DE102009007096A1

DE102009007096A1 - Laseranordnung mit einem Lichtleiter und Preform zur Herstellung der Laseranordnung

Info

Publication number: DE102009007096A1
Application number: DE102009007096A
Authority: DE
Inventors: Georg Dr. Kuka
Original assignee: Fiberware Generalunternehmen fur Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Fiberware Generalunternehmen fur Nachrichtentechnik GmbH
Priority date: 2009-02-01
Filing date: 2009-02-01
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: US8218584B2; DE102009007096B4; US20100195678A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laseranordnung mit einem Lichtleiter sowie eine Preform zur Herstellung der Laseranordnung, bei der der Lichtleiter (1) mindestens einen Kern (1a) und einen Mantel (3) aufweist und bei der Mittel zur Einkopplung von Pumplicht in den Lichtleiter (1) vorgesehen sind. Um einen leistungsstarken Faserlaser zur Verfügung zu stellen, wird vorgeschlagen, dass der Lichtleiter (1) einen ersten Längenbereich (L1) aufweist, über dessen Länge sich der Kern (1a) mindestens erstreckt, dass sich an den ersten Längenbereich (L1) ein zweiter Längenbereich (L2) anschließt, dessen Querschnitt sich vom ersten Längenbereich (L1) aus gesehen taperförmig vergrößert, und dass sich mindestens eine Pumpfaser (5), über die Licht zum Pumpen des Kerns (1a) zugeführt und in die multimodale Wellenleiterstruktur eingekoppelt wird, vom taperförmigen zweiten Längenbereich (L2) zum ersten Längenbereich (L1) hin in den zweiten Längenbereich (L2) hineinerstreckt und dabei mit dem Lichtleiter (1) zu einer optischen Einheit verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laseranordnung mit einem Lichtleiter sowie eine Preform zur Herstellung der Laseranordnung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 15.
Laseranordnungen mit einem Lichtleiter sind als Faserlaser bekannt. Zur Anregung des Laserlichts ist der Kern des Lichtleiters entsprechend dotiert. Durch Verspiegelung der Endflächen des Lichtleiters wird für die erforderliche Reflektion des Laserlichts gesorgt; der verspiegelte aktive Kern bildet den eigentlichen Laserresonator. Meist ist der Lichtleiter mit einem Mantel versehen; es sind aber auch Lichtleiter mit zwei und mehr Mänteln bekannt. Zum Pumpen des aktiven Kerns wird häufig das Licht von Diodenlasern verwendet, wobei die Einkopplung meist mittels Lichtleitern erfolgt. Es gibt im Wesentlichen drei Möglichkeiten zur Lichteinkopplung: a) seitlich über die Mantelfläche, b) stirnseitig über Kern und Mantel und c) über Wellenleiterkopplungen nach Art eines Faserkopplers. Lichtleiter werden aus so genannten Preformen (Vorformen) gezogen.
Nachteilig ist bei den bekannten Laseranordnungen, dass der Wirkungsgrad der Einkopplung des Pumplichts relativ klein und die Erhöhung des eingekoppelten Lichts mittels einer Vielzahl von Pumpfasern technisch sehr schwierig ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen leistungsstarken Faserlaser zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird bezogen auf die Laseranordnung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und bezogen auf die Preform durch die Merkmale des Patentanspruchs 15 gelöst.
Die Lösung sieht bezogen auf die Laseranordnung vor, dass der Lichtleiter einen ersten Längenbereich aufweist, über dessen Länge sich der Kern mindestens erstreckt, dass sich an den ersten Längenbereich ein zweiter Längenbereich anschließt, dessen Querschnitt sich vom ersten Längenbereich aus gesehen taperförmig vergrößert, wobei der aus Kern und Mantel gebildete Lichtleiter eine multimodale Wellenleiterstruktur aufweist, und dass sich mindestens eine Pumpfaser, über die Licht zum Pumpen des Kerns zugeführt und in die multimodale Wellenleiterstruktur eingekoppelt wird, vom taperförmigen zweiten Längenbereich zum ersten Längenbereich hin in den zweiten Längenbereich hinein erstreckt und dabei mit dem Lichtleiter zu einer optischen Einheit verbunden ist. Wichtig ist dabei, dass die Pumpfaser jeweils im Mantel mündet, d. h. sich in diesen hineinerstreckend von diesem aufgenommen ist.
