WO2005050798A2 - Coolant for a laser - Google Patents

Coolant for a laser Download PDF

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WO2005050798A2
WO2005050798A2 PCT/EP2004/013232 EP2004013232W WO2005050798A2 WO 2005050798 A2 WO2005050798 A2 WO 2005050798A2 EP 2004013232 W EP2004013232 W EP 2004013232W WO 2005050798 A2 WO2005050798 A2 WO 2005050798A2
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cooling
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laser
array
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Hans Amler
Josef Thumbs
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Photon Energy Awl Gmbh
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    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode

Definitions

  • the invention relates to a cooling medium for a laser arrangement, the optical or electrical components of which are cooled via cooling elements through which the cooling medium flows or by direct contact with the cooling medium, and a method for operating a laser arrangement.
  • Micro-channel coolers are known, for example, from DE 199 56 565 AI for cooling semiconductor laser diodes.
  • a cooling medium flows through them for heat dissipation.
  • Assemblies made up of several micro-channel coolers and semiconductor laser diodes are often used as pump light sources in solid-state lasers.
  • the active medium and other optical components must also be cooled in these.
  • Deionized water that is as pure as possible is used almost exclusively as the cooling medium. Due to the high current densities, voltage drops between the different components of a laser system are unavoidable.
  • These tensions as well as thermal and chemical processes ionize the cooling medium at least to a small extent.
  • the free ions now cause corrosion of all components that come into contact with the cooling medium. This is particularly critical in the case of optical components such as mirrors, since even slight corrosion leads to a substantial impairment of the optical properties.
  • the object of the invention is to provide a cooling medium for a laser arrangement which has a corrosion-inhibiting effect on those components which 11/22/2004 - 3 - PHO 2003/07 PCT
  • a cooling medium according to the invention serves to cool at least one array of semiconductor laser diodes or an arc lamp, preferably as pump light sources, which are cooled directly or indirectly by the cooling medium. These light sources can be arranged on one or more cooling elements made of a highly thermally conductive material, preferably copper or aluminum. In order to dissipate heat, the cooling medium flows through these cooling elements in a cooling circuit.
  • the cooling medium consists of a liquid medium which contains at least one additive dissolved therein, which covers the surfaces of the cooling circuit which come into contact with the cooling medium with an inorganic or organic protective layer. This additive has the following characteristics: - passivating effect on the surface, low conductivity - low optical absorption.
  • the liquid medium itself preferably consists of water which is as pure and deionized as possible, but can also consist of a non-aqueous liquid or mixtures thereof.
  • ethanol can be added to the water.
  • the cooling medium according to the invention can also be used in a solid-state laser whose pump light source has at least one array of semiconductor laser diodes or is an arc lamp.
  • This pump light source and other electrical or optical components of the solid-state laser are now cooled by the cooling medium.
  • the active medium can also be cooled by the cooling medium.
  • various mirrors and / or lenses can optionally be included in the cooling circuit.
  • the cooling medium is selected such that it has very little optical attenuation at least in a predetermined wavelength range, so that at least part of an optical path can be guided through the cooling medium.
  • the optical path of the pump light or the optical path of the emitted laser light can be guided through the cooling medium.
  • the cooling medium or the additive must not show any undesirable reaction such as flocculation under the strong exposure to light.
  • the additive is one of the following
  • Substance classes selected: silanes, fluorosilanes, alkylthiols, difunctional organic disulfides, ethylenediaines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles.
  • 6-Mercapto-1-hexanol or dimethylamine is particularly advantageous as an additive. 11/22/2004 - 5 - PHO 2003/07 PCT
  • the optical or electrical components and the cooling channels which are in direct contact with a cooling medium have been subjected to a treatment for protection against corrosion, in which the surfaces are brought into contact with a liquid medium, in which at least a substance from the following chemical substance classes is dissolved: silanes, fluorosilanes, alkylthiols, difunctional organic disulfides, ethylenediamines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles.
