DE19510713C2 - Solid-state laser device with means for setting a temperature profile of the laser body - Google Patents

Solid-state laser device with means for setting a temperature profile of the laser body

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Description

Die Erfindung betrifft eine Festkörperlaservorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a solid-state laser device in the preamble of Claim 1 specified type.

Festkörperlaser, die als laseraktives Medium Kristalle oder Gläser enthalten, gehören wegen ihres relativ einfachen Aufbaus und der hohen erzielbaren Impulsleistung zu den in der Praxis wichtigsten Lasertypen.Solid-state lasers, which contain crystals or glasses as the laser-active medium because of their relatively simple structure and the high achievable pulse power the most important laser types in practice.

Sie werden mit Lampen verschiedener Gasfüllung und Bauart, Leuchtdioden oder mit Lasern - etwa Halbleiterlasern - gepumpt, wobei die Pumplichtquelle so zu wählen ist, daß der Hauptanteil der emittierten Strahlung im Spektralbereich der Absorptionsbanden des Lasermediums liegt. Aus diesem Grund kann der Einsatz von im nahen Infrarot (NIR) emittierenden, durch entsprechende Dotierung exakt auf die Haupt-Absorptionsbanden abstimmbaren Halbleiterlasern zum Pumpen von YAG (Yttrium-Aluminium-Granat)-Festkörperlasern aus energetischer Sicht sehr effizient sein. Hiermit wird eine Pumplichtausnutzung (ausgedrückt durch die sogenannte "slope efficiency" - vgl. dazu die Ausführungen weiter unten) von 70 bis weit über 90% erreicht. Diese Pumplichtquellen finden daher in den sogenannten DPSS(Diode Pumped Solid-State)-Laseranordnungen zunehmende Verbreitung.They come with lamps of different gas filling and design, light emitting diodes or pumped with lasers - such as semiconductor lasers, whereby the pump light source choose is that the majority of the emitted radiation in the spectral range of the Absorption bands of the laser medium. Because of this, the use of near infrared (NIR) emitting, by appropriate doping the main absorption bands of tunable semiconductor lasers for pumping YAG (Yttrium aluminum garnet) solid-state lasers are very efficient from an energy perspective  his. Hereby a pump light utilization (expressed by the so-called "slope efficiency" - cf. see the explanations below) from 70 to well above 90% reached. These pump light sources are therefore found in the so-called DPSS (diode Pumped solid-state) laser arrays are becoming increasingly common.

Der zunehmende Einsatz und die künftig zu erwartenden ausgezeichneten Marktchancen des miniaturisierten DPSS-YAGLasers resultieren auch aus der Möglichkeit, damit bei einfachem Aufbau hohe Leistungen im Impulsbetrieb bei hoher Folgefrequenz wie auch im kontinuierlichen Betrieb und ein nahezu ideal Gauß'sches Strahlprofil zu erreichen.The increasing use and the excellent to be expected in the future Market opportunities for the miniaturized DPSS-YAG laser also result from the Possibility of high performance in pulse operation with a simple construction high repetition frequency as well as in continuous operation and an almost ideal To achieve Gaussian beam profile.

Hier tritt jedoch mit dem sogenannten "thermal lensing", der unkontrollierten Bildung von linsenartig wirkenden Brechzahlgradienten-Bereichen und ggf. (bei infolge hoher volumenspezifischer Pumpleistung) auch von doppelbrechenden Bereichen im Laserkörper ein ernstes Problem auf, das zu einer unkontrollierten Brechung des Laserstrahls und damit zu einer starken Verschlechterung der Strahlqualität führt.Here, however, occurs with the so-called "thermal lensing", the uncontrolled Formation of lens-like refractive index gradient areas and if necessary (at due to high volume-specific pumping capacity) also of birefringent Areas in the laser body pose a serious problem that leads to an uncontrolled Refraction of the laser beam and thus a severe deterioration in the Beam quality leads.

Die Auswirkungen des "thermal lensing" sind insbesondere im Zusammenhang mit einer Frequenzvervielfachung (speziell-verdopplung) der erzeugten Laserstrahlung durch nichtlineare Effekte nicht hinnehmbar, weil die Frequenzverdopplungseffizienz und damit die erzielbare Ausgangsleistung mit abnehmender Strahlqualität bei der gewünschten Endfrequenz stark absinkt.The effects of "thermal lensing" are particularly related to a frequency multiplication (specially doubling) of the laser radiation generated unacceptable due to nonlinear effects because of frequency doubling efficiency and thus the achievable output power with decreasing beam quality at desired end frequency drops sharply.

Es wurde versucht, durch Einsatz von Laserkristallen mit trapezförmiger Längs­ schnittgestalt (sogenannter SlabGeometrie), bei denen der Strahl nicht geradlinig längs einer Kristall-Längsachse, sondern nach Eintritt in den Kristall unter dem Brewster-Winkel zickzackartig in einer Ebene zwischen zwei gegenüberliegenden Umfangsflächen verläuft, den störenden Einfluß des "thermal lensing" zu kompensieren. Eine Weiterentwicklung dieses Prinzips ist in EP 0 301 526 B1 beschrieben, wonach sich der Strahl im Kristall schraubenartig unter jeweils sequentieller Reflexion an allen Umfangsflächen ausbreitet. Die Bearbeitung der Kristalle ist hierbei jedoch sehr aufwendig, der Kompensationseffekt hat sich als unbefriedigend erwiesen und die Laserschwelle erhöht sich merklich.Attempts have been made to use trapezoidal longitudinal laser crystals cut shape (so-called slab geometry), in which the beam is not rectilinear along a crystal longitudinal axis, but after entering the crystal under the Brewster angle zigzag in a plane between two opposite Circumferential surfaces extend to the disruptive influence of "thermal lensing" compensate. A further development of this principle is in EP 0 301 526 B1 described, according to which the beam in the crystal screw-like under each  sequential reflection spreads on all peripheral surfaces. Editing the However, crystals are very complex here, the compensation effect has proven to be proven unsatisfactory and the laser threshold increases noticeably.

In der nachveröffentlichten Schrift DE 44 02 688 A1 hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen, bei einem transversal gepumpten DPSS (diode pumped solid state)-Laser das Pumplicht in Richtung der Längsachse eines stabförmigen Laserkristalls in seiner Intensität zu modulieren, wodurch abwechselnd angeordnete Bereiche mit hoher und mit niedriger Energiedichte im Kristall erzeugt werden sollen. Dieses Vorgehen ist bei front-end-gepumpten Anordnungen nicht durchführbar und erfordert zur zuverlässigen Realisierung über längere Betriebs­ dauern (während derer mit Parameteränderungen oder auch Ausfällen von Pumplichtquellen gerechnet werden muss) eine aufwendige Ansteuer- und Kontrollelektronik.In the post-published document DE 44 02 688 A1, the inventor of the proposed application proposed for a transversely pumped DPSS (diode pumped solid state) laser the pump light in the direction of the longitudinal axis of a to modulate rod-shaped laser crystal in its intensity, thereby alternating arranged areas with high and low energy density in the crystal should be. This is not the case with front-end pumped arrangements feasible and requires reliable implementation over long periods of operation last (during which with parameter changes or failures of Pump light sources must be expected) a complex control and Control electronics.

Aus der Schrift U. J Greiner et al., "Diode-Pumped Nd: YAG Laser Using Reflective Pump Optics", Applied Physics B 58 (1994), Seiten 393 bis 395, ist es bekannt, in einer Festkörperlaservorrichtung einen transversal gepumpten Laserstab mit einer röhrenförmigen, wasserdurchflossenen Kühleinrichtung zu umgeben, um das Auftreten von "thermal lensing" zu vermeiden. Nachteilig ist bei einer solchen Vorrichtung jedoch, dass eine derartige Kühlung die Ausbildung eines Temperatur­ gradienten senkrecht zur Längsachse des Laserkörpers nicht völlig verhindern kann und auch das die Strahlqualität mindernde "thermal lensing" nicht vollständig beseitigt wird.From the document U. J Greiner et al., "Diode-Pumped Nd: YAG Laser Using Reflective Pump Optics", Applied Physics B 58 ( 1994 ), pages 393 to 395, it is known to use a transversely pumped laser rod in a solid-state laser device to surround a tubular, water-permeable cooling device in order to avoid the occurrence of "thermal lensing". A disadvantage of such a device, however, is that such cooling cannot completely prevent the formation of a temperature gradient perpendicular to the longitudinal axis of the laser body and also that the thermal lensing which reduces the beam quality is not completely eliminated.

Die DE 39 30 328 A1 beschreibt eine gattungsgemäße Festkörperlaservorrichtung, bei der dem "thermal lensing" in einem plattenförmigen Laserkörper mit fluidgekühl­ ten Seitenschienen begegnet wird, die den Laserkörper in einem Längsabschnitt an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen kontaktieren. Mit Hilfe der Seitenschienen wird in diesem Längsabschnitt der Temperaturverlauf des Läserkörpers nahe den Seitenflächen beeinflusst. Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass das "thermal lensing" nicht vollständig beseitigt werden kann.DE 39 30 328 A1 describes a generic solid-state laser device, in the case of "thermal lensing" in a plate-shaped laser body with fluid-cooled th side rails is encountered, which the laser body in a longitudinal section contact two opposite side surfaces. With the help of the side rails in this longitudinal section, the temperature profile of the laser body is close to the Side surfaces influenced. This device also has the disadvantage that  "Thermal lensing" cannot be completely eliminated.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Festkörperlaservorrichtung der eingangs genannten Art mit möglichst geringer Beeinträchtigung der Strahlqualität aufgrund des "thermal lensing" anzugeben.The object of the invention is therefore to provide a solid-state laser device at the outset mentioned type with the least possible impairment of the beam quality due to thermal lensing.

Diese Aufgabe wird durch eine Festkörperlaservorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a solid-state laser device with the features of Claim 1 solved.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, durch gezielte lokale Steuerung einer effizienten Wärmeableitung aus dem Lasermedium und/oder lokale Kühlung und/oder Zusatzheizung im Laserkörper (Stab bzw. Platte) in Längsrichtung, d. h. in Strahllaufrichtung, abwechselnd Bereiche mit höherer und mit niedrigerer Temperatur zu erzeugen. Dadurch werden in dem Material alternierend Brechzahl­ gradienten mit unterschiedlichem Vorzeichen aufgebaut. Nach deren Durchlaufen weist die Strahlform eines sich in Längsrichtung des Kristalls ausbreitenden Strahls gegenüber der Strahlform eines Strahls, wie er ohne thermische Effekte im Material vorläge, keine wesentlichen Unterschiede auf, weil die "lensing"-bedingten Strahlablenkungen bzw. -verformungen an den einzelnen Brechzahlgradienten sich über die Gesamtlänge des Laserkörpers im wesentlichen aufheben.The invention includes the idea of targeted local control of one efficient heat dissipation from the laser medium and / or local cooling and / or additional heating in the laser body (rod or plate) in the longitudinal direction, d. H. in Beam direction, alternating areas with higher and with lower Generate temperature. This results in an alternating refractive index in the material Gradients built up with different signs. After going through them has the beam shape of a beam propagating in the longitudinal direction of the crystal compared to the beam shape of a beam as it is without thermal effects in the material no significant differences due to the "lensing" -related Beam deflections or deformations at the individual refractive index gradients essentially over the entire length of the laser body.

Dieser Gedanke hat vielgestaltige Ausprägungsmöglichkeiten in speziellen Festkörperlaser-Konfigurationen, auch über den transveral gepumpten miniaturisier­ ten DPSS-Laser hinaus.This idea has many different forms of expression in special Solid-state laser configurations, also via the transverally pumped miniaturizer DPSS laser.

Als Mittel zur Einstellung eines vorbestimmten Temperatur-profils kann zum einen eine an mindestens einer Umfangsfläche des Laserkörpers vorgesehene Anordnung zur hochwirksamen Wärmeableitung vom Laserkörper an die Umgebung (speziell die Luft) vorgesehen sein, die in Richtung der Längsachse des Laserstabes periodisch abwechselnd Abschnitte mit höherem und niedrigerem Wärmeübergangswiderstand aufweist. On the one hand, as a means for setting a predetermined temperature profile an arrangement provided on at least one peripheral surface of the laser body for highly effective heat dissipation from the laser body to the environment (especially the Air) may be provided periodically in the direction of the longitudinal axis of the laser rod alternating sections with higher and lower heat transfer resistance having.  

