CZ307955B6 - Laserový systém v uspořádání nestabilního optického rezonátoru poskytující tvarovaný profil intenzity výstupního svazku a způsob jeho vytvoření - Google Patents

Laserový systém v uspořádání nestabilního optického rezonátoru poskytující tvarovaný profil intenzity výstupního svazku a způsob jeho vytvoření Download PDF

Info

Publication number
CZ307955B6
CZ307955B6 CZ2018-228A CZ2018228A CZ307955B6 CZ 307955 B6 CZ307955 B6 CZ 307955B6 CZ 2018228 A CZ2018228 A CZ 2018228A CZ 307955 B6 CZ307955 B6 CZ 307955B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
laser
resonator
active
medium
optical excitation
Prior art date
Application number
CZ2018-228A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2018228A3 (cs
Inventor
Joachim Hein
Jörg Körner
Antonio Lucianetti
Tomáš MOCEK
Original Assignee
Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I. filed Critical Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I.
Priority to CZ2018-228A priority Critical patent/CZ307955B6/cs
Priority to KR1020207035860A priority patent/KR102457439B1/ko
Priority to PCT/CZ2019/050020 priority patent/WO2019219101A1/en
Priority to EP19725923.7A priority patent/EP3729573A1/en
Priority to JP2020558617A priority patent/JP7416721B2/ja
Publication of CZ2018228A3 publication Critical patent/CZ2018228A3/cs
Publication of CZ307955B6 publication Critical patent/CZ307955B6/cs
Priority to US17/098,394 priority patent/US20210167567A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/102—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1022—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018—Mode suppression
    • H01S3/0804—Transverse or lateral modes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018—Mode suppression
    • H01S3/0804—Transverse or lateral modes
    • H01S3/0805—Transverse or lateral modes by apertures, e.g. pin-holes or knife-edges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/121—Q-switching using intracavity mechanical devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/20—Lasers with a special output beam profile or cross-section, e.g. non-Gaussian
    • H01S2301/206—Top hat profile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape
    • H01S3/08063—Graded reflectivity, e.g. variable reflectivity mirror
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08081—Unstable resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094038—End pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1103—Cavity dumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1618—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth ytterbium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H01S3/2325—Multi-pass amplifiers, e.g. regenerative amplifiers
    • H01S3/235—Regenerative amplifiers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Tento vynález se týká laserového systému a metody pro generování definovaného prostorově tvarovaného laserového svazku v nestabilním laserovém rezonátoru. Laserový systém pro tvarování módu laserového svazku (7) v nestabilním laserovém rezonátoru obsahuje aktivní médium (3), které zahrnuje oblast buzení (4), přičemž distribuce zisku se generuje prostřednictvím prostorového profilu intenzity svazku (7) optického buzení. Příčný rozměr svazku (7) je menší než odpovídající rozměr aktivního laserového média (3). V preferovaném provedení může systém dále zahrnovat koncové buzení za účelem zavedení prostorově tvarovaného svazku optického buzení (6) do aktivního média (3), a/nebo aktivní nebo pasivní prvek pro úpravu ztrát v rezonátoru, a/nebo prostředky výstupního vyvázání laserového svazku z uvedeného nestabilního rezonátoru. Systém dle tohoto vynálezu je schopný generovat homogenní profil svazku.

Description

Předkládaný vynález se týká laserového systému a metody pro generování definovaného prostorově tvarovaného laserového svazku pomocí nestabilního laserového rezonátoru. Zejména se tento vynález týká laserového systému a metody vhodné pro vytvoření distribuce intenzity výstupního svazku s homogenním profilem (top-hat). Přesněji se využití tohoto vynálezu týká provozu v q-spínaní a/nebo v režimu otevírání dutiny rezonátoru a/nebo jako regenerativního zesilovače a/nebo systému pracujícím v synchronizaci módů.
Dosavadní stav techniky
Generace nanosekundových impulzů v laserovém systému vyžaduje úpravu velikosti paprsku podle výstupní energie, aby se zabránilo laserem indukovanému poškození (LID) na veškeré optice uvnitř systému z důvodu příliš vysoké hustoty záření na těchto optických prvcích. Například typické maximální hodnoty bezpečné hustoty záření pro pulzy o časové délce 10 ns na vlnové délce blízko 1 pm jsou v rozmezí 3 až 10 J/cm2. Tudíž, k dosažení energie v rozmezí 1 J, nebo více, se vyžaduje průměr svazku větší než 5 mm. Je však potřeba připomenout, že pro osoby znalé stavu techniky, jsou hodnoty LID známy.
Laser se ve své nejjednodušší podobě skládá z aktivního média, kde dojde ke spontánní emisi, a sady zrcadel odrážejících světlo zpět do aktivního média, což vede k zesílení stimulovanou emisí.
Za účelem generování laserového svazku musejí být zrcadla uspořádána kolem aktivního média tak, aby ztráty světla vyzařovaného laserovým krystalem mezi dvěma zesilujícími průchody byly menší než zisk dosažený při průchodu aktivním médiem. Takové uspořádání se nazývá laserový rezonátor. Laserový rezonátor může být stabilní nebo nestabilní.
