DE4416607A1 - Vorrichtung zur Verdoppelung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode mittels eines frequenzverdoppelnden Mediums, welches in den Resonatorraum der Halbleiterlaserdiode eingebracht wird - Google Patents

Vorrichtung zur Verdoppelung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode mittels eines frequenzverdoppelnden Mediums, welches in den Resonatorraum der Halbleiterlaserdiode eingebracht wird

Info

Publication number
DE4416607A1
DE4416607A1 DE19944416607 DE4416607A DE4416607A1 DE 4416607 A1 DE4416607 A1 DE 4416607A1 DE 19944416607 DE19944416607 DE 19944416607 DE 4416607 A DE4416607 A DE 4416607A DE 4416607 A1 DE4416607 A1 DE 4416607A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
frequency doubling
medium
laser diode
reflective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19944416607
Other languages
English (en)
Other versions
DE4416607C2 (de
Inventor
Klaus Reimann
Andreas Mang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reimann Klaus 58239 Schwerte De Mang Andreas
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19944416607 priority Critical patent/DE4416607C2/de
Publication of DE4416607A1 publication Critical patent/DE4416607A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4416607C2 publication Critical patent/DE4416607C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdopplung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Gattungsmäßig liegt die Erfindung im Bereich der Nichtlinearen Optik.
In vielen Bereichen der Technik, z. B. optisches Einlesen von Daten (CD- ROM) oder Interferometrie, wird eine Laserlichtquelle mit möglichst kurzen Wellenlängen benötigt. Die Laserquelle soll zudem raumsparend, langle­ big, billig zu produzieren und energiesparend sein. Bei roten und infraro­ ten Wellenlängen werden alle diese Anforderungen von Halbleiterlaserdioden erfüllt. Momentan sind keine Materialien bekannt die diese Anforderungen für kürzere Wellenlängen (gelb bis ultraviolett) erfüllen.
Eine Möglichkeit diesen Mißstand zu beheben, besteht darin die emit­ tierte Wellenlänge einer Halbleiterlaserdiode zu halbieren bzw. ihre Frequenz zu verdoppeln. Da es sich bei der Verdopplung der Frequenz einer elek­ tromagnetischen Welle um einen nichtlinearen Prozeß handelt, werden hohe Lichtintensitäten benötigt, um hohe Konversionseffizienzen zu erzielen. In dem frequenzverdoppelnden Medium muß dabei Phasenanpassung herrschen, d. h. die Brechungsindizes für Grundwelle und frequenzverdoppeltem Licht müssen übereinstimmen. In doppelbrechenden Kristallen kann dies durch Wahl der Einstrahlrichtung und Polarisation erreicht werden.
Dazu wird nach heutigem Stand der Technik das frequenzverdoppelnde Medium in einen externen Resonator eingebracht. Damit die Resonanzfre­ quenzen der Laserquelle und des externen Resonators gleich sind, muß einer der beiden Resonatoren ständig mit extrem hoher Genauigkeit elektronisch nachgeregelt werden. In der Regel ist dies der externe Resonator. Die Dif­ ferenz in den optischen Weglängen beider Resonatoren darf dabei höchstens in der Größenordnung von Nanometern liegen.
Wünschenswert wäre eine Vorrichtung, die eine hohe Konversionseffizienz ermöglicht und auf die oben angesprochene hoch komplizierte Frequenzrege­ lung verzichtet. Hierzu werden in der vorliegenden Erfindung das Laserme­ dium und das frequenzverdoppelnde Medium gemeinsam in einem Resonator angeordnet. Wegen der hohen Verstärkung einer Halbleiterlaserdiode reicht die Reflexion an der Grenzfläche Halbleiter/Luft aus, um den Laserprozeß zu ermöglichen. Diese Reflexion muß unterbunden werden um das frequenzver­ doppelnde Medium in den Laserresonator einbringen zu können.
Dazu wird eine Halbleiterlaserdiode, wie in Abb. 1 erläutert, be­ stehend aus Lasermedium (2) mit aktiver Schicht (2a), Ohmschen Kontakt (3) und Kühlkörper mit zweitem Ohmschen Kontakt (1), mit einer dielektri­ schen Schicht (5) versehen die die Reflexion der Lasergrundwelle (nicht ver­ doppelte Frequenz) an der Grenzfläche Halbleiter (2)/frequenzverdoppelndes Medium (4) verhindert. Zur Erhöhung der Resonatorgüte, damit Erhöhung der Grundwellenintensität und damit automatisch Erhöhung der Konversi­ onseffizienz werden die der entspiegelnden Schicht gegenüberliegenden Sei­ tenflächen (6) und (7) für die Grundwelle verspiegelt. Die Schicht am fre­ quenzverdoppelnden Medium (7) muß dabei für die verdoppelte Frequenz durchlässig sein.
Eine weitere Erhöhung der Konversionseffizienz wird durch die Form­ gebung der Grenzflächen Halbleiter/frequenzverdoppelndes Medium und frequenzverdoppelndes Medium/Umgebung erreicht. Die Formgebung der Grenzfläche Halbleiter/frequenzverdoppelndes Medium ergibt einen Linsen­ effekt, der für einen konvergenten Strahlengang im frequenzverdoppelnden Medium sorgt. Die Grenzfläche frequenzverdoppelndes Medium/Umgebung ist so geformt, daß sie die Grundwelle in sich zurückreflektiert und somit die Resonatoreigenschaft der Vorrichtung aufrechterhält. Diese Form der Grenz­ fläche hat weiterhin den Vorteil, daß die Divergenz der emittierten Strahlung verringert wird.
Eine mögliche Ausführung der Erfindung wäre die folgende: Der Bre­ chungsindex des Schichtmaterials nS (5) ist das geometrische Mittel aus den Brechungsindizes des Lasermediums nL (2) und des frequenzverdoppelnden Medium nV (4), wobei alle Brechungsindizes für die Polarisation und Wel­ lenlänge der Grundwelle zu nehmen sind:
Die Dicke d der Schicht (5) beträgt ein Viertel der Grundwellenlänge des Lasermediums λG dividiert durch den Brechungsindex des Schichtmaterials nS:
Als Halbleiterlasermedium wird Galliumarsenid (GaAs) verwendet (nL = 3, 6). Damit ist die Wellenlänge der Grundwelle λG = 880 nm (infrarot) und die Wellenlänge der emittierten Strahlung λG2 = 440 nm. Als frequenzver­ doppelndes Medium wird Beta-Bariumborat (BBO nV = 1,66 bei 880 nm) verwendet. Um Phasenanpassung zu erhalten, muß der Winkel zwischen Einstrahlrichtung und Kristallachse des BBO 26,6° betragen. Damit ergibt sich für die dielektrische Schicht (5) ein Brechungsindex nS = 2,44 und eine Dicke d = 90 nm. Als Material kommt z. B. Zinkselenid (ZnSe) in Frage.
Da Gold für infrarotes Licht eine hohe Reflektivität besitzt, für blaues Licht jedoch durchlässig ist, werden für (6) und (7) dünne Goldschichten (circa 100 nm dick) verwendet.
Die Krümmungsradien der geformten Grenzflächen hängen von den Strahlparametern der Laserdiode ab. Die Radien müssen so klein sein, daß die Divergenz der aus der Laserdiode emittierten Strahlung mindestens kom­ pensiert wird.
Bezugszeichenliste
1 Kühlkörper mit Ohmschem Kontakt
2 Halbleiterlasermedium
2a aktive Schicht des Lasermediums
3 Ohmscher Kontakt
4 frequenzverdoppelndes Medium
5 dielektrische Schicht
6 für die Grundwelle verspiegelnde Schicht
7 wie 6, für verdoppelte Frequenz durchlässig
8 Strahlengang

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Verdopplung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode mittels eines frequenzverdoppelnden Mediums, welches in den Resonator­ raum der Halbleiterlaserdiode eingebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    • a) direkt zwischen Laserdiode (2) und frequenzverdoppelndem Medium (4) wird eine dielektrische, für die nicht verdoppelte Laserfrequenz entspiegelnde Schicht (5) eingefügt,
    • b) die der entspiegelnden Schicht (5) gegenüberliegenden Seitenflächen wer­ den für die nicht verdoppelte Laserfrequenz verspiegelt, wobei die verspie­ gelnde Schicht (7) am frequenzverdoppelnden Medium für die verdoppelte Frequenz durchlässig ist.
    • c) die ver- bzw. entspiegelten Flächen sind derart geformt, daß im frequenz­ verdoppelnden Medium (4) ein konvergenter Strahlengang (8) erreicht wird und die Resonatoreigenschaft der Vorrichtung erhalten bleibt.
DE19944416607 1994-05-11 1994-05-11 Vorrichtung zur Verdopplung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode Expired - Fee Related DE4416607C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944416607 DE4416607C2 (de) 1994-05-11 1994-05-11 Vorrichtung zur Verdopplung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944416607 DE4416607C2 (de) 1994-05-11 1994-05-11 Vorrichtung zur Verdopplung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4416607A1 true DE4416607A1 (de) 1995-11-30
DE4416607C2 DE4416607C2 (de) 1997-09-04