Diese Anordnung kann auf einfache und kostengünstig herstellbare Weise im wesentlichen durch mindestens einen metallischen Wärmeleitkörper mit sich periodisch abwechselnden Vorsprüngen und Aussparungen gebildet sein, bei dem die Vorsprünge dem Laserkörper zugewandt sind und in gutem thermischen Kontakt an dessen Umfangsfläche anliegen, während die Aussparungen jeweils einen Abstandsbereich mit schlechtem thermischen Kontakt zum Laserkörper bilden. Anstelle der Abstandsbereiche können zwischen den Bereichen mit hoher Wärmeleitfähigkeit auch wärmeisolierende Bereiche vorgesehen sein.This arrangement can be produced in a simple and inexpensive manner essentially with at least one metallic heat-conducting body periodically alternating projections and recesses are formed in the the projections face the laser body and are in good thermal contact rest on its peripheral surface, while the recesses each one Form a distance area with poor thermal contact to the laser body. Instead of the spacing areas you can choose between the areas with high Thermal conductivity also heat-insulating areas can be provided.

Anstelle einer speziell gestalteten Wärmeableitanordnung oder zusätzlich zu dieser kann weiterhin eine an der Umfangsfläche des Laserkörpers angeordnete aktive Heiz- und/oder Kühlvorrichtung vorgesehen sein, die so ausgeführt ist, daß sie in Richtung der Längsachse des Laserkörpers periodisch abwechselnd Bereiche mit höherer und niedrigerer Umfangstemperatur und damit auch Temperaturgradienten im Inneren des Materials erzeugt.Instead of or in addition to a specially designed heat dissipation arrangement can also be an active arranged on the peripheral surface of the laser body Heating and / or cooling device may be provided, which is designed so that it in Direction of the longitudinal axis of the laser body periodically alternating areas with higher and lower peripheral temperature and thus also temperature gradients generated inside the material.

Hierfür kann einerseits eine aktive, insbesondere elektrisch betriebene, Kühlvor­ richtung mit in Richtung der Längsachse des Laserkörpers in Abständen angeord­ neten Kühlelementen oder -bereichen vorgesehen sein. Dies kann etwa eine Zeilenanordnung von Peltierelementen sein.On the one hand, an active, in particular electrically operated, cooling device can be used for this direction with at intervals arranged in the direction of the longitudinal axis of the laser body Neten cooling elements or areas may be provided. This can be about one Row arrangement of Peltier elements.

Andererseits können die alternierenden T-Gradienten auch durch eine, insbesondere elektrisch betriebene, Zusatz-Heizvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserstabes in Abständen angeordneten Heizelementen oder -bereichen erzeugt werden - natürlich im Kombination mit einer wirksamen Wärmeableitvorrichtung.On the other hand, the alternating T gradients can also be given by one, in particular electrically operated, additional heating device with in the direction of the longitudinal axis of the Laser rod generated at intervals arranged heating elements or areas are - of course in combination with an effective heat dissipation device.

Auch eine Kombination einer Heiz- mit einer Kühlvorrichtung mit alternierend angeordneten Kontaktbereichen zum Laserkörper ist möglich.Also a combination of a heating with a cooling device with alternating arranged contact areas to the laser body is possible.

Schließlich kann als besonders einfache, wirkungsvolle und kostengünstig verfügbare Anordnung eine elektrisch betriebene, nach dem Peltier-Effekt arbeitende, kombinierte Heiz-/Kühlvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserstabes abwechselnd angeordneten Kühl- und Heizbereichen vorgesehen sein.Finally, can be particularly simple, effective and inexpensive available arrangement an electrically operated, according to the Peltier effect  Working, combined heating / cooling device with in the direction of the longitudinal axis of the Laser rod alternately arranged cooling and heating areas can be provided.

Die genannten speziellen Anordnungen können jeweils - einzeln oder in Kombination - an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Laserkörpers angeordnet sein.The special arrangements mentioned can each - individually or in combination - Arranged on two opposite side surfaces of the laser body his.

Der Laserkörper ist insbesondere ein Miniatur-Laserkristall aus Nd- oder Yb- dotiertem YAG mit quaderförmiger Gestalt oder mindestens einer dem Wärme­ ableitkörper bzw. dem Kühl- und/oder Heizelement zugewandten ebenen Fläche. Bei einem quaderförmiger Kristall können die Abmessungen beispielsweise ca. 20 × 20 × 5 mm sein.The laser body is in particular a miniature laser crystal made of Nd or Yb doped YAG with a cuboid shape or at least one of the heat discharge body or the cooling and / or heating element facing flat surface. At a cuboid crystal, the dimensions can be, for example, approximately 20 × 20 × 5 mm.

In einer - praktisch bevorzugten - transversal gepumpten Anordnung ist mindestens eine seitlich vom Laserkörper (transversal) angeordnete Pumplichtquelle vorgesehen, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Längsachse in diesen einstrahlt. Vorzugsweise sind aber mehrere, insbesondere beidseitig des Laserkörpers, angeordnete NIR-Halbleiterlaser als Pumplichtquellen vorgesehen. Zwischen den Lichtaustrittsflächen der Laserdioden und dem Festkörperlaserkörper sind bevorzugt Lichtleitfasern zur Führung des Pumplichtes vorgesehen. Dadurch ist eine sehr kompakte Ausbildung der Pumpeinheit als Laserdioden-Lichtleitfaser-Block möglich.In a - practically preferred - transversely pumped arrangement is at least a pump light source arranged laterally from the laser body (transversely) is provided, which radiates into the latter essentially perpendicular to the direction of the longitudinal axis. However, preferably several, in particular on both sides of the laser body, arranged NIR semiconductor lasers are provided as pump light sources. Between Light exit surfaces of the laser diodes and the solid-state laser body are preferred Optical fibers are provided for guiding the pump light. This is a very compact design of the pump unit as a laser diode-optical fiber block possible.

Zur Realisierung einer kompakten und gleichzeitig geometrisch hochstabilen Laservorrichtung und zur technologischen Vereinfachung sind vorzugsweise mindestens der Laserkörper und der Resonator mit der Anordnung zur Wärme­ ableitung und/oder der Heiz- und/oder Kühlvorrichtung als zusammenhängende kompakte Einheit aufgebaut. Unter Verwendung kommerziell verfügbarer Kühlarrays sind der Laserkörper und der Resonator vorteilhaft auf einer - insbesondere zweifach kaskadierten - Peltierelementanordnung mit Al2O3-Grundplatte, als Träger mittels der SMD(Oberflächenmontage)-Technologie montiert, speziell auf den Träger aufgelötet oder wärmeleitfähig aufgeklebt. To realize a compact and at the same time geometrically highly stable laser device and to simplify the technology, at least the laser body and the resonator with the arrangement for heat dissipation and / or the heating and / or cooling device are preferably constructed as a coherent compact unit. Using commercially available cooling arrays, the laser body and the resonator are advantageously mounted on a - in particular double-cascaded - Peltier element arrangement with Al 2 O 3 base plate, as a support by means of SMD (surface mounting) technology, especially soldered onto the support or glued on in a heat-conductive manner.

Die Seitenflächen des Laserkörpers, an denen kein Pumplicht eingekoppelt wird, sind zur effizienten Ausnutzung des Pumplichtes metallisiert, zur Unterdrückung parasitärer Moden jedoch nicht poliert. Das über die andere(n) Seitenfläche(n) eingekoppelte Pumplicht kann hier mehrfach diffus reflektiert werden, parasitäre Moden können jedoch nicht reflektiert und verstärkt werden. Die Anordnung kann daher durch den Fortfall einer Modenblende (die zudem in nachteiliger Weise einen Teil der erzeugten Strahlleistung ausblenden und damit vernichten würde) vereinfacht gestaltet sein.The side surfaces of the laser body on which no pump light is coupled in are metallized for efficient use of the pump light, for suppression parasitic modes, however, are not polished. That over the other side surface (s) Coupled pump light can be diffusely reflected here several times, parasitic However, fashions cannot be reflected and amplified. The arrangement can therefore by the elimination of a fashion diaphragm (which also adversely affects one Would hide part of the generated beam power and thus destroy it) be simplified.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft für Festkörperlaservor­ richtungen mit Frequenzvervielfachung, speziell-verdopplung, einsetzbar, bei denen zusätzlich in der Laserkavität (d. h. zwischen den Resonatorspiegeln) ein Frequenz­ vervielfacherelement, insbesondere ein Frequenzverdopplerkristall (KDP = Kaliumdiposphat, KTP = Kaliumtitanylphosphat, Lithiumniobat o. ä.) mit nicht­ linearen optischen Eigenschaften vorgesehen ist.The arrangement according to the invention is particularly advantageous for solid-state lasers directions with frequency multiplication, special doubling, can be used in which additionally a frequency in the laser cavity (i.e. between the resonator mirrors) multiplier element, in particular a frequency doubler crystal (KDP = Potassium diposphate, KTP = potassium titanyl phosphate, lithium niobate or similar) with not linear optical properties is provided.

Da es bei einer solchen Anordnung besonders auf die Stabilität der Abmessungen und der relativen Lage der Komponenten ankommt, ist hier speziell die oben bereits erwähnte Ausführung als kompakte Einheit vorteilhaft, wobei der Frequenzverdopp­ lerkristall in die zusammenhängende kompakte Einheit integriert ist. Dabei kann die dem Laserkörper abgewandte Stirnfläche des Frequenzverdopplerkristalls insbesondere zugleich als vollreflektierende Resonatorspiegelfläche und die dem Frequenzverdopplerkristall abgewandte Stirnfläche des Laserkörpers als Auskoppel­ spiegel ausgebildet sein. Diese Anordnung ist - obzwar sie hohe Anforderungen an die Qualität der Oberflächenbearbeitung der Kristall-Stirnflächen stellt - technolo­ gisch relativ einfach realisierbar, und der Umfang aufwendiger Justierarbeiten wird minimiert.Since it is particularly with such an arrangement on the stability of the dimensions and the relative position of the components is particularly important here mentioned embodiment as a compact unit advantageous, the frequency doubling crystal is integrated into the coherent compact unit. The End face of the frequency doubler crystal facing away from the laser body especially at the same time as a fully reflecting resonator mirror surface and the End face of the laser body facing away from the frequency doubler crystal as coupling-out be formed mirror. This arrangement is - although it places high demands on the quality of the surface treatment of the crystal faces - technolo It is relatively easy to implement, and the scope of complex adjustment work becomes minimized.

Die als kompakte Baugruppe aufgebaute Laservorrichtung weist zweckmäßigerwei­ se einen Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur, eine mit dessen Ausgang verbundene Regeleinheit und eine mit deren Ausgang verbundene Heiz- und/oder Kühleinrichtung zur Konstanthaltung der Temperatur der Baugruppe auf, um temperaturschwankungsbedingte Geometrieänderungen, die zu einer Verschlechte­ rung der Laserparameter führen würden, zu minimieren.The laser device constructed as a compact assembly expediently has se a temperature sensor to record the temperature, one with its output connected control unit and a heating and / or connected to its output  Cooling device to keep the temperature of the assembly constant Changes in geometry caused by temperature fluctuations, which lead to deterioration minimization of the laser parameters.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in zweckmäßiger Weise im Zusammenhang mit einer Pumpanordnung realisiert sein, mit der der Laserkristall möglichst homogen ausgeleuchtet wird. Hierzu können in den Laserkristall an den Seiten­ flächen, über die das Pumplicht eingekoppelt wird, zusätzlich Diffusorelemente eingearbeitet sein, die in Art der Ulbricht-Kugel wirken.The arrangement according to the invention can be conveniently related be realized with a pump arrangement with which the laser crystal is possible homogeneously illuminated. This can be done in the laser crystal on the sides surfaces over which the pump light is coupled, additional diffuser elements be incorporated, which act in the manner of the Ulbricht sphere.

Vorteilhaft kann sie andererseits jedoch auch mit einer Pumpanordnung realisiert sein, mit der in Richtung der Laserkörper-Längsachse periodisch abwechselnd Bereiche höherer und niedrigerer Leuchtdichte erzeugt werden. Wichtig ist in jedem Falle, daß das Temperaturfeld im Laserkristall langzeitstabil eingestellt werden kann.On the other hand, it can advantageously also be implemented with a pump arrangement be periodically alternating with that in the direction of the longitudinal axis of the laser body Areas of higher and lower luminance are generated. It is important in everyone Case that the temperature field in the laser crystal can be set long-term stable.

