DE69115021T2 - Laser mit gekoppelten optischen wellenleitern. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kohärente optische Quellen und insbesondere auf Festkörperlaser.
• Es wurden bereits Laser erfunden, die nach dem Prinzip einer Struktur mit einer Vielzahl von parallelen, optischen und untereinander seitlich gekoppelten Wellenleitern (optische Mehrwellenleiter-Struktur) funktionieren.
• Werden nun im Falle dieser Strukturen optische Wellenleiter sehr nah nebeneinander angeordnet, so kommt es zu einer gegenseitigen Kopplung der in einem Wellenleiter verlaufenden optischen Welle mit der optischen Welle der benachbarten Wellenleiter. Man kann nun durch entsprechendes Einwirken auf die gegenseitigen Kopplungen zwischen Wellenleitern, was in der Praxis bedeutet, daß die Abstände zwischen benachbarten Wellenleitern ganz präzise gewählt werden, am Ausgang kohärente optische Wellen mit einer elektrischen Feldverteilung, also einer Verteilung von Lichtenergie erhalten, die nicht nur einfach die Überlagerung der in jedem Wellenleiter erzeugten elektrischen Felder, sondern eine Zusammensetzung ist, die einem der Mehrwellenleiter-Struktur eigenen Fortpflanzungsmode entspricht.
• Während nebeneinander angeordnete, nicht miteinander gekoppelte Wellenleiter zu einer Verteilung von zwischen den Ausgängen der verschiedenen Wellenleiter gleichmäßig verteilter Lichtenergie führen würden, kann demzufolge die gegenseitige optische Kopplung eine ungleichförmige, eventuell im Zentrum konzentrierte Energieverteilung zur Folge haben, die beispielsweise die annähernde Form einer Gaußschen Verteilung aufweist. Eine derartige Struktur ist daher äußerst interessant, da sie die Konzentration der Energie ausgehend von einem im Raum verteilten Ausgang ermöglicht.
• Leider zeigt die Erfahrung, daß sich die praktische Realisierung sehr schwierig gestaltet. Es ist nämlich sehr schwer, die Abmessungen sowie die Homogenität der optischen Wellenleiter in den Griff zu bekommen, und es ist nicht wirklich gelungen, einen Laser auf diese Weise zu betreiben, mit einem tatsächlich einen eigenen, ausgehend von den individuellen Moden der unterschiedlichen Wellenleiter globalen Mode aufweisenden Strahl. Man erhält also keine genaue Energiekonzentration.
• Man hat es zum Beispiel mit Halbleiterlasern versucht, bei denen die Lichtemission durch das Einspeisen von Strömen in Verbindungen angeregt wird. Man stellt fest, daß die Stromeinspeisung die Brechungsindizes in den Wellenleitern verändert. Diese Indexänderungen führen zu einer Änderung der Phasen der optischen Wellen. Es gelingt nicht, in den verschiedenen Wellenleitern eine Verteilung von Phasen zu erzielen, die sich miteinander verbinden würden, um eine räumlich wie gewünscht verteilte Strahlintensität zu liefern.
• Die Erfindung schlägt ein Mittel zum Realisieren eines gemäß dem Prinzip der optischen Mehrwellenleiter-Strukturen arbeitenden und eine gewünschte Ausgangs-Verteilungsintensität aufweisenden Lasers vor.
• Gemäß der Erfindung wird ein Laser vorgeschlagen wie er im Anspruch 1 definiert ist.
• Dieser Laser weist zusammengefaßt eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, parallelen optischen Wellenleitern auf, die seitlich miteinander optisch gekoppelt sind, sowie Mittel zum individuellen Steuern des Brechungsindex in oder zwischen den verschiedenen Wellenleitern. Mit Hilfe dieser individuellen lokalen Steuerung der Indizes können die relativen Phasen der optischen Welle in den unterschiedlichen Wellenleitern und somit die gesamte Lichtstärkeverteilung am Ausgang der gekoppelten Struktur gesteuert werden.