Die Rückwirkung lässt sich verringern, wenn sich die Pumpfaser vom zweiten Längenbereich zum ersten Längenbereich hin taperförmig verjüngt.
Technisch einfach ist, wenn die Pumpfaser zur Bildung einer optischen Einheit mit dem Kern verschmolzen ist.
Die Herstellung vereinfacht sich, wenn sich der Kern über den gesamten zweiten Längenbereich erstreckt.
Herstellungstechnisch einfacher ist es, wenn sich der Querschnitt des Kerns vom ersten Längenbereich aus gesehen im zweiten Längenbereich ebenfalls taperförmig vergrößert.
Die Effizienz der Lichteinkopplung lässt sich verbessern, wenn der Lichtleiter als mikrostrukturierter Multimode-Lichtwellenleiter oder als PCF-Lichtwellenleiter (Plastic Cladded Fiber) ausgebildet ist.
Einfach und wirksam ist es, wenn der mikrostrukturierte Multimode-Lichtwellenleiter mit Hilfe von kapillarartigen Hohlräumen gebildet wird, die unter der Mantelfläche des Mantels an seinem Rand nebeneinander liegen und jeweils in Richtung des Kerns verlaufen.
Zur weiteren Verbesserung der Lichteinkopplung wird vorgeschlagen, dass der Mantel bei Ausbildung des Lichtleiters als mikrostrukturierter Multimode-Lichtwellenleiter bzw. als PCF-Lichtwellenleiter eine zusätzliche Ummantelung aufweist, die beim mikrostrukturierten Multimode-Lichtwellenleiter aus kapillarartigen Hohlräumen gebildet ist, welche unter ihrer Mantelfläche am Rand nebeneinander liegen und jeweils in Richtung des Kerns verlaufen, und die beim PCF-Lichtwellenleiter zusätzlich polymerbeschichtet ist.
Die Lichteinkopplung verbessert sich weiter, wenn sich mindestens eine Pumpfaser in die Ummantelung vom taperförmigen zweiten Längenbereich zum ersten Längenbereich hin in den zweiten Längenbereich hinein erstreckt und dabei mit dem Lichtleiter zu einer optischen Einheit verbunden ist.
Bekanntermaßen ist es vorteilhaft, wenn die optische Brechzahl des Mantels bezogen auf den Kern periodisch über den Querschnitt verläuft, d. h. radial nach außen und in Umfangsrichtung über mehrere Periodenlängen.
Technisch einfach ist es, wenn zur Erzielung des periodischen Brechzahlverlaufs parallel zum Lichtleiter verlaufende Hohlräume und/oder entsprechend dotierte Bereiche (nach Art von Vollfasern bzw. photonischen Kristallbereichen) angeordnet sind, die bezogen auf den Lichtleiter über den Querschnitt jeweils eine periodische Anordnung bilden.
Herstellungstechnisch einfach ist es, wenn der periodische Brechzahlverlauf hexagonal periodisch ist.
Eine einfache Ausführung sieht vor, dass die mindestens eine Pumpfaser in einem der Hohlräume angeordnet ist.
Die Lösung sieht bezogen auf die Preform vor, dass der laseroptischen Stab in eine Vielzahl von parallel verlaufenden optischen Röhren und/oder Stäben eingebettet ist, wobei die Einbettung mehrere Röhren- bzw. Stabdurchmesser beträgt, und dass sich mindestens eine zwischen den optischen Röhren und/oder Stäben oder in einer der optischen Röhren angeordnete Pumpfaser über eine Teillänge der Preform in die Preform hinein erstreckt.
