DE60037294T2 - Seitlich gepumpter gütegeschalteter Mikrolaser - Google Patents

Seitlich gepumpter gütegeschalteter Mikrolaser Download PDF

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    • H01S3/113Q-switching using intracavity saturable absorbers

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Mikrolaser, und insbesondere seitlich gepumpte Mikrolaser, die ein aktives Verstärkungsmedium und ein passives Q-Schalter-(Güteschalter)-Medium mit einem monolithischen Materialelement umfassen, auf welchen ein Paar von reflektierenden Flächen enthalten ist, um eine Mikroresonatorkavität zu definieren.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Moderne elektrooptische Anwendungen fordern relativ kostengünstige, miniaturisierte Laser, die in der Lage sind, eine Serie von gut definierten Ausgangspulsen zu erzeugen. So ist eine Vielfalt von Mikrolasern entwickelt worden, die einen Mikroresonator und ein Paar von zumindest teilweise reflektierenden Spiegeln einschließen, die an gegenüberliegenden Enden des Mikroresonators angeordnet sind, um eine Resonanzkavität dazwischen zu bilden. Der Mikroresonator eines vorteilhaften Mikrolasers schließt ein aktives Verstärkungsmedium und einen sättigbaren Absorber ein, der als ein Q-Schalter dient, siehe beispielsweise das US-Patent Nr. 5,394,413 an John J. Zayhowski, erteilt am 28. Februar 1995. Durch ein geeignetes Pumpen des aktiven Verstärkungsmediums wie etwa mit einer Laserdiode wird der Mikroresonator eine Reihe von Pulsen, die eine vorbestimmte Wellenlänge, Pulsbreite und Pulsenergie aufweisen, emittieren.
  • Wie Fachleuten bekannt ist, ist die Energie der Pulse, die von einem Mikrolaser emittiert werden, abhängig von den Materialien, aus welchen das aktive Verstärkungsmedium und der sättigbare Absorber gebildet sind, wie auch von der Länge und der Breite des optische gepumpten Volumens. Wenn sämtliche anderen Faktoren gleich sind, sind, je länger und breiter die Mikroresonatorkavität ist, desto größer die Pulsenergie und die mittlere Leistung der resultierenden Laserpulse.
  • Herkömmliche Mikrolaser wie etwa jene, die in dem US-Patent Nr. 5,394,413 beschrieben sind, sind in einer Richtung parallel zu der Längsachse, die durch die Resonatorkavität definiert ist, end-gepumpt. In dieser Hinsicht verläuft die Längsachse der Mikroresonatorkavität längs durch die Resonatorkavität und ist orientiert, orthogonal auf dem Paar von zumindest teilweise reflektierenden Spiegeln zu stehen, die die gegenüberliegenden Enden der Resonatorkavität definieren. So sind herkömmliche Mikrolaser derart konfiguriert, dass die Pumpquelle einen Pumpeingang in einer Richtung senkrecht zu zumindest den teilweise reflektierenden Spiegeln bereitstellt, die die gegenüberliegenden Enden der Resonatorkavität bereitstellen. Die effektive Länge der Resonatorkavität ist deswegen gleich der Dicke des monolithischen Mediums, das den Resonator umfasst.
  • Während der Mikrolaser derart gefertigt werden kann, dass die Resonatorkavität unterschiedliche Längen aufweist, trägt eine Anzahl von Faktoren dazu bei, die zulässige Länge der Resonatorkavität im Allgemeinen zu begrenzen. Siehe beispielsweise das US-Patent Nr. 5,394,413 , welches offenbart, dass die Resonatorkavität, die sowohl den sättigbaren Absorber als auch das Verstärkungsmedium einschließt, vorzugsweise in der Länge geringer als 2 mm ist. Insbesondere erfordert eine Anzahl von elektrooptischen Anwendungen Mikrolaser, die äußerst klein sind. Somit ist von Zunahmen in der Länge der Mikroresonatorkavität in hohem Maße in diesen Anwendungen abzuraten, da jedwede derartige Zunahmen der Länge der Resonatorkavität dementsprechend die Gesamtabmessung des Mikrolasers erhöhen würden. Zusätzlich ist es schwierig, monolithische Mikrolaser länger als einige Millimeter in der Länge wegen Einschränkungen in den Materialaufwachsprozessen zu fertigen, die unzureichend gleichförmige optische Medien erzeugen würden, um einen effizienten Ausgang einer guten Divergenz und einer spektralen Reinheit bereitzustellen.
  • Ein Erhöhen der Breite der Resonatorkavität, wie sie durch ein Fokussieren der Pumpquelle auf einen größeren Punkt in dem Mikroresonator erreicht werden kann, wäre auch sehr unerwünscht, weil dies zu einem in hohem Maße divergenten Ausgang führen würde. Dieses nachteilige Ergebnis liegt daran, dass eine Breitenerhöhung entsprechend die Resonator-Fresnelzahl erhöhen wird, was es zulässt, dass mehrfache transversale Moden oszillieren.
  • Die relativ geringe Abmessung herkömmlicher Mikrolaser begrenzt auch die Effektivität, mit welcher Wärme, die durch Absorption einer Pumpdiodenstrahlung erzeugt wird, abgeführt werden kann. In bestimmten Fällen kann die Wärme, die innerhalb des Mikrolasers erzeugt wird, auch die thermische Kapazität der Wärmesenke oder einer anderen Wärmeabführvorrichtung überschreiten, wodurch das Medium potenziell gestört wird und eine nicht annehmbare Verschlechterung der Ausgangsstrahlleistung oder -qualität herbeigeführt wird.
