DE102008025823B4 - Miniaturisierte Laserverstärkeranordnung mit Pumpquelle - Google Patents
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Abstract
einer optischen Pumpquelle (21) zum Aussenden von Pumpstrahlung (6) und
einer axial angeordneten Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24), die durch die Pumpstrahlung (6) gepumpt werden kann,
wobei die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24) einen Laseroszillator (9), der durch einen Teil der Pumpstrahlung zum Aussenden eines Laserstrahles (13) anregbar ist, und
einen Laserverstärker (23) aufweist, der sowohl zum Empfangen des Laserstrahls (13) als auch von Pumpstrahlung (6) ausgebildet ist, um den Laserstrahl (13) mittels der Pumpstrahlung (6) zu verstärken,
wobei die Pumpquelle (21) zum Einleiten der Pumpstrahlung (6) in die Laser-Verstärker-Konfiguration (24) an einem ersten Längsende der Laser-Verstärker-Konfiguration (24), das einem zweiten Längsende der Laser-Verstärker-Konfiguration (24), an dem eine verstärkte Laserstrahlung (15) austritt, entgegengesetzt liegt, ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Laseroszillator (9) und der Laserverstärker (23) bezüglich der Längsmittenachse (25) der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24) kollinear angeordnet sind, und
dass die Pumpquelle (21) wenigstens eine erste Strahlquelle...
Description
- Die Erfindung betrifft eine insbesondere miniaturisierte Laserverstärkeranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des beigefügten Patentanspruches 1, wie sie aus der
US 6,512,630 B1 bekannt ist. Auf diese Druckschrift wird hiernach noch näher eingegangen. - Die Erfindung betrifft insbesondere einen kompakten, fasergekoppelten Festkörperlaseroszillatorlaser-Verstärker für die Erzeugung von Laserstrahlung hoher Strahlqualität und hoher Leistung.
- Für zahlreiche Anwendungen sind miniaturisierte Laser wünschenswert oder sogar erforderlich, die gepulste Laserstrahlung mit Pulsbreiten von wenigen Nanosekunden und Pulsenergien im Bereich von mehreren mJ erzeugen können. Anwendungsbeispiele sind langreichweitige Laser-Messsysteme, Laser für Materialfeinbearbeitung oder zur Anregung optisch nicht linearer Prozesse. Diodengepumpte Festkörperlaser sind hierfür besonders geeignet. Für nähere Einzelheiten hierzu wird auf P. Peuser, N. P. Schmitt: „Diodengepumpte Festkörperlaser”, Springer Verlag, 1995, verwiesen. Die erforderlichen Pulsleistungen liegen typischerweise im Bereich von etwa 100 kW bis zu mehr als einem MW.
- Mittels passiver Güteschaltung lassen sich besonders kompakte oder auch miniaturisierte Pulslaser realisieren, jedoch ist derzeit ein zuverlässiger Betrieb mit hoher Strahlqualität und Amplitudenstabilität nur bei maximalen Pulsenergien von wenigen mJ möglich. Entsprechende Pulslaser sind in P. Peuser, W. Platz, P. Zeller, T. Brand, B. Köhler, M. Haag; Opt. Lett. Vol. 31, No. 13 (2006) 1991 beschrieben. Um eine Leistungsskalierung zu erreichen, können ein oder auch mehrere Verstärker mit einem mehrfachen Strahlengang (Multipass) nachgeschaltet werden, wodurch besonders große Pulsenergien erzielt werden. Allerdings sind dann die Möglichkeiten für eine weitgehende Miniaturisierung reduziert.
- Wenn bei der Anregung des aktiven Materials die sogenannte longitudinale Pumpgeometrie angewandt werden kann, werden optimale Voraussetzungen geschaffen, um einen hohen Wirkungsgrad und eine große Kompaktheit zu erreichen. Nähere Einzelheiten hierzu sind der oben genannten Literaturstelle P. Peuser, N. P. Schmitt: Diodengepumpte Festkörperlaser, Springer Verlag 1995 zu entnehmen.
- Besonders vorteilhaft für praxistaugliche Lasersysteme ist es, wenn die Koppelung mit der Versorgungs- und Kontrollelektronik über eine mehrere Meter lange Faserverbindung hergestellt werden kann.
- Die in letzter Zeit entwickelten gepulsten Faserlaser oder Faserverstärker-Anordnungen zeichnen sich durch eine sehr kompakte Bauweise und eine hohe Strahlqualität aus, jedoch liegen die verfügbaren Pulsleistungen meist unterhalb von 100 kW, was für viele Anwendungen nicht mehr ausreicht.
- Hierbei begrenzen verschiedene grundlegende physikalische Prozesse die Pulsenergien auf den Bereich von typischerweise etwa 1 mJ. Diese Prozesse sind in erster Linie ASE (sog. Amplified Spontaneous Emission), Stimulierte Brillouin-Streuung, Stimulierte Raman-Streuung sowie Selbstfokussierung. Es wird in diesem Zusammenhang für weitere Einzelheiten auf F. D. Teodoro et al., Opt. Lett. 27 (2002) 518 und R. L. Farrow et al., Opt. Lett. 31 (2006) 3423 verwiesen. Aufgrund des kleinen Faserquerschnitts kommen im ns-Pulsbetrieb extrem hohe Intensitäten zustande, so dass bei einer Skalierung der Pumpleistung die Faser schließlich zerstört wird. Um einige wenige mJ zu erzeugen, muss der Faserquer schnitt so weit vergrößert werden, dass die Strahlqualität erheblich reduziert würde.