Zatímco stabilní rezonátor generuje stejnou distribuci intenzity pro daný prostorový mód rezonátoru po každém průchodu, v případě nestabilního rezonátoru se prostorová distribuce intenzity při každém průchodu mění. To po několika průchodech povede k alespoň částečnému vyvázání generovaného svazku z rezonátoru.
Ve stabilním laserovém rezonátoru obvykle vykazuje generovaný výstupní profil svazku Gaussovu distribuci intenzity odpovídající módu TEMOO. Takový profil svazku lze považovat za ideální např. z hlediska schopnosti fokusace. Nicméně takový svazek potřebuje kvůli své velmi nízké strmosti hran relativně velkou aperturu optiky pro jeho přenos prostorem, jakož i s ohledem na velikost excitované oblasti v odpovídajícím aktivním médiu.
Naopak svazek s konstantní úrovní intenzity s poměrně ostrými hranami, takzvaný homogenní profil (EN: top-hat profile), umožňuje výrazně snížit tuto aperturu při zachování stejné maximální úrovně intenzity, obvykle dané prahem poškození optiky. Kromě toho je účinnost laserového systému silně spojena s extrakční intenzitou (nebo s ohledem na pulzní lasery s extrakční hustotou energie), kde vyšší intenzita odpovídá vyšší extrakční účinnosti (W. Koechner, Solid Statě Laser Engineering, Springer Science a Business Media, 1999). Proto je možné dosáhnout maximální efektivitu omezenou LID při svazku TEMOO pouze v centru svazku, zatímco se svazkem s homogenním profilem toho lze dosáhnout v celé oblasti svazku. Tudíž generace svazku s homogenní distribucí intenzity je v laseru velmi žádoucí.
- 1 CZ 307955 B6
Uspořádání současných nestabilních rezonátorů umožňuje generování homogenní distribuce intenzity svazku uvnitř laserového rezonátorů. Základní uspořádání takových rezonátorů tvoří dvě zrcadla zvětšující svazek uvnitř rezonátorů při každém průchodu. Tudíž výsledná distribuce intenzity uvnitř rezonátorů zcela zaplní aperturu aktivního média. Výzva v takových systémech pramení ze skutečnosti, že průměr svazku by rostl, dokud by nedosáhl apertury systémové optiky. Tudíž je nutné do takového uspořádání implementovat metodu omezení velikosti svazku. Absorpční apertury by vedly k plýtvání s energií laseru, proto je velikost paprsku v nestabilních rezonátorech převážně řízena vyvázáním vnější části (geometrický přístup) svazku uvnitř rezonátorů z rezonátorů (tzv. výstupní vyvažování).
V mnoha předchozích provedeních bylo dosaženo prostorově závislého výstupního vyvázání tvrdou aperturou na jednom z optických prvků rezonátorů pomocí přeplnění apertury jednoho z rezonátorových zrcadel nebo pomocí speciálních rozřezaných zrcadel (angl. scraper mirror). Velikost módu rezonátorů je takto účinně omezena, a proto se efektivně eliminuje oříznutí na apertuře aktivního média. Podrobnosti o těchto systémech lze nalézt v nepatentové literatuře (W. Koechner, Solid Statě Laser Engineering, Springer Science a Business Media, 1999). Nevýhodou takového schématu je, že výstupní svazek se nepodobá módu v rezonátorů, protože jeho část je zakryta například jedním ze zrcadel rezonátorů. Tudíž má tvar profilu výstupní intenzity často nežádoucí geometrický tvar, například torus. Kromě toho zakrytí vytváří velmi strmé hrany v profilu svazku, a proto významné difrakční efekty narušují šířící se výstupní svazek. Aby dále nedošlo k oříznutí na apertuře aktivního média, nemůže intenzita uvnitř rezonátorů vyplnit jeho aperturu úplně, neboť musí být zachována určitá vůle mezi svazkem a aperturou aktivního média, čímž se omezuje extrakční účinnost.
Aby se zabránilo takovému zakrytí, bylo navrženo US 4096447 A zahrnutí částečného reflexního zrcadla jako jednoho z koncových zrcadel. Tento přístup eliminuje zakrytí svazku, ale mód rezonátorů musí být omezen ve své velikosti vnitřní aperturou např. laserového média. Podle zvětšení módu rezonátorů absorbuje tato apertura jakékoliv množství energie v rezonátorů, která není vyvázána z rezonátorů, a prostřednictvím vnitřního zvětšení rezonátorů svazek překročí průměr této apertury. Podobné přístupy byly hlášeny již předtím a používali polarizátor a vlnové desky umístěné uvnitř rezonátorů, a tudíž umožnili vyvázání svazku při každém oběhu. I když tato nastavení řeší problém zakrytí a také do jisté míry vyplnění apertury laserového krystalu, je účinnost stále omezená, jelikož část energie uložená v rezonátorů není vyvázána ze systému, ale absorbována aperturou. Protože apertura zdůrazní strmé hrany, difrakční efekty mohou znovu narušit profil svazku.
