角立方体式反射器制造技术

一个角立方体式反射器(1)用于以锐的偏转角(β)在激光射束空间反向的条件下向回反射激光射束，具有一入射反射器(RA)，一中间反射器(RB)和一出射反射器(RC)。所述入射反射器(RA)、中间反射器(RB)和出射反射器(RC)这样相互布置，使得沿着配属于角立方体式反射器(1)的入射射束路径(11)入射的激光射束沿着出射射束路径(13)反射，所述入射射束路径(11)与出射射束路径(17)在锐的偏转角(β)下在重叠区域(19)中相交，入射‑出射平面(7)通过入射射束路径(11)与出射射束路径(17)展开，并且所述中间反射器(RB)以角度且在空间上与入射‑出射平面(7)错开地布置。此外对于歪斜延伸的入射和出射射束路径(11，17)公开了相应激光射束反向。

Corner cube reflector

A corner cube reflector (1) is used to retract the reflected laser beam with the sharp deflection angle (beta) in the reverse direction of the laser beam space. It has an incident reflector (RA), an intermediate reflector (RB) and an exit reflector (RC). The incident reflector (RA), intermediate reflector (RB) and exit (RC) reflector such mutual arrangement, which belongs to the corner cube reflector along with (1) the incident beam path (11) laser beam incident along the exit beam path (13) reflection, the incident beam path (11) and the outgoing beam path (17) in the acute angle (beta) in the overlap region (19) in the intersection, the incident exit plane (7) through the incident beam path (11) and the outgoing beam path (17), and the intermediate reflector (RB) with angle and in the space and the incident exit plane (7) staggered arrangement. In addition, the corresponding laser beam reverses are disclosed for the oblique extension of the incident and ejection beam path (11, 17).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】角立方体式反射器
本专利技术涉及一种反射器、尤其在激光系统中使用的反射器。
技术介绍
例如在激光振荡器或激光增强系统或激光射束引导系统中传播的激光射束，由于影响传播的几何形状变化，可能沿着射束路径变化。例如在与光学元件或者介质(激光在这种介质中传播)相互作用时可能产生变化，并且沿着射束路径增强或者补偿。例如，与光轴横向构成的激光射束的射束特性可能在空间上和时间上变化。例如尤其自身形成的热透镜和其他热引起的光学路径长度变化用于这种相互作用，光学路径长度例如可能导致形成激光射束的像散或者其他像差或者导致失调。在特殊情况下也可能只在一个方向(例如水平或垂直)上主导地影响激光射束。一般在激光谐振器和激光增强系统中配置射束路径时并且一般在引导激光时考虑这种影响。例如设置激光射束的折叠配置和反向，它们例如可能由于屋脊棱镜或角立方体式反射器引起。一般屋脊棱镜以射束错位和相对于光轴的镜反射来反射激光射束。通过角立方体式反射器可以实现完整的空间反向，其对于横向的射束特性相应于180°的旋转。这种角立方体逆向反射器分别在三个相互正交布置的表面(即，在角立方体的三个侧面)上反射激光射束，其中在保持偏振的条件下在激光射束入射到一个表面上时、例如以与三个表面的交点间隔地实现平行的射束错位和空间反向。例如在美国专利8,014,433B2中对于具有有源反射镜的片状激光器与附加的透镜相结合或者在《OpticsLetters》38(24)S.5442(2013)中对于多通(Multipass)片状激光器增强器公开了在激光系统、例如激光谐振器和激光增强器中使用屋脊棱镜和角立方体逆向反射器。专利
