DE4433888A1 - Festkörperlaser und Laserbearbeitungsvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Festkörperlaser, insbesondere
die Verbesserung der Strahlgüte, des Schwingungs-Wirkungs
grads und der Zuverlässigkeit eines Platten-Festkörperlasers
sowie die Verbesserung des Betriebsverhaltens einer Laserbe
arbeitungsvorrichtung unter Verwendung des Platten-Festkör
perlasers.
Die Fig. 89 und 90 zeigen einen Festkörperlaser mit einem
Anregungssystem und einem Kühlsystem für ein herkömmliches
Lasermedium, der beispielsweise in der JP-Patentanmeldung
Nr. 64-84680 beschrieben ist, sowie einen herkömmlichen
Festkörperlaser, der beispielsweise in der JP-OS 63-188 980
angegeben ist.
In den Fig. 89 und 90 bezeichnet 1 ein plattenförmiges Fest
körperlasermedium (nachstehend als Platte bezeichnet) mit
einem Paar von gegenüberliegenden polierten Oberflächen 11,
einem Paar von Seitenflächen 12 und einem Paar von Endflä
chen 13, die als Eintrittsfläche- und Austrittsfläche für
einen Laserstrahl dienen. Die Platte besteht beispielsweise
aus Nd:YAG (Yttrium-Aluminium-Granat) und ist durch Dotieren
von Nd erhalten. 5 ist eine Abstützung, die an der Seiten
fläche 12 der Platte angeordnet ist, 2 ist eine Lampe, um
eine Lichtanregung der Platte 1 durchzuführen, und 21 ist
das Anregungslicht.
7 ist ein Rahmen, der die Platte 1 und die Abstützung 5 in
tegral enthält, und in dem Rahmen 7 ist ein Öffnungsbereich
711 vorgesehen und erstreckt sich über im wesentlichen eine
vollständige Oberfläche der polierten Oberfläche 11 der
Platte, wie Fig. 91 zeigt. 70 ist ein Dichtmittel, um Wasser
41 abzudichten, das als Kühlmittel für die Platte dient, und
das Dichtmittel 70 verläuft über eine gesamte Umfangslänge
einer Ebene, die von der Plattenoberfläche (der polierten
Oberfläche) 11 und den Abstützungen 5, die an der Seiten
fläche angeordnet sind, gebildet ist, wie Fig. 92 zeigt. 3
ist ein Kondensor, um das Anregungslicht zum Bestrahlen der
Platte 1 zu bündeln, und 81 und 82 sind Gehäuse, die die
Kondensoren 3 enthalten. 40 ist eine Trennplatte zur Bildung
einer Durchflußbahn 4 für das Plattenkühlwasser 41, und die
Trennplatte 40 ist in bezug auf das Anregungslicht trans
parent.
Nachstehend wird der Betrieb beschrieben.
Die Platte 1 absorbiert das aus der Lampe 2 austretende
Anregungslicht 21, um eine Besetzungsinversion zu bewirken.
Energie der Besetzungsinversion wird extern zu dem Medium
als Laserstrahl 100 abgenommen, der sich zwischen dem Paar
von gegenüberstehenden polierten Oberflächen 11 der Platte 1
in Zickzackform fortpflanzt, während gleichzeitig eine wie
derholte innere Totalreflexion stattfindet. 50% oder mehr
der Anregungslichtenergie, die von der Platte absorbiert
wird, wird jedoch in der Platte in Wärmeenergie umgesetzt
und tritt schließlich aus der Platte in das Kühlmittel 14
aus, das vorgesehen ist, damit es mit den gegenüberstehenden
polierten Oberflächen 11 der Platte in Kontakt steht.
Wie Fig. 93 zeigt, werden zu diesem Zeitpunkt die quadra
tische Temperaturverteilung mit einem heißen Zentralbereich
und die quadratische Brechzahlverteilung entsprechend der
quadratischen Temperaturverteilung in einer Dickenrichtung
der Platte erzeugt. Der Laserstrahl 100 in der Platte folgt
jedoch einem zickzackförmigen Lichtweg, so daß die Auswir
kung der quadratischen Brechzahlverteilung aufgehoben und
kein Laserstrahl verzerrt wird. Das Kühlmittel 41 ist von
den Dichtmitteln 70 an den gegenüberstehenden polierten
Oberflächen 11 der Platte und den Abstützungen 5, die an den
Seitenflächen angeordnet sind, hermetisch so eingeschlossen,
daß es nicht nach außen austritt. Das Dichtmaterial 70 dient
außerdem als Halterung der Platte 1 an dem Rahmen 7.
In einem Idealzustand des Plattenlasers kann ein Lasermedium
in einer Breitenrichtung gleichförmig angeregt werden, und
Wärme kann ebenfalls in der Breitenrichtung gleichmäßig er
zeugt werden. Außerdem kann die Platte nur von den Platten
oberflächen (den gegenüberliegenden polierten Flächen) 11
her gleichmäßig gekühlt werden, eine eindimensionale quadra
tische Temperaturverteilung kann in der Dickenrichtung aus
gebildet werden, und eine gleichmäßige Temperaturverteilung
kann in der Breitenrichtung ausgebildet werden. Für den
Idealzustand wird der Kondensor 3 verwendet, so daß die
Platte 1 mit einem möglichst gleichförmigen und möglichst
wirkungsvollen Anregungslicht 21 bestrahlt werden kann.
Zur Kühlung fließt das Kühlmittel 41 gleichförmig an der
Plattenoberfläche 11, und die Abstützungen 5 sind an den
Seitenflächen 12 befestigt und bestehen aus Glas (mit der
Wärmeleitfähigkeit K von 0,012 W/cm² °C), Fluorkohlen-Kunst
stoff (mit einer Wärmeleitfähigkeit K von 0,0025 W/cm² °C)
oder Silikongummi (mit einer Wärmeleitfähigkeit K von
0,0015 W/cm² °C), der eine höhere Wärmeisoliereigenschaft
als das Lasermedium (z. B. YAG mit einer Wärmeleitfähigkeit
K von 0,12 W/cm² °C) hat.
Ein herkömmlicher Laseroszillator ist wie oben erläutert
aufgebaut. Die Probleme dabei sind, daß Wärmeisolierstoffe
der Abstützungen 5 an den Plattenseitenflächen 12 und Kleb
stoffe das Anregungslicht absorbieren und Wärme erzeugen, so
daß eine Temperaturverteilung mit heißen Seitenflächen in
einer Breitenrichtung und eine konkavlinsenförmige optische
Verzeichnung bzw. Verzerrung gemeinsam mit der Hochtempera
turverteilung an der Seitenfläche erzeugt werden, wie Fig.
94 zeigt, was zu einer Verschlechterung der Strahlgüte und
der Laserausgangsleistung führt. Außerdem besteht ein wei
teres Problem darin, daß die Strahlgüte sich in Abhängigkeit
von einem Ausgangsleistungspegel ändert, da die optische
Verzeichnung von der Anregungsintensität abhängt.
Wenn der Reflexionsgrad der Abstützung 5 in bezug auf das
Anregungslicht 21 gering ist, geht das Anregungslicht 21 von
den Plattenseitenflächen 12 zu den Abstützungen 5, wie Fig.
95 zeigt. Weitere Nachteile sind daher, daß kein ausreichen
der Schwingungseffekt erhalten wird und eine gleichförmige
Anregung aufgrund der verschlechterten Anregungsintensität
im Bereich der Seitenfläche nicht erreichbar ist.
Wenn die Platte 1 und die Abstützungen 5 an ihren Seiten
flächen in dem Rahmen 7 enthalten sind, bringt Druck, der
durch die O-Dichtringe 70 in der oberen und der unteren
Oberfläche bewirkt wird, Kraft in einer Richtung 510 auf, um
die Platte 1 von den Abstützungen 5 zu trennen, wie die Fig.
96, 97 zeigen. Infolgedessen kann das Kühlmittel 41 auf Grund
der verminderten Hafteigenschaften zwischen den Plattensei
tenflächen 12 und den Abstützungen 5 nicht ausreichend her
metisch eingeschlossen werden, so daß an der Plattenend
fläche 13 durch ein Leck Wasser austritt. Es gibt daher
schwerwiegende Probleme, weil ein Strahl unterbrochen werden
kann und eine Kontaminierung an der Strahlein
tritts/austrittsendfläche 13, die spiegelpoliert ist, auf
treten kann.
Wenn ferner die Platte stark angeregt wird, wird im Bereich
der Plattenseitenflächen und des Eintritts/Austrittsendes
eine mechanische Formänderung erzeugt, wie die Fig. 98, 99
zeigen. Die daraus resultierenden Probleme sind, daß Wasser
aufgrund der verringerten Wasserdichtigkeit zwischen den
Plattenseitenflächen 12 und den Abstützungen 5 austreten
kann, daß aufgrund einer Spannungskonzentration 125 eine op
tische Verzeichnung auftreten kann, weil die Abstützungen 5
die Platte 1 möglicherweise nur mit Punktkontakt berühren,
und daß die Platte 1 schlimmstenfalls beschädigt werden
kann.
Alternativ können als Abstützungen 5 Substanzen mit hohem
Reflexionsvermögen verwendet werden, um einen verbesserten
Schwingungswirkungsgrad zu erhalten. Die meisten Substanzen
dieser Art haben jedoch extrem schlechte Hafteigenschaften,
und es ist typischerweise schwierig, eine Kompatibilität der
Wärmeisoliereigenschaften mit der Wasserdichtigkeit für die
Plattenseitenfläche 12 selbst bei Verwendung solcher Sub
stanzen zu erreichen.
Die Erfindung soll die genannten Probleme überwinden, und
die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines kom
pakten Festkörperlasers mit niedrigeren Kosten, der einen
höheren Wirkungsgrad, sehr hohe Strahlgüte und Stabilität
der Ausgangsleistung sowie höhere Zuverlässigkeit hat, sowie
die Bereitstellung einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die
einen solchen Festkörperlaser verwendet.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der
genannten Aufgabe ein Festkörperlaser angegeben, bei dem ein
sogenanntes Plattenlasermedium verwendet wird, wobei ein
Paar von Abstützungen auf der rechten und der linken Seite
des Lasermediums vorgesehen ist und in der Abstützung an ei
ner inneren Oberfläche, die einer Seitenfläche des Laserme
diums gegenübersteht, oder an einer rückwärtigen Oberfläche
ein unregelmäßiges Muster ausgebildet ist.
Wie vorstehend gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung die unregelmäßige Konstruktion
in der Abstützung an der Oberfläche, die dem Lasermedium
gegenübersteht, oder an der hinteren Oberfläche vorgesehen,
und ein konkaver Bereich enthält Substanzen, wie etwa Kühl
mittel (beispielsweise Wasser) mit niedrigem Absorptionsver
mögen, geringer Wärmeausbildung und ausreichender Kühlwir
kung. Es ist dadurch möglich, einen thermischen Grenz
schichtzustand einer Plattenseitenfläche zu optimieren und
das Auftreten von Temperaturverteilungen in einer Breiten
richtung und einer Längsrichtung der Platte sowie das Auf
treten einer optischen Verzeichnung mit der Temperatur
verteilung zu verhindern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser angegeben, bei dem ein sogenanntes Plattenlaser
medium verwendet wird, wobei ein Paar von Abstützungen auf
der rechten und der linken Seite des Lasermediums angeordnet
ist und die Abstützungen aus einer Vielzahl von verschie
denen Materialien hergestellt sind.
Wie oben gesagt, besteht bei dem Festkörperlaser gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung die Abstützung aus einem Ver
bundmaterial, das die Vielzahl von verschiedenen Materialien
enthält. Dadurch ist es möglich, einen thermischen Grenz
schichtzustand zwischen einer Plattenseitenfläche und der
Abstützung zu optimieren und das Auftreten einer Temperatur
verteilung in Breitenrichtung und in einer Längsrichtung
der Platte sowie das Auftreten einer optischen Verzeichnung
mit der Temperaturverteilung zu verhindern.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser angegeben, bei dem ein sogenanntes Plattenlaser
medium verwendet wird, wobei ein Paar von Abstützungen auf
der rechten und linken Seite des Lasermediums angeordnet ist
und die Abstützung mit einer Seitenfläche des Lasermediums
unter Druck in Kontakt ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem
dritten Aspekt der Erfindung die Abstützung an der Seiten
fläche des Lasermediums angeordnet und unter Druck mit einer
Plattenseitenfläche in Kontakt gehalten. Diese Konstruktion
verbessert die Wasserdichtigkeit zwischen der Plattenseiten
fläche und der Abstützung und stabilisiert einen thermischen
Grenzschichtzustand der Plattenseitenfläche, um so eine
optische Charakteristik des Plattenmediums zu stabilisieren.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfin
dung angegeben, wobei die Abstützung unter Druck mit einer
Seitenfläche des Lasermediums in Kontakt gehalten ist.
Wie angegeben, wird bei dem Festkörperlaser gemäß dem vier
ten Aspekt der Erfindung die Abstützung unter Druck mit der
Seitenfläche des Lasermediums in Kontakt gehalten. Es ist
dadurch möglich, einen Effekt weiter zu stabilisieren, der
durch das Vorsehen einer unregelmäßigen Ausbildung einer
inneren Abstützungsoberfläche oder durch Ausbilden der Ab
stützung aus einer Vielzahl von Materialien erhalten wird,
und zwar den Effekt der Optimierung eines thermischen Grenz
schichtzustands zwischen einer Seitenfläche des Lasermediums
und der Abstützung, und die Wasserdichtigkeit zu verbessern.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser angegeben, bei dem ein sogenanntes Plattenlaser
medium verwendet wird und ein Paar von Abstützungen auf der
rechten und der linken Seite des Lasermediums angeordnet
ist. Bei dem Festkörperlaser ist in der Abstützung an einer
einem Anregungsbereich entsprechenden Position gegenüber dem
Lasermedium eine Ausnehmung vorgesehen, und ein Element mit
hohem Reflexionsvermögen für Anregungslicht ist in der Aus
nehmung angeordnet.
Wie oben angegeben, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem
fünften Aspekt der Erfindung die Ausnehmung in der Ab
stützung an der dem Anregungsbereich entsprechenden Position
gegenüber dem Lasermedium vorgesehen, und das Element mit
hohem Reflexionsvermögen für das Anregungslicht ist in der
Ausnehmung angeordnet. Mit dieser Konstruktion können Ver
luste des Anregungslichts an einer Plattenseitenfläche her
abgesetzt werden, die Notwendigkeit für einen Klebstoff an
der Verbindungsstelle zwischen dem hochreflektierenden Kör
per und der Plattenseitenfläche wird beseitigt, um dadurch
die Wärmeerzeugung an einer Zwischenfläche und die gemeinsam
mit der Wärmeerzeugung auftretende optische Verzeichnung zu
verringern, und eine hohe Wasserdichtigkeit kann beibehalten
werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser gemäß dem ersten, dem zweiten, dem dritten oder dem
vierten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem in der Ab
stützung an einer einem Anregungsbereich entsprechenden Po
sition gegenüber dem Lasermedium eine Ausnehmung vorgesehen
und ein Element mit hohem Reflexionsvermögen für Anregungs
licht in der Ausnehmung angeordnet ist.
Wie oben gesagt, ist es bei dem Festkörperlaser gemäß dem
sechsten Aspekt der Erfindung möglich, einige Konfigurati
onsmerkmale zu kombinieren, beispielsweise die unregelmäßige
Ausbildung der Innenfläche der Abstützung, eine Konfigura
tion zum Druckkontakt der Abstützung mit dem Lasermedium,
und eine Konfiguration, bei der der Körper mit hohem Refle
xionsvermögen in der Ausnehmung der Abstützung angeordnet
ist, so daß gleichzeitig eine starke optische Charakteristik
und verbesserte Wasserdichtigkeit als synergistischer Effekt
der Kombination erzielt werden.
Insbesondere kann die Konfiguration, bei der der Körper mit
hohem Reflexionsvermögen in der Ausnehmung der Abstützung
angeordnet ist, mit der Konfiguration kombiniert werden, bei
der die Abstützung unter Druck mit dem Lasermedium in Kon
takt ist, was zu einem synergistischen Effekt führt, so daß
ein guter Wirkungsgrad erreicht und gleichzeitig hohe Was
serdichtigkeit beibehalten wird. Wenn der Körper mit hohem
Reflexionsvermögen in der Ausnehmung der Abstützung angeord
net ist, ist dieser Körper bevorzugt unter Druck mit dem La
sermedium in Kontakt gehalten. In diesem Fall wirkt jedoch
die Druckkraft auf den Körper mit hohem Reflexionsvermögen
entgegengesetzt in einer Richtung, um die Abstützung von dem
Lasermedium zu trennen. Es ist somit notwendig, die Ab
stützung entgegen der Gegenwirkung an das Lasermedium zu
drücken, um die hohe Wasserdichtigkeit beibehalten zu kön
nen.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser gemäß dem ersten, dem vierten oder dem sechsten
Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem in einer Innenfläche
der Abstützung eine Nut vorgesehen ist, die in einer Dicken
richtung des Lasermediums verläuft, um die unregelmäßige
Ausbildung zu bilden.
Wie oben gesagt, verläuft bei dem Festkörperlaser gemäß dem
siebten Aspekt der Erfindung die Nut in einer Richtung par
allel zu einer Dickenrichtung der Platte, und ein konkaver
Bereich der Nut enthält Substanzen, wie z. B. ein Kühlmittel
(beispielsweise Wasser), das geringes Absorptionsvermögen,
niedrige Wärmeerzeugung und eine ausreichende Kühlwirkung
hat. Dadurch ist es möglich, einen thermischen Grenz
schichtzustand einer Plattenseitenfläche zu optimieren und
das Auftreten von Temperaturverteilungen in einer Breiten
richtung der Platte und in einer Längsrichtung sowie das
Auftreten einer optischen Verzeichnung gemeinsam mit der
Temperaturverteilung zu verhindern.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser nach dem ersten, dem vierten, dem sechsten oder dem
siebten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem eine Ver
teilung in einer Längsrichtung oder einer Vertikalrichtung
des Lasermediums für eine Teilung, eine Fläche oder eine
Tiefe der unregelmäßigen Ausbildung vorgesehen ist.
Wie oben gesagt, sind bei dem Festkörperlaser gemäß dem ach
ten Aspekt der Erfindung die Verteilungen in der Dicken
richtung und der Längsrichtung der Platte entweder für alle
oder eine von Zone, Teilung und Tiefe des konkaven Bereichs
der Abstützung vorgesehen. Die Verteilungen ergeben den op
timalen thermischen Grenzschichtzustand an allen Positionen
einer Plattenseitenfläche in Dicken- und Längsrichtung. Da
durch ist es möglich, das Auftreten von Temperaturverteilun
gen in einer Breitenrichtung und einer Längsrichtung der
Platte zu verhindern und das Auftreten einer optischen Ver
zeichnung mit der Temperaturverteilung zu verhindern.
Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser gemäß dem ersten, dem vierten oder dem sechsten bis
achten Aspekt der Erfindung angegeben, wobei das Lasermedium
von Kühlmittel gekühlt wird, das so eingefüllt ist, daß es
jede polierte Oberfläche berührt, und wobei zwischen dem
Kühlmittel an der oberen und dem an der unteren Seite des
Lasermediums eine Druckdifferenz vorgesehen ist, um in einem
konkaven Bereich in der Innenfläche der Abstützung einen
Kühlmitteldurchfluß zu erzeugen.