Tudíž se vynakládá obrovské úsilí k nalezení způsobu, jak efektivně omezit velikost svazku v nestabilním rezonátorů bez generování ostrých hran, krytí nebo ztrát, které nepřispívají k výstupní energii.
V EP 0231050 Bl, se používá zrcadlo s radiálně se měnícím profilem odrazivosti, také nazývané zrcadlo s Gaussovým profilem odrazivosti (dále jen GRM), které řeší většinu těchto problémů. Umožňuje generovat definovanou distribuci výstupní intenzity pomocí super Gaussovského profilu, který je zejména při vyšších řádech blízko ke skutečnému homogennímu profilu. Tato technika se používá u mnoha průmyslových laserů o vysokých energiích. Avšak jak bude dále ukázáno, tato technika má stále i nevýhody, které omezují extrakční účinnost a také nedovolují její používání v kombinaci s nízko ziskovým médiem, jako například ytterbiem dopovaná aktivní média, která vzbudila velký zájem v posledních dvou desetiletích díky velmi dobré kompatibilitě s buzením laserovými diodami a vysokou vlastní účinností.
Podrobně lze teoreticky odvodit uspořádání systému založeného na GRM a vypočtení profilu paprsku v nepatentové literatuře. Komplexním článkem shrnujícím předchozí práce je Graded reflectivity mirror unstable laser resonators, M. Morin, v Journal of Optical and Quantum Electronics 29 (1997), str. 819-866. Podle tohoto článku, homogenní nebo super Gaussovské distribuce svazku bez nízkointenzivní oblasti uprostřed lze dosáhnout pouze v provedení, když
-2CZ 307955 B6
Pgrm maximální odrazivosti (podle amplitudy elektrického pole) v centru GRM splňuje tuto podmínku:
Pshm - jJTpw
M je zde zvětšení geometrického oběhu rezonátoru a PWje požadovaný řád super Gaussovského výstupního profilu. Kromě toho je zpětná vazba γ rezonátoru (opět z hlediska elektrického pole amplitudy) dána:
« 52 _ Pgrm
Tyto dvě konstrukční pravidla určují, že příslušné provedení laseru musí vykazovat vysoký zisk za účelem kompenzace nízké zpětné vazby nebo jinak je silně omezen řád super Gaussovského výstupního svazku, nebo alternativně že je rezonátor omezen na nízké zvětšení, což zvyšuje citlivost nastavení. To doposud omezovalo použití těchto rezonátorů jen s materiály dopovanými neodymem a dalšími materiály s vysokým ziskem.
Další nevýhodou tohoto přístupu je, že buzenou oblast laseru nelze použít zcela, jelikož kompletní mód rezonátoru se musí vejít do aktivního média, což omezuje extrakční účinnost ve vnějších oblastech profilu svazku. Jelikož je navíc výstupní vyvažování realizováno prostřednictvím GRM a uvolňuje zlomek prostorově tvarované intenzity uvnitř rezonátoru v každém oběhu, takové lasery nelze provozovat v režimu otevírání dutiny rezonátoru, který by umožnil kratší délky impulzů, nebo používat jako regenerativní zesilovač.
Následující dokumenty popisují obdobná technické řešení s nevýhodami, které jsou zmíněny výše.
Dokument WO 2015059630 popisuje řešení s Gaussovským budicím paprskem, který je transformován pomocí radiální a podélné změny dopování aktivního laserového media na homogenní profil intenzity výstupního svazku.
Dokument WO 2010125534 popisuje řešení s Gaussovským budicím paprskem, který je transformován pomocí difřakčních optických prvků na homogenní profil intenzity výstupního svazku.
Dokument US 5886972 popisuje řešení laserového zdroje v podstatě s plochým profilem intenzity výstupního paprsku.
Podstata vynálezu
Úlohou předkládaného vynálezu je překonání výše uvedených nevýhod představením systému a metody tvarování módů (EN: mode shaping) laserového svazku v nestabilním optickém rezonátoru bez zavedení apertur, což zmírní difrakční efekty a další aperturami způsobené oběhové ztráty. Profil výstupního svazku generovaný z navrženého uspořádání, bude dle tohoto vynálezu připomínat homogenní distribuci intenzity uvnitř rezonátoru, a tedy homogenní profil svazku.
Dalším aspekt výhod tohoto vynálezu je, že umožňuje také použití nízkoziskového média, jako materiálů dopovaných ytterbiem, a proto vynález umožňuje využívat širší škálu laserových materiálů spolu s nestabilním provedením laserového rezonátoru, a tudíž získat nové vlnové délky, jakož i vyšší účinnost laseru.
-3 CZ 307955 B6
Kromě toho, vynález umožňuje generovat profily svazku s homogenním profilem bez nutnosti užití GRM, které obecně lze považovat za složité na výrobu a nastavení.
V jistém provedení tohoto vynálezu je uveden laserový systém pro tvarování módů laserového svazku v nestabilním laserovém rezonátoru obsahující aktivní médium, přičemž aktivní médium zahrnuje oblast buzení, kde se generuje distribuce zisku prostřednictvím prostorového profilu intenzity svazku optického buzení, přičemž příčný rozměr svazku je menší než odpovídající rozměr aktivního laserového média.
