DE19735102C2

DE19735102C2 - Arrangement for optically pumping a laser medium

Info

Publication number: DE19735102C2
Application number: DE19735102A
Authority: DE
Inventors: Keming Du; Peter Loosen
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2017-08-14
Also published as: WO1998008279A1; DE19735102A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum optischen Pumpen eines Laserme diums mit einem laseraktiven Medium und einer optischen Pumpanordnung, über die Pumpstrahlung in das laseraktive Medium quer zu dessen Abstrahlrichtung eingekoppelt wird, wobei die Pumpstrahlung vor der Einkopplung geformt wird und der durch das laser aktive Medium hindurchgehende Strahlanteil der Pumpstrahlung mittels einer Reflexions einheit in das laseraktive Medium zurückreflektiert wird und die Pumpstrahlung polarisiert ist, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben und aus der DE 39 04 039 A1 bekannt ist.The present invention relates to an arrangement for optically pumping a laser mass diums with a laser-active medium and an optical pump arrangement, via which Pump radiation is coupled into the laser-active medium at right angles to its direction of radiation is, the pump radiation is formed before the coupling and by the laser Beam portion of the pump radiation passing through the active medium by means of a reflection unit is reflected back into the laser-active medium and the pump radiation is polarized is as specified in the preamble of claim 1 and from DE 39 04 039 A1 is known.

Die rasanten Entwicklungen von Hochleistungs-Diodenlasern, insbesondere unter den Aspekten von Zuverlässigkeit und Kosten, haben insbesondere dazu geführt, Diodenlaser zum optischen Pumpen von Verstärkern und Lasern einzusetzen. Die Strahleigenschaften und spektralen Eigenschaften von Hochleistungs-Diodenlasern ermöglichen vielfältige Sy stemkonfigurationen im Vergleich zum Pumpen mit konventionellen Blitz-Lampen bzw. Bogen-Lampen. Im allgemeinen wird die axiale Pumpanordnung für Laser mit einer Aus gangsleistung bis zu einigen 10 W verwendet, während die transversale Pumpanordnung für die Skalierung der Ausgangsleistung bevorzugt eingesetzt wird.The rapid developments of high-power diode lasers, especially among the Aspects of reliability and cost, in particular, have led to diode lasers for the optical pumping of amplifiers and lasers. The beam properties and spectral properties of high-power diode lasers enable diverse sy stem configurations compared to pumping with conventional flash lamps or Bow lamps. In general, the axial pump arrangement for lasers with one off power used up to some 10 W while the transverse pump arrangement is preferably used for scaling the output power.

Bezüglich der Geometrie des Gain- bzw. Verstärkungsmediums ist zwischen Stablasern und Slablasern zu unterscheiden. Die Stablaser haben zwar runde Ausgangsstrahlen, weisen aber große durch thermooptische Effekte bedingte Depolarisationsverluste auf. Diese Verluste verringern die erzielbare Effizienz, insbesondere dann, wenn polarisierte Ausgangsstrahlung erwünscht ist. Bei Lasern mit slabförmigem Medium liegt ein geringe rer Depolarisationsverlust vor. Diese Erwartung wird aber nur dann erfüllt, wenn eine ge eignete Pumpstrahlverteilung und Kühlanordnung vorliegt bzw. bereitgestellt werden kann.Regarding the geometry of the gain or amplification medium, there is between rod lasers to distinguish between slab lasers. The rod lasers have round output beams, but have large depolarization losses due to thermo-optical effects. These losses reduce the efficiency that can be achieved, especially when polarized Output radiation is desired. There is a small one for lasers with slab-shaped medium loss of depolarization. However, this expectation is only met if a ge suitable pump beam distribution and cooling arrangement is present or can be provided.

