DE102004008854B4 - Laser system with a laser-active disk and method for operating a laser system - Google Patents
Laser system with a laser-active disk and method for operating a laser system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004008854B4 DE102004008854B4 DE200410008854 DE102004008854A DE102004008854B4 DE 102004008854 B4 DE102004008854 B4 DE 102004008854B4 DE 200410008854 DE200410008854 DE 200410008854 DE 102004008854 A DE102004008854 A DE 102004008854A DE 102004008854 B4 DE102004008854 B4 DE 102004008854B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- laser
- resonator
- switch
- disc
- active
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
- H01S3/0604—Crystal lasers or glass lasers in the form of a plate or disc
-
- 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
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
-
- 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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0405—Conductive cooling, e.g. by heat sinks or thermo-electric elements
-
- 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
- H01S3/08022—Longitudinal modes
- H01S3/08031—Single-mode emission
-
- 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
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/117—Q-switching using intracavity acousto-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
- 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
- H01S3/14—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
- H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
- H01S3/164—Solid materials characterised by a crystal matrix garnet
- H01S3/1643—YAG
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Verfahren zum Betrieb eines Lasersystem mit einer laseraktiven Scheibe (2), einer Anregungsquelle zum kontinuierlichen Pumpen der laseraktiven Scheibe (2) in einen angeregten Zustand und einem Resonator, in dem die Scheibe (2) angeordnet ist, in dem ein optisches Strahlungsfeld (4) die Scheibe (2) mehrfach durchsetzend so rückgekoppelt wird, dass aus dem Resonator ein Laserstrahl (5) auskoppelbar ist, und in dem ein Güteschalter (8) angeordnet ist, mit dem der Laserstrahl (5) in Form von Impulsen generiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Güteschalter (8) so gesteuert wird, dass durch eine zunehmende Verstärkung aufgrund des Pumpens der laseraktiven Scheibe (2) eine einsetzende Lasertätigkeit mit einer einzigen longitudinalen Mode bewirkt wird und bei Überschreitung eines Schwellenwerts der Verstärkung der Güteschalter (8) anschließend komplett geöffnet wird, sodass der Laserimpuls mit einer einzigen longitudinalen Mode aufgebaut wird.Method for operating a laser system with a laser-active disk (2), an excitation source for continuously pumping the laser-active disk (2) into an excited state and a resonator in which the disk (2) is arranged, in which an optical radiation field (4) the disc (2) is repeatedly fed back through so that from the resonator, a laser beam (5) can be coupled out, and in which a Q-switch (8) is arranged, with which the laser beam (5) is generated in the form of pulses, characterized in that the Q-switch (8) is controlled such that an increasing gain due to the pumping of the laser-active disk (2) causes an incipient laser action with a single longitudinal mode and then completely opens the Q-switch (8) when a threshold value of the gain is exceeded so that the laser pulse is built in a single longitudinal mode.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lasersystems mit einer laseraktiven Scheibe, einer Anregungsquelle zum kontinuierlichen Pumpen der der laseraktiven Scheibe in einen angeregten Zustand und einem Resonator, in dem die Scheibe angeordnet ist, in dem ein optisches Strahlungsfeld die Scheibe mehrfach durchsetzend so rückgekoppelt wird, dass aus dem Resonator ein Laserstrahl auskoppelbar ist und in dem ein Güteschalter angeordnet ist, mit dem der Lasterstrahl in Form von Impulsen generiert wird.The invention relates to a method for operating a laser system with a laser-active disk, an excitation source for continuously pumping the laser-active disk in an excited state and a resonator in which the disc is arranged, in which an optical radiation field, the disc repeatedly passing through so fed back in that a laser beam can be coupled out of the resonator and in which a Q-switch is arranged with which the load beam is generated in the form of pulses.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lasersystem mit einer laseraktiven Scheibe, einer Anregungsquelle zum kontinuierlichen Pumpen der laseraktiven Scheibe in einen angeregten Zustand und einem Resonator, in dem die Scheibe angeordnet ist, in dem ein optisches Strahlungsfeld die Scheibe mehrfach durchsetzend so rückgekoppelt wird, dass aus dem Resonator ein Laserstrahl auskoppelbar ist, und in dem ein Güteschalter angeordnet ist, mit dem der Laserstrahl in Form von Impulsen generiert wird.The invention further relates to a laser system with a laser-active disk, an excitation source for continuously pumping the laser-active disk in an excited state and a resonator in which the disc is arranged, in which an optical radiation field the disk through several times is fed back so fed back from that Resonator a laser beam is coupled out, and in which a Q-switch is arranged, with which the laser beam is generated in the form of pulses.