Ein optimierter Betrieb einer solchen Laservorrichtung wird möglich, wenn eine Verarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, die ausgangsseitig mit einem Steuer­ eingang der Heiz- und/oder Kühlvorrichtung und/oder der Steuereinrichtung für die Pumplichtquelle(n) verbunden ist und über die ein vorbestimmtes Temperaturprofil und/oder eine vorbestimmte Leuchtdichteverteilung in Richtung der Längsachse des Laserkörpers eingestellt bzw. aufrechterhalten wird.Optimized operation of such a laser device is possible if one Processing device is provided on the output side with a control input of the heating and / or cooling device and / or the control device for the Pump light source (s) is connected and via which a predetermined temperature profile and / or a predetermined luminance distribution in the direction of the longitudinal axis of the Laser body is adjusted or maintained.

In einer vorteilhaften Ausbildung können im Laserresonator Mittel zur Formung des Strahlquerschnittes vorgesehen sein, mit denen sich aus dem üblicherweise beim YAG-Laser nicht a priori kreisförmigen Strahlquerschnitt ein im wesentlichen kreisförmiger Querschnitt bilden läßt. Dies kann im einfachsten Falle eine sogenannte Modenblende sein (bei der die Optimierung des Strahlquerschnitts allerdings mit einem Verlust an auskoppelbarer Ausgangsleistung erkauft wird), oder es kann ein geeignet geformtes Refraktorelement verwendet werden.In an advantageous embodiment, means for shaping the Beam cross section can be provided, with which usually from the YAG lasers are not a priori circular beam cross section essentially can form a circular cross section. In the simplest case, this can be a so-called mode aperture (in which the optimization of the beam cross-section is purchased with a loss of output power that can be extracted), or a suitably shaped refractor element can be used.

Eine noch verbesserte Frequenz- bzw. Modencharakteristik kann durch das zusätzliche Vorsehen eines sogenannten "Seeders", d. h. einer Laserdiode mit optischer Anordnung zur longitudinalen Einkopplung der Strahlung in den (Festkörper-)Laserkörper durch den Rückseitenspiegel des Resonators hindurch, erreicht werden. Damit kann die Strahlung des Festkörperlasers, die ohne eine solche Anordnung mehrere Moden innerhalb einer Bandbreite von etwa 4.4 GHz aufweist, im wesentlichen auf eine Mode bzw. Frequenz verriegelt werden ("injection locking").An even improved frequency or mode characteristic can be achieved through the  additional provision of a so-called "seeder", d. H. a laser diode with optical arrangement for the longitudinal coupling of the radiation into the (Solid-state) laser body through the rear mirror of the resonator, can be achieved. This allows the radiation from the solid-state laser to be generated without a such arrangement multiple modes within a bandwidth of about 4.4 GHz has to be locked essentially to a mode or frequency ("injection locking").

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzug­ ten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims Draws or are preferred below along with the description of the th embodiment of the invention with reference to the figures. Show it:

Fig. 1a eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper und Wärmeableitkörper gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, FIG. 1a is a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body and heat-dissipating device according to an embodiment of the invention,

Fig. 1b eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper und Kühlanordnung gemäß einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung, FIG. 1b shows a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body and cooling arrangement according to another execution form of the invention,

Fig. 1c eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper, Zusatzheizung und Wärmeableitkörper gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1c shows a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body, additional heating and heat-dissipating device according to another embodiment of the invention,

Fig. 1d eine Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einer Anordnung aus Laserkörper und kombinierter Heiz- und Kühlanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1d shows a schematic representation (in longitudinal section) an array of laser body and combined heating and cooling arrangement according to a further embodiment of the invention,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des "thermal lensing"-Effekts beim Stand der Technik, Fig. 2 is a schematic diagram for explaining the "thermal lensing" effect in the prior art,

Fig. 3a eine vereinfachte Längsschnittdarstellung einer Bauform der Anord­ nung gemäß Fig. 1a, Fig. 3a is a simplified longitudinal sectional view of a design of the Anord voltage according to Fig. 1a,

Fig. 3b eine vereinfachte Draufsicht der Bauform nach Fig. 1a, FIG. 3b shows a simplified plan view of the design according to Fig. 1a,

Fig. 3c eine vereinfachte Querschnittsdarstellung der Bauform nach Fig. 1a, Fig. 3c is a simplified cross-sectional view of the design according to Fig. 1a,

Fig. 4 eine vereinfachte perspektivische Gesamtansicht einer Festkörperla­ servorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 is a simplified overall perspective view of a Festkörperla servorrichtung according to an embodiment of the invention,

Fig. 4a eine Detaildarstellung einer Abwandlung der in Fig. 4 gezeigten Vor­ richtung, FIG. 4a is a detailed view of a modification of the embodiment shown in Fig. 4 Before direction,

Fig. 5 eine vereinfachte perspektivische Gesamtansicht einer Festkörperla­ servorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (mit Frequenzverdopplung), Fig. 5 is a simplified overall perspective view of a Festkörperla servorrichtung according to another embodiment of the invention (with frequency doubling),

Fig. 5a eine Detaildarstellung einer Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten Vor­ richtung, FIG. 5a is a detailed view of a modification of the device in Fig. 5 shown before,

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Modifizierung der in Fig. 4 bzw. Fig. 5 gezeigten Ausführungsformen, Fig. 6 is a schematic diagram of a modification shown in FIG. 4 or FIG. 5 embodiments shown,

Fig. 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Meß- und Steuerschaltung für eine Festkörperlaservorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung und Fig. 7 is a simplified block diagram of a measuring and control circuit for a solid-state laser device according to an embodiment of the invention and

Fig. 8 eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung einer vorteilhaften Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 8 is a graph illustrating an advantageous effect of the apparatus according to the invention.

Fig. 1a zeigt in einer Prinzipdarstellung (im Längsschnitt) einen in der Längsschnitt­ gestalt rechteckigen Nd-dotierten YAG-Laserkristall 1 mit je einem auf der Oberseite 1a und der Unterseite 1b angeordneten - in der Figur nur ausschnittsweise gezeigten - Metallkörper 2 und 3 aus massivem Aluminium zur Wärmeableitung aus dem Laserkristall an die umgebende Atmosphäre. FIG. 1a shows in a schematic representation (in longitudinal section) has a shape in the longitudinal section of rectangular Nd-doped YAG laser crystal 1 with one on the top 1a and the bottom 1b arranged - only partially shown in the figure - metal bodies 2 and 3 Made of solid aluminum for heat dissipation from the laser crystal to the surrounding atmosphere.

Die gleichartig aufgebauten Wärmeableitkörper 2, 3 haben jeweils in den Laserkristallflächen 1a bzw. 1b zugewandter Lage eine profilierte Oberfläche mit im Querschnitt rechteckigen Schlitzen 2a bzw. 3a, zwischen denen jeweils mit dem Laserkristall in Kontakt stehende Bereiche 2b bzw. 3b der Wärmeableitkörper 2 bzw. 3 angeordnet sind. In den Kontaktbereichen der Schlitze 2a, 3a besteht kein körperlicher Kontakt und damit eine gegenüber den Kontaktbereichen der vorspringenden Abschnitte 2b, 3b mit dem Laserskristall 1 stark verringerte Wärmeleitung zwischen dem Laserkristall und den Wärmeableitkörpern 2, 3.The heat dissipation bodies 2 , 3 constructed in the same way each have a profiled surface in the laser crystal surfaces 1 a or 1 b facing the surface with slots 2 a or 3 a with a rectangular cross section, between which areas 2 b and 3 are in contact with the laser crystal b the heat sink 2 or 3 are arranged. In the contact areas of the slots 2 a, 3 a, there is no physical contact, and thus a relation to the contact areas of the projecting portions 2 b, 3 b with the laser crystal 1 greatly reduced thermal conduction between the laser crystal and the Wärmeableitkörpern 2; 3.

Zwischen der hinteren (in der Figur linken), mit einer vollständig reflektierenden Beschichtung - dem ersten Resonatorspiegel - 4 versehenen Stirnfläche 1c und der vorderen (in der Figur rechten), mit einer teilweise reflektierenden - den zweiten Resonatorspiegel bildenden - Beschichtung 5 versehenen Stirnfläche 1d des Laserkristalls bildet sich bei Einstrahlung von Pumplicht - etwa von seitlich des Laserkristalls 1 angeordneten (in dieser Figur nicht dargestellten) InAlAs-Halbleiterla­ serdioden - oberhalb einer Schwelleistung in bekannter Weise ein Laserstrahl(bündel) mit einer Wellenlänge von 1064 nm aus. In der Figur ist ein etwas oberhalb der Längsachse A des Kristalls liegender, d. h. einen sogenannten Offset aufweisender Teilstrahl gezeigt.Between the rear (in the figure, left), with a fully reflective coating - the first resonator mirror - 4 provided end face 1 c and the front (in the figure right-hand), a partially reflective - forming the second resonator mirror - coating 5 is provided end face 1 d of the laser crystal is formed when irradiating pump light - for example from InAlAs-semiconductor laser diodes arranged to the side of the laser crystal 1 (not shown in this figure) - a laser beam (bundle) with a wavelength of 1064 nm is formed in a known manner above a threshold power. The figure shows a partial beam lying somewhat above the longitudinal axis A of the crystal, ie having a so-called offset.

Durch das eingestrahlte Pumplicht erwärmt sich der Laserkristall 1 über die Umgebungstemperatur, so daß über die obere und untere Seitenfläche 1a, 1b und die diesen benachbarten Wärmeableitkörper 2, 3 eine Wärmeableitung an die Umgebung erfolgt.The irradiated pump light heats the laser crystal 1 above the ambient temperature, so that heat is dissipated to the environment via the upper and lower side surfaces 1 a, 1 b and the heat dissipation bodies 2 , 3 adjacent to them.

Infolge der stark unterschiedlichen Wärmeleitung zwischen dem Laserkristall und den Wärmeableitkörpern in den Bereichen 2a, 3a einerseits und 2b, 3b andererseits erfolgt eine entsprechend der geometrischen Gestalt der Oberflächen der Wärmeableitkörper in Richtung der Längsachse A des Laserkristalls 1 modulierte Abführung der Wärmeenergie. Im Ergebnis dessen bildet sich im Laserkristall 1 ein Temperaturfeld der in der Figur gestrichelt gezeigten Gestalt aus, das durch eine Periodizität von im Querschnitt annähernd elliptischen Isothermen I1, I2, I3 in Richtung der Längsachse A gekennzeichnet ist.As a result of the greatly different heat conduction between the laser crystal and the heat dissipation bodies in the regions 2 a, 3 a on the one hand and 2b, 3b on the other hand, the heat energy is dissipated in a modulated manner in accordance with the geometric shape of the surfaces of the heat dissipation bodies in the direction of the longitudinal axis A of the laser crystal 1 . As a result, a temperature field of the shape shown in dashed lines in the figure is formed in the laser crystal 1 , which is characterized by a periodicity of isotherms I 1 , I 2 , I 3 which are approximately elliptical in cross section in the direction of the longitudinal axis A.

Infolge der Temperaturabhängigkeit des Brechungsindex des Lasermediums sowie - zumindest bei höheren Pumpleistungen - des Auftretens von Doppelbrechungs­ effekten bildet sich zugleich eine der Gestalt des Temperaturfeldes entsprechende, Flächen R1, R2, R3 gleicher Brechzahl aufweisende, räumliche Verteilung der Brechungsindizes (gewissermaßen ein "Brechzahlfeld") im Laserkristall aus.As a result of the temperature dependence of the refractive index of the laser medium and - at least with higher pump outputs - the occurrence of birefringence effects, a spatial distribution of the refractive indices corresponding to the shape of the temperature field and having areas R 1 , R 2 , R 3 of the same refractive index is formed (to a certain extent a " Refractive index field ") in the laser crystal.

Wie am Verlauf des Strahls in der Figur schematisch verdeutlicht, bewirkt die dargestellte räumliche Verteilung der Brechungsindizes periodisch abwechselnd Ablenkungen des Strahls in wechselnde Richtungen gegenüber der Längsachse A, so daß sich bei entsprechender Gestalt des Brechzahlfeldes innerhalb des Laserkristalls 1 an den Stirnflächen 1c, 1d jeweils eine zur Längsachse A parallele Strahlorientierung ergibt. Dies führt - betrachtet man die achsenversetzten Strahlen in ihrer Gesamtheit - zur Ausbildung eines Strahlbündels mit hohem Grad an Parallelität und Phasenkohärenz und einer in vorteilhafter Weise nahezu ideal Gauß'schen Energieverteilung im Strahlquerschnitt.As is shown schematically in the figure in the course of the beam, the spatial distribution of the refractive indices shown periodically alternately deflects the beam in alternating directions with respect to the longitudinal axis A, so that with a corresponding shape of the refractive index field within the laser crystal 1 on the end faces 1 c, 1 d results in a beam orientation parallel to the longitudinal axis A. If you consider the off-axis beams in their entirety, this leads to the formation of a beam bundle with a high degree of parallelism and phase coherence and an advantageously almost ideal Gaussian energy distribution in the beam cross section.

