用于放大激光束的设备制造技术

提供了一种用于放大激光束（10）的设备（21）。设备（21）包括：至少一个放大器室（22），在所述放大器室（22）中提供激光激活材料；至少一个透射光学部件（23），其限定出放大器室（22），且布置成：相对于垂直于激光束（10）的光轴（26）定向的平面成倾斜角度（α）；以及至少一个检测单元（24）。激光束（10）由透射光学部件反射成向后反射的激光束（27），且检测单元（24）布置成能够检测向后反射的激光束（27）。

【技术实现步骤摘要】
用于放大激光束的设备
本专利技术涉及一种用于放大激光束的设备，尤其涉及一种激光束在各个的放大级中被分析的设备。
技术介绍
特别地，由多级放大器系统形成的用于放大激光束的设备是已知的。为了分析每个放大级之间的激光束，这些设备使用附加的部分透射构件、例如部分透射镜。但是，使用这些部分透射镜意味着必须设置附加的元件。然而，由于附加的元件的使用，因此结构因为附加的元件以及附加的空间是必需的而变得更加昂贵。此外，由于镜的部分透射，难以冷却镜的背面。然而，当使用激光束时，光束还可能沿相对于激光束的相反的方向传播。这些反向光束可由于“自激射”或前向光束在激光系统的元件上的反射、或当处理目标时由于从该目标的反射而产生。为了分析这些反向光束，需要例如另外的部分透射镜。
技术实现思路
本专利技术所基于的目的是消除上述缺点，并提供一种用于放大激光束的设备，尤其是提供一种具有简单的结构的设备，其中，所述设备实现紧凑的设计，且所述设备包括减少了数量的元件。该目的由根据权利要求1的设备实现。进一步的发展是从属权利要求的主题。通过提供根据权利要求1的设备，激光束在为允许激光束通过而设的透射光学部件处被部分地向后反射。向后反射的光束在放大器室内被导向至检测单元。因此，所述设备可被紧凑地设计，并可使用减少了数量的元件。附图说明本专利技术借助于参考附图的实施例来阐述。图1示出了一个实施例中的CO2气体激光器，且所述激光器弯曲成方形形状；图2是用于放大激光束的设备的第一实施例的大体的图示，所述设备具有在放大器室内的检测单元；图3是具有在放大器室外部的检测单元的设备的第二实施例的大体的图示；图4是具有两个邻接的放大器室的设备的第三实施例的大体的图示；图5是具有三个邻接的放大器室的设备的第四实施例的大体的图示；图6是具有在放大器室中的偏转镜的设备的大体的图示；图7是设备中的光束路径的大体的图示，其中，偏转镜被用于激光束和被反射的光束；图8示出了具有两个偏转镜的设备的另一替代性实施例的光束路径；以及图9是设备的另一实施例的大体的图示，前向和反向激光束在其中被分析。具体实施方式图1中示出的CO2气体激光器1包括弯折成方形形状的具有四个激光发射管3的激光谐振器2，所述四个激光发射管互相邻接，并借助于拐角型壳体4、5互相连接。沿激光发射管3的轴线方向行进的激光束6以点划线示出。在拐角型壳体4中的偏转镜7分别用于将激光束6偏转大约90°。在拐角型壳体5中，布置了后镜8和部分地透射激光波长的解耦镜9。后镜8形成为对激光波长具有高反射性，且该后镜将激光束6反射大约180°，从而使激光束再次经过激光发射管3。激光束6的一部分在部分透射的解耦镜9处从激光谐振器2解耦出来，其他被反射的部分保留在激光谐振器2中并再次经过激光发射管3。借助于解耦镜9从激光谐振器2解耦出来的激光束用附图标记10表示。在弯折的激光谐振器2的中心处，通过用于激光气体的供送管路12连接于拐角型壳体4、5的径流式风扇11被布置为激光气体的压力源。排气管路13在排气壳体14和径流式风扇11之间延伸。在激光发射管3内以及在供送和排气管路12、13中的激光气体的流动方向借助于箭头示出。激光气体的激发借助于邻近激光发射管3布置的电极15完成。图2示出了用于放大激光束10的设备21的第一实施例的大体的图示。设备21包括放大器室22，在所述放大器室22中提供激光激活气体。在该实施例中，CO2被提供作为激光激活气体。在替代性实施例中，也可提供其他气体（例如氩气或氪气亦或混合气体）或固态激光器。放大器室22大体构造为激光谐振器2。然而，此处不产生激光束10，而是输入其中的激光束10被放大。激光束10具有光轴26。用于放大激光束10的设备21大体设有四个放大级。根据要求和技术因素，可配置更多或更少的放大级。替代性地，激光束10可在放大器室22中产生。放大器室22包括限定出放大器室22的端面窗/端面镜片（endwindow），所述端面窗作为透射光学部件23，激光束10通过所述透射光学部件透射到放大器室22之外。也设置了激光束10进入放大器室22中所通过的端面窗（未示出）。透射光学部件23在该实施例中是金刚石窗/金刚石镜片（diamondwindow）。透射光学部件23包括第一表面23a和第二表面23b。第一表面23a朝向激光束10，且在该实施例中所述第一表面被指向放大器室22的内部。第二表面23b与第一表面23a相反。透射光学部件23布置成：使朝向激光束10的第一表面23a布置成斜的，且它相对于与激光束的光轴26相垂直的平面具有倾斜角度α。倾斜角度α不是0°。以倾斜角度α倾斜的定位使激光束10在透射光学部件23处部分地反射，并产生向后反射的激光束27。除此之外，由于倾斜的定位，因此自激振荡/自激射被防止。在该实施例中，角度α为3°±0.5°，但替代性地，该角度可处于1°至20°的范围内。角度α最大可大到使圆偏振的激光束的偏振基本上不改变，且该角度必须至少大到使向后反射的激光束27以一定距离从激光束10分离。金刚石窗尤其适合于高的脉冲功率和中等功率。替代性地，可设置其他合适的端面窗代替金刚石窗。例如，可使用由硒化锌制成的端面窗。第一表面23a和第二表面23b在该实施例中没有涂层。然而，第一表面23a和/或第二表面23b可涂以仅部分地反射激光束10的很小部分的部分反射的涂层或防反射涂层。防反射涂层具有0.01%至0.5%的残余反射度。在替代性实施例中，第一表面23a和第二表面23b具有相似或不同的反射度。通过不同的反射度，可增加从一侧到另一侧的对比度。否则，当使用几乎平面平行的窗/镜片基板时，形成严重的干涉条纹，且在窗/镜片的大楔形角度的情况下，将观察到两个测量点。此外，替代性地，不同的波长可被不同地反射。第一表面23a和第二表面23b以平坦的形状形成。在替代性实施例中，表面23a、23b也可以弯曲成使它们仅影响向后反射的激光束27。例如，如果曲率相同，仅向后反射的激光束27被影响（例如被聚焦）。然而，如果曲率不同，激光束10和向后反射的激光束27以不同的方式被影响。图2中示出的设备21还包括检测单元24。向后反射的激光束27通过透射光学部件23相对于激光束的光轴26的倾斜的定位被指向检测单元24，且该向后反射的激光束由检测单元24分析。在替代性实施例中，检测单元24通过不同的检测器部分同步地分析向后反射的激光束27。例如，检测平均功率以及借助于快速功率计脉冲功率和脉冲能量。借助于摄像机检测近场中的模态振型和远场中的模态振型。借助于摄像机或象限检测器检测指向。借助于Shack-Hartmann传感器检测波形。检测单元24的检测器仅需要很低的功率。因此，借助于分光器将向后反射的激光束27分到一个或多个检测单元24的不同的检测器上，可同时提供多个分析。在图2中示出的实施例中，检测单元24布置在放大器室22的内部。图3中示出了第二实施例的大体的图示。此处，检测单元24布置在放大器室22的外部。同样由激光束10在透射光学部件23处的部分反射产生的向后反射的激光束27在该实施例中通过另一窗/镜片30射到放大器室22之外，且该向后反射的激光束由检测单元24分析。图4中示出的设备21的第三实施例示出了第一实施例的放大器室22，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于放大激光束（10）的设备（21），所述设备包括：至少一个放大器室（22），在所述放大器室中具有激光激活材料；至少一个透射光学部件（23），所述透射光学部件界定所述至少一个放大器室（22），且相对于与激光束（10）的光轴（26）垂直定向的平面成倾斜角度（α）地布置；以及检测单元（24），所述检测单元布置成能够检测在透射光学部件（23）处向后反射的激光束（27）。