- Aus der
US 6 553 052 B1 ist eine Laserverstärkeranordnung mit einem Laseroszillator und einem Laserverstärker bekannt, wobei der Laseroszillator und der Laserverstärker durch eine gemeinsame Laserdiode gepumpt werden. Der verstärkte Laserstrahl wird seitlich aus der Laserverstärkungsanordnung ausgekoppelt. Der Pumpstrahl der Laserdiode tritt zuerst in den Laserverstärker ein, um diesen zu pumpen. Eine verbleibende Pumpstrahlung, die durch den Laserverstärker hindurchgeht (Transmission) dient zum Pumpen des Laseroszillators, um die zu verstärkende Laserstrahlung zu erzeugen. Hierzu ist der Laserverstärker zwischen dem Laseroszillator und der Pumpquelle angeordnet. Der durch den Laserverstärker hindurchgehende verbleibende Teil der Pumpstrahlung wird an einem Vorderende in den Laseroszillator hineingeleitet, durch welches auch die zu verstärkende Laserstrahlung aus dem Laseroszillator austritt, um dann in den Laserverstärker eingeleitet zu werden. Die an dem zu der Pumpquelle hin gerichteten Ende des Laserverstärkers austretende verstärkte Laserstrahlung muss dann seitlich ausgekoppelt werden, da die Pumpquelle in Richtung der Längsachse im Weg steht. Zum Einkoppeln der Restpumpstrahlung in den Laseroszillator ist eine Strahloptik mit Blenden vorgesehen, die Linsen mit zentralen Öffnungen für den ungehinderten Durchgang der zurückstrahlenden Laseroszillatorstrahlung aufweist. - Diese Konfiguration ermöglicht zwar, dass ein großer Teil der Pumpstrahlung für die Laserverstärkung zur Verfügung steht, stellt aber der Miniaturisierung erhebliche Grenzen.
- Aus der
US 6 373 864 B1 ist eine Laserverstärkeranordnung bekannt, die als gänzlich passives Lasersystem zum Erzeugen und Verstärken kurzer Pulse mit hoher Wiederholrate geeignet sein soll. Hierzu ist ein Mikrochiplaser als Laseroszillator vorgesehen, der zum Erzeugen kurzer Laserpulse mit hoher Wiederholrate optimiert ist. Hierzu ist dessen Resonatorlänge sehr kurz gewählt, um kurze Pulse erzeugen zu können. Ferner ist eine erste Pumpquelle für den Laseroszillator im Hinblick auf eine hohe Wiederholrate optimiert. Hierzu ist die erste Pumpquelle mit einer besonders hellen Pumplichtquelle versehen. Die durch die erste Pumpquelle erzeugte Pumpstrahlung wird durch eine erste Pumpstrahloptik oder in einer alternativen Ausführungsform durch eine erste Lichtleitfaser an einem ersten Längsende in den Laseroszillator eingekoppelt. An dem entgegengesetzten Längsende des Laseroszillators tritt dann die zu verstärkende Laserstrahlung aus, die durch eine Fokussieroptik in einen zu der Längsachse des Laseroszillators versetzt angeordneten Laserverstärkerkristall an dessen ersten Längsende eingeleitet wird. Am entgegengesetzten zweiten Längsende ist der Laserverstärkerkristall mit einem Reflektor für die zu verstärkende Laserstrahlung versehen, so dass der verstärkte Laserstrahl wiederum zurück gerichtet durch das erste Längsende und versetzt zu der eintretenden Laserstrahlung wieder austritt und durch die Fokussieroptik ausgeleitet wird. Der Laserverstärkerkristall wird durch eine zweite Pumpquelle gepumpt, die hinsichtlich der Lichtpolarisation und der Strahlung zum Verstärken optimiert ist, um eine besonders große Verstärkung zu erzielen. Diese zweite Pumpquelle weist eine zweite Pumpstrahlquelle und eine eigene zweite Pumpstrahloptik auf, mit der die dadurch erzeugte zweite Pumpstrahlung entgegengerichtet und hinsichtlich der Längsachsen versetzt zu der ersten Pumpstrahlung in die aus Laseroszillator und Laserverstärkungskristall gebildete Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration eingeleitet wird. Die Einleitung erfolgt nämlich an dem zweiten Längsende des Laserverstärkungkristalls, das mit der reflektierenden Beschichtung zum Reflektieren der zu verstärkenden Laserstrahlung versehen ist. - Diese reflektierende Beschichtung soll dazu dienen, den Laserstrahl zweifach durch das Laserverstärkungskristall zu führen, um so die Verstärkung zu erhöhen. Die zweite Pumpstrahlleiteinrichtung kann wie die erste Pumpstrahlleiteinrichtung eine Lichtleitfaser aufweisen. Aber auch bei der Lichtleitfaser wird diese zweite Pumpstrahlung durch das zweite Längsende des Laserverstärkerkristalls eingeleitet, während die erste Pumpstrahlung an dem gegenüberliegenden ersten Längsende des Laseroszillators und hierzu noch versetzt in die Laser-Verstärker-Konfiguration eingeleitet wird.
- Die Laserverstärkeranordnung gemäß diesem Stand der Technik ist zwar hinsichtlich einer Verstärkung möglichst kurzer Impulse bei möglichst hoher Wiederholrate optimiert, jedoch für eine Miniaturisierung völlig ungeeignet.
- In der eingangs erwähnten
US 6 512 630 B1 wird dagegen eine miniaturisierte Konfiguration beschrieben, bei der ein sogenannter passiv gütegeschalteter Mikrolaser oder allgemein miniaturisierter Laser mit einem Verstärker gekoppelt ist. Die gesamte Pumpstrahlung wird dabei in den Mikrolaser eingekoppelt und dabei teilweise im Laserkristall absorbiert. Die transmittierte restliche, im Laseroszillator nicht absorbierte Pumpstrahlung wird gemeinsam mit dem vom Mikrolaser erzeugten Laserstrahl mittels einer Linse in den Verstärkerkristall fokussiert. Der aus dem Oszillator austretende Laserstrahl wird dann in dem Verstärkerkristall verstärkt. Die gesamte Pumpstrahlung wird bei diesem Stand der Technik von einer einzigen Diodenlaser-Strahlquelle bereitgestellt. - Allerdings ist eine solche Konfiguration für eine effiziente Skalierung der Leistung bzw. der Pulsenergie nicht geeignet, wie im folgenden erläutert wird. Dabei lassen sich grundsätzlich zwei unterschiedliche Pumparten unterscheiden: die quasi kontinuierliche oder gepulste Anregung und die kontinuierliche Anregung.