Durch die angegebene Anordnung wird somit der nachteilige Effekt des "thermal lensing" bei herkömmlichen Festkörperlaseranordnungen, wie er in Fig. 2 skizziert ist, unterdrückt.The specified arrangement thus suppresses the disadvantageous effect of "thermal lensing" in conventional solid-state laser arrangements, as is sketched in FIG. 2.

Fig. 2 zeigt einen Laserkristall 1' mit konventioneller, längs der Seitenflächen 1a', 1b' im wesentlichen gleichmäßiger Wärmeabführung und den Verlauf des Mittelstrahles Rm' und eines achsenversetzten Strahles RO' an Isothermen I1', I2', I3', denen auch hier Flächen R1', R2', R3' gleicher Brechzahl entsprechen. Der schematisch dargestellte Strahlverlauf verdeutlicht die Abweichung des Verlaufes des achsenversetzten Strahles von der Richtung der Längsachse A' des Laser­ kristalls infolge der unkontrolliert gebildeten thermischen Linse, der auch mit Phasenverschiebungen und somit einer Verschlechterung der Kohärenz der Laserstrahlung einhergeht. Fig. 2 shows a laser crystal 1 'with conventional, along the side surfaces 1 a', 1 b 'substantially uniform heat dissipation and the course of the center beam Rm' and an off-axis beam RO 'of isotherms I 1 ', I 2 ', I 3 ', which also correspond to areas R 1 ', R 2 ', R 3 ' of the same refractive index. The schematically illustrated beam course illustrates the deviation of the course of the off-axis beam from the direction of the longitudinal axis A 'of the laser crystal as a result of the uncontrolled thermal lens, which is also accompanied by phase shifts and thus a deterioration in the coherence of the laser radiation.

Fig. 1b zeigt (wiederum im Längsschnitt) eine Prinzipdarstellung einer weiteren Anordnung aus einem Laserkristall 1 und einer Kühlanordnung, die hier aus je einer Zeile von in vorbestimmten Abständen angeordneten Peltierelementen 6.1 bis 6.4 bzw. 6.5 bis 6.8 oberhalb und unterhalb des Laserkristalls gebildet ist. FIG. 1b shows (again in the longitudinal cross-section) is a schematic view of another arrangement of a laser crystal 1 and a cooling arrangement, which is formed here from a respective row of spaced at predetermined intervals Peltier elements 6.1 to 6.4 or 5.6 to 8.6 above and below of the laser crystal.

Die Peltierelemente kühlen den Laserkristall an den Berührungsflächen mit dessen oberer bzw. unterer Seitenfläche 1a bzw. 1b, treten also funktionell im Grunde an die Stelle der dem Laserkristall zugewandten Vorsprünge der Wärmeableitkörper 2, 3 in Fig. 1a. In der Figur ist vereinfachend angenommen, daß auch das resultierende Temperaturfeld und damit die räumliche Verteilung des Brechungsindex den Verhältnissen in Fig. 1a entspricht. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1b kann aber selbstverständlich bei separater Ansteuerung der Kühlelemente 6.1 bis 6.8 im Bedarfsfall durch geeignete Wahl der Spannungen der einzelnen Kühlelemente eine differenziertere und vor allem zeitabhängig veränderbare Steuerung der Gestalt des T-Feldes und damit des Strahlverlaufes des Laserstrahles Ro erfolgen.The Peltier elements cool the laser crystal at the contact surfaces with its upper or lower side surface 1 a or 1 b, so basically they functionally replace the projections of the heat dissipation bodies 2 , 3 facing the laser crystal in FIG. 1 a. In the figure, it is assumed in a simplified manner that the resulting temperature field and thus the spatial distribution of the refractive index also correspond to the conditions in FIG. 1a. In the device according to FIG. 1b, of course, if the cooling elements 6.1 to 6.8 are controlled separately, if necessary, by suitable selection of the voltages of the individual cooling elements, a more differentiated and, above all, time-dependent control of the shape of the T-field and thus the beam path of the laser beam Ro can be made respectively.

Damit ist auf elektrisch-thermischem Wege eine Nachjustierung des Strahlverlaufes und der Phasenverhältnisse bei der Laservorrichtung ohne Änderungen am Aufbau möglich. Dies ermöglicht in technologisch vorteilhafter Weise eine Fixierung des Elementes sofort bei der Herstellung der Vorrichtung.This is an electrical-thermal adjustment of the beam path and the phase relationships in the laser device without changes to the structure possible. This enables a fixation of the in a technologically advantageous manner Elementes immediately when the device is manufactured.

Diesen Vorteil hat auch die in Fig. 1c - wiederum als Prinzipdarstellung im Längsschnitt - gezeigte Anordnung aus Laserkörper 1, Wärmeableitkörpern 2' und 3' und einer Zusatzheizung aus fünf im Wärmeableitkörper 2' und fünf im Wärmeableitkörper 3' angeordneten elektrischen Heizelementen 7.1 bis 7.10 gemäß einer weiteren Ausführungsform, sofern hier die Heizelemente einzeln ansteuerbar sind.This advantage also has the arrangement shown in FIG. 1c - again as a basic illustration in longitudinal section - consisting of laser body 1 , heat dissipation bodies 2 'and 3 ' and an additional heater comprising five electrical heating elements 7.1 to 7.10 arranged in heat dissipation body 2 'and five in heat dissipation body 3 ' a further embodiment, provided that the heating elements can be controlled individually.

Die Oberfläche der Wärmeableitkörper 2' und 3' ist bei dieser Ausführungsform auf der dem Laserkristall zugewandten Seite nicht profiliert, sondern kann völlig eben sein, wobei die Heizelemente von der dem Laserkristall abgewandten Seite aus eingesetzt sein können.In this embodiment, the surface of the heat dissipation bodies 2 'and 3 ' is not profiled on the side facing the laser crystal, but can be completely flat, the heating elements being able to be inserted from the side facing away from the laser crystal.

Ansonsten ist in Fig. 1c angenommen, daß die Ausdehnung und die Abstände der Heizelemente denen der Schlitze bei Fig. 1a entsprechen und die thermische Wirkung der Heizelemente, d. h. der Einfluß auf das Temperaturfeld im Laserkristall, der der Schlitze der Wärmeableitkörper 2, 3 äquivalent ist. Diese vereinfachenden Annahmen wurden natürlich nur im Hinblick auf die Übersichtlichkeit der Dar­ stellungen getroffen. Die konkrete Ausführung hinsichtlich der Geometrie und der thermischen Parameter wird der Entwerfer der Laservorrichtung nach deren angestrebten Leistungsparametern vornehmen. Dabei müssen die Abmessugen und Abstände der Bereiche mit höherer und derer mit geringerer Kühlwirkung auch keineswegs alle gleich sein.Otherwise, it is assumed in Fig. 1c that the expansion and spacing of the heating elements correspond to those of the slots in Fig. 1a and the thermal effect of the heating elements, ie the influence on the temperature field in the laser crystal, which is equivalent to the slots of the heat dissipation body 2 , 3 . Of course, these simplifying assumptions were only made with a view to the clarity of the representations. The designer of the laser device will undertake the specific implementation with regard to the geometry and the thermal parameters according to the desired performance parameters. The dimensions and distances of the areas with higher and those with lower cooling effect need not all be the same.

Fig. 1d zeigt in einer weiteren Prinzipdarstellung eine Anordnung aus einem Laserkörper 1 und einer kombinierten Heiz- und Kühlanordnung aus je vier Kühlelementen 6.1 bis 6.4 bzw. 6.5 bis 6.8 und je fünf Heizelementen 7.1 bis 7.5 bzw. 7.6 bis 7.10 in einem oberen bzw. einem unteren Wärmeableitkörper 2" bzw. 3". Auch hier ist in der Zeichnung vorausgesetzt, daß die sich durch den Einsatz der Kühl- und Heizelemente ergebenden thermischen Verhältnisse im Laserkristall denen bei der Anordnung nach Fig. 1a entsprechen. Fig. 1d shows a further schematic diagram of an arrangement of a laser body 1 and a combined heating and cooling arrangement of four cooling elements 6.1 to 6.4 or 5.6 to 8.6 and five heating elements 7.1 to 7.5 or 7.6 top in a to 7.10 or a lower heat sink 2 "or 3 ". Here, too, it is assumed in the drawing that the thermal conditions in the laser crystal resulting from the use of the cooling and heating elements correspond to those in the arrangement according to FIG. 1a.

Es ist indes klar, daß insbesondere diese Anordnung mit aktiven Kühl- und Heizelementen eine weit ausgeprägtere Differenzierung des T-Feldes, d. h. die Realisierung von wesentlich größeren T-Gradienten, als die Anordnung nach Fig. 1a ermöglichen kann. Auch hierbei ist durch einzelne Ansteuerung der aktiven Elemente eine geeignete Formung des T- und damit des Brechzahlfeldes und somit auch auf elektrisch-thermischem Wege eine Nachjustierung möglich.However, it is clear that in particular this arrangement with active cooling and heating elements can enable a far more pronounced differentiation of the T field, ie the realization of substantially larger T gradients than the arrangement according to FIG. 1a. Here, too, individual control of the active elements enables a suitable shaping of the T field and thus of the refractive index field and thus also readjustment in an electrical-thermal way.

Bei den Vorrichtungen nach Fig. 1b bis 1d können die aktiven Elemente jedoch auch gruppenweise oder alle zusammen angesteuert - etwa in Reihenschaltung betrieben - werden. Dies vereinfacht die Ansteuerung und reduziert die Herstellungskosten, verringert jedoch die Variationsmöglichkeiten bei der Formung des Brechzahlfeldes im Laserkristall.In the devices according to FIGS. 1b to 1d, however, the active elements can also be controlled in groups or all together - for example operated in series. This simplifies the control and reduces the manufacturing costs, but reduces the possible variations in the formation of the refractive index field in the laser crystal.

Fig. 3a zeigt eine vereinfachte Längsschnittdarstellung einer technologisch vorteilhaft realisierbaren Bauform der grundsätzlichen Anordnung gemäß Fig. 1a, Fig. 3b eine vereinfachte Draufsicht und Fig. 3c eine vereinfachte Querschnitts­ darstellung (senkrecht zur Längsachse des Laserkristalls) dieser Bauform. Fig. 3a is a simplified longitudinal sectional view 3b 3c shows a technologically advantageous realizable design of the basic arrangement shown in Fig. 1a, Fig. Is a simplified plan view and Fig. Is a simplified cross-sectional view (perpendicular to the longitudinal axis of the laser crystal) of this design.

Als Träger dient ein Aluminiumoxidsubstrat 10 mit Oberflächenmetallisierung (In-Plattierung) 10a, auf das ein unterer (passiver) Kühlkörper 11 und ein oberer (passiver) Kühlkörper 12, jeweils aus massivem Kupfer, aufgelötet sind. Die Kühlkörper 11, 12 schließen zwischen sich den flach quaderförmigen Nd: YAG- oder Yb: YAG-Laserkristall 1" ein. Die dem Laserkristall zugewandten Flächen der Kühlkörper 11, 12 sind in der oben erläuterten Weise mit in Längsachsenrichtung des Kristalls (x-Richtung) aufeinanderfolgenden und sich senkrecht hierzu (in y-Richtung) erstreckenden Schlitzen 11a bzw. 12a und Vorsprüngen 11b bzw. 12b profiliert. Sie weisen auf dieser Fläche jeweils eine In-Beschichtung 11c bzw. 12c auf, die zur Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes dient. Die Schlitze 12a des oberen Kühlkörpers 12 haben hier geringere Tiefe als die des unteren Kühlkörpers 11.An aluminum oxide substrate 10 with surface metallization (in-plating) 10 a serves as a carrier, onto which a lower (passive) heat sink 11 and an upper (passive) heat sink 12 , each made of solid copper, are soldered. The heat sinks 11 , 12 enclose between them the flat cuboidal Nd: YAG or Yb: YAG laser crystal 1 ". The surfaces of the heat sinks 11 , 12 facing the laser crystal are, in the manner explained above, also in the longitudinal axis direction of the crystal (x direction ) successive and perpendicular to this (in the y-direction) extending slots 11 a and 12 a and projections 11 b and 12 b, respectively. On this surface they each have an in-coating 11 c and 12 c, which are used for The slots 12 a of the upper heat sink 12 have a smaller depth here than that of the lower heat sink 11 .