Wie oben gesagt, wird bei dem Festkörperlaser gemäß dem
neunten Aspekt der Erfindung das Lasermedium von dem Kühl
mittel gekühlt, das so eingefüllt ist, daß es die Oberfläche
berührt, und die Druckdifferenz in dem Kühlmittel erzeugt
den Kühlmittelfluß in den konkaven Bereich in einer der
Platte zugewandten Oberfläche der Abstützung. Dadurch ist es
möglich, einen Kühlzustand an einer Kontaktgrenzfläche zwi
schen einer Plattenseitenfläche und der Abstützung zu op
timieren und zu verhindern, daß Temperaturverteilungen in
einer Plattenbreitenrichtung und in einer Längsrichtung auf
treten, und zu verhindern, daß eine optische Verzeichnung
mit der Temperaturverteilung auftritt.
Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung angegeben,
bei dem eine unregelmäßige Struktur in der Innenfläche der
Abstützung von einer Nut gebildet ist, die sich diagonal in
bezug auf eine Dickenrichtung des Lasermediums erstreckt.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem zehn
ten Aspekt der Erfindung die Nut in der Abstützung vorge
sehen, die an einer Seitenfläche des Lasermediums an einer
dem Lasermedium gegenüberstehenden Position angeordnet ist,
um diagonal zu einer Plattendickenrichtung zu verlaufen. Die
Nut erzeugt den Kühlmittelfluß in dem konkaven Bereich. Es
ist dadurch möglich, einen Kühlzustand an einer Kontakt
grenzfläche zwischen einer Plattenseitenfläche und der Ab
stützung zu optimieren und das Auftreten von Temperatur
verteilungen in einer Plattenbreitenrichtung und in einer
Längsrichtung zu verhindern und das Auftreten einer opti
schen Verzeichnung mit einer Temperaturverteilung zu vermei
den.
Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung wird ein Festkörper
laser gemäß dem ersten bis zehnten Aspekt der Erfindung an
gegeben, wobei die Abstützung aus einem Material besteht,
das ein hohes Reflexionsvermögen für Anregungslicht hat.
Wie gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem elften
Aspekt der Erfindung die Abstützung aus einem Material mit
hohem Reflexionsvermögen für das Anregungslicht hergestellt.
Es ist dadurch möglich, eine hocheffiziente Anregung durch
zuführen, die Herabsetzung der Anregungsintensität im Be
reich einer Plattenseitenfläche zu verhindern und die Erzeu
gung einer optischen Verzeichnung zu vermindern.
Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung wird ein Festkör
perlaser nach dem dritten, dem vierten, dem sechsten oder
dem siebten bis elften Aspekt der Erfindung angegeben, wobei
die Abstützung mit dem Lasermedium durch einen elastischen
Körper unter Druck in Kontakt gehalten ist.
Wie gesagt, wird bei dem Festkörperlaser gemäß dem zwölften
Aspekt der Erfindung die Abstützung mit einer Platte durch
den elastischen Körper unter Druck in Kontakt gebracht, so
daß eine mechanische Verformung der Platte und der Ab
stützung absorbiert bzw. ausgeglichen wird, und eine ört
liche Spannungskonzentration an einer Plattenseitenfläche
kann aufgelöst werden, um eine durch Beanspruchung bedingte
Verformung zu verringern. Außerdem ist es möglich, die
Hafteigenschaften zwischen der Plattenseitenfläche und der
Abstützung zu verbessern und dadurch die Wasserdichtigkeit
weiter zu erhöhen, und einen thermischen Grenzschichtzustand
der Plattenseitenfläche zu stabilisieren, um dadurch die op
tische Charakteristik des Plattenmediums zu stabilisieren.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem zwölften Aspekt der Erfindung ange
geben, bei dem der elastische Körper ein Material aufweist,
das für Anregungslicht transparent ist.
Wie oben gesagt, weist bei dem Festkörperlaser nach dem
dreizehnten Aspekt der Erfindung der elastische Körper ein
Material auf, das für Anregungslicht transparent ist. Da
durch ist es möglich, die Wärmeerzeugung infolge einer Ab
sorption des Anregungslichts zu verringern und ferner eine
erhöhte Temperatur einer Plattenseitenfläche sowie eine op
tische Verzeichnung, die sonst mit der erhöhten Temperatur
auftritt, zu verringern.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem zwölften oder dreizehnten Aspekt ange
geben, bei dem der elastische Körper haftend mit der Ab
stützung verbunden ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem vier
zehnten Aspekt der Erfindung der elastische Körper haftend
mit der Abstützung verbunden. Dadurch können die Montage und
Demontage einer Platte und der Abstützung vereinfacht und
die Wasserdichtigkeit erhöht werden.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem dritten, dem vierten oder dem sechsten
bis vierzehnten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem zwi
schen einem Anregungsbereich des Lasermediums und einer Ab
stützung kein Zwischenelement vorgesehen ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem fünf
zehnten Aspekt der Erfindung ein elastischer Körper nur im
Bereich einer Abdichtposition für Kühlmittel zwischen der
Platte und der Abstützung angeordnet, und es ist kein Zwi
schenelement zwischen der Platte an einem Anregungsbereich
und der Abstützung vorgesehen. Dadurch wird es möglich, die
Wärmeerzeugung an einer Grenzfläche zwischen einer Platten
seitenfläche und der Abstützung herabzusetzen sowie eine er
höhte Temperatur der Plattenseitenfläche und eine optische
Verzeichnung, die sonst mit der erhöhten Temperatur auf
tritt, zu vermindern.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem zwölften bis fünfzehnten Aspekt angege
ben, bei dem eine Elastizität aufweisende Substanz in einen
Zwischenraum zwischen einem Abschrägungsbereich von Eckbe
reichen in der Nähe einer Abdichtposition des Lasermediums
und des elastischen Körpers eingebracht ist.
Wie angegeben, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem sech
zehnten Aspekt der Erfindung die Elastizität aufweisende
Substanz in den Zwischenraum zwischen der Abschrägung der
Platteneckbereiche und dem elastischen Körper gefüllt, was
zu verbesserter Wasserdichtigkeit führt.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem dritten, dem vierten oder dem sechsten
bis sechzehnten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem eine
Abschrägungsdimension von Eckbereichen in der Nähe einer Ab
dichtposition des Lasermediums mit 0,3 mm oder weniger vor
gegeben ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem sieb
zehnten Aspekt der Erfindung die Abschrägungsdimension der
Platteneckbereiche in der Nähe der Abdichtposition mit
0,3 mm oder weniger vorgegeben, was zu noch weiter verbes
serter Wasserdichtigkeit führt.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem dritten, dem vierten oder dem sechsten
bis siebzehnten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem ein
Gewindeloch in einem die Abstützung integral enthaltenden
Rahmen an einer Position vorgesehen ist, die der Abstützung
gegenübersteht, so daß es sich im wesentlichen senkrecht zu
einer Rückfläche der Abstützung erstreckt, und bei dem ein
distales Ende eines Gewindeelements, das in das Gewindeloch
eingesetzt ist, die Rückfläche der Abstützung beaufschlagt,
um die Abstützung unter Druck in Kontakt mit dem Lasermedium
zu bringen.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem acht
zehnten Aspekt der Erfindung das Gewindeloch in dem Rahmen
an der der Abstützung gegenüberstehenden Position vorgesehen
und erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der Rück
fläche der Abstützung, und ein distales Ende eines in das
Gewindeloch gedrehten Gewindeelements drückt auf die Rück
fläche der Abstützung, um die Abstützung unter Druck mit
einer Plattenseitenfläche in Kontakt zu bringen. Dadurch ist
es möglich, den Kontaktdruck zwischen der Abstützung und der
Plattenseitenfläche einzustellen, indem das Gewindeelement
von außen zu einer Plattenfläche gedreht und der optimale
Kontaktdruck auf einfache Weise erhalten wird, der sehr gute
Wasserdichtigkeit und geringere optische Verzeichnung zur
Folge hat.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem achtzehnten Aspekt angegeben, bei dem
zwischen der Abstützung und dem distalen Ende des Gewinde
elements ein elastischer Körper angeordnet ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem neun
zehnten Aspekt der Erfindung der elastische Körper zwischen
der Abstützung und dem distalen Ende des Gewindeelements an
geordnet. Es ist dadurch möglich, den Kontaktdruck zu sta
bilisieren und die Einstellung des Kontaktdrucks zu erleich
tern. Infolgedessen wird die Wasserdichtigkeit zwischen ei
ner Plattenseitenfläche und der Abstützung weiter verbes
sert, und der thermische Grenzschichtzustand der Platten
seitenfläche kann weiter stabilisiert werden, was zu einer
Stabilisierung einer optischen Charakteristik eines Platten
mediums führt.
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem achtzehnten oder neunzehnten Aspekt an
gegeben, bei dem an einer Rückfläche der Abstützung ein
Plattenkörper angeordnet ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem zwan
zigsten Aspekt der Erfindung der Plattenkörper an der Rück
fläche der Abstützung angeordnet. Dadurch ist es möglich,
die Kontaktdruckverteilung zu relaxieren und eine optische
Verzeichnung herabzusetzen und eine Beschädigung der Ab
stützung zu verhindern.
Gemäß einem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem zwanzigsten Aspekt der Erfindung
angegeben, bei dem zwischen der Abstützung und einem Plat
tenkörper ein elastischer Körper angeordnet ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem
einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung der elastische Körper
zwischen der Abstützung und dem Plattenkörper angeordnet.
Dadurch kann die Kontaktdruckverteilung noch mehr relaxiert
werden, um dadurch die optische Verzeichnung weiter zu ver
ringern und die Hafteigenschaften zu stabilisieren.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem einundzwanzigsten Aspekt der Er
findung angegeben, bei dem der Plattenkörper aus einem Mate
rial besteht, das eine sehr viel geringere Elastizität als
der elastische Körper hat.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem zwei
undzwanzigsten Aspekt der Erfindung für den Plattenkörper,
der an einer Rückfläche der Abstützung vorgesehen ist, eine
geringe Elastizität vorgesehen. Dadurch kann die Kontakt
druckverteilung so gesteuert werden, daß eine optimale Kon
taktdruckverteilung mit gleichzeitiger ausgezeichneter Was
serdichtigkeit und geringerer optischer Verzeichnung er
reicht wird.
Gemäß einem dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der
Erfindung angegeben, bei dem das Element mit hohem Refle
xionsvermögen unter Druck mit einer Seitenfläche des Laser
mediums in Kontakt ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem drei
undzwanzigsten Aspekt der Erfindung ein Element, das ein
hohes Reflexionsvermögen für Anregungslicht hat, in einer
Ausnehmung der Abstützung angeordnet und wird unter Druck
mit einer Plattenseitenfläche in Kontakt gebracht. Es ist
dadurch möglich, die Hafteigenschaften zu verbessern und
einen gleichmäßigen und stabilen thermischen Grenzschicht
zustand einer Plattenseitenfläche vorzusehen, um dadurch
eine optische Charakteristik eines Plattenmediums zu stabi
lisieren.
Gemäß einem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem dreiundzwanzigsten Aspekt der Er
findung angegeben, bei dem zwischen einer Rückfläche des
Elements mit hohem Reflexionsvermögen und einer Ausnehmung
ein elastischer Körper angeordnet ist, wobei die Elastizität
des elastischen Körpers das Element mit hohem Reflexionsver
mögen mit einer Seitenfläche des Lasermediums unter Druck in
Kontakt bringt.
Wie oben angegeben, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem
vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung der elastische
Körper für die Rückfläche des Elements mit hohem Reflexions
vermögen für Anregungslicht vorgesehen, und die Elastizität
des elastischen Körpers bewirkt den Kontakt des elastischen
Körpers mit dem hohes Reflexionsvermögen aufweisenden Ele
ment mit der Seitenfläche der Platte unter Druck. Dadurch
ist es möglich, eine mechanische Verformung der Platte, des
hochreflektiven Körpers und der Abstützung zu absorbieren
und die lokale Spannungskonzentration an der Plattenseiten
fläche zu vermindern, um dadurch die spannungsbedingte Ver
formung herabzusetzen. Außerdem ist es möglich, die Haft
eigenschaften zwischen der Plattenseitenfläche und dem hoch
reflektiven Körper zu verbessern und einen thermischen
Grenzschichtzustand der Plattenseitenfläche zu stabili
sieren, um dadurch eine optische Charakteristik eines Plat
tenmediums zu stabilisieren.
Gemäß einem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem dreiundzwanzigsten Aspekt der Er
findung angegeben, bei dem in einer Ausnehmung der Ab
stützung ein Gewindeloch vorgesehen ist und im wesentlichen
senkrecht zu einer Seitenfläche eines Lasermediums verläuft
und ein distales Ende einer Schraube, die in das Gewindeloch
eingesetzt ist, das hochreflektive Element mit der Seiten
fläche des Lasermediums unter Druck in Kontakt bringt.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem fün
fundzwanzigsten Aspekt der Erfindung das Gewindeloch in der
Abstützung an einer Position entgegengesetzt zu dem Element
mit hohem Reflexionsvermögen für Anregungslicht vorgesehen,
um sich im wesentlichen senkrecht zu einer Rückfläche des
Körpers mit hohem Reflexionsvermögen zu erstrecken, und das
distale Ende der Schraube, die in das Gewindeloch eingesetzt
ist, schiebt die Rückfläche des Körpers mit hohem Refle
xionsvermögen unter Druck in Kontakt mit der Plattenseiten
fläche. Es ist dadurch möglich, den Kontaktdruck zwischen
dem Körper mit hohem Reflexionsvermögen und der Platten
seitenfläche durch Drehen der Schraube außerhalb eines Plat
tenvorderendes einzustellen und den optimalen Kontaktdruck
mit geringerer optischer Verzeichnung ohne weiteres vorzu
sehen.
Gemäß einem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird
ein Festkörperlaser nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung vorgesehen, bei dem ein elastischer Körper zwi
schen dem Element mit hohem Reflexionsvermögen und dem dis
talen Ende der Schraube vorgesehen ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser gemäß dem
sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung der elastische Kör
per zwischen dem Element mit hohem Reflexionsvermögen für
Anregungslicht und dem distalen Ende der Schraube ange
ordnet. Dadurch ist es möglich, den Kontaktdruck zu stabi
lisieren, seine Einstellung zu erleichtern und die Haft
eigenschaften zwischen einer Plattenseitenfläche und dem
Körper mit hohem Reflexionsvermögen so zu verbessern, daß
dadurch ein thermischer Grenzschichtzustand der Platten
seitenfläche weiter stabilisiert wird, was zu einer Stabili
sierung einer optischen Charakteristik eines Plattenmediums
führt.
Gemäß einem siebenundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird
ein Festkörperlaser nach dem fünf- oder dem sechsundzwanzig
sten Aspekt der Erfindung angegeben, bei dem an einer Rück
fläche des Elements mit hohem Reflexionsvermögen ein Plat
tenkörper angeordnet ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem sie
benundzwanzigsten Aspekt der Erfindung der Plattenkörper an
der Rückfläche des Elements mit hohem Reflexionsvermögen für
Anregungslicht angeordnet. Dadurch ist es möglich, eine Kon
taktdruckverteilung zu relaxieren, eine optische Verzeich
nung zu verringern und eine Beschädigung des Körpers mit
hohem Reflexionsvermögen zu verhindern.
Gemäß einem achtundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem siebenundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung angegeben, bei dem ein elastischer Körper zwischen
dem Element mit hohem Reflexionsvermögen und einem Platten
körper angeordnet ist.
Wie oben gesagt, ist bei dem Festkörperlaser nach dem
achtundzwanzigsten Aspekt der Erfindung der elastische
Körper zwischen dem Element mit hohem Reflexionsvermögen für
Anregungslicht und dem Plattenkörper angeordnet. Es ist
dadurch möglich, eine mechanische Verformung der Platte, des
hochreflektierenden Körpers und der Abstützung zu absorbie
ren und eine Kontaktdruckverteilung weiter zu relaxieren, um
dadurch eine optische Verzeichnung weiter zu verringern. Au
ßerdem ist es möglich, Hafteigenschaften weiter zu verbes
sern und einen thermischen Grenzschichtzustand der Platten
seitenfläche zu stabilisieren, um dadurch eine optische
Charakteristik eines Plattenmediums zu stabilisieren.
Gemäß einem neunundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem achtundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung angegeben, bei dem der Plattenkörper aus einem
Material hergestellt ist, das eine sehr viel geringere
Elastizität als der elastische Körper hat.
Wie oben angegeben, ist bei dem Festkörperlaser nach dem
neunundzwanzigsten Aspekt der Erfindung die geringe Elasti
zität für den Plattenkörper vorgesehen, der an einer Rück
fläche eines Elements angeordnet ist, das für Anregungslicht
hochreflektierend ist. Dadurch ist es möglich, eine
Kontaktdruckverteilung so zu steuern, daß die optimale
Druckverteilung mit geringerer optischer Verzeichnung
vorgesehen wird.
Gemäß einem dreißigsten Aspekt der Erfindung wird ein Fest
körperlaser nach dem fünften oder sechsten oder dreiundzwan
zigsten bis neunundzwanzigsten Aspekt der Erfindung ange
geben, bei dem das Element mit hohem Reflexionsvermögen
integral mit einem Kondensor geformt ist, der Anregungslicht
zum Bestrahlen des Lasermediums kondensiert.
Wie oben angegeben, ist bei dem Festkörperlaser nach dem
dreißigsten Aspekt der Erfindung das Element mit hohem Re
flexionsvermögen für das Anregungslicht in einer Ausnehmung
einer Abstützung angeordnet, und das hochreflektierende Ele
ment ist integral mit dem Kondensor geformt. Es ist dadurch
möglich, die Zahl von Einzelteilen zu verringern, einen Zwi
schenraum zwischen dem Kondensor und der Abstützung zu be
seitigen und Verluste des Anregungslichts herabzusetzen.
Gemäß einem einunddreißigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem ersten bis dreißigsten Aspekt der
Erfindung angegeben, bei dem ein Laserstrahl durch einen
stabilen Resonator herausgeführt wird.
Wie oben angegeben, kann bei dem Festkörperlaser nach dem
einunddreißigsten Aspekt der Erfindung der stabile Resonator
einen Laserstrahl mit geringerer Verzeichnung aus einem La
sermedium erzeugen, dessen optische Verzeichnung herabge
setzt ist.
Gemäß einem zweiunddreißigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem ersten bis dreißigsten Aspekt der
Erfindung angegeben, bei dem ein Laserstrahl aus einem an
isotropen Resonator herausgeführt wird, der als stabiler Re
sonator in einer Dickenrichtung des Lasermediums und als in
stabiler Resonator in einer Breitenrichtung wirkt.
Wie oben angegeben, kann bei dem Festkörperlaser nach dem
zweiunddreißigsten Aspekt der Erfindung der anisotrope Reso
nator einen Laserstrahl mit geringerer Verzeichnung und aus
gezeichneter Isotropie im Querschnitt aus dem Lasermedium,
dessen optische Verzeichnung herabgesetzt ist, erzeugen.
Gemäß einem dreiunddreißigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem ersten bis dreißigsten Aspekt der
Erfindung angegeben, bei dem ein Laserstrahl aus einem an
isotropen Resonator herausgeführt wird, der als stabiler Re
sonator in einer Dickenrichtung des Lasermediums und als
einseitiger instabiler negativer Zweigresonator in einer
Breitenrichtung wirkt.
Wie oben angegeben, kann bei dem Festkörperlaser nach dem
dreiunddreißigsten Aspekt der Erfindung der anisotrope Reso
nator einen Laserstrahl mit geringerer Verzeichnung und sehr
viel besserer Isotropie im Querschnitt aus dem Lasermedium
erzeugen, dessen optische Verzeichnung herabgesetzt ist.