Die Erfindung wird anschließend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt einer Laseranordnung mit einem Lichtleiter,
2 einen Querschnitt einer Laseranordnung mit einem Lichtleiter gemäß 1,
3 einen Querschnitt des Lichtleiters gemäß 1 zur Erläuterung des periodischen Brechzahlverlaufs,
4 den radialen Brechzahlverlauf des Mantels des Lichtleiters gemäß 1,
5 den Brechzahlverlauf des Mantels des Lichtleiters gemäß 1 in Umfangsrichtung,
6 einen Querschnitt des Lichtleiters bei parallel zum Kern verlaufenden Hohlräumen,
7 einen Querschnitt des Lichtleiters bei parallel zum Kern verlaufenden Vollfasern,
8 einen Querschnitt einer Preform zur Herstellung einer Laseranordnung nach 1 mit Röhren und
9 einen Querschnitt einer Preform zur Herstellung einer Laseranordnung nach 1 mit Stäben.
1 und 2 zeigen einen Längs- und einen Querschnitt einer Laseranordnung mit einem Lichtleiter 1, der einen Kern 1a aufweist, welcher als aktives Lasermedium zur Anregung von Laserlicht dotiert ist. Der Lichtleiter 1 ist an seinen planen Endflächen S1, S2 zumindest im Bereich des Kerns 1a verspiegelt, um das Laserlicht zu reflektieren. Der verspiegelte Kern 1a bildet den eigentlichen Laserresonator der Laseranordnung.
Um den Kern 1a herum angeordnet ist ein Mantel 3. Wie 1 weiter zu entnehmen ist, weist der Lichtleiter 1 einen ersten Längenbereich L1 auf, über den die Querschnitte des Kerns 1a und des Mantels 3 (unabhängig von ihrer Form und Größe) gleich bleiben. Der Außendurchmesser des Mantels 3 und damit der Lichtleiter 1 kann im Längenbereich L1 bis zu 2 mm betragen. Der Lichtleiter 1 geht in einen taperförmigen zweite Längenbereich L2 über, in dem sich die Querschnitte des Kerns 1a und des Mantels 3 vom ersten Längenbereich L1 aus gesehen bis zur Endfläche S2 stetig (taperförmig) vergrößern. Der Kern 1a kann dabei auch über den zweiten Längenbereich L2 hinausragen, um zum Beispiel optische BRAGG-Gitter anstelle der Verspiegelung einzubringen.
Um das Licht zum Pumpen des Kerns 1a zuzuführen, dient eine Pumpfaser 5, die sich durch die Endfläche S2 in den Mantel 3 des taperförmigen Längenbereichs L2 hinein erstreckt, und zwar in Richtung zum Längenbereich L1 hin, entlang des Kerns 1a. Die Pumpfaser 5 wird sozusagen vom Mantel 3 aufgenommen und ist mit diesem innig zu einer optischen Einheit verbunden, hier durch Verschmelzen des Mantels 3 mit der Pumpfaser 5. Die Pumpfaser 5 kann bis in den Längenbereich L1 hineinreichen. Die Einkopplung des Lichts durch die Pumpfaser 5 erfolgt hier in den Mantel 3. Der Einfachheit halber ist in der 1 nur eine Pumpfaser 5 jeweils für den Mantel 3 eingezeichnet; es kann aber auch eine Vielzahl von Pumpfasern 5 verwendet werden. In 1 ist die Pumpfaser 5 zum Längenbereich L1 hin taperförmig verjüngt, um den zur Laserdiode 5 zurück gestreuten Pumplichtanteil klein zu halten. (Selbstverständlich kann der Querschnitt der Pumpfaser 5 auch konstant sein.) Gepumpt wird mittels einer Laserdiode 4, deren Licht hierzu in das freie Ende der Pumpfaser 5 eingekoppelt wird.
Vorteilhafterweise kann der Querschnitt des Kerns 1a zusätzlich eine Längsperiodizität (von ca. 1 mm) aufweisen, was die Einkopplung von Pumplicht in den Kern 1a weiter verbessert.
Der erste und zweite Längenbereich L1 und L2 des Lichtleiters 1 bilden eine multimodale Wellenleiterstruktur, die das eingekoppelte Licht wie ein Multimode-Lichtwellenleiter weiterleitet, während der Kern 1a im Inneren der multimodalen Wellenleiterstruktur als Monomode- oder Multimode-Laser arbeitet.