Profil intenzity svazku optického buzení v aktivním médiu je realizován v rámci tzv. koncového buzení, což znamená, že se svazek optického buzení spolu-šíří skrze aktivní médium současně a paralelně se svazkem uvnitř nestabilního optického rezonátoru.
Prostorový profil výstupní intenzity navrženého uspořádání laseru může nabývat jakéhokoli geometrického tvaru, přednostně kruhového, eliptického, obdélníkového, čtvercového nebo hexagonálního. Podle tohoto provedení poskytuje vynález přibližně homogenní distribuci intenzity v libovolném geometrickém tvaru.
Tento vynález překonává dosavadní stav techniky tím, že zvětšující se mód rezonátoru je zesílen pouze ve stanovené části aktivního média, kde prostorově tvarovaný svazek optického buzení generuje inverzi a tudíž zisk.
Zdrojem svazku optického buzení může být jakýkoliv vhodný budicí zdroj, nejlépe diodová budicí jednotka, déle i světlo vyzařující diody, výbojky nebo jiný laserový zdroj.
V preferovaném provedení vynálezu je svazek optického buzení charakterizován homogenní distribucí intenzity. Strmost hran distribuce intenzity se může lišit podle požadované strmosti hrany v profilu intenzity generovaného výstupního svazku.
Díky prostorově definované distribuci zisku v aktivním médiu se nebudou zesilovat části svazku uvnitř rezonátoru, které jsou mimo oblast zisku generované budicím svazkem. Z důvodu ztrát v rezonátoru (vyvstávajících například z běžných mechanismů ztrát a výstupního vyvažování) a zvětšení při každém oběhu se bude intenzita této části svazku uvnitř rezonátoru neustále snižovat a tedy omezovat průměr svazku. Jelikož nejsou potřebné žádné apertury, nedochází k dalším ztrátám v dutině a ořezání svazku na ostrých hranách. Jelikož je svazek uvnitř rezonátoru větší než svazek optického buzení, používá se celková oblast buzení k extrakci, což umožní vysokou extrakční účinnost laseru.
V preferovaném provedení vynálezu systém dále zahrnuje koncové buzení za účelem dodání prostorově tvarovaného svazku optického buzení do aktivního média.
V provedení vynálezu je aktivní médium vyrobeno z materiálu s nízkým ziskem, výhodně z pevnolátkového média, lépe z materiálu dopovaného vzácnou zeminou, jako např. aktivního média dopovaného ionty neodymu, erbia, ytterbia nebo thulia.
Tato média jsou dobře známá, protože vykazují fluorescenci s dlouhou dobou života luminiscenčního centra na vybuzené hladině, která je ideální pro diodové buzení, a relativně velkou šířku pásma, což je činí vhodnými pro použití v ultra krátkých pulzních laserech, jakož i v přeladitelných laserových zdrojích. Využití těchto médií v konceptu rezonátoru založeném na GRM bylo zatím silně omezeno, jelikož v tomto konceptu je potřeba minimálního zisku v závislosti na strmosti hran distribuce intenzity výstupního svazku. Tato nevýhoda je široce eliminována v rámci systému tohoto vynálezu, kde je kompenzováno pouze snížení intenzity uvnitř rezonátoru v důsledku zvětšování svazku v rezonátoru, zatímco ztráty vzniklé výstupním vyvažováním mohou být malé.
-4CZ 307955 B6
V dalším preferovaném provedení, systém dále zahrnuje aktivní a/nebo pasivní prvek pro úpravu ztrát v rezonátoru v čase.
Aktivní prvky jsou elektronicky řízené modulátory, které mohou být realizovány v některých provedeních pomocí: akustooptických modulátorů, elektrooptických modulátorů (např. Pockelsova cela v kombinaci s polarizační optikou), mechanických modulátorů (klapka, otočné zrcadlo).
Pasivní prvky modulují ztráty v rezonátoru na základě intenzity uvnitř rezonátoru. Takové prvky jsou například realizovány pomocí: saturovatelných absorbérů (např. objemové absorbéry nebo zrcadla), nelineárních efektů (např. Kerrův efekt generující další čočku při vysokých intenzitách).
V některých provedeních systém obsahuje výstupní vyvažování, které může být realizováno částečně odrazným zrcadlem, nebo děličem svazku, nebo polarizátorem a polarizaci otáčejícím prvkem.
V upřednostňovaném provedení vynálezu lze dosáhnout oddělení laserového svazku uvnitř rezonátoru a svazku optického buzení pomocí dichroického zrcadla.
Podle dalšího aspektu vynálezu lze použít výše uvedený systém, tedy provozovat v režimu qspínaní a/nebo režimu otevírání dutiny rezonátoru a/nebo jako regenerativní zesilovač a/nebo v režimu synchronizace módů.