In Fig. 4 ist nun eine Pumpanordnung gemäß dem Stand der Technik für Slab-Laser be schrieben. Das slabförmige Lasermedium 1 wird von einem Diodenlaserstack gepumpt, indem die von jedem linearen Diodenlaserarray 3 ausgehende Strahlung über jeweils eine Zylinderlinse 4 in eine Kopplungsoptik 5 eingekoppelt wird. An der gegenüberliegenden Seite des Lasermediums 1 ist ein Retrospiegel 6 angeordnet, der die beim ersten Durch gang der Diodenlaserstrahlung durch das Lasermedium 1 nicht absorbierte Strahlung bzw. Leistung in das Lasermedium zurückkoppelt. Hierdurch wird ein zweifacher Durchgang durch das Lasermedium 1 realisiert. Für eine Einkopplungseffizienz der Pumpstrahlung von 86% ist die Verteilung der absorbierten Leistungsdichte in der Pumprichtung in Fig. 5 dargestellt. Die vordere Kante, in die die Pumpstrahlung eingestrahlt wird, ist hierbei mit Null angegeben, während die hintere Kante, aus der die Pumpstrahlung austritt, mit 1 be zeichnet ist. Aus dieser graphischen Darstellung ist zu erkennen, daß es nicht möglich ist, mit dieser Pumpanordnung eine homogene Beleuchtung bzw. ein homogenes Pumpen des slabförmigen Lasermediums 1 bei einer annehmbaren Kopplungseffizienz (größer 70%) zu erreichen. Die nicht homogene Verteilung der Pumpstrahlung in dem Lasermedi um führt wiederum zu thermooptischen Störungen und somit zur verringerten Strahlquali tät, da eine anzustrebende eindimensionale Wärmeleitung in dem slabförmigen Laserme dium nicht vorliegt.In Fig. 4, a pump arrangement according to the prior art for slab lasers is now written. The slab-shaped laser medium 1 is pumped by a diode laser stack in that the radiation emanating from each linear diode laser array 3 is coupled into a coupling optics 5 via a cylindrical lens 4 . On the opposite side of the laser medium 1 , a retro mirror 6 is arranged, which couples the radiation or power not absorbed during the first passage of the diode laser radiation through the laser medium 1 back into the laser medium. In this way, a double passage through the laser medium 1 is realized. For a coupling efficiency of the pump radiation of 86%, the distribution of the absorbed power density in the pumping direction is shown in FIG. 5. The front edge into which the pump radiation is radiated is indicated by zero, while the rear edge from which the pump radiation emerges is identified by 1. From this graphic representation it can be seen that it is not possible to achieve homogeneous illumination or a homogeneous pumping of the slab-shaped laser medium 1 with an acceptable coupling efficiency (greater than 70%) with this pump arrangement. The non-homogeneous distribution of the pump radiation in the laser medium in turn leads to thermo-optical disturbances and thus to reduced beam quality, since there is no desired one-dimensional heat conduction in the slab-shaped laser medium.

Die aus der DE 39 04 039 A1 bekannte Anordnung zum optischen Pumpen eines Laser mediums umfaßt auch eine Polarisationsplatte und eine λ/4-Platte, die zwischen dem Licht aussendenden Halbleiterelement und dem Lasermedium angeordnet sind.The arrangement known from DE 39 04 039 A1 for optically pumping a laser mediums also includes a polarizing plate and a λ / 4 plate between the light emitting semiconductor element and the laser medium are arranged.

In der EP 0 369 281 A2 wird ein optisch gepumpter Festkörperlaser beschrieben, der ein rechtwinkliges Prisma als Festkörperlasermedium verwendet, das Endflächen aufweist, durch die der Pumplichtstrahl eines Halbleiterlasers auf das Medium gerichtet wird. Das Festkörperlasermedium besitzt eine Beschichtung auf zumindest einem Teil einer Endflä che, so daß die Endfläche als ein Resonator- und/oder Ausgangsspiegel wirkt.EP 0 369 281 A2 describes an optically pumped solid-state laser, the one right-angle prism used as a solid-state laser medium, which has end faces, through which the pump light beam of a semiconductor laser is directed onto the medium. The Solid-state laser medium has a coating on at least part of an end surface che so that the end surface acts as a resonator and / or output mirror.

