DE3904039A1 - Laser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Laser ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Laser wird durch ein Halbleiterelement, z.B. einer LD (Laser­ diode) oder einer LED (lichtaussendende Diode), erregt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Verbesserung des Auf­ baus für die Erregung.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines bekannten LD-erregten Festkör­ per-Lasers, der beispielsweise in der US-PS 36 24 545 be­ schrieben ist. Der bekannte Laser umfaßt eine LD 1, ein Lasermedium 2, z.B. einen Yag-Stab, einen vollständig re­ flektierenden Film und einen teilweise reflektierenden Film 3 bzw. 4 an den Endflächen des Lasermediums 2 sowie einen reflektierenden Spiegel 5.

Ein von der LD 1 ausgesendeter Erregerlichtstrahl trifft auf das Lasermedium 2 auf und wird von dem Medium absor­ biert. Der Strahl wird durch das Medium ohne Absorption übertragen und durch den reflektierenden Spiegel 5 reflek­ tiert und trifft erneut auf das Lasermedium 2 auf. Die Ener­ gie des absorbierten Lichtstrahls gelangt durch einen opti­ schen Resonator in einen Schwingungszustand, wobei der Reso­ nator aus dem teilweise reflektieren Film 4 und dem voll­ ständig reflektierenden Film 3 besteht, und ein Teil der Energie wird nach außen als Laserlichtstrahl ausgesendet.

Der Absorptionskoeffizient des Lasermediums 2 für das Licht von der LD 1 weist eine große Wellenlängenabhängigkeit auf, die beispielsweise 0,75 mm⁻1 für eine Strahlung mit einer Wellenlänge von 808,5 nm und 0,1 mm⁻1 für eine Strahlung von 802 nm beträgt. Es war daher bisher notwendig, das Spektrum der LD 1 genau zu steuern, um eine wirksame Absorption des Lichts durch das Lasermedium zu erreichen.

Bei einem derartig bekannten Laser besteht das Problem, daß es schwierig ist, eine vollständige Absorption des Lichts von der Laserdiode durch das Lasermedium zu erreichen, so daß die wirksame Energie der Laserschwingung gering bleibt.

Der bekannte Laser hat weiter eine unzureichende Wärmeab­ strahlung vom Lasermedium, so daß das Problem besteht, daß die Strahlenqualität bei gesteigertem Ausgang schlechter wird.

Weiter werden etwa 20% des von der LD 1 auftreffenden Lichts von der Oberfläche des Lasermediums 2 oder dem re­ flektierenden Spiegel 5 reflektiert und treten erneut in die LD 1 ein, wodurch es zu einer Störung der LD kommt und der Ausgang und die Wellenlänge der LD veränderlich werden. Fig. 2 stellt ein Wellenlängenverteilungsdiagramm dar, wel­ ches die Störung infolge des reflektierten Lichts zeigt, wobei auf der Abszisse die Wellenlänge des LD-Lichts und auf der Ordinate die Intensität des LD-Lichts aufgetragen sind. In der Figur zeigt die Kurve A die Wellenlängenvertei­ lung der LD 1, wenn kein Lasermedium 2 vorhanden ist, wobei man eine Wellenform mit einer steilen Spitze in der Nähe von 808 nm erhält. Kurve B ist die Wellenlängenverteilung, wenn das Lasermedium 2 angeordnet wird. Man sieht, daß beide Wellenlängen und der Ausgang des LD-Lichts infolge des Einflusses des reflektierten Lichts von dem Lasermedium 2 gestört werden.

Wie oben beschrieben, besteht zusätzlich zu der niedrigen Energie der Laserschwingung beim bekannten Laser das Problem, daß das von dem Lasermedium 2 reflektierte Licht die LD 1 stört.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Laser der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die obengenannten Probleme nicht mehr auftreten, wodurch ein Laser geschaffen werden soll, der eine bessere Energie­ wirksamkeit der Schwingung aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Laser ist gemäß einer ersten Aus­ führungsform die Außenfläche des Lasermediums längs ihrer optischen Achse fast vollständig mit einer reflektierenden Fläche versehen, wobei eine kleine Öffnung der reflektieren­ den Fläche als ein Teil dient, durch den das LD-Licht auf­ trifft.