Podle jiného aspektu tohoto vynálezu je uveden způsob tvarování módu laserového svazku v nestabilním laserového rezonátoru obsahující aktivní médium, přičemž způsob zahrnuje krok zavedení svazku optického buzení do oblasti v aktivním médiu, přičemž distribuce zisku se generuje prostřednictvím prostorového profilu intenzity svazku optického buzení.
V některých provedeních jsou rezonátorové ztráty upraveny pomocí alespoň jednoho aktivního prvku a/anebo alespoň jednoho pasivního prvku. Takové metody umožňují generovat krátké pulzy z laseru s využitím některé z těchto technik nebo použití takového rezonátoru jako regenerativního zesilovače.
V některých provedeních se laserový paprsek vyváže za pomocí prostředků ze skupiny sestávající z: částečně odrazného zrcadla, děliče svazku, polarizátoru a polarizaci otáčejícího prvku.
V některých provedeních se svazek optického buzení naváže do uspořádání rezonátoru pomocí dichroického zrcadla.
Objasnění výkresů
Obrázek 1 představuje základní uspořádání rezonátoru podle tohoto vynálezu.
Obrázek 2 představuje normalizovanou distribuci zisku dosaženou systémem zveřejněným v upřednostňovaném provedení.
Obrázek 3 představuje profily výstupního svazku pro různou odrazivost výstupního vyvažujícího prvku.
Obrázek 4 představuje uspořádání rezonátoru s proměnným výstupním vyvažováním.
-5 CZ 307955 B6
Obrázek 5 představuje uspořádání rezonátoru pro provoz v režimu q-spínaní nebo provoz v režimu otevírání dutiny rezonátoru.
Příklady uskutečnění vynálezu
Následující podrobný popis provedení je stručným přehledem systému, na kterém se uplatňují nároky. Detailní a vyčerpávající popis zveřejněný v této části nemá vynález omezit v žádném ohledu. Podobně vynález nebude omezen číselnými hodnotami, výrobními zařízeními, provozními podmínkami a dalšími proměnnými, pokud zde není uvedeno jinak.
Podle preferovaného provedení vynálezu je laserový systém založen na nestabilním uspořádání rezonátoru. Nestabilní uspořádání rezonátoru může být pozitivní větev uspořádání rezonátoru, jak je uvedeno na obrázku 1.
Uvedené uspořádání se skládá z dvou sférických zrcadel, zejména z konkávního zrcadla 1, reflexního pro laserové a antireflexního pro budicí záření, a konvexního výstupního vyvažujícího zrcadla 2 a aktivního média 3. Distribuce zisku v aktivním médiu 3 je generována svazkem optického buzení 6. Svazek optického buzení 6 může být poskytován jiným laserovým systémem nebo diodovým laserovým zdrojem, přičemž provedení zahrnuje prostředek tvarování svazku.
Dále může mít svazek optického buzení 6 přibližně čtvercový homogenní tvar.
Aktivní médium 3 obsahuje buzenou oblast 4 v aktivním médiu 3, do něhož směřuje svazek optického buzení 6. Z oblasti 4 se generuje svazek uvnitř rezonátoru 5 tak, že profil připomíná distribuci zisku generovanou svazkem optického buzení 6.
V provedení zveřejněném výše a zobrazeném na obrázku 1 se realizuje vstupní vyvažování svazku optického buzení 6 do laserového rezonátoru pomocí konkávního dichroického zrcadla 1.
Ve stejném provedení lze výstupní vyvažování provádět pomocí částečně reflexního konvexního výstupního vyvazovacího zrcadla 2. Část svazku z rezonátoru 5 prošlá tímto zrcadlem představuje laserový výstupní svazek 7.
Podle uvedeného provedení je dána vzdálenost L mezi konkávním zrcadlem 1 o poloměru Ri a částečně reflexním konvexním výstupním navazovacím zrcadlem 2 o poloměru R2.
2L = Ri + R2
Oběhové zvětšení se vypočítá pomocí
2-rozměmé pole módu uvnitř laserového rezonátoru se vypočítá přibližně pomocí
kde V(x, y) je amplituda intenzity elektrického pole módu rezonátoru podle souřadnic x a y kolmých k optické ose. V předchozím stavu techniky se p(x, y) vždy uvažuje s hodnotu menší než 1, představující prostorově závislé ztráty v rezonátoru (týkající se síly pole), například profil odrazivosti GRM. Způsob tvarování je založen na prostorové modulaci ztrát v rezonátoru, dále
-6CZ 307955 B6 bude označován jako modulace ztrát. V provedení podle tohoto vynálezu má p(x, y) hodnotu větší než 1, kvůli modulaci zisku, dále označován jako modulace zisku.
Obrázek 1 představuje preferované provedení, v případě kterého byly použity následující parametry: Ri = 5000 mm, R2 = -4000 mm, M = 1.25.
Obrázek 2 představuje normalizovanou distribuci zisku, kde distribuce zisku je obdélníkovou super Gaussovou distribucí 8. řádu o šířce 4 mm. Výše uvedená normalizovaná distribuce zisku byla vypočtena pro modelový systém podle výše popsaného systému znázorněného na obrázku 1.