• Die bevorzugte Realisierung sieht folgendermaßen aus: die optischen Wellenleiter werden aus einem elektrooptischen Material hergestellt, und es sind weiterhin in der Nähe der Wellenleiter angeordnete Steuerelektroden zum individuellen Steuern des Brechungsindex in den Wellenleitern sowie Mittel vorgesehen, um an diese Elektroden individuelle Potentiale in der Weise anzulegen, daß die relativen Phasen der Wellen in den verschiedenen Wellenleitern eingestellt werden. Diese Phaseneinstellung erfolgt mit Hilfe einer Einstellung des effektiven Brechungsindex in einem Wellenleiter; der Index des Wellenleiters ist auf Grund der Tatsache, daß der Wellenleiter aus elektrooptischen Material besteht, von dem an eine in der Nähe dieses Wellenleiters angeordnete Elektrode angelegtes Potential abhängig.
• In dieser Ausführung bilden die optischen Wellenleiter einen integralen Bestandteil des Resonanzhohlraumes, der einen Laser- Effekt erzeugt. Ebene Spiegel oder andere Reflexionsmittel werden an den Enden der Wellenleiter zur Bildung dieses Hohlraumes angeordnet.
• Auf diese Weise kann ein fester Laser in einem Substrat hergestellt werden, auf dem optische Wellenleiter in einem Material gebildet sind, das angeregtes Licht aussenden kann, vorausgesetzt, daß dieses Material elektrooptische Eigenschaften, d.h. in der Praxis also einen steuerbaren effektiven Brechungsindex aufweist.
• Das mit Neodym (Nd: LiNbO&sub3;) dotierte Lithiumniobat ist zum Beispiel ein anregbares festes und außerdem elektrooptisches Material, was bedeutet, daß sein Brechungsindex elektrisch gesteuert werden kann.
• Es können ganz allgemein andere Materialien mit elektrooptischen Eigenschaften verwendet werden, wenn sie die Möglichkeit bieten, optische Wellenleiter herzustellen und wenn sie dotiert werden können, um die Laseremission zu ermöglichen. Dies setzt in der Regel voraus, daß das Material kristallin und für die Wellenlänge des Laserüberganges und ebenso, wenn die Emission mit Hilfe eines Pumplasers angeregt wird, für die Wellenlänge des Pumplasers transparent ist. Das Lithiumtantalat ist ein Beispiel für ein derartiges Material.
• In einer besonderen Ausführung werden an den Enden der Wellenleiter ebene Spiegel zur Bildung eines Laserhohlraumes angeordnet.
• In einer weiteren Ausführung werden die Spiegel an den Enden der Wellenleiter durch verteilte Braggsche Gitter ersetzt, wobei diese Gitter die bekannte Eigenschaft aufweisen, die elektromagnetischen Wellen bei einer besonderen Wellenlänge (gleich dem Doppelten des Schrittes des verteilten Gitters dividiert durch den effektiven Brechungsindex in den Wellenleitern) zu reflektieren.
• Für die Erregung des Lasers können entweder individuelle oder gekoppelte (Mehrband-Laserdiode) Pumplaserdioden verwendet werden. Verwendet man voneinander getrennte individuelle Dioden, so werden diese vorzugsweise mit den Eingängen der Mehrwellenleiter-Laserstruktur der Erfindung mittels einer Übertragüngsoptik mit optischen Wellenleitern verbunden.
• In einer Ausführungsvariante erstrecken sich nicht alle Wellenleiter der Mehrwellenleiter-Laserstruktur zwischen den den Laserhohlraum bildenden Spiegeln. Sie sind jedoch trotzdem alle untereinander gekoppelt.