  • Die voranstehenden Beispiele praktischer Einschränkungen bezüglich der Länge der Resonatorkavität begrenzen in nachteiliger Weise auch die Pulsenergie und die mittlere Leistung der Pulse, die von den herkömmlichen Mikrolasern ausgegeben werden. Die Pulsenergie und die mittlere Leistung der Pulse, die von einem Mikrolaser emittiert werden, sind auch abhängig von dem Leistungspegel, mit welchem das aktive Medium gepumpt wird, d. h. der Leistung, die von den Pumpeingängen geliefert wird. Da herkömmliche Mikrolaser end-gepumpt sind, wird eine einzelne Steifenlaserdiode typischerweise als die Pumpquelle benutzt, da der Pumpeingang, der von einer Einzelstreifen-Laserdiode erzeugt wird, im Allgemeinen den relativ kleinen Mikrolaser-Modendurchmesser füllt. In unzweckmäßiger Weise ist die Leistung, die von einer Einzelstreifen-Laserdiode geliefert wird, typischerweise auf ungefähr 1 bis 3 Watt begrenzt, wodurch dementsprechend die Pulsenergie und die mittlere Leistung der Pulse begrenzt wird, die von einem herkömmlichen Mikrolaser ausgegeben werden. Zusätzlich werden Mehrfachstreifen-Dioden im Allgemeinen nicht benutzt, um einen herkömmlichen Mikrolaser zu end-pumpen, da Mehrfachstreifen-Dioden schlecht fokussieren und folglich komplexe Optiken erfordern, um einen ausreichend kleinen Punkt zu erzeugen, um einen Monomode-Mikrolaserausgang zu generieren.
  • Im Gegensatz dazu beginnen bestimmte moderne elektrooptische Anwendungen Mikrolaser zu erfordern, die Pulse emittieren, die größere Pulsbreiten aufweisen, wie etwa Pulsbreiten von größer als 1 Nanosekunde, und in bestimmten Fällen bis zu 10 Nanosekunden, wie auch Pulse, die eine größere Pulsenergie aufweisen, wie etwa zwischen ungefähr 10 μJ und ungefähr 100 μJ, und größere mittlere Leistung wie etwa zwischen 0,1 Watt und 1 Watt. Als Folge der voranstehenden Beschränkungen bezüglich der Länge der Resonatorkavität der entsprechenden Beschränkungen bezüglich der Pulsbreiten, der Pulsenergie und der mittleren Leistung der Pulse, die von herkömmlichen Mikrolasern ausgegeben werden, scheinen herkömmliche Mikrolaser nicht in der Lage zu sein, diese anspruchsvolleren Anforderungen zu erfüllen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 13 definiert. Verschiedene Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Ein Mikrolaser ist deswegen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, der ein aktives Verstärkungsmedium aufweist, das seiten-gepumpt ist, um eine Reihe von Pulsen zu erzeugen, die größere Pulsenergien und mittlere Leistungspegel aufweisen als die Pulse, die von herkömmlichen Mikrolasern bereitgestellt werden. Zusätzlich kann der Mikrolaser dieser Ausführungsform auch Pulse erzeugen, die größere Pulsbreiten als die Pulse aufweisen, die von herkömmlichen Mikrolasern ähnlicher Abmessung bereitgestellte werden. So kann der Mikrolaser der vorliegenden Erfindung in anspruchsvolleren Anwendungen eingesetzt werden, die Pulse erfordern, die größere Pulsbreiten aufweisen, wie auch Pulse, die eine größere Pulsenergie und eine größere mittlere Leistung aufweisen, als sie typischerweise von herkömmlichen end-gepumpten Mikrolasern bereitgestellt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt der Mikrolaser einen Mikroresonator ein, der ein monolithisches Materialelement aufweist, das ein aktives Verstärkungsmedium und einen Q-Schalter umfasst. Der Mikroresonator verläuft längs zwischen gegenüberliegenden Endflächen und weist eine Mehrzahl von reflektierenden Seitenflächen auf, die zwischen den gegenüberliegenden Endflächen verlaufen. Der Mikrolaser schließt auch erste und zweite reflektierende Flächen an beiden der gegenüberliegenden Endflächen ein, um eine Mikroresonatorkavität dazwischen zu definieren. In typischer Weise sind die ersten und zweiten reflektierenden Flächen auf die gegenüberliegenden Endflächen der Mikroresonatoren beschichtet. Jedoch kann ein Minilaser gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut werden, bei welchem die ersten und zweiten reflektierenden Flächen durch Spiegel gebildet sind, die von den gegenüberliegenden Endflächen beabstandet sind.
  • Der Mikrolaser kann ferner eine Pumpquelle zum Einführen von Pumpsignalen, typischerweise von Mehrfachelement-Laserpumpdioden, in das aktive Verstärkungsmedium über eine der Seitenflächen des Mikroresonators einschließen, um den Mikroresonator zu seiten-pumpen, wodurch zugelassen wird, dass der Mikrolaser der vorliegenden Erfindung eine größere Resonatorlänge und -breite aufweist, und Pulse emittiert, die größere Pulsbreiten, Pulsenergien und mittlere Leistungspegel aufweisen als die Pulse, die typischerweise von herkömmlichen Mikrolasern der gleichen Abmessung emittiert werden. Die Kombination von größerer Länge und kleinerem Modendurchmesser lässt es zu, dass die Fresnelzahl des Resonators niedrig bleibt, was einen transversalen Modenausgang einer niedrigen Ordnung sicherstellt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung verläuft der Q-Schalter längs entlang einer der Seitenflächen des Mikroresonators. Vorzugsweise verläuft der Q-Schalter längs entlang der Seitenfläche des Mikroresonators, die gegenüberliegend der Seitenfläche ist, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden, wodurch ein Pumpen des aktiven Verstärkungsmediums erleichtert wird.
  • Um zuzulassen, dass die Pumpsignale von dem aktiven Verstärkungsmedium aufgenommen werden, ohne zunächst reflektiert zu werden, kann der Mikrolaser eine Antireflexionsbeschichtung auf der Seitenfläche einschließen, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden, und es so zuzulassen, dass die Pumpsignale, die einen vorbestimmten Bereich von Wellenlängen aufweisen, in das aktive Verstärkungsmedium eintreten. Der Mikrolaser dieser Ausführungsform kann auch eine Reflektanzbeschichtung einschließen, die auf der Seitenfläche des Mikrolasers angeordnet ist, entlang welcher der Q-Schalter verläuft, um die Pumpsignale intern zu reflektieren, wodurch sichergestellt wird, dass die Pumpsignale, die in das aktive Verstärkungsmedium eingetreten sind, innerhalb des aktiven Verstärkungsmediums verbleiben. Alternativ kann eine totale interne Reflektion von den Seitenflächen die erforderliche Reflektion bereitstellen.