  • a substance from the following chemical substance classes is dissolved: silanes, fluorosilanes, alkylthiols, difunctional organic disulfides, ethylenediamines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles.
  • ⁇ -mercapto-1-hexanol or dimethylamine is preferred.
  • the liquid medium with the contained substance is led through the cooling circuit.
  • the treated surfaces are passivated and have only a low electrical surface conductivity and optical absorption.
  • the liquid medium itself preferably consists of pure and deionized water, but can also consist of a non-aqueous liquid or mixtures thereof.
  • ethanol can be added to the water.
  • the cooling medium is one or more cooling elements 11/22/2004 - 6 - PHO 2003/07 PCT
  • the cooling medium used should be of low conductivity and have a low optical absorption, so that optical paths of a pump light and / or laser light can be guided through the cooling medium.
  • Pure, deionized water can be used as the cooling medium for the surfaces protected as above.
  • the liquid medium with the substance providing the corrosion protection can also be selected as the cooling medium in such a way that it meets the requirements mentioned.
  • One embodiment of the laser arrangement according to the invention comprises at least one array of semiconductor laser diodes, preferably as a pump light source, which is cooled directly or indirectly by the cooling medium. These can be arranged on one or more cooling elements.
  • the cooling elements consist of a highly thermally conductive material, preferably copper or aluminum.
  • a cooling medium flows through these cooling elements in a cooling circuit.
  • the cooling medium has at least a minimal proportion of an ionizable liquid, for example water.
  • the cooling medium preferably consists of as pure and deionized water as possible.
  • the surfaces of the cooling circuit that come into contact with the cooling medium are coated with an inorganic or organic protective layer. This protective layer has the following characteristics: 11/22/2004 - 7 - PHO 2003/07 PCT
  • Solid state laser the pump light source of which has at least one array of semiconductor laser diodes or an arc lamp.
  • This pump light source and still further electrical and optical components of the solid-state laser are now cooled by the cooling medium.
  • the cooling medium can also be cooled by the cooling medium.
  • various mirrors and / or lenses can optionally be included in the cooling circuit.
  • At least part of an optical path leads through the cooling medium.
  • the optical path of the pump light or the optical path of the emitted laser light can be guided through the cooling medium.
  • the protective layer has been produced by contact with a solution of a substance which is selected from one of the following classes of substances: silanes, fluorosilanes, thioalcohols, difunctional organic disulfides, ethylenediamines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles ,
  • the substance is 6-mercapto-1-hexanol. 11/22/2004 - 8 - PHO 2003/07 PCT
  • the substance is dimethylamine.
  • a method according to the invention for producing corrosion protection of the components of a laser arrangement which optionally comprises an array of semiconductor laser diodes or an arc lamp, which are arranged on a cooling circuit through which a liquid cooling medium flows for heat dissipation, by providing a protective layer by rinsing the cooling circuit with a solution of at least one of the substances specified above.

Abstract

The invention relates to a coolant for a laser assembly, whose heat is dissipated by the coolant, which is conducted in a coolant circuit. Said coolant consists of a liquid medium, which contains at least one additive that is dissolved in the coolant, said additive coating the surfaces of the cooling circuit that come into contact with the coolant with an inorganic or organic protective coating. The coolant is used in a method for operating the laser assembly.

Description

22.11.2004 - 1 - PHO 2003/07 PCT 11/22/2004 - 1 - PHO 2003/07 PCT
Kühlmedium, für LaserCooling medium, for lasers
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft ein Kühlmedium für eine Laseranordnung, deren optische bzw. elektrischen Komponenten über Kühlelemente, die von dem Kühlmedium durchströmt werden, oder durch unmittelbaren Kontakt mit dem Kühlmedium gekühlt werden, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Laseranordnung.The invention relates to a cooling medium for a laser arrangement, the optical or electrical components of which are cooled via cooling elements through which the cooling medium flows or by direct contact with the cooling medium, and a method for operating a laser arrangement.
Stand der TechnikState of the art
Zur Kühlung von Halbleiter-Laserdioden sind Mikrokanal- Kühler beispielsweise aus der DE 199 56 565 AI bekannt. Zur Wärmeabfuhr werden diese von einem Kühlmedium durchströmt. Häufig werden Baugruppen aus mehreren Mik- rokanal-Kühlern sowie Halbleiter-Laserdioden als Pumplichtquellen in Festkörperlasern eingesetzt. In diesen sind neben den Laserdioden auch das aktive Medium und weitere optische Komponenten zu kühlen. Als Kühlmedium wird nahezu ausschließlich möglichst reines, deionisiertes Wasser verwendet. Auf Grund der hohen Stromdichten sind Spannungsabfälle zwischen den verschiedenen Komponenten eines Lasersystems unvermeidbar. Durch diese Spannungen sowie thermische und chemische Prozes- se wird das Kühlmedium zumindest in geringem Maße ionisiert. Die freien Ionen bewirken nun eine Korrosion aller Komponenten, welche mit dem Kühlmedium in Kontakt kommen. Besonders kritisch ist dies bei optischen Komponenten wie Spiegeln, da hier bereits eine geringfügi- ge Korrosion zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften führt. Auch bei Mikrokanal- Kühlern, bei denen die einzelnen Elemente AbmessungenMicro-channel coolers are known, for example, from DE 199 56 565 AI for cooling semiconductor laser diodes. A cooling medium flows through them for heat dissipation. Assemblies made up of several micro-channel coolers and semiconductor laser diodes are often used as pump light sources in solid-state lasers. In addition to the laser diodes, the active medium and other optical components must also be cooled in these. Deionized water that is as pure as possible is used almost exclusively as the cooling medium. Due to the high current densities, voltage drops between the different components of a laser system are unavoidable. These tensions as well as thermal and chemical processes ionize the cooling medium at least to a small extent. The free ions now cause corrosion of all components that come into contact with the cooling medium. This is particularly critical in the case of optical components such as mirrors, since even slight corrosion leads to a substantial impairment of the optical properties. Even with micro-channel coolers where the individual elements have dimensions
BESTATIGUNGSKOPIE 22.11.2004 - 2 - PHO 2003/07 PCTBESTATIGUNGSKOPIE 11/22/2004 - 2 - PHO 2003/07 PCT
in einer Größenordnung von nur einigen Mikrometern bis Millimetern aufweisen, kann eine auch nur geringfügige Korrosion bereits zu einer wesentlichen Änderung der Materialstärken führen. Versuche haben gezeigt, dass dünne Metallstege zur Führung des Kühlmediums bereits nach 1000 Betriebsstunden durch Korrosion weitgehend zerstört waren.in the order of magnitude of only a few micrometers to millimeters, even slight corrosion can lead to a substantial change in the material thickness. Tests have shown that thin metal bars for guiding the cooling medium were largely destroyed by corrosion after just 1000 hours of operation.
Zur Verringerung der Korrosion wird in der US 6,387,286 Bl die Verwendung gleicher Metalle vorgeschlagen. Eine vollständige Unterdrückung jeglicher Ionisation des Kühlmediums ist damit aber bereits wegen der zuvor erwähnten Spannungsabfälle im System nicht möglich. Eine weitere Verbesserung bringt hier eine Oberflächenbe- Schichtung aus korrosionsbeständigen Metallen, wie in der US 5,764,675 offenbart. In der US 4,899,347 ist weiterhin eine Beschichtung des aktiven Mediums durch eine diamantähnliche Kohleschicht offenbart, welche neben einem Korrosionsschutz auch eine Unterdrückung pa- rasitärer Resonanzen bietet.To reduce corrosion, the use of the same metals is proposed in US Pat. No. 6,387,286 B1. However, complete suppression of any ionization of the cooling medium is not possible because of the voltage drops in the system mentioned above. A further improvement here is brought about by a surface coating of corrosion-resistant metals, as disclosed in US Pat. No. 5,764,675. US Pat. No. 4,899,347 also discloses a coating of the active medium by means of a diamond-like carbon layer which, in addition to protecting against corrosion, also suppresses parasitic resonances.
Entsprechend dem Stand der Technik müssen unterschiedliche Komponenten eines Lasersystems auf unterschiedliche Art und Weise vor Korrosion geschützt werden. Dies erfordert eine Vielzahl von auf die jeweiligen Komponenten abgestimmten unterschiedlichen kostenintensiven Bearbeitungsschritten.According to the state of the art, different components of a laser system have to be protected against corrosion in different ways. This requires a large number of different cost-intensive processing steps that are matched to the respective components.
Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmedium für eine Laser nordnung, welches korrosionshemmend auf diejenigen Komponenten wirkt, die mit dem Kühlmedi- 22.11.2004 - 3 - PHO 2003/07 PCTDESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a cooling medium for a laser arrangement which has a corrosion-inhibiting effect on those components which 11/22/2004 - 3 - PHO 2003/07 PCT
um in Kontakt stehen, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Laseranordnung vorzusehen.to be in contact and to provide a method for operating the laser arrangement.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen 1 bzw. 7 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The solution to this problem according to the invention is specified in claims 1 and 7, respectively. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Kühlmedium dient zur Kühlung wenigstens eines Arrays aus Halbleiter-Laserdioden oder einer Bogenlampe, vorzugsweise als Pumplichtquellen, die direkt oder indirekt vom Kühlmedium gekühlt werden. Diese Lichtquellen können auf einem oder mehreren Kühlelementen aus einem gut wärmeleitfähigen Material, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, angeordnet sein. Zur Wärmeabfuhr werden diese Kühlelemente in einem Kühlkreislauf von dem Kühlmedium durchströmt. Erfindungsgemäß besteht das Kühlmedium aus einem flüssigen Medium, das mindestens einen darin gelösten Zusatzstoff enthält, welcher die mit dem Kühlmedium in Kontakt kommen- den Oberflächen des Kühlkreislaufs mit einer anorganischen oder organischen Schutzschicht überzieht. Dieser Zusatzstoff weist die folgenden Merkmale auf: - passivierende Wirkung auf die Oberfläche geringe Leitfähigkeit - geringe optische Absorption.A cooling medium according to the invention serves to cool at least one array of semiconductor laser diodes or an arc lamp, preferably as pump light sources, which are cooled directly or indirectly by the cooling medium. These light sources can be arranged on one or more cooling elements made of a highly thermally conductive material, preferably copper or aluminum. In order to dissipate heat, the cooling medium flows through these cooling elements in a cooling circuit. According to the invention, the cooling medium consists of a liquid medium which contains at least one additive dissolved therein, which covers the surfaces of the cooling circuit which come into contact with the cooling medium with an inorganic or organic protective layer. This additive has the following characteristics: - passivating effect on the surface, low conductivity - low optical absorption.
Das flüssige Medium selbst besteht vorzugsweise aus möglichst reinem und entionisiertem Wasser, kann aber auch aus einer nichtwässrigen Flüssigkeit oder Mischun- gen daraus bestehen. Zum Beispiel kann dem Wasser Etha- nol zugesetzt sein. 22.11.2004 - 4 - PHO 2003/07 PCTThe liquid medium itself preferably consists of water which is as pure and deionized as possible, but can also consist of a non-aqueous liquid or mixtures thereof. For example, ethanol can be added to the water. 11/22/2004 - 4 - PHO 2003/07 PCT
Das erfindungsgemäße Kühlmedium ist auch in einem Festkörperlaser einsetzbar, dessen Pumplichtquelle wenigstens ein Array aus Halbleiter-Laserdioden aufweist oder eine Bogenlampe ist. Diese Pumplichtquelle sowie weite- re elektrische bzw. optische Komponenten des Festkörperlasers werden nun durch das Kühlmedium gekühlt. So kann beispielsweise auch das aktive Medium durch das Kühlmedium gekühlt werden. Ebenso können wahlweise verschiedene Spiegel und/oder Linsen in den Kühlkreislauf mit einbezogen sein.The cooling medium according to the invention can also be used in a solid-state laser whose pump light source has at least one array of semiconductor laser diodes or is an arc lamp. This pump light source and other electrical or optical components of the solid-state laser are now cooled by the cooling medium. For example, the active medium can also be cooled by the cooling medium. Likewise, various mirrors and / or lenses can optionally be included in the cooling circuit.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Kühlmedium derart gewählt, dass es zumindest in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich eine sehr geringe op- tische Dämpfung aufweist, so dass mindestens ein Teil eines optischen Pfades durch das Kühlmedium geführt werden kann. So kann beispielsweise der optischen Pfad des Pumplichts oder auch der optischen Pfad des emittierten Laserlichts durch das Kühlmedium geführt sein. Weiterhin darf das Kühlmedium bzw. der Zusatzstoff unter der starken Lichteinwirkung keine unerwünschte Reaktion wie ein Ausflocken zeigen.In another embodiment of the invention, the cooling medium is selected such that it has very little optical attenuation at least in a predetermined wavelength range, so that at least part of an optical path can be guided through the cooling medium. For example, the optical path of the pump light or the optical path of the emitted laser light can be guided through the cooling medium. Furthermore, the cooling medium or the additive must not show any undesirable reaction such as flocculation under the strong exposure to light.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung ist der Zusatzstoff aus einer der folgendenIn a further advantageous embodiment of the invention, the additive is one of the following
Stoffklassen ausgewählt: Silane, Fluorsilane, Alkylthi- ole, difunktionelle organische Disulfide, Ethylendia i- ne, Phthalocyanine, Stickstoffheterσcyclen.Substance classes selected: silanes, fluorosilanes, alkylthiols, difunctional organic disulfides, ethylenediaines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles.
Besonders vorteilhaft als Zusatzstoff ist 6-Mercapto-l- Hexanol oder auch Dimethylamin. 22.11.2004 - 5 - PHO 2003/07 PCT6-Mercapto-1-hexanol or dimethylamine is particularly advantageous as an additive. 11/22/2004 - 5 - PHO 2003/07 PCT
Bei der erfindungsgemäßen Laseranordnung sind die optischen oder elektrischen Komponenten und die Kühlkanäle, die in unmittelbaren Kontakt mit einem Kühlmedium stehen, einer Behandlung zum Schutz vor Korrosion unterzo- gen worden, bei der die Oberflächen mit einem flüssigen Medium in Kontakt gebracht werden, in welchem wenigstens eine Substanz aus den folgenden chemischen Stoffklassen gelöst ist: Silane, Fluorsilane, Alkylthiole, difunktionelle organische Disulfide, Ethylendiamine, Phthalocyanine, Stickstoffheterocyclen. Als Substanz wird β-Mercapto-1-hexanol oder Dimethylamin bevorzugt. Hierzu wird das flüssige Medium mit der enthaltenen Substanz durch den Kühlkreislauf geführt. Die behandelten Oberflächen werden passiviert und weisen eine nur geringe elektrische Oberflächenleitfähigkeit und optische Absorption auf.In the laser arrangement according to the invention, the optical or electrical components and the cooling channels which are in direct contact with a cooling medium have been subjected to a treatment for protection against corrosion, in which the surfaces are brought into contact with a liquid medium, in which at least a substance from the following chemical substance classes is dissolved: silanes, fluorosilanes, alkylthiols, difunctional organic disulfides, ethylenediamines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles. As the substance, β-mercapto-1-hexanol or dimethylamine is preferred. For this purpose, the liquid medium with the contained substance is led through the cooling circuit. The treated surfaces are passivated and have only a low electrical surface conductivity and optical absorption.
Das flüssige Medium selbst besteht vorzugsweise aus reinem und entionisiertem Wasser, kann aber auch aus einer nichtwässrigen Flüssigkeit oder Mischungen daraus bestehen. Zum Beispiel kann dem Wasser Ethanol zugesetzt sein.The liquid medium itself preferably consists of pure and deionized water, but can also consist of a non-aqueous liquid or mixtures thereof. For example, ethanol can be added to the water.
Besonders vorteilhaft und zweckmäßig ist es, während es Betriebs der Laseranordnung das flüssige Medium mit der darin enthaltenen, den Korrosionsschutz erteilenden Substanz, gleichzeitig als Kühlmedium zu verwenden. Hierdurch wird ein dauerhafter Schutz vor Korrosion gewährleistet.It is particularly advantageous and expedient, while the laser arrangement is operating, to simultaneously use the liquid medium with the corrosion protection substance contained therein as the cooling medium. This ensures permanent protection against corrosion.
Je nach Bauart der erfindungsgemäßen Laseranordnung wird das Kühlmedium einem oder mehreren Kühlelementen 22.11.2004 - 6 - PHO 2003/07 PCTDepending on the design of the laser arrangement according to the invention, the cooling medium is one or more cooling elements 11/22/2004 - 6 - PHO 2003/07 PCT
zugeführt, auf denen z.B. die Halbleiterdioden angeord¬ net sind, wobei die Verwendung von Mikrokanal-Kühlern möglich ist, oder es werden elektrische und/oder optische Komponenten der Laseranordnung direkt vom Kühl e- dium umspült. Das eingesetzte Kühlmedium sollte von geringer Leitfähigkeit sein und eine geringe optische Absorption aufweisen, so dass optische Pfade eines Pumplichts und/oder Laserlichts durch das Kühlmedium geführt werden können. Bei den wie vorstehend geschützten Oberflächen kann reines, entionisiertes Wasser als Kühlmedium eingesetzt werden. Jedoch kann auch als Kühlmedium das flüssige Medium mit der den Korrosionsschutz erteilenden Substanz derart gewählt werden, dass es den genannten Anforderungen entspricht.fed, where for example, the semiconductor diodes are angeord ¬ net, the use of microchannel coolers is possible, or there are electrical and / or optical components of the laser array directly from the cooling e- dium lapped. The cooling medium used should be of low conductivity and have a low optical absorption, so that optical paths of a pump light and / or laser light can be guided through the cooling medium. Pure, deionized water can be used as the cooling medium for the surfaces protected as above. However, the liquid medium with the substance providing the corrosion protection can also be selected as the cooling medium in such a way that it meets the requirements mentioned.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Laseranordnung umfasst wenigstens ein Array aus Halbleiter-Laserdioden, vorzugsweise als Pumplichtquelle, die direkt oder indirekt vom Kühlmedium gekühlt wird. Diese können auf einem oder mehreren Kühlelementen angeordnet sein. Die Kühlelemente bestehen aus einem gut wärmeleitfähi- gen Material, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium. Zur Wärmeabfuhr werden diese Kühlelemente in einem Kühlkreislauf von einem Kühlmedium durchströmt. Das Kühlme- dium weist zumindest einen minimalen Anteil einer ionisierbaren Flüssigkeit, beispielsweise Wasser auf. Vorzugsweise besteht das Kühlmedium aus möglichst reinem und deionisiertem Wasser. Erfindungsgemäß sind die mit dem Kühlmedium in Kontakt kommenden Oberflächen des Kühlkreislaufs mit einer anorganischen oder organischen Schutzschicht überzogen. Diese Schutzschicht weist die folgenden Merkmale auf: 22.11.2004 - 7 - PHO 2003/07 PCTOne embodiment of the laser arrangement according to the invention comprises at least one array of semiconductor laser diodes, preferably as a pump light source, which is cooled directly or indirectly by the cooling medium. These can be arranged on one or more cooling elements. The cooling elements consist of a highly thermally conductive material, preferably copper or aluminum. In order to dissipate heat, a cooling medium flows through these cooling elements in a cooling circuit. The cooling medium has at least a minimal proportion of an ionizable liquid, for example water. The cooling medium preferably consists of as pure and deionized water as possible. According to the invention, the surfaces of the cooling circuit that come into contact with the cooling medium are coated with an inorganic or organic protective layer. This protective layer has the following characteristics: 11/22/2004 - 7 - PHO 2003/07 PCT
- passivierende Wirkung auf die Oberfläche, geringe Leitfähigkeit und geringe optische Absorption.- Passivating effect on the surface, low conductivity and low optical absorption.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht einenAnother embodiment of the invention sees one
Festkörperlaser vor, dessen Pumplichtquelle wenigstens ein Array aus Halbleiter-Laserdioden oder eine Bogenlampe aufweist. Diese Pumplichtquelle und noch weitere elektrische und optische Komponenten des Festkörperla- sers werden nun durch das Kühlmedium gekühlt. So kann beispielsweise auch das aktive Medium durch das Kühlmedium gekühlt werden. Ebenso können wahlweise verschiedene Spiegel und/oder Linsen in den Kühlkreislauf mit einbezogen sein.Solid state laser, the pump light source of which has at least one array of semiconductor laser diodes or an arc lamp. This pump light source and still further electrical and optical components of the solid-state laser are now cooled by the cooling medium. For example, the active medium can also be cooled by the cooling medium. Likewise, various mirrors and / or lenses can optionally be included in the cooling circuit.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung führt mindestens ein Teil eines optischen Pfades durch das Kühl- medium. So kann beispielsweise der optischen Pfad des Pumplichts oder auch der optischen Pfad des emittierten Laserlichts durch das Kühlmedium geführt sein.In another embodiment of the invention, at least part of an optical path leads through the cooling medium. For example, the optical path of the pump light or the optical path of the emitted laser light can be guided through the cooling medium.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schutzschicht durch Kontakt mit einer Lösung einer Substanz hergestellt worden, die aus einer der folgenden Stoffklassen ausgewählt ist: Silane, Flu- orsilane, Thioalkohole, difunktionelle organische Di- sulfide, Ethylendiamine, Phthalocyanine, Stickstoffhe- terocyclen.In a further advantageous embodiment of the invention, the protective layer has been produced by contact with a solution of a substance which is selected from one of the following classes of substances: silanes, fluorosilanes, thioalcohols, difunctional organic disulfides, ethylenediamines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles ,
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Substanz 6-Mercapto-l-hexanol . 22.11.2004 - 8 - PHO 2003/07 PCTIn a further advantageous embodiment of the invention, the substance is 6-mercapto-1-hexanol. 11/22/2004 - 8 - PHO 2003/07 PCT
In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Substanz Dimethylamin.In a still further advantageous embodiment of the invention, the substance is dimethylamine.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Korrosionsschutzes der Komponenten einer Laseranordnung, die wahlweise ein Array aus Halbleiter- Laserdioden oder eine Bogenlampe umfasst, die an einem Kühlkreislauf angeordnet sind, welcher von einem flüssigen Kühlmedium zur Wärmeabfuhr durchströmt wird, durch Vorsehen einer Schutzschicht durch Spülen des Kühlkreislaufs mit einer Lösung wenigstens einer der oben angegebenen Substanzen. A method according to the invention for producing corrosion protection of the components of a laser arrangement, which optionally comprises an array of semiconductor laser diodes or an arc lamp, which are arranged on a cooling circuit through which a liquid cooling medium flows for heat dissipation, by providing a protective layer by rinsing the cooling circuit with a solution of at least one of the substances specified above.

