DE4016631A1 - Leistungs-Laserquelle - Google Patents

Leistungs-Laserquelle

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DE4016631A1
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Jean-Paul Pocholle
Michel Papuchon
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Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungs-Laserquelle, insbeson­ dere zur Erzeugung einer Strahlung bei einer Wellenlänge, die für das menschliche Auge unschädlich ist.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwirklichung von Leistungs-Laserquellen, die in den Spektralgebieten bei 1,06 µm und/oder 1,54 µm, 1,396 µm, 2,355 µm arbeiten.
Die Auswahl einer Wellenlänge im Spektralbereich um 1,5 µm erfolgt, weil in diesem Gebiet die Gefahr von Augenverlet­ zungen minimal ist und bei dieser Wellenlänge die Atmosphäre ein Transmissionsfenster aufweist. Es wird daran erinnert, daß die maximal zulässige Strahlungsbelastung des menschli­ chen Auges 5 µJ/cm2 bei 1,064 µm und 1 J/cm2 bei 1,54 µm be­ trägt. Hieraus folgt, daß die Verwirklichung von Leistungs- Laserquellen in diesem Spektralgebiet prinzipiell vorteil­ haft ist.
Es sind jedoch keine Matrix-Stoffe und seltenen Erden ver­ fügbar, die verwertbare Laserübergänge aufweisen, mit Aus­ nahme des Erbiums.
Die Verwendung dieser seltenen Erde ist aber insofern nach­ teilig, als die Laserfunktion durch ein System mit drei Ni­ veaus beschrieben wird, was mit einigen Nachteilen verbunden ist (hoher Schwellwert, der Laserübergang ist einem Absorp­ tionsband überlagert, schnelles Erreichen der Verstärkungs- Sättigung usw.).
Ein anderer Weg zur Verwirklichung eines solchen Lasers be­ steht darin, den Raman-Übergang auszunutzen. In diesem Falle wird ein Nd:YAG-Laser verwendet (mit Neodym dotierter YAG- Laser), der eine Zelle pumpt, in welcher sich ein Gas befin­ det, das eine Raman-Frequenzverschiebung aufweist, die den Übergang der bei 1,064 µm liegenden Pumpwelle zu 1,54 µm er­ möglicht. Für diesen Zweck kann als Gas Methan (CH4) unter hohem Druck verwendet werden.
Dieses Gas weist eine spektrale Raman-Verschiebung von 2916 cm-1 und einen Raman-Gewinnkoeffizienten in der Größen­ ordnung von 1,4 cm/GW unter einem Druck von 10 Atmosphären auf.
Wenn genau auf der Sendewellenlänge des Nd:YAG-Lasers ge­ pumpt wird, ist es möglich, eine Emission bei der Stokes′schen Wellenlänge λs=2πC/ωs zu erzeugen, die über folgende Be­ ziehung erhalten wird:
Ws=Wp-WR.
Darin sind Wp, WR, Ws die Kreisfrequenz der Pumpwelle, die Raman-Frequenzverschiebung bzw. die Frequenz der Stokes′schen Welle. Für eine in cm-1 angegebene Raman-Verschiebung erhält man folgende Wellenlänge:
λs=(1/λp(cm)-2916 cm-1)-1.
Eine solche Quelle liefert jedoch kein im Umsetzungswirkungs­ grad optimiertes Laserbündel bei der Stokes′schen Wellenlän­ ge, denn der Ramanprozeß geht von einem Rauschen aus.
Durch die Erfindung wird eine Laser-Leistungsquelle geschaf­ fen, bei der eine Steuerung der Energieüberführung von der Pumpwelle zur abgegebenen Welle möglich ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Laser-Leistungsquel­ le, die gekennzeichnet ist durch:
  • - eine Pump-Laserquelle, die ein Pumpbündel (Fp) von bestimm­ ter Wellenlänge (λp) abgibt;
  • - eine Druckgaszelle, die das Pumpbündel (Fp) aufnimmt und aufgrund des Raman-Effektes ein Austrittsbündel (Fs) mit der sogenannten Stokes′schen Wellenlänge (λs) abgibt;
  • - eine Steuer-Lichtquelle, die ein Steuerbündel (FC) an die Druckgaszelle abgibt, welches eine Wellenlänge aufweist, die im wesentlichen gleich der Stokes′schen Wellenlänge (λs) ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Laser-Lichtquelle;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform;
Fig. 3 bis 5 verschiedene erfindungsgemäße Mittel zur Kom­ bination des Pumpbündels mit dem Steuerbündel in der Gaszelle;
Fig. 6 und 7 Diagramme, welche die optische Sendeleistung zeigen;
Fig. 8 ein Diagramm, das die über die Zeit verteilte optische Leistung der Laser-Lichtquelle zeigt; und
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform.
Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Leistungs-Laserquelle umfaßt im wesentlichen:
  • - einen Laserstab mit externem Resonator 1, um ein Pumpbün­ del Fp bei einer bestimmten Wellenlänge λp abzugeben;
  • - einen Auslöser, der in der üblichen angelsächsischen Ter­ minologie als "Q-Switch" bezeichnet wird, um den Laser 1 im Pulsbetrieb betreiben zu können;
  • - eine unter Druck stehende Gaszelle 2, die das Pumpbündel Fp aufnimmt und worin das Gas durch die Strahlung in solcher Weise angeregt wird, daß es über den Raman-Effekt ein Bün­ del Fs mit einer Frequenzverschiebung abgibt, wobei eine Energieüberführung von dem Pumpbündel Fp zu dem Bündel Fs stattfindet;
  • - eine Steuer-Lichtquelle, insbesondere eine Steuer-Laser­ diode 3, die ihrerseits durch eine Schaltung 4 gesteuert wird und zu der Gaszelle 2 hin ein Steuerbündel Fc bei einer Wellenlänge abgibt, die im wesentlichen gleich der des Bündels Fs ist;
  • - zwei Spiegel M1 und M2, dle beiderseits des Lasers 1 und der Zelle 2 angeordnet sind und den optischen Resonator bilden.
Mittels des Laserstabes 1 kann ein Leistungslaser geschaffen werden, der bei einer Wellenlänge λp sendet, die für das menschliche Auge gefährlich ist. Ein solcher Laser wird in der Technik oft verwendet, weil er eine hohe Leistung abgeben kann. Beispielsweise handelt es sich um einen Neodym-YAG-La­ ser (Nd:YAG), der bei einer Wellenlänge λp von 1,064 µm emittiert.
Die unter Druck stehende Gaszelle 2 enthält ein Gas wie Me­ than (CH4), wodurch ausgehend von dem Pumpbündel Fp der Wel­ lenlänge λp=1,064 µm ein Bündel der Wellenlänge λs=1,54 µm gewonnen werden kann.
Die Laserdiode 3 gibt ein Steuerbündel Fc ab, dessen Wellen­ länge annähernd mit der Wellenlänge λs von 1,54 µm überein­ stimmt. Das Steuerbündel Fc und das Pumpbündel F dringen in die Gaszelle 2 annähernd kolinear über eine transparente Fläche 20 der Gaszelle 2 ein. Sie durchlaufen diese Zelle 12 auf einer Hauptachse derselben und treten aus einem Fenster 21 aus, das der Fläche 20 gegenüberliegt. Das aus der Zelle 2 austretende Bündel Fs erreicht den Spiegel M1, wird an diesem reflektiert und läuft zu dem Spiegel M2 zurück. Der zwischen den Spiegeln M1 und M2 gebildete Resonator nutzt die hohe Leistungsdichte im Inneren des Resonators aus, in­ dem dieser Resonator vielfach durchlaufen wird, um einen ho­ hen Umsetzungsgrad zu erreichen.
In der unter Druck stehenden Gaszelle kann der Evolutions­ prozeß der Raman-Welle durch folgende Beziehung dargestellt werden:
Ps = Ps O exp (-as * L+gR * PP O/Aeff * Leff) (1)
Diese Beziehung gilt für den Bereich geringer Umsetzung und entspricht dem Fall des nichtlinearen Prozesses. Die ver­ schiedenen parameter sind:
as: Absorptionskoeffizient bei ws;
L: Ausbreitungsstrecke in der Gaszelle 2;
gR: Raman-Verstärkungskoeffizient des Gasmediums in der Zelle;
PpO: Pumpleistung innerhalb der Zelle;
Aeff: effektive Oberfläche, auf welcher sich der nicht­ lineare Effekt entwickelt;
Leff: effektive Länge der nichtlinearen Wechselwirkung, unter Berücksichtigung der Verluste bei der Pump­ wellenlänge;
Ps: Leistung der Stokes′schen Welle in Abhängigkeit von der Ausbreitungsstrecke in der Raman-Zelle;
Ps O: die ankommende Leistung, die den nichtlinearen Prozeß auslöst.