Gemäß einem vierunddreißigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser angegeben, bei dem Laserstrahlen, die von
verschiedenen Lasern abgegeben werden, von dem Lasermedium
gemäß dem ersten bis dreißigsten Aspekt der Erfindung ver
stärkt werden.
Wie oben angegeben, kann bei dem Festkörperlaser gemäß dem
vierunddreißigsten Aspekt der Erfindung das Lasermedium,
dessen optische Verzeichnung verringert ist, den von ver
schiedenen Festkörperlasern abgegebenen Laserstrahl ohne
Verzeichnung verstärken.
Gemäß einem fünfunddreißigsten Aspekt der Erfindung wird ein
Festkörperlaser nach dem ersten bis dreißigsten Aspekt der
Erfindung angegeben, bei dem ein Laserstrahl von einem
Lichtweg, der in einer Breitenrichtung des Lasermediums ge
faltet ist, in Schwingungen versetzt oder verstärkt wird.
Wie oben gesagt, kann bei dem Festkörperlaser nach dem
fünfunddreißigsten Aspekt der Erfindung der Lichtweg, der in
der Breitenrichtung einer Platte gefaltet ist, einen äquiva
lenten Mediumquerschnitt ergeben, der geringere Verzeichnung
und sehr gute Isotropie in Querschnittsform aus dem Laserme
dium hat, dessen optische Verzeichnung herabgesetzt ist.
Gemäß einem sechsunddreißigsten Aspekt der Erfindung wird
eine Laserbearbeitungsvorrichtung angegeben, mit der eine
Laserbearbeitung durchgeführt wird durch Kondensieren eines
von dem Festkörperlaser nach dem ersten bis fünfunddreißig
sten Aspekt der Erfindung erzeugten Laserstrahls durch ein
kondensierendes optisches System.
Wie oben gesagt, wird bei der Laserbearbeitungsvorrichtung
nach dem sechsunddreißigsten Aspekt der Erfindung die Laser
bearbeitung durch Bündeln des von dem Festkörperlaser er
zeugten Laserstrahls durch das kondensierende optische Sy
stem durchgeführt. Infolgedessen hat der von dem Laser
medium, dessen optische Verzeichnung verringert ist, er
zeugte Laserstrahl geringere Verzeichnung und ausgezeichnete
Isotropie in Querschnittsform und erzeugt einen kleinen
Punktdurchmesser und eine große Tiefenschärfe mit ausge
zeichneter Stabilität in einer Kondensierungsposition.
Gemäß einem siebenunddreißigsten Aspekt der Erfindung wird
eine Laserbearbeitungsvorrichtung angegeben, bei der die La
serbearbeitung durchgeführt wird, indem ein von dem Festkör
perlaser nach dem ersten bis fünfunddreißigsten Aspekt der
Erfindung erzeugter Laserstrahl durch einen Lichtleiter ein
geleitet wird.
Wie oben gesagt, wird bei der Laserbearbeitungsvorrichtung
nach dem siebenunddreißigsten Aspekt der Erfindung die La
serbearbeitung ausgeführt, indem der von dem Festkörperlaser
erzeugte Laserstrahl durch den Lichtleiter eingeführt wird.
Daher hat der Laserstrahl, der von dem Lasermedium erzeugt
wird, dessen optische Verzeichnung verringert ist, eine ge
ringere Verzeichnung und ausgezeichnete Isotropie im Quer
schnitt und erzeugt einen kleinen Punktdurchmesser und eine
große Tiefenschärfe mit ausgezeichneter Stabilität der Kon
densierung an einer Lichtleiter-Eintrittsendfläche. Infolge
dessen ist es möglich, eine stabile und hocheffiziente Ein
kopplung des Laserstrahls in den Lichtleiter durchzuführen
und auch nach der Übertragung durch den Lichtleiter eine
hohe Strahlgüte beizubehalten.
Die vorstehenden und weiteren Vorteile und neuen Merkmale
der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachstehen
den genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen. Es versteht sich dabei, daß die Zeichnungen nur
dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht als irgend
eine Definition der Grenzen der Erfindung gedacht sind.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Aus
führungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Frontschnittansicht, die eine Ausführungsform
eines Lasers gemäß dem ersten oder dem siebten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht, die eine Aus
führungsform des Lasers gemäß dem ersten oder dem
siebten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Perspektivansicht, die eine Konfiguration
eines Lasermediums und von Abstützungen bei einer
Ausführungsform des Lasers nach dem ersten oder
dem siebten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht, die die Konfiguration
des Lasermediums und der Abstützungen bei einer
Ausführungsform des Lasers gemäß dem ersten oder
dem siebten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm, das eine optische Verzeichnungsver
teilung in einer Breitenrichtung des Lasermediums
einer Ausführungsform des Lasers nach dem ersten
Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Resona
tors einer Ausführungsform eines Lasers gemäß dem
einunddreißigsten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, das eine Ausgangsleistungscharakte
ristik einer Ausführungsform des Lasers gemäß dem
ersten oder dem einunddreißigsten Aspekt der Er
findung zeigt;
Fig. 8 eine Perspektivansicht einer Konfiguration von Ab
stützungen einer anderen Ausführungsform des La
sers gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
Fig. 9 eine vergrößerte Perspektivansicht einer Konfigu
ration einer Abstützung einer anderen Ausführungs
form des Lasers nach dem ersten Aspekt der Erfin
dung;
Fig. 10 eine vergrößerte Perspektivansicht einer Konfigu
ration einer Abstützung einer anderen Ausführungs
form des Lasers nach dem ersten Aspekt der Erfin
dung;
Fig. 11 eine vergrößerte Perspektivansicht einer Konfigu
ration einer Abstützung einer anderen Ausführungs
form des Lasers gemäß dem ersten Aspekt der Erfin
dung;
Fig. 12 eine Vorderansicht entlang einer Dicken-Längsrich
tung eines Lasermediums, die eine Temperaturver
teilung eines Lasers gemäß dem achten Aspekt der
Erfindung zeigt;
Fig. 13 eine Seitenansicht gemäß dem achten Aspekt der Er
findung, die eine Temperaturverteilung des Lasers
entlang der Dicken-Längsrichtung des Lasermediums
zeigt;
Fig. 14 eine Perspektivansicht gemäß dem achten Aspekt der
Erfindung, die eine Temperaturverteilung des La
sers in einer Breitenrichtung des Lasermediums
zeigt;
Fig. 15 eine Draufsicht von oben auf eine Konfiguration
von Abstützungen einer Ausführungsform des Lasers
nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 16 eine Draufsicht von oben auf eine Konfiguration
von Abstützungen einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 17 eine Draufsicht von oben auf eine Konfiguration
von Abstützungen einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 18 eine Ansicht entlang einer Dicken-Breitenrichtung
des Lasermediums, die Temperaturverteilungen des
Lasers nach dem achten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 19 eine Frontschnittansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 20 eine Frontschnittansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 21 eine Frontschnittansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 22 eine Frontschnittansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem achten Aspekt der Erfindung;
Fig. 23 eine Draufsicht von oben auf eine Konfiguration
von Abstützungen einer Ausführungsform eines
Lasers nach dem zweiten Aspekt der Erfindung;
Fig. 24 eine Draufsicht von oben auf eine Konfiguration
von Abstützungen einer anderen Ausführungsform des
Lasers nach dem zweiten Aspekt der Erfindung;
Fig. 25 eine Perspektivansicht einer Konfiguration einer
Abstützung einer Ausführungsform eines Lasers nach
dem neunten Aspekt der Erfindung;
Fig. 26 eine Ansicht einer Konfiguration einer Kühlein
richtung einer Ausführungsform des Lasers nach dem
neunten Aspekt der Erfindung;
Fig. 27 eine Perspektivansicht, die Abstützungen und ein
Lasermedium einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem zehnten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 28 eine vergrößerte Perspektivansicht, die die Ab
stützung einer Ausführungsform des Lasers nach dem
zehnten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 29 eine Ansicht einer Anregungsverteilung und einer
Temperaturverteilung in einer Breitenrichtung
eines Lasermediums eines Lasers nach dem elften
Aspekt der Erfindung;
Fig. 30 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines
Lasers nach dem achtzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 31 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem achtzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 32 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem achtzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 33 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines
Lasers nach dem zwölften, dem dreizehnten und dem
vierzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 34 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwölften, dem dreizehnten und dem vier
zehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 35 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwölften, dem dreizehnten und dem vier
zehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 36 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines
Lasers nach dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 37 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 38 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 39 eine Perspektivansicht eines Verbindungsbereichs
zwischen einem Lasermedium und Abstützungen einer
Ausführungsform eines Lasers nach dem sechzehnten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 40 eine Frontschnittansicht eines Verbindungsbereichs
zwischen einem Lasermedium und Abstützungen einer
Ausführungsform des Lasers nach dem sechzehnten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 41 eine Perspektivansicht eines Lasermediums und von
Abstützungen einer Ausführungsform eines Lasers
nach dem siebzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 42 einen Schnitt eines Verbindungsbereichs zwischen
einem Lasermedium und Abstützungen einer Ausfüh
rungsform des Lasers nach dem siebzehnten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 43 einen Schnitt eines Verbindungsbereichs zwischen
einem Lasermedium und Abstützungen einer Aus
führungsform des Lasers nach dem siebzehnten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 44 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines
Lasers nach dem neunzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 45 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem neunzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 46 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem neunzehnten Aspekt der Erfindung;
Fig. 47 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines
Lasers nach dem zwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 48 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 49 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 50 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines
Lasers nach dem einundzwanzigsten Aspekt der Er
findung;
Fig. 51 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 52 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 53 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines
Lasers nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Er
findung;
Fig. 54 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 55 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 56 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Kontakt-
Wärmewiderstands vom Kontaktdruck zwischen Ab
stützungen und einer Seitenfläche des Lasermediums
bei einer Ausführungsform des Lasers nach dem
zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung zeigt;
Fig. 57 eine Draufsicht von oben auf eine Ausführungsform
eines Lasers nach dem dreiundzwanzigsten und dem
vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 58 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem drei- und dem vierundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 59 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem drei- und dem vierundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 60 eine Draufsicht von oben auf eine Ausführungsform
eines Lasers nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 61 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 62 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 63 eine Draufsicht von oben auf eine Ausführungsform
eines Lasers nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 64 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 65 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 66 eine Draufsicht von oben auf eine Ausführungsform
eines Lasers nach dem siebenundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 67 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem siebenundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 68 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem siebenundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 69 einen Frontschnitt einer Ausführungsform eines
Lasers nach dem achtundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 70 eine Draufsicht von oben auf eine Ausführungsform
des Lasers nach dem achtundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 71 einen seitlichen Schnitt einer Ausführungsform des
Lasers nach dem achtundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 72 einen Frontschnitt einer Ausführungsform des
Lasers nach dem achtundzwanzigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 73 eine Draufsicht von oben auf eine Ausführungsform
eines Lasers nach dem neunundzwanzigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 74 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem neunundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 75 einen Schnitt einer Ausführungsform des Lasers
nach dem neunundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 76 eine Draufsicht von oben auf eine andere Ausfüh
rungsform eines Lasers nach dem sieben- und dem
achtundzwanzigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 77 einen Schnitt einer anderen Ausführungsform eines
Lasers nach dem sieben- und dem achtundzwanzigsten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 78 einen Schnitt einer anderen Ausführungsform eines
Lasers nach dem sieben- und dem achtundzwanzigsten
Aspekt der Erfindung;
Fig. 79 einen Frontschnitt einer Ausführungsform eines
Lasers nach dem dreißigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 80 einen Frontschnitt einer anderen Ausführungsform
des Lasers nach dem dreißigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 81 einen Frontschnitt einer anderen Ausführungsform
des Lasers nach dem dreißigsten Aspekt der
Erfindung;
Fig. 82 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Reso
nators einer Ausführungsform eines Lasers nach dem
zweiunddreißigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 83 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Reso
nators einer Ausführungsform eines Lasers nach dem
dreiunddreißigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 84 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Reso
nators und eines Verstärkers einer Ausführungsform
eines Lasers nach dem vierunddreißigsten Aspekt
der Erfindung;
Fig. 85 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Reso
nators einer Ausführungsform eines Lasers nach dem
fünfunddreißigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 86 eine Draufsicht und eine Seitenansicht des Resona
tors und des Verstärkers einer Ausführungsform des
Lasers nach dem drei-, dem vier- und dem fünfund
dreißigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 87 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer
Laserbearbeitungsvorrichtung nach dem sechsund
dreißigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 88 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer
Laserbearbeitungsvorrichtung nach dem siebenund
dreißigsten Aspekt der Erfindung;
Fig. 89 einen Frontschnitt eines herkömmlichen Lasers;
Fig. 90 einen seitlichen Schnitt des herkömmlichen Lasers;
Fig. 91 eine Draufsicht auf ein Lasermedium, Abstützungen
und einen Rahmen, der das Lasermedium und die Ab
stützungen des herkömmlichen Lasers enthält;
Fig. 92 eine Draufsicht auf das Lasermedium und die Ab
stützungen des herkömmlichen Lasers;
Fig. 93 ein Diagramm einer Temperaturverteilung in einer
Dickenrichtung des Lasermediums, eines zickzack
förmigen Lichtweges und eines äquivalenten Licht
weges;
Fig. 94 ein Diagramm einer Temperaturverteilung und einer
wärmebedingten optischen Verzeichnung in einer
Breitenrichtung des Lasermediums des herkömmlichen
Lasers;
Fig. 95 eine Ansicht einer Anregungsintensitätsverteilung
in einer Breitenrichtung des Lasermediums bei ei
nem weiteren herkömmlichen Laser;
Fig. 96 eine Ansicht, die die in einer Richtung aufge
brachte Kraft zeigt, wobei das Lasermedium von den
Abstützungen des herkömmlichen Lasers getrennt
wird;
Fig. 97 eine Ansicht, die den Austritt von Wasser an einer
Endfläche des Lasermediums des herkömmlichen
Lasers zeigt;
Fig. 98 eine Ansicht, die die mechanische Verformung an
Enden in einer Breitenrichtung des Lasermediums
des herkömmlichen Lasers zeigt;
Fig. 99 eine Ansicht, die die mechanische Verformung an
Enden in einer Längsrichtung des Lasermediums des
herkömmlichen Lasers zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend im einzelnen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-7 wird eine Ausführungsform
gemäß dem ersten und dem siebten Aspekt beschrieben. Fig. 1
ist ein Frontschnitt der Ausführungsform, Fig. 2 ein seit
licher Schnitt davon, Fig. 3 eine Perspektivansicht eines
Lasermediums und von Abstützungen und Fig. 4 eine teilweise
vergrößerte Darstellung von Fig. 3.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 ein flachplattenförmiges
Festkörperlasermedium (nachstehend als Platte bezeichnet)
mit einem Paar von oberen und unteren polierten Oberflächen
11, die parallel zueinander verlaufen, mit einem Paar von
seitlichen Oberflächen bzw. Seitenflächen 12, die auf der
rechten und der linken Seite in Vertikalrichtung verlaufen,
und mit einem Paar von einer hinteren und einer vorderen
Endfläche 13, die als Eintritts/Austrittsfläche für einen
Laserstrahl dienen. 5 ist eine Abstützung, die entlang der
Seitenfläche 12 der Platte 1 angeordnet ist. 7 ist ein Rah
men, der die Platte 1 und die Abstützungen 5 integral ent
hält, und 70 ist eine Dichtung, um Wasser 41 abzudichten,
das als Kühlmittel für die Platte dient.
Die Abdichtung 70 verläuft über einen gesamten Umfangsbe
reich der Platte 1 und der entsprechenden Abstützungen 5
längs einer Ebene, die zu der Längsrichtung (d. h. Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung) der Platte 1 senkrecht ist. 2 ist
eine Lampe zur Lichtanregung der Platte 1, und 21 ist das
Anregungslicht. 3 ist ein Kondensor, um das Anregungslicht
21 zum Bestrahlen der Platte 1 zu kondensieren, und 8 ist
ein Gehäuse zur Aufnahme der Kondensoren. 40 ist eine Trenn
platte zur Bildung einer Durchflußbahn 4 des Plattenkühlwas
sers 41, und die Trennplatte 40 ist für das Anregungslicht
21 transparent.
Bei der Ausführungsform ist eine Vielzahl von Vertikalnuten
52 in den Abstützungen 5 an Innenflächen 51 vorgesehen, die
den Seitenflächen 12 der Platte 1 gegenüberstehen und in
einer Dickenrichtung (einer Vertikalrichtung) der Platte mit
vorbestimmten Abständen verlaufen, wie die Fig. 3 und 4 zei
gen. Dadurch hat die Innenfläche 51 eine unregelmäßige Kon
struktion.
Nachstehend wird die Funktionsweise beschrieben. Der Grund
betrieb ist mit dem einer herkömmlichen Vorrichtung iden
tisch und wird daher nicht erläutert. Daher folgt eine Be
schreibung des Betriebs und einer detaillierten Ausführungs
form der Abstützungen 5, die die Vertikalnuten 52 an den
Plattenseitenflächen 12 aufweisen.
Probleme bei einem herkömmlichen Festkörperlaser sind er
höhte Temperatur aufgrund von Absorption des Anregungslichts
21 oder Wärmeerzeugung in der Abstützung 5; ferner haben die
Seitenflächen der Platte 1 eine Hochtemperaturverteilung in
einer Breitenrichtung (d. h. in einer seitlichen Richtung)
mit der erhöhten Temperatur. Bei der Ausführungsform sind
die vertikalen Kühlnuten 52 in den Oberflächen 51 der Ab
stützungen 5, die der Platte zugewandt bzw. damit in Kontakt
sind, vorgesehen, um die Probleme zu überwinden. Das Wasser
41, das als das Kühlmittel für die Platte 1 wirkt, tritt in
die Vertikalnuten 52 ein, so daß die Zwischenflächen 51 der
Abstützungen gekühlt werden können.
Dadurch ist es möglich, die optische Verzeichnung herabzu
setzen, indem die Temperaturverteilung in der Breitenrich
tung der Platte 1 optimiert wird. Da das in die Nuten 52
eintretende Material Wasser ist, findet in diesem Fall nur
eine geringe Absorption oder Wärmeerzeugung des Anregungs
lichts 21 statt, und eine Kühlwirkung nimmt mit zunehmender
Nutbreite 522 zu.
In der Praxis wurde für eine YAG-Platte mit einer Dicke von
6 mm, einer Breite von 25 mm und einer Anregungslänge von
150 mm Teflon-Kunststoff (Spectralon) als Abstützung 5 ver
wendet, um die optische Verzeichnung (Wärmelinse) in der
Plattenbreitenrichtung zu messen. Bei einer elektrischen
Eingangsleistung für die Anregungslampe von 30 kW ohne Nuten
zeigte sich eine starke Konkavlinsenverteilung an den seit
lichen Enden, wie die Kurve c in Fig. 5 zeigt. Wenn die Nut
breite 522 mit 0,5 mm, die Teilung 521 mit 1 mm und die Nut
tiefe 523 mit 0,2 mm eingestellt waren, zeigte sich eine
starke Konvexlinsenverteilung an den Seitenenden, wie die
Kurve a in Fig. 5 zeigt. Danach wurde die Nutbreite 521 ver
ändert, während die Teilung 521 und die Tiefe 523 so belas
sen wurden, wie sie waren. Infolgedessen war es mit der Nut
breite von 0,1 mm und der Teilung von 1 mm möglich, einen
Zustand zu schaffen, in dem im wesentlichen keine Wärmelinse
vorhanden war, wie die Kurve b in Fig. 5 zeigt.