Family

ID=6517856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19944416607 Expired - Fee Related DE4416607C2 (de) 1994-05-11 1994-05-11 Vorrichtung zur Verdopplung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4416607C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1864954A2 (de) * 2006-06-06 2007-12-12 Kabushiki Kaisha Topcon Verfahren zum Verbinden von optischen Bauteilen, Struktur zum Integrieren von optischen Bauteilen und Laseroszillationsvorrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0322847A2 (de) * 1987-12-28 1989-07-05 Canon Kabushiki Kaisha Vorrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen, wobei sich die aktive Schicht und die Schicht zur Erzeugung der zweiten Harmonischen auf demselben Substrat befinden
EP0486192A2 (de) * 1990-11-13 1992-05-20 International Business Machines Corporation Halbleiterlasersystem mit nichtlinearem Kristallresonator
US5247528A (en) * 1990-11-07 1993-09-21 Oki Electric Industry Co., Ltd. Second harmonic generator using a laser as a fundamental wave source

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0322847A2 (de) * 1987-12-28 1989-07-05 Canon Kabushiki Kaisha Vorrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen, wobei sich die aktive Schicht und die Schicht zur Erzeugung der zweiten Harmonischen auf demselben Substrat befinden
US5247528A (en) * 1990-11-07 1993-09-21 Oki Electric Industry Co., Ltd. Second harmonic generator using a laser as a fundamental wave source
EP0486192A2 (de) * 1990-11-13 1992-05-20 International Business Machines Corporation Halbleiterlasersystem mit nichtlinearem Kristallresonator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1864954A2 (de) * 2006-06-06 2007-12-12 Kabushiki Kaisha Topcon Verfahren zum Verbinden von optischen Bauteilen, Struktur zum Integrieren von optischen Bauteilen und Laseroszillationsvorrichtung
EP1864954A3 (de) * 2006-06-06 2009-11-11 Kabushiki Kaisha Topcon Verfahren zum Verbinden von optischen Bauteilen, Struktur zum Integrieren von optischen Bauteilen und Laseroszillationsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE4416607C2 (de) 1997-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5047668A (en) Optical walkoff compensation in critically phase-matched three-wave frequency conversion systems
DE68908707T2 (de) Transversal einmodiger, auf stoss an die pump-diode gekoppelter laser.
US8422125B2 (en) Self-collimator concave spectral shaping device for chirped-pulse-amplification
US8520297B2 (en) Spectra shaping scheme for chirped pulse amplification
DE102013204964A1 (de) Optisch gepumpte oberflächenemittierende Laser mit Reflektor mit hohem Reflexionsvermögen und begrenzter Bandbreite
KR20020023118A (ko) 레이저발생장치 및 그것을 이용한 광학장치
EP3968086A1 (de) Parametrisches lichterzeugungsverfahren und dessen anwendung
GB2303714A (en) Improving the optical intensity induced damage limit of active optical crystals and lasers
DE68925809T2 (de) Optische Wellenlängenkonverter-Einrichtung
US5896220A (en) Production of narrow-band coherent radiation by using at least one optical parametric oscillator
US6658029B2 (en) Laser beam-generating apparatus
DE4416607A1 (de) Vorrichtung zur Verdoppelung der Laserfrequenz einer Halbleiterlaserdiode mittels eines frequenzverdoppelnden Mediums, welches in den Resonatorraum der Halbleiterlaserdiode eingebracht wird
JP4766775B2 (ja) テラヘルツ光発生デバイス及びテラヘルツ光発生方法
Bege et al. Reduction of optical feedback originating from ferroelectric domains of periodically poled crystals
EP2308142B1 (de) Halbleiterlaser mit einem optisch nichtlinearen kristall
US20140104678A1 (en) Tunable Quantum Dot Laser With Periodically Poled Nonlinear Crystal
Peitzer et al. Fabry-Pérot photographs of CO2 laser lines up-converted in proustite
CN112787206A (zh) 一种白光激光光源产生装置及方法
DE69521771T2 (de) Aufnehmer für elektrische Bohrlochvermessungen und dessen Herstellungsverfahren
Hebling et al. Mirror-dispersion-compensated femtosecond optical parametric oscillator
US20090219956A1 (en) Device for Generating Narrowband Optical Radiation
DE19611015A1 (de) Abstimmbarer optischer parametrischer Oszillator
CN111965916B (zh) 一种深紫外光频梳产生装置
JPS62203024A (ja) フアブリ・ペロ−分光装置
Angeluts et al. Generation of the second harmonic of femtosecond pulses on reflection from a metal surface: amplification due to periodic modulation of the relief

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licenses declared
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: REIMANN, KLAUS, 58239 SCHWERTE, DE MANG, ANDREAS,

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee