DE69107777T2

DE69107777T2 - Laser mit gemischten Yttrium- und Lanthanidsilicateneinkristallen.

Info

Publication number: DE69107777T2
Application number: DE69107777T
Authority: DE
Inventors: Christian Faure; Richard Moncorge; Roselyne Romero; Christophe Wyon
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1990-10-25
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2011-10-24
Also published as: EP0483003B1; EP0483003A1; US5173911A; CN1032319C; FR2668464B1; FR2668464A1; CN1059882A; JPH0613693A; DE69107777D1

Description

Die vorliegende Erfindung hat Laserstrahler zum Gegenstand, welche aus gemischten einphasigen, insbesondere in Form von Einkristallen erhaltenen Silicaten des Yttriums und eines Lanthanids aufgebaut sind. Sie findet eine Anwendung im Bereich der Mikrolaser für die integrierte Optik, in der Nachrichtenübermittlung mit optischen Fasern, der Medizin (Mikrochirurgie, Behandlung der Haut und der Augen), der Untersuchung von Halbleitern und der wissenschaftlichen Forschung (Spektroskopie von organischen Molekülen und von Materialien) sowie im Bereich der Leistungslaser zur Durchführung von Analysen der Atmosphäre aus der Entfernung und zur Nachrichtenübermittlung im Weltraum.
Diese Laser emittieren bei Umgebungstemperatur in dem für die Augen sicheren Bereich um 1,55 und 2 um. Sie sind in einen gewissen Ausmaß in der Wellenlänge verstimmbar.
In bekannter Weise können Laserstrahler, die eine bei 1,55 um-liegende Wellenlänge liefern, durch Dotierung einer bei dieser Wellenlänge transparenten Glas- oder Kristallmatrix mit Er³&spplus;-Ionen erhalten werden. Der Übergang zwischen dem angeregten Zustand &sup4;I13/2 und dem Grundzustand &sup4;I15/2 der Er³&spplus;-Ionen führt zu einem Drei-Niveau-Laser. Die von diesem Übergang emittierte Wellenlänge hängt bei Umgebungstemperatur stark von der kristallographischen Umgebung der Er³&spplus;-Ionen ab, wie die beigefügte Tab. I zeigt.
Im Bereich um 2 um verstimmbare Laser, die bei Umgebungstemperatur arbeiten, wurden bereits aus gut bekannten Lasermaterialien geschaffen, nämlich aus
Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2;, Y&sub3;Sc&sub2;Ga&sub3;O&sub1;&sub2;, YAlO&sub3;, LiYF&sub4;, dotiert mit Tm³&spplus; und/oder Ho³&spplus;. Diese Laser benutzen die elektronischen Übergänge zwischen dem Niveau ³F&sub4; und dem Grundniveau ³H&sub6; der Tm³&spplus;-Ionen bzw. zwischen dem Niveau &sup5;I&sub7; und dem Grundniveau &sup5;I&sub8; der Ho³&spplus;-Ionen. Es sind dies also Drei-Niveau- Laser, für die die Population des Grundniveaus bei Umgebungstemperatur eine dominierende Rolle spielt.
Eine sehr wichtige Eigenschaft der Er³&spplus;-, Ho³&spplus;- und Tm³&spplus;- Ionen ist die hohe Wahrscheinlichkeit für Energieübertragungen zwischen diesen angeregten Ionen, die zu Prozessen der gekreuzten Relaxation und der Konversion nach oben führt ("Cross-relaxation" und "Up-conversion" in angelsächsischer Terminologie), was oft die Laserwirksamkeit der Übergänge im Infraroten begrenzt.
Es ist so möglich, einen Laser zu erhalten, der, ausgehend von mit Er³&spplus;-Ionen dotierten Einkristallen von YAlO&sub3;, Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2;, Y&sub3;Sc&sub2;Ga&sub3;O&sub1;&sub2;, LiYF&sub4; oder YF&sub3;, grünes Licht emittiert, sowie einen Laser, der, ausgehend von mit Tm³&spplus;-Ionen dotierten Kristallen von LiYF&sub4;, im blauen Bereich emittiert, wenn die Einkristalle im nahen Infrarot gepumpt werden. Es ist dann offensichtlich, daß die Ausbeute der infraroten charakteristischen stimulierten Emissionen dieser Ionen um 1,55 und 2 um davon merklich beeinflußt wird.
Die mit Er³&spplus; dotierten Quarzgläser und -fasern scheinen teilweise die Nachteile der vorher angeführten einkristallinen Materialien abzustellen. Über die Tatsache hinaus, daß diese mit Er³&spplus; dotierten Matrizen eine stimulierte Emission im Bereich der maximalen Sicherheit für die Augen zeigen (Tab. I), haben die Gläser und Fasern eine hohe Phononendichte, was erlaubt, die gegebenenfalls durch Energieübertragungen zwischen diesen Ionen bevölkerten elektronischen Niveaus der Er³&spplus;-Ionen durch strahlungslose Relaxationsprozesse zu entvölkern. Leider genügen die thermomechanischen Eigenschaften der Gläser und Fasern und namentlich die thermische Leitfähigkeit, die sehr viel schwächer sind als die der obigen einkristallinen Materialien, nicht, um den Bau eines Lasers hoher mittlerer Leistung zu erlauben.
Daher verläuft die Realisierung eines Leistungslasers, der um 1,55 und 2 um emittiert, notwendigerweise über die Benutzung eines einkristallinen Lasermaterials (wegen seiner thermomechanischen Eigenschaften) im Laserresonator, das mit Er³&spplus;-, Ho³&spplus;- und Tm³&spplus;-Ionen dotiert werden kann und das für diese Dotierungen nur eine sehr niedrige Wahrscheinlichkeit für die Energieübertragung zwischen diesen Ionen aufweist.
Eine der Lösungen, um diese Energieübertragungen zu minimieren, ja sogar zu verhindern, ist, die aktiven Ionen Er³&spplus;, Ho³&spplus; und Tm³&spplus; voneinander zu isolieren, indem man Wirtsmatrizen auf der Basis sehr voluminöser Anion-Kation-Gruppierungen, etwa Silicate, benutzt. Außerdem haben die Silicate wie die Gläser und Fasern die Eigenschaft, hohe Phononendichten zu besitzen. Aus diesem Grund verlieren die gegebenenfalls durch "Cross-relaxation" und/oder "Up-conversion" bevölkerten elektronischen Niveaus der aktiven Ionen ihre Anregung vorzugsweise durch strahlungslose, von Phononen unterstützte Relaxationsprozesse bis zum oberen Niveau des Laserübergangs im Infraroten, was die Ausbeute der stimulierten Emissionen im Bereich um 1,5 und 2 um entsprechend erhöht.
Unter den Silicaten besitzen die mit einer seltenen Erde dotierten Einkristalle von Yttriumoxyorthosilicat Y&sub2;SiO&sub5;, im nachfolgenden mit YSO bezeichnet, äußerst interessante Lumineszenzeigenschaften.
Die Lumineszenzeigenschaften der Ho³&spplus;-Ionen in mit Er³&spplus; codotierten und mit Er³&spplus; und Tm³&spplus; codotierten Einkristallen von YSO wurden bereits von A.M. Morozov et al. (Opt. Spectrosc., Bd. 41, 6 (76), S. 641-642) untersucht und dazu benutzt, um einen mit Blitzlampen im Bereich um 2,1 um gepumpten Laser aufzubauen, der aber nur für T < 220 K arbeitet.
Um den Wirkungsgrad des Pumpens und dadurch den Gesamtwirkungsgrad des Lasers auf der Basis von aktiven Ho³&spplus;-Ionen zu erhöhen, werden die Einkristalle von YSO mit Er³&spplus; und Tm³&spplus;-Ionen codotiert, um den mittleren Absorptionskoeffizienten dieses Materials im Emissionsbereich der Lampen zu erhöhen. Die Er³&spplus;- und Tm³&spplus;-Ionen werden als Sensibilisatoren für die stimulierte Emission der eigentlich aktiven Ho³&spplus;-Ionen gebraucht. Diese Codotierungen wurden ebenso in Kristallen von YAG und LiYF&sub4; untersucht (E.P. Chicklio et al., IEEE J. of Quant. Electr., Bd. QE 8, 2 (1972), S. 225-234).
Tatsächlich sind die Er³&spplus;- und Tm³&spplus;-Ionen Vermittler zwischen dem von den Lampen emittierten Pumplicht und den Ho³&spplus;-Ionen, welche allein für die stimulierte Emission im Bereich um 2,1 um verantwortlich sind. Die Wahrscheinlichkeit für die Energieübertragung zwischen den Er³&spplus;- und Tm³&spplus;-Ionen einerseits und den Ho³&spplus;-Ionen andererseits ist sehr hoch; es wurde von A.M. Morozov keine von den Er³&spplus;- und Tm³&spplus;-Ionen ausgehende stimulierte Emission beobachtet.
Ferner wurden mit Nd³&spplus;-Ionen dotierte Kristalle von YSO hergestellt, die eine wirkungsvolle stimulierte Emission bei 0,912 und 1,075 um zeigen, wie in dem Artikel von K.S. Bagdasarov et al., Sov. Phys. Dokl., Bd. 18, 10 (74), S. 664 beschrieben.
Die Erfindung hat neue Laserstrahler zum Gegenstand, die aus einphasigen, insbesondere einkristallinen gemischten Silicaten des Yttriums und eines Lanthanids aufgebaut sind, die namentlich die verschiedenen oben beschriebenen Nachteile abzustellen gestatten. Insbesondere zeigen diese Silicate bei Raumtemperatur eine wirkungsvolle stimulierte Emission, die in Lasern hoher mittlerer Leistung, die im Infraroten emittieren, verwendbar ist.
Die Erfindung hat genauer einen Laserstrahler zum Gegenstand, bestehend aus einem einphasigen gemischten Silicat des Yttriums und eines Lanthanids, das die folgende Formel (II):
Y2-2x-2yEr2xYb2ySiO&sub5; , (II)
worin x und y Zahlen mit 0 < x ≤ 0,15 und 0 ≤ y ≤ 0,2 sind, oder die folgende Formel (III):
Y2-2xTm2xSiO&sub5; , (III)
worin x eine Zahl mit 0 < x ≤ 0,2 ist, hat.
Die dotierten gemischten Silicate des Yttriums, die den Formeln (II) oder (III) entsprechen, können leicht nach den klassischen Methoden des Ziehens aus einem Schmelzbad, etwa durch die Czochralski- oder Bridgman-Methode, in Form von Einkristallen hergestellt werden.
Die Ionenradien der Er³&spplus;- und Tm³&spplus;-Ionen liegen nahe bei denen der Y³&spplus;-Ionen, und der Segregationskoeffizient dieser Ionen liegt nahe bei 1; die Schmelze dieser Silicate wird als kongruent bezeichnet. Dies erleichtert das Kristallwachstum dieser Silicate, was also die Gewinnung von Kristallen großer Dimensionen und guter Qualität nach der Czochralski-Methode gestattet, die industriell für die Herstellung von Leistungslasern angewandt wird.
Die thermomechanischen Eigenschaften von YSO, insbesondere die thermische Leitfähigkeit, liegen näher bei denen des Yttrium-Aluminium-Granats der Formel Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; als bei denen der Gläser. Diese gute thermische Leitfähigkeit gestattet eine gute Abfuhr der Wärme des emittierenden Einkristalls, was für die Realisierung eines Leistungslasers notwendig ist.
Die Laser, die die Einkristalle von Silicaten der Erfindung benutzen, können optisch mit Lampen oder mit einer oder mehreren Laserdioden gepumpt werden. Vorzugsweise benutzt man für das optische Pumpen Laserdioden. Tatsächlich haben diese Laserdioden den Vorteil, sehr klein zu sein, was die Gesamtdimensionen des Lasers beträchtlich vermindert. Ferner bieten sie eine gewisse Verstimmbarkeit in der Wellenlänge und einen ausgezeichneten Wirkungsgrad, was den auf den elektrischen Strom bezogenen Wirkungsgrad des Lasereffekts im Vergleich zum Pumpen mit einer Lampe verbessert.
In den gemischten Silicaten der Erfindung ist Laseraktivator das Er³&spplus;- oder Tm³&spplus;-Ion, Lasersensibilisator ist das Yb³&spplus;-Ion.
Die gemischten Silicate des Yttriums und eines Lanthanids, die der Formel (II) entsprechen, sind einphasig und dazu bestimmt, in einkristalliner Form zur Realisierung von Lasern hergestellt zu werden, die mit einer gewissen Verstimmbarkeit im Infraroten um 1,55 um emittieren.
Angeregt mit Hilfe einer Laserdiode, sind die Einkristalle von YSO:Er³&spplus; insbesondere durch eine breite Fluoreszenzbande von 1,45 bis 1,7 um mit einem Maximum der Fluoreszenz im Bereich um 1,545 um gekennzeichnet, dem Bereich der maximalen Sicherheit für die Augen.
Die Lebensdauer des angeregten Niveaus &sup4;I13/2 eines Einkristalls von YSO der Formel (I) mit x = 0,1 und y = 0 ist gleich 9,2 ms, was erlaubt, eine beträchtliche Energie zu speichern, wenn diese Kristalle mit Hilfe von Xenon- oder Kryptonlampen oder von Laserdioden, die bei 0,79 um, bei 0,98 um oder bei 1,45-1,48 um emittieren, gepumpt werden.
Nach der Erfindung bewegt sich der Grad der Dotierung mit Er³&spplus;-Ionen zwischen x = 0,003 für das Pumpen mit einer Laserdiode bei 1,45-1,48 um bis x = 0,15 für das Pumpen mit Lampen. Das Optimum befindet sich bei Werten von x zwischen 0,01 und 0,03.
Die Codotierung mit Ytterbium gemäß der Erfindung erlaubt es, den Pumpwirkungsgrad der Laser auf der Basis von YSO:Er zu erhöhen, wenn diese mit Hilfe einer bei 0,79 oder 0,98 um emittierenden Laserdiode oder mit Hilfe von Lampen gepumpt werden. Diese Codotierung, die bereits in den phosphathaltigen, mit Er³&spplus; dotierten Gläsern benutzt wurde, hat den Vorteil, den schmalen Absorptionsbanden der Er³&spplus;-Ionen eine breite Absorptionsbande um 0,99 um zuzuordnen, die entweder durch strahlungslosen Anregungsverlust der oberen Niveaus der Er³&spplus;Ionen oder durch Pumpen mit Hilfe einer Laserdiode bei 0,98 um bevölkert werden kann. Der Grad der Codotierung mit Ytterbium kann von y = 0,08 bis y = 0,2 gehen, wenn diese Codotierung verwendet wird.
Wenn die gemischten Yttrium-Thulium-Silicate der Formel (III) in Form von Einkristallen hergestellt und in einen Laserresonator gestellt sind, zeigen sie eine sehr intensive und sehr breite Fluoreszenzbande von 1,5 bis 2,1 um mit mehreren Maxima bei 1,72, 1,8, 1,94 und 2,02 um, wenn sie mit Hilfe einer Laserdiode bei 0,79 um angeregt werden. Die Lebensdauer des strahlenden Niveaus ³F&sub4; der stimulierten Emission ist gleich 1,3 ms für einen Kristall der Formel (III) mit x = 0,1 und y = 0, was erlaubt, in dem Niveau eine bedeutende Energiemenge zu speichern, wenn dieser Kristall mit Hilfe von Lampen oder Laserdioden gepumpt wird.
Die stimulierte Emission eines mit Lampen oder Laserdioden gepumpten Lasers auf der Basis von YSO:Tm ist bei Umgebungstemperatur kontinuierlich von 1,7 bis 2,05 um verstimmbar.
Da die Laserstrahler der Erfindung im Infraroten, dem für die Augen sicheren Bereich, und bei Umgebungstemperatur strahlen, hat die Erfindung ferner einen Laser zum Gegenstand, der einen Laserresonator, welcher als Lichtstrahler einen Einkristall enthält, Einrichtungen zur Verstärkung des von dem Einkristall ausgehenden Licht, Einrichtungen für den Austritt des Lichts aus dem Laserresonator sowie Einrichtungen zum optischen Pumpen umfaßt und der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Einkristall die folgende Formel (I) hat:
Y2-2x-2yM2xYb2ySiO&sub5; (I)
worin M ein unter Erbium und Thulium gewähltes Lanthanid bedeutet und x und y Zahlen mit 0 < x ≤ 0,2 und 0 ≤ y ≤ 0,2 sind.
Dieser Laser ist insbesondere ein in der Wellenlänge verstimmbarer Laser und umfaßt folglich Einrichtungen zur Verstimmung.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden besser aus der nun folgenden Beschreibung hervorgehen, die zur Erläuterung, nicht zur Begrenzung gegeben wird, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. In diesen stellt
- Fig. 1 schematisch einen kontinuierlich arbeitenden Leistungslaser in Übereinstimmung mit der Erfindung dar, der mit einer Laserdiode gepumpt wird, und
- Fig. 2 stellt schematisch einen Leistungslaser in Übereinstimmung mit der Erfindung dar, der mit Lampen gepumpt wird.
Nachfolgend wird die Herstellung eines Silicat-Einkristalls in Übereinstimmung mit der Erfindung durch die Czochralski-Züchtungstechnik beschrieben. Dazu werden handelsübliche hochreine Pulver der Oxide von Yttrium, Silicium, Erbium oder Thulium und gegebenenfalls Ytterbium in den gewünschten Verhältnissen eingewogen, dann gemischt und bei 1500ºC geglüht. Die so erhaltene Pulvermischung wird nun in einen Iridiumtiegel gebracht. Dieser wird dann, vor Luftsauerstoff geschützt, auf die bei 2100ºC liegende Schmelztemperatur gebracht, um ein Schmelzbad zu herzustellen.
Es ist auch möglich, dieses Schmelzbad herzustellen, indem man von einem Hydroxid-Mischniederschlag in einem wäßrigen oder nichtwäßrigen Lösungsmittel der Ionen Y³&spplus;, Si&sup4;&spplus;, Er³&spplus; oder Tm³&spplus; und gegebenenfalls Yb³&spplus; ausgeht. Der Mischniederschlag kann durch die Einwirkung von Ammoniak auf die im Handel verfügbaren Nitrate oder Chloride der verschiedenen metallischen Elemente erhalten werden. Der erhaltene Mischniederschlag wird nun bei 400ºC in belüfteter Atmosphäre bis zur vollständigen Dehydratisierung behandelt, danach bei 1500ºC geglüht. Das erhaltene Produkt wird dann in einen Iridiumtiegel gebracht, um das Schmelzbad zu bilden.
Ein einkristalliner Keim von gleicher Zusammensetzung wie das Schmelzbad, der beispielsweise parallel zu der Richtung b des kristallographischen Gitters geschnitten ist, wird nun in Kontakt mit dem Bad gebracht und nach oben gezogen, wobei er durch eine Rotation um sich selbst in Bewegung gehalten wird. Entsprechend der durch den Keim festgelegten Richtung wird der Einkristall so am Ende des Keimes zunehmend gebildet. Die Geschwindigkeit des Ziehens wird zwischen 0,3 und 2 mm/h, die Rotationsgeschwindigkeit zwischen 5 und 40 Umdrehungen/min gewählt.
Die beigefügte Tab. II gibt Beispiele einkristalliner Silicate der Erfindung, erhalten nach der Czochralski-Methode aus Oxidpulvern der verschiedenen Ionen.
Der linke Teil dieser Tabelle gibt, in Mol-%, die anfängliche Konzentration an, ausgehend von der die Einkristalle hergestellt wurden, der rechte Teil dieser Tabelle nennt die Formel des erhaltenen Kristalls.
In Fig. 1 ist schematisch ein kontinuierlicher Leistungslaser dargestellt, der einen Silicat-Einkristall in Übereinstimmung mit der Erfindung benutzt.
Dieser Laser umfaßt einen Laserresonator 2, der einen Stab 4 eines Silicats der Erfindung enthält. Eine Laserdiode 6, die von einem wärmeableitenden Element 8 gestützt wird, gestattet die Bestrahlung des Stabes 4 über eine Sammellinse 10 und garantiert so das optische Pumpen des Stabes 4. Um diesen Stab 4 herum kann eine Vorrichtung zu seiner Kühlung von der Art mit Wasserumwälzung vorgesehen sein.
Der Laserresonator 2 setzt sich zusammen aus einem dichroitischen Eintrittsspiegel 12, der nahe dem Stab 4 angebracht ist, und aus einem Austrittsspiegel 14. Der Eintrittsspiegel 12 ist transparent für das von der Laserdiode 6 emittierte Licht und opak für das von dem Einkristall 4 emittierte Licht. Der Austrittsspiegel 14 seinerseits ist teilweise transparent für das von dem Einkristall 4 emittierte Licht.
Die Anregung des Stabes 4 führt zu dessen stimulierter Emission, die an dem Spiegel 14 reflektiert wird, dann erneut den Stab 4 durchquert, wo sie verstärkt wird. Das verstärkte Laserbündel wird dann an dem Spiegel 12 auf den Stab 4 reflektiert und so weiter.
Das in dem Laserresonator 2 genügend verstärkte Laserbündel 16 tritt in Richtung der Achse 3 durch den Spiegel 14 aus.
Die Verstimmbarkeit in der Wellenlänge kann mit Hilfe eines Wellenlängenselektionssystems 18 vom Typ des Prismas mit Brewster-Winkel oder eines Lyot-Filters, gebildet aus mehreren Platten aus einem doppelbrechende Stoff, erzielt werden, das zwischen den Stab 4 und den Austrittsspiegel 14 geschoben wird. Zwischen den Stab 4 und den Wellenlängenselektor 18 kann ferner ein festes Etalon 20 von der Art einer Platte mit parallelen Flächen geschoben werden, um die Emissionswellenlänge festzulegen.
Es ist auch möglich, die Silicate der Erfindung in einem Leistungslaser, wie in Fig. 2 dargestellt, zu verwenden.
Der Resonator 2 dieses Lasers umfaßt wie vorher einen Eintrittsspiegel 12, einen Austrittsspiegel 14 und einen Stab 4 eines einkristallinen Silicats der Erfindung. Auf beiden Seiten des Stabs 4 sind Gaslampen 22 und 24, insbesondere Xenon- oder Krypton-Blitzlampen hoher Intensität, angeordnet. Diese Lampen besitzen eine längliche Form und sind parallel zu der Achse 3 des Lasers orientiert, um ein longitudinales optisches Pumpen des Stabes 4 sicherzustellen. Um den Stab 4 herum kann eine Vorrichtung zur Wasserumwälzung vorgesehen sein, um seine Kühlung sicherzustellen.
Der Laserresonator 2 umfaßt ferner einen Wellenlängenselektor 18, wenn man einen in der Wellenlänge verstimmbaren Laser wünscht.