Bei fehlendem Steuerbündel von der Stokes′schen Wellenlänge wird der Übertragungsmechanismus vom Rauschen im Resonator ausgehend und durch Verstärkung der spontanen Stokes′schen Photonen innerhalb des Resonators in Gang gesetzt.
Diese Anfangsleistung Ps O wird dadurch bestimmt, daß das Steuerbündel Fc von der Stokes′schen Wellenlänge λs in den Resonator eingespeist und verstärkt wird.
Eine Laserdiode 3 vom Typ InGaAsP liefert das Steuerbündel Fc zur Steuerung des Prozesses der Energieüberführung von der Pumpwelle (Nd:YAG) auf die Signalwelle Fs. Zu diesem Zweck muß an den Raman-Laseroszillator eine Welle angekop­ pelt werden, die von der Laserdiode mit gleicher Frequenz wie die Stokes′sche Welle abgegeben wird; sie ist in der Be­ ziehung (1) durch den Term Ps O symbolisiert.
Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher der optische Resonator zwischen den Spiegeln M1 und M2 den Laser 1 enthält, jedoch nicht die Gaszelle 2. Diese befindet sich auf der Strecke des Pumpbündels Fp, jedoch außerhalb von dem Resonator, so daß die Raman-Verstärkung in der Gas­ zelle 2 von außerhalb der aktiven Zelle her erfolgt.
Durch diese Anordnung kann das Steuerbündel Fc genau koli­ near mit dem Pumpbündel F angeordnet werden, ohne daß eine Rückstrahlung zu der Laserdiode 3 zu befürchten wäre, was bei der Vorrichtung nach Fig. 1 der Fall sein kann, wenn Steuerbündel Fc und Pumpbündel Fp genau kolinear sind.
Die Überlagerung des Steuerbündels Fc mit dem Pumpbündel Fp kann, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, mittels einer Strahlteilerplatte erfolgen, die auf den Wegstrecken des Pumpbündels Fp und des Steuerbündels Fc angeordnet und in bezug auf diese Bündel geeignet orientiert ist.
Das Steuerbündel Fc kann also eingespeist werden, indem die Reflexion an der Fläche des Laserkristalls 1 ausgenutzt wird, die unter dem Brewster-Winkel für die Pumpwelle (siehe Fig. 4) geschnitten ist.
Eine andere Kopplungsform besteht darin, eine Monomode-Licht­ leitfaser 5 mit Polarisationsumsetzung zu verwenden (Fig. 5). Am Ende derselben befindet sich eine Optik, die es ermög­ licht, die Abmessung des Bündels an die des Schwingungstyps im Resonator der Raman-Zelle anzupassen.
In den Fig. 6 und 7 sind die Entwicklungen der Stokes' schen Leistung in Abhängigkeit von der Ausbreitungsstrecke oder der Amplitude des eingespeisten Signals bei konstanter Pump-Spitzenleistung dargestellt.
Fig. 6 zeigt die Stokes′sche Leistung an verschiedenen Punk­ ten der Zelle für ein Pumpbündel mit einer Spitzenleistung PpO von 2 MW mit der Wellenlänge λp=1,064 µm sowie für ein Steuerbündel von sehr kleiner Leistung (Ps O=1 µW) oder gar ohne Steuerbündel. Man sieht in dieser Figur, daß für eine Zelle von 20 cm Länge das Stokes′sche Signal für eine Lauf­ strecke in der Zelle von 8 cm nicht zu erkennen ist und daß am Ausgang der Zelle (20 cm Laufstrecke) das Stokes′sche Signal sehr schwach bleibt. Am Ausgang der Zelle ist somit eine nur unbedeutende Energieüberführung festzustellen.
Die Fig. 7 zeigt hingegen die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Steuerbündel Fc der Leistung Ps O = 1 mW bei einer Wellenlänge λs von 1,54 µm. Das Pumpbündel Fp hat wie zuvor die Leistung Pp O=2 MW sowie eine Wellenlänge λp=1,06 µm.
Man sieht in dieser Fig. 7 die Auswirkung der Steuerung und der Initiierung des Prozesses der Leistungsüberführung von der Pumpwelle auf die Stokes′sche Welle. Für eine Laufstrecke in der Zelle von 4 cm ist bereits eine Stokes′sche Welle er­ kennbar. Für eine Laufstrecke von 20 cm in der Zelle erkennt man eine Stokes′sche Welle von etwa 0,4 MW. Es hat somit eine beträchtliche Leistungsüberführung von der Pumpwelle auf die Stokes′sche Welle stattgefunden. Bei diesem Beispiel weist die Pumpwelle ein Gauß′sches zeitliches und räumliches Profil auf.