技术实现思路
在此公开文件的一个方面提出的任务是，能够在一种激光系统中实现如下射束路径：所述射束路径具有对于上述的射束特性的干扰的降低的敏感度。本公开文献的另一方面提出的任务是，提供一种光学系统，其对于激光射束在入射的和反射的激光射束方面引起在给定的位置、例如激光介质的增强区上的空间反向。本公开文献的另一方面提出的任务是，对于短脉冲激光系统提供紧凑的增强射束路径。这些任务中的至少一个任务通过根据权利要求1所述的角立方体式反射器和根据权利要求12所述的激光系统解决。在从属权利要求中说明改进方案。在本公开文件的一个方面中，角立方体式反射器——用于以锐的偏转角在激光射束空间反向的条件下向回反射激光射束——具有入射反射器，中间反射器和出射反射器。所述入射反射器、中间反射器和出射反射器这样相互布置，使得沿着配属于角立方体式反射器的入射射束路径入射的激光射束沿着出射射束路径反射，所述出射射束路径在重叠区域中经过入射射束路径，所述入射射束路径的和出射射束路径的到旋转平面上的投影——所述旋转平面在平行于入射射束路径、平行于出射射束路径并且延伸通过相对于入射射束路径和相对于出射射束路径的最短距离的中点——在旋转平面上以锐的偏转角相互延伸，所述中间反射器以相对于精确的角立方体逆向反射器改变的倾斜角布置，并且通过中间射束路径与中间反射器的表面交点给定的中间反射器参考点以与旋转平面的相对于精确的角立方体逆向反射器改变的距离布置。在另一方面中，一种角立方体式反射器——适合用于以锐的偏转角在激光射束空间反向(并且相应地获得偏振)的条件下向回反射激光射束——具有入射反射器、中间反射器和出射反射器。所述入射反射器、中间反射器和出射反射器这样相互布置，使得沿着配属于角立方体式反射器的入射射束路径入射的激光射束沿着出射射束路径反射，其中，所述入射射束路径与出射射束路径以锐的偏转角在重叠区域中相交，入射-出射平面通过入射射束路径和出射射束路径展开，并且所述中间反射器以一角度且在空间上与入射-出射平面错开地布置。在此(配属的)入射-出射平面可以基本上平行于例如激光振荡器的射束平面取向。在另一方面中，一种激光系统具有增强单元，所述增强单元具有激光介质和角立方体式反射器，该激光介质具有可由泵浦激光系统激励的增强区域。该激光系统还具有射束引导单元，该射束引导单元提供射束路径，所述射束路径延续到激光介质的增强区域中。所述角立方体式反射器这样布置，使得尤其无光学器件的、在经过激光介质以后形成的射束路径区段形成角立方体式反射器的入射射束路径，并且偏转角和射束路径长度这样调节，使得所述重叠区域至少部分地落入到增强区域中。在此，关于角立方体式反射器一般理解为与角立方体逆向反射器相似的装置，其中，以棱镜-反射器布置的形式，三个单个反射器有针对性地不是精确地相互正交地取向，其中，这样实现取向，使得对于以锐的角度β相互延伸的入射和出射射束路径引起射束反向。尤其在入射反射器、中间反射器和出射反射器上以角度实现反射，它们相互结合主要导致激光射束的空间反向。所述反射尤其可以通过变换矩阵M描述，使得对于入射偏振P_ein得到出射偏振P_aus，所述出射偏振P_aus相应于反向的入射偏振P_ein，其中，在例如5°的反向时在线偏振旋转时根据应用可能出现误差范围。在示例性的描述中，入射的射束方向通过k矢量k_ein和所属的偏振P_ein定义。在角立方体式反射器中三次反射后得出变换M，所述变换M具有相应的射束参数k_aus＝M*k_ein和P_aus＝M*P_ein，其中，和n_A,n_B,n_C是在反射镜上的法向单位矢量，并且是并向量积(dyadischeProdukt)。在精确的角立方体逆向反射器(即所有三个正交矢量是成对相互垂直的)的情况下M＝-1，即，存在精确的反向。