Der Lichtleiter 1 ist als mikrostrukturierter Multimode-Lichtwellenleiter ausgebildet. Dazu ist der Mantel 3 mit einer Ummantelung 3a, also einem weiteren Mantel, versehen. Die Ummantelung 3a weist kapillarartige Hohlräume 3b auf, welche unter ihrer Mantelfläche 3c am Rand nebeneinander liegen und jeweils in Richtung des Kerns 1a verlaufen. In die Ummantelung 3a erstreckt sich ebenfalls eine Pumpfaser 5a vom taperförmigen zweiten Längenbereich L2 zum ersten Längenbereich L1 hin in den zweiten Längenbereich L2 hinein, in die das Licht der Laserdiode 4a eingekoppelt wird. Auch diese ist mit dem Lichtleiter 1 zu einer optischen Einheit verbunden. Der Einfachheit halber ist in der 1 wieder nur eine Pumpfaser 5a eingezeichnet, die aber auch für eine Vielzahl von Pumpfasern 5a stehen kann.
Der Lichtleiter 1 kann auch als PCF-Lichtwellenleiter ausgebildet sein, die als Plastic Cladding Silica Fiber bekannt sind. Analog zum mikrostrukturierten Multimode-Lichtwellenleiter ist dann ebenfalls eine zusätzliche Ummantelung 3a vorhanden, die allerdings keine Hohlräume 3a aufweist, sondern mit einem entsprechenden Polymer beschichtet ist.
Grundsätzlich ist es zur Ausbildung des Lichtleiters 1 auch möglich, die Ummantelung 3a wegzulassen und die kapillarartigen Hohlräume 3b unter der Mantelfläche 3d des Mantels 3 anzuordnen, ebenfalls am Rand nebeneinander liegend und jeweils in Richtung des Kerns 1a verlaufend. Allerdings ist dann relativ wenig Platz für das Einbringen von Pumpfasern 5 vorhanden.
Andererseits kann bei einem Lichtleiter 1 mit einer Ummantelung 3a auch auf die Pumpfasern 5 im Mantel 3 verzichtet werden, wenn dafür Pumpfasern 5a in der Ummantelung 3a vorgesehen sind. In diesem Falle erfolgt die Lichteinkopplung über die Pumpfasern allein über die Ummantelung 3a.
3 zeigt den Querschnitt des Lichtleiters 1 im Längenbereich L1 zur Erläuterung des periodischen Brechzahlverlaufs im Mantel 3. In 3 sind dazu eine radial nach außen verlaufende Gerade g (unter einem Winkel w) und ein Ring r im radialen Abstand R vom Mittelpunkt M des Querschnitts der Lichtleiter 1 eingezeichnet. Man erkennt, dass der Kern 1a und der Mantel 3 hier rund ausgeführt sind; möglich sind aber auch andere Querschnitte. Vorteilhafter für die Einkopplung (das Pumpen) können insbesondere nichtrunde Querschnitte sein, wobei runde Querschnitte aber leichter hergestellt werden können.
Weiter sind in 4 der radiale Brechzahlverlauf zwischen den Radien R1 und R2 für einen Winkel w und in 5 der radiale Brechzahlverlauf entlang des Rings r (d. h. in Umfangsrichtung) für einen vorgegebenen Radius R dargestellt. Beide Brechzahlverläufe weisen eine periodische Änderung auf. Diese Periodizität gilt für alle Winkel w des Lichtleiters 1 in radialer Richtung (für alle Radien zwischen R1 und R2) und über den gesamten Längenbereich L1, und zwar jeweils über mehrere Perioden. Über den Längenbereich L2 gilt die Periodizität allerdings nur soweit, wie sich dieser räumlich periodische Brechzahlverlauf in den Längenbereich L2 hineinerstreckt. Beim Lichtleiter 1 in 1 und 2 erstreckt sich der räumlich periodische Brechzahlverlauf über den gesamten Längenbereich L1 und L2. Dabei ist der Brechzahlverlauf im Längenbereich L2 aber modifiziert durch die taperförmige Querschnittsvergrößerung; der Brechzahlverlauf bleibt aber periodisch und die Anzahl der Perioden bleibt ebenfalls erhalten.
Die Periodizität der Brechzahlverläufe ist ein Spezialfall, der größere Kernquerschnitte des Kerns 1a ermöglicht. Die Laseranordnung funktioniert aber auch mit konstantem Brechzahlverlauf, wenn die erforderlichen Brechzahlunterschiede zwischen Kern 1a und Mantel 3 eingehalten werden.