Außerdem wurden Schwingungsexperimente unter den jeweiligen
Bedingungen durchgeführt, wobei ein stabiler Resonator ver
wendet wurde, wie Fig. 6 zeigt. Fig. 7 zeigt Ausgangslei
stungscharakteristiken für die jeweiligen Zustände. Die La
serausgangsleistung erhöhte sich im wesentlichen proportio
nal zu der elektrischen Eingangsleistung von 30 kW unter der
optimierten Bedingung b, aber eine starke Sättigung der Aus
gangsleistung wurde bei der elektrischen Eingangsleistung
von 20 kW oder später unter den Bedingungen ª und c mit der
optischen Verzeichnung beobachtet.
Die Ausführungsform ist charakterisiert durch thermische
Grenzschichtzustände der Plattenseitenfläche 12, die nur
durch eine Änderung der Breite 522 der Nut 52 in der Ab
stützung 5 optimiert werden, einen extrem einfachen Aufbau
und die optimale Bedingung, die unveränderlich vorliegt. Die
Brechkraft der Wärmelinse unter der optimierten Bedingung
ist gleich 0,02 mm-1 oder kleiner bei der elektrischen Ein
gangsleistung von 30 kW und der Laserausgangsleistung von
1 kW oder höher. Der Absolutwert der Brechkraft der Wärme
linse ist kleiner als die Brechkraft der Wärmelinse von
2 m-1 in einem YAG-Stab und hat eine kleinere Abhängigkeit
von der elektrischen Eingangsleistung als der YAG-Stab.
Die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wurde unter Bezug
nahme auf einen Fall beschrieben, bei dem als Kühlmittelein
trittsnuten 52 die Nuten parallel zu der Richtung der Plat
tendicke verlaufen. Die gleiche Auswirkung kann aber auch
durch Nuten erhalten werden, die parallel zu der Längs
richtung der Platte verlaufen, wie die Fig. 8 und 9 zeigen,
oder durch feine unregelmäßige Ausbildungen gemäß den Fig.
10 und 11.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 12-15 wird eine Ausführungs
form nach dem achten Aspekt beschrieben.
Bei einem Plattenlaser werden eine stabförmige Lampe 2 und
ein stabförmiger Kondensor 3 verwendet, um eine möglichst
gleichmäßige Anregung/Wärmeerzeugung in einer Längsrichtung
sowie in einer Breitenrichtung zu erzielen. Tatsächlich ist
jedoch die Anregungsintensität an den Enden einer Anregungs
länge stärker verringert als im Bereich eines Zwischenbe
reichs in Längsrichtung, was zu einer Temperaturverteilung
gemäß Fig. 13 führt. Die Wärmeerzeugung an den der Platte
zugewandten Oberflächen 51 der Abstützungen 5 ist in Rich
tung zu den Enden stärker verringert. Infolgedessen werden
auch die Enden unter den gleichen Kühlbedingungen wie der
Zwischenbereich gekühlt, so daß die optische Verzeichnung in
der Breitenrichtung eine Konkavlinsenverteilung an den
Längsenden zeigt, wie in Fig. 14 zu sehen ist. Daher haben
die Nutbreiten 522 dünnere Formen in einer Richtung näher an
den Längsenden der Platte, wie Fig. 15 zeigt, um so die
Kühlwirkung herabzusetzen und die optische Verzeichnung auch
im Bereich der Enden zu minimieren.
Bei dieser Ausführungsform ist es also möglich, den opti
malen thermischen Grenzschichtzustand an jeder gewünschten
Position in der Längsrichtung der Plattenseitenflächen 12
sowie in der seitlichen Richtung der Platte 1 vorzusehen, um
dadurch einen gleichförmigeren Laserstrahl höherer Güte zu
erhalten.
Bei dieser Ausführungsform wird die Kühlbedingung verändert,
indem nur die Breite 522 verringert wird, während die Nut
tiefe 523 und die Teilung 521 konstantgehalten werden. Es
ist aber auch möglich, die Kühlbedingung durch Verändern der
Teilung und der Nuttiefe gemäß den Fig. 16 und 17 zu ändern.
Im übrigen wurde diese Ausführungsform unter Bezugnahme auf
einen Fall beschrieben, in dem an dem Zwischenbereich in
Längsrichtung eine hohe Anregungsintensität vorhanden ist.
Es ist aber zu beachten, daß die optische Verzeichnung durch
Einstellen der Teilung, der Breite und der Tiefe der Nut an
den jeweiligen Längspositionen minimierbar ist, wenn bei
spielsweise die starke Anregungsintensität an den Längsenden
erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 18-20 wird eine weitere Aus
führungsform gemäß dem achten Aspekt beschrieben.
Die Ausführungsformen 1 und 2 wurden unter Bezugnahme auf
einen konstanten thermischen Grenzschichtzustand (einen
Kühlzustand) von Plattenseitenflächen 12 in einer Dicken
richtung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird in dem
thermischen Grenzschichtzustand in der Dickenrichtung eine
Verteilung erzeugt. Eine Platte 1 wird durch ihre beiden En
den (polierten Oberflächen) 11 gekühlt, so daß die Platte 1
die quadratische Temperaturverteilung zeigt, deren Mittelbe
reich in der Dickenrichtung heiß ist. Wenn die Plattensei
tenflächen 12 vollständig isoliert sind, um keine Wärme
erzeugung zu bewirken, sollte die Temperaturverteilung in
einer Breitenrichtung gleichmäßig werden, wie Fig. 18(a) (in
einer oberen Stufe) zeigt. Tatsächlich werden jedoch Tempe
raturverteilungen gemäß den Fig. 18(b) (in einer mittleren
Stufe) und 18(c) (in einer unteren Stufe) erzeugt, und zwar
aufgrund der Wärmeleitung und Wärmeerzeugung einer Abstüt
zung.
Daher ist bei dieser Ausführungsform eine Verteilung für
eine Nutkonfiguration in der Dickenrichtung gemäß den Fig.
19 und 20 so vorgesehen, daß eine der Platte zugewandte
Oberfläche 51 der Abstützung 5 die gleiche quadratische Tem
peraturverteilung in der Dickenrichtung wie unter idealen
Bedingungen für die Platte haben kann. Es ist dadurch auch
bei einem Material, das eine gewisse Wärmeerzeugung und eine
gewisse Wärmeleitung zeigt, möglich, die gleiche Temperatur
verteilung wie bei einem vollständig isolierten Medium, das
keine Wärme erzeugt, zu erreichen. Außerdem ist es möglich,
die Güte eines Laserstrahls durch Optimierung des ther
mischen Grenzschichtzustands in der Dickenrichtung der
Platte zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 21 und 22 wird eine weitere
Ausführungsform nach dem achten Aspekt beschrieben.
Dabei sind, um den optimalen thermischen Grenzschichtzustand
an jeder gewünschten Position in Längs- und Dickenrichtung
einer Plattenseitenfläche 12 zu erreichen, Nuten 52 in einer
Abstützung sowohl in Längs- als auch in Dickenrichtung vor
gesehen, wie Fig. 21 zeigt, so daß die Verteilung in der
Tiefe, der Breite und der Teilung stattfindet. Infolgedessen
kann die optische Verzeichnung weiter verringert werden.
Es ist außerdem möglich, die gleiche Auswirkung dadurch zu
erreichen, daß kreisrunde konkave Bereiche 52 mit unter
schiedlichen Radien in einer der Platte zugewandten Ober
fläche der Abstützung vorgesehen werden, wie Fig. 22 zeigt,
wobei eine Verteilung der kreisrunden konkaven Bereiche vor
gesehen ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 23 und 24 wird eine Aus
führungsform nach dem zweiten Aspekt beschrieben.
Die Ausführungsform 4 wurde unter Bezugnahme auf einen Fall
beschrieben, in dem ein thermischer Grenzschichtzustand
einer Plattenseitenfläche durch feine konkave Bereiche 52 in
einer der Platte zugewandten Oberfläche 51 einer Abstützung
optimiert wird. Wie jedoch Fig. 23 zeigt, können Materialien
501 und 502, die in bezug auf Wärmeleitfähigkeit, Absorp
tionsvermögen und spezifischen Wärmeverbrauch verschieden
sind, abwechselnd in einer Plattenlängsrichtung laminiert
sein, um ein Verbundmaterial zu bilden.
Außerdem können die Teilung, die Dicke und das Material
(d. h., die Wärmeleitfähigkeit, das Absorptionsvermögen und
der spezifische Wärmeverbrauch) des Verbundmaterials so op
timiert werden, daß die makroskopische Wärmeleitfähigkeit
optimiert wird. Dadurch ist es außerdem möglich, Temperatur
verteilungen in einer Breiten- und einer Längsrichtung der
Platte 1 und die Erzeugung einer optischen Verzeichnung zu
vermindern.
Beispielsweise können als Verbundmaterial Spectralon
(Kunstharz) und Macerite (Keramik) als Materialien 501 und
502 verwendet werden. Außerdem ist zu beachten, daß eine La
minierungsrichtung der jeweiligen Materialien nicht auf die
Längsrichtung der Platte 1 beschränkt ist, sondern das Ver
bundmaterial einen anderen Aufbau haben kann, wobei die Ma
terialien in einer Dickenrichtung der Platte 1 oder sowohl
in Längs- als auch in Dickenrichtung laminiert sein können.
Es ist auch möglich, den thermischen Grenzschichtzustand
weiter dadurch zu optimieren, daß beispielsweise die Breite
oder die Teilung der Laminierung in Abhängigkeit von einer
exothermen Verteilung in Längsrichtung der Platte 1 geändert
wird.
Alternativ kann auch eine Konstruktion gemäß Fig. 24 bei
einer weiteren Ausführungsform nach dem zweiten Aspekt vor
gesehen werden. Dabei sind in einer Abstützung 501 aus Kera
mik mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit Nuten vorgesehen,
die mit einem transparenten Silicongummi 502 gefüllt sind,
und der Silicongummi 502 haftet an der Platte 1.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 25 und 26 wird eine Ausfüh
rungsform nach dem neunten Aspekt beschrieben.
Bei der Ausführungsform 1 tritt Wasser 41, das als Kühlmit
tel dient, einfach in die Vertikalnuten 52 in einer Abstüt
zung 5 ein, und eine Kühlwirkung kann hauptsächlich nur
durch die dem Wasser eigene Wärmeleitung erreicht werden.
Dagegen erhält bei der Ausführungsform nach dem neunten
Aspekt der Wasserdruck in einer Kühlwasserbahn 4 in beiden
Plattenoberflächen eine geringfügige Differenz
ΔP = |P1-P2|, wie Fig. 25 zeigt. Diese Druckdifferenz
erzeugt einen Durchfluß 452 des Kühlwassers 41 in den Verti
kalnuten 52 der Abstützung, um dadurch eine Kühlwirkung an
der Grenzfläche zwischen der Abstützung 5 und einer Platten
seitenfläche 12 zu verstärken.
Das folgende Verfahren zur Ausbildung der Druckdifferenz des
Kühlwassers 41 an der Plattenoberfläche kann vorgesehen wer
den. Wie Fig. 26 zeigt, sind Durchflußregelventile 401, 402,
403 und 404 an einem Einlaß und einem Auslaß für das Wasser
in den jeweiligen Kühlwasserbahnen der Platte vorgesehen,
und diese Ventile sind so eingestellt, daß die Differenz
ΔP = |P1-P2| des Wasserdrucks P1 und P2 an der Platten
oberfläche erhalten wird. Dabei kann die Einstellung so vor
genommen werden, daß am Einlaß und am Auslaß der jeweiligen
Wasserbahnen die gleichen Druckdifferenzen ΔP1 und ΔP2 vor
gesehen sind und keine Differenz der Durchflußrate des Kühl
wassers an beiden Oberflächen der Platte erzeugt wird. In
folgedessen können beide Oberflächen der Platte die gleiche
Kühlfähigkeit haben, so daß kein Problem entsteht.
Außerdem können die Ventile 401, 402, 403 und 404 so einge
stellt werden, daß die Wasserdruckdifferenz |P1-P2| zwi
schen den Kühlwasserbahnen der Platte verändert wird und die
Durchflußrate des Kühlwassers, das in den Vertikalnuten 52
in der Abstützung fließt, so gesteuert wird, daß die Kühlbe
dingung an der Plattenseitenfläche veränderlich ist. In
folgedessen ist es möglich, eine Temperaturverteilung in
einer Breitenrichtung der Platte und die optische Verzeich
nung, die mit der Temperaturverteilung erzeugt wird, zu
steuern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 27 und 28 wird eine Ausfüh
rungsform nach dem zehnten Aspekt beschrieben.
Bei der Ausführungsform 6 stellen äußere Ventile den Druck
in Kühlwasserbahnen in einer Plattenoberfläche ein, um einen
Kühlmitteldurchfluß 452 in Vertikalnuten 52 der Abstützungen
zu bewirken. Wie jedoch die Fig. 27 und 28 zeigen, können
die Kühlnuten 52 in den Abstützungen 5 so vorgesehen sein,
daß sie diagonal zu einer Dickenrichtung der Platte ver
laufen, und das Kühlwasser 41 kann an der Plattenoberfläche
in einer Längsrichtung der Platte fließen. Infolgedessen
wird eine Druckdifferenz zwischen den beiden Enden 520 der
Kühlnut erzeugt, so daß der Durchfluß 452 des Kühlmitttels
ohne Druckdifferenz zwischen den Kühlwasserbahnen der Plat
tenoberfläche erfolgen kann. Mit größer werdendem Neigungs
winkel zwischen der Kühlnut 52 und der Dickenrichtung der
Platte wird die Druckdifferenz zwischen beiden Enden der
Kühlnut größer.
Unter Bezugnahme auf Fig. 29 wird eine Ausführungsform nach
dem elften Aspekt beschrieben.
Licht 211 wird auf der Platte zugewandte Oberflächen 51 von
Abstützungen 5 emittiert und geht einmal durch ein Laser
medium 1, das als Absorber dient. Das Licht 211 enthält eine
erhebliche spektrale Komponente, die zur Anregung wirksam
ist. Wenn daher das Anregungslicht 211, das auf die Abstüt
zung 5 emittiert wird, wieder in das Plattenmedium 1 zurück
kehrt, da die Abstützungsflächen 51 mit hohem Reflexions
vermögen vorgesehen sind, wie Fig. 29(a) (in einer oberen
Stufe) zeigt, ist es möglich, eine Anregung mit höherem Wir
kungsgrad zu erzielen.
Insbesondere in einem Fall, in dem ein proximaler Kopplungs
kondensor 3 und Abstützungen vom diffusen Reflexionstyp bei
spielsweise aus Spectralon oder Macerite mit hohem Refle
xionsvermögen vorgesehen sind, wird die Lichtintensität im
Kondensor erhöht, und geringe Reflexionsverluste an der Sei
tenfläche 51 der Abstützung haben eine deutliche Auswirkung
auf den Anregungswirkungsgrad. Ein geringer Reflexionsgrad
der Oberfläche 51 der Abstützung verringert außerdem den An
regungswirkungsgrad und reduziert die Anregungsintensität im
Bereich der Plattenseitenflächen, was zu der Erzeugung einer
Anregungsverteilung gemäß der Strichlinie in Fig. 29(b) (in
einer mittleren Stufe) führt.
Gleichzeitig werden eine Temperaturverteilung und eine op
tische Verzeichnung in einer Breitenrichtung erzeugt, wie
die Strichlinie in Fig. 29(c) (in einer niedrigeren Stufe)
zeigt. Es ist daher notwendig, die Erzeugung der optischen
Verzeichnung dadurch herabzusetzen, daß der höchstmögliche
Reflexionsgrad für die Oberfläche 51 der Abstützung und eine
möglichst gleichförmige Anregungsverteilung auch an in Brei
tenrichtung liegenden Enden vorgesehen wird, wie die
Vollinie in Fig. 29(b) (in der mittleren Stufe) zeigt.
Wenn alternativ das Reflexionsvermögen der Abstützung 5 auf
grund der Absorption von Licht anstatt einer Transmission
des Lichts abnimmt, treten die Probleme auf, daß eine Erhö
hung einer Anregungseingangsleistung die Wärmeerzeugung der
Abstützung selbst erhöht und daß die optische Verzeichnung
immer schlechter wird, je heißer die Abstützung wird. Somit
muß die Abstützung 5 die optischen Charakteristiken einer
geringeren Absorption des Anregungslichts 21 (das eine Wel
lenlänge im Bereich von 200-1000 nm hat) und eines höheren
Reflexionsvermögens haben. Geeignete Materialien für die Ab
stützung 5 sind beispielsweise Spectralon, Macerite, vergol
detes Spiegelglas oder dergleichen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 30-32 wird eine Ausführungs
form nach dem dritten und dem achtzehnten Aspekt beschrie
ben.
Bei einem herkömmlichen Festkörperlaser ist eine Abstützung
5 an einer Plattenseitenfläche 12 mit Hilfe von Silicon
gummi-Klebstoffen, Klebeband oder dergleichen fest ange
bracht. Wenn eine Platte 1 und die an ihren Seitenflächen
angeordneten Abstützungen 5 integral in dem Rahmen enthalten
sind, bringt ein Druck, der von einem als Dichtung für Kühl
mittel dienenden O-Dichtring 70 verursacht wird, eine Kraft
510 in einer solchen Richtung auf, daß die Platte 1 von den
Abstützungen (dem Isolator) 5 getrennt wird, wie Fig. 96
zeigt. Infolgedessen kann das Kühlmittel 41 aufgrund von
verminderten Hafteigenschaften zwischen den Plattenseiten
flächen 12 und den Abstützungen 5 nicht ausreichend abge
dichtet werden, so daß an einer Plattenendfläche 13 Wasser
austritt, wie Fig. 97 zeigt. Es gibt daher die schwerwie
genden Probleme, daß ein Strahl durchtrennt werden kann und
daß an der Eintritts/Austrittsendfläche 13 für den Strahl,
die hochverspiegelt ist, eine Kontaminierung auftreten kann.
Bei der Ausführungsform nach dem dritten und dem achtzehnten
Aspekt sind daher in einem die Platte enthaltenden Rahmen 7
an einer Position 710 gegenüber der Abstützung Gewindelöcher
vorgesehen, die im wesentlichen senkrecht zu einer Abstüt
zungsrückfläche 53 verlaufen, wie die Fig. 30 und 32 zeigen.
Außerdem drückt das distale Ende einer Schraube (eines Ge
windeelements) 715, die in das Gewindeloch eingesetzt ist,
auf die Rückfläche 53 der Abstützung 5 und bringt die Ab
stützung 5 durch Druck mit der Plattenseitenfläche 12 in
Kontakt.
Bei dieser Konstruktion ist es möglich, den Kontaktdruck
einzustellen, indem die Schraube 715 von außen gedreht wird,
auch nachdem der Rahmen 7 mit der Platte 1 versehen und an
einem Kondensor und einem Lampengehäuse 8 angebracht wurde.
Es ist außerdem möglich, den Kontaktdruck so einzustellen,
daß die mechanische Beanspruchung und die optische Verzeich
nung minimiert werden und der Austritt von Wasser an einer
Verbindungsstelle zwischen der Abstützung 5 und der Platten
seitenfläche 12 verhindert wird.