【技术特征摘要】
2012.03.30 DE 102012205308.51.一种用于放大激光束(10)的设备(21)，所述设备包括：至少一个放大器室(22)，在所述放大器室中具有激光激活材料；至少一个透射光学部件(23)，所述透射光学部件界定所述至少一个放大器室(22)，且相对于与激光束(10)的光轴(26)垂直定向的平面成倾斜角度(α)地布置；以及检测单元(24)，所述检测单元布置成能够检测在透射光学部件(23)处向后反射的激光束(27)，其特征在于，设置至少一个偏转镜(29)，所述偏转镜将向后反射的激光束(27)偏转到检测单元(24)上，偏转镜(29)布置成所述偏转镜既偏转向后反射的激光束(27)也偏转激光束(10)，以及激光束(10)和被偏转的激光束(10′)形成偏转平面，且透射光学部件(23)布置成向后反射的激光束(27)在偏转平面之外投射在偏转镜(29)上。2.如权利要求1所述的设备(21)，其特征在于，所述激光激活材料是激光激活气体。3.如权利要求1或2所述的设备(21)，其特征在于，所述倾斜角度(α)最小为1°，且最大为20°。4.如权利要求1或2所述的设备(21)，其特征在于，所述检测单元(24)布置在所述至少一个放大器室(22)的外部。5.如前述权利要求2所述的设备(21)，其特征在于，邻近放大器室(22)设置至少一个附加的放大器室(22)或至少一个附加室(28)，所述至少一个附加的放大器室(22)或至少一个附加室(28)包括的气体成分和/或压力不同于放大器室(22)中的气体成分和/或压力。6.如前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·舒尔茨，O·米勒，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：