Eine Scheibe als laseraktives Medium ist beispielsweise aus der
In dem Artikel „Q-switched Yb:YAG thin disk laser” von I. Johannsen, S. Erhard und A. Giesen (OSA TOPS, Vol. 50, advanced solid-state lasers, S. 191–196, 2001) kann ein derartiger Scheibenlaser anstatt im Dauerstrichbetrieb in einem gütegeschalteten Pulsbetrieb betrieben werden. Dabei kann eine Pulsenergie entstehen, die zur Zerstörung der laseraktiven Scheibe führen kann. Als Ausweg wird in dem Artikel ein regenerativer Verstärkeraufbau vorgeschlagen. Diese erfordert allerdings einen wesentlich komplizierteren Aufbau des Lasersystems. So umfasst das Lasersystem effektiv zwei Scheibenlaser. Der erste Scheibenlaser wird kontinuierlich betrieben (cw-Betrieb) und bestimmt als Seed-Laser die Fequenz des gepulsten zweiten Scheibenlasers, der als regenerativer Verstärker arbeitet.In the article "Q-switched Yb: YAG thin-disk laser" by I. Johannsen, S. Erhard and A. Giesen (OSA TOPS, Vol. 50, advanced solid-state lasers, pp. 191-196, 2001), one can such disk laser instead of being operated in continuous wave mode in a Q-switched pulse mode. In this case, a pulse energy can arise, which can lead to the destruction of the laser-active disk. As a way out, a regenerative amplifier construction is suggested in the article. However, this requires a much more complicated structure of the laser system. Thus, the laser system effectively includes two disk lasers. The first disk laser is operated continuously (CW operation) and determines as a seed laser the frequency of the pulsed second disk laser, which works as a regenerative amplifier.
Der gepulste Betrieb des Scheibenlasers ist nur mit einem breiten Spektrum möglich. Ein sogenannter Single-Frequency-Betrieb mit einer einzigen Lasermode ist somit nicht möglich.The pulsed operation of the disk laser is possible only with a broad spectrum. A so-called single-frequency operation with a single laser mode is therefore not possible.
Aus der
Deshalb wird in der
Die
Aus dem Stand der Technik ergibt sich somit das Problem, dass der zur Erhöhung der Intensität der Laserausgangsleistung angewendete Impulsbetrieb im Unterschied zum Dauerstrichbetrieb nicht sicher mit einer vorgegebenen einzigen Mode betrieben werden kann. From the prior art, there is thus the problem that the pulsed operation applied to increase the intensity of the laser output power, unlike the continuous wave operation, can not be operated safely with a predetermined single mode.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Scheibenlaser der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass bei einem gleichbleibend unkomplizierten optischen Aufbau ein gütegeschalteter Ein-Moden-Betrieb realisiert werden kann.The present invention is therefore based on the object to improve a disk laser of the type mentioned in such a way that with a consistently uncomplicated optical design, a Q-switched one-mode operation can be realized.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Güteschalter so gesteuert wird, dass durch eine zunehmende Verstärkung aufgrund des Pumpens der laseraktiven Scheibe eine einsetzende Lasertätigkeit mit einer einzigen longitudinalen Mode bewirkt wird und bei Überschreitung eines Schwellenwerts der Verstärkung der Güteschalter anschließend komplett geöffnet wird, sodass der Laserimpuls mit einer einzigen longitudinalen Mode aufgebaut wird.To solve this object, the method of the type mentioned above is characterized in that the Q-switch is controlled so that an increasing laser effect due to the pumping of the laser-active disc an incipient laser action is effected with a single longitudinal mode and exceeding a threshold value of the gain Then fully opened, so that the laser pulse is built in a single longitudinal mode.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist ferner ein Lasersystem der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung den Güteschalter so steuert, dass durch eine zunehmende Verstärkung aufgrund des Pumpens der laseraktiven Scheibe eine einsetzende Lasertätigkeit mit einer einzigen longitudinalen Mode bewirkt und bei Überschreitung eines Schwellenwerts der Verstärkung der Güteschalter komplett geöffnet wird, sodass der Laserimpuls mit einer einzigen longitudinalen Mode aufgebaut wird.To solve the above object, a laser system of the type mentioned is further characterized in that a control device controls the Q-switch so that an increasing laser effect due to the pumping of the laser active disk causes a laser action with a single longitudinal mode and when exceeding a threshold of Reinforcement of the Q-switch is fully opened so that the laser pulse is built up in a single longitudinal mode.
Im Sperrzustand wird der Güteschalter derart angesteuert, dass er einstellbar hohe Resonatorverluste verursacht. Aufgrund kontinuierlichen Pumpens durch die Anregungsquelle steigt die Besetzung des angeregten Zustandes der laseraktiven Scheibe. Erreicht die damit verbundene Verstärkung der Scheibe erstmals einen Schwellenwert, der die hohen Resonatorverluste gerade kompensiert, setzt die Lasertätigkeit ein. Dann wird der Güteschalter komplett geöffnet, was die Auskopplung eines Riesenimpulses aus dem Resonator erlaubt. Sowohl bei der einsetzenden Lasertätigkeit vor dem Öffnen als auch beim Aufbau des Riesenimpulses unmittelbar danach begünstigen die speziellen Eigenschaften einer Scheibe als dünnes Verstärkungsmedium auf einem Resonatorspiegel das Anschwingen des Lasers mit einer einzigen longitudinalen Mode. Dabei treten die vorstehend beschriebenen Probleme nicht auf und folglich ist ein Warten auf eine Modenstabilisierung bei abklingender Relaxationszeit nicht erforderlich.In the off state, the Q-switch is controlled in such a way that it can adjustably cause high resonator losses. Due to continuous pumping by the excitation source, the occupation of the excited state of the laser-active disk increases. If the associated gain of the disk reaches a threshold value for the first time, which just compensates for the high resonator losses, the laser action begins. Then the Q-switch is completely opened, which allows the extraction of a giant pulse from the resonator. Both in the onset of laser action prior to opening and in the build-up of the giant impulse immediately thereafter, the special properties of a disk as a thin gain medium on a resonator mirror favor the oscillation of the laser in a single longitudinal mode. In this case, the problems described above do not occur and consequently waiting for a mode stabilization with decreasing relaxation time is not required.
Das vorgeschlagene Lasersystem weist einen einfachen und unkomplizierten Aufbau eines kontinuierlich betriebenen Scheibenlasers auf. Aufgrund der vorgeschlagenen Güteschaltung kann das erfindungsgemäße Lasersystem in einem Pulsbetrieb mit kontrollierbar großen Pulsenergien betrieben werden und die Zerstörung der laseraktiven Scheibe wird sicher vermieden.The proposed laser system has a simple and uncomplicated structure of a continuously operated disk laser. Due to the proposed Q-switching, the laser system according to the invention can be operated in a pulsed operation with controllable large pulse energies and the destruction of the laser-active disc is reliably avoided.
In vorteilhafter Weise ist bei einem erfindungsgemäßen Lasersystem ein optischer Detektor vorgesehen, der einen Anteil des optischen Strahlungsfeldes erfasst und mindestens ein Ausgabesignal erzeugt. Die mehreren Ausgabesignale können beispielsweise Informationen enthalten, ob und wann ein bestimmter Wert des Strahlungsfeldes erreicht wird oder in Relation zur Energie eines Laserpulses stehen. Diese Ausgabesignale stehen zur Steuerung des Lasersystems zur Verfügung.Advantageously, in an inventive laser system, an optical detector is provided which detects a portion of the optical radiation field and generates at least one output signal. The plurality of output signals may, for example, contain information as to whether and when a particular value of the radiation field is reached or in relation to the energy of a laser pulse. These output signals are available for controlling the laser system.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinrichtung vorgesehen, ein erstes Ausgabesignal des optischen Detektors zu verarbeiten, um den Güteschalter zu schalten. Diese Steuereinrichtung spricht an, wenn das von dem optischen Detektor erfasste Strahlungsfeld erstmalig einen bestimmten kleinen Wert aufgrund der dann in dem Resonator geringer Güte vorhandenen kleinen Nettoverstärkung erreicht. Wird dieser Schwellenwert erreicht, schaltet die Steuereinrichtung die Güteschalter frei, d. h. dieser wird vollständig geöffnet und durchlässig. Das erste Ausgabesignal betrifft einen bestimmten Zeitpunkt. Diese Ausgestaltung der Steuereinrichtung gewährleistet die erfindungsgemäße Güteschaltung des Lasersystems.In a preferred embodiment of the present invention, the controller is arranged to process a first output signal of the optical detector to switch the Q-switch. This controller responds when the radiation field detected by the optical detector first reaches a certain small value due to the small net gain then present in the low-Q resonator. When this threshold is reached, the controller releases the Q-switches, i. H. this becomes completely open and permeable. The first output signal relates to a specific time. This embodiment of the control device ensures the inventive Q-switching of the laser system.
Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Lasersystem einen linearen Aufbau des Resonators auf. Andere Aufbauweisen, beispielsweise mit einem gefalteten oder ringförmigen Verlauf des Strahlenfeldes sind prinzipiell auch möglich, benötigen jedoch einen komplizierteren Aufbau mit einer Vielzahl von Spiegeln mit zusätzlichen Resonatorverlusten. Der lineare Aufbau hingegen gewährleistet einen kurzen Resonatoraufbau mit wenigen optischen Mitteln.The laser system according to the invention preferably has a linear structure of the resonator. Other structures, for example, with a folded or annular course of the radiation field are in principle also possible, but require a more complicated structure with a plurality of mirrors with additional resonator losses. The linear structure, however, ensures a short resonator structure with few optical means.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine weitere Steuereinrichtung vorgesehen, die ein zweites Ausgabesignal des optischen Detektors verarbeitet und eine die Länge des linearen Resonators verändernde Stellvorrichtung ansteuert. Das zweite Ausgabesignal des optischen Detektors ist proportional zum Zeitintegral des Strahlungsfeldes über die Dauer eines Laserpulses bzw. zur Pulsenergie. Maximale Pulsenergie wird erreicht, wenn die Resonatorlänge so eingestellt wird, dass die Wellenlänge des Lasers genau mit dem Maximum der Transmission von modenselektierenden optischen Elementen im Resonator und dieses mit dem Maximum des spektralen Verstärkungsprofils der laseraktiven Scheibe übereinstimmt. Auf diese Weise wird die Resonatorbedingung optimal erfüllt. Dadurch kann das Laserverstärkersystem über längere Zeit stabil in einer einzigen longitudinalen Mode betrieben werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, a further control device is provided, which processes a second output signal of the optical detector and drives a length of the linear resonator changing adjusting device. The second output signal of the optical detector is proportional to the time integral of the radiation field over the duration of a laser pulse or to the pulse energy. Maximum pulse energy is achieved when the resonator length is adjusted so that the wavelength of the laser is exactly equal to the maximum of the transmission of mode-selecting optical elements in the resonator and this coincides with the maximum of the spectral gain profile of the laser active disk. In this way the resonator condition is optimally fulfilled. This allows the laser amplifier system to be operated stably for a long time in a single longitudinal mode.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen inHereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the detailed description of two embodiments in conjunction with the accompanying drawings. These show in
Der erfindungsgemäße Resonator umfasst als laseraktives Medium eine laseraktive Scheibe
Die laseraktive Scheibe
Die Möglichkeit, dass mehrere longitudinalen Moden im Verstärkungsprofil der laseraktiven Scheibe
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel der Resonator linear ausgebildet ist, ist auch ein anderer Aufbau denkbar, beispielsweise gefaltet oder in einer geschlossenen geometrischen Form, die als Ringresonator bezeichnet wird. Was den kontinuierlichen Einmodenbetrieb betrifft, so sind Ringlaser mit nur in einer Richtung umlaufenden Welle als vorteilhaft bekannt, weil das „spatial hole burning” in dem Verstärkungsmedium vermieden werden kann. Allerdings erfordert dies die Verwendung einer optischen Diode in dem Resonator und einen relativ komplexen Aufbau. Scheibenlaser mit einer laseraktiven Scheibe, deren Rückseite als Spiegel in dem Resonator wirkt, verhalten sich ähnlich vorteilhaft, weil alle stationären Resonatormoden bei Reflexion an einem Spiegel immer einen Wellenknoten aufweisen, also an der Rückseite der Scheibe sich hinsichtlich „spatial hole burning” nicht unterscheiden. Wenn es durch die vorteilhafte Verwendung einer möglichst dünnen Scheibe mit einem möglichst kleinen laseraktiven Volumen und einem angepassten kurzen Resonator nicht direkt gelingt, den Betrieb in einer einzigen longitudinalen Mode zu erzielen, kann dieser durch den Einsatz weniger modenselektierender optischer Elemente in dem Resonator erreicht werden.Although in this embodiment, the resonator is formed linearly, also another structure is conceivable, for example, folded or in a closed geometric shape, which is referred to as a ring resonator. As far as continuous single-mode operation is concerned, ring lasers having a shaft rotating in only one direction are known to be advantageous because the "spatial hole burning" in the gain medium can be avoided. However, this requires the use of an optical diode in the resonator and a relatively complex construction. Disk lasers with a laser-active disk, the back of which acts as a mirror in the resonator behave similarly advantageous, because all stationary resonator modes always have a wave node when reflected on a mirror, so do not differ on the back of the disk with respect to "spatial hole burning". If the advantageous use of the thinnest possible slice with the smallest possible laser-active volume and a matched short resonator does not directly succeed in achieving operation in a single longitudinal mode, this can be achieved by using less mode-selective optical elements in the resonator.
Um höhere Spitzenleistungen des emittierten Laserlichts
Im erfindungsgemäßen Fall wird der Güteschalter in einem gesperrten Zustand so betrieben, dass er für einen geringen Anteil des optischen Strahlungsfeldes
Die zeitliche Steuerung des Güteschalters
Der Detektor
Obwohl das in dem linearen Resonator umlaufende intensive Strahlungsfeld eine linear polarisierte Welle bildet, die in Schwingungsknoten keine Verstärkung erfährt und deshalb zu „spatial hole burning” in dem Verstärkungsmedium führt, wird über die gesamte Pulsdauer keine andere Mode soweit begünstigt, dass sie mit der zu Beginn des Pulses vorhandenen einzelnen Mode konkurrieren kann, wenn eine dünne Scheibe verwendet wird. Zum Beispiel hat sich eine Scheibendicke von 250 μm als hinreichend dünn erwiesen. Bei einer Laserwellenlänge von etwa 1 μm entspricht dies etwa 500 Knoten. Das erfordert bereits im cw-Betrieb eine sorgfältige Auswahl der die Wellenlänge bzw. Moden selektierenden optischen Elemente, eine präzise Justage und einen thermisch stabilen gekapselten Resonatoraufbau, insbesondere bei einer Resonatorlänge von etwa 500 mm. Mit dem vorgestellten Verfahren zur Güteschaltung kann die in dem Dauerstrichbetrieb erreichte spektrale Qualität mit einer einzigen longitudinalen Mode auch im Pulsbetrieb erhalten werden.Although the intense radiation field circulating in the linear resonator forms a linearly polarized wave which does not undergo amplification in vibration nodes and therefore leads to spatial hole burning in the amplification medium, no other mode is fostered over the entire pulse duration to such an extent with the Beginning of the pulse existing single mode can compete if a thin disc is used. For example, a slice thickness of 250 μm has proven to be sufficiently thin. At a laser wavelength of about 1 μm, this corresponds to about 500 knots. This already requires careful selection of the optical elements which select the wavelength or modes in the cw mode, precise adjustment and a thermally stable encapsulated resonator structure, in particular with a resonator length of approximately 500 mm. With the presented Q-switching method, the spectral quality achieved in continuous wave mode can be obtained in a single longitudinal mode even in pulsed mode.
In der
Der Vorteil der Erweiterung besteht in einer Verminderung der hohen Anforderungen an die Präzision der Justage und die Stabilität des Aufbaus hinsichtlich der Einhaltung der optimalen Resonanzbedingung. Die Randbedingung einer stehenden Welle in dem Resonator schränkt das mögliche Frequenzspektrum des Strahlungsfeldes
Um dies zu erreichen, erfasst der Photo-Detektor
Damit es in dem Lasersystem tatsächlich zu einem Anschwingen einer Resonatormode kommt, muss ein entsprechendes kleines optisches Strahlungsfeld
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410008854 DE102004008854B4 (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Laser system with a laser-active disk and method for operating a laser system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410008854 DE102004008854B4 (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Laser system with a laser-active disk and method for operating a laser system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004008854A1 DE102004008854A1 (en) | 2005-09-15 |
DE102004008854B4 true DE102004008854B4 (en) | 2013-06-13 |
Family
ID=34853616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410008854 Expired - Fee Related DE102004008854B4 (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Laser system with a laser-active disk and method for operating a laser system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004008854B4 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006006589B4 (en) * | 2006-02-13 | 2013-02-21 | Jenoptik Laser Gmbh | Laser and method for generating pulsed laser radiation |
DE102008004570A1 (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-30 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Q-switched laser |
DE102008030062B3 (en) * | 2008-06-27 | 2010-06-10 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Laser pulses spiking i.e. stimulated Brillouin scattering spiking, reducing method for pulsed and pumped laser, involves unidirectionally reducing optical resonator length during decoupling of laser pulses from resonator from time point |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4959838A (en) * | 1989-05-31 | 1990-09-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and circuit for shaping laser output pulses |
US5157677A (en) * | 1991-05-13 | 1992-10-20 | Litton Systems, Inc. | Single frequency, long tail solid state laser interferometer system |
DE4306919A1 (en) * | 1993-03-05 | 1994-09-08 | Deutsche Aerospace | Microcrystal laser |
US5365532A (en) * | 1992-10-09 | 1994-11-15 | Hughes Aircraft Company | Cavity dump laser amplitude stabilization |
EP0632551A1 (en) * | 1993-07-02 | 1995-01-04 | DEUTSCHE FORSCHUNGSANSTALT FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT e.V. | Laser amplifier system |
-
2004
- 2004-02-20 DE DE200410008854 patent/DE102004008854B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4959838A (en) * | 1989-05-31 | 1990-09-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and circuit for shaping laser output pulses |
US5157677A (en) * | 1991-05-13 | 1992-10-20 | Litton Systems, Inc. | Single frequency, long tail solid state laser interferometer system |
US5365532A (en) * | 1992-10-09 | 1994-11-15 | Hughes Aircraft Company | Cavity dump laser amplitude stabilization |
DE4306919A1 (en) * | 1993-03-05 | 1994-09-08 | Deutsche Aerospace | Microcrystal laser |
EP0632551A1 (en) * | 1993-07-02 | 1995-01-04 | DEUTSCHE FORSCHUNGSANSTALT FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT e.V. | Laser amplifier system |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Giesen, A., Hollemann, G., Johannsen, I.: Diodepumped Nd: YAG thin disc laser. Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO 99, 1999, OSA, OSA Technical Digest Series, S. 29-30 * |
OSA TOPS, Vol. 50, Advanced Solid-State Lasers, 2001, S. 191-196 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102004008854A1 (en) | 2005-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3643648C2 (en) | Laser-diode-pumped solid-state laser with intracavity frequency doubling | |
DE19942954B4 (en) | Resonant saturable Fabry-Perot semiconductor absorber and two-photon absorption power limiter | |
DE69812119T2 (en) | REPEATED PULSE SOLID STATE LASER RESONATOR WITH SEVERAL VARIOUS REINFORCEMENT MEDIA | |
DE69823658T2 (en) | A LASER | |
EP0229285B1 (en) | Method and Arrangement for the generation of high-power CO2-laser pulses | |
DE4401917C2 (en) | Device for generating laser pulses with pulse lengths in the range of a few microseconds | |
EP1194987B1 (en) | Laser device | |
DE19958566A1 (en) | Q-switched solid state laser with adjustable pulse length has acousto-optical Q-switch controlled by controlling gradient of edges of modulation function of high frequency wave | |
DE102006006582B4 (en) | Laser and method for generating pulsed laser radiation | |
DE102004007881A1 (en) | Laser appliance generating short laser pulses with optically pumped semiconductor laser, containing external resonator, in which is fitted at least one mode coupler | |
DE102009036273B4 (en) | Laser and method for generating pulsed laser radiation | |
DE60309313T2 (en) | Solid state laser pumped by a laser diode with a convergent bundle | |
DE102012212672B4 (en) | Laser oscillator and method for the simultaneous generation of two laser beams of different wavelengths | |
DE4130802A1 (en) | SOLID-BODY LASEROSCILLATOR | |
DE102004008854B4 (en) | Laser system with a laser-active disk and method for operating a laser system | |
WO2001047075A1 (en) | Mode-coupled laser | |
DE102010045184B4 (en) | Method for the optronic control of a laser oscillator amplifier configuration and laser amplifier arrangement | |
DE10052461B4 (en) | Device for generating laser light | |
DE102008006661B3 (en) | Laser arrangement with phase-conjugate mirror | |
EP1532717A2 (en) | Arrangement and method for generating ultrashort laser pulses | |
DE4242862C2 (en) | Optically or electrically pumped solid-state laser | |
WO2007093151A1 (en) | Laser and method for producing pulsed laser beam | |
DE19628068A1 (en) | Laser with fundamental mode determinator | |
DE10135453A1 (en) | Controlling laser system dynamics, by modulating auxiliary light source with power output signal to control loss or gain within laser resonator | |
DE19649903A1 (en) | Impulse length, e.g. 200 to 1000 nano second, adjusting method for solid state laser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GRUETZMACHER, VALLADOLID, ES Owner name: STEIGER, ANDREAS, DR., 13591 BERLIN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: STEIGER, ANDREAS, DR., DE Free format text: FORMER OWNER: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTR. D. D. BUNDESMINISTERIUM FUER WIRTSCHAFT UND TECHNOLOGIE, DIESES VERTR. D. D. PRAESIDENTEN DER PHYSIKALISCH-TECHNISCHEN BUNDESANSTALT, 38116 BRAUNSCHWEIG, DE Effective date: 20110406 Owner name: GRUETZMACHER, ES Free format text: FORMER OWNER: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTR. D. D. BUNDESMINISTERIUM FUER WIRTSCHAFT UND TECHNOLOGIE, DIESES VERTR. D. D. PRAESIDENTEN DER PHYSIKALISCH-TECHNISCHEN BUNDESANSTALT, 38116 BRAUNSCHWEIG, DE Effective date: 20110406 |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130914 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140902 |