Alternativ kann als vierter Aspekt eine Nut 52 (eine unre
gelmäßige Ausbildung), die beispielsweise bei der Ausfüh
rungsform 1 beschrieben wurde, in einer Innenfläche der Ab
stützung 5 bei der Ausführungsform 9 vorgesehen sein. In
diesem Fall kann die Abstützung 5, die mit der Seitenfläche
12 der Platte 1 unter Druck in Kontakt ist, eine weitere
Stabilisierung eines Effekts bewirken, der erhalten wird
durch das Versehen der Innenfläche der Abstützung mit einer
unregelmäßigen Ausbildung oder durch Formen der Abstützung
aus einer Vielzahl von Materialien, d. h. durch einen Effekt
der Optimierung eines thermischen Grenzschichtzustands zwi
schen Seitenflächen des Lasermediums und der Abstützung.
Außerdem kann dieser unter Druck erfolgende Kontakt die Was
serdichtigkeit steigern. Infolgedessen ist es möglich, die
Zuverlässigkeit zu verbessern und einen Laserbetrieb zu
realisieren, der hinsichtlich der Strahlgüte ausgezeichnete
Stabilität hat.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 33-35 wird nun eine Aus
führungsform gemäß dem zwölften, dem dreizehnten und dem
vierzehnten Aspekt beschrieben.
Wenn eine Abstützung 5 und eine Plattenseitenfläche 12 mit
Klebstoffen oder Klebebändern miteinander verbunden sind,
hat eine Verbindungsschicht eine geringe Dicke von 0,1 mm
oder weniger. Infolgedessen kann sich der Kontaktdruck auf
Grund einer geringfügigen mechanischen Formänderung bei
spielsweise durch thermische Ausdehnung der Platte 1, der
Abstützung 5, des Rahmens 7 oder dergleichen erheblich än
dern. Bei dieser Ausführungsform ist daher ein elastischer
Körper 54 an einer Verbindungsstelle zwischen der Abstützung
5 und der Plattenseitenfläche 12 angebracht, um die genannte
mechanische Formänderung zu absorbieren, für einen gleich
mäßigen Kontaktdruck zu sorgen und die Hafteigenschaften zu
verbessern, wie die Fig. 33-35 zeigen. Um eine erhöhte Tem
peratur und optische Verzeichnung aufgrund der Absorption
von Anregungslicht und Wärmeerzeugung zu verringern, wird
als elastischer Körper 54 transparenter Silicongummi verwen
det, weil der transparente Silicongummi relativ wenig An
regungslicht absorbieren kann.
Es ist schwierig, den Silicongummistreifen 54 an der Plat
tenseitenfläche 112 und der Abstützung 5 beim Zusammenbau zu
justieren. 59210 00070 552 001000280000000200012000285915909900040 0002004433888 00004 59091Daher wird der Streifen aus Silicongummi 54 an
der Abstützung mit einem transparenten Silicongummi-Kleb
stoff (beispielsweise Silpot 186 von Dow Corning) haftend
befestigt. Dadurch ist es möglich, ein Weglassen des Sili
congummis bei der Montage und Demontage zu vermeiden, um da
durch die Montage und Demontage zu vereinfachen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 36-38 wird eine Ausführungs
form gemäß dem fünfzehnten Aspekt beschrieben.
Ein transparenter Silicongummi 54, der nur wenig Anregungs
licht absorbiert, verläuft über eine Gesamtlänge einer Ab
stützung 5 bei der Ausführungsform 10. Wenn jedoch das Anre
gungslicht stark ist, steigt die Temperatur der Abstützung 5
selbst aufgrund eines nur geringen Absorptionsvermögens des
transparenten Silicongummis, so daß eine Temperaturver
teilung mit heißen Enden in einer Plattenbreitenrichtung
erzeugt wird und optische Verzeichnung mit der Temperatur
verteilung auftritt. Bei der Ausführungsform nach den Fig.
36-38 sind daher Hafteigenschaften besonders wichtig in Be
reichen 511 von Kontaktpositionen mit einem O-Dichtring 70,
so daß die transparenten Silicongummistücke 54 nur in den
Bereichen 511 der Kontaktpositionen angeordnet sind und kein
transparenter Silicongummi an den Anregungsbereich entspre
chend Bereichen 512 angeordnet ist.
Die Wasserdichtigkeit an den Abdichtungspositionen des
O-Dichtrings 70 ist zwar hinsichtlich der Vermeidung des Aus
tritts von Wasser sehr wichtig, aber die Hafteigenschaften
können vorgesehen sein, um einen thermischen Grenzschichtzu
stand an anderen Bereichen als den Abdichtpositionen zu sta
bilisieren. Daher tritt auch dann kein Problem auf, wenn
Wasser 41, das als Kühlmittel dient, in eine Grenzfläche
zwischen der Abstützung 5 und der Plattenseitenfläche 12
eindringt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 39 und 40 wird eine Ausfüh
rungsform gemäß dem sechzehnten Aspekt beschrieben.
Eckbereiche einer Platte 1 sind typischerweise abgeschrägt,
um Abschrägungen 14 im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm zu bilden.
Es gibt daher das Problem, daß beim Verbinden der Platte mit
einer Abstützung mit Hilfe von typischen Kleb- oder Haftein
richtungen häufig ein dreieckiger Zwischenraum 140 entsteht
und der Austritt von Wasser an dem Zwischenraum an einer Ab
dichtposition erfolgt. Auch im Fall von Druckkontakt ist es
notwendig, den Druck des Druckkontakts eines Silicongummis
54, der zwischen der Abstützung 5 und einer Seitenfläche 12
der Platte 1 liegt, erheblich zu erhöhen, um den dreieckigen
Zwischenraum zu beseitigen. Außerdem ist es notwendig, an
Plattenenden mit geringer mechanischer Festigkeit eine große
Beanspruchung zu erzeugen, um die Wasserdichtigkeit sicher
zustellen.
Bei der Ausführungsform nach dem sechzehnten Aspekt sind da
her Elastizität aufweisende elastische Materialien 58 wie
etwa transparenter Silicongummi in die dreieckige Abschrä
gung 14 im Bereich der Abdichtposition in Kontakt mit einem
O-Dichtring 70 eingebracht, um eine ausreichende Wasserdich
tigkeit aufgrund nur eines geringen Kontaktdrucks zu erzie
len, wie die Fig. 39 und 40 zeigen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 41-43 wird eine Ausführungs
form nach dem siebzehnten Aspekt beschrieben.
Dabei sind Abschrägungen 14 von Eckbereichen einer Platte
mit 0,3 mm oder weniger in den Bereichen 511 der Abdichtpo
sitionen in Kontakt mit einem O-Dichtring 70 vorgegeben, wie
Fig. 43 zeigt, so daß auch durch typische Haftbefestigung
oder leichten Druckkontakt durch einen elastischen Körper
kein dreieckiger Zwischenraum 140 gebildet wird. Die Eckbe
reiche der Platte sind typischerweise so abgeschrägt, daß
keine Zerstörung durch Haarrisse der Eckbereiche aufgrund
von Spannungen, die bei der Anregung erzeugt werden, hervor
gerufen werden. Es ist daher nur notwendig, Eckbereiche
eines Anregungsbereichs 512 abzuschrägen, an denen bei der
Anregung eine starke Beanspruchung auftritt, und in dem
Bereich 511 einer Kühlmittelabdichtposition eines Plattenen
des ist keine große Abschrägung erforderlich, sondern eher
in dem Anregungsbereich.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 44-46 wird eine Ausführungs
form nach dem neunzehnten Aspekt beschrieben.
Wenn als Abstützung 5 für eine Plattenseitenfläche 12 ein
hochfestes Material, wie z. B. Keramik, Glas oder Metall,
verwendet wird und die Abstützung 5 mit einer Platte durch
Klebstoffe oder Klebebänder verbunden wird, hat eine Verbin
dungsschicht eine sehr geringe Dicke von 0,1 mm oder weni
ger. Wie bereits bei Ausführungsform 9 beschrieben wurde,
kann der Kontaktdruck zwischen der Platte 1 und der Abstüt
zung 5 auf Grund einer geringen mechanischen Formänderung
beispielsweise durch Wärmedehnung der Platte 1, der Abstüt
zung 5, eines Rahmens 7 oder dergleichen stark veränderlich
sein. Außerdem gibt es weitere Probleme, daß beispielsweise
der Kontaktdruck gegenüber der Art und Weise des Anziehens
einer Schraube 715 zu empfindlich und die Einstellung des
Kontaktdrucks schwierig wird.
Bei dieser Ausführungsform ist zwischen einer Abstützungs
rückfläche 53 und der Schraube 715 eine Feder 55 angeordnet,
wie Fig. 44 zeigt. Dadurch ist es möglich, einen konstanten
Kontaktdruck aufrechtzuerhalten und die Stabilität des Kon
taktdrucks dadurch zu erreichen, daß eine Kompressionslänge
der Feder durch die Schraube 715 eingestellt wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 47-49 wird eine Ausführungs
form gemäß dem zwanzigsten Aspekt beschrieben.
Bei der Ausführungsform 14 ist eine Abstützung 5 durch eine
Schraube 715 oder eine an dem distalen Ende der Schraube an
gebrachten Feder 55 an verschiedenen Positionen mit Druck
beaufschlagt. Wenn jedoch die Abstützung 5 aus Spectralon
oder dünnem Keramikmaterial besteht und somit Elastizität
hat, kann zwischen der Umgebung der Schraubenabstützpunkte
und anderen Bereichen eine Kontaktdruckdifferenz ausgebildet
werden, was zu einer Druckverteilung führt. Bei der Ausfüh
rungsform ist daher ein harter Plattenkörper 56 etwa aus
rostfreiem Stahl zwischen der Schraube 715 und der Abstüt
zung 5 angeordnet, um eine gleichmäßige Kontaktdruckvertei
lung zwischen der Abstützung 5 und der Plattenseitenfläche
12 vorzusehen und um zu verhindern, daß das distale Ende der
Schraube 715 in einer Abstützungsrückfläche 53 eine Vertie
fung bildet, wie Fig. 47 zeigt.
Alternativ kann beim einundzwanzigsten Aspekt eine Silicon
gummiplatte 57 zwischen dem Plattenkörper 56 und der Abstüt
zung 5 vorgesehen sein, wie die Fig. 50-52 zeigen. Dadurch
ist es möglich, die Relaxation der Kontaktdruckverteilung
und die Stabilisierung der Hafteigenschaften zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 53-56 wird eine Ausführungs
form gemäß dem zweiundzwanzigsten Aspekt beschrieben.
Bei den Ausführungsformen 1-8 wird die optische Verzeichnung
in Breiten- und Längsrichtung einer Platte durch Optimieren
einer Feinform und eines Materials einer Oberfläche 51 einer
Abstützung 5 gegenüber einer Plattenseitenfläche 12 und
durch Optimieren eines thermischen Grenzschichtzustands zur
Anpassung an eine exotherme Anregungsverteilung der Platte
herabgesetzt. Dabei wird eine Änderung des thermischen
053Grenzschichtzustands der Plattenseitenfläche 12 durch die
Feinform und das Material der der Platte zugewandten Ober
fläche 51 der Abstützung beeinflußt und wird weiter durch
den Kontaktdruck beeinflußt, weil der Wärmewiderstand durch
den Kontaktdruck geändert wird.
Bei dieser Ausführungsform ist daher eine relativ dicke Si
licongummiplatte 57 an einer Rückfläche 53 der Abstützung
angeordnet, wie Fig. 53 zeigt. Die Silicongummiplatte 57
wird von einer Schraube 715 durch einen rostfreien Stahl
plattenkörper 56 hindurch angepreßt, der eine Dicke in dem
ungefähren Bereich von 1-2 mm hat, um die optimale Kontakt
druckverteilung für jede Position in einer Plattenlängsrich
tung zu erreichen, um dadurch die optische Verzeichnung zu
verringern. Die rostfreie Stahlplatte 56 mit einer Dicke im
Bereich von ungefähr 1-2 mm kann als steifer Körper mit
einer gewissen Elastizität dienen, die geringer als die des
Silicongummis 57 ist. Wie Fig. 53 zeigt, kann die Justierung
einer Andruckschraube 715 eine relativ gleichmäßige Dicken
verteilung des Silicongummis 57 ergeben, und diese Druck
kraftverteilung kann eine Kontaktdruckverteilung zwischen
der Abstützung 5 und der Platte 1 ergeben.
Der Kontakt-Wärmewiderstand zwischen den Oberflächen wird
charakteristisch mit zunehmendem Druck geringer, ändert sich
jedoch kaum bei einem vorbestimmten Druck P* oder mehr, wie
Fig. 56 zeigt. Daher erfolgt die Druckeinstellung bei dem
Druck P* oder niedriger, um den thermischen Grenzschichtzu
stand zu ändern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 57-59 wird eine Ausführungs
form nach dem fünften, dem sechsten, dem drei- und dem
vierundzwanzigsten Aspekt beschrieben.
Verschiedene physische Charakteristiken werden für jede Po
sition einer Abstützung 5, die an einer Plattenseitenfläche
12 angeordnet ist, gefordert. Beispielsweise ist die wich
tigste Eigenschaft an den Längsenden 511 der Platte die Ver
bindung zur Verhinderung des Austritts von Wasser, und die
wichtigste Eigenschaft an einem Anregungsbereich entspre
chend der Position 512 sind ein thermischer Grenzschicht
zustand zur Minimierung der optischen Verzeichnung in einer
Breitenrichtung sowie ein hohes Reflexionsvermögen für Anre
gungslicht und keine Absorption des Anregungslichts.
Bei dieser Ausführungsform ist daher in dem Anregungsbereich
entsprechend Position 512 der Abstützung 5 eine Ausnehmung
59 vorgesehen. Außerdem ist in der Ausnehmung 59 getrennt
von der Abstützung 5 ein Element 50 (beispielsweise Macerite
oder Spectralon) mit hohem Reflexionsvermögen angeordnet.
Zusätzlich ist die Abdichtung des Kühlmittels an den
Längsenden 511 der Platte wichtig, und die Abstützung 5 ist
durch einen Silicongummi 54 in direktem Druckkontakt mit den
Plattenlängsenden 511.
Eine Silicongummiplatte 504 ist zwischen dem hochreflektie
renden Element 50 und der Abstützung 5 angeordnet. Die Kom
pressionskraft der Silicongummiplatte 504 stellt Druckkon
takt zwischen dem hochreflektierenden Element 50 und der
Plattenseitenfläche 12 her, um so einen gleichmäßigen Kon
taktdruck zu erzeugen und den Kontaktdruck zu stabilisieren.
Alternativ kann eine Nut 51 (mit einer unregelmäßigen Aus
bildung), die beispielsweise bei Ausführungsform 1 beschrie
ben ist, an einer Innenfläche des Elements 50 mit hohem Re
flexionsvermögen bei der Ausführungsform 17 vorgesehen sein.
Infolgedessen kann ein synergistischer Effekt jeder Kon
struktion gleichzeitig mehrere Auswirkungen erzielen, wie
beispielsweise die Realisierung einer verbesserten optischen
Charakteristik und hohen Strahlgüte, hoher Zuverlässigkeit
durch verbesserte Wasserdichtigkeit und eines gesteigerten
Wirkungsgrads der Laserschwingung.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 60-62 wird eine Ausführungs
form nach dem sechsten und dem fünfundzwanzigsten Aspekt be
schrieben.
Ausführungsform 17 zeigt zwar eine einfache Konstruktion,
aber der Kontaktdruck eines Elements 50 mit hohem Reflexi
onsvermögen an einer Plattenseitenfläche 12 kann veränder
lich sein, wenn eine Schraube 715 gedreht wird, um den Kon
taktdruck zwischen einer Abstützung 5 und einer Platte 1
einzustellen. Selbstverständlich ist es möglich, die Tiefe
einer Ausnehmung 59 der Abstützung, die Dicke eines Silicon
gummis 54 an einem Kühlmittelabdichtbereich zwischen der Ab
stützung 5 und der Platte 1, die Dicke eines Silicongummis
504 zwischen der Abstützung 5 und dem Element 50 mit hohem
Reflexionsvermögen sowie die Dicke des Elements 50 mit hohem
Reflexionsvermögen zu justieren, so daß der Kontaktdruck
zwischen dem hochreflektierenden Element 50 und der Platte 1
an einem Anregungsbereich entsprechend dem Bereich 512 opti
miert werden kann, wenn der Kontaktdruck zwischen der Ab
stützung 5 und der Platte 1 an dem Kühlmittelabdichtbereich
511 optimiert wird. Es ist aber häufig vorteilhaft, den je
weiligen Kontaktdruck unabhängig zu justieren.
Bei der Ausführungsform ist daher in der Ausnehmung 59 der
Abstützung ein Gewindeloch 513 vorgesehen und verläuft im
wesentlichen senkrecht zu einer Rückfläche 503 des Körpers
mit hohem Reflexionsvermögen, wie Fig. 60 zeigt. Außerdem
drückt ein distales Ende einer in das Gewindeloch 513 einge
setzten Schraube 515 auf die Rückfläche 503 des hochreflek
tierenden Elements, um das hochreflektierende Element 50
unter Druck mit der Plattenseitenfläche 12 in Kontakt zu
bringen, und erlaubt eine unabhängige Justierung des Drucks.
Da Kühlwasser in die Rückfläche 503 des hochreflektierenden
Elements 50 eintritt, ist ein O-Dichtring 516 gemäß Fig. 60
für die Justierschraube 515 vorgesehen, um zu verhindern,
daß das Kühlwasser aus dem Gewindeloch 513 austritt. Ein
Durchgangsloch 716 ist in einem Rahmen 7 an einer Endfläche
entsprechend dem Gewindeloch 513 in der Abstützung 5 gebil
det, so daß die Schraube 515 der Abstützung 5 von außen ju
stiert werden kann.
Alternativ kann beim sechsten Aspekt eine Nut 52 ( mit einer
unregelmäßigen Ausbildung), die beispielsweise bei der Aus
führungsform 1 beschrieben ist, in einer Innenfläche des
hochreflektierenden Elements 50 bei der Ausführungsform 18
vorgesehen sein. Infolgedessen können durch einen syn
ergistischen Effekt jeder Konstruktion gleichzeitig mehrere
Auswirkungen erzielt werden, wie etwa die Realisierung einer
verbesserten optischen Charakteristik und hoher Strahlgüte,
hoher Zuverlässigkeit durch verbesserte Wasserdichtigkeit
und eines erhöhten Wirkungsgrads der Laserschwingung. Insbe
sondere ist es bei dieser Ausführungsform möglich, einen
synergistischen Funktionseffekt dadurch zu erzielen, daß ein
hoher Wirkungsgrad erreicht und hohe Wasserdichtigkeit bei
behalten wird. Dabei wird das Element 50 mit hohem Refle
xionsvermögen unter Druck so mit der Plattenseitenfläche 12
in Kontakt gebracht, daß die auf das Element 50 mit hohem
Reflexionsvermögen aufgebrachte Druckkraft in einer Richtung
gegenwirkt, um die Abstützung 5 von der Platte 1 zu trennen.
