本发明专利技术涉及激光器结构和用于这种激光器结构的谐振元件。在包括至少一个用于产生激光发射的激光介质（２’）、具有长度为至少２０ｃｍ的光路（ＳＧ）和至少一个端面镜（６’）的激光谐振器的激光器结构中，光路（ＳＧ）在激光谐振器中至少部分由自由空间光学元件构成。设置在光路中的谐振元件（９）具有至少两个光学表面，作为与通过光路（ＳＧ）而引导的光进行交互的表面，其中这些光学表面按照使它们在以误差角倾斜时基本上获得对所述光路（ＳＧ）的相同引导作用但是却符号相反的方式彼此刚性连接并可以在所述光路（ＳＧ）中一同调节，从而实现倾斜误差的相互补偿。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器结构，具体来讲，涉及一种用于产生或放大飞秒脉冲或皮秒脉 冲的激光器结构，以及一种布置在这种激光器结构的激光谐振器的光路中的谐振元件。
技术介绍
超短脉冲激光器系统，即，能够产生或者放大特征脉冲持续时间在飞秒级或皮秒 级的激光脉冲的激光器结构(laser arrangement)，早已从现有技术的各种实施方式为公 众所知，飞秒激光和皮秒激光被用在越来越多的各种应用场合。这种激光器系统利用了具 有两个镜元件和激光介质的腔(cavity)或者激光谐振器，这两个镜元件限定了光路。这 里，模式耦合的飞秒激光和皮秒激光一般采用所谓的拉长腔(extended cavity)，其具有多 个用于引导光的反射元件，光路的折叠保证了所希望的设计紧凑性。当脉冲重复频率要落 在MHz范围时，例如在典型的脉冲重复频率落在1-120MHZ范围时，这种设计是尤其相关的。 为了保持实用的紧凑型，这样的重复频率需要利用这种具有两个或多个偏转镜或折反镜的 拉长腔，所述镜是弯曲的，但也可以被设计为平面的。这种激光器结构的典型谐振器在某些元件中具有50 μ rad的灵敏度，即，在(不希 望有的)元件以该角度偏离最佳状态时，出现了达到几个百分比的可察觉的功率损耗。在组装激光谐振器时，通常将其镜安置在作为底座件的共同的(基)板、共同的整 体座或共同的稳定(基)杆上。通常，实际的镜由涂在大多由玻璃构成的基板上的实际镜 涂层构成，该镜首先镶嵌在大多是金属的镜座中，而镜座又被固定在底座或底座件上。此时 出现的问题是，必然牵涉到至少两种不同的材料，一方面是作为镜基板的玻璃，另一方面是 金属如铝和不锈钢。这些材料的热膨胀相差很大，因此温度变化导致应力和/或相对偏移。因此，高于50 μ rad的角度稳定性在组装具有不同膨胀系数的材料时在技术上是 难以做到的或者只能非常费事地做到，在此，必须考虑在经过几年时间后的环境影响和变 化。要遵守的通常条件是，在一头有IOmm膨胀的镜面(相对另一头)允许最大偏差0.5μπι， 这对应于上述的50 μ rad倾斜灵敏度。人们要考虑多个镜元件可能会叠加它们的误差，结 果，对于这些镜的稳定性要求提高了许多。铣削或钻孔的金属表面的表面粗糙度通常为Ra =0. 4 0. 85 μ m，因此一般无法提供所期望的安放精度。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供具有拉长腔的改进激光器结构，尤其用于产生飞秒脉冲或皮 秒脉冲。另一个任务是提供这样的激光器结构，其即使在较长的时间内也具有增强的鲁棒 性和功率参数稳定性。本专利技术的另一个任务是提供一种激光器结构，其对基板或底座的弯曲或变形反应 很小，因此对于外界影响如温度、机械应力或玻璃压力或空气压力也不敏感。另一个任务在于提供一种激光器结构，在该激光器结构中，谐振元件的倾斜灵敏度如此得以补偿，即，所出现的有效光在照射位置上不变或没有明显变化。这些任务通过权利要求1或15的主题或从属权利要求的主题来完成或加以改进。本专利技术涉及在具有拉长腔或加长激光谐振器的激光器结构的光路中的谐振元件 的设计和使用。在此情况下，按照本专利技术，至少两个限定了激光谐振器的或本身位于其光路 中且影响光路的部件组合成一个共同的谐振器元件，该谐振器元件整体安装在光路中，尤 其是按照可偏移或可调节的布置方式。这些部件的呈透射面和/或反射面形式的光学表面 如此相互固定关联并且在光路中可共同调节，即，光学表面在本身分别以误差角度倾斜时 基本实现了对光路引导的相同作用，但具有相反的符号，从而可以实现对倾斜误差的达到 至少50%尤其高于75%的相互补偿。因此，因使用专门的光学用谐振元件而引起的失调或 错误调节的问题得以解决。此外，组成这样的谐振元件的部件的选择以及在谐振器布局中 的作用的计算可以基于已知的方法来进行。激光器腔的元件此时在考虑了针对谐振器设计 的具体做法来如此选择和布置，即，元件的倾斜灵敏度成倍降低，因此尽管采用了非最佳的 光学机械支架，仍然得到了长期稳定的激光器。