Ausgehend von einem Stand der Technik, wie er aus der DE 39 04 039 A1 bekannt ist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die absorbierte Leistungsdichte der in das laseraktive Medium eingekoppelten Pumpstrahlung über den Querschnitt des Mediums zu homogenisieren.Starting from a prior art, as is known from DE 39 04 039 A1, is the object of the present invention, the absorbed power density the pump radiation coupled into the laser-active medium over the cross section of the Homogenize medium.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung dadurch gelöst, daß im Strahlengang der Pumpstrahlung vor der Einkopplung in das laseraktive Medium ein Pola risations-Strahlteiler angeordnet ist, dem ein Spiegel zugeordnet ist, daß der Strahlanteil, der von dem Polarisations-Strahlteiler ausgeht und das laseraktive Medium durchdringt, von der Reflexionseinheit in das laseraktive Medium zurückreflektiert wird, daß der bei diesem zweiten Durchgang durch das laseraktive Medium nicht absorbierte Strahlanteil auf den Polarisations-Strahlteiler geführt wird, wobei die Polarisationsrichtung dieses Strahlanteils gedreht wird, und daß dieser Strahlanteil von dem Polarisations-Strahlteiler zu dem ihm zugeordneten Spiegel geführt und von diesem über den Polarisations- Strahlteiler zurück in das laseraktive Medium reflektiert wird.This object is achieved in a generic arrangement in that Beam path of the pump radiation before coupling into the laser-active medium is a pola arranged beam splitter to which a mirror is assigned that the beam portion, which starts from the polarization beam splitter and penetrates the laser-active medium, is reflected back into the laser-active medium by the reflection unit, that the at this second pass through the laser portion not absorbed by the beam is guided to the polarization beam splitter, the direction of polarization of this Beam portion is rotated, and that this beam portion from the polarization beam splitter led to the mirror assigned to it and from it via the polarization Beam splitter is reflected back into the laser-active medium.

Das Prinzip der Erfindung liegt darin, daß durch eine geeignete Pumpanordnung ein nur definiert partielles Volumen des Mediums mit der Pumpstrahlung gepumpt wird. Hierbei wird zur Erhöhung der Homogenität der Pumpleistungsverteilung die Polarisationseigen schaft der Pumpstrahlung, wobei vorzugsweise Diodenlaserstrahlung eingesetzt wird, in Form eines vierfachen Durchgangs durch das Lasermedium unter Verwendung eines Po larisations-Strahlteilers ausgenutzt.The principle of the invention is that a suitable pump arrangement only defines the partial volume of the medium with which pump radiation is pumped. Here polarization properties are used to increase the homogeneity of the pump power distribution shaft of the pump radiation, preferably diode laser radiation is used in Form a quadruple pass through the laser medium using a Po larization beam splitter exploited.

Vorzugsweise sollte bereits der Polarisationsgrad der Pumpstrahlung größer als 80% be tragen; dies ist der Fall, wenn das laseraktive Medium mit Diodenlaserstrahlung gepumpt wird. The degree of polarization of the pump radiation should preferably be greater than 80% wear; this is the case when the laser active medium is pumped with diode laser radiation becomes.

In einer einfachen Anordnung kann die Drehung der Polarisationsrichtung mittels ei ner λ/4-Platte erfolgen.In a simple arrangement, the rotation of the direction of polarization can be determined by means of egg ner λ / 4 plate.

Damit ein einfacher Aufbau erreicht wird, sollte die Polarisationsrichtung der Pump strahlung vor dem Polarisations-Strahlteiler, und zwar vor dem ersten Durchgang dort hindurch, so angeordnet bzw. gedreht werden, daß sie für den Polarisations- Strahlteiler eine p-Polarisation, d. h. daß die Polarisationsrichtung parallel zu der Ein fallsebene steht, darstellt.In order to achieve a simple structure, the polarization direction of the pump radiation in front of the polarization beam splitter, before the first pass therethrough, are arranged or rotated so that they are suitable for the polarization Beam splitter ap polarization, d. H. that the direction of polarization is parallel to the on if level stands, represents.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen den Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, insbesondere auch im Vergleich zu dem Stand der Technik. In der Zeichnung zeigtFurther details and features of the invention result from the following the description of exemplary embodiments with reference to the drawing, in particular also compared to the state of the art. In the drawing shows

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines optisch gepumpten Festkörperlasers, Fig. 1 a first embodiment of an optically pumped solid state laser,

Fig. 2 eine weitere Anordnung, die in ihrem Prinzip auf der Anordnung der Fig. 1 basiert, Fig. 2 shows a further arrangement, which is based in its principle to the arrangement of Fig. 1,

Fig. 3 eine dritte Anordnung, bei der als Pumpstrahlung Diodenlaserstrahlung eingesetzt wird, Fig. 3 shows a third arrangement, is used for the diode laser radiation as pump radiation,

Fig. 4 einen Festkörperlaser, der mit Diodenlaserstrahlung gepumpt wird, nach dem Stand der Technik, und Fig. 4 is a solid-state laser which is pumped by diode laser radiation, according to the prior art, and

Fig. 5 ein Diagramm, das die in dem Lasermedium absorbierte Leistung in Be zug auf die relative Position in dem Lasermedium entlang der Richtung der Pumpstrahlung bei einem zweifachen Durchgang der Pumpstrahlung durch das Medium und einem vierfachen Durchgang der Pumpstrahlung durch das Medium darstellt. FIG. 5 is a diagram illustrating the power absorbed in the laser medium with respect to the relative position in the laser medium along the direction of the pump radiation with a double passage of the pump radiation through the medium and a four times passage of the pump radiation through the medium.