Claims

22.11.2004 - 9 - PHO 2003/07 PCTPatentansprüche 11/22/2004 - 9 - PHO 2003/07 PCT patent claims
1. Kühlmedium für eine Laseranordnung, deren Wärme von dem in einem Kühlkreislauf geführten Kühlmedium abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium aus einem flüssigen Medium besteht, das mindestens einen darin löslichen Zusatzstoff enthält, welcher die mit dem Kühlmedium in Kontakt kommenden Oberflächen des Kühlkreislaufs mit einer anorganischen oder organischen Schutzschicht überzieht, wobei der Zusatzstoff eine passivierende Wirkung auf die Oberflä- chen ausübt, eine geringe Leitfähigkeit aufweist und eine geringe optische Absorption aufweist.1. Cooling medium for a laser arrangement, the heat of which is removed from the cooling medium guided in a cooling circuit, characterized in that the cooling medium consists of a liquid medium which contains at least one additive soluble therein, which surfaces of the cooling circuit coming into contact with the cooling medium coated with an inorganic or organic protective layer, the additive having a passivating effect on the surfaces, having a low conductivity and having a low optical absorption.
2. Kühlmedium nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium auch in einem Festkörperlaser einsetzbar ist, wobei wenigstens ein Array aus Halbleiter-Laserdioden oder eine Bogenlampe als Pumplichtquelle ausgebildet ist und weitere, insbeson- dere elektrische und/oder optische Komponenten des Festkörperlasers durch das Kühlmedium gekühlt werden.2. Cooling medium according to claim 1, characterized in that the cooling medium can also be used in a solid-state laser, at least one array of semiconductor laser diodes or an arc lamp being designed as a pump light source, and further, in particular electrical and / or optical components of the solid-state laser the cooling medium can be cooled.
3. Kühlmedium nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium zumindest in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich eine sehr geringe Dämpfung 3. Cooling medium according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling medium has a very low attenuation at least in a predetermined wavelength range
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aufweist, so dass mindestens ein Teil des opti¬ schen Pfades des Pumplichts und/oder des emittierten Laserlichts durch das Kühlmedium geführt werden kann., such that at least can be passed through the cooling medium, a part of the optical path of the pumping light ¬ rule and / or the emitted laser light.
4. Kühlmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff wenigstens eine Substanz aus einer der folgenden chemischen Stoffklassen ist: Silane, Fluorsilane, Alkylthiole, difunktioneile organische Disulfide, Ethylendiamine, Phthalocyanine, Stickstoffheterocyclen.4. Cooling medium according to one of the preceding claims, characterized in that the additive is at least one substance from one of the following chemical classes: silanes, fluorosilanes, alkylthiols, difunctional organic disulfides, ethylenediamines, phthalocyanines, nitrogen heterocycles.
5. Kühlmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff 6-Mercapto-l-Hexanol ist.5. Cooling medium according to one of claims 1 to 3, characterized in that the additive is 6-mercapto-l-hexanol.
6. Kühlmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff Dimethylamin ist.6. Cooling medium according to one of claims 1 to 3, characterized in that the additive is dimethylamine.
7. Verfahren zum Betreiben einer Laseranordnung mit wenigstens einem Array aus Halbleiter-Laserdioden, bei dem die Wärme des Arrays mit einem in einem Kühlkreislauf geführten Kühlmedium abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmedium einer der Ansprüche 1 bis 6 eingesetzt wird.. 7. A method for operating a laser arrangement with at least one array of semiconductor laser diodes, in which the heat of the array is dissipated with a cooling medium guided in a cooling circuit, characterized in that a cooling medium of one of claims 1 to 6 is used.
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DAKHNOV P P ET AL: "Liquid coolants and optical filters for laser-, light-, and electronic technologies" PROCEEDINGS OF THE SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING SPIE-INT. SOC. OPT. ENG USA, Bd. 4761, 2002, Seiten 196-205, XP002338220 ISSN: 0277-786X *

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