  • Um es zuzulassen, dass der Mikrolaser Signale einer vorbestimmten Laserwellenlänge über eine der gegenüberliegenden Endflächen emittiert, ist die erste reflektierende Fläche vorzugsweise in hohem Maße reflektierend für Lasersignale, die die vorbestimmte Laserwellenlänge aufweisen. Im Gegensatz dazu ist die zweite reflektierende Fläche vorzugsweise nur teilweise reflektierend für Lasersignale, die die vorbestimmte Laserwellenlänge aufweisen. So kann der Mikrolaser Laserpulse, die die vorbestimmte Laserwellenlänge aufweisen, über die zweite reflektierende Fläche emittieren.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die gegenüberliegenden Endflächen jeweils unter einem nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu einer Längsachse angeordnet, die durch die Mikroresonatorkavität definiert ist und die zwischen den gegenüberliegenden Endflächen verläuft. In typischer Weise sind die gegenüberliegenden Endflächen jeweils unter dem gleichen nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu der Längsachse angeordnet. Als Folge der nicht-orthogonalen Beziehung der gegenüberliegenden Endflächen zu der Längsachse, die durch die Mikroresonatorkavität definiert ist, ist der Mikrolaser dieser Ausführungsform in der Lage, in Zick-Zack-Resonanzmuster im Ansprechen auf ein Seitenpumpen des aktiven Verstärkungsmediums zu unterstützen, wobei jede Reflexion eine nahezu totale interne Reflexion benutzt, wenn die Strahllinie von den querlaufenden Flächen des Mikrolasermediums wegspringt.
  • Durch ein Unterstützen des Zick-Zack-Resonanzmusters wird die effektive Länge der Mikroresonatorkavität relativ zu herkömmlichen Lasern erhöht, die im Wesentlichen die gleiche physikalische Abmessung aufweisen. In dieser Hinsicht ist die effektive Länge der Mikroresonatorkavität dieser Ausführungsform die Länge des Zick-Zack-Resonanzpfads, der durch den Mikrolaser eingerichtet wird, welcher beträchtlich länger als die linearen Resonanzpfade ist, die durch herkömmliche Mikrolaser eingerichtet werden, welche parallel zu der Längsachse der Resonatorkavität verlaufen. So kann der Mikrolaser der vorliegenden Erfindung Pulse emittieren, die eine längere Pulsbreite und dementsprechend größere Pulsenergien und mittlere Leistungspegel als die Pulse aufweisen, die durch herkömmliche Mikrolaser der gleichen physikalischen Abmessung emittiert werden. Die größere Länge und Breite des aktiven Mediums des Mikrolasers erleichtern auch eine Wärmeabfuhr von der Vorrichtung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Seitenaufrissansicht eines Mikrolasers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der gewinkelte Endflächen zum Unterstützen eines Zick-Zack-Resonanzmusters aufweist; und
  • 2 eine Seitenaufrissansicht eines Minilasers gemäß einer weitern vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird nun nachstehend vollständiger unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch auf viele unterschiedliche Arten verwirklicht werden und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist; vielmehr sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Umfang der Erfindung Fachleuten vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
  • Unter Bezugnahme nun auf 1 ist ein Mikrolaser 10 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Mikrolaser schließt einen Mikroresonator ein, der ein aktives Verstärkungsmedium 12 und einen Q-Schalter 14 I (Güteschalter) unmittelbar neben dem aktiven Verstärkungsmedium aufweist. Obwohl das aktive Verstärkungsmedium und der Q-Schalter unterschiedliche Größen aufweisen, weist der Mikroresonator einer Ausführungsform eine Gesamtdicke T von 2 bis 3 Millimetern und eine Länge L von 4 bis 10 Millimetern auf. In dieser Ausführungsform weist das aktive Verstärkungsmedium vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 1 bis 2 Millimetern auf, und der Q-Schalter weist vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 1 Millimeter auf.
  • Sowohl der Q-Schalter 14 als auch das aktive Verstärkungsmedium 12 sind aus einem geeignet dotierten Host- Material gebildet. In typischer Weise ist das Host-Material Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), obwohl Materialien wie etwa Yttrium-Vanadat (YVO4) und Yttrium-Lithium-Fluorid (YLF) eingesetzt werden können. Zusätzlich ist, während eine Vielfalt von Dotiermitteln benutzt werden kann, das aktive Verstärkungsmedium in typischer Weise mit Neodym (Nd) dotiert und der sättigbare Absorber ist typischerweise mit vierwertigem Chrom dotiert. In einer vorteilhaften Ausführungsform, in welcher das aktive Verstärkungsmedium epitaktisch auf das Q-Schaltermaterial aufgewachsen ist, kann das aktive Verstärkungsmedium stärker dotiert sein als die aktiven Verstärkungsmedien bestimmter herkömmlicher Mikrolaser, die gemäß einer Czochralski-Technik aufgewachsen werden. Beispielsweise kann ein aktives Verstärkungsmedium, das aus YAG gebildet ist, mit zwischen ungefähr 2 bis ungefähr 3 Atomprozent von Nd derart dotiert werden, dass der resultierende Mikroresonator eine erhöhte Verstärkung relativ zu herkömmlich dotierten Mikrolasern aufweist. In dieser Ausführungsform ist der Q-Schalter oder der sättigbare Absorber auch aus YAG gebildet, das mit vierwertigem Chrom dotiert ist und weist eine optische Dichte von beispielsweise 0,03 bis 0,1 auf. Wie es offensichtlich ist, können jedoch das aktive Verstärkungsmedium und der sättigbare Absorber mit unterschiedlichen atomaren Prozentsätzen und unterschiedlichen Typen von Dotiermitteln dotiert werden, ohne von dem Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Der Mikroresonator einer vorteilhaften Ausführungsform kann auf eine Vielfalt von Arten gefertigt werden. Beispielsweise kann das aktive Verstärkungsmedium epitaktisch auf dem Q-Schalter aufgewachsen werden, wie etwa durch eine Flüssigphasenepitaxie, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 09/337,432 mit dem Titel „Seitengepumpter, Q-geschalteter Mikrolaser und zugehöriges Herstellungsverfahren" beschrieben. Auf ähnliche Weise kann der Q-Schalter auf das aktive Verstärkungsmedium epitaktisch aufgewachsen werden. In jedem Fall ist der resultierende Mikroresonator jedoch ein monolithischer Aufbau. Zusätzlich können das aktive Verstärkungsmedium und der Q-Schalter durch eine Diffusionsbondierung oder durch einen optischen Kontakt verbunden werden, bei welchen das aktive Verstärkungsmedium und der Q-Schalter mit kohärenten Kräften wie etwa Van-der-Waals-Kräften angezogen werden. Um das aktive Verstärkungsmedium und den Q-Schalter durch eine Diffusionsbondierung oder einen optischen Kontakt sicher zu verbinden, müssen die angrenzenden Flächen des aktiven Verstärkungsmediums und des Q-Schalters extrem sauber und flach sein.