Daher ist es notwendig, die Abstützung gegen die Reaktions
kraft an die Platte 1 zu drücken, um die hohe Wasserdichtig
keit beizubehalten.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 63-65 wird eine Ausführungs
form nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Konstruktion vorgesehen,
um einen Körper 50 mit hohem Reflexionsvermögen in einer Ab
stützung unter Druck mit einer Plattenseitenfläche in Kon
takt zu bringen, wie Fig. 63 zeigt. Bei dieser Ausführungs
form ist eine Feder 505 zwischen einer Rückfläche 503 des
Körpers mit hohem Reflexionsvermögen und einer Andruck
schraube 515 vorgesehen, und die Kompressionslänge der Feder
505 wird durch Drehen der Schraube 515 geändert, um den Kon
taktdruck einzustellen. Diese Ausbildung ermöglicht die Re
laxation einer Änderung im Kontaktdruck durch Drehen der
Schraube 515, erleichtert die Justierung und verbessert die
Gleichförmigkeit und Stabilität des Kontaktdrucks.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 66-68 wird eine Ausführungs
form nach dem siebenundzwanzigsten Aspekt beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Konstruktion vorgesehen,
um einen Körper mit hohem Reflexionsvermögen in einer Ab
stützung unter Druck mit einer Plattenseitenfläche in Kon
takt zu bringen, wie Fig. 66 zeigt. Dabei ist ein Platten
körper 506 aus rostfreiem Stahl an einer Rückfläche 503 des
Körpers mit hohem Reflexionsvermögen angebracht. Diese Aus
bildung erlaubt die Relaxation von lokalen Konzentrationen
des Kontaktdrucks zwischen dem Körper 50 mit hohem Refle
xionsvermögen und der Plattenseitenfläche 12 im Bereich
einer Andruckposition einer Schraube 515 und die Vermeidung
einer Beschädigung des Körpers 50 mit hohem Reflexionsver
mögen durch ein distales Ende der Andruckschraube 515.
Alternativ kann beim achtundzwanzigsten Aspekt ein elasti
scher Körper 507 etwa aus einer Silicongummiplatte zwischen
dem Plattenkörper 506 und dem Körper 50 mit hohem Refle
xionsvermögen angeordnet sein, wie die Fig. 69-72 zeigen.
Dadurch ist es möglich, die Relaxation einer Kontaktdruck
verteilung weiter zu verstärken und die Stabilität von Haft
eigenschaften zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 73-75 wird eine Ausführungs
form gemäß dem neunundzwanzigsten Aspekt beschrieben. Dabei
ist eine Konstruktion vorgesehen, um einen Körper 50 mit
hohem Reflexionsvermögen in einer Abstützung 5 unter Druck
mit einer Plattenseitenfläche in Kontakt zu bringen, wie
Fig. 73 zeigt. Bei dieser Konstruktion wird der Körper 50
mit hohem Reflexionsvermögen mit der Plattenseitenfläche 12
durch eine rostfreie Stahlplatte 506, die als steifer Körper
mit einer gewissen Elastizität dient und eine Dicke im Be
reich von 1-2 mm hat, und eine Silicongummiplatte 507 unter
Druck in Kontakt gebracht. Dadurch wird die Dicke des Sili
congummis gleichmäßig verteilt, und diese Kompressionskraft
verteilung führt zu einer Kontaktdruckverteilung. Bei dieser
Konfiguration ist es möglich, den optimalen Kontaktdruck für
jede Längsposition der Platte vorzusehen, um so die optische
Verzeichnung herabzusetzen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 76-78 wird eine weitere Aus
führungsform gemäß dem sieben- und dem achtundzwanzigsten
Aspekt beschrieben.
Bei den Ausführungsformen 20 und 21 wird der Kontaktdruck
eines Körpers mit hohem Reflexionsvermögen auf eine Platten
seitenfläche beispielsweise durch die Kompressionskraft
einer Andruckschraube 715, die in einer Abstützung 5 vorge
sehen ist, und durch eine Silicongummiplatte 507, die zwi
schen einem Plattenkörper 506 und einem Körper 50 mit hohem
Reflexionsvermögen angeordnet ist, bewirkt. Wie Fig. 76
zeigt, kann jedoch der Kontaktdruck auch durch die Kompres
sionskraft eines elastischen Körpers (etwa eines O-Dicht
rings, einer Gummiplatte oder einer Feder) 57 erzeugt wer
den, der zwischen der Abstützung 5 und dem Plattenkörper 506
angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform durchsetzt eine
Schraube 508 den Plattenkörper 506, und die Schraube 508
wird von einer Mutter 509 durch den O-Dichtring 57, der als
elastischer Körper wirkt, und die Abstützung 5 angezogen.
Bei dieser Konstruktion können sich der steife Körper 506
und der Körper 50 mit hohem Reflexionsvermögen in bezug auf
die Abstützung 5 je nach der Drehung der Mutter 509 vorwärts
und rückwärts bewegen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 79-81 wird eine Ausführungs
form nach dem dreißigsten Aspekt beschrieben.
Die Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine Konfigura
tion, bei der ein Körper 50 mit hohem Reflexionsvermögen in
einer Ausnehmung einer Abstützung 5 integral mit einem Kon
densor 3 vorgesehen ist. Diese Konfiguration kann die Anzahl
von Teilen verringern, eine einfachere Vorrichtung bieten
und einen Zwischenraum zwischen einem Kondensor 3 und dem
Körper 50 mit hohem Reflexionsvermögen, der an einer Plat
tenseitenfläche 12 liegt, beseitigen, um dadurch Verluste
des Anregungslichts an dem Zwischenraum zu beseitigen, was
zu einem verbesserten Anregungs-Wirkungsgrad führt. Außerdem
kann der Kondensor aus einem Kunststoff mit sehr guter Ela
stizität bestehen oder einen Einsatzbereich für die Abstüt
zung haben (d. h. einen Bereich, der als Körper 50 mit hohem
Reflexionsvermögen dient), dessen Dicke verringert ist, um
die Elastizität zu steigern. Dadurch ist es möglich, den
Kondensor 3 unter Druck mit der Plattenseitenfläche in Kon
takt zu bringen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 82 wird eine Ausführungsform nach
dem zweiunddreißigsten Aspekt beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist an einem plattenförmigen La
sermedium 1 mit geringer optischer Verzeichnung, wie es in
den Ausführungsformen 1 bis 23 beschrieben ist, ein Hy
bridresonator angebracht, der als symmetrischer positiver,
instabiler Zweigresonator in einer Breitenrichtung und als
stabiler Resonator in einer Dickenrichtung dient. Der Reso
nator weist einen zylindrischen Hohlflächenspiegel 61, der
nur in einer Plattenbreitenrichtung gekrümmt ist, einen zy
lindrischen Konvexflächenspiegel 62 und eine Konvexlinse 63
auf, die nur in der Plattendickenrichtung Brechkraft hat.
Ein reflexionsmindernder Belag ist auf beiden Enden bzw. Au
ßenbereichen 622 des zylindrischen Konvexspiegels 62 aufge
bracht, und ein Laserstrahl 100 tritt aus beiden Enden bzw.
Außenbereichen 622 aus.
Da das plattenförmige Lasermedium 1 mit einem Rechteckquer
schnitt mit einem großen Längen- bzw. Seitenverhältnis ver
sehen ist, bewirkt die Laserschwingung unter Verwendung
eines typischen stabilen Resonators einen Transversalmode
höherer Ordnung in dem Bereich zehnter bis hundertster Ord
nung in einer Breitenrichtung, was eine größere Öffnung er
gibt, und führt zu einem Divergenzwinkel von einigen zehntel
Millimeter Bogenmaß. Dadurch ist es nicht möglich, ein gutes
Fokussierverhalten vorzusehen. Andererseits bewirkt die La
serschwingung einen Transversalmode etwa zehnter Ordnung in
einer Dickenrichtung, was eine kleinere Öffnung ergibt, und
führt zu einem Divergenzwinkel von einigen Millimetern Bo
genmaß, was zu weiteren Problem der Anisotropie im Fokus
sierverhalten führt.
Bei dieser Ausführungsform wird daher ein eindimensionaler,
symmetrischer positiver instabiler Zweigresonator in der
Breitenrichtung gebildet, um die größere Öffnung zu ermög
lichen, um dadurch einen Strahl mit besserem Fokussierver
halten zu erhalten, das das Mehrfache der Beugungsbegrenzung
beträgt. Außerdem wird ein stabiler Resonator niedriger Ord
nung in der Dickenrichtung gebildet, um die Anisotropie im
Fokussierverhalten des Strahls zu verringern. Es ist im all
gemeinen möglich, einen Strahl mit sehr gutem Fokussier
verhalten auch in der größeren Öffnung unter Verwendung des
instabilen Resonators zu erhalten. Der instabile Resonator
kann jedoch eine geringere Toleranz für eine optische Ver
zeichnung im Resonator, wie etwa eine Wärmelinse, als die
Toleranz des stabilen Resonators höherer Ordnung haben. Bei
dieser Ausführungsform werden Konstruktionen gemäß der Be
schreibung bei den Ausführungsformen 1 bis 23 verwendet, um
die optische Verzeichnung in einer Plattenbreitenrichtung zu
verringern, wenn der instabile Resonator verwendet wird. Es
ist dadurch möglich, eine Schwingung vom instabilen Typ zu
realisieren, die selbst in einem Bereich hoher Ausgangs
leistung stabil wird, und einen Strahl mit besserem Fokus
sierverhalten und ausgezeichneter Isotropie zu erhalten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 83 wird eine Ausführungsform nach
dem dreiunddreißigsten Aspekt beschrieben.
Dabei sind zylindrische Konkavflächenspiegel 61 mit der
Krümmung in einer Breitenrichtung der Platte vorgesehen, um
einen einseitigen negativen instabilen Zweigresonator zu
bilden. Bei einem eindimensionalen, symmetrisch instabilen
Resonator der bei Ausführungsform 24 beschriebenen Art wer
den Strahlen an beiden Enden in einer Plattenbreitenrichtung
separat abgegeben. Andererseits wird bei dem einseitigen ne
gativen instabilen Zweigresonator ein Vollstrahl 100 von
einem Spiegelausschnittbereich 622 auf der einen Seite in
der Plattenbreitenrichtung abgegeben, was zu einem weiter
verbesserten Fokussierverhalten führt. Außerdem kann der ne
gative instabile Zweigresonator höhere Toleranz für optische
Verzeichnung als der positive instabile Resonator der Aus
führungsform 24 haben, so daß ein stabilerer Betrieb reali
siert werden kann.
Unter Bezugnahme auf Fig. 84 wird eine Ausführungsform gemäß
dem vierunddreißigsten Aspekt beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird ein plattenförmiges Laser
medium 1 als Verstärker eines Laserstrahls verwendet. Bei
dem plattenförmigen Lasermedium 1 wird die optische Ver
zeichnung durch Konstruktionen vermindert, die bei den Aus
führungsformen 1-23 beschrieben sind. Ein Laser, der als Os
zillator dient und in Fig. 84 auf der linken Seite gezeigt
ist, ist ein Oszillator mit einem stabilen Resonator gemäß
Fig. 6. Ein weiterer Laser, der als Verstärker dient und
rechts in Fig. 84 gezeigt ist, ist nicht mit einem Resonator
kombiniert. Der Laser auf der rechten Seite verstärkt einen
vom Oszillator auf der linken Seite abgegebenen Laserstrahl
100 als Eingangsstrahl, um so einen Hochleistungs-Ausgangs
strahl 1000 zu erzeugen.
Bei dem Laserstrahlverstärkungsvorgang wird, wenn der Ver
stärker eine optische Verzeichnung mit einer Aberrationskom
ponente hat, während der Eingangsstrahl 100 ein gutes Fokus
sierverhalten hat, der resultierende Ausgangsstrahl von der
optischen Verzeichnung beeinflußt, so daß das Fokussierver
halten verschlechtert wird. Bei dieser Ausführungsform wird
die optische Verzeichnung des Plattenmediums, das als Ver
stärkungsmedium dient, durch Methoden verringert, die in den
obigen Ausführungsformen erläutert sind. Dadurch ist es mög
lich, den Eingangsstrahl ohne Verschlechterung des Fokus
sierverhaltens des Eingangsstrahls zu verstärken und den
Hochleistungs-Ausgangsstrahl zu erzeugen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 85 wird eine Ausführungsform gemäß
dem fünfunddreißigsten Aspekt beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird die optische Verzeichnung
eines plattenförmigen Lasermediums 1 durch Ausbildungen ver
ringert, die in den obigen Ausführungsformen 1-23 erläutert
sind, und ein Rechteckprisma 69 wird gemeinsam mit dem plat
tenförmigen Lasermedium 1 verwendet, um einen stabilen Reso
nator zu bilden, der einen Lichtweg hat, der von dem
Rechteckprisma 69 in einer Breitenrichtung gefaltet wird.
Durch Falten des Lichtwegs ist es möglich, einen äquiva
lenten Bereich in der Breitenrichtung des Mediums 1 zu kom
primieren und einen Laserstrahl zu erhalten, der ein ausge
zeichnetes Fokussierverhalten und eine Isotropie selbst in
einem typischen stabilen Oszillator hat, der in bezug auf
den Lichtweg, der von einem totalreflektierenden sphärischen
Spiegel 61 und einem teilreflektierenden sphärischen Spiegel
62 gebildet ist, rotationssymmetrisch ist. In diesem Fall
wird in dem gefalteten Lichtweg ein Effekt, der auf die op
tische Verzeichnung zurückgeht, der Zahl der Faltungen pro
portional überlagert. Infolgedessen gibt es zur Realisierung
eines stabilen Laserbetriebs keine andere Möglichkeit, um
die optische Verzeichnung des Lasermediums 1 erheblich zu
verringern, als es bei der Ausführungsform beschrieben
wurde.
Unter Bezugnahme auf Fig. 86 wird eine weitere Ausführungs
form gemäß dem drei-, dem vier- und dem fünfunddreißigsten
Aspekt beschrieben.
Dabei wird ein Laserstrahl 100 mit sehr gutem Fokussierver
halten und sehr guter Isotropie von einem plattenförmigen
Laseroszillator abgegeben, der einen Hybridresonator gemäß
der Ausführungsform 25 aufweist. Dann wird der Laserstrahl
100 von einem Plattenlaser verstärkt, der den gleichen ge
falteten Lichtweg wie bei der Ausführungsform 27 hat, um
einen Hochleistungsstrahl 1000 zu liefern, der ein ausge
zeichnetes Fokussierverhalten und eine Isotropie hat. Die
Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ein
gangsstrahl 100 und ein Verstärkungsmedium äquivalenten
Querschnitt haben, die in einer Breitenrichtung sowie in
einer Plattendickenrichtung aneinander angepaßt sind, so daß
eine hochwirksame Verstärkung durchführbar ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 87 wird eine Ausführungsform gemäß
dem sechsunddreißigsten Aspekt beschrieben.
Dabei wird ein Laserstrahl 100 von einem Festkörperlaser er
zeugt, dessen optische Verzeichnung durch Ausbildungen gemäß
den obigen Ausführungsformen 1-23 herabgesetzt ist. Der La
serstrahl 100 wird in die Atmosphäre übertragen und von
einer Kondensorlinse 801 kondensiert, nachdem eine Richtung
des Laserstrahls 100 von einem Reflexionsspiegel 601 geän
dert wurde. Der kondensierte Laserstrahl wird zum Bearbeiten
eines Werkstücks 800 verwendet.
Dabei wird der zu kondensierende Laserstrahl von dem plat
tenförmigen Lasermedium 1 erzeugt, dessen optische Verzeich
nung herabgesetzt ist, und der Laserstrahl hat sehr gute
Stabilität und ein gutes Fokussierverhalten. Daher kann der
Strahl an einer Kondensierposition einen extrem kleinen
Punktdurchmesser und große Tiefenschärfe haben, um eine La
serbearbeitung hoher Güte mit hohem Wirkungsgrad bei dem
Werkstück zu realisieren. Insbesondere ist das Fokussierver
halten des Laserstrahls bei der Ausführungsform ungeachtet
der Ausgangsleistung konstant. Dadurch entfällt die Notwen
digkeit für eine Justierung einer Kondensorlinsenposition
für jeden Ausgangspegel, was herkömmlich notwendig ist, und
die zur Wartung erforderliche Zeit wird wesentlich verkürzt.
Die Ausführungsform wurde unter Bezugnahme auf den Festkör
perlaser beschrieben, der den Laseroszillator mit einem sta
bilen Resonator gemäß der Ausführungsform 1 aufweist. Es ist
aber möglich, eine noch verbesserte Hochleistungsbearbeitung
zu erzielen, indem ein Festkörperlaser verwendet wird, der
in einer anderen Ausführungsform beschrieben wird, die ein
noch besseres Strahlfokussierverhalten hat.
Unter Bezugnahme auf Fig. 88 wird eine Ausführungsform gemäß
dem siebenunddreißigsten Aspekt beschrieben.
Dabei wird ein Laserstrahl 100 von einem Festkörperlaser er
zeugt, dessen optische Verzeichnung durch Ausbildungen ver
ringert ist, die bei den obigen Ausführungsformen 1-23 be
schrieben sind. Der Laserstrahl 100 tritt an einem Ende 6021
eines Lichtleiters 602 durch eine Kondensorlinse 603 ein und
wird durch den Lichtleiter übertragen. Danach tritt der
Strahl an einem Austrittsende 6022 aus und wird von Konden
sorlinsen 604 und 801 kondensiert. Der kondensierte Laser
strahl wird zum Bearbeiten eines Werkstücks 800 verwendet.
Bei dieser Ausführungsform wird der zu kondensierende Laser
strahl von dem plattenförmigen Lasermedium 1 erzeugt, dessen
optische Verzeichnung verringert ist, und hat eine ausge
zeichnete Stabilität und ein sehr gutes Fokussierverhalten,
und der Laserstrahl tritt in die Lichtleiterendfläche ein.
Daher kann der Strahl an einem Kondensierbereich der Licht
leiter-Eintrittsendfläche einen extrem kleinen Punktdurch
messer und eine große Tiefenschärfe haben, um eine Kopplung
des Strahls mit dem Lichtleiter effizient durchzuführen und
auch nach der Übertragung durch den Lichtleiter eine hohe
Strahlgüte beizubehalten. Wie oben erläutert, hat der Laser
strahl auch nach dem Austritt aus dem Lichtleiter ein sehr
gutes Fokussierverhalten, der Strahl hat an der Kondensier
position zur Laserbearbeitung den extrem kleinen Punktdurch
messer und die große Tiefenschärfe, und eine qualitativ
hochwertige Laserbearbeitung des Werkstücks kann mit hohem
Wirkungsgrad realisiert werden. Insbesondere ist das Fokus
sierverhalten des Laserstrahls bei der Ausführungsform unge
achtet der Ausgangsleistung konstant. Dadurch entfällt eine
Justierung einer Bearbeitungs-Linsenposition für jeden Aus
gangsleistungspegel, wie es herkömmlich notwendig ist, und
die notwendige Zeit zur Wartung wird erheblich verkürzt.
Die Ausführungsform wurde unter Bezugnahme auf den Festkör
perlaser beschrieben, der einen Laseroszillator mit einem
stabilen Resonator gemäß der Ausführungsform 1 verwendet. Es
ist jedoch möglich, eine verbesserte Hochleistungs-Bearbei
tung zu erreichen, wenn ein Festkörperlaser verwendet wird,
der in einer anderen Ausführungsform beschrieben wird und
ein noch besseres Strahlfokussierverhalten hat.
Wie oben gesagt, ist gemäß dem ersten Aspekt die unregel
mäßige Ausbildung in der Abstützung an derjenigen Ober
fläche, die dem Plattenlaser gegenübersteht, oder an der
Rückfläche vorgesehen, und die unregelmäßige Ausbildung ent
hält Substanzen, wie etwa ein Kühlmittel (beispielsweise
Wasser) mit geringem Absorptionsvermögen, geringer Wärme
erzeugung und einer ausreichenden Kühlwirkung, um den ther
mischen Grenzschichtzustand der Seitenfläche des Lasermedi
ums zu optimieren. Dadurch ist es möglich, das Auftreten von
Temperaturverteilungen in der Breiten- und in der Längsrich
tung des Lasermediums zu verhindern und das Auftreten von
optischer Verzeichnung mit der Temperaturverteilung zu ver
hindern und einen hochwirksamen und stabilen Laserstrahl ab
zugeben, der ein ausgezeichnetes Fokussierverhalten hat.