Bei der ersten Ausführungsform ist der größte Teil der Außenfläche des Lasermediums längs seiner optischen Achse mit der reflektierenden Fläche bedeckt, und die kleine Öff­ nung der Fläche wird als der Teil verwendet, durch den das LD-Licht auftrifft. Entsprechend kann das von der LD erzeug­ te Erregerlicht begrenzt und durch das Lasermedium mit hohem Wirkungsgrad absorbiert werden, so daß die Energie­ wirksamkeit der Schwingung verbessert wird.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist ein Laser so ange­ ordnet, daß das von einem lichtaussendenden Element, z.B. einer LD, erzeugte Licht auf ein Lasermedium über eine Pola­ risierungsplatte auftrifft.

Das Licht von der LD trifft auf das Lasermedium durch die Polarisierungsplatte und ein weiteres Phasenverzögerungsele­ ment auf. Das Licht, das vom Lasermedium reflektiert und zur Polarisierungsplatte zurückgeführt wird, weist eine von dem ursprünglichen Licht unterschiedliche Phase auf, so daß es nicht zurück zu der LD gelangt, da es durch die Polari­ sierungsplatte daran gehindert wird, und erneut auf das Lasermedium auftrifft. Auch wenn kein Phasenverzögerungs­ element vorgesehen ist, so ist die zu der LD zurückkehrende Lichtmenge gering, so daß es möglich ist, die Schwingungs­ wirksamkeit zu verbessern und die Störung der LD zu vermin­ dern.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist der Laser so aufgebaut, daß die optische Achse eines lichtaus­ sendenden Halbleiterelements, z.B. einer LD, von einer Mit­ telachse des Lasermediums verschoben ist.

Bei diesem Laser verläuft die optische Achse der LD nicht durch die Mitte des Lasermediums, so daß das Licht von der LD nicht in Richtung der Auftreffposition des LD-Lichts kondensiert wird, auch wenn es der Linsenwirkung des Laser­ mediums und eines Reflektionskörpers unterliegt, so daß das LD-Licht fast vollständig innerhalb des Reflektionskörpers begrenzt wird. Der Absorptionskoeffizient des Lasermediums kann somit gesteigert werden, und es wird eine homogene Er­ regung infolge der Vielfachreflektionen innerhalb des Re­ flektionskörpers möglich.

Ein Laser entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit einer Lichtführung ausgerü­ stet, durch die das Licht von einem lichtaussendenden Halb­ leiterelement schräg auf ein Lasermedium auftrifft.

Bei der vierten Ausführungsform bewirkt die Lichtführung, daß das Licht von dem lichtaussendenden Element schräg auf das Lasermedium auftrifft, so daß das Licht wirksam durch das Lasermedium absorbiert werden kann und die Energiewirk­ samkeit der Schwingung verbessert wird.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines bekannten Lasers;

Fig. 2 ein Wellenlängenverteilungsdiagramm zur Darstel­ lung der Störung infolge des reflektierten Lichts bei dem bekannten Laser;

Fig. 3(a) und 3(b) einen Längsschnitt bzw. einen Quer­ schnitt des Lasers gemäß einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 4 bis 6 Ansichten des Lasers mit Abänderungen der ersten Ausführungsform;

Fig. 7 eine Ansicht eines Lasers gemäß einer zweiten Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 8(a) und 8(b) Erläuterungsansichten zur Darstellung des Polarisationsstatus für jeden Zustand des Lasers gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 9(a) und 9(b) Ansichten der Linsenwirkung des Laser­ mediums und des Reflektionskörpers;

Fig. 10(a) einen Querschnitt zur Darstellung einer dritten Ausführungsform des Lasers;

Fig. 10(b) eine Ansicht der von der dritten Ausführungs­ form erhaltenen Strahlform;

Fig. 11(a) und 11(b) einen Längsschnitt und einen Quer­ schnitt einer Abänderung der dritten Ausführungs­ form;

Fig. 12 und Fig. 13 einen Querschnitt und einen Längs­ schnitt des Lasers gemäß einer vierten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 14(a) eine Ansicht zur Darstellung der Bahn des Erre­ gerlichts für den Laser der vierten Ausführungs­ form;

Fig. 14(b) eine Ansicht zur Darstellung der Bahn des Erre­ gerlichts bei dem bekannten Laser; und

Fig. 15 bis 17 Ansichten zur Darstellung des Hauptteils der Änderungen der vierten Ausführungsform.