  • Ungeachtet der Materialauswahl des Fertigungsverfahrens dient der sättigbare Absorber als ein passiver Q-Schalter, um den Einsatz eines Laserns zu verhindern, bis die Inversionsdichte innerhalb des Mikroresonators ausreichend hoch ist, d. h. oberhalb einer vorbestimmten Schwelle. Sobald ein Lasern beginnt, wird der Mikroresonator jedoch eine Reihe von Pulsen einer vorbestimmten Wellenlänge, d. h. der Laserwellenlänge erzeugen, welche eine vorbestimmte Pulsbreite aufweisen, obzwar eine längere Pulsbreite als die Laserpulse, die von herkömmlichen Mikrolasern erzeugt werden.
  • Da der Mikroresonator in typischer Weise ein länglicher Stab ist, der einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt aufweist, schließt der Mikroresonator eine Mehrzahl von Seitenflächen ein, die längs zwischen gegenüberliegenden Endflächen 16 verlaufen. Gemäß der vorliegenden Erfindung verlaufen das aktive Verstärkungsmedium und der Q-Schalter längs zwischen den gegenüberliegenden Endflächen. So ist das aktive Verstärkungsmedium angrenzend an die Seitenflächen des Mikroresonators und definiert diese, während der Q-Schalter angrenzend an eine gegenüberliegende Seitenfläche ist und diese definiert.
  • Der Mikrolaser 10 schließt auch erste und zweite reflektierende Flächen 18, 20 ein, die in der Nähe jeweiliger der gegenüberliegenden Endflächen 16 angeordnet sind, um eine Mikroresonatorkavität dazwischen zu definieren. Wie in 1 gezeigt, können die ersten und zweiten reflektierenden Flächen aus einer mehrschichtigen dielektrischen Beschichtung bestehen, die auf die gegenüberliegenden Endflächen abgeschieden ist. In einer alternativen Ausführungsform, bei welcher ein Minilaser, im Gegensatz zu einem Mikrolaser, aufgebaut ist, können die ersten und zweiten reflektierenden Flächen durch erste und zweite dichroitische Spiegel gebildet werden, die in der Nähe, aber geringfügig beabstandet von jeweiligen der gegenüberliegenden Endflächen positioniert sind, wie in 2 gezeigt.
  • In jeder Ausführungsform weist die erste reflektierende Fläche 18 eine hohe Reflektivität auf, wie etwa eine Reflektivität von größer als 99,5% für Signale, die die vorbestimmte Laserwellenlänge aufweisen, wie etwa 1,064 Nanometer für einen Mikrolaser, der ein aktives Verstärkungsmedium aufweist, das aus Nd-dotiertem YAG gebildet ist. Zusätzlich ist die zweite reflektierende Fläche 20 ein Teilreflektor, der typischerweise eine Reflektivität von zwischen 85% und 90% für Signale aufweist, die die vorbestimmten Laserwellenlängen aufweisen. Siehe auch US-Patent Nr. 5,394,413 , das weiter ein Paar von Spiegeln beschreibt, die die Resonatorkavität eines Mikrolasers definieren. Sobald das aktive Verstärkungsmedium 12 derart gepumpt wird, dass die Inversionsdichte innerhalb des Mikroresonators oberhalb einer vorbestimmten Schwelle ist, wird der Q-Schalter 14 es zulassen, dass eine Reihe von Pulsen emittiert wird. Als Folge der Teilreflektivität der zweiten reflektierenden Fläche wird die Reihe von Pulsen dann durch die zweite reflektierende Fläche emittiert werden.
  • Der Mikrolaser 10 schließt ferner eine Pumpquelle 22 zum Pumpen des aktiven Verstärkungsmediums 12 mit Pumpsignalen ein. Im Gegensatz zu herkömmlichen end-gepumpten Mikrolasern ist der Mikrolaser der vorliegenden Erfindung seiten-gepumpt. In dieser Hinsicht weist der Mikrolaser eine erste zwischen den gegenüberliegenden Endflächen 16 verlaufende Seitenfläche 24 auf, die angrenzend an und definiert durch das aktive Verstärkungsmedium ist. Durch ein Positionieren der Pumpquelle derart, dass die Pumpsignale über die erste Seitenfläche des Mikroresonators zugeführt werden, wird das aktive Verstärkungsmedium effektiv seiten-gepumpt.
  • Obwohl die Wellenlänge der Pumpsignale auf spezifische Materialien, die das aktive Verstärkungsmedium 12 umfassen, maßgeschneidert werden kann, wird ein aktives Verstärkungsmedium, das aus Nd-dotiertem YAG besteht, typischerweise mit Pumpsignalen gepumpt, die eine Wellenlänge von 808 +/– 3 Nanometern aufweisen, gepumpt. Um es zuzulassen, dass die Pumpsignale durch das aktive Verstärkungsmedium aufgenommen werden, ohne von der ersten Seitenfläche 24 reflektiert zu werden, schließt der Mikrolaser vorzugsweise eine Antireflexionsbeschichtung 26 ein, die auf die erste Seitenfläche abgeschieden ist, derart, dass Signale, die die Wellenlänge der Pumpsignale aufweisen, in die Mikroresonatorkavität mit geringer, falls überhaupt einer Reflexion eintreten können.