Beispiel 1

Senkrecht zur Achse des Ziehens b wurde in den Einkristall Nr. 1 von Tab. II eine Platte von 5 mm Dicke geschnitten, dann poliert. Durch Kernbohren in Richtung der Achse b wird dann ein Stab des Durchmessers 5 mm hergestellt und in einen Laserresonator 2, vergleichbar dem in Fig. 1 dargestellten, gebracht.
Der Stab wird mit Hilfe einer Laserdiode 6 gepumpt, die entweder bei 0,79-0,88 um, bei 0,97-0,98 um oder bei 1,4-1,48 um emittiert. Die Fläche 12a des Eintrittsspiegels 12 muß für die eine oder andere dieser Wellenlängen antireflektierend behandelt sein.
Das Reflexionsvermögen R1 des Eintrittsspiegels bei 1,56 um muß maximal sein, nämlich R1 ≥ 99,8%, während das Reflexionsvermögen des Austrittsspiegels, mit R2 bezeichnet, sich zwischen 95 und 99% bewegt.
Das von diesem Resonator gelieferte Laserbündel 16 hat eine Wellenlänge von 1,56 um und ist ein Monomode-Bündel; seine Austrittsleistung hängt linear von der Leistung ab, die von der Laserdiode emittiert wird.
Vorteilhaft sind die zu dem Spiegel 12 parallelen Flächen des Stabes 4 für 1,56 um antireflektierend behandelt.

Beispiel 2

Ein Stab, dessen Durchmesser sich zwischen 4 und 10 mm bewegen känn und dessen Länge durch die nutzbare Länge des hergestellten Einkristalls bedingt ist, wird in der Probe Nr. 3 durch Kernbohren in Richtung der Achse b hergestellt. Die zwei Flächen des Stabes werden nun poliert, wobei man auf sehr gute Parallelität achtet, danach für 1,56 um antireflektierend behandelt. Dieser Stab wird in einen Resonator vom Typ des in Fig. 2 dargestellten gebracht und mit Hilfe von kontinuierlichen oder gepulsten Xenon- oder Kryptonlampen 22, 24 gepumpt.
Das Reflexionsvermögen R1 des Eintrittsspiegels 12 ist maximal bei 1,56 um, nämlich R1 ≥ 99,8%, während das Reflexionsvermögen des Austrittsspiegels R2 sich zwischen 95 und 99% bewegen kann.
Die Energie oder die Austrittsleistung dieses Lasers bei 1,56 um ändert sich linear mit der Energie oder der von den Lampen emittierten Leistung.

