000mm；振蕩器12的總長(zhǎng)度13.6m。
權(quán)利要求
1.一種具有模式鎖定的短脈沖激光設(shè)備(11)，其具有諧振器(12)，諧振器(12)包括激光晶體(14)以及定義長(zhǎng)諧振器臂(17)以及短諧振器臂(16)的幾個(gè)鏡子(M1-M7，OC)，鏡子之一(M1)形成泵光束射入鏡，并且另一鏡子(OC)形成激光光束射出器，并且該短脈沖激光設(shè)備(11)具有多次反射望遠(yuǎn)鏡(18)，其增加諧振器長(zhǎng)度并和諧振器臂(16、17)之一相關(guān)聯(lián)，使用鏡子(25、26)構(gòu)造該望遠(yuǎn)鏡，以在射入到其間的空間中的激光光束(15)被射出回到剩余的諧振器之前，在鏡子之間來回反射該激光光束(15)若干次，在反射鏡(25、26)上的順序的離心反射點(diǎn)(1到81’到8’)關(guān)于彼此偏置，其特征在于望遠(yuǎn)鏡(18)僅具有一個(gè)曲面鏡(26)以及平面鏡(25)，該平面鏡(25)的位置至少基本上對(duì)應(yīng)于具有兩個(gè)曲面鏡(26a、26b)的假想多次反射布置的中心(25’)，由此，望遠(yuǎn)鏡(18)的一個(gè)曲面鏡(26)還包括假想的另一曲面鏡的反射點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，該曲面鏡(26)是凹面鏡。
3.如權(quán)利要求1或2所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，在該一個(gè)曲面鏡(26)上，以對(duì)應(yīng)于彼此的弓形距離，在假想圓周線上交替布置這個(gè)鏡子的反射點(diǎn)和假想的另一曲面鏡的反射點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1到3任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，在該一個(gè)曲面鏡(26)上提供總共八個(gè)反射點(diǎn)(1到8)。
5.如權(quán)利要求1到4任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，在鏡子(25、26)之間的距離和凹面鏡(26)的曲率半徑對(duì)應(yīng)于關(guān)系L/R=1±(1+cosα)/2,]]>其中L是在曲面鏡(26)和平面鏡之間的距離的二倍，R是曲面鏡(26)的曲率半徑，并且α是在實(shí)際上和一個(gè)曲面鏡相關(guān)聯(lián)并位于圓周線上的每?jī)蓚€(gè)順序的反射點(diǎn)之間的中心角。
6.如權(quán)利要求5所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，該望遠(yuǎn)鏡(18)的曲面鏡(26)是凹面鏡，對(duì)于其保持L/R=1-(1+cosα)/2.]]>
7.如權(quán)利要求1到6任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，基本上在曲面鏡(26)和平面鏡(25)之間的中心，在這兩個(gè)鏡子之間的光束路徑之一的路徑中提供對(duì)于激光光束(15)的射入和射出鏡(24、27)。
8.如權(quán)利要求1到7任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，該望遠(yuǎn)鏡(18)和長(zhǎng)諧振器臂(17)相關(guān)聯(lián)。
9.如權(quán)利要求1到8任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，該無源模式鎖定是作為所述模式鎖定提供的。
10.一種用于短脈沖激光設(shè)備(11)以增加其長(zhǎng)度的多次反射望遠(yuǎn)鏡(18)，其中使用鏡子(25、26)構(gòu)造該望遠(yuǎn)鏡(18)，以在射入到鏡子之間的空間中的激光光束(15)被射出回到剩余的激光設(shè)備之前，在鏡子之間來回反射該激光光束(15)若干次，在鏡子(25、26)上的順序的離心反射點(diǎn)(1到81’到8’)關(guān)于彼此偏置，其特征在于作為所述望遠(yuǎn)鏡的反射鏡，僅提供一個(gè)曲面鏡(26)以及平面鏡(25)，平面鏡(25)的位置至少基本上對(duì)應(yīng)于具有兩個(gè)曲面鏡(26a、26b)的假想多次反射布置的中心(25’)，由此，望遠(yuǎn)鏡(18)的一個(gè)曲面鏡(26)還包括假想的另一曲面鏡的反射點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，該曲面鏡(26)是凹面鏡。
12.如權(quán)利要求10或11所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，在該一個(gè)曲面鏡(26)上，以對(duì)應(yīng)于彼此的弓形距離，在假想圓周線上交替布置這個(gè)鏡子的反射點(diǎn)和假想的另一曲面鏡的反射點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求10到12任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，在該一個(gè)曲面鏡(26)上提供總共八個(gè)反射點(diǎn)(1到8)。
14.如權(quán)利要求10到13任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，該在鏡子(25、26)之間的距離和凹面鏡(26)的曲率半徑對(duì)應(yīng)于關(guān)系L/R=1±(1+cosα)/2,]]>其中L是在曲面鏡(26)和平面鏡之間的距離的二倍，R是曲面鏡(26)的曲率半徑，并且α是在實(shí)際上和一個(gè)曲面鏡相關(guān)聯(lián)并位于圓周線上的每?jī)蓚€(gè)順序的反射點(diǎn)之間的中心角。
15.如權(quán)利要求14所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，該望遠(yuǎn)鏡(18)的曲面鏡(26)是凹面鏡，對(duì)于其保持L/R=1-(1+cosα)/2.]]>
16.如權(quán)利要求13到15任意一個(gè)所述的短脈沖激光設(shè)備，其中，基本上在曲面鏡(26)和平面反射鏡(25)之間的中心，在這兩個(gè)鏡子之間的光束路徑之一的路徑中提供對(duì)于激光光束(15)的射入和射出鏡子(24、27)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有優(yōu)選的無源模式耦合的短脈沖激光設(shè)備(11)。所述設(shè)備包括諧振器(12)，其包括激光晶體(14)和定義長(zhǎng)諧振器臂(17)和短諧振器臂(16)的一些鏡子(M1－M7，OC)，所述鏡子之一(M1)形成泵光束射入鏡，并且另一鏡子(OC)形成激光光束射出器，并且該設(shè)備具有多次反射望遠(yuǎn)鏡(18)，其增加諧振器長(zhǎng)度并被分配給諧振器臂(16、17)。使用鏡子(25、26)構(gòu)造所述望遠(yuǎn)鏡，以在以在射入到其間的空間中的激光光束(15)被射出回到剩余的諧振器之前，在鏡子之間來回反射該激光光束(15)若干次，由此在鏡子(25、26)上的順序的離心反射點(diǎn)(1到81’到8’)關(guān)于彼此偏置。望遠(yuǎn)鏡(18)僅包括一個(gè)曲面鏡(26)以及平面鏡(25)，該平面鏡(25)的位置至少基本上對(duì)應(yīng)于包括兩個(gè)曲面鏡(26a、26b)的假想多次反射布置的中心(25’)，由此，望遠(yuǎn)鏡(18)的一個(gè)曲面鏡(26)還包括假想的另一曲面鏡的反射點(diǎn)。本發(fā)明還涉及用于所述設(shè)備的多次反射望遠(yuǎn)鏡(18)。
文檔編號(hào)H01S3/11GK1653658SQ03811215
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者安德烈亞斯·波佩, 安德烈亞斯·施廷格爾 申請(qǐng)人:費(fèi)姆托激光產(chǎn)品股份有限公司