  • Während der Mikrolaser 10 eine Vielfalt von Pumpquellen 22 einschließen kann, benutzt der Mikrolaser einer vorteilhaften Ausführungsform eine oder mehrere lineare Laserdioden-Pumparrays, die eine kumulative Länge aufweisen, die nicht größer als und typischerweise etwas kürzer als die Länge des Mikroresonators ist, gemessen entlang seiner Längsachse 28. Durch ein Benutzen des Laserdioden-Pumparrays wird die Energie, die über das Pumpsignal zugeführt wird, erheblich relativ zu der Energie erhöht, die durch die Pumpsignale einer Einzelstreifen-Laserdiode bereitgestellt werden, die typischerweise benutzt wird, um herkömmliche Mikrolaser zu end-pumpen. Beispielsweise stellt ein lineares Laserdiodenarray, das eine Länge von ungefähr 1 cm aufweist, im Allgemeinen Pumpsignale bereit, die eine mittlere Leistung von 15–40 Watt aufweisen, verglichen mit den 1–3 Watt mittlerer Leistung, die durch Pumpsignale einer Einzelstreifen-Laserdiode bereitgestellt werden. So kann der Mikrolaser der vorliegenden Erfindung Pulse erzeugen, die eine größere Pulsenergie und mittlere Leistung als herkömmliche end-gepumpte Mikrolaser aufweisen.
  • Um das Seitenpumpen des Mikrolasers 10 zu erleichtern, ist die Seitenfläche des Mikroresonators, die angrenzend an und definiert ist durch den Q-Schalter 14, vorzugsweise mit einer Reflektanzbeschichtung 22 beschichtet, die eine hohe Reflektivität aufweist, wie etwa eine Reflektivität von größer als 99,5% für Signale, die die Wellenlänge der Pumpsignale aufweisen. In der Ausführungsform, bei welcher die Pumpquelle Pumpsignale zuführt, die beispielsweise eine Wellenlänge von 808 +/– 3 Nanometern aufweisen, ist die Reflektanzbeschichtung vorzugsweise ausgelegt, eine hohe Reflektivität für Signale aufzuweisen, die eine Wellenlänge von 808 +/– 3 Nanometer aufweisen. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Q-Schalter vorzugsweise angrenzend an eine zweite Seitenfläche 30 des Mikroresonators, die gegenüberliegend der ersten Seitenfläche 24 ist, über welche die Pumpsignale aufgenommen werden, und definiert diese. So ist die Reflektanzbeschichtung ferner vorzugsweise auf die zweite Seitenfläche des Mikroresonators abgeschieden. Während die Reflektanzbeschichtung, die auf die zweite Seitenfläche abgeschieden ist, und die Antireflexionsbeschichtung 26, die auf die erste Seitenfläche abgeschieden ist, auf eine Vielfalt von Arten gebildet werden können, werden die Reflektanzbeschichtung und die Antireflexionsbeschichtung typischerweise durch die Abscheidung einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten gebildet, die jeweilige Brechungsindizes aufweisen, die maßgeschneidert sind, um die geeigneten Reflektivitätseigenschaften bereitzustellen, wie es Fachleuten bekannt ist.
  • Wie durch die gestrichelten Linien in 1 gezeigt, unterstützt der Mikrolaser in vorteilhafter Weise ein Zick-Zack-Resonanzmuster. Da das Zick-Zack-Resonanzmuster in typischer Weise auf den Q-Schalter an mehreren Orten entlang der Länge der Mikroresonatorkavität auftrifft oder diesen schneidet, kann der Mikroresonator der vorliegenden Erfindung als eine Mehrzahl von alternierenden Verstärkungs- und sättigbaren Dämpfungsbereichen angesehen werden, die in einer Reihenanordnung angeordnet sind, wobei jeder Q-Schalter ein Lasern verhindert, bis die Inversionsdichte innerhalb des Mikroresonators ausreichend hoch, d. h. oberhalb einer vorbestimmten Schwelle ist.
  • Die gegenüberliegenden Endflächen des Mikroresonators sind jeweils vorzugsweise unter einem nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu der Längsachse angeordnet. Während die gegenüberliegenden Endflächen unter einer Vielzahl von nicht-orthogonalen Winkeln α relativ zu der Längsachse angeordnet werden können, sind die gegenüberliegenden Endflächen typischerweise unter einem Winkel α angeordnet, der ungefähr zwischen 30° und ungefähr 35° relativ zu der Längsachse liegt, und üblicherweise unter einem Winkel von ungefähr 30,9°.
  • Die gegenüberliegenden Endflächen 16 können jeweils unter dem gleichen nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu der Längsachse 28 angeordnet werden, die durch die Mikroresonatorkavität definiert ist. Während die gegenüberliegenden Endflächen in der gleichen Richtung orientiert sein können, um so parallel zueinander zu sein, können die gegenüberliegenden Endflächen statt dessen in entgegengesetzten Richtungen um den gleichen nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu der Längsachse orientiert sein, die durch die Mikroresonatorkavität definiert ist, wie in 1 gezeigt. In jedem Fall unterstützt die resultierende Mikroresonatorkavität das Zick-Zack-Resonanzmuster, wie gezeigt.
  • Durch ein Unterstützen eines Zick-Zack-Resonanzmusters innerhalb der Mikroresonatorkavität ist die effektive Länge des Resonanzmusters beträchtlich länger als die physikalische Länge der Mikroresonatorkavität, gemessen entlang der Längsachse 28. In dieser Hinsicht ist die effektive Länge des Resonanzmusters durch den Pfad der Signale definiert, wenn die Signale abwechselnd von den gegenüberliegenden Endflächen des Mikroresonators wegspringen. Für einen Mikrolaser 10, der derart ausgelegt ist, dass die Signale viermal von den gegenüberliegenden Seitenflächen des Mikroresonators reflektieren oder wegspringen, ist die effektive Länge des Zick-Zack-Resonanzmusters ungefähr drei- oder viermal länger als die physikalische Länge der Mikroresonatorkavität, gemessen entlang der Längsachse. Da die Länge des Resonanzmusters und die physikalische Länge der Resonatorkavität für herkömmliche end-gepumpte Mikrolaser identisch sind, stellt der Mikrolaser der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise eine viel längeres Resonanzmuster bereit, ohne dass es erforderlich ist, dass physikalische Dimensionen des Mikroresonators erhöht werden.
