DE19923005B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung in mindestens einem ersten Ringresonator mit einem nichtlinear optischen Element (3, 15), wobei in einem zweiten Ringresonator, der ein verstärkendes Lasermedium (7) und eine gemeinsame Teilstrecke mit dem ersten Ringresonator aufweist, Strahlung der Wellenlänge der Fundamentalwelle erzeugt wird und die zwei Ringresonatoren derart miteinander gekoppelt werden, dass eine Phasenanpassung und zugleich eine aktive Modensynchronisation dadurch erreicht werden, dass eine Phasenmodulation mit zur Umlaufzeit des ersten Ringresonators passender Frequenz so vorgenommen wird, dass durch die Phasenmodulation eine Synchronisation der axialen Lasermoden der Fundamentalwelle erzielt und die im ersten Ringresonator resonanzüberhöhten Impulse der Strahlung der Wellenlänge der Fundamentalwelle frequenzkonvertiert werden, wobei die aus dem ersten Ringresonator emittierte Reststrahlung mit der Wellenlänge der Fundamentalwelle in den zweiten Ringresonator unidirektional zurück gekoppelt und in den Eingang des verstärkenden Lasermediums (7) zur erneuten Verstärkung eingespeist wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.
• Für Anwendungen in der Spektroskopie, analytischen Chemie, Medizin, Materialbearbeitung, Umweltsensorik, Projektionstechnik, Drucktechnik, Datenspeicherung und in zahlreichen anderen Bereichen besteht zunehmender Bedarf an kurzwellig emittierenden Laserquellen, möglichst als kompakte All-Solid-State-Varianten.
• Vorteilhafterweise werden Methoden der nichtlinear-optischen Frequenzkonversion angewandt, um Laserstrahlung aus dem sichtbaren Spektralbereich, insbesondere von Halbleiterlasern oder diodengepumpten Festkörperlasern, in den kurzwelligen Bereich zu transformieren.
• Nach dem Stand der Technik sind unterschiedliche Anordnungen zur nichtlinear-optischen Frequenzkonversion, bevorzugt zur Erzeugung der zweiten Harmonischen (SHG), bekannt.
• Die bekannten Anordnungen lassen sich in Grundtypen einteilen, bei denen eine Frequenzkonversion entweder im Resonator (intra cavity) oder außerhalb (extra cavity) stattfindet.
• Bekannt sind externe Resonatoren vom Fabry-Perot-Typ und Ringresonatoren, die eine resonanz-überhöhte Frequenzkonversion durch konstruktive Interferenz ermöglichen. Da beispielsweise die SHG-Intensität vom Quadrat der Intensität der Fundamentalwelle abhängt, eröffnet die Resonanzüberhöhung die Möglichkeit, bei wesentlich geringeren Laserausgangsleistungen zu arbeiten. Die erforderliche Phasenanpassung erfolgt durch kontinuierliche Regelung oder periodische Phasenänderung, vorzugsweise durch Piezotranslatoren, an einem der Spiegel. Bisher werden typischerweise 4-Spiegel-Anordnungen im Zickzackdurchlauf (sogenannter Bow-Tie-Resonator) verwendet [D. Woll: B. Bener, K.-J. Boller, R. Wallenstein: Generation of 0.8 W of blue light by frequency doubling the output of a tapered InGaAs diode amplifier in critically phase-matched LBO. – CLEO '99, San Francisco (CA), May 3–8, 1999, Technical Digest, paper CThN1, pp. 380–381].
• Eine verbesserte, äußerst kompakte, auch von speziellen Modulatoranordnungen her bekannte Variante bedient sich eines einzelnen externen Ringresonators mit zwei Spiegeln und einem mit trapezförmigen Flächen ausgestatteten SHG-Kristall mit zwei im Brewsterwinkel angeschliffenen Endflächen, wodurch der Lichtweg einer Dreiecksform ähnelt [E. Zanger, R. Mueller, B. Liu, M. Koetteritzsch, W. Gries: Diode-pumped high-power cw all solid-state laser at 266 nm. – Proc. SPIE Vol. 3613 (1999), paper 45, in press]).
• Bei kontinuierlichem Betrieb bleiben die erzielbaren Spitzenleistungen trotzdem relativ gering, was für viele Anwendungen von Nachteil ist, bei denen es auf hohe Intensität ankommt.
• Eine Verbesserung kann durch das prinzipiell bekannte Verfahren der Modensynchronisation erreicht werden, wobei eine Phasen- bzw. eine Phasen- und Verlustmodulation mit passender Frequenz erforderlich ist [W. Koechner: Solid-State Laser Engineering, Springer, Berlin 1992, 497-507].
