DE3943722C2 - Anordnung zum optischen Pumpen eines Lasermediums - Google Patents

Anordnung zum optischen Pumpen eines Lasermediums

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Shigenori Yagi
Yasuhito Myoi
Masaki Kuzumoto
Kazuki Kuba
Yoshito Seiwa
Toshitaka Aoyagi
Yutaka Mihashi
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    • H01S3/02—Constructional details
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    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum optischen Pumpen eines Lasermediums nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Aus der EP-0 136 871 A2 ist ein fiberoptischer Verstärker bekannt, der die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. Der bekannte fiberoptische Verstärker umfaßt ein Paar optischer Fasern mit kleinem Durchmesser, welche Seite an Seite angeordnet sind. Die erste Faser ist ein passiver Lichtleiter für Pumplicht, und die zweite Faser ist aus Ytterbium-Aluminium- Granat (YAG) und hat Verstärkungseigenschaften. Ein zu verstärkendes Signal wird in der zweiten Faser geführt. Die erste Faser wird von ihren Enden mit Pumplicht einer Vielzahl von Halbleiterlaserdioden gespeist. Das Pumplicht tritt in einen wechselwirkungsbereich, in dem die beiden Fasern parallel nebeneinander liegen, in die zweite Faser über und wird dort teilweise absorbiert. Jedoch hat diese bekannte Laseranordnung mit "schräger" Anregung das Problem, daß der Anregungswirkungsquerschnitt gering ist, da ein Teil des Anregungslichts wieder zurückgelangt in die erste Faser oder aufgrund von Reflexion gar nicht erst in die zweite Faser gelangt.
Die DE-OS 26 34 679 beschreibt einen Scheibenlaser, bei dem das Pumplicht auf die Scheibenflächen fällt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen höheren Anregungswirkungsgrad hat.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.
Mit dieser Anordnung wird eine Lichtführung geschaffen, die bewirkt, daß das Laserlicht schräg und das Restlicht mehrfach reflektiert auf das Lasermedium auftrifft, so daß die optische Länge des Lasermediums gesteigert wird, wodurch man einen erhöhten Anregungswirkungsquerschnitt erhält.
Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
Anhand der Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 bis 3 Ausführungsformen der Anordnung zum optischen Pumpen eines Lasermediums;
Fig. 4 eine Skizze zur Erläuterung der Bahn des Pumplichts für einen bekannten Laser.
Anhand der Fig. 4 soll nachfolgend die Arbeitsweise des aus F. P. Schäfer: On some properties of axicons in DE-Z: Appl. Phys. B, Bd. 39, 1986, S. 1-8 bekannten Lasers beispielhaft beschrieben werden.
Das als Pumplicht 42 dienende Licht einer Laserdiode trifft schräg und ungeführt auf das Lasermedium 2 auf. Hierdurch kann die Länge der Lichtbahn innerhalb des Lasermediums gesteigert werden (in der Figur beträgt sie etwa das 1,4-fache wie bei transversaler Anregung), um wirksam von dem Lasermedium 2 absorbiert zu werden. Das Pumplicht 42 wird weiter teilweise (etwa 20%) von der Oberfläche des Lasermediums reflektiert und wird wieder von der Reflexionsfläche 49 der Lichtführung 48 reflektiert und gelangt dann erneut in das Lasermedium 2, wobei seine Ausbreitungsrichtung verändert ist. Das Pumplicht 42, das mehrere Reflexionen in einem dreieckigen Raum, gebildet durch die Oberfläche des Lasermediums 2 und die Reflexionsfläche 49, wiederholt, wird fast vollständig durch das Lasermedium absorbiert. Es wird daher, auch wenn eine kleine Verschiebung der Wellenlänge des Laserlichts und somit eine Verschiebung des Absorptionskoeffizienten vorliegt, möglich, das Lasermedium wirksam zu erregen.
Ausführungsbeispiele, die die Anordnung nach der Erfindung zeigen, sind in Fig. 1(a), Fig. 1(b) und Fig. 1(c) dargestellt. Fig. 1(a) ist ein Beispiel eines geraden Hohlraums, Fig. 1(b) ist ein Beispiel eines gekrümmten oder gebogenen Hohlraums, und Fig. 1(c) ist ein Beispiel, bei dem eine optische Faser 120 durch eine optische Durchführung 122 geführt wird, um eine optische Führung zu bilden.
Weiter kann die Anordnung der Laserdiode 1 so gewählt werden, daß eine große Ausgangsenergie realisiert wird, indem man mehrere auf Diodenträger 41 befestigte Laserdioden in axialer Richtung zum Lasermedium 2, wie in Fig. 2 dargestellt, anordnet.
Bei den obigen Ausführungsformen ist das Lasermedium 2 stabförmig ausgebildet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenfalls wirksam bei sogenannten Plattenlasern verwendet werden, wobei das Lasermedium plattenförmig ist und die Laserachse eine mehrfache innere totale Reflexion wiederholt.
In den Fig. 3(a) und 3(b) wird ein solcher Plattenlaser im Querschnitt und im Längsschnitt dargestellt. Er weist ein Plattenlasermedium 201 und einen total reflektierenden Spiegel 401 auf. Eine Vielzahl von Laserdioden sind in der Breitenrichtung des Plattenlasermediums 201 angeordnet.
Das im Lasermedium 201 erzeugte Licht 90 verläßt die Pumpanordnung durch den teildurchlässigen Spiegel 44. Die Halterung 46 und somit das Lasermedium 201 werden durch Strahlungsrippen 7 an einer Kühlung 80 gekühlt.

Claims (5)

1. Anordnung zum optischen Pumpen eines Lasermediums (2; 201) mit
  • - einer mehrere Halbleiterlaserdioden (1) aufweisenden Pumplichtanordnung zur Anregung des Lasermediums (201),
  • - einem das Lasermedium umgebenden Halterungskörper (46),
und
  • - einer Lichtleitereinrichtung (120, 122) zum Zuführen des Pumplichts zum Lasermedium (2; 201),
wobei sich die Halbleiterlaserdioden (1) außerhalb des Halterungskörpers (46) befinden und zwischen jeder Halbleiterlaserdioden (1) und dem Lasermedium (2; 201) die Lichtleitereinrichtung (120; 122) vorgesehen ist, durch die das Pumplicht schräg zur optischen Achse des Lasermediums (2; 201) auf dieses geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Lichtleitereinrichtung (120; 122) durch eine Durchführung (122) in der Seitenwand des Halterungskörpers (46) und eine in der Durchführung (122) angeordnete optische Faser (120) oder eine an der Innenwand der Durchführung (122) angebrachten lichtreflektierende Fläche gebildet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterlaserdioden (1) hintereinander in einer axialen Richtung des Lasermediums (2; 201) angeordnet sind.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermedium (2; 201) von einem plattenähnlichen Scheibentyp (201) ist und die Halbleiterlaserdioden (1) in mehreren Reihen in der Breitenrichtung des Lasermediums (2; 201) angeordnet sind.
DE3943722A 1988-02-10 1989-02-10 Anordnung zum optischen Pumpen eines Lasermediums Expired - Lifetime DE3943722C2 (de)

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JP20557788A JP2581189B2 (ja) 1988-08-18 1988-08-18 固体レーザ装置
JP63217621A JP2706098B2 (ja) 1988-08-31 1988-08-31 固体レーザ
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