- Bei der quasi kontinuierlichen Anregung kann ein einziger Puls erzeugt werden, der die maximal mögliche Energie enthält, oder es können auch mehrere Pulse kleinerer Energie während eines Pumpzyklus erzeugt werden.
- Im Falle der gepulsten Anregung gilt: bei einer Erhöhung der Pumpleistung wird der Laserpuls von dem Oszillator, bezogen auf den Beginn eines Pumpstrahlungspulses konstanter Länge, früher erzeugt. Infolge dessen kann die im Verstärker gespeicherte Energie danach nicht mehr genutzt werden, und die gesamte Verstärkung kann nicht mehr erhöht werden. Damit direkt verbunden ist auch die Reduktion des Gesamtwirkungsgrades. Eine zeitliche Anpassung des Oszillatorpulses an die Pumpstrahlungsdauer ist entscheidend, um eine maximale Pulsenergie und einen großen Wirkungsgrad zu erzielen.
- Andererseits werden bei einer Erhöhung der Pumpleistung im allgemeinen mehrere Pulse während eines Pumpzyklus erzeugt, welche jeweils eine kleinere Pulsenergie enthalten. Der zeitliche Abstand der Pulse wird umso kleiner, je größer die Pumpleistung wird. Das heißt in diesem Falle, dass eine Erhöhung der Gesamtpumpleistung, um eine größere Verstärkung zu erzielen, gleichzeitig zu einer Änderung der Pulsrate führt.
- Ähnliches gilt für den Fall der kontinuierlichen Anregung. Hierbei wird die Pulsrate erhöht, verbunden mit einer gleichzeitigen Reduktion der Einzelpulsenergie der von dem Laseroszillator erzeugten Pulse, wenn die Gesamtpumpleistung der Laseroszillator-Verstärker-Anordnung erhöht wird. Oder, anders formuliert, eine Änderung der Pumpleistung oder der Verstärkung bewirkt eine Veränderung der Pulsrate. Darüber hinaus ändert sich auch die Pulsbreite, da sich auch die Inversionsdichte im Laseroszillatorkristall ändert.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen leistungsstarken, leistungsregelbaren Laser mit hoher Strahlqualität und einem großen Wirkungsgrad zu schaffen, der sehr stark miniaturisierbar ist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Laserverstärkeranordnung mit den Merkmalen des beigefügten Patentanspruches 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorteilhafte Verwendungen der Laserverstärkeranordnung sind Gegenstand des Nebenanspruches.
- Die erfindungsgemäße Laserverstärkeranordnung weist eine optische Pumpquelle und eine Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration auf, die durch Pumpstrahlung aus der Pumpquelle gepumpt werden kann. Die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration ist axial angeordnet. Aufgrund der axialen Anordnung entlang der Laserachse lassen sich die Dimensionen der Konfiguration sehr gering halten. Die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration weist einen Laseroszillator und einen Laserverstärker auf. Der Laseroszillator ist durch Pumpstrahlung zum Aussenden eines Laserstrahles anregbar, der zu dem Laserverstärker geleitet wird und dort verstärkt wird. Hierzu wird der Laserverstärker ebenfalls durch Pumpstrahlung angeregt. Zum Erreichen eines hohen Miniaturisierungsgrades sind der Laseroszillator und der Laserverstärker bezüglich einer Längsachse der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration im wesentlichen koaxial oder kollinear angeordnet.
- Die Pumpquelle weist wenigstens zwei Strahlquellen auf. Eine erste Strahlquelle erzeugt eine erste Pumpstrahlung zum Pumpen des Laseroszillators. Wenigstens eine zweite Strahlquelle erzeugt eine zweite Pumpstrahlung für den Laserverstärker. Beide Pumpstrahlungen werden derart in die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration eingeleitet, dass diese in longitudinaler Richtung angeregt wird. Hierzu ist eine Pumpstrahlungsleiteinrichtung vorgesehen, mittels der die beiden Pumpstrahlungen zum longitudinalen Pumpen im wesentlichen in Richtung der Längsachse in die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration einleitbar sind.
- Vorzugsweise wird Laserstrahlung aus mindestens zwei oder mehreren unabhängig voneinander betriebenen fasergekoppelten Diodenlaser-Strahlquellen verwendet, um eine kompakte, axial angeordnete Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (vorzugsweise eine Festkörperlaseroszillator-Verstärker-Konfiguration) in longitudinaler Richtung anzuregen. Dabei ist bevorzugt, den Laseroszillator und den Verstärker unabhängig voneinander optisch zu pumpen.
- Gemäß bevorzugter Ausgestaltungen kann der Laser passiv oder aktiv gütegeschaltet werden.
- Durch diese Konfiguration wird erreicht, dass mit einem sehr hohen Miniatusierungsgrad ein leistungsstarker, leistungsregelbarer Laser mit hoher Strahlqualität und einem großen Wirkungsgrad entsteht.
- Vorteilhafte Anwendungen der Laserverstärkeranordnung sowie deren vorteilhafter Ausgestaltungen sind:
- a) Roboter -getragene Lasersysteme
- b) Miniaturisierte, flugzeuggetragene Lidar-Systeme
- c) Lasertransmitter für Weltraumanwendungen
- d) Pumplaser für optisch nichtlineare Prozesse
- Vorzugsweise wird eine äußerst kompakte, optimal regelbare Laserkonfiguration realisiert, mit der leistungsstarke ns-Pulse erzeugt werden können. Die hier dargestellte Konfiguration erlaubt es darüber hinaus, eine aktive Güteschaltung anzuwenden.
- Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Pumpkonfiguration in Verbindung mit optischen Umlenksystemen – beispielsweise mit Linsen und mit feinmechanischen Elementen – verwendet, welche die zweite Pumpstrahlung an dem Laseroszillator vorbei zu dem Laserverstärker leitet. Dadurch können der Laseroszillator und der Verstärker unabhängig voneinander optimiert und aufeinander abgestimmt werden, so dass Laserstrahlung mit hoher Strahlqualität, leistungsstarken Laserpulsen und einem hohen Wirkungsgrad erzeugbar ist.
- Von der gesamten Pumpstrahlungsleistung der Pumpquelle hat die zum Anregen des Laserverstärkers einzusetzende zweite Pumpstrahlung vorzugsweise den weitaus überwiegenden Anteil. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die zweite Strahlungsquelle als Hochleistungsdiodenlaser ausgeführt ist, während die erste Strahlquelle ein Diodenlaser mit kleinerer Leistung sein kann. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung weist die Pumpquelle zum Bilden der zweiten Strahlungsquelle eine Mehrzahl von Diodenlasern auf, die gemeinsam die zweite Pumpstrahlung erzeugen.
- Die erste und die zweite Pumpstrahlung werden vorzugsweise über eine optische Faserleitung zu der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration geleitet. Zum Zwecke der möglichst großen Miniaturisierung sind verschiedene Konfiguration dieser optischen Faserleitung denkbar. Es kann eine parallele Anordnung einer ersten optischen Faser zum Leiten der ersten Pumpstrahlung und einer zweiten optischen Faser zum Leiten der zweiten Pumpstrahlung derart gewählt werden, dass die Fasern eng nebeneinander liegen. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die erste optische Faser mittig innerhalb einer zweiten Faseranordnung angeordnet ist. Auf diese Weise wird die zweite Pumpstrahlung rings um die erste Pumpstrahlung herum eingeleitet. Die erste optische Faser kann so leicht bis hin zu dem Laseroszillator geleitet werden, wobei die radial außerhalb der ersten optischen Faser eingestrahlte zweite Pumpstrahlung beispielsweise über eine optische Umlenkeinrichtung radial außerhalb um den Laseroszillator herum in Längsrichtung an diesem vorbei bis zum dem Laserverstärker geleitet werden kann.
- Eine solche Anordnung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die zweite optische Faser die erste optische Faser ringförmig umgibt.
- Insbesondere in dem Fall, dass die zweite Strahlquelle eine Gruppe von zweiten Diodenlasern aufweist, kann die optische Faserleitung auch ein Faserbündel aus zweiten optischen Fasern aufweisen, wobei in der Mitte dieses Faserbündels (dies muss nicht exakt in der Mitte sein, wenngleich dies bevorzugt ist) die erste optische Faser angeordnet ist.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Laserverstärkungsanordnung mit Pumpquelle und Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration; -
1a eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung; -
2 eine schematische Darstellung einer bei der Pumpquelle von1 einsetzbaren Pumpstrahlungsleiteinrichtung; -
2a eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Pumpstrahlungsleiteinrichtung; -
3 eine schematische Darstellung der bei der zweiten Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung verwendbaren Pumpstrahlungsleiteinrichtung; -
4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung; und -
5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung. - Die
1 ,1a ,4 und5 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen einer Laserverstärkeranordnung19 , die eine Pumpquelle21 sowie eine Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration24 aufweisen. Die2 ,2a und3 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen von Pumpstrahlungsleiteinrichtungen26 zum Einleiten der durch die Pumpquelle21 erzeugten Pumpstrahlung in die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration24 . - Bei allen Ausführungsformen der Laserverstärkeranordnung
19 wird die Strahlung von wenigstens zwei oder mehreren Strahlquellen verwendet, um die kollineare Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration24 zu pumpen. Dabei wird die longitudinale Pumpkonfiguration genutzt, welche besondere Vorteile hinsichtlich Wirkungsgrad und Strahlqualität bietet, wie dies im einzelnen in P. Peuser, N. P. Schmitt, Diodengepumpte Festkörperlaser, Springer Verlag 1995, ausgeführt ist. Geeignete laseraktive Materialien sind beispielsweise die gut bekannten Nd:YAG und Nd:YLF-Kristalle oder auch Kristalle mit Dotierungen aus Yb, Tm oder Ho. - Bei den dargestellten Ausführungsformen der Laserverstärkeranordnung
19 werden als Strahlquellen für die Pumpquelle21 wenigstens zwei oder mehrere leistungsstarke, fasergekoppelte Diodenlaser1 ,2 ,2a vewendet. - Die in
1 dargestellte erste Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung19 zeigt eine Pumpquelle21 , bei der als erste Strahlquelle für die erste Pumpstrahlung ein erster Diodenlaser1 und als zweite Strahlquelle für die zweite Pumpstrahlung6 wenigstens ein zweiter Diodenlaser2 , hier in Form eines Hochleistungsdiodenlasers mit größerer Leistung als der erste Diodenlaser1 eingesetzt ist. - Die Pumpstrahlungsleiteinrichtung