6 zeigt den Querschnitt durch den Längenbereich L1 für einen Lichtleiter 1, bei dem der räumlich periodische Brechzahlverlauf im Mantel 3 durch parallel zum Kern 1a verlaufende Hohlräume 6 gebildet wird, wobei die Hohlräume 6 und der Kern 1a über den Querschnitt periodisch angeordnet sind, hier als Beispiel hexagonal periodisch. Dabei ist nur ein Ausschnitt des Kerns 1a mit den ihn umgebenden Hohlräumen 6 detailliert (aber nicht ganz maßstabsgerecht, sondern etwas vergrößert) gezeigt. Diese Anordnung mit hexagonaler Symmetrie der Querschnitte der Hohlräume 6 und des Kerns 1a weist die oben beschriebene Periodizität des Brechzahlverlaufs im Mantel 3 auf. Bezogen auf 1 erstrecken sich die Hohlräume 6 über beide Längenbereiche L1 und L2, wobei sich die Querschnitte über den Längenbereich L2 entsprechend vergrößern. Die sich in den periodischen Brechzahlverlauf hinein erstreckende Pumpfaser 5 kann hier vorteilhaft in einem Hohlraum 6 angeordnet sein (in einem Hohlraum 6 münden).
Diese periodische Anordnung von Hohlräumen 6 um einen Kern 1a mit hexagonaler Symmetrie entspricht einer Anordnung aus optischen Hohlfasern, in die der Kern 1a eingebettet ist, und die zu einer optischen Einheit verbunden sind, beispielsweise durch Verschmelzen.
Eine ähnliche Ausführung ergibt sich, wenn man anstelle der Hohlfasern Vollfasern 7 mit einer speziellen Brechzahl verwenden würde und den Kern 1a beispielsweise vor dem Verschmelzen in diese einbettet. Dies ist in 7 gezeigt, wobei zum besseren Verständnis die ursprünglichen Außenflächen, d. h. die Außenflächen der Vollfasern 7 vor dem Verschmelzen, gestrichelt eingezeichnet und mit der Bezugsziffer 8 bezeichnet sind. Der Mantel 3 weist dann allgemein gesagt parallel zum Kern 1a verlaufende Bereiche auf, wobei die oben genannte spezielle Brechzahl z. B. photonische Kristallbereiche 7a aufweisen. Photonische Kristallbereiche 7a sind z. B. als optische Fasern mit räumlich-periodischen Strukturen bekannt, die z. B. aus entsprechenden photonischen Kristallstäben gezogen werden.
Der Kern 1a kann auch exzentrisch im Mantel 3 bzw. in der Ummantelung 3a angeordnet sein. Genauso ist es möglich, mehrere Kerne 1a exzentrisch innerhalb der Laseranordnung anzuordnen. Dabei können die Kerne 1a vorteilhafterweise so platziert werden, dass sie miteinander optisch koppeln, wie von Faserkopplern bekannt.
8 zeigt einen Querschnitt einer Preform zur Herstellung einer Laseranordnung nach 2 bis 7. Sie weist einen laseroptischen Stab 10 auf, dessen Kernbereich derart dotiert ist, dass er nach dem Verziehen der Preform einen Kern 1a als aktives Lasermedium bildet. Der laseroptische Stab 10 ist in eine Vielzahl von parallel verlaufenden optischen Röhren 11 eingebettet, wobei die Dicke der Einbettung mehrere Röhrendurchmesser beträgt. Die Einbettung bildet nach dem Verziehen den o. g. Mantel 3. Die Röhren 11 bilden über den Querschnitt eine (hexagonal) periodische Anordnung. In eine der Röhren 11 ist eine Pumpfaser 5 (oder in den Röhren 11 sind mehrere Pumpfasern 5) in die Preform 9a hinein gesteckt. Dabei kann die Pumpfaser 5 (können die Pumpfasern 5) auch zwischen den Röhren 11 angeordnet sein.
Um die Röhren 11 sind weitere Röhren oder Stäbe angeordnet (nicht weiter gezeigt), die nach dem Verziehen die zusätzliche Ummantelung 3a bilden, wobei auch dort in die Röhren bzw. zwischen die Stäbe Pumpfasern 5a hinein gesteckt sind (sein können). Diese Röhren kollabieren beim Verziehen, bilden also eine Ummantelung 3a ohne Hohlräume. Anstelle dieser Röhren können auch Stäbe um die Röhren 11 angeordnet sein, wobei die Pumpfasern 5a zwischen die Stäbe gesteckt sind (in die von den aneinander liegenden Stäben gebildeten Zwischenräume). Ganz am Rand sind über den gesamten Umfang noch Röhrchen angeordnet, die nach dem Verziehen die kapillarartigen Hohlräume 3b bilden.
Wenn keine Pumpfasern 5, sondern nur Pumpfasern 5a in die Preform 9a hinein gesteckt sind, sind im Lichtleiter 1 nur in der Ummantelung 3a Pumpfasern 5a vorhanden, nicht aber Pumpfasern 5 im Mantel 3. Pumpfasern 5 bzw. 5a können grundsätzlich im Mantel 3 und/oder in der Ummantelung 3a angeordnet sein.
Hergestellt wird der Lichtleiter 1 aus der Preform 9a durch Verziehen in einer entsprechenden Ziehanlage. Dabei wird die Ziehgeschwindigkeit so eingestellt, dass nach Abziehen des Längenbereichs L1 die Ziehgeschwindigkeit derart verringert wird, dass sich anschließend der gewünschte taperförmige Längenbereich L2 ausbildet. Dann kann der Ziehvorgang beendet werden.
Der verbleibende Stumpf der Preform 9a hinter dem Längenbereich L2 muss nicht entfernt werden, insbesondere da aus ihm das Einkoppelende der Pumpfaser 4 herausragt. Der laseroptische Stab 10 wird zur Herstellung der Lichtleiterfunktion an seiner Endfläche entsprechend verspiegelt oder mit reflektierenden Endbereichen versehen.
Gepumpt wird der Lichtleiter 1 mittels der Laserdiode 4, deren Licht hierzu in das aus dem Stumpf herausragende Ende der Pumpfaser 5 eingekoppelt wird.
Alternativ können die Röhren 11 auch durch dotierte Glasstäbe 12 ersetzt sein; 9 zeigt einen Querschnitt 9 einer Preform 9a mit Stäben 12 anstelle von Röhren 11. Die Pumpfaser 5 befindet sich hier in den Zwischenräumen zwischen den Stäben 12 und/oder im Bereich der zusätzliche Ummantelung 3a entsprechend dem zu 8 gesagten.
Um den Kern 1a herum kann zusätzlich jeweils ein unmittelbar zum Kern 1a gehörender Mantelbereich angeordnet sein und erst unmittelbar darüber der Mantel 3. Bei diesem Mantelbereich handelt es sich um den meist üblichen Mantel (Cladding) einer Lichtleitfaser, der bei der hier beschriebenen Laseranordnung vorteilhafterweise auch weggelassen werden kann (und in den Ausführungsbeispielen auch weggelassen ist), also nicht unbedingt vorhanden sein muss, wobei dann der Mantel 3 die Funktion dieses Mantels (Claddings) mit übernimmt. Wesentlich ist hier allein der Mantel 3, der zur direkten Ausbildung des Wellenfeldes in der aktiven Faser (Kern 1a) dient, z. B. eines monomodalen Wellenfeldes. Im Allgemeinen ist dann der Mantel 3 mit einer kleineren optischen Brechzahl versehen.

Claims

Laseranordnung mit einem Lichtleiter (1), der mindestens einen Kern (1a) und einen Mantel (3) aufweist, wobei der Kern (1a) als aktives Lasermedium zur Anregung von Laserlicht zumindest in seinem Kern (1a) dotiert ist und mit seinen das Laserlicht reflektierenden Enden einen Laserresonator bildet, und mit Mitteln zur Einkopplung von Pumplicht in den Kern (1a) des Lichtleiters (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1) einen ersten Längenbereich (L1) aufweist, über dessen Länge sich der Kern (1a) mindestens erstreckt, dass sich an den ersten Längenbereich (L1) ein zweiter Längenbereich (L2) anschließt, dessen Querschnitt sich vom ersten Längenbereich (L1) aus gesehen taperförmig vergrößert, wobei der aus Kern (1a) und Mantel (3) gebildete Lichtleiter (1) eine multimodale Wellenleiterstruktur aufweist, und dass sich mindestens eine Pumpfaser (5), über die Licht zum Pumpen des Kerns (1a) zugeführt und in die multimodale Wellenleiterstruktur eingekoppelt wird, vom taperförmigen zweiten Längenbereich (L2) zum ersten Längenbereich (L1) hin in den zweiten Längenbereich (L2) hinein erstreckt und dabei mit dem Lichtleiter (1) zu einer optischen Einheit verbunden ist.
Laseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Pumpfaser (5) vom zweiten Längenbereich (L2) zum ersten Längenbereich (L1) hin taperförmig verjüngt.
Laseranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpfaser (5) zur Bildung einer optischen Einheit mit dem Kern (1a) verschmolzen ist.
Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kern (1a) über den gesamten zweiten Längenbereich (L2) erstreckt.
Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Kerns (1a) vom ersten Längenbereich (L1) aus gesehen im zweiten Längenbereich (L2) ebenfalls taperförmig vergrößert.
Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1) als mikrostrukturierter Multimode-Lichtwellenleiter oder als PCF-Lichtwellenleiter ausgebildet ist.
Laseranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mikrostrukturierte Multimode-Lichtwellenleiter mit Hilfe von kapillarartigen Hohlräumen gebildet wird, die unter der Mantelfläche des Mantels (3) an seinem Rand nebeneinander liegen und jeweils in Richtung des Kerns (1a) verlaufen.
Laseranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (3) bei Ausbildung des Lichtleiters (1) als mikrostrukturierter Multimode-Lichtwellenleiter bzw. als PCF-Lichtwellenleiter eine Ummantelung (3a) aufweist, die beim mikrostrukturierten Multimode-Lichtwellenleiter aus kapillarartigen Hohlräumen gebildet ist, welche unter ihrer Mantelfläche am Rand nebeneinander liegen und jeweils in Richtung des Kerns (1a) verlaufen, und die beim PCF-Lichtwellenleiter zusätzlich polymerbeschichtet ist.
Laseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Pumpfaser (5a) in die Ummantelung (3a) vom taperförmigen zweiten Längenbereich (L2) zum ersten Längenbereich (L1) hin in den zweiten Längenbereich (L2) hinein erstreckt und dabei mit dem Lichtleiter (1) zu einer optischen Einheit verbunden ist.
Laseranordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Pumpfaser (5a) nur in der Ummantelung (3a), nicht aber im Mantel (3) angeordnet ist.
Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Brechzahl (n) des Mantels (3) bezogen auf den Kern (1a) periodisch über den Querschnitt verläuft, d. h. radial nach außen und in Umfangsrichtung über mehrere Periodenlängen.
Laseranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung des periodischen Brechzahlverlaufs parallel zum Lichtleiter (1) verlaufende Hohlräume (6) und/oder photonische Kristallbereiche (7a) angeordnet sind, die bezogen auf den Lichtleiter (1) über den Querschnitt jeweils eine periodische Anordnung bilden.
Laseranordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der periodische Brechzahlverlauf hexagonal periodisch ist.
Laseranordnung nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Pumpfaser (5) in einem der Hohlräume (6) angeordnet ist.
Preform zur Herstellung einer Laseranordnung nach Anspruch 1, mit mindestens einem laseroptischen Stab (10), dessen Kernbereich derart dotiert ist, dass er nach dem Verziehen der Preform (9a) einen Lichtleiter (1) mit einem Kern (1a) als aktives Lasermedium bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der laseroptischen Stab (10) in eine Vielzahl von parallel verlaufenden optischen Röhren (11) und/oder Stäben (12) eingebettet ist, wobei die Einbettung mehrere Röhren- bzw. Stabdurchmesser beträgt, und dass sich mindestens eine zwischen den optischen Röhren (11) und/oder Stäben (12) oder in einer der optischen Röhren (11) angeordnete Pumpfaser (5) über eine Teillänge der Preform in die Preform (9a) hinein erstreckt.