Das erfindungsgemäße Prinzip liegt darin, durch eine geeignete Pumpanordnung nur ein definiert partielles Volumen des Mediums zu pumpen. Hierbei wird eine polari sierte Pumpquelle 7, vorzugsweise eine Diodenlaserfeldanordnung, wie sie auch in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, eingesetzt. Deren Pumpstrahlung wird über eine Kopplungsoptik 8 und einen Polarisations-Strahlteiler 9 in das zu pumpende Laser medium 10 eingekoppelt. Die in dem Lasermedium 10 nicht absorbierte Strahlung wird auf der dem Polarisations-Strahlteiler 9 gegenüberliegenden Seite des Laser mediums 10 an einer Retro-Reflexionseinrichtung 11 reflektiert. Die Drehung der Po larisationsrichtung erfolgt unter Verwendung einer λ/4-Platte. Die bei diesem zweiten Durchgang durch das Lasermedium 10 wiederum nicht absorbierte Pumpstrahlung wird mit einer gedrehten Polarisationsrichtung auf den Polarisations-Strahlteiler 9 ge führt und aus dem Strahlengang, der mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist, seit lich ausgekoppelt und fällt auf einen Retro-Spiegel 13.The principle according to the invention is to pump only a defined partial volume of the medium by means of a suitable pump arrangement. Here, a polarized pump source 7 , preferably a diode laser array arrangement, as is also shown in FIGS. 1 and 2, is used. The pump radiation is coupled via a coupling optics 8 and a polarization beam splitter 9 into the laser medium 10 to be pumped. The radiation not absorbed in the laser medium 10 is reflected on the side of the laser medium 10 opposite the polarization beam splitter 9 at a retro-reflection device 11 . The polarization direction is rotated using a λ / 4 plate. The pump radiation, which is in turn not absorbed in this second pass through the laser medium 10, is guided with a rotated direction of polarization onto the polarization beam splitter 9 and is coupled out from the beam path, which is identified by the reference symbol 12 , and falls onto a retro mirror 13 .

Diese Strahlung führt dann zurück zu dem Polarisations-Strahlteiler 9 und wird, ent lang des Strahlengangs 12, wiederum in das Lasermedium 10 eingekoppelt. Durch die Verwendung des Polarisations-Strahlteilers 9, der Retro-Reflexionseinheit 11 mit Polarisationsdrehung und dem Retro-Spiegel 13 wird somit ein Vierfach-Durchgang der Pumpstrahlung durch das Lasermedium ermöglicht. In einem solchen Fall ist die normierte absorbierte Laserleistungsdichte (ρ) in der Pumprichtung gegeben durch die folgende Gleichung:
This radiation then leads back to the polarization beam splitter 9 and, along the beam path 12 , is in turn coupled into the laser medium 10 . The use of the polarization beam splitter 9 , the retro reflection unit 11 with polarization rotation and the retro mirror 13 thus enables the pump radiation to pass through the laser medium four times. In such a case, the normalized absorbed laser power density (ρ) in the pumping direction is given by the following equation:

ρ = α[e^- ^α ^x + e^- ^α ^2l-x) + e^- ^α ^(2l+x)+ e^- ^α ^(4l-x)]
ρ = α [e ^- ^α ^x + e ^- ^α ^2l-x) + e ^- ^α ^{(2l + x)} + e ^- ^α ^(4l-x) ]

wobei
α: Absorptionskoeffizient
x: relative Position entlang der Richtung der Pumpstrahlung
l: Breite des slabförmigen Mediums in der Pumpstrahlrichtung
bedeutet.in which
α: absorption coefficient
x: relative position along the direction of the pump radiation
l: Width of the slab-shaped medium in the pump beam direction
means.