在一般情况下所述反向通过围绕轴线的旋转R(θ,ω)定义，由此单位矢量ω与角度θ组合。在此可以交换反向和旋转的顺序。在相交的射束、即角立方体式反射器的特殊情况下和在偏振以180°(在横向于射束的平面中)精确地旋转时，单位矢量ω是入射-出射平面的法向矢量，角度θ＝-β(负号，因为在垂直向上指向的单位矢量的情况下的旋转，否则逆时针方向)。用于旋转矩阵的一般的矢量v和w的示例表述为R(θ,ω)＝exp(θK(ω))，具有叉积矩阵K(v):＝[0-v3v2；v30-v1；-v2v10]，所述叉积矩阵具有特性K(v)*w＝v×w。整个变换矩阵能够相应地以M＝-exp(θK(ω))表示，或者在特殊情况下在lmn坐标系(对于坐标见图1)中以具有e_n单位矢量的M＝-exp(-βK(e_n))表示。所述入射反射器、中间反射器和出射反射器例如可以这样相互布置，在经线偏振的激光射束以垂直于(或者处于)入射-出射平面中的入射偏振方向入射时，反射的激光射束具有垂直于(或者处于)入射-出射平面的出射偏振方向，其基本上与入射偏振方向反向。一般给激光射束可以配属垂直于传播的平面中的入射偏振方向和出射偏振方向，其中，所述入射偏振方向和出射偏振方向以177°至183°的角度范围、尤其以180°±2°的角度范围中的角度相对于入射偏振方向旋转。例如，所述角立方体式反射器可以引起激光射束在177°至183°角度范围中的旋转类型。在一些实施方式中，锐的偏转角可以小于7°，例如处于2°至5°的范围中。此外，入射反射器与出射反射器之间的射束错位可以处于3mm至75mm的范围。在一些实施方式中，所述入射反射器和出射反射器关于垂直于入射-出射平面延伸通过中间反射器和重叠区域的对称平面相互对称地布置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角立方体式反射器(1)，其用于以锐偏转角(β，β’)在激光射束空间反向的条件下向回反射激光射束，所述角立方体式反射器具有入射反射器(RA)，中间反射器(RB)和出射反射器(RC)，其中所述入射反射器(RA)、中间反射器(RB)和出射反射器(RC)这样相互布置，使得沿着配属于所述角立方体式反射器(1)的入射射束路径(11)入射的激光射束沿着出射射束路径(17)反射，所述出射射束路径(17)在重叠区域(19)中经过所述入射射束路径(11)，所述入射射束路径(11)和所述出射射束路径(17)到旋转平面(R)上的投影(11'，17')在所述旋转平面(R)中相互以锐的偏转角(β，β')延伸，所述旋转平面平行于所述入射射束路径(11)、平行于所述出射射束路径(17)并且通过相对于所述入射射束路径(11)和相对于所述出射射束路径(17)的最短距离的中点(D)延伸，所述中间反射器(RB)以相对于精确的角立方体逆向反射器改变的倾斜角布置，并且通过中间射束路径(13，15)与所述中间反射器(RB)的表面的交点给定的中间反射器参考点(B)以与所述旋转平面(R)的相对于所述精确的角立方体逆向反射器改变的距离(d2)布置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.06 DE 102015107040.51.一种角立方体式反射器(1)，其用于以锐偏转角(β，β’)在激光射束空间反向的条件下向回反射激光射束，所述角立方体式反射器具有入射反射器(RA)，中间反射器(RB)和出射反射器(RC)，其中所述入射反射器(RA)、中间反射器(RB)和出射反射器(RC)这样相互布置，使得沿着配属于所述角立方体式反射器(1)的入射射束路径(11)入射的激光射束沿着出射射束路径(17)反射，所述出射射束路径(17)在重叠区域(19)中经过所述入射射束路径(11)，所述入射射束路径(11)和所述出射射束路径(17)到旋转平面(R)上的投影(11'，17')在所述旋转平面(R)中相互以锐的偏转角(β，β')延伸，所述旋转平面平行于所述入射射束路径(11)、平行于所述出射射束路径(17)并且通过相对于所述入射射束路径(11)和相对于所述出射射束路径(17)的最短距离的中点(D)延伸，所述中间反射器(RB)以相对于精确的角立方体逆向反射器改变的倾斜角布置，并且通过中间射束路径(13，15)与所述中间反射器(RB)的表面的交点给定的中间反射器参考点(B)以与所述旋转平面(R)的相对于所述精确的角立方体逆向反射器改变的距离(d2)布置。