这种已知的方法是作为倾斜灵敏度计算方法的AB⑶EF方法，例如在Siegman Anthony Ε.白勺“Lasers”巾(University Science Books,1986,Pages 607-614)巾白勺。 在那里描述了用于计算激光腔的ABCD矩阵计算方法扩展成所谓的ABCDEF计算方法，由此 能借助矩阵单元“F”来计算谐振器的倾斜灵敏度。在谐振器中，装有假想的折反镜元件，其 具有包括以下值的3X3矩阵ABCDEF(100y rad) = {Α, B, E ；C, D, F ；0,0,1} = {1,0,0 ；0，1,2 · 10-4 ；0,0,1}在此情况下，给F分配一个具体角度倾斜值F = 2 · 10_4，这对应于光轴倾斜 了 200yrad。现实中，这对应于将(假想的)平面折反镜安装在谐振器内插入了矩阵 AB⑶EF(IOOyrad)的对应位置，该折反镜元件在现实中以100 μ rad误差角失调而离开最 佳位置。在反射时出现了这样一个偏转角度，它是误差角的两倍。因此，F = 2 · 10_4是误 差角100 μ rad = 1(Γ4的两倍。基于AB⑶EF方法并利用在谐振器位置ζ插入的误差调节元件AB⑶EF (100 μ rad) 来计算谐振器轴给出了光轴的初始坐标，其在一个谐振周期中又是“自主”形成的(自身矢 量确定)。这将用两个轴光束初始值(r，r’ )来表示，其中当没有出现谐振器失调时，即所 有元件E和F分别为零时，(r，r’)= (0,0) 0 一个元件或折叠元件在谐振器中的某位置ζ 处的失调或误差角对激光器功率的影响可以从“自身轴线”(r，r’ )算出，做法是，其从谐振 器起点到激光介质(又借助ABCDEF方法)作为光束传播。如果轴光束在激光介质位置上 由(r_med，r_med’ )给定，则尤其值r_med确定了在激光介质上的光轴与最佳状态的偏移， 在这里，最佳状态由r_med = 0给定。与存在于那里的理论模式半径w_med相关的光轴离 开最佳点的相对偏移于是产生针对具体失调的激光谐振器调整灵敏度的定性指标。这以％ 为单位表示。在使用误差调节元件AB⑶EF(100 μ rad)时的20%的值(即r_med/w_med = 0. 2 = 20%)或甚至50%以上的值一般产生可察觉的倾斜灵敏度，高许多的值产生了不希 望有的高的倾斜灵敏度。激光器的输出光束的光束姿势参数是有意义的，因为激光器一般被集成到光学应 用系统中，该系统具有用于入射激光的就其在某个点上的姿势，即位置和角度的允许公差。 因此，除了元件倾斜对激光器功率的影响外，光束姿势参数相对在激光器耦合输出镜上的光轴变化了多少是有意义的。这可以用相同方法即借助轴光束初始值(r，r’ )经激光器传 播到耦合输出镜而借助ABCDEF矩阵计算来计算，只要耦合输出镜本来不相等地对应于谐 振器起点即可。也可以结合所示的形式来观察至少两个倾斜灵敏度相反的部件或其光学表面按 照本专利技术结合成一个不灵敏的共同谐振元件。在此情况下，出现两个部件，它们借助其光学 表面在倾斜误差角时获得相同的或至少基本相同的作用，但具有相反符号。要注意的是，目前的计算只描述了绕元件自身轴线的倾斜。所提本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种特别用于产生或放大飞秒脉冲或皮秒脉冲的激光器结构，该激光器结构至少包括：激光介质（２，２’），其用于产生激光发射；激光谐振器，其具有长度至少为２０厘米特别是大于５０厘米的光路（ＳＧ）并且具有至少一个端面镜（６’）；其中，所述激光谐振器内的所述光路（ＳＧ）至少部分地由自由空间光学元件构成，该激光器结构的特征在于，包括设置在所述光路中的谐振元件（９，９’，９”，９”’），该谐振元件具有至少两个特别是分开的光学表面，作为与通过所述光路（ＳＧ）而引导的光进行交互的表面，并且其中，所述至少两个光学表面特别是按照使它们在以误差角倾斜时基本上获得对所述光路（ＳＧ）的相同引导作用但是却符号相反的方式彼此刚性连接并一同布置在所述光路（ＳＧ）中，特别是使它们能够一同调节，从而实现了倾斜误差的相互补偿，特别是关于偏移敏感的基准点达到至少５０％，优选达到７５％以上。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔科普夫，
申请(专利权)人：高Q技术有限公司，丹尼尔科普夫，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]
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