  • Als Folge des verlängerten Resonanzmusters sind die Pulsenergie und die Pulsdauer der Pulse, die von dem Mikrolaser 10 ausgegeben werden, relativ zu den Pulsen erhöht, die von herkömmlichen Mikrolasern der gleichen Abmessung ausgegeben werden. Beispielsweise wird erwartet, dass die Pulse, die von dem Mikrolaser der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden, eine Pulsbreite von zwischen 1 und 10 Nanosekunden aufweisen, und noch typischer zwischen ungefähr 2 und 5 Nanosekunden, verglichen mit den Pulsen, die von herkömmlichen end-gepumpten Lasern der gleichen Abmessung ausgegeben werden, welche Subnanosekunden-Pulsbreiten aufweisen. Als Folge der vergrößerten Pulsbreite der Pulse, die von dem Mikrolaser der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden, wie auch der Fähigkeit, den Mikrolaser mit Pumpsignalen zu pumpen, die größere mittlere Leistungspegel aufweisen, sollte die Energie, die durch die Pulse geliefert wird, die von dem Mikrolaser der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden, beträchtlich größer als die Energie sein, die durch die Pulse geliefert wird, die von herkömmlichen end-gepumpten Mikrolasern der gleichen Abmessung ausgegeben werden. In dieser Hinsicht wird erwartet, dass Pulse, die eine Energie von bis zu 100 μJ aufweisen, von dem Mikrolaser der vorliegenden Erfindung emittiert werden, im Vergleich zu Pulsenergien von weniger als ungefähr 35 μJ, die durch die Pulse bereitgestellt werden, die von herkömmlichen end-gepumpten Mikrolasern der gleichen Abmessung ausgegeben werden. Dementsprechend wird erwartet, dass die Pulse, die von dem Mikrolaser der vorliegenden Erfindung emittiert werden, viel größere mittlere Leistungen aufweisen, wie etwa 0,1 Watt bis 1 Watt, als die mittlere Leistung von herkömmlichen end- gepumpten Mikrolasern, die typischerweise geringer als 0,1 Watt ist.
  • Während der Mikrolaser 10 der vorliegendend Erfindung auf eine Vielfalt von Arten angebracht und verpackt werden kann, schließt der Mikrolaser in typischer Weise ferner eine Wärmesenke 35 ein, auf welcher der Mikroresonator angebracht ist. Wie in 1 gezeigt, ist der Mikrolaser vorzugsweise auf der Wärmesenke derart angebracht, dass die zweite Seitenfläche 30, die angrenzend an und definiert durch den Q-Schalter 14 ist, der Wärmesenke gegenübersteht. So ist die erste Seitenfläche, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden, nicht durch die Wärmesenke versperrt. Obwohl eine Vielfalt von aktiven und passiven Wärmesenken benutzt werden können, ist die Wärmesenke einer vorteilhaften Ausführungsform aus einem YAG-Kristall gebildet. Ungeachtet des Typs der Wärmesenke ist der Mikroresonator vorzugsweise an der Wärmesenke mittels eines thermisch angepassten Epoxids angebracht, wie etwa einem Aluminiumoxid-gefüllten oder einem Silber-gefüllten Epoxid, oder durch mechanische Befestigungsverfahren in Verbindung mit einem Wärmeübergangsmaterial, z. B. Indiummetall, Wärmesenkenfett oder dergleichen. Wie in der oben bezeichneten US-Patentanmeldung Nr. 09/337,432 mit dem Titel "Side Pumped, Q-Switched Microlaser and Associated Fabrication Method" beschrieben, schließt der Mikrolaser im Allgemeinen auch ein Gehäuse ein, in welchem der Mikroresonator und die Pumpquelle 22 angeordnet sind. So kann die Pumpquelle geeignet bezüglich der ersten Seitenfläche 24 des Mikroresonators positioniert werden, und sowohl der Mikroresonator als auch die Pumpquelle können vor Umgebungs- oder anderen schädlichen Einflüssen geschützt werden.
  • Wie Fachleuten offensichtlich ist, ist der Mikrolaser 10 der vorliegenden Erfindung in seiner Fähigkeit äußerst vorteilhaft, Pulse zu liefern, die längere Pulsbreiten und größere Pulsenergien als die Pulse aufweisen, die von herkömmlichen end-gepumpten Mikrolasern von im Wesentlichen der gleichen Abmessung geliefert werden. So ist der Mikrolaser der vorliegenden Erfindung vorteilhaft für eine Vielfalt von Anwendungen einschließlich Markieren, Mikrobearbeiten, LIDAR und anderen Vermessungsanwendungen.
  • Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung ersinnen, die den Nutzen ziehen aus den Lehren, die in den voranstehenden Beschreibungen und den zugeordneten Zeichnungen dargestellt sind. Deswegen ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass vorgesehen ist, dass Modifikationen und andere Ausführungsformen in den Umfang der angehängten Ansprüche eingeschlossen sind. Obwohl spezifische Ausdrücke hierin gebraucht werden, werden sie nur in einem generischen und deskriptiven Sinn verwendet und nicht zu Zwecken einer Beschränkung.

Claims (24)

  1. Mikrolaser, umfassend: einen Mikroresonator, der ein aktives Verstärkungsmedium (12) und einen Q-Schalter (19) umfasst, wobei der Mikroresonator längs zwischen gegenüberliegenden Endflächen (16) verläuft, wobei der Mikroresonator ferner eine Mehrzahl von Seitenflächen (24, 30) aufweist, die zwischen den gegenüberliegenden Endflächen verlaufen; erste und zweite reflektierende Flächen (18, 20), die in der Nähe jeweiliger der gegenüberliegenden Endflächen angeordnet sind, um eine Mikroresonator-Kavität dazwischen zu definieren; und eine Pumpquelle (22) zum Einführen von Pumpsignalen in das aktive Verstärkungsmedium über eine der Seitenflächen des Mikroresonators, wobei der Q-Schalter (19) längs entlang einer anderen der Seitenflächen des Mikroresonators verläuft, um dadurch ein Seitenpumpen des aktiven Verstärkungsmediums zu erleichtern.
  2. Mikrolaser nach Anspruch 1, wobei die Seitenfläche des Mikroresonators, entlang welcher der Q-Schalter verläuft, gegenüberliegend zu der Seitenfläche ist, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden.
  3. Mikrolaser nach Anspruch 1, wobei die Pumpquelle Pumpsignale einführt, die eine Wellenlänge innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweisen, und wobei der Mikrolaser weiter eine Antireflexionsbeschichtung auf der Seitenfläche umfasst, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden, um es so zuzulassen, dass die Pumpsignale durch das aktive Verstärkungsmedium aufgenommen werden, ohne von der Seitenfläche reflektiert zu werden.
