182699. lajstromszámú szabadalom • Megvilágító reflektor impulzus üzemű szilárdtest lézerekhez
3 182699 4 A találmány tárgya megvilágító reflektor impulzus üzemű szilárdtest lézerekhez. Ilyen megvilágító reflektorokat alkalmaznak hordozható szilárdtest lézereknél távmérésre és mikromegmunkálásra. Mint ismeretes, az utóbbi egy-két évtizedben a 5 lézerkutatások kiterjedtek a szilárdtest lézerek gyakorlati alkalmazhatóságára. Ezeknél a szilárdtest lézereknél elsősorban a Nd:YAG-kristályok (neodimium: yttrium-alumínium-gránát) kerültek alkalmazásra, melyet egy reflektáló felületen belül villanó 10 lámpával vagy kripton ívlámpával világítanak meg (pumpálnak). Az így elkészített ún. megvilágító reflektort egy rezonátorban helyezik el és a felhasználásra kerülő lézerfényt az egyik rezonátor tükrön vezetik ki. Ezen Nd:YAG lézerek lehetnek impulzus- 15 vagy folytonos üzeműek és az ezekből kivehető teljesítmény 100 mW-tói 1 kW-ig terjedhet folytonos üzem esetén. Impulzus üzemű szilárdtest lézerekből kivehető teljesítmény ugyancsak néhány száz mJ-től néhány száz J-ig terjedhet. Ezen nagyobb teljesít- 20 ményű szilárdtest lézereknél vízhűtést alkalmaznak és a kivehető teljesítmény az impulzus időnek is függvénye. A vízhűtésű szilárdtest lézerek éppen a hűtésből adódóan általában helyhez kötöttek. Távmérésre és mikromegmunkálásra a kisebb tel- 25 jesítményű szilárdtest lézerek kerülnek alkalmazásra, ilyen kis teljesítményű hordozható Nd:YAG lézereket ismertet többek között „W. Koechner: Solid-State Laser Engineering” című könyve. 30 Az ismert hordozható szilárdtest lézereknél a reflektáló felületen belül az aktív anyag és az aktív anyagot megvilágító fényforrás a reflektáló felület szimmetria tengelyén szimmetrikusan helyezkedik el, amint ez az említett könyv 303. oldalának 6.39, a 3S 304. old. 6.40, 6.41, a 307. old. 6.43, a 308. old. 6.44 ábráin látható. Ezen ismert elrendezéseknél a fényforrás fényének mintegy 8%-a hasznosítható, így az ezekből kivehető teljesítmény is ennek megfelelően kicsi. 40 A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt hátrányok megszüntetése és olyan hordozható megvilágító reflektor kialakítása kis teljesítményű lézerek számára, melynél a fényforrás fénye gazdaságosabban hasznosítható, ami a kivehető teljesítmény 45 növelését, ugyanakkor olcsóbb aktív anyag és olcsóbb megvilágító fényforrás alkalmazását teszi lehetővé. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően a kis teljesítményű hordozható szilárdtest 50 lézer hatásfokának növelésében jelölhetjük meg. A találmány alapja az a felismerés, hogyha a megvilágító reflektoron belül a kiválasztott szimmetria tengelyen az aktív anyagot és a fényfonást aszimmetrikusan helyezzük el, akkor a lézer teljesít- 55 ménye jelentősen növelhető azonos megvilágítás mellett. A találmány szerinti megvilágító reflektor tehát olyan impulzus üzemű szilárdtest lézer tartozéka, melynek lézer rezonátoron belül hosszirányú reflek- 60 torfelülete, a reflektor felületen belül pedig egymással és a reflektor felülettel párhuzamos hosszirányú megvilágító fényforrása, és rúd alakú aktív anyaga van. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a reflektor felületen belül az aktív anyag 65 egy kiválasztott szimmetriatengelyen aszimmetrikusan, előnyösen a reflektor falát érintve, a megvilágító fényforrás pedig ugyanezen a szimmetriatengelyen az aktív anyaghoz közel, pl. az aktív anyagot érintve van elhelyezve. A találmány értelmében célszerű, ha a reflektor felület szimmetriatengelyével egybeeső reflektor belső Dr átmérője és a szimmetriatengely mentén elhelyezett megvilágító fényforrás df átmérője, valamint az aktív anyag daa átmérője között a következő egyenlőtlenség teljesül: 1 > daa + df Dr >0,7 Célszerű még az is, ha az aktív anyag nagy koncentrációjú anyag pl. foszfátüveg, melynek daa átmérőjére és aaa átlagos abszorpciós állandójára teljesül a ' aa 1 feltétel. Célszerű továbbá, ha a megvilágító fényforrás nem speciális lézermegvilágító, hanem egyszerű fotovillanó fényforrás. A találmány tárgyát részletesebben rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megvilágító reflektor néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti megvilágító reflektor egy példakénti kiviteli alakja kör alapú reflektáló hengerfelülettel; a 2. ábra a találmány szerinti megvilágító reflektor egy további példakénti kiviteli alakja ellipszis alapú (elliptikus) reflektáló hengerfelülettel; a 3. ábra a találmány szerinti megvilágító reflektor egy további példakénti kiviteli alakja tojásdad alapú reflektáló hengerfelülettel. Amint az 1. ábrán látható, a kör alapú henger 11 reflektor felületén belül a 12 aktív anyag egy kiválasztott 14 szimmetria tengelyen aszimmetrikusan, előnyösen all reflektor felületet érintve van elhelyezve. A 13 megvilágító fényforrás ugyanezen a 14 szimmetria tengelyen a 12 aktív anyaghoz közel, pl. a 12 aktív anyagot érintve van elhelyezve. Az ábra alapján jól belátható, hogy all reflektáló felületen belül elhelyezett 12 aktív anyag egy ilyen elrendezés mellett a 13 megvilágító fényfonás fényáramát nagyrészben a reflektor jóságától függően hasznosítja. A 11 reflektor felületét a két végén ismert egy-egy tükröző felület zárja le. A 12 aktív anyag által meghatározott tengely két végén helyezkedik el a két lézertükör, melyek közül az egyik a kilépő tükör, melyen keresztül a lézerfény kivezethető. A 11 reflektor felület 14 szimmetriatengelyével egybeeső Dt átmérőjére és a 14 szimmetria tengely mentén elhelyezett 13 megvilágító fényforrás df átmérőjére, valamint a 12 aktív anyag daa átmérőjére a találmány szerint a következő egyenlőtlenség teljesül: 1 > daa + df Dr >0,7 3