Der Längsschnitt gemäß Fig. 3(a) bzw. der Querschnitt gemäß Fig. 3(b) zeigen einen Laser gemäß der ersten Ausführungs­ form. Dieser Laser umfaßt einen Reflektionskörper 50, eine Öffnung 51, eine Reflektionsfläche 52, ein transparentes Haftmittel 6, eine Strahlungsrippe 7 und einen Lichtstrahl 11 von der LD 1. Die Innenfläche der Öffnung 51 ist reflek­ tierend, indem man sie z.B. mit Gold plattiert hat. Die re­ flektierende Fläche 52 besteht aus einer mehrschichtigen Filmbeschichtung oder aus einer Plattierung aus Metall, wie z.B. Gold.

Der Lichtstrahl 11 von der LD 1 trifft von der an einem Teil des reflektierenden Körpers 50 vorgesehenen Offnung 51 auf das Lasermedium 2 auf und wird durch das Lasermedium 2 absorbiert, wobei er mehrfach durch die reflektierende Fläche 52 des Reflektionskörpers 50 reflektiert wird, und erregt optisch das Lasermedium 2.

Eine dünne Schicht aus einem optisch durchlässigen, trans­ parenten Haftmittel 6 ist zwischen dem Lasermedium 2 und der reflektierenden Fläche 52 vorgesehen und gestattet, daß das Licht von der LD wirksam hindurchgeht, wobei es das Lasermedium 2 und den reflektierenden Körper 50 thermisch so verbindet, daß das Lasermedium wirksam gekühlt wird.

Die reflektierende Fläche 52 wird durch Kratzen oder Auf­ rauhen optisch nicht glatt, um das Auftreten von einer para­ sitären Schwingung innerhalb der reflektierenden Fläche 52 zu verhindern.

Bei der ersten Ausführungsform ist der Umfang des Laserme­ diums 2 von dem reflektierenden Körper 50 umgeben, und der Laserstrahl ist so, daß er auf das Lasermedium 2 durch die Öffnung 51 in einem Teil des reflektierenden Körpers 50 auf­ trifft, so daß das Licht von der LD 1 nahezu vollständig durch das Lasermedium 2 absorbiert wird, auch wenn die Fre­ quenz des Lichts etwas von dem optimalen Wert abweicht. Man erhält daher eine Wirkung, durch die die Energiewirksamkeit der Laserschwingung merklich verbessert wird. Bei der ersten Ausführungsform ist die wärmeabstrahlende Konstruk­ tion an der Außenseite des reflektierenden Körpers vorgese­ hen, so daß das Lasermedium 2 wirksam durch die Abstrahlung der Wärme, die im Lasermedium 2 erzeugt wird, gekühlt wird, und zwar über das Haftmittel 6, den reflektierenden Körper 50 und die Strahlungsrippe 7. Es wird somit möglich, eine Verschlechterung der Strahlqualität zu unterdrücken, die auftritt, wenn die Ausgangsleistung gesteigert wird, und die Qualität der Strahlen zu verbessern.

Fig. 4 zeigt eine Abänderung der ersten Ausführungsform, wobei Fig. 4(a) einen Querschnitt und Fig. 4(b) eine An­ sicht eines Teils des in Fig. 4(a) dargestellten Laserme­ diums 2 ist. Bei dieser Abänderung ist die reflektierende Fläche direkt auf dem Lasermedium 2 als ein reflektierender Film 500 ausgebildet, wobei eine thermisch leitende Füllung 60 den reflektierenden Film 500 und einen wärmeabstrahlen­ den Körper 70 miteinander verbindet.