  4. Mikrolaser nach Anspruch 3, weiter umfassend eine Reflektanzbeschichtung (32) auf der Seitenfläche des Mikroresonators, entlang welcher der Q-Schalter verläuft, zum internen Reflektieren der Pumpsignale.
  5. Mikrolaser nach Anspruch 4, wobei die Seitenfläche des Mikroresonators, die mit der Reflektanzbeschichtung beschichtet ist, gegenüberliegend zu der Seitenfläche ist, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden.
  6. Mikrolaser nach Anspruch 1, wobei der Mikroresonator ausgelegt ist, Lasersignale einer vorbestimmten Wellenlänge zu erzeugen, und wobei die erste reflektierende Fläche hochreflektierend für Lasersignale ist, die die vorbestimmte Wellenlänge aufweisen, während die zweite reflektierende Fläche teilweise reflektierend für Lasersignale ist, die die vorbestimmte Wellenlänge aufweisen, wodurch zugelassen wird, dass Lasersignale durch den Mikrolaser über die zweite reflektierende Fläche emittiert werden.
  7. Mikrolaser nach Anspruch 1, wobei die gegenüberliegenden Endflächen des Mikroresonators jeweils in einem nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu einer Längsachse, die durch die Mikroresonator-Kavität definiert ist, angeordnet sind.
  8. Mikrolaser nach Anspruch 7, wobei die gegenüberliegenden Endflächen jeweils unter dem gleichen nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu der Längsachse, die durch die Mikroresonator-Kavität definiert sind, angeordnet sind.
  9. Mikrolaser nach Anspruch 1, wobei die Pumpquelle zumindest ein Laserdioden-Array umfasst.
  10. Mikrolaser nach Anspruch 1, wobei der Mikroresonator monolithisch ist.
  11. Mikrolaser nach Anspruch 1, wobei der Q-Schalter passiv ist.
  12. Mikrolaser nach Anspruch 11, wobei das aktive Verstärkungsmedium aus Neodym-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) besteht und wobei der Q-Schalter aus mit vierwertigem Chrom dotierten YAG besteht.
  13. Minilaser, umfassend: einen Mikroresonator, der ein aktives Verstärkungsmedium (18) und einen Q-Schalter (19) umfasst, wobei der Mikroresonator längs zwischen gegenüberliegenden Endflächen (16) verläuft, wobei der Mikroresonator ferner eine Mehrzahl von Seitenflächen (24, 30) aufweist, die zwischen den gegenüberliegenden Endflächen verlaufen; und erste und zweite reflektierende Flächen (18, 20), die in der Nähe jeweiliger der gegenüberliegenden Endflächen angeordnet sind, um eine Mikroresonator-Kavität dazwischen zu definieren; und eine Antireflexionsbeschichtung (26) auf einer der Seitenflächen, um es zuzulassen, dass Pumpsignale, die einen vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweisen, von dem aktiven Verstärkungsmedium über die Seitenfläche aufgenommen werden, die mit der Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist, wobei der Q-Schalter (19) längs entlang einer anderen der Seitenflächen des Mikroresonators verläuft, um dadurch ein Seitenpumpen des aktiven Verstärkungsmediums zu erleichtern.
  14. Minilaser nach Anspruch 13, wobei die Seitenfläche des Mikroresonators, entlang welcher der Q-Schalter verläuft, gegenüberliegend zu der Seitenfläche ist, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden.
  15. Minilaser nach Anspruch 13, weiter umfassend eine Pumpquelle zum Einführen von Pumpsignalen in das aktive Verstärkungsmedium über die Seitenfläche des Mikroresonators, die mit der Antireflexionsbeschichtung beschichtet ist.
  16. Minilaser nach Anspruch 15, wobei die Pumpquelle zumindest ein Laserdioden-Array umfasst.
  17. Minilaser nach Anspruch 13, weiter umfassend eine Reflektanzbeschichtung auf der Seitenfläche des Mikroresonators, entlang welcher der Q-Schalter verläuft, zum internen Reflektieren der Pumpsignale.
  18. Minilaser nach Anspruch 17, wobei die Seitenfläche des Mikroresonators, die mit der Reflektanzbeschichtung beschichtet ist, gegenüberliegend der Seitenfläche ist, durch welche die Pumpsignale eingeführt werden.
  19. Minilaser nach Anspruch 13, wobei der Mikroresonator ausgelegt ist, Lasersignale einer vorbestimmten Wellenlänge zu erzeugen, und wobei die erste reflektierende Fläche für Lasersignale, die die vorbestimmte Wellenlänge aufweisen, hochreflektierend ist, während die zweite reflektierende Fläche teilweise reflektierend für Lasersignale ist, die die vorbestimmte Wellenlänge aufweisen, wodurch zugelassen wird, dass Lasersignale von dem Minilaser über die zweite reflektierende Fläche emittiert werden.
  20. Minilaser nach Anspruch 13, wobei die gegenüberliegenden Endflächen des Mikroresonators jeweils unter einem nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu einer Längsachse, die durch die Mikroresonator-Kavität definiert ist, angeordnet sind.
  21. Minilaser nach Anspruch 20, wobei die gegenüberliegenden Endflächen jeweils unter dem gleichen nicht-orthogonalen Winkel α relativ zu der Längsachse, die durch die Mikroresonator-Kavität definiert ist, angeordnet sind.