In Gegenüberstellung dazu ist die normierte absorbierte Leistungsdichte (ρ) bei ei nem Zweifach-Durchgang, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, gegeben durch:
In contrast, the normalized absorbed power density (ρ) in a double pass, as shown in Fig. 4, is given by:

ρ = α[e^- ^α ^x + e^- ^α ^(2l-x)]
ρ = α [e ^- ^α ^x + e ^- ^α ^(2l-x) ]

Wie nun die Fig. 5 zeigt, kann die absorbierte Leistungsdichte durch den vierfachen Durchgang der Pumpstrahlung, in der Graphik der Fig. 5 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, im Vergleich zu einem Zweifach-Durchgang, in der Graphik in Fig. 5 mit einer unterbrochenen Linie dargestellt, entsprechend einer Pumpanordnung nach dem Stand der Technik, über dessen Querschnitt in Richtung des Strahlen gangs 12 (siehe Fig. 1) homogener gestaltet werden.As shown in FIG. 5, the absorbed power density can be represented by the four-fold passage of the pump radiation, represented by a solid line in the graph of FIG. 5, compared to a double passage, in the graph in FIG. 5 by an interrupted one Line shown, corresponding to a pump arrangement according to the prior art, over the cross section in the direction of the beam path 12 (see Fig. 1) can be made more homogeneous.

Eine zusätzliche Verbesserung der Homogenität ist darüber hinaus dann gegeben, wenn das Lasermedium von oben und von unten, d. h. senkrecht zu dem Strahlen gang 12 in Fig. 1, kontaktgekühlt wird und dessen Pumpseiten thermisch isoliert werden. Dies bringt mit sich, daß die homogen absorbierte Leistungsdichte in der Pumprichtung zu einer eindimensionalen Wärmeleitung senkrecht zur Pumprichtung führt und somit Depolarisationsverluste praktisch nicht auftreten. Weiterhin kann die Höhe des gepumpten Querschnitts des Lasermediums, d. h. senkrecht zu der Rich tung der Pumpstrahlung und der Laserstrahlung, so dimensioniert werden, daß sie vergleichbar mit dem Modenradius ist. Damit kann ein Laser mit einem hohen Wir kungsgrad bei einer hohen Strahlqualität realisiert werden.An additional improvement in homogeneity is also given when the laser medium is contact-cooled from above and from below, ie perpendicular to the beam path 12 in Fig. 1, and the pump sides are thermally insulated. This means that the homogeneously absorbed power density in the pumping direction leads to one-dimensional heat conduction perpendicular to the pumping direction and thus depolarization losses practically do not occur. Furthermore, the height of the pumped cross section of the laser medium, ie perpendicular to the direction of the pump radiation and the laser radiation, can be dimensioned such that it is comparable to the mode radius. This means that a laser with a high degree of efficiency can be realized with a high beam quality.

Für eine Skalierung der Laserleistung kann eine Pumpanordnung, wie sie anhand der Fig. 1 erläutert ist, in doppelter Anordnung, und zwar in Richtung entlang der axialen Erstreckung des Lasermediums angeordnet werden. Eine solche Ausfüh rungsform ist in Fig. 2 gezeigt. Die jeweiligen Pumpanordnungen sind beidseitig des Lasermediums 10 angeordnet, wobei für die weiteren Komponenten die entspre chenden Bezugszeichen, die auch in Fig. 1 dargestellt und beschrieben sind, ver wendet sind, so daß sich die entsprechenden Ausführungen zu den einzelnen Bau teilen der Fig. 1 entsprechend auf die Bauteile der Fig. 2 übertragen lassen. Eine solche Anordnung erhöht zusätzlich die Homogenität der absorbierten Leistungsdich te im Sinne des Integrals entlang der Achse des Lasermediums.For scaling the laser power, a pump arrangement, as explained with reference to FIG. 1, can be arranged in a double arrangement, specifically in the direction along the axial extent of the laser medium. Such an embodiment is shown in FIG. 2. The respective pump arrangements are arranged on both sides of the laser medium 10 , the corresponding reference numerals for the further components, which are also shown and described in FIG. 1, are used ver, so that the corresponding statements on the individual construction parts of FIG. 1st correspondingly transferred to the components of FIG. 2. Such an arrangement additionally increases the homogeneity of the absorbed power density in the sense of the integral along the axis of the laser medium.