• Es ist auch bereits bekannt geworden, einen externen 4-Spiegel-Ringresonator als Subresonator eines Diodenlasers mit Trapezverstärker einzusetzen [Universität Kaiserslautern: R.Wallenstein: Projektbericht Bundesministerium für Bildung, Forschung und Technologie, 13 N 6379/8, Leitprojekt Laser 2000, Hochleistungsdiodenlaser und diodengepumpte Festkörperlaser, Band 1: Hochleistungsdiodenlaser, bmb+f 1998, p.166].
• Hierbei dient der Ringresonator nur zur Modenselektion, es erfolgen keine Frequenztransformation und keine Modensynchronisation.
• Weiterhin ist aus WO98/01927 A1 ein Schema für einen optischen parametrischen Oszillator (OPO) mit separater Resonanzüberhöhung für Fundamentalwelle und OPO-Welle in mehreren ineinandergeschachtelten, ausschließlich externen Resonatoren bekannt. Diese Resonatoren können als Ringresonatoren ausgebildet sein. Eine Synchronisation der Moden beider Resonatoren auf der Fundamentalwellenlänge erfolgt jedoch nicht.
• Aus Robertson, A.; Fergusson, A.I. „Synchronously pumped all-solid-state lithium triborate optical parametric oscillator in a ring configuration", Optics Letters, Vol. 19, No. 2, 1994, S. 117–119 und aus Beier, B. et al. "Second harmonic generation of the output of an AlGaAs diode oscillator amplifier system in critically phase matched LiB₃O₅ and β-BaB₂O₄", Appl. Phys. Lett., Vol. 71, No. 3, 1997, S. 315–317 sind Schemen zur extra-cavity Frequenzkonversion (OPO bzw. SHG) bekannt, welche auf Resonanzüberhöhung der Fundamentalwellenlänge in einem externen Ringresonator hoher Güte beruhen (resonance enhancement). Der Einkoppelspiegel ist bei derartigen Anordnungen so ausgelegt, dass er einen geringfügig kleineren Reflexionskoeffizienten als die übrigen Spiegel besitzt. Somit kann eine initiale Welle in den Ringresonator gelangen, die zunächst beim Umlaufen wegen ihrer sehr kleinen Intensität keine nennenswerte Schwächung infolge nichtlinearer Konversion erfährt. Hat die Welle einen Umlauf vollendet und ist ihre Kohärenzlänge größer als der optische Weg im Ringresonator, so kann sie am Einkoppelspiegel mit sich selbst interferieren. Je nach Phasenlage ergibt sich eine Auslöschung oder Verstärkung der in beide Richtungen (in den Ringresonator herein und aus dem Ringresonator heraus) transmittierten und reflektierten Teilwellen. Die optische Länge des Ringresonators wird mit Hilfe eines Piezoelements derart eingestellt, dass die außerhalb des Resonators reflektierte Teilwelle mit der aus dem Resonator herauslaufenden Teilwelle destruktiv interferiert, was zum Verschwinden des außen reflektierten Anteils führt (Ringresonator wird transparent). Die im Resonator reflektierte Teilwelle wiederum interferiert in diesem optimalen Fall konstruktiv mit der durch den Spiegel transmittierten Teilwelle, so dass es zu einer resonanten Erhöhung der umlaufenden Intensität im Ringresonator kommt (Ringresonator verhält sich für umlaufende Welle faktisch wie ein perfekter Reflektor). Die Intensität im Ringresonator kann so lange ansteigen, bis der Zuwachs durch die Verluste kompensiert wird, welche sich aus einem linearen konstanten Anteil (Spiegelreflektivität), einem nichtlinearen Anteil (infolge Frequenzkonversion) und Fluktuationen (infolge Luftturbulenz, Vibrationen und Laserinstabilität) zusammensetzt. Ein Teil nicht-konvertierter Strahlung wird gemäß Bener et al. wiederum aus dem externen Ringresonator auskoppelt, um damit Frequenz und Phase des Oszillators zu synchronisieren. Dieser Anteil passiert jedoch einen erheblichen Luftweg und mehrere Spiegel, wodurch bei praktischer Realisierung des gezeigten Schemas die Phaseninformation nahezu vollständig verloren geht und erheblicher Aufwand hinsichtlich Stabilität, Staubfreiheit, thermischer Isolation und minimaler Luftturbulenz zu realisieren ist. Für eine sichere Phasensynchronisation wäre ein zweiter Regelkreis für die Phasensynchronisation erforderlich, der den Aufwand jedoch weiter erhöhen würde. Bei einer deratigen Regelung sind mindestens drei wesentliche Zeitkonstanten zu berücksichtigen, die sich aus den Laufzeiten in Laserresonator, Ringresonator und Feedback-Kreis (Rückkoppelstrecke, Laser und Ringresonator) ergeben. Diese Zeitkonstanten sind infolge von Fluktuationen, nichtlinearer Auskopplung, Temperaturdrift und anderer Einflüsse nicht völlig konstant, so dass sich die Regelungsdynamik sehr komplex wird. Dies gilt erst recht, wenn gepulster Laserbetrieb vorgenommen wird und alle wesentlichen Parameter zeitabhängig werden.