Obrázek 3 zobrazuje normalizovaný profil módu výstupního tvarovaného laserového svazku 7 pro různé hodnoty odrazivosti částečně reflexního konvexního výstupního vyvazovacího zrcadla
2. Příslušná odrazivost R (z hlediska intenzity) částečně reflexního konvexního výstupního vyvazovacího zrcadla 2 a minimální oběhový zisk g, které jsou nezbytné pro kompenzaci ztrát v rezonátoru, generovaných zvětšením a výstupním vyvažováním, jsou uvedeny nad jednotlivými grafy.
Lze prokázat, že v důsledku modulace zisku módu rezonátoru není generovaná žádná díra uprostřed tvarovaného laserového svazku 7, ani pro velmi nízké výstupní vyvažování, což umožňuje dosažení vysoké zpětné vazby pro podporu materiálů s nízkým ziskem. Jediným viditelným účinkem pro nízké výstupní vyvažování je, že křídla profilu tvarovaného laserového svazku 7 jsou rozmazána. To je v nastavení laseru obvykle přijatelné, pokud má optika náležité rozměry. Protože je navíc ustálená úroveň intenzity extraktováného módu vždy větší nebo rovna oblasti buzené 4, extrakční účinnost je vždy homogenně distribuována po celé oblasti buzení 4 a proto není geometricky omezena.
Kromě toho profil svazku optického buzení 6 i generovaný profil výstupního svazku 7 jsou kvadratické. Ve skutečnosti bude profil intenzity výstupního laserového svazku 7 připomínat profil svazku uvnitř rezonátoru 5, který je podobný distribuci zisku odpovídající profilu intenzity svazku optického buzení 6.
V jiném provedení podle obrázků 4 a 5 bylo v systému popsaném výše nahrazeno konvexní výstupní vyvažovači zrcadlo 2 konvexním zrcadlem 10, které je vysoce reflexní. Výstupní vyvažování se realizuje pomocí změny polarizace, zařízení na změnu polarizace je nejlépe vybrat ze skupiny uvedené v popisu, výhodně zmíněného zde, polarizátoru 8 a čtvrtvlnové destičky 9, která umožňuje nastavit výstupní vyvažování za účelem optimalizace daného systému, jak je například znázorněn na obrázku 4.
Dodatečným zavedením Pockelsovy cely 11 do rezonátoru, jak znázorněno na obrázku 5, lze použít uspořádání pro provoz v režimu q-spínání. Na rozdíl od systémů založených na GRM je výstupní svazek 7 vyvázán polarizátorem 8. V případě Pockelsovy cely 11 je to výhodné, neboť Pockelsovu celu 11 lze v režimu q-spínání provozovat při méně než čtvrtvlnovém napětí. Úpravou napětí Pockelsovy cely 11 lze v zapnutém stavu upravit výstupní vyvázání za jeden oběh, což umožní optimalizovat tvar a energii výstupního pulzu.
Kromě toho umožňuje stejné schéma jako na obrázku 4 také provoz v režimu otevírání dutiny rezonátoru, pokud je Pockelsova cela 11 přepnuta do režimu čtvrtvlnného provozu. Ačkoliv profil svazku bude mít v tomto případě delší hrany (provedení výstupního vyvažování na obrázku 3), je to stále ve většině případů přijatelné. V tomto provozním režimu bude doba trvání pulzu v rozmezí oběhového času rezonátoru, tedy kratší než v režimu q-spínání. Aktuální strmost hran v tomto provozním režimu bude souviset s dostupným ziskem laserového systému a se ztrátami, které jsou přítomny v rezonátoru, zejména mimo zesilující oblast 4 (např. zpětná absorpce).
Toto schéma rezonátoru lze provozovat v režimu otevírání dutiny, takže je možné též zavést (angl. seed) mód do rezonátoru a využit ho jako regenerativní zesilovač prostřednictvím zavedení
-7 CZ 307955 B6 pulzu do rezonátoru v opačném směru než se šíří výstup v režimu otevírání dutiny. V zásadě je také možná kombinace s modulací ztrát během oběhu nebo s metodou synchronizace módů.
Průmyslová využitelnost
Tento vynález lze průmyslově uplatnit v oblasti optiky, zejména v oblasti laserové technologie určené k modulaci tvaru svazku.
Konkrétněji lze vynález použít k realizaci laserových systémů o vysokém výkonu a/nebo s vysokou energií s širokou škálou parametrů týkajících se pulzního/kontinuálního provozu, parametrů pulzu a vlnové délky. Takové lasery jsou použitelné v široké škále výzkumných, lékařských a průmyslových aplikací, jako lasery s optickým buzením pro jiné laserové systémy, laserové spékání, laserové vyklepávání, zobrazovací diagnostiky, chirurgie atd.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (11)

1. Laserový systém poskytující tvarovaný homogenní profil intenzity laserového svazku (7) v nestabilním laserového rezonátoru obsahující aktivní médium (3), vyznačující se tím, že aktivní médium (3) obsahuje oblast buzení (4) uspořádanou pro generaci distribuce zisku prostřednictvím prostorového profilu intenzity svazku optického buzení, přičemž příčný rozměr svazku (7) je menší než odpovídající rozměr aktivního laserového média (3).
2. Laserový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje koncové buzení uspořádané k dodání prostorově tvarovaného svazku optického buzení (6) do aktivního média (3).
3. Laserový systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že aktivní médium (3) je vyrobeno z materiálu s nízkým ziskem, výhodně z pevnolátkového média, výhodněji z materiálu dopovaného vzácnou zeminou ze skupiny prvků: neodym, erbium, ytterbium, thulium.
4. Laserový systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že systém dále obsahuje alespoň jeden aktivní prvek nebo alespoň jeden pasivní prvek pro úpravu ztrát v rezonátoru.
5. Laserový systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že systém dále obsahuje prvek výstupního vyvažování vybraný z následující skupiny: částečně reflexní zrcadlo (2), dělič svazku, polarizátor (8) a polarizaci otáčející prvek.
6. Laserový systém podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že svazek optického buzení (6) je zaveden do uspořádání rezonátoru pomocí dichroického zrcadla.
7. Použití systému podle některého z předcházejících nároků v režimu q-spínání nebo v režimu otevírání dutiny nebo jako regenerativní zesilovač nebo v režimu synchronizace módu.
8. Způsob tvarování módu laserového svazku (7) v nestabilním provedení laserového rezonátoru obsahující aktivní médium (3), vyznačující se tím, že způsob obsahuje krok zavedení prostorově tvarovaného svazku (6) optického buzení do aktivního média (3), kde se distribuce
-8CZ 307955 B6 zisku generuje prostřednictvím prostorového profilu intenzity svazku optického buzení, přičemž příčný rozměr svazku (7) je menší než odpovídající rozměr aktivního laserového média (3).
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že ztráty v rezonátoru se modifikují pomocí
5 alespoň jednoho aktivního prvku a/nebo alespoň jednoho pasivního prvku.
10. Způsob podle některého z nároků 8 nebo 9, vyznačující se tím, že laserový svazek (7) je vyvázán pomocí prostředku z následující skupiny: částečně reflexní zrcadlo (2), dělič svazku, polarizátor (8) a polarizaci otáčející prvek.
11. Způsob podle některého z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že svazek optického buzení (6) je navázán do uspořádání rezonátoru pomocí dichroického zrcadla.
CZ2018-228A 2018-05-17 2018-05-17 Laserový systém v uspořádání nestabilního optického rezonátoru poskytující tvarovaný profil intenzity výstupního svazku a způsob jeho vytvoření CZ307955B6 (cs)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-228A CZ307955B6 (cs) 2018-05-17 2018-05-17 Laserový systém v uspořádání nestabilního optického rezonátoru poskytující tvarovaný profil intenzity výstupního svazku a způsob jeho vytvoření
KR1020207035860A KR102457439B1 (ko) 2018-05-17 2019-05-17 불안정한 광 공진기 레이아웃 내에서 출력 빔의 형상 강도 프로파일을 제공하는 레이저 시스템 및 그 방법
PCT/CZ2019/050020 WO2019219101A1 (en) 2018-05-17 2019-05-17 A laser system providing a shaped intensity profile of an output beam within an unstable optical resonator layout and method thereof
EP19725923.7A EP3729573A1 (en) 2018-05-17 2019-05-17 A laser system providing a shaped intensity profile of an output beam within an unstable optical resonator layout and method thereof
JP2020558617A JP7416721B2 (ja) 2018-05-17 2019-05-17 不安定光共振器レイアウト内の出力ビームの成形された強度プロフィールを提供するレーザーシステム及びその方法
US17/098,394 US20210167567A1 (en) 2018-05-17 2020-11-15 Laser system providing a shaped intensity profile of an output beam within an unstable optical resonator layout and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-228A CZ307955B6 (cs) 2018-05-17 2018-05-17 Laserový systém v uspořádání nestabilního optického rezonátoru poskytující tvarovaný profil intenzity výstupního svazku a způsob jeho vytvoření

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2018228A3 CZ2018228A3 (cs) 2019-09-11
CZ307955B6 true CZ307955B6 (cs) 2019-09-11

Family

ID=66640931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-228A CZ307955B6 (cs) 2018-05-17 2018-05-17 Laserový systém v uspořádání nestabilního optického rezonátoru poskytující tvarovaný profil intenzity výstupního svazku a způsob jeho vytvoření

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210167567A1 (cs)
EP (1) EP3729573A1 (cs)
JP (1) JP7416721B2 (cs)
KR (1) KR102457439B1 (cs)
CZ (1) CZ307955B6 (cs)
WO (1) WO2019219101A1 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102545715B1 (ko) * 2021-09-24 2023-06-20 서울대학교산학협력단 하이퍼 방사 레이저 생성 시스템 및 하이퍼 방사 레이저 생성 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2239984A (en) * 1989-12-18 1991-07-17 Mitsubishi Electric Corp Solid laser device
US5886972A (en) * 1996-01-03 1999-03-23 Motorola Recording information in a phase change optical medium with a vertical cavity surface emitting laser
US5943358A (en) * 1997-07-09 1999-08-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Non-confocal unstable laser resonator and outcoupler
WO2010125534A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Csir Resonator with intracavity transformation of a gaussian into a top-hat beam
WO2015059630A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-30 Csir A beam-shaping amplifier containing a crystalline gain medium

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4096447A (en) 1976-11-24 1978-06-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Unstable resonator laser system
IT1188606B (it) 1986-01-29 1988-01-20 Consiglio Nazionale Ricerche Risonatore laser instabile con accoppiatore di uscita a riflettivita' radialmente variabile
US5115445A (en) * 1988-02-02 1992-05-19 Massachusetts Institute Of Technology Microchip laser array
US5022043A (en) * 1989-12-20 1991-06-04 Spectra-Physics High power diode-pumped solid state laser with unstable resonator
DE102012022068A1 (de) * 2012-11-09 2014-05-15 Rwth Aachen Optisch endgepumpter Slab-Verstärker mit verteilt angeordneten Pumpmodulen
EP3018774A1 (en) 2014-11-04 2016-05-11 High Q Laser GmbH Method for generating a burst mode by means of switching a Pockels cell

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2239984A (en) * 1989-12-18 1991-07-17 Mitsubishi Electric Corp Solid laser device
US5886972A (en) * 1996-01-03 1999-03-23 Motorola Recording information in a phase change optical medium with a vertical cavity surface emitting laser
US5943358A (en) * 1997-07-09 1999-08-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Non-confocal unstable laser resonator and outcoupler
WO2010125534A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Csir Resonator with intracavity transformation of a gaussian into a top-hat beam
WO2015059630A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-30 Csir A beam-shaping amplifier containing a crystalline gain medium

Also Published As

Publication number Publication date
EP3729573A1 (en) 2020-10-28
WO2019219101A1 (en) 2019-11-21
CZ2018228A3 (cs) 2019-09-11
KR102457439B1 (ko) 2022-10-21
US20210167567A1 (en) 2021-06-03
KR20210020026A (ko) 2021-02-23
JP2021522677A (ja) 2021-08-30
JP7416721B2 (ja) 2024-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5987049A (en) Mode locked solid-state laser pumped by a non-diffraction-limited pumping source and method for generating pulsed laser radiation by pumping with a non-diffraction-limited pumping beam
DE60302451T2 (de) Pumpverfahren für laserresonator und lasersystem
Pollnau et al. Efficiency of erbium 3-/spl mu/m crystal and fiber lasers
Kim et al. High-power TEM 00 and Laguerre–Gaussian mode generation in double resonator configuration
WO2007064298A1 (en) Q-switched laser arrangement
Eichhorn Pulsed 2 µm fiber lasers for direct and pumping applications in defence and security
CN110036542B (zh) 利用单模或低阶模光纤激光器基于超低量子缺陷泵浦方案的大功率稀土掺杂晶体放大器
CZ307955B6 (cs) Laserový systém v uspořádání nestabilního optického rezonátoru poskytující tvarovaný profil intenzity výstupního svazku a způsob jeho vytvoření
US7046710B2 (en) Gain boost with synchronized multiple wavelength pumping in a solid-state laser
Su et al. Power scale-up of the diode-pumped actively Q-switched Nd: YVO 4 Raman laser with an undoped YVO 4 crystal as a Raman shifter
US9407057B2 (en) Powerful pulsed self-seeding CO2 laser
McKinnie et al. Ti/sup 3+/ion concentration and Ti: sapphire laser performance
Chen et al. Comparison between a-cut and off-axially cut Nd: YVO4 lasers passively Q-switched with a Cr4+: YAG crystal
Gorajek et al. High repetition rate, tunable, Q-switched diode pumped Tm: YLF laser
Zverev et al. Barium nitrate Raman laser for near IR spectral region
Sigachev et al. 1.3 μm Neodymium Lasers Passively Q-Switched with Nd2+: SrF2 and V3+: YAG Crystals and Raman Shifting to Eye-Safe Region
Michaille et al. Multi-core photonic crystal fibers for high-power laser
RU2726915C1 (ru) Способ нелинейного внутрирезонаторного преобразования длины волны в лазере с продольной накачкой
Li et al. Investigation of a diode-pumped double passively Q-switched Nd: GdVO4 laser with a Cr4+: YAG saturable absorber and a GaAs coupler
Stučinskas et al. 30 W dual active element Yb: KGW regenerative amplifier for amplification of sub-500fs pulses
Spariosu et al. All solid-state room temperature Er: YAG laser operating at 1617 nm
Barnes et al. Tm: glass fiber laser pumping Ho: YAG and Ho: LuAG
Xu et al. Spatial-temporal manipulations of visible nanosecond sub-pulse sequences in an actively Q-switched Pr: YLF laser
Hemmer et al. High Performances in Continuous-Wave and Q-switch Operation of a Narrow Linewidth Nd: YVO4 Oscillator Using a Volume Bragg Grating
WO2003007438A1 (en) Q-switched laser