Nach dem zweiten Aspekt besteht die Abstützung aus dem Ver
bundmaterial, das eine Vielzahl von verschiedenen Materia
lien enthält. Dadurch ist es möglich, den thermischen Grenz
schichtzustand zwischen der Seitenfläche des Lasermediums
und der Abstützung zu optimieren und das Auftreten von Tem
peraturverteilungen in der Breiten- und in der Längsrichtung
des Lasermediums sowie einer optischen Verzeichnung mit der
Temperaturverteilung zu verhindern. Infolgedessen kann ein
Laserstrahl mit sehr gutem Fokussierverhalten bei hohem Wir
kungsgrad stabil abgegeben werden.
Gemäß einem dritten Aspekt ist die Abstützung an der Seiten
fläche des plattenförmigen Lasermediums angeordnet und ist
mit der Seitenfläche des Lasermediums unter Druck in Kontakt
gehalten. Dadurch ist es möglich, die Wasserdichtigkeit zwi
schen der Seitenfläche des Lasermediums und der Abstützung
zu verbessern und einen stabilen Laserbetrieb ohne Wasser
austritt zu realisieren und die Zuverlässigkeit zu erhöhen
und den thermischen Grenzschichtzustand der Seitenfläche des
Lasermediums zu stabilisieren, um dadurch eine optische Cha
rakteristik des Lasermediums zu stabilisieren. Infolgedessen
ergibt sich der Effekt, daß ein Laserbetrieb mit sehr guter
Stabilität der Strahlgüte realisiert werden kann.
Gemäß dem vierten Aspekt wird die Abstützung mit der Seiten
fläche des Lasermediums unter Druck in Kontakt gehalten. Da
durch kann die Wirkung weiter stabilisiert werden, die durch
Vorsehen der unregelmäßigen Ausbildung für die Innenfläche
der Abstützung oder durch Ausbilden der Abstützung aus einer
Vielzahl von Materialien erhalten wird, und zwar die Wir
kung, den thermischen Grenzschichtzustand zwischen der Sei
tenfläche des Lasermediums und der Abstützung zu optimieren
und die Wasserdichtigkeit zu verbessern. Infolgedessen erge
ben sich die Auswirkungen, daß die Zuverlässigkeit gestei
gert wird und ein Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität der
Strahlgüte realisiert werden kann.
Gemäß dem fünften Aspekt ist es möglich, Verluste des Anre
gungslichts an der Seitenfläche des Lasermediums zu verrin
gern und eine hochwirksame Laserschwingung zu realisieren.
Der Körper mit hohem Reflexionsvermögen und die Seitenfläche
des Lasermediums können ohne jedes Zwischenmaterial, wie
beispielsweise Klebstoff, miteinander verbunden werden. Es
ist möglich, die Wärmeerzeugung an der Zwischenfläche und
die optische Verzeichnung, die gemeinsam mit der Wärmeerzeu
gung auftritt, zu verringern und eine hohe Wasserdichtigkeit
beizubehalten. Infolgedessen wird der Effekt erzielt, daß
ein stabiler Laserbetrieb ohne den Austritt von Wasser re
alisierbar ist.
Gemäß dem sechsten Aspekt ist es möglich, einige Ausbildun
gen miteinander zu kombinieren, beispielsweise die unregel
mäßige Ausbildung für die Innenfläche der Abstützung, eine
Ausbildung, um die Abstützung unter Druck mit dem Laserme
dium in Kontakt zu bringen, und eine Ausbildung, um den Kör
per mit hohem Reflexionsgrad in der Ausnehmung der Abstüt
zung anzuordnen. Dadurch wird es möglich, gleichzeitig eine
sehr gute optische Charakteristik und eine hohe Strahlgüte,
hohe Zuverlässigkeit wegen der verbesserten Wasserdichtig
keit und eine hocheffiziente Laserschwingung und dergleichen
als synergistischen Effekt der Kombination zu realisieren.
Insbesondere kann die Konfiguration, bei der der Körper mit
hohem Reflexionsvermögen in der Ausnehmung der Abstützung an
geordnet ist, mit der Konfiguration, die Abstützung unter
Druck mit dem Lasermedium in Kontakt zu bringen, kombiniert
werden, was zu einem synergistischen Effekt führt, um einen
hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitiger Beibehaltung der hohen
Wasserdichtigkeit zu ergeben. Wenn der Körper mit hohem Re
flexionsvermögen in der Ausnehmung der Abstützung angeordnet
ist, wird dieser Körper bevorzugt unter Druck mit dem Laser
medium in Kontakt gehalten. In diesem Fall wirkt jedoch die
Andruckkraft auf den hochreflektierenden Körper entgegen
gesetzt in einer Richtung, um die Abstützung von dem Laser
medium zu trennen. Es ist daher notwendig, die Abstützung
entgegen der Gegenkraft gegen das Lasermedium zu drücken, um
die hohe Wasserdichtigkeit beizubehalten.
Gemäß dem siebten Aspekt ist eine Nut vorgesehen und ver
läuft in der Dickenrichtung des plattenförmigen Mediums, und
der konkave Bereich der Nut enthält Substanzen, wie etwa ein
Kühlmittel (beispielsweise Wasser), das geringes Absorpti
onsvermögen, geringe Wärmeerzeugung und eine ausreichende
Kühlwirkung zeigt. Es ist dadurch möglich, den thermischen
Grenzschichtzustand der Seitenfläche des Lasermediums zu op
timieren und das Auftreten von Temperaturverteilungen in der
Breiten- und der Längsrichtung des Lasermediums und eine da
mit zusammenhängende optische Verzeichnung zu verhindern.
Infolgedessen kann ein Laserstrahl mit sehr gutem Fokussier
verhalten mit hohem Wirkungsgrad und stabil abgegeben wer
den.
Gemäß dem achten Aspekt ist eine Verteilung in der Vertikal
richtung oder der Längsrichtung des Lasermediums für die
Fläche, die Teilung oder die Tiefe des konkaven Bereichs der
Abstützung oder für alle drei vorgesehen. Die Verteilung er
gibt den optimalen thermischen Grenzschichtzustand in jeder
Position der Seitenfläche des Lasermediums. Dadurch ist es
möglich, das Auftreten von Temperaturverteilungen in jeder
Richtung des Lasermediums und eine damit gleichzeitig auf
tretende optische Verzeichnung zu verhindern. Infolgedessen
kann ein Laserstrahl mit einem sehr guten Fokussierverhalten
bei hohem Wirkungsgrad stabil abgegeben werden.
Gemäß dem neunten Aspekt wird das Lasermedium von dem Kühl
mittel gekühlt, das eingefüllt ist, um die Oberfläche zu
kühlen, und die Druckdifferenz in dem Kühlmittel erzeugt
einen Kühlmitteldurchfluß in dem konkaven Bereich der dem
Lasermedium zugewandten Oberfläche der Abstützung. Dadurch
kann der Kühlzustand an der Kontaktzwischenfläche zwischen
der Seitenfläche des Lasermediums und der Abstützung opti
miert werden, und das Auftreten von Temperaturverteilungen
in der Breiten- und in der Längsrichtung des Lasermediums
und damit das Auftreten einer optischen Verzeichnung verhin
dert werden. Infolgedessen kann ein Laserstrahl mit sehr
gutem Fokussierverhalten bei hohem Wirkungsgrad stabil abge
geben werden.
Gemäß dem zehnten Aspekt ist eine Nut in der Abstützung an
der Innenfläche, die dem Lasermedium gegenübersteht, diago
nal verlaufend vorgesehen und erzeugt in dem konkaven Be
reich einen Kühlmitteldurchfluß. Dadurch kann der Kühlzu
stand an der Kontaktzwischenfläche zwischen der Seitenfläche
des Lasermediums und der Abstützung optimiert werden, das
Auftreten von Temperaturverteilungen in der Breiten- und in
der Längsrichtung des Lasermediums und eine gleichzeitig da
mit auftretende optische Verzeichnung können verhindert wer
den. Infolgedessen kann ein Laserstrahl, der ausgezeichnetes
Fokussierverhalten hat, bei hohem Wirkungsgrad stabil abge
geben werden.
Gemäß dem elften Aspekt ist die Abstützung so ausgebildet,
daß sie für das Anregungslicht hochreflektierend ist. Da
durch kann eine hochwirksame Anregung durchgeführt werden,
ein hoher Laserschwingungs-Wirkungsgrad erreicht werden, die
Verringerung der Anregungsintensität im Bereich der Seiten
fläche des Lasermediums verhindert und die Erzeugung einer
optischen Verzeichnung herabgesetzt werden. Der Effekt ist
daher, daß ein Laserstrahl mit sehr gutem Fokussierverhalten
bei hohem Wirkungsgrad stabil abgegeben werden kann.
Gemäß dem zwölften Aspekt wird die Abstützung mit dem Laser
medium durch den elastischen Körper unter Druck in Kontakt
gehalten. Dadurch ist es möglich, eine mechanische Formän
derung des Lasermediums und der Abstützung zu absorbieren,
eine lokale Spannungskonzentration an der Seitenfläche des
Lasermediums zu relaxieren, um so eine spannungsbedingte
Formänderung herabzusetzen, und den Laserstrahl mit sehr
gutem Fokussierverhalten bei hohem Wirkungsgrad stabil abzu
geben. Zusätzlich ist es möglich, die Hafteigenschaften zwi
schen der Seitenfläche des Lasermediums und der Abstützung
zu verbessern, um dadurch die Wasserdichtigkeit weiter zu
verbessern, was zu einem stabilen Laserbetrieb ohne Austritt
von Wasser führt. Ferner kann die Zuverlässigkeit erhöht und
der thermische Grenzschichtzustand der Seitenfläche des La
sermediums weiter stabilisiert werden, um dadurch eine opti
sche Charakteristik des Lasermediums zu stabilisieren. Somit
wird die Wirkung erzielt, daß ein Laserbetrieb mit ausge
zeichneter Stabilität der Strahlgüte realisierbar ist.
Gemäß dem dreizehnten Aspekt weist der elastische Körper ein
Material auf, das für das Anregungslicht transparent ist.
Dadurch ist es möglich, die Wärmeerzeugung infolge von Ab
sorption des Anregungslichts zu verringern und eine erhöhte
Temperatur der Seitenfläche des Lasermediums sowie eine da
mit einhergehende optische Verzeichnung zu verringern. In
folgedessen kann ein Laserstrahl mit ausgezeichnetem Fokus
sierverhalten bei hohem Wirkungsgrad stabil abgegeben wer
den.
Gemäß dem vierzehnten Aspekt ist der elastische Körper mit
der Abstützung haftend verbunden. Dadurch werden Montage und
Demontage des Lasermediums und der Abstützung vereinfacht,
die Wartung des Lasers erleichtert und die Wasserdichtigkeit
so verbessert, daß ein stabiler Laserbetrieb ohne Wasseraus
tritt realisierbar ist, was zu verbesserter Zuverlässigkeit
führt.
Gemäß dem fünfzehnten Aspekt ist der elastische Körper nur
in dem Bereich der Abdichtposition für das Kühlmittel zwi
schen dem Lasermedium und der Abstützung angeordnet, und
zwischen dem Lasermedium und der Abstützung ist kein Zwi
schenelement entsprechend dem Anregungsbereich vorgesehen.
Dadurch kann die Wärmeerzeugung an der Grenzfläche zwischen
der Seitenfläche des Lasermediums und der Abstützung verrin
gert werden, und eine erhöhte Temperatur der Seitenfläche
des Lasermediums und eine damit einhergehende optische Ver
zeichnung können verringert werden. Somit wird die Wirkung
erhalten, daß ein Laserstrahl mit sehr gutem Fokussierver
halten bei hohem Wirkungsgrad stabil abgegeben werden kann.
Gemäß dem sechzehnten Aspekt ist ein Elastizität aufweisen
des Material in einen Zwischenraum zwischen der Abschrägung
der Eckbereiche des Lasermediums und dem elastischen Körper
eingebracht. Dadurch kann die Wasserdichtigkeit verbessert
werden, so daß ein stabiler Laserbetrieb ohne Wasseraustritt
realisierbar ist, was zu verbesserter Zuverlässigkeit führt.
Nach dem siebzehnten Aspekt liegt die Abschrägungsdimension
der Eckbereiche des Lasermediums in der Nähe der Abdichtpo
sition bei 0,3 mm oder weniger. Dadurch kann die Wasserdich
tigkeit weiter verbessert werden, so daß ein stabiler Laser
betrieb ohne Wasseraustritt realisierbar ist, was verbes
serte Zuverlässigkeit zur Folge hat.
Gemäß dem achtzehnten Aspekt ist in dem Rahmen an der der
Abstützung gegenüberliegenden Position ein Gewindeloch vor
gesehen und verläuft im wesentlichen senkrecht zu der Rück
fläche der Abstützung, und das distale Ende einer Schraube,
die in das Gewindeloch eingesetzt ist, drückt auf die Rück
fläche der Abstützung, um die Abstützung unter Druck mit der
Seitenfläche des Lasermediums in Kontakt zu halten. Es ist
dadurch möglich, den Kontaktdruck zwischen der Abstützung
und der Seitenfläche des Lasermediums einzustellen, indem
die Schraube von außen zu der Endfläche des Lasermediums ge
dreht wird, und den optimalen Kontaktdruck leicht einzustel
len, so daß sich eine sehr gute Wasserdichtigkeit und eine
geringe optische Verzeichnung ergeben, um dadurch einen sta
bilen Laserbetrieb ohne Wasseraustritt zu realisieren, was
zu verbesserter Zuverlässigkeit führt. Infolgedessen kann
ein Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität der Strahlgüte
realisiert werden.
Gemäß dem neunzehnten Aspekt ist ein elastischer Körper zwi
schen der Abstützung und dem distalen Ende der Schraube an
geordnet. Dadurch kann der Kontaktdruck stabilisiert und die
Einstellung des Kontaktdrucks erleichtert werden. Infolge
dessen kann die Wasserdichtigkeit zwischen der Seitenfläche
des Lasermediums und der Abstützung weiter verbessert wer
den, so daß ein stabiler Laserbetrieb ohne Wasseraustritt
realisierbar ist und zu verbesserter Zuverlässigkeit führt.
Außerdem kann der thermische Grenzschichtzustand der Seiten
fläche des Lasermediums weiter stabilisiert werden, um da
durch eine optische Charakteristik des Lasermediums zu sta
bilisieren. Infolgedessen kann ein Laserbetrieb mit sehr
guter Stabilität der Strahlgüte realisiert werden.
Nach dem zwanzigsten Aspekt ist ein Plattenkörper an der
Rückfläche der Abstützung angeordnet. Dadurch kann die Kon
taktdruckverteilung entspannt und die optische Verzeichnung
verringert werden, um einen Laserstrahl mit sehr gutem Fo
kussierverhalten bei hohem Wirkungsgrad stabil abzugeben.
Außerdem kann dadurch eine Beschädigung der Abstützung ver
hindert werden, was verbesserte Zuverlässigkeit zur Folge
hat.
Nach dem einundzwanzigsten Aspekt ist der elastische Körper
zwischen der Abstützung und dem Plattenkörper angeordnet.
Dadurch kann die Kontaktdruckverteilung weiter entspannt
werden, um so eine optische Verzeichnung weiter herabzuset
zen, und es wird ein Laserstrahl mit sehr gutem Fokussier
verhalten bei hohem Wirkungsgrad stabil abgegeben, und die
Hafteigenschaften werden stabilisiert. Infolgedessen kann
ein Laserbetrieb mit ausgezeichneter Stabilität der Strahl
güte realisiert werden.
Nach dem zweiundzwanzigsten Aspekt ist für den Plattenkör
per, der an der Rückfläche der Abstützung angeordnet ist,
eine geringe Elastizität vorgesehen. Dadurch kann die Kon
taktdruckverteilung so gesteuert werden, daß eine optimale
Druckverteilung mit ausgezeichneter Wasserdichtigkeit und
geringerer optischer Verzeichnung erhalten wird. Ferner kann
ein stabiler Laserbetrieb ohne Wasseraustritt realisiert
werden, die Zuverlässigkeit kann verbessert werden, und ein
Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität der Strahlgüte kann
realisiert werden.
Nach dem dreiundzwanzigsten Aspekt ist in der Ausnehmung der
Abstützung ein Element mit hohem Reflexionsvermögen für An
regungslicht angeordnet und ist unter Druck mit der Seiten
fläche des Lasermediums in Kontakt gehalten. Dadurch können
die Hafteigenschaften verbessert werden und ein gleichmäßi
ger und stabiler thermischer Grenzschichtzustand der Seiten
fläche des Lasermediums vorgesehen werden, um so eine opti
sche Charakteristik des Lasermediums zu stabilisieren. In
folgedessen kann ein Laserbetrieb mit ausgezeichneter Stabi
lität der Strahlgüte realisiert werden.
Nach dem vierundzwanzigsten Aspekt ist ein elastischer Kör
per für die Rückfläche des Elements mit hohem Reflexionsver
mögen für Anregungslicht vorgesehen, und die Elastizität des
elastischen Körpers bringt das Element mit hohem Reflexions
vermögen unter Druck mit der Seitenfläche des Lasermediums
in Kontakt. Dadurch kann eine mechanische Formänderung des
Lasermediums, des Körpers mit hohem Reflexionsvermögen und
der Abstützung absorbiert werden, und eine lokale Spannungs
konzentration an der Seitenfläche des Lasermediums kann re
laxiert werden, um eine spannungsbedingte Formänderung her
abzusetzen. Infolgedessen kann ein Laserstrahl mit sehr
gutem Fokussierverhalten bei hohem Wirkungsgrad stabil abge
geben werden. Außerdem können die Hafteigenschaften zwischen
der Seitenfläche des Lasermediums und dem Körper mit hohem
Reflexionsvermögen verbessert werden, und der thermische
Grenzschichtzustand der Seitenfläche des Lasermediums kann
weiter stabilisiert werden, um dadurch eine optische Charak
teristik des Lasermediums zu stabilisieren. Infolgedessen
kann ein Laserbetrieb mit ausgezeichneter Stabilität der
Strahlgüte realisiert werden.
Nach dem fünfundzwanzigsten Aspekt ist in der Abstützung ein
Gewindeloch vorgesehen und verläuft im wesentlichen senk
recht zu der Rückfläche des Körpers mit hohem Reflexionsver
mögen, und das distale Ende der in das Gewindeloch einge
setzten Schraube drückt auf die Rückfläche des Körpers mit
hohem Reflexionsvermögen, um ihn unter Druck mit der Seiten
fläche des Lasermediums in Kontakt zu halten. Dadurch ist es
möglich, den Kontaktdruck zwischen der Abstützung und der
Seitenfläche des Lasermediums einzustellen, indem die
Schraube von außen zu dem Kopf des Lasermediums gedreht
wird, und den optimalen Kontaktdruck mit geringerer opti
scher Verzeichnung auf einfache Weise vorzusehen. Infolge
dessen kann ein Laserbetrieb mit sehr guter Stabilität der
Strahlgüte realisiert werden.