Fig. 5 zeigt eine weitere Abänderung der in Fig. 4 darge­ stellten Modifikation. Bei dieser Abänderung wird, nachdem der gesamte Umfang des Lasermediums 2 mit dem reflektieren­ den Film 500 umgeben wurde, ein Teil des Films herausge­ schnitten, um eine Öffnung 510 auszubilden, durch die das Licht gelangt.

Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen und ihren Abänderungen trifft das Licht von der LD auf das Lasermedium nur in einer Richtung auf. Durch Einstellen der Auftreffrichtungen des Lichts bei jeden 180°, 120° oder ähnlichen kann eine Wirkung sichergestellt werden, daß man Strahlen mit einer besseren Symmetrie erhält. Fig. 6 zeigt eine derartige Abänderung, bei der die Auftreffrichtung bei jeden 120° eingestellt wurde.

Bei allen obigen Ausführungsformen und den Änderungen ist ein optischer Resonator durch einen teilweise reflektieren­ den Film 4 und einen vollständig reflektierenden Film 3, die an den entsprechenden Enden des Lasermediums angeordnet sind, ausgebildet. Es ist jedoch ebenfalls möglich, einen optischen Resonator dadurch auszubilden, daß man entweder eine oder beide Endflächen mit einem Antireflektionsfilm versieht und einen Spiegel außerhalb vorsieht. Statt der LD kann weiter eine LED verwendet werden.

Wie sich aus dem obigen ergibt, ist die Außenfläche des Lasermediums bei der ersten Ausführungsform mit einer Reflektionsfläche bedeckt, und das Erregerlicht von der LED trifft durch einen Spalt in einem Teil der Reflektionsflä­ che auf, so daß man eine optische Erregung des Lasers mit einem hohen Energiewirkungsgrad erhält.

Fig. 7 zeigt einen Laser gemäß einer zweiten Ausführungs­ form. Dieser Laser umfaßt eine Polarisierungsplatte 26, ein Phasenverzögerungselement 27, das bei dieser Ausführungs­ form eine Viertelwellenlängenplatte (λ/4 Platte) ist, und ein von einer LD 1 ausgesendetes LD-Licht 11.

Das von der LD 1 ausgesendete LD-Licht 11 wird im allgemei­ nen linear polarisiert, wobei die Polarisierungsplatte 26 in einer Richtung angeordnet ist, die mit der Polarisie­ rungsrichtung des LD-Lichts übereinstimmt (Richtung, in der 100% des LD-Lichts hindurchgeht). Der Polarisierungszu­ stand in jedem Stadium wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 be­ schrieben. Fig. 8(a) zeigt die Änderung der Polarisierungs­ richtung des von der LD 1 ausgesendeten Lichts, und Fig. 8(b) zeigt die Änderung der Polarisierungsrichtung des von einem Lasermedium 26 reflektierten Lichts. In Fig. 8(a) trifft linear in der Auf- und Abrichtung längs der Ebene des Papiers polarisiertes LD-Licht auf das Lasermedium 2 als ein kreisförmig polarisiertes Licht nach dem Durchgang durch die Polarisierungsplatte 26 und die λ/4 Platte 27 auf. Etwa 20% der auftreffenden Energie wird von der Ober­ fläche des Lasermediums 2 oder von einem reflektierenden Spiegel 25 reflektiert, und das reflektierte Licht befindet sich in einer kreisförmigen Polarisation mit Rotation in entgegengesetzter Richtung zu der des auffallenden Lichts, wie dies in Fig. 8(b) dargestellt ist. Dieses durch die λ/4 Platte 27 gelangende Licht kommt an der Polarisierungsplat­ te 26 als ein Licht an, das in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Papiers polarisiert wurde. Die Polarisierungsplat­ te 26 ist so angeordnet, daß das in Auf- und Abrichtung längs der Papierebene polarisierte Licht hindurchtritt, je­ doch das in einer dazu senkrechten Richtung polarisierte Licht reflektiert wird. Entsprechend wird das reflektierte Licht erneut von der Polarisierungsplatte 26 reflektiert und gelangt in Richtung des Lasermediums 2. Hierdurch wird das an der Oberfläche des Lasermediums 2 reflektierte Licht, das bei dem bekannten Laser verlorengeht, wieder er­ neut für die Erregung nutzbar gemacht, so daß die Laserer­ regung wirksam verbessert wird. Das reflektierte Licht kehrt weiter nicht zu der LD 1 zurück, so daß eine Störung der LD 1 infolge des reflektierten Lichts ausgeschaltet werden kann.

