 | Newsletter – Nr 5
| |
Wie funktioniert eigentlich ein Auskoppelspiegel?
Die wesentlichen Bestandteile eines Lasers sind die elektrische Stromversorgung und der optische Resonator.
Im Resonator, der durch Spiegel begrenzt wird, findet die Lichtverstärkung (LASER = Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung) statt. Das im Lasermedium (z.B. in Flüssigkeiten, Gasen oder Festkörpermaterialien) erzeugte Licht wird zwischen den Resonatorspiegeln hin- und herreflektiert und dabei verstärkt. Nach dem so genannten (elektrisch- und op- Resonator ein Gleichgewichtszustand der sich dort aufbauenden Laserleistung erreicht; diese (sogenannte Intra-Cavity- oder Resonatorleistung) ist u.a. abhängig von der Resonatorgüte. |
| |
|
Die Güte eines Laserresonators wird wiederum durch den Auskoppelgrad des teildurchlässigen Auskoppelspiegels beeinflusst. Diese eher unscheinbare optische Komponente muss bei Hochleistungslasern (z.B. einem CO2-Laser mit 5 - 6 kW kontinuierlicher Ausgangsleistung) extremen Anforderungen genügen. Dabei hängt die Resonatorleistung (Intra-Cavity-Leistung) entscheidend vom Reflexionsgrad des Auskoppelspiegels ab. Je höher dieser ist, je mehr Laserleistung wird (bis zu einer Sättigungsgrenze) im Resonator "gespeichert".
Diese Resonatorleistung kann sehr hohe Werte erreichen (z.B. bei falscher Dimensionierung der Reflexionseigenschaften des Auskoppelspiegels) und u.U. zur Zerstörung des Laserresonators führen.
Der typische Auskoppelspiegel ist eine für die Laserstrahlung mehr oder weniger transparente optische Komponente, die allerdings bei genauer Betrachtung eine kompliziert aufgebaute Präzisionsoptik darstellt. Es wird erwartet, dass in dieser Optik, obwohl z.B. 5000 W Laserleistung durch sie hindurch gehen (und ca. 10.000 W innerhalb des Resonators auf ihn einwirken), maximal 5 W (nur 0,1 % der Ausgangsleistung) absorbiert werden, weswegen sich die Erwärmung einer solchen Optik – selbst bei höchsten Leistungen – in Grenzen hält.
Entscheidend dafür ist – neben der hohen Qualität des Spiegel-Substratmaterials, welches bei II-VI mit äußerst aufwändiger Technologie selbst hergestellt wird – der Aufbau der optischen Dünnschichtsysteme. Diese weisen sowohl Antireflex-(AR) als auch Teil- (oder Partial- ) Reflexeigenschaften auf, sind aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut und jeweils nur wenige Mikrometer dick.
Bedingung für ein einwandfreies Funktionieren eines Auskoppelspiegels für Hochleistungslaser ist – neben niedrigsten Absorptionswerten – eine sehr hohe Oberflächengüte (z.B von lediglich 1/100 bis 1/ 20 der Laserwellenlänge) und extrem geringe Rauhigkeiten zur Vermeidung von Streulicht-Verlusten. Die Oberflächenqualität und -Formtreue bestimmt außerdem den "Mode", und damit die Qualität und Fokussierbarkeit der Laserstrahlung. |
|
|
| Ihr Ansprechpartner: |
| Manfred Berger (Tel.: 06151-8806-29, E-mail: mberger@ii-vi.de) |
| |
|