26 weist mehrere optische Fasern3 ,4 auf, um die erste und zweite Pumpstrahlung zu der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration24 zu leiten. Eine erste optische Faser3 wird dazu verwendet, um einen miniaturisierten Laseroszillator9 zu pumpen, während der größere Teil der insgesamt verfügbaren Pumpstrahlung von einer oder mehreren zweiten Fasern4 bereitgestellt wird, um einen Verstärkerkristall14 optisch anzuregen. - Die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration
24 weist den Laseroszillator9 sowie einen Laserverstärker23 auf. Weiter ist eine optische Umlenkeinrichtung22 vorgesehen, mittels welcher die zweite Pumpstrahlung6 kollimiert wird, so dass die zweite Pumpstrahlung6 über eine bestimmte definierte Wegstrecke20 von mehreren Millimetern bis zu mehreren Zentimetern quasi-parallel – hier parallel zur Längsache25 der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration24 – verläuft. - Im Zentrum dieser die Strecke
20 durchlaufenden zweiten Pumpstrahlung6 befindet sich in einer axialen Anordnung der Laseroszillator9 mit einem Laserkristall10 . Der Laserkristall10 ist an eine Halterung11 mit Stegen derart gehalten, dass möglichst viel der zweiten Pumpstrahlung6 durch die Halterung11 hindurchtreten kann, um so an dem Laserkristall10 vorbeigeleitet zu werden und dann anschließend auf den Verstärkerkristall14 des Laserverstärkers23 fokussiert zu werden. Auf diese Weise wird die zweite Pumpstrahlung6 zur optischen Anregung des Laserverstärkers23 verwendet. - Bei der in den
1 und1a dargestellten Ausführungsformen ist der Laserkristall10 mit einem passiven Güteschalter(-kristall)9a verbunden. Der Laserkristall10 mit dem Güteschalter9a befindet sich zentral in der Halterung11 . - Der Laserkristall
10 kann mit dem passiven Güteschalterkristall9a optisch kontaktiert sein (sog. quasi-monolithischer Laser), wobei die Austrittsfläche dieser Kristallkonfiguration für die Laserwellenlänge partiell reflektierend beschichtet ist, so dass ein Laserstrahl13 in Form kurzer Laserpulse mit einer Pulsbreite von typischerweise einigen Nanosekunden emittiert wird. Es wird für nähere Einzelheiten zu den Grundlagen der physikalischen Vorgänge auf P. Peuser, N. P. Schmitt: Diodengepumpte Festkörperlaser, Springer Verlag 1995 verwiesen. - Weiter ist bei den Ausführungsformen gemäß den
1 und1a an einer Halterung8 eine erste (kleinere) Fokussierlinse8a für die erste Pumpstrahlung vor dem Laseroszillator9 vorgesehen. Damit kann die Pumpgeometrie des Laseroszillators9 optimal gestaltet werden. Die kleinere Fokussierlinse8a hat gegenüber dem Durchmesser der Pumpstrahlung6 entlang der Strecke20 einen wesentlich kleineren Querschnitt. Die erste Fokussierlinse8a ist vor der Einkoppelfläche des Laserkristalls10 angebracht, so dass die in den Laseroszillator9 einzuleitende erste Pumpstrahlung in den Laserkristall10 fokussiert wird. Die Halterung8 für die erste Fokussierlinse8a kann einstellbar ausgebildet sein, so dass der Abstand der ersten Fokussierlinse8a zum Laserkristall10 variabel ist. Dadurch kann die Pumpgeometrie für den Laseroszillator9 optimiert werden und insbesondere können der Wirkungsgrad und die Pulsenergie bestimmt werden. - Die optische Umlenkeinrichtung
22 weist eine Kollimator-Linseneinrichtung auf, die – wie dargestellt – durch eine Kollimatorlinse7 oder durch eine als Kollimatorlinse wirkende Eintrittsfläche eines Linsenblocks (nicht dargestellt) ausgebildet sein kann. Die Kollimator-Linseneinrichtung dient zum Kollimieren der zweiten Pumpstrahlung6 . Weiter weist die optische Umlenkeinrichtung22 eine zweite Fokussierlinse12 auf, um am Ende der Strecke20 die an dem Laseroszillator9 vorbeigeleitete zweite Pumpstrahlung6 in den Laserkristall14 zu fokussieren. - Die Kollimatorlinse
7 ist mit einem ersten Durchlass27 versehen, um die erste Pumpstrahlung ohne Beeinflussung durch die optische Umlenkeinrichtung22 zu dem Laseroszillator9 leiten zu können. Die zweite Fokussierlinse12 ist mit einem zweiten Durchlass28 versehen, um den Laserstrahl13 unbeeinflusst durch die optische Umlenkeinrichtung22 zu dem Laserkristall14 zu leiten. In dem Laserkris tall14 wird, angeregt, durch die zweite Pumpstrahlung6 , der Laserstrahl13 verstärkt, so dass ein verstärkter Laserstrahl15 austritt. - Die erste Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung
19 gemäß1 sowie die zweite Ausführungsform der Laserverstärkungsanordnung19 gemäß1a unterscheiden sich im wesentlichen durch die Pumpquelle21 . Bei der ersten Ausführungsform hat die Pumpquelle den ersten Diodenlaser1 als erste Strahlquelle zum Erzeugen der ersten Pumpstrahlung und den Hochleistungsdiodenlaser als zweiten Diodenlaser2 zum Erzeugen der zweiten Pumpstrahlung. Bei der zweiten Ausführungsform ist anstelle des Hochleistungsdiodenlasers eine Gruppe von Diodenlaser-Strahlquellen2a vorgesehen, die aus mehreren einzelnen zweiten Diodenlasern2 zusammengesetzt ist. - Im folgenden werden unterschiedliche Ausgestaltungen der Pumpstrahlungsleiteinrichtung
26 anhand der Darstellungen in den2 ,2a und3 näher erläutert. - Bei der in
2 dargestellten Ausführung der Pumpstrahlungsleiteinrichtung26 befindet sich die erste optische Faser3 zum Leiten der ersten Pumpstrahlung für den Laseroszillator im Zentrum einer die zweite optische Faser4 bildenden anderen Faser, welche die Pumpenergie für den nachfolgenden Verstärker leitet. Die von der zentralen ersten Faser3 bereitgestellte Strahlung wird dazu verwendet, den miniaturisierten Puls-Laseroszillator9 so zu pumpen, dass der Laserstrahl13 erzeugt wird, dessen Energie in dem nachfolgenden Laserverstärker23 erhöht wird. Die in der von der ringförmig um die zentrale erste optische Faser3 angeordneten zweiten optischen Faser4 geführte zweite Pumpstrahlung für den Laserverstärker23 wird mittels der optischen Umlenkeinrichtung22 so kollimiert, dass sie um den Laseroszillator9 herum geführt wird und schließlich in den axial angeordneten Verstärkerkristall14 fokussiert wird. - Bei der in
2a dargestellten weiteren Ausführung der Pumpstrahlungsleiteinrichtung26 sind die beiden Pumpfasern für den Laseroszillator9 und den Laserverstärker23 – also die erste optische Faser3 und die zweite optische Faser4 – dicht nebeneinander angeordnet. In diesem Falle wird die zweite Fokussierlinse12 für die zweite Pumpstrahlung6 (Pumpstrahlung des Verstärkerkristalls14 ) geringfügig transversal verschoben angeordnet, so dass der Laserstrahl13 und der Pumpstrahl im Verstärkerkristall14 übereinander liegen. Die in den2 und2a dargestellten Pumpstrahlungsleiteinrichtungen sind besonders für die in1 dargestellte erste Ausführungsform der Laser-Verstärker-Anordnung19 geeignet. - Bei der in
3 dargestellten alternativen Ausgestaltung der Pumpstrahlungsleiteinrichtung26 , welche insbesondere für die zweite Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung19 geeignet ist, ist die erste optische Faser3 , die die Pumpfaser für den Laseroszillator9 bildet, von einem Faserbündel4a aus mehreren zweiten optischen Fasern4 umgeben, welche zusammen die Pumpstrahlung für den Laserverstärker23 führen. Dadurch können noch größere Pumpleistungen für den Laserverstärker23 bereitgestellt werden, da die Strahlung der mehreren Diodenlaser-Strahlquellen2a für die optische Anregung des Laserverstärkers23 genutzt werden kann. - In
4 ist eine dritte Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung19 dargestellt, welche eine Weiterbildung der in der1 gezeigten ersten Ausführungsform oder der in2 gezeigten zweiten Ausführungsform darstellt. Die besonders kompakte Anordnung der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration24 mit dem Laseroszillator9 und dem axialen Laserverstärker23 kann gemäß dieser dritten Ausführungsform auch dazu verwendet werden, um eine aktiv gütegeschaltete Laserverstärkeranordnung19 zu realisieren. Zu diesem Zweck ist der passive Güteschalterkristall9a der ersten oder zweiten Ausführungsform durch eine an sich bekannte elektro-optische Anordnung aus einem Polarisator17 , einem elektro- optischen Güteschalter16 und einem Analysator17a ersetzt, welche in dem Resonator des Laseroszillators9 installiert werden. Voraussetzung hierfür ist, dass der elektro-optische Güteschalter16 einen relativ kleinen Querschnitt aufweist, so dass die zweite Pumpstrahlung6 an ihm vorbeigeleitet werden kann. Beispielsweise ist hierzu der Güteschalter16 derart ausgewählt, dass sein Durchmesser im Bereich von etwa einem Zentimeter liegt. Aufgrund des geringen Durchmessers ist es möglich, die kollimierte zweite Pumpstrahlung6 außen vorbeizuleiten. Solche miniaturisierten elektro-optischen Güteschalter16 sind an sich bereits bekannt. - In
5 ist noch eine weitere Ausführungsform der Laserverstärkeranordnung19 dargestellt, die ohne die optische Umlenkeinrichtung22 auskommt. Hierbei ist das Faserbündel4a , welches die Pumpstrahlung für den Laserverstärker23 führt, so verlängert, dass die zweiten optischen Fasern4 um den Laseroszillator9 herumgeführt werden können. Die austretende zweite Pumpstrahlung6 kann dann mit einer Kollimator-Fokussieroptik29 in den Laserverstärker23 fokussiert werden. Die Kollimator-Fokussier-Optik29 weist eine Kollimator-Linse12a und die zweite Fokussierlinse12 auf. Der im Laseroszillator9 erzeugte Laserstrahl13 tritt durch im Zentrum der Kollimator-Fokussieroptik29 vorhandene Durchbohrungen in den angeregten Verstärkerkristall16 ein, wo er verstärkt wird – verstärkter Laserstrahl15 –. - Das dargestellte Ausführungsbeispiel gemäß
5 nutzt wie das in4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Laserverstärkeranordnung19 den aktiven Güteschalter mit dem elektro-optischen Güteschalter16 sowie den Polarisator16 und Analysator17a . Der Güteschalter16 ist hier an einer Halterung zentrisch gehalten, die ähnlich der Halterung11 ausgeführt ist. Ein Auskoppelspiegel18 ist bei dem in5 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der Durchbohrung der Kollimatorlinse12a angebracht. - Die anhand der
1 bis5 beschriebenen Konfigurationen der Laserverstärkeranordnung19 können außer für die Erzeugung von kurzen Laserpulsen prinzipiell auch als Oszillator-Verstärker-Anordnung für die Erzeugung kontinuierlicher oder quasi-kontinuierlicher Laserstrahlung bzw. auch Single-Frequency-Laserstrahlung verwendet werden, wenn der Güteschalterkristall9a nicht eingesetzt wird oder der Laseroszillator9 als Single-Frequency-Laser ausgebildet ist. Dabei werden die wesentlichen Eigenschaften des Laserstrahles13 ,15 bis auf die Leistung des Gesamtsystems durch den Laseroszillator9 bestimmt. Auch hierbei ist es von Vorteil, wenn die Leistung des Laseroszillators9 unabhängig von der Verstärkung geregelt werden kann, so dass sich die optimalen Strahleigenschaften im Bereich geringer Ausgangsleistungen des Laseroszillators9 erzielen lassen. - Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird erreicht, dass mit einem hohen Miniaturisierungsgrad ein leistungsstarker Laser mit hoher Strahlqualität und einem großen Wirkungsgrad realisiert werden kann.
- Weitere besondere Vorteile, insbesondere im Vergleich zu der bekannten miniaturisierten Laserverstärkeranordnung aus dem Stand der Technik nach der
US 6,512,630 B1 sind: - • Der Laseroszillator
9 und der Laserverstärker23 können unabhängig voneinander optimiert werden; - • Der
im Laseroszillator
9 erzeugte Laserstrahl13 wird unbeeinflusst von optischen Komponenten verstärkt; - • Die Zahl der pro Pumppuls emittierten Laserpulse kann unabhängig von der Verstärkerleistung eingestellt werden;
- • durch
eine separate Anordnung des Auskoppelspiegels
18 kann der Resonator des Laseroszillators9 so verlängert werden, dass eine hohe Strahlqualität erreichbar wird; und - • eine passive oder aktive Güteschaltung ist möglich.
-
- 1
- erster Diodenlaser (für erste Pumpstrahlung)
- 2
- zweiter Diodenlaser (für zweite Pumpstrahlung, vorzugsweise Hochleistungsdiodenlaser)
- 2a
- Diodenlaser-Strahlquellen (für zweite Pumpstrahlung)
- 3
- erste optische Faser
- 4
- zweite optische Faser
- 4a
- Faserbündel (aus mehreren zweiten optischen Fasern)
- 5
- optische Faserleitung (kombinierte erste und zweite optische Faser(n))
- 6
- zweite Pumpstrahlung
- 7
- Kollimatorlinse für zweite Pumpstrahlung
- 8
- Halterung für kleine Fokussierlinse
- 8a
- erste (kleinere) Fokussierlinse für erste Pumpstrahlung (aus erstem Diodenlaser)
- 9
- Laseroszillator
- 9a
- Güteschalter(-kristall)
- 10
- Laserkristall
- 11
- Halterung für Laserkristall mit Stegen
- 12
- zweite (größere) Fokussierlinse für zweite Pumpstrahlung
- 12a
- Kollimatorlinse
- 13
- Laserstrahl
- 14
- Verstärkerkristall
- 15
- verstärkter Laserstrahl
- 16
- elektro-optischer Güteschalter
- 17
- Polarisator
- 17a
- Analysator
- 18
- Auskoppelspiegel
- 19
- Laserverstärkeranordnung
- 20
- Strecke
- 21
- Pumpquelle
- 22
- optische Umlenkeinrichtung
- 23
- Laserverstärker
- 24
- Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration
- 25
- Längsachse
- 26
- Pumpstrahlungsleiteinrichtung
- 27
- erster Durchlass
- 28
- zweiter Durchlass
- 29
- Kollimator-Fokussier-Optik
Claims (27)
- Laserverstärkeranordnung (
19 ) mit: einer optischen Pumpquelle (21 ) zum Aussenden von Pumpstrahlung (6 ) und einer axial angeordneten Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24 ), die durch die Pumpstrahlung (6 ) gepumpt werden kann, wobei die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24 ) einen Laseroszillator (9 ), der durch einen Teil der Pumpstrahlung zum Aussenden eines Laserstrahles (13 ) anregbar ist, und einen Laserverstärker (23 ) aufweist, der sowohl zum Empfangen des Laserstrahls (13 ) als auch von Pumpstrahlung (6 ) ausgebildet ist, um den Laserstrahl (13 ) mittels der Pumpstrahlung (6 ) zu verstärken, wobei die Pumpquelle (21 ) zum Einleiten der Pumpstrahlung (6 ) in die Laser-Verstärker-Konfiguration (24 ) an einem ersten Längsende der Laser-Verstärker-Konfiguration (24 ), das einem zweiten Längsende der Laser-Verstärker-Konfiguration (24 ), an dem eine verstärkte Laserstrahlung (15 ) austritt, entgegengesetzt liegt, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Laseroszillator (9 ) und der Laserverstärker (23 ) bezüglich der Längsmittenachse (25 ) der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24 ) kollinear angeordnet sind, und dass die Pumpquelle (21 ) wenigstens eine erste Strahlquelle (1 ) zum Erzeugen einer ersten Pumpstrahlung zum Pumpen des Laseroszillators (9 ), wenigstens eine zweite Strahlquelle (2 ) zum Erzeugen einer zweiten Pumpstrahlung (6 ) für den Laserverstärker (23 ) und eine gemeinsame Pumpstrahlungsleiteinrichtung (26 ) zum Leiten sowohl der ersten als auch der zweiten Pumpstrahlung aufweist, mittels der sowohl die erste als auch die zweite Pumpstrahlung (6 ) zum longitudi nalen Pumpen in der gleichen Richtung der Längsachse (25 ) an dem ersten Längsende in die Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24 ) einleitbar sind. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (
1 ) und die zweite (2 ) Strahlquelle unabhängig voneinander betreibbar sind, so dass der Laseroszillator (9 ) durch die erste Pumpstrahlung und der Laserverstärker (23 ) durch zweite Pumpstrahlung (6 ) unabhängig voneinander optisch pumpbar sind. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlquelle ein erster Diodenlaser (
1 ) ist und/oder dass die zweite Strahlquelle ein zweiter Diodenlaser (2 ) ist oder durch mehrere zweite Diodenlaser (2a ) gebildet ist. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Strahlquelle (
1 ,2 ) mit der Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration (24 ) fasergekoppelt sind. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpstrahlungsleiteinrichtung (
26 ) wenigstens eine erste optische Faser (3 ) zum Leiten der ersten Pumpstrahlung und wenigstens eine zweite optische Faser (4 ,4a ) zum Leiten der zweiten Pumpstrahlung (6 ) aufweist. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpstrahlungsleiteinrichtung (
26 ) eine optische Faserleitung (5 ) aufweist, in der die wenigstens eine erste optische Faser (3 ) und die wenigstens eine zweite optische Faser (4 ,4a ) zur parallelen Leitung der Pumpstrahlungen kombiniert sind. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der optischen Faserleitung (
5 ) die erste optische Faser (3 ) und die zweite optische Faser (4 ,4a ) koaxial oder parallel zueinander verlaufen. - Laserverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpstrahlleitungseinrichtung (
26 ) ein Faserbündel (4a ) aus mehreren zweiten optischen Fasern (4 ) zum Leiten der zweiten Pumpstrahlung (6 ) aufweist. - Laserverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der optischen Faserleitung (
5 ) die erste optische Faser (3 ) mittig innerhalb der zweiten optischen Faser (4 ) oder mittig innerhalb eines Faserbündels (4a ) aus mehreren zweiten optischen Fasern (4 ) verläuft. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlquelle (
2 ,2a ) wesentlich leistungsstärker als die erste Strahlquelle (1 ) ist. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Umlenkeinrichtung (
22 ) zum Leiten der zweiten Pumpstrahlung (6 ) an dem Laseroszillator (9 ) vorbei zu dem Laserverstärker (23 ) vorgesehen ist. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Umlenkeinrichtung (
22 ) eine Kollimator-Linseneinrichtung zum Kollimieren der zweiten Pumpstrahlung (6 ) derart aufweist, dass die zweite Pumpstrahlung (6 ) über eine definierte Strecke (20 ) quasi-parallel verläuft. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung derart ausgebildet ist, dass die zweite Pumpstrahlung (
6 ) um den Laseroszillator (9 ) herum verläuft. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Laseroszillator (
9 ) innerhalb oder an der definierten Strecke (20 ) angeordnet ist und einen Querschnitt aufweist, der wesentlich kleiner ist als der Querschnitt der durch die Umlenkeinrichtung (22 ) über die Strecke (20 ) geleiteten zweiten Pumpstrahlung (6 ). - Laserverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimator-Linseneinrichtung eine Kollimatorlinse (
7 ) oder eine als Kollimatorlinse wirkende Eintrittsfläche eines Linsenblocks aufweist. - Laserverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (
22 ) einen ersten Durchlass (27 ) zum durch die Umlenkeinrichtung (22 ) unbeeinflussten. Durchlassen der ersten Pumpstrahlung zu dem Laseroszillator (9 ) aufweist. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 16 und nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchlass (
27 ) mittig und/oder koaxial zur Längsachse (25 ) durch die Kollimator-Linsenanordnung verläuft. - Laserverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 16 oder 17 und nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optische Faser (
3 ) durch den ersten Durchlass (27 ) hindurch zu dem Laseroszillator (9 ) geführt ist. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laseroszillator (
9 ) einen Laserkristall (10 ) aufweist. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserkristall (
10 ) mit einem passiven oder aktiven Güteschalter (9a ,16 ) kombiniert ist. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laseroszillator (
9 ) und/oder ein Laserkristall (10 ) desselben an einer Halterung (10 ) angeordnet ist, durch die die zweite Pumpstrahlung (6 ) am Laseroszillator (9 ) oder Laserkristall (10 ) vorbei hindurchtreten kann. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Fokussierlinse (
8a ) vor einer Einkoppelfläche des Laseroszillators (9 ) angebracht ist, um die erste Pumpstrahlung in den Laseroszillator (9 ) zu fokussieren. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten Fokussierlinse (
8a ) zu der Einkoppelfläche einstellbar und/oder variabel ist. - Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fokussier-Linseneinrichtung vorgesehen ist, um die an dem Laseroszillator (
9 ) vorbei und/oder um den Laseroszillator (9 ) herum geleitete zweite Pumpstrahlung (3 ) auf den Laserverstärker (24 ) zu fokussieren. - Laserverstärkeranordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem Laseroszillator (
9 ) und dem Laserverstärker (23 ) angeordnete Fokussier-Linseneinrichtung einen zweiten Durchlass zum durch die Fokussier-Linseneinrichtung unbeeinflussten Durchlass des Laserstrahles (13 ) von dem Laseroszillator (9 ) zu dem Laserverstärker (24 ) hat. - Laserverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussier-Linseneinrichtung eine Fokussierlinse (
12 ) oder eine als Fokussierlinse wirkende Austrittsfläche eines Linsenblocks hat. - Verwendung einer Laserverstärkeranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche: • als Roboter -getragener Laser, • in einem miniaturisierten Transmitter für LIDAR-Systeme, insbesondere in Luftfahrzeugen, • als Lasertransmitter für Weltraumanwendungen oder • als Pumplaser für optisch nichtlineare Prozesse.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6373864B1 (en) * | 2000-01-21 | 2002-04-16 | Nanolase S.A. | Sub-nanosecond passively q-switched microchip laser system |
US6512630B1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Miniature laser/amplifier system |
US6553052B1 (en) * | 1999-12-16 | 2003-04-22 | Advanced Optical Technology Ltd. | Solid-state laser |
-
2008
- 2008-05-29 DE DE200810025823 patent/DE102008025823B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6553052B1 (en) * | 1999-12-16 | 2003-04-22 | Advanced Optical Technology Ltd. | Solid-state laser |
US6373864B1 (en) * | 2000-01-21 | 2002-04-16 | Nanolase S.A. | Sub-nanosecond passively q-switched microchip laser system |
US6512630B1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Miniature laser/amplifier system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010045184A1 (de) | 2010-09-13 | 2012-03-15 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur optronischen Steuerung einer Laseroszillator-Verstärker-Konfiguration sowie Laserverstärkeranordnung |
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