Die vorstehend anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Pumpanordnungen kön nen für alle Arten von optischem Pumpen eingesetzt werden. Ein Beispiel, bei dem mit Diodenlaserstrahlung ein Festkörperverstärker bzw. ein Laser gepumpt wird, ist in Fig. 3 gezeigt. Es ist bekannt, daß Hochleistungs-Diodenlaser polarisierte Strahlung mit einem Polarisationsverhältnis von 20 : 1 bevorzugt parallel zum PN- Übergang emittieren. Daher wird in der Anordnung der Fig. 3 die von einem Di odenlaserstack bzw. einem Diodenlaserarray 14, bei dem mehrere lineare Diodenla seremitteranordnungen 15 übereinandergestapelt sind, abgegebene Strahlung je weils über eine Zylinderlinse 16 in der Fastrichtung, d. h. senkrecht zum PN-Über gang, kollimiert und als Pumpstrahlungsquelle eingesetzt. In den Strahlengang der Diodenlaserstrahlung ist dann eine λ/2-Platte 17 eingesetzt, die zur Drehung der Po larisation der Diodenlaserstrahlung um 90° dient, d. h. die Polarisationsrichtung hinter der λ/2-Platte besitzt eine p-Polarisation bezogen auf den nachgeordneten Polarisa tor. Mit einer Kopplungsoptik 18 wird die p-polarisierte Diodenlaserstrahlung über ei nen Polarisator 19 in das Lasermedium 20 eingekoppelt. Hinter dem Lasermedium 20 liegt eine λ/4-Platte 21 sowie ein erster Retro-Spiegel 22. Mit dem Retro-Spiegel wird die beim ersten Durchgang durch das Lasermedium 20 nicht absorbierte Di odenlaserstrahlung zurück in das Medium 20 eingekoppelt. Gleichzeitig wird die Po larisation um 90° bei zweifachem Durchgang durch die λ/4-Platte gedreht. Die beim zweiten Durchgang durch das Lasermedium 20, d. h. nach Reflexion von dem Retro- Spiegel 22, nicht absorbierte Diodenlaserstrahlung mit s-Polarisation wird von dem Polarisator bzw. dem Polarisations-Strahlteiler 19 zu einem zweiten Retro-Spiegel 23 hin reflektiert und von dort wieder zurück über den Polarisationsteiler für einen dritten Durchgang in das Lasermedium 20 eingekoppelt. Die nach dem dritten Durchgang durch das Lasermedium 20 nicht absorbierte Diodenlaserstrahlung wird nochmals von dem ersten Retro-Spiegel 22 zurück in das Medium eingekoppelt und gleichzei tig wird die Polarisation der Diodenlaserstrahlung wieder p-polarisiert. Die nach dem vierten Durchgang durch das Lasermedium 20 noch nicht absorbierte Diodenleistung läuft dann durch den Polarisator 19 hindurch und gilt als Verlustleistung.The pump arrangements described above with reference to FIGS . 1 and 2 can be used for all types of optical pumps. An example in which a solid-state amplifier or a laser is pumped with diode laser radiation is shown in FIG. 3. It is known that high-power diode lasers preferably emit polarized radiation with a polarization ratio of 20: 1 parallel to the PN junction. Therefore, in the arrangement of FIG. 3, the radiation emitted by a diode laser stack or a diode laser array 14 , in which a plurality of linear diode laser emitter arrangements 15 are stacked one on top of the other, in each case via a cylindrical lens 16 in the almost direction, ie perpendicular to the PN transition, collimated and used as a pump radiation source. In the beam path of the diode laser radiation, a λ / 2 plate 17 is then used, which serves to rotate the polarization of the diode laser radiation by 90 °, ie the polarization direction behind the λ / 2 plate has a p-polarization based on the downstream polarizer . With a coupling optics 18 , the p-polarized diode laser radiation is coupled into the laser medium 20 via a polarizer 19 . A λ / 4 plate 21 and a first retro mirror 22 lie behind the laser medium 20 . With the retro-mirror are not absorbed on the first pass through the laser medium 20 Di is odenlaserstrahlung coupled back into the medium 20th At the same time, the polarization is rotated through 90 ° with two passes through the λ / 4 plate. The diode laser radiation with s-polarization which is not absorbed during the second passage through the laser medium 20 , ie after reflection from the retro mirror 22 , is reflected by the polarizer or the polarization beam splitter 19 to a second retro mirror 23 and from there again coupled back into the laser medium 20 via the polarization splitter for a third pass. The diode laser radiation not absorbed after the third pass through the laser medium 20 is coupled back into the medium again by the first retro mirror 22 and at the same time the polarization of the diode laser radiation is p-polarized again. The diode power which has not yet been absorbed after the fourth pass through the laser medium 20 then runs through the polarizer 19 and is considered to be power loss.

Wie insbesondere auch aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegen die Vorteile einer solchen Pumpanordnung, insbesondere einer Pumpanordnung, mit der ein Lasermedium mittels Diodenlaserstrahlung gepumpt wird, in der erzielbaren, eindimensionalen Wärmeleitung, dem geringen Depolarisationsverlust, einer geringen thermooptischen Störung sowie der Möglichkeit, das gepumpte Volumen an das Laservolumen anzu passen, indem entsprechende Kopplungsoptiken sowie entsprechende Retro-Spiegel 22 und 23 eingesetzt werden (nimmt man auf die Fig. 3 Bezug). Wei terhin ist ein hoher Wirkungsgrad bei einer hohen Strahlqualität gegeben.As can also be seen in particular from FIG. 3, the advantages of such a pump arrangement, in particular a pump arrangement with which a laser medium is pumped by means of diode laser radiation, lie in the achievable, one-dimensional heat conduction, the low depolarization loss, a low thermo-optical disturbance and the possibility that this to adapt the pumped volume to the laser volume by using appropriate coupling optics and corresponding retro mirrors 22 and 23 (reference is made to FIG. 3). Furthermore, there is a high degree of efficiency with a high beam quality.

Die Strahlqualität und Intensitätsverteilung aus den Verstärkern bzw. Lasern mit rechteckigem Querschnitt können mit zum Beispiel treppenstufenartig angeordneten Spiegeln homogenisiert bzw. an Anwendungen adaptiert werden, indem der Strahl querschnitt jeweils umgeformt bzw. in Gruppen unterteilt und dann umgruppiert wird.The beam quality and intensity distribution from the amplifiers or lasers with rectangular cross-section can be arranged with steps, for example Mirroring can be homogenized or adapted to applications by the beam cross-section is reshaped or divided into groups and then regrouped.

Claims

1. An arrangement for optically pumping a laser medium with a laser-active medium ( 10 ; 20 ) and an optical pump arrangement, via which pump radiation is coupled into the laser-active medium ( 10 ; 20 ) transversely to the direction of its radiation, the pump radiation being shaped before the coupling and the beam portion of the pump radiation passing through the laser-active medium ( 10 ; 20 ) is reflected back into the laser-active medium ( 19 ; 20 ) by means of a reflection unit ( 11 ; 21 , 22 ) and the pump radiation is polarized, characterized in that
that a polarization beam splitter ( 9 ; 19 ) is arranged in the beam path ( 12 ) of the pump radiation before being coupled into the laser active medium ( 10 ; 20 ), to which a mirror ( 13 ; 23 ) is assigned, that the beam portion that the polarization beam splitter ( 9 ; 19 ) goes out and penetrates the laser-active medium ( 10 ; 20 ), is reflected back by the reflection unit ( 11 ; 21 , 22 ) into the laser-active medium ( 10 ; 20 ), that during this second pass by the laser-active medium ( 10 ; 20 ) non-absorbed beam portion on the polarization beam splitter ( 9 ; 19 ) leads, the direction of polarization of this beam portion is rotated, and
that this beam component is guided by the polarization beam splitter ( 9 ; 19 ) to the mirror ( 13 ; 23 ) assigned to it and is reflected by it via the polarization beam splitter ( 9 ; 19 ) back into the laser-active medium ( 10 ; 20 ) .

2. Arrangement for optically pumping a laser medium according to claim 1, characterized characterized in that the degree of polarization of the pump radiation is greater than 80%.

3. Arrangement for optically pumping a laser medium according to claim 1 or 2, characterized in that a λ / 4 plate ( 21 ) is arranged between the laser-active medium ( 20 ) and the re flexion unit ( 22 ).

4. Arrangement for optically pumping a laser medium according to one of Ansprü che 1 to 3, characterized in that the polarization direction of the pump radiation in front of the polarization beam splitter ( 9 ; 19 ) is rotated so that it for the polarization beam splitter ( 9 ; 19th ) represents a p-polarization.

5. Arrangement for optically pumping a laser medium according to one of claims 1 to 4, characterized in that the laser-active medium ( 10 ; 20 ) is arranged between two resonator mirrors.

6. Arrangement for optically pumping a laser medium according to claim 5, characterized characterized in that the resonator is unstable in the direction of the pump radiation and is stable in the direction perpendicular to it.