Nach dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung ist ein
elastischer Körper zwischen dem Körper mit hohem Reflexions
vermögen für Anregungslicht und dem distalen Ende der
Schraube angeordnet. Dadurch kann der Kontaktdruck stabili
siert und seine Einstellung erleichtert werden, und die
Hafteigenschaften zwischen der Seitenfläche des Lasermediums
und dem Körper mit hohem Reflexionsvermögen können verbes
sert werden, um den thermischen Grenzschichtzustand der Sei
tenfläche des Lasermediums weiter zu stabilisieren, was zu
einer Stabilisierung einer optischen Charakteristik des
plattenförmigen Mediums führt.
Nach dem siebenundzwanzigsten Aspekt ist ein Plattenkörper
an der Rückfläche des Körpers mit hohem Reflexionsvermögen
für Anregungslicht angeordnet. Dadurch kann die Kontakt
druckverteilung relaxiert werden, um dadurch die optische
Verzeichnung herabzusetzen und einen Laserstrahl abzugeben,
der ausgezeichnetes Fokussierverhalten bei hohem Wirkungs
grad hat und stabil ist. Ferner kann eine Beschädigung des
Körpers mit hohem Reflexionsvermögen verhindert werden, was
eine verbesserte Zuverlässigkeit zur Folge hat.
Nach dem achtundzwanzigsten Aspekt ist ein elastischer Kör
per zwischen dem Körper mit hohem Reflexionsvermögen für An
regungslicht und dem Plattenkörper angeordnet. Dadurch kann
die Kontaktdruckverteilung weiter relaxiert werden, um die
optische Verzeichnung noch stärker herabzusetzen. Außerdem
kann ein Laserstrahl mit noch besserem Fokussierverhalten
bei hohem Wirkungsgrad stabil abgegeben werden, und Haftei
genschaften werden stabilisiert. Infolgedessen kann ein La
serbetrieb mit sehr guter Stabilität der Strahlgüte reali
siert werden.
Nach dem neunundzwanzigsten Aspekt hat der an der Rückfläche
des Körpers mit hohem Reflexionsvermögen für Anregungslicht
angeordnete Plattenkörper geringe Elastizität. Dadurch kann
die Kontaktdruckverteilung so gesteuert werden, daß die op
timale Druckverteilung mit geringer optischer Verzeichnung
erzielt wird. Somit kann ein Laserbetrieb mit ausgezeich
neter Stabilität der Strahlgüte realisiert werden.
Nach dem dreißigsten Aspekt ist der Körper mit hohem Re
flexionsvermögen für Anregungslicht in der Ausnehmung der
Abstützung angeordnet, und der Körper ist mit dem Kondensor
integral ausgebildet. Dadurch kann die Anzahl von Teilen
verringert werden, um einen kostengünstigen und einfachen
Festkörperlaser zu schaffen, und ein Zwischenraum zwischen
dem Kondensor und der Abstützung kann beseitigt werden, so
daß Verluste des Anregungslichts verringert werden, was zu
einer hochwirksamen Laserschwingung führt.
Nach dem einunddreißigsten Aspekt kann ein stabiler Resona
tor mit hohem Wirkungsgrad einen Laserstrahl mit geringerer
Verzeichnung und ausgezeichnetem Fokussierverhalten aus dem
Lasermedium erzeugen, dessen optische Verzeichnung vermin
dert ist.
Nach dem zweiunddreißigsten Aspekt kann ein Lasermedium mit
herabgesetzter optischer Verzeichnung einen Laserstrahl mit
geringerer Verzeichnung, ausgezeichneter Isotropie im Quer
schnitt und ausgezeichnetem Fokussierverhalten erzeugen.
Nach dem dreiunddreißigsten Aspekt kann ein Lasermedium mit
herabgesetzter optischer Verzeichnung einen Laserstrahl mit
geringerer Verzeichnung und noch besserer Isotropie im Quer
schnitt erzeugen.
Nach dem vierunddreißigsten Aspekt kann ein Lasermedium mit
herabgesetzter optischer Verzeichnung den von verschiedenen
Festkörperlasern austretenden Laserstrahl ohne Verzeichnung
verstärken. Dadurch kann sehr leicht ein hochkondensierter
Hochleistungs-Laserstrahl erzeugt werden.
Nach dem fünfunddreißigsten Aspekt der Erfindung kann ein in
der Breitenrichtung des Lasermediums gefalteter Lichtweg den
äquivalenten Querschnitt des Lasermediums mit geringerer
Verzeichnung und sehr guter Isotropie im Querschnitt aus dem
Lasermedium erzeugen, dessen optische Verzeichnung verrin
gert ist. Dadurch kann ein hochkondensierter Hochleistungs-
Laserstrahl mit hohem Wirkungsgrad der Laserschwingung oder
der Verstärkerfunktion erzeugt werden.
Nach dem sechsunddreißigsten Aspekt wird eine Laserbearbei
tung durchgeführt, indem der von dem Festkörperlaser er
zeugte Laserstrahl von der Kondensoroptik kondensiert wird.
Somit hat der von dem Lasermedium mit verringerter optischer
Verzeichnung erzeugte Laserstrahl geringere Verzeichnung und
ausgezeichnete Isotropie im Querschnitt und erzeugt einen
kleinen Punktdurchmesser und hat große Tiefenschärfe mit
sehr guter Stabilität in der Kondensierungsposition. Dadurch
kann eine Laserbearbeitung hoher Güte bei hohem Wirkungsgrad
realisiert werden.
Nach dem siebenunddreißigsten Aspekt wird die Laserbearbei
tung durchgeführt, indem der von dem Festkörperlaser er
zeugte Laserstrahl durch einen Lichtleiter eingekoppelt
wird. Daher hat der von dem Lasermedium mit verringerter op
tischer Verzeichnung erzeugte Laserstrahl geringere Ver
zeichnung und ausgezeichnete Isotropie im Querschnitt und
erzeugt einen kleinen Punktdurchmesser und hat große Tiefen
schärfe mit sehr guter Stabilität der Kondensierung an der
Lichtleiter-Eintrittsendfläche. Somit kann die Einkopplung
des Laserstrahls in den Lichtleiter stabil und hochwirksam
erfolgen, und die hohe Strahlgüte kann auch nach der Über
tragung durch den Lichtleiter erhalten bleiben. Ferner kann
der kleine Punktdurchmesser und die große Tiefenschärfe mit
sehr guter Stabilität an der Bearbeitungs- bzw. Kondensie
rungsposition erzeugt werden. Somit kann Laserbearbeitung
hoher Güte mit hohem Wirkungsgrad realisiert werden.
Claims (37)
1. Festkörperlaser,
gekennzeichnet durch
- - ein Lasermedium (1) mit Rechteckplattenform, das eine obere und eine untere polierte Oberfläche (11), die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, eine rechte und eine linke Seitenfläche (12), die im wesentlichen senkrecht zu den polierten Oberflächen verlaufen, sowie eine hintere und eine vordere Endfläche (13) zum Ein tritt/Austritt eines Laserstrahls hat;
- - ein Paar von Abstützungen (5), die auf der rechten bzw. der linken Seite des Lasermediums (1) angeordnet sind;
- - einen Rahmen (7), der die Abstützungen (5) integral ent hält;
- - eine Lichtquelle (2), um das Lasermedium anzuregen;
- - einen Kondensor (3), um Anregungslicht von der Licht quelle zum Bestrahlen des Lasermediums zu kondensieren; und
- - eine Kühleinrichtung (41), um das Lasermedium (1) über wenigstens eine seiner polierten Oberflächen zu kühlen;
- - wobei in der Abstützung (5) an einer Innenfläche (51), die den Seitenflächen (12) des Lasermediums gegenüber steht, oder an einer Rückfläche Unregelmäßigkeiten (52) gebildet sind.
2. Festkörperlaser,
gekennzeichnet durch
- - ein Lasermedium (1) mit Rechteckplattenform, das eine obere und eine untere polierte Oberfläche (11), die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, eine rechte und eine linke Seitenfläche (12), die im wesentlichen senkrecht zu den polierten Oberflächen verlaufen, sowie eine hintere und eine vordere Endfläche (13) zum Ein titt/Austritt eines Laserstrahls hat;
- - ein Paar von Abstützungen (5), die auf der rechten bzw. der linken Seite des Lasermediums (1) angeordnet sind;
- - einen Rahmen (7), der die Abstützungen (5) integral ent hält;
- - eine Lichtquelle (2), um das Lasermedium anzuregen;
- - einen Kondensor (3), um Anregungslicht von der Licht quelle zum Bestrahlen des Lasermediums zu kondensieren; und
- - eine Kühleinrichtung (41), um das Lasermedium (1) über wenigstens eine seiner polierten Oberflächen zu kühlen;
- - wobei die Abstützungen (5) aus einer Vielzahl von ver schiedenen Materialien (501, 502) bestehen.
3. Festkörperlaser,
gekennzeichnet durch
- - ein Lasermedium (1) mit Rechteckplattenform, das eine obere und eine untere polierte Oberfläche (11), die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, eine rechte und eine linke Seitenfläche (12), die im wesentlichen senkrecht zu den polierten Oberflächen verlaufen, sowie eine hintere und eine vordere Endfläche (13) zum Eintritt/Austritt eines Laserstrahls hat;
- - ein Paar von Abstützungen (5), die auf der rechten bzw. der linken Seite des Lasermediums (1) angeordnet sind;
- - einen Rahmen (7), der die Abstützungen (5) integral ent hält;
- - eine Lichtquelle (2), um das Lasermedium anzuregen;
- - einen Kondensor (3), um Anregungslicht von der Licht quelle zum Bestrahlen des Lasermediums zu kondensieren; und
- - eine Kühleinrichtung (41), um das Lasermedium (1) über wenigstens eine seiner polierten Oberflächen zu kühlen;
- - wobei die Abstützungen (5) mit den Seitenflächen (12) des Lasermediums unter Druck in Kontakt sind.
4. Festkörperlaser nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützungen mit den Seitenflächen (12) des La
sermediums unter Druck in Kontakt sind.
5. Festkörperlaser,
gekennzeichnet durch
- - ein Lasermedium (1) mit Rechteckplattenform, das eine obere und eine untere polierte Oberfläche (11), die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, eine rechte und eine linke Seitenfläche (12), die im wesentlichen senkrecht zu den polierten Oberflächen verlaufen, sowie eine hintere und eine vordere Endfläche (13) zum Ein tritt/Austritt eines Laserstrahls hat;
- - ein Paar von Abstützungen (5), die auf der rechten bzw. der linken Seite des Lasermediums (1) angeordnet sind;
- - einen Rahmen (7), der die Abstützungen (5) integral ent hält;
- - eine Lichtquelle (2), um das Lasermedium anzuregen;
- - einen Kondensor (3), um Anregungslicht von der Licht quelle zum Bestrahlen des Lasermediums zu kondensieren; und
- - eine Kühleinrichtung (41), um das Lasermedium (1) über wenigstens eine seiner polierten Oberflächen zu kühlen;
- - wobei in der Abstützung (5) an einer einem Anregungsbe reich entsprechenden Position, die dem Lasermedium (1) gegenüberliegt, eine Ausnehmung (59) vorgesehen und ein Körper (50) mit hohem Reflexionsvermögen für Anregungs licht in dieser Ausnehmung (59) angeordnet ist.
6. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Abstützung (5) an einer einem Anregungsbe
reich entsprechenden Position, die dem Lasermedium (1)
gegenüberliegt, eine Ausnehmung vorgesehen und ein Kör
per mit hohem Reflexionsvermögen für das Anregungslicht
in dieser Ausnehmung angeordnet ist.
7. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Innenfläche (51) der Abstützung (5) eine
Nut (52) in einer Dickenrichtung des Lasermediums (1)
vorgesehen ist, um die Unregelmäßigkeiten zu bilden.
8. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet,
daß für eine Teilung, eine Fläche oder eine Tiefe der
Unregelmäßigkeiten eine Verteilung in einer Längsrich
tung oder einer Vertikalrichtung des Lasermediums (1)
vorgesehen ist.
9. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlung des Lasermediums (1) durch Kühlmittel (41) erfolgt, das so eingefüllt ist, daß es mit jeder polierten Oberfläche in Kontakt gelangt,
und daß zwischen dem Kühlmittel an der oberen und dem an der Unterseite des Lasermediums eine Druckdifferenz aus gebildet ist, um einen Kühlmitteldurchfluß in einem kon kaven Bereich in einer Innenfläche der Abstützung (5) zu erzeugen.
daß die Kühlung des Lasermediums (1) durch Kühlmittel (41) erfolgt, das so eingefüllt ist, daß es mit jeder polierten Oberfläche in Kontakt gelangt,
und daß zwischen dem Kühlmittel an der oberen und dem an der Unterseite des Lasermediums eine Druckdifferenz aus gebildet ist, um einen Kühlmitteldurchfluß in einem kon kaven Bereich in einer Innenfläche der Abstützung (5) zu erzeugen.
10. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unregelmäßigkeiten an der Innenfläche (51) der
Abstützung (5) von einer Nut (52) gebildet sind, die
diagonal zu einer Dickenrichtung des Lasermediums (1)
verläuft.
11. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützung (5) ein hohes Reflexionsvermögen für
Anregungslicht hat.
12. Festkörperlaser nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützung (5) mit dem Lasermedium (1) durch
einen elastischen Körper unter Druck in Kontakt ist.
13. Festkörperlaser nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elastische Körper aus einem Material (54) be
steht, das für Anregungslicht transparent ist.
14. Festkörperlaser nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elastische Körper an der Abstützung (5) haftend
angebracht ist.
15. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einem Anregungsbereich des Lasermediums (1)
und einer Abstützung kein Zwischenelement angeordnet
ist.
16. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-15,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einen Zwischenraum (140) zwischen einem Ab
schrägungsbereich (14) eines Eckbereichs in der Nähe
einer Abdichtposition des Lasermediums (1) und dem
elastischen Körper eine Elastizität aufweisende Substanz
(58) eingebracht ist.
17. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-16,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Abschrägungsdimension eines Eckbereichs (14) in
der Nähe einer Abdichtposition des Lasermediums (1) mit
0,3 mm oder weniger vorgegeben ist.
18. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-17,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Rahmen (7) an einer der Abstützung (5) gegen überstehenden Position ein Gewindeloch (513) vorgesehen ist, das im wesentlichen senkrecht zu einer Rückfläche (503) der Abstützung (5) verläuft,
und daß ein distales Ende einer Schraube (515), die in das Gewindeloch (513) eingesetzt ist, auf die Rückfläche (503) der Abstützung drückt, um die Abstützung (5) mit dem Lasermedium (1) unter Druck in Kontakt zu halten.
daß in dem Rahmen (7) an einer der Abstützung (5) gegen überstehenden Position ein Gewindeloch (513) vorgesehen ist, das im wesentlichen senkrecht zu einer Rückfläche (503) der Abstützung (5) verläuft,
und daß ein distales Ende einer Schraube (515), die in das Gewindeloch (513) eingesetzt ist, auf die Rückfläche (503) der Abstützung drückt, um die Abstützung (5) mit dem Lasermedium (1) unter Druck in Kontakt zu halten.
19. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-18,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Abstützung (5) und dem distalen Ende
der Schraube (515) ein elastischer Körper (505) angeord
net ist.
20. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-19,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einer Rückfläche der Abstützung (5) ein Platten
körper (506) angeordnet ist.
21. Festkörperlaser nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Abstützung (5) und dem Plattenkörper
(506) ein elastischer Körper (507) angeordnet ist.
22. Festkörperlaser nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Plattenkörper (506) aus einem Material besteht,
das eine sehr viel geringere Elastizität als der elasti
sche Körper (507) hat.
23. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-22,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper (50) mit hohem Reflexionsvermögen mit
einer Seitenfläche des Lasermediums (1) unter Druck in
Kontakt ist.
24. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-23,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einer Rückfläche (503) des Körpers (50) mit hohem Reflexionsvermögen und einer Ausnehmung ein elastischer Körper (57) angeordnet ist
und daß die Elastizität des elastischen Körpers den Kör per (50) mit hohem Reflexionsvermögen mit einer Seiten fläche (12) des Lasermediums (1) unter Druck in Kontakt hält.
daß zwischen einer Rückfläche (503) des Körpers (50) mit hohem Reflexionsvermögen und einer Ausnehmung ein elastischer Körper (57) angeordnet ist
und daß die Elastizität des elastischen Körpers den Kör per (50) mit hohem Reflexionsvermögen mit einer Seiten fläche (12) des Lasermediums (1) unter Druck in Kontakt hält.
25. Festkörperlaser nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Ausnehmung (59) in der Abstützung (5) ein Gewindeloch (513) vorgesehen ist, das im wesentlichen senkrecht zu einer Seitenfläche (112) eines Lasermediums (1) verläuft,
und daß ein distales Ende einer in das Gewindeloch ein gesetzten Schraube (515) den Körper (50) mit hohem Re flexionsvermögen mit der Seitenfläche (12) des Laserme diums unter Druck in Kontakt hält.
daß in einer Ausnehmung (59) in der Abstützung (5) ein Gewindeloch (513) vorgesehen ist, das im wesentlichen senkrecht zu einer Seitenfläche (112) eines Lasermediums (1) verläuft,
und daß ein distales Ende einer in das Gewindeloch ein gesetzten Schraube (515) den Körper (50) mit hohem Re flexionsvermögen mit der Seitenfläche (12) des Laserme diums unter Druck in Kontakt hält.
26. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-25,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Körper (50) mit hohem Reflexionsver
mögen und dem distalen Ende der Schraube (515) ein
elastischer Körper angeordnet ist.
27. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-26,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einer Rückfläche (503) des Körpers (50) mit hohem
Reflexionsvermögen ein Plattenkörper (506) angeordnet
ist.
28. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-27,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Körper (50) mit hohem Reflexionsvermö
gen und einem Plattenkörper (506) ein elastischer Körper
(507) angeordnet ist.
29. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-28,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Plattenkörper (506) aus einem Material besteht,
das sehr viel geringere Elastizität als der elastische
Körper (507) hat.
30. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-29,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper (50) mit hohem Reflexionsvermögen inte
gral mit einem Kondensor (3) ausgebildet ist.
31. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-30,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Laserstrahl aus einem stabilen Resonator
herausgeführt wird.
32. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-30,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Laserstrahl aus einem anisotropen Resonator (61,
62, 63) herausgeführt wird, der in einer Dickenrichtung
des Lasermediums als stabiler Resonator und in einer
Breitenrichtung als instabiler Resonator wirkt.
33. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-30,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Laserstrahl aus einem anisotropen Resonator her
ausgeführt wird, der in einer Dickenrichtung des Laser
mediums als stabiler Resonator und in einer Breitenrich
tung als einseitiger instabiler negativer Zweigresonator
wirkt.
34. Festkörperlaser,
dadurch gekennzeichnet,
daß von verschiedenen Lasern emittierte Laserstrahlen
von dem Lasermedium nach einem der Ansprüche 1-33 ver
stärkt werden.
35. Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1-34,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Laserstrahl auf einem Lichtweg oszilliert oder
verstärkt wird, der in einer Breitenrichtung des Laser
mediums gefaltet ist.
36. Laserbearbeitungsvorrichtung,
gekennzeichnet durch
einen Festkörperlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 35
und ein nachgeschaltetes optisches Kondensorsystem
(801), mit der die Laserbearbeitung nach der Bündelung
im Kondensorsystem (801) durchführbar ist.
37. Laserbearbeitungsvorrichtung,
gekennzeichnet durch
einen Lichtleiter (602) zwischen dem Festkörperlaser und
dem optischen Kondensorsystem.
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