  22. Minilaser nach Anspruch 13, wobei der Mikroresonator monolithisch ist.
  23. Minilaser nach Anspruch 13, wobei der Q-Schalter passiv ist.
  24. Minilaser nach Anspruch 23, wobei das aktive Verstärkungsmedium aus Neodym-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) besteht und wobei der passive Q-Schalter aus mit vierwertigem Chrom dotierten YAG besteht.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377593B1 (en) 1999-06-21 2002-04-23 Northrop Grumman Corporation Side pumped Q-switched microlaser and associated fabrication method
US6813285B2 (en) 1999-06-21 2004-11-02 Litton Systems, Inc. Q-switched microlaser
JP2002084022A (ja) 2000-08-11 2002-03-22 Litton Syst Inc くさび形マイクロ共振器および関連するマイクロレーザアセンブリ
US6639177B2 (en) * 2001-03-29 2003-10-28 Gsi Lumonics Corporation Method and system for processing one or more microstructures of a multi-material device
DE10242701A1 (de) * 2002-09-05 2004-03-18 Las-Cad Gmbh Seitlich gepumpter Festkörperlaser
AU2003299543A1 (en) * 2002-10-04 2004-05-04 Spectra Systems Corporation Monolithic, side-pumped, passively q-switched solid-state laser
US7082149B1 (en) * 2003-06-24 2006-07-25 Photonics Industries Int'l High power diode side pumped solid state laser
US7259855B2 (en) * 2003-10-14 2007-08-21 3M Innovative Properties Company Porous microsphere resonators
US7444045B2 (en) * 2003-10-14 2008-10-28 3M Innovative Properties Company Hybrid sphere-waveguide resonators
US7271379B2 (en) * 2004-05-27 2007-09-18 3M Innovative Properties Company Dielectric microcavity fluorosensors excited with a broadband light source
JP4883503B2 (ja) * 2005-06-21 2012-02-22 独立行政法人情報通信研究機構 多重光路の固体スラブレーザロッドまたは非線形光学結晶を用いたレーザ装置
US7532790B2 (en) * 2006-03-29 2009-05-12 3M Innovative Properties Company Method of coupling light into microresonators
GB0609059D0 (en) * 2006-05-08 2006-06-14 Imp Innovations Ltd Side-pumped laser or amplifier device
CA2652119A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-21 Iulian Basarab Petrescu-Prahova Laser devices using gain media in out of phase mode
WO2009028078A1 (ja) * 2007-08-30 2009-03-05 Mitsubishi Electric Corporation 固体レーザ素子
EP2443707B1 (de) 2009-06-15 2015-09-30 Pantec Biosolutions AG Monolithischer seitengepumpter festkörperlaser und seine anwendung
WO2010145855A1 (en) 2009-06-15 2010-12-23 Pantec Biosolutions Ag Monolithic, side pumped solid-state laser and method for operating the same
US9246299B2 (en) 2011-08-04 2016-01-26 Martin A. Stuart Slab laser and amplifier
US9065241B2 (en) * 2012-05-11 2015-06-23 Massachusetts Institute Of Technology Methods, systems, and apparatus for high energy optical-pulse amplification at high average power
RU2571883C2 (ru) * 2014-03-31 2015-12-27 Закрытое акционерное общество "Эрбитек" Лазерный излучатель
CN107465067A (zh) * 2017-08-17 2017-12-12 北京镭测科技有限公司 固体微片激光器
JP6690869B2 (ja) * 2017-12-28 2020-04-28 三菱電機株式会社 平面導波路及びレーザ増幅器
JP7341673B2 (ja) * 2019-02-27 2023-09-11 三菱重工業株式会社 レーザ装置
US10732265B1 (en) 2019-04-11 2020-08-04 Analog Devices, Inc. Optical illuminator module and related techniques
CN114824998B (zh) * 2022-06-30 2022-10-18 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种高交叠效率分布反射式直接液冷激光增益装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3810041A (en) 1971-06-14 1974-05-07 Gen Electric Face-pumped liquid laser device
US4191931A (en) 1978-02-06 1980-03-04 Sanders Associates, Inc. Cooled laser q-switch
US4894839A (en) 1985-05-01 1990-01-16 Spectra-Physics, Inc. High efficiency mode-matched solid-state laser with transverse pumping
US4953166A (en) 1988-02-02 1990-08-28 Massachusetts Institute Of Technology Microchip laser
JP2956279B2 (ja) 1991-06-27 1999-10-04 富士電機株式会社 Qスィッチ制御レーザ装置
US5305345A (en) 1992-09-25 1994-04-19 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Zigzag laser with reduced optical distortion
US5408480A (en) 1993-07-15 1995-04-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Laser with optically driven Q-switch
US5463649A (en) 1993-08-06 1995-10-31 Sandia Corporation Monolithically integrated solid state laser and waveguide using spin-on glass
US5555254A (en) * 1993-11-05 1996-09-10 Trw Inc. High brightness solid-state laser with zig-zag amplifier
FR2712743B1 (fr) * 1993-11-15 1995-12-15 Commissariat Energie Atomique Cavité laser à déclenchement passif par absorbant saturable et laser incorporant cette cavité.
US5455838A (en) * 1993-11-15 1995-10-03 Hoya Corporation Side pumping arrangement
US5394413A (en) 1994-02-08 1995-02-28 Massachusetts Institute Of Technology Passively Q-switched picosecond microlaser
US5488619A (en) 1994-10-06 1996-01-30 Trw Inc. Ultracompact Q-switched microlasers and related method
US5732100A (en) 1995-01-24 1998-03-24 Commissariat A L'energie Atomique Cavity for a solid microlaser having an optimized efficiency, microlaser using it and its production process
US5479430A (en) * 1995-02-07 1995-12-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Protective coating for solid state slab lasers
US5546416A (en) * 1995-04-10 1996-08-13 Northrop Grumman Corporation Cooling system and mounting for slab lasers and other optical devices
FR2734092B1 (fr) 1995-05-12 1997-06-06 Commissariat Energie Atomique Microlaser monolithique declenche et materiau non lineaire intracavite
FR2734096B1 (fr) 1995-05-12 1997-06-06 Commissariat Energie Atomique Cavite microlaser et microlaser solide impulsionnel a declenchement passif et a commande externe
FR2771107B1 (fr) * 1997-11-18 1999-12-10 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation par croissance par epitaxie en phase liquide de couches monocristallines d'aluminate de lanthane et de magnesium (lma) et composants optiques comprenant ces couches
US6134258A (en) * 1998-03-25 2000-10-17 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Transverse-pumped sLAB laser/amplifier
US5991315A (en) * 1998-09-03 1999-11-23 Trw Inc. Optically controllable cooled saturable absorber Q-switch slab

Also Published As

Publication number Publication date
EP1063740B1 (de) 2007-12-05
DE60037294D1 (de) 2008-01-17
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EP1063740A3 (de) 2003-10-29
CA2311982A1 (en) 2000-12-21
AU4254900A (en) 2001-01-04
EP1063740A2 (de) 2000-12-27
IL136710A0 (en) 2001-06-14
IL136710A (en) 2003-09-17
US6219361B1 (en) 2001-04-17

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