Bei der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel darge­ stellt, bei dem eine λ/4 Platte als Phasenverzögerungsele­ ment verwendet wird. Es ist jedoch möglich, ebenfalls ande­ re Phasenverzögerungselemente zu verwenden, wobei man eine ähnliche Wirkung durch die Verwendung einer integralen Kombination eines Phasenverzögerungselements und einer Pola­ risierungsplatte erhalten kann.

Weiter ist es möglich, nur eine Polarisierungsplatte (ohne Verwendung eines Phasenverzögerungselements) zu verwenden, indem man die Phasenabweichung zum Zeitpunkt der Reflektion verwendet, obwohl dabei die Wirksamkeit etwas vermindert wird.

Bei der obigen Ausführungsform wurde weiter der Fall der Erregung des Lasermediums 2 von einer seitlichen Richtung (die sogenannte Seitenpumpenart) beschrieben, wobei jedoch die vorliegende Erfindung bei der Endflächenerregung (der sogenannten Endpumpenart) angewendet wird.

Wie oben beschrieben, trifft bei der zweiten Ausführungs­ form das Licht, das von dem lichtaussendenden Element ausge­ sendet wird, auf das Lasermedium über die Polarisierungs­ platte auf, um schwingende Laserstrahlen zu erzeugen, so daß man einen stabilisierten Laser erhält, bei dem die Schwingungsenergiewirksamkeit gesteigert und die Störung infolge des reflektierten Lichts zu der LD vermindert wird.

Fig. 10(a) und Fig. 10(b) sind Ansichten zur Darstellung der dritten Ausführungsform, wobei Fig. 10(a) eine horizon­ tale Schnittansicht des Lasers und Fig. 10(b) eine Ansicht der Form des Strahls darstellt. In Fig. 10 werden identi­ sche Bauteile wie in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsform wird eine Öffnung 51 von dem Lasermedium 2 versetzt, so daß das Laserlicht von der LD 1 in einer von der Mittelachse des Lasermediums 2 versetzten Richtung auftrifft.

Der Grund dafür, daß man die Öffnung versetzt, wird im fol­ genden beschrieben.

Um die Absorptionslänge innerhalb des Lasermediums 2 so groß wie möglich zu machen, wird das Licht von der LD 1 in Richtung der Mitte des Lasermediums 2 wie in Fig. 3(b) ab­ gestrahlt, das Lasermedium 2 kondensiert das LD-Licht, indem es als zylindrische Linse wirkt, und das LD-Licht wird weiter der Kondensationswirkung des Reflektionskörpers 50 unterworfen. Bezeichnet man die Brennweiten des Laser­ mediums 2 und des reflektierenden Körpers 50 als f _YAG und f _ref, so erhält man diese durch

und

wobei

r _YAG : der Radius des Lasermediums (YAG-Stab,
n _YAG : der Brechungsindex des Lasermediums (z. B. 1,82) und
r _ref : der Radius des Reflektionskörpers ist.

Fig. 9(a) zeigt das Verfahren, wie das von der Öffnung 51 ausgesendete Licht zur Ausgangsposition zurückkehrt. Wenn das von der Öffnung 51 ausgesendete Licht zu seiner Ur­ sprungsposition zurückkehrt, so unterliegt das Licht drei­ mal der Kondensationswirkung des Lasermediums 2, der Reflek­ tionsfläche 52 und des Lasermediums 2, bevor es aus der Öff­ nung 51 austritt.

Hierdurch wird die Absorption des LD-Lichts nur durch das Lasermedium 2 auf zwei Wegen (rückwärts und vorwärts) be­ grenzt, so daß die Wirksamkeit der Absorption niedrig ist. Zusätzlich ist, wie in Fig. 9(b) dargestellt, die Form der Erregung des Lasermediums rechtwinklig, und das austretende Laserlicht hat eine rechtwinklige Form entsprechend der Er­ regungsverteilung.

Bei der dritten Ausführungsform ist die Öffnung 51 an einer Stelle von der Mitte des Lasermediums 2 entfernt ausgebil­ det. Nachdem das LD-Licht durch die Öffnung 51 auftrifft und der Linsenwirkung des Lasermediums 2 und der reflek­ tierenden Fläche 52 unterworfen wird, gelangt nur ein sehr geringer Teil durch die Öffnung 51 zurück, und der Haupt­ teil wird durch die reflektierende Fläche 52 erneut reflek­ tiert und vom Lasermedium 2 absorbiert. Das LD-Licht wieder­ holt mehrfache Reflektionen innerhalb der reflektierenden Fläche 52, und der Hauptteil seiner Energie wird vom Laser­ medium 2 absorbiert. Entsprechend wird der Absorptionsko­ effizient des Lasermediums für das LD-Licht gesteigert, und die Erregung des Lasermediums 2 wird homogen.

Es wurde festgestellt, daß der durch das obige System erhal­ tene Strahl 38 eine im wesentlichen ideale kreisförmige Form aufweist, wie dies in Fig. 10(b) dargestellt ist.

Bei der obigen Ausführungsform wird das LD-Licht nur von einer Seite eingestrahlt. Durch das Einstrahlen des LD- Lichts von beiden Seiten und symmetrisch in bezug auf die vertikale Richtung, wie in den Fig. 11(a) und 11(b) darge­ stellt, wird es jedoch möglich, eine gleichförmige Erregung durchzuführen und einen Strahl hoher Dichte zu realisieren, indem man LDs 1 versetzt an der linken und rechten Seite anordnet.

Wie oben beschrieben, trifft bei der dritten Ausführungs­ form das LD-Licht so auf, daß die optische Achse von der Mittelachse des Lasermediums versetzt ist, so daß man Strahlen hoher Wirksamkeit und hoher Qualität durch Steige­ rung des Absorptionskoeffizienten erhält und eine homogene Erregung realisiert.

Fig. 12 zeigt einen Laser gemäß einer vierten Ausführungs­ form. Dieser Laser umfaßt eine LD 1, eine Halterung 41, Erregerlicht 42, ein Lasermedium 2, einen AR (Antireflek­ tions)-Film 43, einen PR (teilweise reflektierenden)-Spie­ gel 44, einen TR (vollständig reflektierenden)-Film 45, eine Halterung 46, eine Füllung 47, eine Lichtführung 48, eine Reflektionsfläche 49, eine Kühlung 80, eine Strahlungs­ rippe 7 und einen Laserausgang 90.

Fig. 13 ist eine Ansicht zur Darstellung des Lasers gemäß Fig. 12, gesehen von der Endflächenrichtung. Mehrere LDs 1 sind längs der Umfangsrichtung angeordnet.

Fig. 14(a) und 14(b) sind Ansichten zur Darstellung der Bahn des Erregerlichts 42 für den Laser von Fig. 12 bzw. der Bahn des Erregerlichts bei einem bekannten Laser.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Lasers beschrieben werden.

Das Erregerlicht 42 von der LD 1 trifft schräg auf das Lasermedium 2 auf. Hierdurch kann die Länge der Lichtbahn innerhalb des Lasermediums gesteigert werden (in der Figur beträgt sie etwa das 1,4-fache des bekannten Lasers), um wirksam von dem Lasermedium 2 absorbiert zu werden. Das Laserlicht 42 wird weiter teilweise (etwa 20%) von der Oberfläche des Lasermediums reflektiert und wird wieder von der Reflektionsfläche 49 der Lichtführung 48 reflektiert und gelangt dann erneut in das Lasermedium 2, wobei seine Ausbreitrichtung verändert ist. Das Erregerlicht 42, das mehrere Reflektionen in einem dreieckigen Raum, gebildet durch die Oberfläche des Lasermediums 2 und die Reflektions­ fläche 49, wiederholt, wird fast vollständig durch das Lasermedium absorbiert. Es wird daher, auch wenn eine kleine Verschiebung der Wellenlänge des Laserlichts und somit eine Verschiebung des Absorptionskoeffizienten vor­ liegt, möglich, das Lasermedium wirksam zu erregen. Das Erregerlicht der LD 1 ist im allgemeinen linear polari­ siert, so daß durch Anordnen der LD 1 so, daß man eine P- Welle erhält (wie in Fig. 14(a) gezeigt), es möglich wird, daß das Erregerlicht wirksamer als bei zufällig polarisier­ tem Licht, kreisförmig polarisiertem Licht oder einer S- Welle absorbiert wird.

Auf diese Weise wird die vom Lasermedium 2 absorbierte Energie in einem Resonator, der von dem TR-Film 45 und dem PR-Spiegel 44 gebildet wird, in Schwingungen versetzt, und ein Teil der Energie wird als Laserausgang 90 ausgegeben.

Die Wärme im Lasermedium 2 fließt durch den Kühler 80 durch thermische Leitung über die dünne Füllung 47 und die Halte­ rung 46 und wird von der Strahlungsrippe 7 abgegeben. Die Wärme der LD 1 wird ebenso mit großem Wirkungsgrad über die Befestigung 41 und die Halterung 46 abgeleitet. Der Absorp­ tionskoeffizient des Erregerlichts kann weiter dadurch ge­ steigert werden, daß man die Füllung 47 in bezug auf das Erregerlicht transparent macht und die Innenfläche der Halterung 46 als Reflektionskörper ausbildet.

Wie oben beschrieben, fällt bei der vierten Ausführungsform das LD-Licht schräg in das Lasermedium ein, wobei eine Füh­ rungsfläche vorgesehen ist, durch die das von der Fläche des Lasermediums reflektierte Licht erneut auf das Laser­ medium auftrifft, und weiter der Winkel der Befestigung der LD so eingestellt wird, daß sich eine Polarisierungsebene der LD ergibt, die eine P-Welle in bezug auf das Laserme­ dium erzeugt. Hierdurch erhält man einen Laser mit einer hocheffizienten Schwingungsenergie. Zusätzlich ist der Auf­ bau dieser Ausführungsform in der Lage, das Lasermedium und das lichtaussendende Element sehr wirksam zu kühlen, so daß es möglich ist, einen Laser mit einer ausgezeichneten Strahlqualität zu erhalten.

Bei der obigen Ausführungsform ist die Lichtführung 48 konisch ausgebildet. Sie kann jedoch durch eine hohlraum­ förmige Führung mit reflektierender Fläche 49 oder einer optischen Faser ersetzt werden. Weiter kann die Konstruk­ tion der Befestigung 41 der LD 1 auf verschiedene Weise ver­ ändert werden.

Fig. 15(a), Fig. 15(b) und Fig. 15(c) sind Ansichten der Hauptveränderungen der vierten Ausführungsform. Fig. 15(a) ist ein Beispiel eines geraden Hohlraums, Fig. 15(b) ist ein Beispiel eines gekrümmten oder gebogenen Hohlraums und Fig. 15(c) ist ein Beispiel, bei dem eine optische Faser 120 durch eine optische Führungsöffnung 122 geführt wird, um eine optische Führung zu bilden.

Weiter kann die Anordnung der LD 1 so gewählt werden, daß eine große Ausgangsenergie realisiert wird, indem man mehrere LDs in axialer Richtung zum Lasermedium 2, wie in Fig. 16 dargestellt, anordnet.

Bei den obigen Ausführungsformen ist das Lasermedium 2 stab­ förmig ausgebildet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenfalls wirksam bei sogenannten Plattenlasern verwendet werden, wobei das Lasermedium plattenförmig ist und die Laserachse eine mehrfache innere totale Reflektion wieder­ holt. Fig. 17 zeigt eine Änderung, bei der die vierte Aus­ führungsform bei einem Plattenlaser verwendet wird, wobei Fig. 17(a) einen Querschnitt und Fig. 17(b) einen Längs­ schnitt darstellt. In den Figuren ist ein Plattenlaserme­ dium 201 und ein TR-Spiegel 401 dargestellt. Wie man sieht, sind mehrere Linien mit einer Vielzahl von LDs in der Brei­ tenrichtung des Plattenlasermediums 201 angeordnet.

Mit dem Laser gemäß der vierten Ausführungsform wird eine Lichtführung geschaffen, die bewirkt, daß das Laserlicht schräg auf das Lasermedium auftrifft, so daß die optische Länge des Lasermediums gesteigert wird, wodurch man eine erhöhte Schwingungsenergie erhält.

Claims (18)

1. Laser, gekennzeichnet durch

• - ein Lasermedium (2);
• - ein lichtaussendendes Halbleiterelement (1) zur Erregung des Lasermediums (2);
• - eine den äußeren Umfang des Lasermediums (2) längs seiner optischen Achse umgebende reflektierende Fläche (52); und
• - eine in einem Teil der reflektierenden Fläche (52) vorge­ sehene Öffnung (51), wodurch bewirkt wird, daß das Licht von dem lichtaussendenden Halbleiterelement (1) auf das Lasermedium (2) auftrifft.

2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein reflektierender, das Lasermedium (2) abdeckender Körper (50) vorgesehen ist.

3. Laser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche (52) eine mehrschichtige Film­ beschichtung an der Innenfläche des reflektierenden Körpers (50) darstellt.

4. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die reflektierende Fläche (52) eine auf der Innenfläche des reflektierenden Körpers (50) vorgesehene Metallplattierung ist.

5. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die reflektierende Fläche (52) ein reflektie­ render Film ist, der direkt auf dem Lasermedium (2) vorgese­ hen ist.

6. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein transparentes Haftmittel (6) zwischen dem Lasermedium (2) und dem reflektierenden Körper (50) vorgese­ hen ist, und daß an dem reflektierenden Körper (50) eine wärmeabstrahlende Einrichtung vorgesehen ist.

7. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere lichtaussendende Halbleiterelemente (1) vorgesehen sind, die symmetrisch in bezug auf das Laser­ medium (2) angeordnet sind.

8. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem lichtaussendenden Halbleiterele­ ment (1) und dem Lasermedium (2) eine Polarisierungsplatte (26) vorgesehen ist.

9. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Polarisierungsplatte (26) und dem Lasermedium (2) ein Phasenverzögerungselement (27) vor­ gesehen ist.

10. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung (51) so angeordnet ist, daß das von dem lichtaussendenden Halbleiterelement (1) ausgesende­ te Licht auf das Lasermedium (2) in einer von der Mittel­ achse des Lasermediums (2) abweichenden Richtung auftrifft.

11. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere lichtaussendende Halbleiterelemen­ te (1) vorgesehen sind, die symmetrisch an beiden Seiten des Lasermediums (2) angeordnet sind.

12. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Lichtführung (48) vorgesehen ist, damit das Licht von dem lichtaussendenden Halbleiterelement (1) auf das Lasermedium (2) schräg auftrifft, wobei die Lichtführung (48) zwischen dem lichtaussendenden Halblei­ terelement (1) und dem Lasermedium (2) vorgesehen ist.

13. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Halterung (46) zum Halten des Laser­ mediums (2) vorgesehen ist, wobei eine Füllung (47) zwi­ schen dem Lasermedium (2) und der Halterung (46), eine Küh­ lung (80) in der Halterung (46) und eine wärmeabstrahlende Einrichtung (7) an der Kühlung (80) vorgesehen ist.

14. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtführung (48) eine konische licht­ reflektierende Fläche (49) in dem Halter (46) umfaßt.

15. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtführung (48) ein im Halter (46) vorgesehener Hohlraum ist, der eine lichtreflektierende Fläche (49) aufweist.

16. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtführung (48) durch eine optische Führungsöffnung (122) in dem Halter (46) und eine in der optischen Führungsöffnung (122) angeordnete optische Faser (120) gebildet wird.

17. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere lichtaussendende Halbleiterelemen­ te (1) vorgesehen sind, die in einer axialen Richtung des Lasermediums (2) angeordnet sind.

18. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lasermedium (2) von einem plattenähn­ lichen Scheibentyp ist.