• Um eine hohe Effizienz der intensitätsabhängigen nichtlinearen Konversion zu realisieren (bei der SHG hängt die Effizienz quadratisch von der Intensität ab), muss eine möglichst hohe Intensität im nichtlinearen Medium (SHG-Kristall) erreicht werden: Dies wird nach dem Stand der Technik zum einen durch abbildende Resonatoren mit interner Fokussierung erreicht, zum anderen durch eine zeitliche Komprimierung der verfügbaren Photonen (Impulsbetrieb). Es ist bekannt, daß durch Modensynchronisation (mode locking) von N anschwingenden Axialmoden bis zu N²-fache Intensität aus einem Laserresonator ausgekoppelt werden kann (für die SHG ergäbe sich damit theoretisch eine N⁴-fache Ausbeute bzw. bei M-facher Resonanzerhöhung eine M²·N⁴-fache Ausbeute). Zur Erzielung einer solchen Modensynchronisation kann eine passive oder aktive Verlust- oder eine Phasenmodulation verwendet werden. Wird die Strahlung eines Laseroszillators mit kontinuierlich verstärkendem Lasermedium modensynchronisert und ist die Güte des Resonators hierbei konstant, bilden sich Züge aus identischen Einzelimpulsen heraus, die kontinuierlich emittiert werden. Eine bekannte Möglichkeit der Realisierung einer aktiven Modensynchronisation besteht in einer der Umlauffrequenz angepaßten zeitlichen Modulation der Laserquelle etwa über zeitsynchrones Pumpen, wie in Verbindung mit einem resonanzüberhöhten Ringresonator in Nebel et al., „Noncritically phase-matched continuous-wave mode-locked singly resonant optical parametric oscillator synchronously pumped by a Ti:sapphire laser", J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 10, No. 11, 1993, S.2195–2200 dargelegt ist. Hierbei wird als Taktgeber die Frequenz eines Ti:Saphir-Lasers benutzt. In diesem Schema erfolgt keine Rückkopplung von Frequenz- und Phaseninformation in den Laser.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche einen Impulsbetrieb mit einer geeigneten Modensynchronisation der fundamentalen Welle realisieren, wobei zugleich eine zuverlässige Phasensynchronisation von Laserresonator und Ringresonator erfolgt und eine zuverlässigere, weniger störanfällige und kompaktere Lösung für die Phasensynchronisation realisiert wird, die ohne mehrfache Regelkreise auskommt und nur zwei relevante Zeitkonstanten des optischen Systems berücksichtigen muss.
• Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3 gelöst.
• Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung mindestens ein erster Ringresonator mit einem nicht-linear optischen Element vorgesehen ist, wobei in einem zweiten Ringresonator, der ein verstärkendes Lasermedium und eine gemeinsame Teilstrecke mit dem ersten Ringresonator aufweist, Strahlung der Wellenlänge der Fundamentalwelle erzeugt wird und die zwei Ringresonatoren derart miteinander gekoppelt werden, dass eine Phasenanpassung und zugleich eine aktive Modensynchronisation dadurch erreicht werden, dass eine Phasenmodulation mit zur Umlaufzeit des ersten Ringresonators passender Frequenz so vorgenommen wird, dass durch die Phasenmodulation eine Synchronisation der axialen Lasermoden der Fundamentalwelle erzielt und die im ersten Ringresonator resonanzüberhöhten Impulse der Strahlung der Wellenlänge der Fundamentalwelle frequenzkonvertiert werden, wobei die aus dem ersten Ringresonator emittierte Reststrahlung mit der Wellenlänge der Fundamentalwelle in den zweiten Ringresonator unidirektional zurück gekoppelt und in den Eingang des verstärkenden Lasermediums zur erneuten Verstärkung eingespeist wird.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringresonator hoher Güte zwei Spiegel und ein zur Frequenzkonversion geeignetes nichtlinear optisches Element mit Brewsterflächen aufweist und der zweite Ringresonator mindestens ein verstärkendes Lasermedium und einen optischen Isolator aufweist und dessen optische Länge ein ganzzahliges Vielfaches der optischen Länge des ersten Resonators beträgt.
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß eine Laseranordnung zur Frequenzkonversion durch mehrere ineinander geschachtelte Ringresonatoren derart realisiert werden kann, daß sowohl ein extrem kompakter Aufbau als auch zugeich eine Modensynchronisation erreicht werden. Grundprinzip ist die Kombination eines ersten externen Ringresonators hoher Güte, der eine Resonanzerhöhung der Intensität der Fundamentalwelle bewirkt und in dem sich ein nichtlinear-optisches Element zur Frequenzkonversion befindet, mit einem zweiten Ringresonator, der das verstärkende Lasermedium und spektral bzw. räumlich filternde Elemente zur Modenselektion und -stabilisierung enthält und dessen optische Länge ein ganzzahliges Vielfaches der optischen Länge des ersten Ringresonators beträgt. Durch ein und denselben, in einem der beiden Resonatoren befindlichen, bevorzugt in das nichtlinear-optische Element zur Frequenztransformation integrierten, Phasenmodulator oder Phasen- und Verlustmodulator geeigneter Frequenz, welche der Umlauffrequenz im externen Resonator entspricht, wird eine Phasenanpassung und eine Modensynchronisation erzielt.
• Erzeugt werden infolgedessen Impulszüge höherer Intensität als ohne Modensynchronisation, was eine Erhöhung der Konversionseffizienz und damit höhere Ausgangsleistungen im Vergleich zu einem kontinuierlichen Betrieb erbringt.
• In einer speziellen Ausführungsform wird durch zwei deltaförmige Ringresonatoren mit jeweils zwei Spiegeln und jeweils einem Element mit Brewsterflächen eine minimale Zahl an reflektierenden Komponenten erreicht. Es sind auch weitere Ausführungsformen möglich.
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Kombination einer verbesserten Technik der Frequenzkonversion mit einem verbesserten Aufbau zur Modensynchronisation und einem extrem kompakten Aufbau mit der Besonderheit, daß Teile der in den bekannten Anordnungen prinzipiell bedingten Verluste durch die Auskopplung der Laserstrahlung in der vorliegenden Anordnung dem Laser wieder zugeführt werden (Recycling).
• Kennzeichnend für die Anordnung nach der Erfindung ist es, daß nicht nur wie in den bekannten Anordnungen eine Resonanzüberhöhung in einem passiven SHG-Resonator erfolgt, sondern daß darüber hinaus die periodische Phasenmodulation bei Wahl einer geeigneten Modulationsfrequenz für eine Modensynchronisation und damit eine Vergrößerung der Bandbreite und Erhöhung der Spitzenintensität sorgt.
• Durch Zusammenführung der extra- und intra-cavity-Schemen in einer kombinierten Anordung wird somit mit einem einzigen Aufbau gleichzeitig eine Modenstabilisierung und eine Resonanzüberhöhung erzielt. Die aus dem zur Frequenzkonversion benutzten Ringresonator emittierte Reststrahlung mit der Wellenlänge der Fundamentalwelle wird über den zweiten Ringresonator unidirektional zurückgekoppelt und als Injektionsstrahlung wieder in den Eingang des Verstärkers eingespeist, wo sie erneut verstärkt wird.
• Das verstärkende Lasermedium kann ein elektrisch oder optisch gepumpter Halbleiter-Diodenlaser oder ein diodengepumpter Festkörperlaser sein oder einem anderen Lasertyp angehören. Die Phasenmodulation bzw. Phasen- und Verlustmodulation erfolgt in einem der beiden Resonatoren mit einem elektrooptischen oder akustooptischen Modulator.
• Die Modulationsfrequenz f_M muß dabei auf den Frequenzabstand Δf₁ der Axialmoden des zur Frequenztransformation verwendeten Resonators abgestimmt sein Δf1 = c/2 L1 (c = Lichtgeschwindigkeit, L₁ = optische Länge des ersten Resonators)