Bei der Anordnung nach Fig. 3a bis 3c sind die Resonatorspiegel nicht auf den Stirnflächen des Laserkristalls 1" angebracht, sondern es wird vom Vorhandensein extern angeordneter (in diesen Figuren nicht dargestellter) Spiegel ausgegangen. In the arrangement according to FIGS . 3a to 3c, the resonator mirrors are not attached to the end faces of the laser crystal 1 ", but it is assumed that there are externally arranged mirrors (not shown in these figures).

Dementsprechend ist ein beide Stirnflächen des Laserkristalls durchsetzender achsenversetzter Strahl Ro" dargestellt, der durch spezielle Öffnungen 12d und 12e des oberen Kühlkörpers 12 ein- bzw. austritt.Correspondingly, an axially offset beam R o "penetrating both end faces of the laser crystal is shown, which enters and exits through special openings 12 d and 12 e of the upper heat sink 12 .

Die obere und untere Umfangsfläche des Laserkristalls 1" sind nicht poliert, jedoch mit einer reflektierenden Metallisierung 1a/M" bzw. 1b/M" versehen.The upper and lower peripheral surface of the laser crystal 1 "are not polished, but are provided with a reflective metallization 1 a / M" or 1b / M ".

In Fig. 3b und 3c sind auch die dem Laserkristall 1" zugewandten Enden von Lichtleitfasern zweier seitlicher Pumplicht-Zuführungsanordnungen 13 bzw. 14 dargestellt, und der Strahlverlauf der einzelnen Pumplichtstrahlen ist (mit gestrichelten Linien) skizziert. In Fig. 3c ist hierbei gut zu erkennen, daß das Pumplicht zwischen der Ober- und Unterseitenmetallisierung 1a/M" bzw. 1b/M" des Laserkristalls vielfach reflektiert und daher äußerst effizient ausgenutzt wird. Wie oben erwähnt, verhindert die nicht polierte, optisch somit nicht perfekte Oberfläche jedoch zugleich, daß Moden höherer Ordnung und insbesondere parasitäre Moden verstärkt werden und die Strahlqualität beeinträchtigen können.In Fig. 3b and 3c, the laser crystal 1 'facing ends of optical fibers of two lateral pumping light supply arrangements are shown 13 and 14, and the beam path of the individual pump light beams is outlined (in dashed lines). In Fig. 3c is in this case easy to recognize that the pump light between the top and bottom metallization 1 a / M "or 1b / M" of the laser crystal is often reflected and is therefore used extremely efficiently. As mentioned above, the non-polished, optically imperfect surface prevents that higher order modes and especially parasitic modes are amplified and can affect the beam quality.

Im dargestellten Beispiel betragen die Abmessungen des YAG-Kristalls 1" ca. (L/B/H) 5/4/0,5 mm, die des unteren Kühlkörpers 11 ca. 7/5/1,5 mm, die des oberen Kühlkörpers 12 (im gebogenen Zustand) ca. 13/6/1,5 mm und die Schlitzbreiten in den Kühlkörpern ca. 0,5 mm.In the example shown, the dimensions of the YAG crystal 1 "are approximately (L / W / H) 5/4 / 0.5 mm, those of the lower heat sink 11 are approximately 7/5 / 1.5 mm and those of the upper heat sink 12 (when bent) approx. 13/6 / 1.5 mm and the slot widths in the heat sinks approx. 0.5 mm.

Fig. 4 zeigt eine vereinfachte perspektivische Gesamtansicht einer Festkörperlaser­ vorrichtung, bei der die Kühlanordnung in der Bauform gemäß Fig. 3a bis 3c realisiert ist. Die in diesen Figuren verwendeten Bezugsziffern für die dort gezeigten Teile werden auch in Fig. 4 benutzt und diese Elemente werden hier nicht nochmals beschrieben. Fig. 4 shows a simplified perspective overall view of a solid-state laser device, in which the cooling arrangement is realized in the design according to Fig. 3a to 3c. The reference numerals used in these figures for the parts shown there are also used in FIG. 4 and these elements are not described again here.

In Fig. 4 ist - an drei Pumplichtquellen - genauer dargestellt, daß an das dem Laserkristall abgewandte Ende der Lichtleiter 13a, 13b, 13c bzw. 14a, 14b, 14c jeweils ein Laserdiodenarray 15a, 15b, 15c bzw. 16a, 16b, 16c mit je 1 bis 4 W Pumpleistung angekoppelt ist.In FIG. 4, three pump light sources show in more detail that a laser diode array 15 a, 15 b, 15 at the end of the light guides 13 a, 13 b, 13 c and 14 a, 14 b, 14 c facing away from the laser crystal c or 16 a, 16 b, 16 c is coupled with 1 to 4 W pump power each.

In dieser Figur sind auch ein hinterer, vollreflektierender Resonatorspiegel 17 und ein vorderer, halbreflektierender Resonatorspiegel 18 gezeigt. Beide Spiegel sind über zweifach abgewinkelte, bei der Montage zur Justierung biegbare Anschluß­ flächen ("pads" oder "legs") 17a, 17b bzw. 18a, 18b mit der lokalen Metallisierung 10a' des Trägers 10' verlötet. Weiter sind zwischen den Spiegeln 17, 18 und dem Laserkristall 1" je ein Element 19 bzw. 20 zur Strahlformung (z-Achsen-Dehnung) des erzeugten Laserstrahls und zur Reduktion transversaler Moden höherer Ordnung vorgesehen, mit denen ein kreisförmiger Strahlquerschnitt erzeugt wird. Diese optischen Elemente sind ebenfalls auf Metallisierungsbereiche des Trägers 10' aufgelötet.A rear, fully reflecting resonator mirror 17 and a front, semi-reflecting resonator mirror 18 are also shown in this figure. Both mirrors are soldered via double angled, bendable connection surfaces during assembly ("pads" or "legs") 17 a, 17 b or 18 a, 18 b to the local metallization 10 a 'of the carrier 10 '. Furthermore, an element 19 or 20 is provided between the mirrors 17 , 18 and the laser crystal 1 "for beam shaping (z-axis expansion) of the generated laser beam and for reducing transverse modes of higher order, with which a circular beam cross section is generated. This optical elements are also soldered to metallization areas of the carrier 10 '.

Der Träger 10' ist durch eine zweifach kaskadierte Kühlanordnung aus drei Al2O3-Trägerplatten 10.1'. 10.2' und 10.3' und jeweils ein dazwischenliegendes Array 10.4' bzw. 10,5' aus Peltierelementen gebildet. Eine solche Anordnung ist bei sich ändernden Umgebungstemperaturen bzw. veränderlichem Energieeintrag geometrisch hochgradig stabil, da durch die Kaskadierung der Peltier-Anordnungen ein selbsttätiger Ausgleich von Temperaturgradienten erreicht wird. Auf der Oberfläche der oberen Platte 10.1' ist ein Temperaturfühler 21 angeordnet, über den die Temperatur der Laservorrichtung abgefühlt und mit dessen Hilfe diese ggfs. durch geeignete Ansteuerung der Peltierelemente zusätzlich geregelt werden kann.The carrier 10 'is a double cascaded cooling arrangement made of three Al 2 O 3 carrier plates 10.1 '. 10.2 'and 10.3' and an intermediate array 10.4 'and 10 , 5 ' of Peltier elements. Such an arrangement is geometrically highly stable with changing ambient temperatures or changing energy input, since an automatic compensation of temperature gradients is achieved by cascading the Peltier arrangements. A temperature sensor 21 is arranged on the surface of the upper plate 10.1 ', by means of which the temperature of the laser device can be sensed and with the aid of which it can be additionally regulated by suitable control of the Peltier elements.

Fig. 4a ist eine Detaildarstellung einer hinsichtlich der Ausnutzung der Pump­ strahlung besonders vorteilhaften Ausbildung des Laserkristalls bei der Anordnung nach Fig. 4. Hier weist der Laserkristall 1''' neben der Grund- und Deckflächenbe­ schichtung 1b/M" bzw. 1a/M" zur weiteren Homogenisierung der Pumplichtver­ teilung im Inneren des Kristalls an den langen Seitenflächen 1c''' bzw. 1d''', die den Lichtleitfasergruppen 14 bzw. 13 zugewandt und parallel zur Richtung des Laserstrahls R sind, jeweils gegenüber den Enden der Lichtleitfasern annähernd halbkugelförmige Vertiefungen 1c/S''' bzw. 1d/S''' auf. Diese in des Lasermedium eingearbeiteten Vertiefungen wirken bezüglich der aus den Enden der benachbarten Lichtleitfasern austretenden Pumplichtstrahlbündel nach dem Prinzip der Ulbricht­ kugel als Streuflächen. Zur Verringerung von Reflexionsverlusten der Pumpstrahlung an den Seitenflächen und somit zur Verbesserung der Einkopplung ist zusätzlich vorgesehen, die Vertiefungen mit einem Gel 13a bzw. 14a zur Anpassung der Brechzahl ("index matching gel") auszufüllen, in das die Enden der Lichtleitfasern 14 bzw. 13 eintauchen. FIG. 4a is a detailed representation of a with respect to the utilization of the pumping radiation particularly advantageous embodiment of the laser crystal in the arrangement of Fig. 4. Here, the laser crystal 1 '''in addition to the basic and Deckflächenbe coating 1 b / M "or 1a / M "for further homogenization of the Pumplichtver distribution inside the crystal on the long side faces 1 c""and 1 d""facing the optical fiber groups 14 and 13 , respectively, and parallel to the direction of the laser beam R, in each case opposite the ends of the optical fibers approximately hemispherical depressions 1 c / S '''or 1d / S'''. These recesses worked into the laser medium act with respect to the pumping light beam emerging from the ends of the adjacent optical fibers according to the principle of the integrating sphere as a scattering surface. In order to reduce reflection losses of the pump radiation on the side surfaces and thus to improve the coupling, it is additionally provided to fill the depressions with a gel 13 a or 14 a to adjust the refractive index ("index matching gel") into which the ends of the optical fibers 14 or immerse 13 .

Fig. 5 zeigt in einer (wiederum vereinfachten) perspektivischen Gesamtansicht eine weitere Festkörperlaservorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, mit der zusätzlich eine Frequenzverdopplung des erzeugten Laserstrahls vorgenommen wird. Die Ausbildung und Anordnung des Laserkristalls ist dieselbe wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung, so daß diesbezüglich auch dieselben Bezugsziffern verwendet werden. Fig. 5 shows a (simplified turn) overall perspective view of a further solid-state laser apparatus according to an embodiment of the invention, with the additional frequency doubling of the laser beam generated is carried out. The formation and arrangement of the laser crystal is the same as in the device described above, so that the same reference numerals are used in this regard.

Ein wesentlicher Unterschied besteht im Aufbau der Pumpanordnung, die hier mit zwei kompakten Baugruppen 22, 23 aus einer integrierten Laserdiodenanordnung mit Strahlfokussierung ausgebildet ist. (Eine solche Anordnung ist in der eingangs erwähnten früheren Anmeldung des Erfinders näher beschrieben.) Die Strahlung der zeilenartig gereihten Laserdioden wird durch die Elemente zur Strahlfokussierung in einen Brennpunkt gebündelt; der Laserkristall 1" ist jedoch außerhalb der Brennweite der Pumpanordnungen 22, 23 plaziert, so daß die Pumplichteinstrahlung annähernd linienförmig über die Kristallänge erfolgt.An essential difference is the construction of the pump arrangement, which here is formed with two compact assemblies 22 , 23 from an integrated laser diode arrangement with beam focusing. (Such an arrangement is described in more detail in the earlier application of the inventor mentioned at the beginning.) The radiation from the laser diodes arranged in rows is bundled into a focal point by the elements for beam focusing; however, the laser crystal 1 "is placed outside the focal length of the pump arrangements 22 , 23 , so that the pump light radiation is approximately linear over the crystal length.

Einen weiteren wesentlichen Unterschied zur Laservorrichtung nach Fig. 4 stellt das Vorhandensein eines KTP(Kaliumtitanylphosphat)-Frequenzverdopplerkristalls 24 dar, der bezüglich des Laserkristalls jenseits (in der Figur rechts) des hinteren Elements 20 zur Strahlformung angeordnet ist. Auch der Frequenzverdoppler 24 ist über biegbare Anschlußflächen 24a, 24b, über die eine anfängliche Justierung der Lage relativ zu den übrigen optischen Komponenten möglich ist, auf die obere Trägerplatte 10.1' aufgelötet. Seine dem Laserkristall abgewandte Stirnfläche 24c hat eine konvexe Gestalt mit sehr genau auf die spezielle Laseranordnung angepaßter Geometrie und weist eine Verspiegelung 25 auf, so daß sie zugleich als hinterer Resonatorspiegel wirkt.Another significant difference from the laser device according to FIG. 4 is the presence of a KTP (potassium titanyl phosphate) frequency doubler crystal 24 , which is arranged on the other side (in the figure on the right) of the rear element 20 for beam shaping with respect to the laser crystal. The frequency doubler 24 is also soldered onto the upper carrier plate 10.1 'via bendable connection surfaces 24 a, 24 b, via which an initial adjustment of the position relative to the other optical components is possible. Its end face 24 c facing away from the laser crystal has a convex shape with a geometry that is very precisely adapted to the special laser arrangement and has a mirror coating 25 , so that it also acts as a rear resonator mirror.

Auf ähnliche Weise ist der vordere Resonatorspiegel hier durch eine teilreflektieren­ de Verspiegelung 26 der vorderen Stirnfläche des Laserkristalls 1" gebildet.In a similar way, the front resonator mirror is formed here by a partially reflecting mirroring 26 of the front end face of the laser crystal 1 ″.

Mit einer Temperatursteuerung des KTP-Kristalls 24 läßt sich in einfacher Weise ohne mechanischen Eingriff eine Abstimmung der effektiven Resonatorlänge der Anordnung erreichen, ohne daß zusätzliche steuerbare Refraktionselemente (wie etwa eine temperierbare Quarzplatte oder ein piezomechanisches Abstimmelement) erforderlich wären. Alternativ kann aber auch - was in der Figur nicht dargestellt ist - ein derartiges Element eingesetzt werden. Je nach konkreter Ausführung ist zur thermischen oder piezomechanischen Abstimmung der Laseranordnung eine entsprechende Steuereinheit vorzusehen.With a temperature control of the KTP crystal 24 , the effective resonator length of the arrangement can be adjusted in a simple manner without mechanical intervention, without additional controllable refraction elements (such as a temperature-controlled quartz plate or a piezomechanical tuning element) being necessary. Alternatively, such an element can also be used, which is not shown in the figure. Depending on the specific design, a corresponding control unit must be provided for the thermal or piezomechanical tuning of the laser arrangement.

Fig. 5a ist eine Detaildarstellung einer hinsichtlich der Ausnutzung der Pump­ strahlung besonders vorteilhaften Ausbildung des Laserkristalls bei der Anordnung nach Fig. 5, wobei nachfolgend nur die sich von Fig. 3a bis 3c bzw. Fig. 5 unterscheidenden Details erläutert werden. FIG. 5a is a detailed representation of a with respect to the utilization of the pumping radiation particularly advantageous embodiment of the laser crystal in the arrangement of Fig. 5 wherein hereinafter only will be explained by Fig. 3a to 3c or Fig. 5 distinguishing details.

Hier weist der Laserkristall 1"" zur weiteren Homogenisierung der pumplichtver­ teilung im Inneren des Kristalls an den langen Seitenflächen 1c"" bzw. 1 d"", die den Laserdiodenblöcken 22 bzw. 23 (vgl. Fig. 5) zugewandt sind, jeweils eine annähernd halbzylindrische Nut 1c/N"" bzw. 1d/N"" auf. Diese in des Lasermedium eingearbeiteten Vertiefungen wirken - analog wie die halbkugeligen Vertiefungen nach Fig. 4 - bezüglich der (außerhalb der Seitenflächen des Laserkristalls 1"" fokussierten) Pumplichtstrahlbündel nach dem Prinzip der Ulbrichtkugel als Streuflächen.Here, the laser crystal 1 "" for further homogenization of the pump light distribution inside the crystal on the long side faces 1 c "" and 1 d "" facing the laser diode blocks 22 and 23 (see FIG. 5), respectively an approximately semi-cylindrical groove 1 c / N "" or 1d / N "". These recesses worked into the laser medium act - analogously to the hemispherical recesses according to FIG. 4 - with respect to the pump light beam bundles (focused outside the side surfaces of the laser crystal 1 "") according to the principle of the integrating sphere as scattering surfaces.

Merkmale der in Fig. 4 und 5 als Beispiele gezeigten Anordnungen können auch miteinander kombiniert sein; so kann etwa eine Vorrichtung mit Frequenzverdoppler auch einen oder zwei separate Resonatorspiegel aufweisen, oder bei einer Vorrichtung ohne Frequenzverdopplung kann mindestens einer der Resonatorspiegel auf einer Stirnfläche des Laserkristalls gebildet sein. Sowohl der Laserkristall als auch der Frequenzverdoppler kann auch aus einem anderen, für den jeweiligen Zweck bekannten Material gefertigt sein: als Lasermaterial können etwa Nd- oder Yb-dotiertes Glas und für den Frequenzverdoppler KDP (Kaliumdiphosphat) oder Lithiumniobat eingesetzt werden.Features of the arrangements shown as examples in FIGS. 4 and 5 can also be combined with one another; for example, a device with a frequency doubler can also have one or two separate resonator mirrors, or in the case of a device without frequency doubling, at least one of the resonator mirrors can be formed on an end face of the laser crystal. Both the laser crystal and the frequency doubler can also be made of another material known for the respective purpose: Nd- or Yb-doped glass, for example, and KDP (potassium diphosphate) or lithium niobate for the frequency doubler can be used as the laser material.

Als Träger kann auch eine einfache Peltierelementanordnung oder ggf. auch einfach eine gut wärmeleitende Trägerplatte - zur Erhöhung der Kühlwirkung auch mit Verrippung oder u. U. mit Flüssigkeitskühlung - dienen. Die Fixierung der Komponenten auf dem Träger kann beispielsweise durch einen wärmeleitenden Kleber vorgenommen sein.A simple Peltier element arrangement or possibly also can be used as the carrier simply a good heat-conducting carrier plate - to increase the cooling effect too with ribbing or u. U. with liquid cooling - serve. The fixation of the Components on the carrier can be, for example, by a thermally conductive Be made of glue.

Fig. 6 ist eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung einer weiteren Modifizierung der weiter oben erläuterten Ausführungsformen einer Festkörperlaservorrichtung, mit der eine Verschmälerung der spektralen Bandbreite und eine Vereinheitlichung der Phasenlage des erzeugten Laserstrahlbündels erreichbar ist. FIG. 6 is a schematic diagram to explain a further modification of the embodiments of a solid-state laser device explained above, with which a narrowing of the spectral bandwidth and a unification of the phase position of the laser beam generated can be achieved.

Dem in dieser Figur mit YAG bezeichneten Festkörperlaserkörper mit einer Laserwellenlänge von 1064 nm sind in üblicher Weise zwei Resonatorspiegel ML1 und ML2 zugeordnet. Der vordere, halbdurchlässige Spiegel ML2 ist auf der dem Festkörperlaserkörper YAG abgewandten konvexen Stirnfläche eines - hier mit KTP bezeichneten - intrakavitären Frequenzverdopplerkristalls gebildet, der hintere Spiegel ML1 separat. Mit r1 und r2 sind die Spiegelradien der Resonatorspiegel bezeichnet, mit r3 der Radius der vorderen KTP-Stirnfläche. Typischerweise liegt r1 im Bereich von 10 cm, r2 und r3 liegen bei einigen mm. An den Spiegel- bzw. Stirnflächen ist jeweils mit "AR . . ." das Vorhandensein einer Antireflexbeschichtung und mit "HR . . ." einer hochreflektierenden Beschichtung für eine bestimmte Wellenlänge gekennzeichnet. Two resonator mirrors ML1 and ML2 are assigned in the usual way to the solid-state laser body, designated YAG in this figure, with a laser wavelength of 1064 nm. The front, semitransparent mirror ML2 is formed on the convex end face facing away from the solid-state laser body YAG of an intracavitary frequency doubler crystal, referred to here as KTP, the rear mirror ML1 separately. R 1 and r 2 denote the mirror radii of the resonator mirrors, r 3 the radius of the front KTP end face. Typically r1 is in the range of 10 cm, r 2 and r 3 are in the order of a few mm. "AR..." the presence of an anti-reflective coating and with "HR ..." a highly reflective coating for a certain wavelength.

Extrakavitär (in der Figur rechts vom vorderen Spiegel ML2) ist noch eine Kollimatorlinse COL2 gezeigt. Sonstige optische Elemente und die Pumpanordnung sind hier zur Vereinfachung weggelassen. Die Verhältnisse hinsichtlich der Strahlfrequenzen sind durch Angabe der Wellenlängen (1064 nm = primäre Wellenlänge, 532 nm = Wellenlänge nach Frequenzverdopplung) an verschiedenen Stellen der Anordnung verdeutlicht. Die Abstimmung nach der Justage erfolgt auf die weiter oben beschriebene Weise, also etwa durch T-Steuerung des Frequenzver­ dopplers, was in der Figur mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen TC verdeutlicht ist.Extra cavitation (in the figure to the right of the front mirror ML2) is another Collimator lens COL2 shown. Other optical elements and the pump arrangement are omitted here for simplification. The conditions regarding the Beam frequencies are given by specifying the wavelengths (1064 nm = primary Wavelength, 532 nm = wavelength after frequency doubling) at different Make clear the arrangement. The adjustment after the adjustment takes place on the manner described above, that is to say by T-control of the frequency ver dopplers, which is illustrated in the figure by an arrow with the reference symbol TC is.

Seitlich der Festkörperlaseranordnung ist eine InGaAsLaserdiode LAD angeordnet, die ebenfalls bei einer Weitenlänge von 1064 nm mit einer Ausgangsleistung von ca. 50 mW emittiert. Deren Strahlung wird nach Passieren einer Kollimatorlinse COL1 und zweier Umlenkspiegel M1 und M2 mit einem Transmissionskoeffizienten von ca. 1% longitudinal in die Festkörperlaseranordnung eingekoppelt. Dort bewirkt diese schmalbandige Strahlung eine Frequenz- und Phasenverriegelung ("injection locking") der vom Festkörperlaser YAG emittierten Strahlung auf die Strahlung des Halbleiterlasers LAD, des sogenannten "Seeders".An InGaAs laser diode LAD is arranged on the side of the solid-state laser arrangement, which also has a width of 1064 nm with an output power of approx. 50 mW emitted. Their radiation is after passing a collimator lens COL1 and two deflecting mirrors M1 and M2 with a transmission coefficient of about 1% longitudinally coupled into the solid-state laser arrangement. Effected there this narrowband radiation locks frequency and phase ("injection locking ") of the radiation emitted by the solid state laser YAG to the radiation of the Semiconductor laser LAD, the so-called "seeder".

Das in Fig. 6 anhand einer Linearresonator-Anordnung erläuterte Prinzip ist grundsätzlich analog auch bei einer (an sich bekannten und daher hier nicht gesondert gezeigten) Ringresonatoranordnung realisierbar, wobei hier die Einkopplung der Laserdiodenstrahlung in den Festkörperlaser unter einem Winkel zu dessen Längsachse erfolgt, der auf die Geometrie des Ringresonators abgestimmt ist.The principle explained in FIG. 6 on the basis of a linear resonator arrangement can in principle also be implemented analogously in a ring resonator arrangement (known per se and therefore not shown separately here), in which case the laser diode radiation is coupled into the solid-state laser at an angle to the longitudinal axis thereof is matched to the geometry of the ring resonator.

Bei dieser Anordnung läßt sich die Frequenz noch besser abstimmen, wobei zur gleichzeitigen Abstimmung von effektiver Resonatorlänge und Phasenlange des Seeders insbesondere eine einzelne (nicht gezeigte) piezomotorisch longitudinal verschiebbare planparallele Quarzplatte in den Strahlengang eingefügt sein kann, die von der Seeder- und der Laserstrahlung jeweils unter einem kleinen Winkel schräg durchsetzt wird.With this arrangement, the frequency can be tuned even better simultaneous adjustment of effective resonator length and phase length of the Seeders in particular a single (not shown) piezomotor longitudinal displaceable plane-parallel quartz plate can be inserted into the beam path, that of the seeder and the laser radiation each at a small angle  is penetrated diagonally.

Fig. 7 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer elektrisch-thermischen Meß- und Steuerschaltung 100 für eine Festkörperlaservorrichtung nach einer Ausführungs­ form der Erfindung zur Steuerung der Strahlparameter. Diese - im Sinne eines Beispiels für eine Vielzahl möglicher Steuerschaltungen zu verstehende - Schaltung ist insbesondere zum zeitweiligen Einsatz mit der Laseranordnung, etwa zur anfänglichen Einstellung oder Nachstellung nach längerem Betrieb, geeignet. Fig. 7 is a simplified block diagram of an electrical-thermal measuring and control circuit 100 for a solid state laser device according to an embodiment of the invention for controlling the beam parameters. This circuit - to be understood in the sense of an example for a large number of possible control circuits - is particularly suitable for temporary use with the laser arrangement, for example for initial adjustment or readjustment after prolonged operation.

Ausgegangen wird von einer Kühlanordnung für den Laserkristall gemäß Fig. 1b mit vier einzeln ansteuerbaren Peltierelementen 6.1 bis 6.4 oberhalb des Laserkristalls 1 und vier ebenfalls einzeln ansteuerbaren Peltierelementen 6.5 bis 6.8 unterhalb des Kristalls.The starting point is a cooling arrangement for the laser crystal according to FIG. 1b with four individually controllable Peltier elements 6.1 to 6.4 above the laser crystal 1 and four likewise individually controllable Peltier elements 6.5 to 6.8 below the crystal.

Die Meß- und Steuerschaltung 100 umfaßt eine flächige optische Sensoranordnung in Gestalt einer CCD-Matrix 101, die gegenüber der vorderen Lichtaustrittsfläche des Lasers 1 angeordnet ist derart, daß auf ihr beim Betrieb des Lasers ein Bild des Laserstrahls erzeugt wird. Die Anzahl der Bildaufnahmeelemente der Matrix wird entsprechend den Qualitätsanforderungen an den Laserstrahl gewählt.The measuring and control circuit 100 comprises a flat optical sensor arrangement in the form of a CCD matrix 101 , which is arranged opposite the front light exit surface of the laser 1 in such a way that an image of the laser beam is generated on it during operation of the laser. The number of image acquisition elements of the matrix is selected in accordance with the quality requirements for the laser beam.

Der Ausgang der CCD-Matrix 101 ist mit dem Eingang einer Vorverarbeitungseinheit 102 zur Störbefreiung und Signalpegelanpassung verbunden. Deren Ausgang ist mit einem Eingang einer Vergleichereinheit 103 verbunden, deren anderer Eingang mit dem Datenausgang eines Musterbildspeichers 104 verbunden ist, in dem mindestens ein vorgegebener Laserstrahlquerschnitt gespeichert ist, der bei der Steuerung bzw. Einstellung der Laservorrichtung zugrundegelegt werden soll. In der Vergleichereinheit 103 wird der reale, von der CCD-Matrix 101 aufgenommene Strahlquerschnitt mit dem Muster-Strahlquerschnitt verglichen und am Ausgang eine das Vergleichsergebnis kennzeichnende Signalfolge bereitgestellt. Verarbeitungs­ breite und -geschwindigkeit der Einheiten 102 und 103 und die Speicherkapazität des Speichers 104 sind entsprechend der Anzahl der Bildaufnahmeelemente der CCD-Matrix 101 gewählt.The output of the CCD matrix 101 is connected to the input of a preprocessing unit 102 for interference suppression and signal level adjustment. Its output is connected to an input of a comparator unit 103 , the other input of which is connected to the data output of a sample image memory 104 , in which at least one predetermined laser beam cross section is stored, which is to be used as a basis for the control or setting of the laser device. The real beam cross-section recorded by the CCD matrix 101 is compared in the comparator unit 103 with the sample beam cross-section and a signal sequence which characterizes the comparison result is provided at the output. Processing width and speed of the units 102 and 103 and the storage capacity of the memory 104 are selected in accordance with the number of image recording elements of the CCD matrix 101 .

Die das Ergebnis des Strahlvergleiches spezifizierenden Signale werden dem Dateneingang einer - beispielsweise durch einen Mikroprozessor gebildeten - mit dem Ausgang der Vergleichereinheit 103 verbundenen Verarbeitungseinheit 105 zugeführt, die weiterhin in üblicher Weise mit einem Datenspeicher (RAM) 106 und einem Programmspeicher (etwa einem EPROM) 107 verbunden ist. Die Ver­ arbeitungseinheit kann optional - was durch gestrichelte Linien dargestellt ist - auch mit dem Ausgang eines Temperaturfühlers (gemäß der Figur des Fühlers 21 aus Fig. 4 oder 5) verbunden sein, so daß auch die Temperatur des Laseranordnung in die Steuerung der Kühlanordnung eingeht.The signals specifying the result of the beam comparison are fed to the data input of a processing unit 105 , which is formed, for example, by a microprocessor and is connected to the output of the comparator unit 103 , and furthermore in the usual way with a data memory (RAM) 106 and a program memory (for example an EPROM) 107 connected is. The processing unit may optionally be connected to the output of a temperature sensor (according to the figure of the sensor 21 from FIG. 4 or 5), as shown by broken lines, so that the temperature of the laser arrangement is also included in the control of the cooling arrangement.

In der Verarbeitungseinheit 105 wird unter Abruf eines Programms und von vorgespeicherten Daten zur Korrektur des T-Feldes im Laserkristall 1 durch Veränderung der Betriebsspannung der Peltierelemente 6.1 bis 6.8 ein Satz von Steuerdaten für die Spannungsversorgung der einzelnen Peltierelemente errechnet, der schließlich einer Spannungsversorgungseinheit 108 für die Kühlelemente zugeführt wird und eine entsprechende Einstellung der Betriebsspannungen und damit der Kühlleistungen der Peltierelemente bewirkt. Dies führt zu einer Gestalt des T-Feldes im Laserkristall, mit der die gewünschten Laserstrahlparameter erzielt werden. Die Einstellung der Spannungsversorgungseinheit kann nach Beendigung des Einstellvorganges verriegelt werden.In the processing unit 105 , a set of control data for the voltage supply of the individual Peltier elements is calculated by calling up a program and pre-stored data for correcting the T-field in the laser crystal 1 by changing the operating voltage of the Peltier elements 6.1 to 6.8 , which finally a voltage supply unit 108 for the Cooling elements is supplied and a corresponding setting of the operating voltages and thus the cooling powers of the Peltier elements. This leads to a shape of the T-field in the laser crystal, with which the desired laser beam parameters are achieved. The setting of the power supply unit can be locked after completing the setting process.

Das Verarbeitungsprogramm für die gemessenen Strahldaten kann bei der beschriebenen Anordnung ein iteratives Programm sein, wobei während der Einstellung laufend die veränderten Strahlparameter erfaßt werden und einem nächsten Iterationsschritt zugrundegelegt werden können. Besonders gut eignet sich hierfür ein Fuzzy-Logic-Algorithmus.The processing program for the measured beam data can be at described arrangement be an iterative program, wherein during the Setting the changed beam parameters are continuously recorded and one next iteration step can be used as a basis. Particularly well suited there is a fuzzy logic algorithm for this.

Zur Darstellung der erfaßten Daten und Verarbeitungsergebnisse für einen Bediener und zur. Beeinflussung des Verarbeitungsprozesses sind die genannten Kom­ ponenten weiterhin jeweils mit einer Anzeige- und Eingabeeinheit 109 - etwa Bildschirm und Tastatur eines herkömmlichen PC - verbunden.To display the recorded data and processing results for an operator and for. Influencing the processing process, the components mentioned are also each connected to a display and input unit 109 - such as the screen and keyboard of a conventional PC.

Eine grundsätzlich völlig analoge Schaltung kann zur Steuerung bzw. Einstellung einer aktiven Heizanordnung nach Fig. 1c oder auch einer kombinierten Kühl- und Heizanordnung nach Fig. 1d eingesetzt werden. Weiterhin kann auf ähnliche Weise alternativ oder ergänzend zur Steuerung des Temperaturfeldes über die separate Ansteuerung mehrerer Pumplichtquellen eine Steuerung der Leuchtdichteverteilung des Pumplichts im Festkörperlaser vorgenommen werden.A basically completely analog circuit can be used to control or set an active heating arrangement according to FIG. 1c or a combined cooling and heating arrangement according to FIG. 1d. Furthermore, in a similar way, as an alternative or in addition to the control of the temperature field, the luminance distribution of the pump light in the solid-state laser can be controlled by separately controlling a plurality of pump light sources.

In Fig. 8 ist eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung einer vorteilhaften Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben.In FIG. 8 is a graph illustrating an advantageous effect of the apparatus according to the invention is given.

Gezeigt ist in anhand von typischen Kurvenverläufen in logarithmischer Darstellung die Laserausgangsleistung Pout als Funktion der Pumpleistung Pin. Die gestrichelte Linie zeigt einen Kurvenverlauf für eine Yb-YAG-Laservorrichtung nach dem Stand der Technik, während die durchgezogene Kurve die Kennlinie einer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebauten Vorrichtung ist. Es ist zu erkennen, daß bei letzterer sowohl der Anstieg im linearen Bereich ("slope") als auch die erreichbare maximale Ausgangsleistung (bezogen auf die Schwelleistung) wesentlich höher ist.It is shown in logarithmic representation using typical curve profiles the laser output power Pout as a function of the pump power Pin. The dashed Line shows a curve for a Yb-YAG laser device according to the prior art the technology, while the solid curve is the characteristic of a Embodiment of the invention constructed device. It can be spotted, that in the latter, both the increase in the linear region ("slope") and the achievable maximum output power (based on the threshold power) is much higher.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.The embodiment of the invention is not limited to the above specified preferred embodiment. Rather is a number of Variants conceivable, which of the solution shown also in principle use different types of designs.

Claims (25)

1. Festkörperlaservorrichtung mit einem im Wesentlichen stab- oder plattenför­ migen, eine Längsachse (A) aufweisenden Laserkörper (1, 1"), einem achsparallel zur Längsachse (A) des Laserkörpers angeordneten Resonator (4, 5, 17, 18, 25, 26), einer Pumplichtquelle (15a bis 15c, 16a bis 16c, 22, 23) zur Anregung des Laserkörpers (1, 1") und mit dem Laserkörper (1, 1") zugeordneten, auf Wärmeleitung beruhenden Mitteln (2, 3, 6.1 bis 6.8, 7.1 bis 7.10, 2", 3", 11, 12) zur Einstellung eines vorbestimmten Temperatur­ profils in Richtung der Längsachse (A), dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (2, 3, 6.1 bis 6.8, 7.1 bis 7.10, 2", 3", 11, 12) zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils derart ausgebildet sind, daß im Betrieb der Vorrichtung in Richtung der Längsachse (A) periodisch abwechselnd Berei­ che höherer und Bereiche niedrigerer Laserkörper-Temperatur vorliegen.1. Solid-state laser device with an essentially rod-shaped or plate-shaped laser body ( 1 , 1 ") having a longitudinal axis (A), a resonator ( 4 , 5 , 17 , 18 , 25 , 26 arranged parallel to the longitudinal axis (A) of the laser body ), a pump light source ( 15 a to 15 c, 16 a to 16 c, 22 , 23 ) for excitation of the laser body ( 1 , 1 ") and with the laser body ( 1 , 1 ") associated means ( 2 , 3 , 6.1 to 6.8 , 7.1 to 7.10 , 2 ", 3 ", 11 , 12 ) for setting a predetermined temperature profile in the direction of the longitudinal axis (A), characterized in that the means ( 2 , 3 , 6.1 to 6.8 , 7.1 to 7.10 , 2 ", 3 ", 11 , 12 ) are designed for setting a predetermined temperature profile such that, during operation of the device in the direction of the longitudinal axis (A), periodically alternating areas of higher and lower areas of the laser body temperature are present. 2. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils eine an einer Umfangsfläche (1a, 1b; 1a", 1b"; 1a/M", 1b/M") des Laserkörpers (1; 1") vorgesehene Anordnung (2, 3; 11, 12) zur Wärmeableitung vom Laserkörper an die Umgebung umfassen, die in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers periodisch abwechselnd Abschnitte (2a, 2b, 3a, 3b; 11a, 11b, 12a, 12b) mit höherem und solche mit niedrigerem Wärmeübergangs­ widerstand aufweist.2. Solid-state laser device according to claim 1, characterized in that the means for setting a predetermined temperature profile on a peripheral surface (1a, 1b; 1a ", 1b"; 1a / M ", 1b / M") of the laser body ( 1 ; 1 " ) provided arrangement ( 2 , 3 ; 11 , 12 ) for heat dissipation from the laser body to the environment, which periodically alternately in the direction of the longitudinal axis (A) of the laser body sections ( 2 a, 2 b, 3 a, 3 b; 11 a, 11 b, 12 a, 12 b) with higher and those with lower heat transfer resistance. 3. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Wärmeableitung mindestens einen metallischen Wärme­ leitkörper (2, 3; 11, 12) mit sich periodisch abwechselnden Vorsprüngen (2b, 3b; 11b, 12b) und Aussparungen (2a, 3a; 11a, 12a) umfasst, wobei die Vorsprünge dem Laserkörper (1; 1") zugewandt sind und in gutem thermischen Kontakt an dessen Umfangsfläche anliegen, während die Aussparungen jeweils einen Abstandsbereich mit schlechtem thermischen Kontakt zum Laserkörper bilden.3. Solid-state laser device according to claim 2, characterized in that the arrangement for heat dissipation at least one metallic heat-conducting body ( 2 , 3 ; 11 , 12 ) with periodically alternating projections ( 2 b, 3 b; 11 b, 12 b) and recesses ( 2 a, 3 a; 11 a, 12 a), wherein the projections face the laser body ( 1 ; 1 ") and bear in good thermal contact on the peripheral surface thereof, while the recesses each form a spacing area with poor thermal contact to the laser body . 4. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung eines vorbestimmten Temperaturprofils eine an der Umfangsfläche (1a, 1b) des Laserkörpers (1) angeordnete aktive Heiz- und/oder Kühlvorrichtung (6.1 bis 6.8; 7.1 bis 7.10) umfassen, die in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers periodisch abwechselnd Bereiche mit höherer und niedrigerer Umfangs­ temperatur erzeugt.4. Solid state laser device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for setting a predetermined temperature profile on the peripheral surface ( 1 a, 1 b) of the laser body ( 1 ) arranged active heating and / or cooling device ( 6.1 to 6.8 ; 7.1 to 7.10 ) include, the periodically in the direction of the longitudinal axis (A) of the laser body alternating areas with higher and lower peripheral temperature. 5. Festkörperlaservorrichturtg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine aktive, elektrisch betriebene Kühlvorrichtung mit in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers (1) in Abständen angeordneten Kühlele­ menten oder -bereichen (6.1 bis 6.8) vorgesehen ist.5. Solid-state Laservorrichturtg according to claim 4, characterized in that an active, electrically operated cooling device with in the direction of the longitudinal axis (A) of the laser body ( 1 ) at intervals arranged elements or areas Kühlele ( 6.1 to 6.8 ) is provided. 6. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserkörpers (1) in Abständen angeordneten Heizelementen oder -berei­ chen (7.1 bis 7.10) vorgesehen ist. 6. Solid-state laser device according to claim 4, characterized in that an electrically operated heating device in the direction of the longitudinal axis of the laser body ( 1 ) at intervals arranged heating elements or areas ( 7.1 to 7.10 ) is provided. 7. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch betriebene, insbesondere nach dem Peltier-Effekt arbeitende, Heiz-/Kühlvorrichtung mit in Richtung der Längsachse des Laserkörpers abwechselnd angeordneten Kühl- und Heizbereichen vorgesehen ist.7. Solid-state laser device according to claim 4, characterized in that an electrically operated one, especially one that works according to the Peltier effect, Heating / cooling device with in the direction of the longitudinal axis of the laser body alternately arranged cooling and heating areas is provided. 8. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anordnungen zur Wärmeableitung (2, 3; 2", 3", 11, 12) und/oder Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6.1 bis 6,8; 7.1 bis 7.10) (1; 1") einander bezüglich des Laserkörpers gegenüberliegend an­ geordnet sind.8. Solid-state laser device according to one of claims 2 to 7, characterized in that two arrangements for heat dissipation ( 2 , 3 ; 2 ", 3 ", 11 , 12 ) and / or heating and / or cooling devices ( 6.1 to 6 , 8 ; 7.1 to 7.10 ) ( 1 ; 1 ") are arranged opposite each other with respect to the laser body. 9. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkörper ein, insbesondere quaderför­ miger, Miniatur-Laserkristall (1; 1") aus Nd- oder Yb-dotiertem YAG ist.9. Solid-state laser device according to one of the preceding claims, characterized in that the laser body is a, in particular quaderför shaped, miniature laser crystal ( 1 ; 1 ") made of Nd- or Yb-doped YAG. 10. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine transversal zur Längsachse (A) einstrahlende Pumplichtquelle (15a bis 15c, 16a bis 16c; 22, 23) vor­ gesehen ist.10. Solid state laser device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one transversely to the longitudinal axis (A) radiating pump light source ( 15 a to 15 c, 16 a to 16 c; 22 , 23 ) is seen before. 11. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere transversal zur Längsachse (A), insbesondere beidseitig des Laser­ körpers, einstrahlende Halbleiterlaser (15a bis 15c, 16a bis 15c; 22, 23) als Pumplichtquellen vorgesehen sind.11. Solid-state laser device according to claim 10, characterized in that a plurality of transversely to the longitudinal axis (A), in particular on both sides of the laser body, irradiating semiconductor laser ( 15 a to 15 c, 16 a to 15 c; 22 , 23 ) are provided as pumping light sources. 12. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlaser (15a bis 15c, 16a bis 16c) und dem Laserkörper (1") Lichtleitfasern (13a bis 13c, 14a bis 14c) zur Führung des Pumplichtes vorgesehen sind.12. Solid-state laser device according to claim 11, characterized in that between the light exit surfaces of the semiconductor laser ( 15 a to 15 c, 16 a to 16 c) and the laser body ( 1 ") optical fibers ( 13 a to 13 c, 14 a to 14 c) are provided for guiding the pump light. 13. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den den Pumplichtquellen zugewandten Seiten­ flächen (1c''', 1d'''; 1c"", 1d"") des Laserkörpers (1''', 1"") Mittel (1c/S''', 1d/S'''; 1c/N"", 1d/N"") zur Homogenisierung der Pumplichtverteilung vorgesehen sind.13. Solid state laser device according to one of claims 10 to 12, characterized in that on the sides facing the pumping light sources surfaces (1c ''',1d'''; 1c "", 1d "") of the laser body ( 1 ''', 1 "") Means (1c / S ''', 1d / S'''; 1c / N "", 1d / N "") are provided for homogenizing the pump light distribution. 14. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Homogenisierung der Pumplichtverteilung in den Laserkörper eingearbeitete Vertiefungen mit im Wesentlichen sphärischer oder zylin­ drischer Begrenzungsfläche sind.14. Solid state laser device according to claim 13, characterized in that the means for homogenizing the pump light distribution in the laser body incorporated recesses with essentially spherical or cylindrical are the boundary surface. 15. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Laserkörper (1") mit dem Resonator (17, 18; 25, 26) und der Anordnung zur Wärmeableitung (11, 12) und/oder der aktiven Heiz- und/oder Kühlvorrichtung als zusammenhängende kom­ pakte Baugruppe auf einem Trägerelement (10; 10') aufgebaut ist.15. Solid state laser device according to one of claims 2 to 14, characterized in that at least the laser body ( 1 ") with the resonator ( 17 , 18 ; 25 , 26 ) and the arrangement for heat dissipation ( 11 , 12 ) and / or the active heater - And / or cooling device is constructed as a coherent compact package on a carrier element ( 10 ; 10 '). 16. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkörper (1") mit dem Resonator (17, 18; 25, 26) auf einer zweifach kaskadierten Peltierelementanordnung (10'), insbesondere mit Al2O3-Grund­ platte (10.1'), als Trägerelement montiert, insbesondere aufgelötet oder wärmeleitfähig aufgeklebt, ist.16. Solid-state laser device according to claim 15, characterized in that the laser body ( 1 ") with the resonator ( 17 , 18 ; 25 , 26 ) on a double cascaded Peltier element arrangement ( 10 '), in particular with Al 2 O 3 base plate ( 10.1 '), mounted as a carrier element, in particular soldered or glued on in a heat-conductive manner. 17. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (1a/M", 1b/M") des Laserkörpers (1"), an denen kein Pumplicht eingekoppelt wird, nicht poliert und vorzugs­ weise metallisiert sind.17. Solid state laser device according to one of claims 9 to 16, characterized in that the side surfaces (1a / M ", 1b / M") of the laser body ( 1 "), to which no pump light is coupled, are not polished and preferably metallized. 18. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzvervielfacherelement (24), ins­ besondere ein Frequenzverdopplerkristall, vorgesehen ist. 18. Solid state laser device according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency multiplier element ( 24 ), in particular a frequency doubler crystal, is provided. 19. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 18 und Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzvervielfacherelement (24) in die zusammenhängende kompakte Baugruppe integriert ist.19. Solid state laser device according to claim 18 and claim 15 or 16, characterized in that the frequency multiplier element ( 24 ) is integrated in the cohesive compact assembly. 20. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dem Laserkörper abgewandte Stirnfläche (24c) des Fre­ quenzverdopplerkristalls als vollreflektierende Resonatorspiegelfläche (25) und die dem Frequenzverdopplerkristall abgewandte Stirnfläche des Laser­ körpers (1") als Auskoppelspiegel (26) ausgebildet sind.20. Solid-state laser device according to claim 18 or 19, characterized in that the end face facing away from the laser body ( 24 c) of the fre quenz doubler crystal as a fully reflecting resonator mirror surface ( 25 ) and the end face facing away from the frequency doubler crystal of the laser body ( 1 ") as decoupling mirror ( 26 ) are trained. 21. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung für die Pumplicht­ quelle(n) zur wahlweisen Einstellung eines in Richtung der Längsachse (A) des Laserkörpers homogenen oder eines periodisch abwechselnd Bereiche höherer und niedrigerer Leuchtdichte aufweisenden Leuchtdichteprofils vorgesehen ist.21. Solid state laser device according to one of the preceding claims, characterized in that a control device for the pump light source (s) for optional adjustment of one in the direction of the longitudinal axis (A) of the laser body homogeneous or one periodically alternating areas higher and lower luminance profile is provided. 22. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verarbeitungseinrichtung (105) vorgesehen ist, die ausgangsseitig mit einem Steuereingang der Heiz- und/oder Kühlvorrichtung (6.1 bis 6.8) und/oder der Steuereinrichtung für die Pumplichtquelle(n) verbunden ist und über die ein vorbestimmtes Temperaturprofil und/oder eine vorbestimmte Leuchtdichteverteilung in Richtung der Längsachse des Laserkörpers (1; 1") eingestellt bzw. aufrechterhalten wird.22. Solid-state laser device according to claim 21, characterized in that a processing device ( 105 ) is provided which is connected on the output side to a control input of the heating and / or cooling device ( 6.1 to 6.8 ) and / or the control device for the pumping light source (s) and via which a predetermined temperature profile and / or a predetermined luminance distribution in the direction of the longitudinal axis of the laser body ( 1 ; 1 ") is set or maintained. 23. Festkörperlaservorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Eingang der Verarbeitungseinrichtung (105) verbundene Lichtaufnehmereinheit (101) zur Erfassung des Strahlprofils des im Laserkör­ per (1) erzeugten Laserstrahls als Steuergröße für das Temperaturprofil und/oder die Leuchtdichteverteilung vorgesehen ist. 23. Solid-state laser device according to claim 22, characterized in that a with an input of the processing device ( 105 ) connected light sensor unit ( 101 ) for detecting the beam profile of the laser beam generated in the laser body by ( 1 ) is provided as a control variable for the temperature profile and / or the luminance distribution . 24. Festkörperlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die kompakte Baugruppe einen Temperaturfühler (21) zur Erfassung der Temperatur, eine mit dessen Ausgang verbundene Ver­ arbeitungseinrichtung zur Regelung (105) und eine mit deren Ausgang verbundene Heiz- und/oder Kühleinrichtung (6.1 bis 6.8) zur Aufrechterhal­ tung des Temperaturprofils der Baugruppe aufweist.24. Solid-state laser device according to one of claims 13 to 23, characterized in that the compact assembly has a temperature sensor ( 21 ) for detecting the temperature, a processing device connected to its output for control ( 105 ) and a heating and / connected to its output. or cooling device ( 6.1 to 6.8 ) for maintaining the temperature profile of the assembly. 25. Festkörperlaservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein longitudinal von der Rückseite des voll­ reflektierenden Resonatorspiegels (MLI) einstrahlender Halbleiterlaser (LAD) zur Frequenz- und Phasenverriegelung der Festkörperlaserstrahlung vor­ gesehen ist.25. Solid-state laser device according to one of the preceding claims, characterized in that a longitudinal from the back of the full reflecting resonator mirror (MLI) radiating semiconductor laser (LAD) for frequency and phase locking of solid-state laser radiation is seen.
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