Beispiel 3

Eine Platte der Dicke 5 mm wird senkrecht zur Achse des Ziehens b des Kristalls Nr. 5 geschnitten, anschließend poliert. Ein Stab des Durchmessers 5 mm wird dann durch Kernbohren in Richtung der Achse b hergestellt und für den Bereich 1,7-2,05 um antireflektierend behandelt. Dieser Stab wird nun in einen Resonator 2 gebracht, der mit dem in Fig. 1 dargestellten identisch ist, und mit Hilfe einer Laserdiode, die bei 0,791 um emittiert, gepumpt.
Die Fläche 12a des Eintrittsspiegels ist für 0,791 um antireflektierend behandelt. Das Reflexionsvermögen R1 des Eintrittsspiegels 12 muß im Bereich der Verstimmbarkeit des Lasers zwischen 1,7 und 2,05 um maximal sein, d.h. R1 ≥ 99,8%, während das Reflexionsvermögen des Austrittsspiegels R2 für diesen Wellenlängenbereich sich zwischen 92 und 99% bewegen kann.
Die Verstimmbarkeit des Laserbündels zwischen 1,7 und 2,05 um wird dank der Etalon-Platte 20 und/oder einem Lyot- Filter 18 erreicht, die ihrerseits zwischen 1,7 und 2,1 um antireflektierend behandelt sind.
Die von diesem Laser gelieferte Leistung ändert sich linear mit der von der Laserdiode emittierten Leistung und ist bei 1,7-1,96 um maximal. TABELLE I Matrix zur Aufnahme der Er³&spplus;-Ionen Phosphathaltige Gläser SiO&sub2;-Fasern Wellenlänge für TABELLE II Anfangszusammensetzung (MOL-%) Erhaltener Kristall

Claims

1. Laseremitter, gebildet durch ein einphasiges Mischsilikat aus Yttrium und Lanthanid, das folgende Formel (II) aufweist:

Y2-2x-2yEr2xYb2ySiO&sub5;

in der x und y Zahlen sind wie 0< x≤0,15 und 0≤y≤0,2.

2. Laseremitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß x die Gleichung 0,005≤x≤0,15 erfüllt.

3. Laseremitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß x die Gleichung 0,01≤x≤0,03 erfüllt.

4. Laseremitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß y die Gleichung 0,08≤y≤0,2 erfüllt.

5. Laseremitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikat die Formel Y1,98ER0,02SiO&sub5; aufweist.

6. Emitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikat die Formel Y1,74ER0,06Yb0,20SiO&sub5; aufweist.

7. Laseremitter, gebildet durch ein einphasiges Yttrium- und Lanthanide-Mischsilikat, das folgende Formel (III) aufweist:

Y2-2xTm2xSiO&sub5; (III)

in der x eine Zahl wie 0< x≤0,2 ist.

8. Emitter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß x die Gleichung 0,005≤x≤0,2 erfüllt.

9. Emitter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikat die Formel Y1,76Tm0,24SiO&sub5; aufweist.

10. Laser, umfassend einen Laserresonator (2), der einen lichtemittierenden Monokristall (4) einschließt, Verstärkungseinrichtungen (12, 14) des vom Monokristall ausgehenden Lichts, Austrittseinrichtungen (14) des Lichts aus dem Laserresonator und Einrichtungen für optisches Pumpen (6, 22, 24), dadurch gekennzeichnet, daß der Monokristall die folgende Formel (I) aufweist:

Y2-2x-2yM2xYb2ySiO&sub5; (I)

in der M ein Lanthanid darstellt, gewählt zwischen Erbium und Thulium, und x und y Zahlen wie 0< x≤0,2 und 0≤y≤0,2 darstellen.

11. Laser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum optischen Pumpen aus wenigstens einer Laserdiode bestehen.

12. Laser nach Anspruch 10 oder 11, wellenlängenmäßig abstimmbar im Infrarotbereich, dadurch gekennzeichnet, daß er Abstimmeinrichtungen umfaßt und dadurch, daß M Tr darstellt mit 0< x≤0,2 und y=0.

13. Laser nach Anspruch 10 oder 11, mit 1,55um emittierend, dadurch gekennzeichnet, daß M Er darstellt mit 0< x≤0,15 und 0≤y≤0,2.