• Ein besonders kompakter Aufbau läßt sich erreichen, wenn der zweite Ringresonator aus 2 Spiegeln und einem Element mit Brewsterflächen besteht. Dieses Element kann so ausgebildet sein, daß es gleichzeitig als elektrooptischer oder akustooptischer Modulator dient, was wiederum zu verringerten Verlusten und noch höherer Kompaktheit des Aufbaus führt. Die Modulation kann auch über hochfrequentes optisches oder elektrisches Pumpen des verstärkenden Lasermediums erreicht werden. Eine zusätzliche Verbesserung hinsichtlich der Modenstabilität wird durch den Einbau spektral selektiver Elemente, vorzugsweise Gitter oder Fabry-Perot-Etalons, sowie räumlich selektive Elemente, vorzugsweise Raumfrequenzfilter mit Diaphragmen oder Mikrolinsensysteme, im Ringresonator mit dem verstärkenden Lasermedium erreicht. Wenn die Frequenztransformation mittels SHG in einem nichtlinear-optischen Kristall erfolgt, müssen für die Anordnung (Systemdesign) bestimmte, aus der spektralen Handbreite der SHG abgeleitete Forderungen hinsichtlich Kristall-Länge, Fokusgeometrie und Impulslänge beachtet werden, um optimale Effizienz zu erzielen. Dies ist besonders für kurze Impulse (< 50 ps) relevant.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung in Ausführungsbeispielen einer Anordnung zur Frequenzkonversion näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine erste mögliche Ausführungsform der Laseranordnung, bei der ein Halbleiter-Trapezverstärker als Lasermedium eingesetzt ist,
• 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Laseranordnung mit einem nichtlinear-optischen Element zur Modensynchronisation im Ringresonator mit einem verstärkenden Lasermedium und
• 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Laseranordnung mit einem nichtlinear-optischen Element zur Frequenztransformation.
• Die 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der kompakten Laseranordnung zur Frequenzkonversion mit Modensynchronisation. Ein erster Ringresonator hoher Güte für die Fundamentalwelle bei einer Wellenlänge von 670 nm (optische Länge L₁ = 70 cm) wird aus den dielektrisch hochreflektierend beschichteten, konkaven Spiegeln 1 und 2 gebildet, wobei das bei Spiegel 2 verwendete Schichtsystem eine hohe Transmission für die zweite Harmonische bei 335 nm aufweist und sich die Foki beider Spiegel 1, 2 in der Mitte eines SHG-Kristalls 3 (LBO) treffen, der zur Frequenztransformation dient (schraffiert). Dieser erste Ringresonator ist in einen zweiten Resonator der Länge L₂ = 3L₁ eingebettet, der durch die Spiegel 4 und 5 und durch ein passives Element 6 hoher Transmission bei der Fundamentalwelle mit Brewsterflächen gebildet wird und welcher mit dem ersten Ringresonator eine gemeinsame Teilstrecke aufweist, die durch den optischen Weg zwischen den Spiegeln 1 und 2 gegeben ist. In diesem Ringresonator befinden sich als verstärkendes Lasermedium ein Halbleiter-Trapezvertärker 7, ein oder mehrere gestaffelte Faraday-Isolatoren 8, Elemente zur spektralen Selektion 10 (ein oder mehrere Gitter, Prismen und/oder Fabry-Perot-Etalons), Elemente zur räumlichen Selektion 11 (ein oder mehrere Raumfrequenzfilter und/oder Mikrolinsen-Anordnungen) sowie ein elektrooptischer Modulator 9 mit angepaßter Modulationsfrequenz (214 MHz).
• Der Lichtweg in dem mit dem verstärkenden Lasermedium 7 ausgestatteten Resonator ist mit 12 bezeichnet, die ausgekoppelte UV-Strahlung, die aus Impulszügen mit Wiederholraten entsprechend der Umlauffrequenz im ersten, zur Frequenzkonversion verwendeten Ringresonator besteht, ist mit 13 bezeichnet.
• In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der kompakten Laseranordnung zur Frequenzkonversion mit Modensynchronisation dargestellt, ähnlich der im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Ausführungsform. Zur Phasenmodulation dient hier ein nichtlinear-optisches Element 14 in dem Ringresonator, welcher das verstärkende Lasermedium enthält. Das nichtlinear-optische Element 14 ist anstelle des im Ausführungsbeispiel 1 (1) verwendeten Modulators 9 eingesetzt. Das im Ausführungsbeispiel 1 zur Richtungsumlenkung dienende passive Element 6 ist hier im elektrooptischen Phasenmodulator 14 ausgebildet, wodurch wiederum eine Komponente eingespart und der Aufbau noch kompakter wird.
• 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der kompakten Laseranordnung zur Frequenzkonversion mit Modensynchronisation ähnlich den in den beiden vorangegangenen Beispielen beschriebenen Anordnungen, wobei hier das zur Frequenztransformation eingesetzte nichtlinear-optische Element 15 (SHG-Kristall) zugleich als elektrooptischer Phasenmodulator ausgebildet ist, während das Element 6 wiederum nur passiv zur Umlenkung benutzt wird.