2.根据权利要求1所述的角立方体式反射器(1)，其中，所述改变的距离(d2)尤其对于相交的入射和出射射束路径(11，13)大于通过所述入射射束路径(11)与所述入射反射器(RA)的表面的交点给定的入射反射器参考点(A)与通过所述出射射束路径(17)与所述出射反射器(RC)的表面的交点给定的出射反射器参考点(C)的距离的一半的3-1/2倍或者尤其对于歪斜的入射和出射射束路径(11，13)大于通过所述入射射束路径(11)与所述入射反射器(RA)的表面的交点给定的入射反射器参考点(A)到所述旋转平面(R)上的投影与通过所述出射射束路径(17)与所述出射反射器(RC)的表面的交点给定的出射反射器参考点(C)到所述旋转平面(R)上的投影的距离的一半的3-1/2倍。3.根据权利要求1或2所述的角立方体式反射器(1)，其中，所述入射射束路径(11)与所述出射射束路径(17)以锐的偏转角(β)在重叠区域(19)中相交，通过所述入射射束路径(11)与所述出射射束路径(17)展开入射-出射平面(7)，并且所述旋转平面(R)是所述入射-出射平面(7)。4.根据上述权利要求中任一项所述的角立方体式反射器(1)，其中，所述入射反射器(RA)、所述中间反射器(RB)和所述出射反射器(RC)这样相互布置，使得在具有入射偏振方向(21)的线偏振激光射束入射的情况下给定出射偏振方向(23)，该出射偏振方向与所述入射偏振方向(21)基本上反向，其中尤其在所述入射射束路径(11)与所述出射射束路径(17)相交的情况下，所述入射偏振方向(21)垂直于所述入射-出射平面(7)或者处于所述入射-出射平面中，并且反向的出射偏振方向(23)同样垂直于所述入射-出射平面(7)或者处于所述入射-出射平面中并且尤其在所述入射射束路径(11)与所述出射射束路径(17)歪斜延伸的情况下，所述入射射束路径(11)与所述出射射束路径(17)以相同的距离(dmin/2)平行于所述旋转平面(R)地延伸，并且所述入射偏振方向(21)垂直于或平行于所述旋转平面(R)，并且反向的出射偏振方向(23)同样垂直于或平行于所述旋转平面(R)。5.根据上述权利要求中任一项所述的角立方体式反射器(1)，其中，所述出射偏振方向以177°至183°的角度范围、尤其以180°±2°的角度范围中的角度相对于所述入射偏振方向旋转，和/或其中，所述角立方体式反射器(1)引起所述激光射束、尤其横向的射束特性在177°至183°的角度范围、尤其在180°±2°的角度范围中旋转，和/或其中，所述锐的偏转角(β)小于10°、例如处于2°至6°的范围中，和/或其中，所述入射反射器参考点(A)与所述出射反射器参考点(C)之间的射束错位处于3mm至75mm的范围中。6.根据上述权利要求中任一项所述的角立方体式反射器(1)，其中，所述入射反射器(RA)和所述出射反射器(RC)关于垂直于所述入射-出射平面(7)延伸通过所述中间反射器(RB)和所述重叠区域(19)的对称平面(P)相互对称地布置和/或，所述中间反射器(RB)的法向矢量基本上处于所述对称平面(P)中。7.根据上述权利要求中任一项所述的角立方体式反射器(1)，其中，基于笛卡尔坐标系，所述激光射束的射束轴线在所述入射反射器(RA)上的入射点存在于位置(s,0,s/2)上的所述入射反射器参考点(A)上，并且所述激光射束的射束轴线在所述出射反射器(RC)上的入射点存在于位置(0,s,s/2)上的所述出射反射器参考点(C)上，所述入射射束路径(11)和所述出射射束路径(17)相对于空间对角线(V)以所述偏转角(β)的一半在包括所述入射反射器参考点(A)、所述出射反射器参考点(C)以及所述空间对角线(V)的所述入射-出射平面(7)中延伸，并且所述中间反射器(RB)处于位置(s/2*f(beta),s/2*f(beta),z)上的所述中间反射器参考点(B)上，其中，所述入射反射器(RA)、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·弗莱施哈克尔，
申请(专利权)人：通快激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE