DE2260987A1

DE2260987A1 - LASER TRANSMITTER

Info

Publication number: DE2260987A1
Application number: DE19722260987
Authority: DE
Inventors: Ralf Kersten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-12-13
Filing date: 1972-12-13
Publication date: 1974-06-20

Description

Lasersender Die Erfindung betrifft einen Lasersender bestehend aus einem auf einem Substrat angeordneten streifenförmigen, aktiven Material, das durch eine transparente dielektrische Schicht mit geringerem Brechungsindex als der des aktiven materiat3 abgedeckt ist und aus einer Vorrichtung zur Erzeugung der Beseteungsinversion im aktiven Material.Laser transmitter The invention relates to a laser transmitter consisting of a strip-shaped, active material arranged on a substrate, which through a transparent dielectric layer with a lower refractive index than that of des active materiat3 is covered and from a device for generating the population inversion in the active material.

Ein solcher Lasersender soll für eine hohe Sendeleistung raumsparend ausgelegt werden.Such a laser transmitter should save space for a high transmission power be interpreted.

In dem unter dem Aktenzeichen P 21 40 500.5-33 zum Patent angemeldeten Laserstrahlempfänger ist ein'die ankommenden Lichtsignale vorverstarkender Laser auf einer kleinen Fläche angeordnet. Das verstärkende Material liegt dort in einem mäanderförmig ausgebildeten Wellenleiter vor.In the patent pending under the file number P 21 40 500.5-33 The laser beam receiver is a laser which pre-amplifies the incoming light signals arranged on a small area. The reinforcing material is there in one meandering waveguide before.

Die Mäanderform mit einem Lichteintritts- und einem Lichtaustrittsteil ist zur Verstärkung ankommender Lichtsignale von Vorteil, sie nützt jedoch die zur Verfügung stehende Fläche nicht so optimal aus wie das bei einem Lasersender. möglich ist, bei dem das eine Ende einer verstärkenden Materialbahn keine Verbindung nach außen aufzuweisen braucht. Die einzelnen parallel verlaufenden Teilbereiche des Wellenleiters können dort nicht sehr eng benachbart nebeneinander angeordnet werden, da sonst die grümmungsradie'an den Wendestellen des Wellenleiters zu klein würden und dann hier Lichtverluste auftreten würden.The meander shape with a light entry and a light exit part is advantageous for amplifying incoming light signals, but it uses the for The available area is not as optimal as that of a laser transmitter. possible is, in which one end of a reinforcing web of material is not connected to needs to show outside. The individual parallel sections of the Waveguides cannot be arranged very closely next to each other there, otherwise the radius of curvature at the turning points of the waveguide would be too small and then there would be loss of light here.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen hochintensiven Lasersender anzugeben, der raumsparend möglichst viel aktives Material aufweist.The object of the invention is to specify a high-intensity laser transmitter, which has as much active material as possible to save space.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aktive Material spiralförmig verläuft.This object is achieved in that the active Material runs in a spiral.

Es ist von Vorteil, wenn das aktive Material streifenförmig auf einem flächenhaften Substrat angeordnet ist und die Form einer archimedischen Spirale aufweist, da hier der Abstand aller benachbarten Streifen sehr dicht, nämlich zwei bis drei Wellenlängen, nebeneinander angeordnet werden kann, ohne daß es zu gegenseitigen Lichtkopplungen kommt.It is advantageous if the active material is in strips on a planar substrate is arranged and the shape of an Archimedean spiral has, because here the distance between all adjacent strips is very close, namely two up to three wavelengths, can be arranged side by side without it becoming mutual Coupling of light comes.

Die Querschnittsabmessungen der Streifen liegen bei wenigen Mikrometern, ihre Länge beträgt bis zur Größenordnung von Metern.The cross-sectional dimensions of the strips are a few micrometers, their length is up to the order of meters.

Als aktives Material wird vorteilhafterweise neodymdotiertes Glas, Yttrium-Aluminium-Granat oder Calciumwolframat verwendet.The active material is advantageously neodymium-doped glass, Yttrium aluminum garnet or calcium tungstate are used.

In diesen Festkörpern wird eine Besetzungsinversion durch optische Bestrahlung erzeugt. Dazu werden vorteilhafterweise Lumineszenz- oder Halbleiterlaserdioden als Pumplichtquellen eingesetzt. Diese Dioden werden sichtförmig oberhalb der transparenten dielektrischen Schicht angeordnet. Als Diodenmaterial wird ein solches gewählt, das den Anregungsbanden des Lasermaterials angepaßt ist.In these solids a population inversion is caused by optical Radiation generated. For this purpose, luminescence or semiconductor laser diodes are advantageously used used as pump light sources. These diodes are visible above the transparent ones dielectric layer arranged. The diode material chosen is which is adapted to the excitation bands of the laser material.

Zur Verstärkung einer vorgegebenen Anzahl und Art von Moden der Laserstrahlung werden insbesondere die Brechungsindices des Substrates, der dielektrischen Schicht und des aktiven Materials aufeinander abgestimmt.To amplify a given number and type of modes of the laser radiation in particular the refractive indices of the substrate, the dielectric layer and the active material matched.

Zur Ausbildung vorgegebener Reflexionsvermögen der Strahlung an den beiden Enden der Lasermaterialbabn sind diese insbesondere vergütet. Zur Herstellung einer linearen polarisierten Laserstrahlung werden die beiden Enden der Lasermaterialbahnen unter dem Brewsterwinkel angeschliffen.For the formation of predetermined reflectivity of the radiation at the these are in particular at both ends of the laser material strips hardened and tempered. To produce a linear polarized laser radiation, the two ends are of the laser material webs ground at the Brewster angle.

Das aktive Material, die dielektrische Schicht und die Diodenschicht sind vorteilhafterweise auf dem Substrat in integrierter Technik aufgebaut.The active material, the dielectric layer and the diode layer are advantageously built on the substrate using integrated technology.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Figurenbeschreibung näher erläutert.The invention is illustrated using an exemplary embodiment in the description of the figures explained in more detail.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Lasersender mit einer archimedischen Spiralform des aktiven Materials in Draufsicht und im Querschnitt.Figures 1 and 2 show a laser transmitter with an Archimedean Spiral shape of the active material in plan and cross-section.

Die Figuren 1 und 2 zeigen auf einem quadratischen Substrat 1 mit Kantenlängen von 5 mm die streifenförmige Bahn 2 des aktiven Materials aus CaWo4 : Nd3+ in Form einer archimedischen Spirale. Die Abstände 3 betragen 5/um, die Steigung der Spirale 10/um. In diesem Falle ergibt sich eine Gesamtlänge der Spirale von über 1 m. Dabei ist berücksichtigt, daß der Anfangskrümmungsradius so groß ist, daß die Lichtverluste unmerklich sind.Figures 1 and 2 show on a square substrate 1 with Edge lengths of 5 mm, the strip-shaped path 2 of the active material made of CaWo4 : Nd3 + in the form of an Archimedean spiral. The distances 3 are 5 μm, the slope of the spiral 10 / um. In this case there is a total length of the spiral of over 1 m. It is taken into account that the initial radius of curvature is so large that the light losses are imperceptible.

Bei der erzeugten Strahlungswellenlänge von 1,06/um bei Verwendung von CaWo : Nd3+ sind auf benachbarten Streifen der Spirale liegenden Teilbereiche des aktiven Materials noch nicht miteinander gekoppelt. Eine Kopplung würde ca. unterhalb von zwei Wellenlängen des verstärkten- Ilichtes auftreten. Die Bahnen des aktiven Materials 2 sind mit einer transparenten dielektrischen Schicht 4 gedeckt, welche ebenso wie das Substrat 1 einen niedrigeren Brechungsindex als der des aktiven Materials 2 aufweist, so daß das Licht in dem aktiven Material 2 wie in einem Wellenleiter umläuft. Auf dem Substrat 4 ist eine schichtförmige Elektrolumineszenzdiode 5 mit nicht gezeichneten elektrischen Anschlußgeräten angeordnet. Zur Verstärkung des Laserlichtes läuft die Strahlung zwischen den Endflächen 6 und 7 der Spirale hin und her. Während die innere Endfläche 7 der Spirale vollständig verspiegelt ist, ist die Verspiegelung an der anderen Endfläche 6 so hoch, daß hier die Laserstrahlung des Senders entnommen wird.At the generated radiation wavelength of 1.06 / µm when used from CaWo: Nd3 + are partial areas lying on adjacent strips of the spiral of the active material are not yet coupled to one another. A coupling would take approx. occur below two wavelengths of the amplified light. The railways of the active material 2 are covered with a transparent dielectric layer 4, which, like the substrate 1, has a lower refractive index than that of the active one Material 2, so that the light in the active material 2 as in a waveguide running around. A layered electroluminescent diode 5 is provided on the substrate 4 Not shown electrical connection devices arranged. To reinforce the Laser light the radiation runs between the end faces 6 and 7 of the spiral back and forth. While the inner end face 7 of the spiral completely is mirrored, the mirroring on the other end surface 6 is so high that here the laser radiation of the transmitter is taken.

6 Patentansprüche 2 Figuren6 claims 2 figures

Claims

1 a te n t a n s p r ü c h e laser transmitter consisting of a a substrate arranged strip-shaped active material, which is through a transparent dielectric layer with a lower refractive index than that of the active material is covered and with a device for generating the population inversion in active material, it is indicated that the active material is in a spiral shape runs.

2. Laser transmitter according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the spiral is an Archimedean spiral.

3. Laser transmitter according to claims 1 and 2, characterized g e k e n n z E i c h n e t that the active material is neodymium-doped glass, yttrium-aluminum-garnet or oalcium tungstate.

4. Laser transmitter according to claims 1 to 3, characterized g e -k e n n notices that a light-emitting layer is located above the transparent dielectric layer Diode layer is arranged.

5. Laser transmitter according to claims 1 to 4, characterized g e -k e n n I don’t like that for reinforcement. a predetermined number and type of modes the refractive indices of the substrate, the dielectric layer and the active one Naterials are coordinated.

6. Laser transmitter according to claims 1 to 5, characterized g e -k e n n indicate that the active material, the dielectric layer and the diode layer are built on the substrate using integrated technology.

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