1

Spiegel

2

Spiegel

3

Nichtlinear-optisches Element (SHG-Kristall)

4

Spiegel

5

Spiegel

6

Passives Element

7

Trapezverstärker

8

Faraday-Isolator

9

Modulator

10

Element zur spektralen Selektion

11

Element zur räumlichen Selektion

12

Lichtweg

13

Ausgekoppelte UV-Strahlung

14

Nichtlinear-optisches Element

15

Nichtlinear-optisches Element

L₂, L₂

optische Länge

Claims (13)

1. Verfahren zur Frequenzkonversion von Laserstrahlung in mindestens einem ersten Ringresonator mit einem nichtlinear optischen Element (3, 15), wobei in einem zweiten Ringresonator, der ein verstärkendes Lasermedium (7) und eine gemeinsame Teilstrecke mit dem ersten Ringresonator aufweist, Strahlung der Wellenlänge der Fundamentalwelle erzeugt wird und die zwei Ringresonatoren derart miteinander gekoppelt werden, dass eine Phasenanpassung und zugleich eine aktive Modensynchronisation dadurch erreicht werden, dass eine Phasenmodulation mit zur Umlaufzeit des ersten Ringresonators passender Frequenz so vorgenommen wird, dass durch die Phasenmodulation eine Synchronisation der axialen Lasermoden der Fundamentalwelle erzielt und die im ersten Ringresonator resonanzüberhöhten Impulse der Strahlung der Wellenlänge der Fundamentalwelle frequenzkonvertiert werden, wobei die aus dem ersten Ringresonator emittierte Reststrahlung mit der Wellenlänge der Fundamentalwelle in den zweiten Ringresonator unidirektional zurück gekoppelt und in den Eingang des verstärkenden Lasermediums (7) zur erneuten Verstärkung eingespeist wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenmodulation oder Phasen- und Verlustmodulation durch die elektrische oder optische Modulation des verstärkenden Lasermediums (7) im zweiten Ringresonator hervorgerufen wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringresonator hoher Güte zwei Spiegel (1, 2) und ein zur Frequenzkonversion geeignetes nicht-linear optisches Element (3, 15) mit Brewsterflächen aufweist und der zweite Ringresonator mindestens ein verstärkendes Lasermedium (7) und einen optischen Isolator (8) aufweist und dessen optische Länge (L₂) ein ganzzahliges Vielfaches der optischen Länge (L₁) des ersten Resonators beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ringresonator ein optisches Element (9, 14) zur hochfrequenten Phasenmodulation oder Phasen- und Verlustmodulation aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ringresonator zwei Spiegel (4, 5) und ein Element (6) mit Brewsterflächen aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das im zweiten Ringresonator befindliche nichtlinear-optische Element (14) zugleich als elektrooptischer Modulator dient.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkende Lasermedium (7) durch einen elektrisch oder optisch gepumpten Halbleiter mit Trapezgeometrie gebildet wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkende Lasermedium (7) durch einen diodengepumpten Festkörperlaser gebildet wird.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Ringresonator spektral selektive Elemente (10) eingebracht sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das spektral selektive Element (10) ein Gitter oder ein Etalon ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Ringresonator räumlich selektive Elemente (11) eingebracht sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das räumlich selektive Element (11) ein Raumfrequenzfilter oder ein Mikrolinsensystem ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Ringresonatoren miteinander gekoppelt sind und/oder mehr als eine Laserwellenlänge in ihrer Frequenz konvertiert wird.