Bei der Approximierung der geringen Überführung ändert sich die Verstärkung linear mit der Pumpleistung, und bei Vernach­ lässigung der Absorption kann man aussagen, daß die Energie des Stokes′schen Impulses dem folgenden Gesetz gehorcht:
ES = ES O+gR * L ∬ PP O/Aeff P PS O/Aeff S dx dy dt
Darin ist Aeff j die jeweilige effektive Oberfläche des Pump­ bündels und des Raman-Bündels und Es O ist die in den Resona­ tor eingespeiste Energie.
Die überführte Energie ist maximal, wenn die effektiven Ober­ flächen von Pumpwelle und Ramanwelle angepaßt sind (gleiche Oberfläche und gleiches Profil). In einem Resonator vom semi-konfokalen Typ ist es möglich, die Zelle an eine geeig­ nete Stelle zu bringen, um diese Bedingung zu erfüllen. Es muß dann nur noch die räumllche Verteilung der Intensität der Signalwelle von der Laserquelle optimiert werden.
Die externe Steuerung ermöglicht die Verwirklichung einer Impulsquelle, deren Spitzenleistung von einem Betrieb zum anderen besser und reproduzierbarer wird.
Die Fig. 8 zeigt die Diagramme für die zeitliche Verteilung der verschiedenen Bündel (Pumpbündel, Steuerbündel und Aus­ trittsbündel).
Das obere Diagramm in Fig. 8 zeigt einen Impuls des Pumpbün­ dels Fp mit Gauß′schem Profil.
Bei der Übertragung dieses Impulses Fp werden Impulse des Steuerbündels Fc O bis Fcn übertragen. Man erhält also, wie im unteren Diagramm der Fig. 8 gezeigt, Ausgangsimpulse Fs O bis Fsn, die den Impulsen FcO bis Fcn entsprechen und aus Energieüberführungen von dem Pumpbündel her stammen.
Das Impulsprofil des Bündels am Ausgang entsteht somit aus dem Impulsprofil des Steuerbündels. Man kann also die Aus­ gangsimpulse wie gewünscht in bezug aufeinander anordnen.
Diese Möglichkeit kommt dem Bestreben entgegen, über ein La­ sersystem zu verfügen, das es ermöglicht, Impulszüge zu er­ zeugen, die durch die Laserdiode 3 steuerbar sind und von einer Salve zur nächsten neu konfigurierbar sind, wobei auch die Technik der Signalverarbeitung Anwendung finden kann.
Beispielsweise kann der Pumpimpuls eine Dauer von 10 bis 20 Nanosekunden aufweisen, und die Steuerimpulse (folglich die Ausgangsimpulse) haben Dauern von etwa 1 Nanosekunde.
Die Lage der Steuerimpulse in bezug auf das Gauß′sche Profil des Pumpimpulses kann es ferner ermöglichen, Ausgangsimpulse von mehr oder weniger großer Amplitude zu erhalten. Es ist also mögllch, die Sendeleistung des Ausgangsbündels zu modu­ lieren. Hierdurch wird es z. B. in einem Detektionssystem möglich, die Sendeleistung an die Entfernung des zu erfas­ senden Objektes anzupassen, um die Blendung des Detektions­ systems durch eine zu hohe rückgestrahlte Leistung zu ver­ meiden.
In der vorausgehenden Beschreibung wird angenommen, daß die Leistungslaser in einem Fenster bei 1,5 µm arbeiten, wobei diese Wellenlänge durch Ausnutzung des stimulierten Raman- Effektes gewonnen wird.
Der Pumplaser ist ein Nd:YAG-Leistungslaser, der durch Laserdioden gepumpt werden kann. Im Resonator desselben be­ findet sich eine Zelle, die mit Gas unter einem hohen Druck gefüllt ist. Durch den stimulierten Raman-Effekt erfolgt eine Leistungsübertragung von der Pumpwelle auf die Stokes' sche Welle, wobei die Frequenzverschiebung durch die spek­ trale Eigenschaft der Raman-Verstärkungskurve des nichtli­ nearen Mediums bestimmt wird.
Im allgemeinen wird die Überführung ausgehend von der Ver­ stärkung eines Rauschens bei der Stokes′sche Frequenz, bei welcher das Medium eine Resonanz aufweist, gewonnen. In die­ sem Falle sind die spektralen Eigenschaften der abgegebenen Stokes′sche Welle direkt mit der Selektivität eines Resona­ tors oder des Resonatorhohlraumes verknüpft.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die Laserdiode durch eine Laserquelle 41 ersetzt wird, die durch eine Laserdiode 42 gepumpt wird. Eine solche Konfiguration ist in Fig. 9 gezeigt.
Diese Ausführungsvariante ist besonders gut für die Erzeu­ gung von Leistungs-Laserbündeln verschiedener Wellenlängen anwendbar.
Bei dieser Ausführungsform kann als Pumplaser 1 eine Lei­ stungsquelle auf der Basis von Yttriumfluorid (LiYF4) mit Holmium-Dotierung (Ho3+) verwendet werden, welche unter der Bezeichnung Ho:YLF bekannt ist. Die Sendewellenlänge einer solchen Quelle beträgt 1,396 µm. Die Gaszelle 2 enthält Me­ than (CH4) unter hohem Druck. Ein von dem Pumplaser 1 abgege­ benes Pumpbündel Fp erzeugt über den Raman-Effekt die Emis­ sion einer Stokes′schen Welle der Wellenlänge 2,355 µm. Für die Steuerquelle 4 wählt man eine Laserquelle 41 auf Thal­ lium-Basis zur Dotierung einer YALO3-Matrix, deren Bezeich­ nung Tm:YALO3:Cr3+ lautet, worin Cr 3+ ein Hilfs-Dotier­ stoff ist. Diese Laserquelle kann longitudinal mittels einer Laserdiode 42 gepumpt werden, die zwischen 0,71 und 0,8 µm emittiert. Das Steuerbündel Fc hat dann eine Wellenlänge von etwa 2,355 µm. Man verwirklicht so eine Steuerung des Raman- Effektes in der Gaszelle 2.
Die durch den Raman-Effekt gewonnene Welle hat den Vorteil, daß sie in einem Spektralbereich liegt, bei welchem sich das Transmissionsfenster der Atmosphäre öffnet. Eine solche Zu­ ordnung ermöglicht daher die Verwirklichung einer Leistungs- Laserquelle bei 2,355 µm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Laser vom Typ Nd:YAG verwendet, der bei 1,3187 µm emittiert, mit einer Raman-Zelle auf der Basis von Wasserstoff unter Druck, die eine Stokes′sche Welle bei der Wellenlänge λs von 2,916991 µm liefert.
Die Laserquelle 41 ist dann eine Quelle auf der Basis von Holmium, womit ein Material vom Typ YAlO3 dotiert ist (die Bezeichnung lautet Ho:YAlO3). Diese durch eine Laserdiode angeregte Quelle 41 emittiert bei einer Wellenlänge λp von etwa 2,918 µm.
Der Abgleich der beiden Wellenlängen λp und λs erfolgt über die Steuerung der Zusammensetzung des Gases in der Raman- Zelle (Druck, Temperatur, Mischung . . . ) sowie durch Einwir­ kung auf die Parameter des Laserresonators des Ho:YAlO3- Kristalls.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Steuerung der Erzeu­ gung des Emissionsprozesses für die Stokes′sche Welle ausge­ hend von einer externen Quelle. Die Steuerung dieser Über­ führung erfolgt mittels einer Laserdiode. Die von dieser Diode abgegebenen Photonen werden über eine Relaxation im Inneren des Resonatorhohlraumes angekoppelt. Eine Synchroni­ sation der Auslösung des Nd:YAG-Lasers und der Laserdiode ermöglicht eine Optimierung des Umsetzungsgrades.
Die Verwendung einer Laserdiode weist bestimmte Vorteile auf, insbesondere im Bereich von 1,5 µm, denn es sind Quellen vom Typ DFB verfügbar, die auf nur einer Frequenz emittieren und es ermöglichen, in das Verstärkermedium (welches aus dem Nd:YAG-Laser und der Raman-Zelle oder aus dieser Zelle allein besteht) eine Signalwelle von geringer spektraler Breite einzuspeisen, die den stimulierten Raman-Emissions­ prozeß auslöst. Ferner wird die Qualität des Bündels durch eine Steuerung der räumlichen Verteilung des Steuerbündels verbessert (also der Laserdiode und der zugeordneten Optik zur Bündelverarbeitung).
Die besonderen Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Ver­ wirklichung von Laser-Beleuchtungssystemen und von Entfer­ nungsmeßsystemen.

Claims (12)

1. Leistungs-Laserquelle, gekennzeichnet durch:
  • - eine Pump-Laserquelle (1), die ein Pumpbündel (Fp) von be­ stimmter Wellenlänge (λp) emittiert;
  • - eine Druckgaszelle (2), die das Pumpbündel (Fp) aufnimmt und über den Raman-Effekt ein Ausgangsbündel (Fs) mit der sogenannten Stokes′schen Wellenlänge (λs) abgibt;
  • - eine Steuer-Lichtquelle (3), die ein Steuerbündel (Fc) an die Druckgaszelle mit einer Wellenlänge abgibt, die im we­ sentlichen gleich der Stokes′schen Wellenlänge (λs) ist.
2. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pumpbündel (Fp) und das Steuerbündel (Fc) zumindest annähernd kolinear sind.
3. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pumpbündel (Fp) und das Steuerbündel (Fc) durch dieselbe Fläche (20) in die Druckgaszelle (2) eindrin­ gen.
4. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pump-Laserquelle (1) und die Druckgaszelle (2) innerhalb eines optischen Hohlraumes angeordnet sind, der durch zwei Spiegel (M1, M2) begrenzt ist.
5. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pump-Laserquelle in einem optischen Hohl­ raum enthalten ist, der durch zwei Spiegel (M1, M2) gebildet ist.
6. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pump-Laserquelle ein Neodym-Laser ist.
7. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckgaszelle (2) Methan (CH4) enthält.
8. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerlichtquelle (3) eine Laserdiode vom Typ InGaAsp ist.
9. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerlichtquelle eine Laserquelle (41) umfaßt, die durch eine Laserdiode (42) gepumpt wird.
10. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pump-Laserquelle (1) ein Laser vom Typ eines mit Neodym dotierten Yttriumgranat-Lasers ist (Nd:YAG).
11. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß:
  • - die Pump-Laserquelle (1) ein Laser auf Yttriumfluorid-Basis mit Holmium-Dotierung ist (Ho3+:LiYF4);
  • - die Druckgaszelle (2) Methan (CH4) unter Druck enthält;
  • - die Steuerlichtquelle einen Laser auf der Basis von mit Thallium dotiertem YAlO3 enthält, der durch eine Laserdio­ de gepumpt wird.
12. Leistungs-Laserquelle nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß:
  • - die Pump-Laserquelle (1) ein mit Neodym dotierter Yttrium­ granat ist (Nd:YAG);
  • - die Druckgaszelle Wasserstoff unter Druck enthält;
  • - die Steuerlichtquelle ein Laser auf der Grundlage von mit Holmium dotiertem YAlO3 ist, der durch eine Laserdiode ge­ pumpt wird.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013519211A (ja) 2010-02-09 2013-05-23 エナジェティック・テクノロジー・インコーポレーテッド レーザー駆動の光源
US11587781B2 (en) 2021-05-24 2023-02-21 Hamamatsu Photonics K.K. Laser-driven light source with electrodeless ignition

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4222011A (en) * 1978-10-03 1980-09-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Stokes injected Raman capillary waveguide amplifier
US4224577A (en) * 1978-11-03 1980-09-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Multistaged stokes injected Raman capillary waveguide amplifier
US4327337A (en) * 1980-01-03 1982-04-27 General Electric Company Intracavity raman frequency conversion in a high power laser
FR2482735A1 (fr) * 1980-05-16 1981-11-20 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif d'obtention de faisceaux lumineux monochromatiques par diffusion stimulee
DE3114815C2 (de) * 1981-04-11 1983-05-11 Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Laservorrichtung
US4599725A (en) * 1983-03-08 1986-07-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Raman laser with controllable suppression of parasitics

Also Published As

Publication number Publication date
FR2691588B1 (fr) 1994-12-30
SE9001903D0 (sv) 1990-05-25
FR2691588A1 (fr) 1993-11-26
IT9047972A1 (it) 1991-11-18
GB2266406B (en) 1994-03-16
IT9047972A0 (it) 1990-05-18
GB2266406A (en) 1993-10-27
GB9011987D0 (en) 1993-07-14
IT1239621B (it) 1993-11-11

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