• Weitere Eigenschaften sowie Vorteile der Erfindung werden anhand der nun folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erstellt wurde, deutlicher hervorgehen, in diesen zeigen:
• - Figur 1 eine optische Mehrwellenleiter-Struktur;
• - Figur 2 elektrische Feldkonfigurationen am Ausgang der Struktur der Figur 1 für nicht gekoppelte (2a) sowie für gekoppelte (2b) Wellenleiter;
• - Figur 3 eine Mehrwellenleiter-Laserstruktur gemäß der Erfindung;
• - Figur 4 mögliche Verteilungen (4a und 4b) des elektrischen Feldes am Ausgang der Struktur der Figur 3;
• - Figur 5 eine Ausführung mit Braggschen Spiegeln in verteilten Gittern;
• - Figur 6 eine Ausführung mit Erregung durch eine Mehrband-Laserdiode;
• - Figur 7 eine Ausführung mit Erregung durch individuelle Laserdioden mit einer Übertragungsoptik in geführter Optik;
• - Figur 8 eine Ausführung mit Erregung durch eine einzelne Diode, mit einer geführten Optik mit zwischen dieser Diode und der Mehrwellenleiter-Laserstruktur der Erfindung gekoppelten Wellenleitern;
• - Figur 9 eine Ausführung der Mehrwellenleiter-Laserstruktur mit Wellenleitern, die sich nicht zwischen den beiden den Laserhohlraum bildenden Spiegeln erstrecken;
• - Figur 10 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
• In Figur 1 ist ein kristallines, beispielsweise aus Lithiumniobat bestehendes Substrat 10 dargestellt, in welchem nebeneinander angeordnete optische Wellenleiter 12 gebildet wurden. Diese Wellenleiter werden zum Beispiel durch Dotieren von länglichen Bändern geringer Breite (in der Größenordnung der Emissionswellenlänge des herzustellenden Lasers, beispielsweise von einigen Mikrometern für eine Wellenlänge von etwa 1 Mikrometer) realisiert. Diese länglichen Bänder weisen nach dem Dotieren (zum Beispiel Dotieren mit Titan oder Protonenaustausch) einen Brechungsindex n1 auf, welcher größer ist als der Index n des Kristalls, in dem die Bänder gebildet werden. Sie bilden infolgedessen optische Wellenleiter. Ihre Anzahl kann einige Einheiten mit mehreren Zehn oder auch mehr betragen.
• Spiegel M1, M2 werden an den Enden des Kristalls, getrennt durch ein Vielfaches der Wellenlänge des Lasers angeordnet, wobei diese Spiegel für diese Wellenlänge reflektierend sind, um einen Laserhohlraum mit einer Länge von beispielsweise einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern auszubilden.
• Die optischen Wellenleiter werden, um emissionsfähig zu sein, zum Beispiel mit Neodym dotiert, und die Emission wird durch einen hinter einem dieser Spiegel (M2) angeordneten Pumplaser LP angeregt. Dieser Spiegel M2 muß für die Wellenlänge des Pumplasers transparent sein, während er für das Licht des Neodym-Lasers reflektierend ist. Eine derartige Struktur entspricht in der Realität einer Vielzahl von individuellen Lasern, von denen jeder durch einen der Wellenleiter, die Spiegelabschnitte, die ihn umschließen sowie einen gegenüber diesem Wellenleiter emittierenden Pumplaser oder ein Pumplaserelement gebildet sind.
• Die elektrische Feldverteilung am Ausgang dieser Struktur ist diejenige der Figur 2a in dem Fall, in welchem die Wellenleiter nicht durch die abklingenden Wellen optisch gekoppelt sind (zum Beispiel weil diese Wellenleiter zu weit voneinander entfernt liegen); jeder Wellenleiter breitet eine Welle mit einem diesem Wellenleiter entsprechenden Eigenmode aus. Die Feldverteilung E und folglich die Verteilung von Lichtintensität am Ausgang erfolgt auf regelmäßige Art und Weise zwischen den verschiedenen Wellenleitern. Es handelt sich in gewissem Sinn um eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Laserstrahlen, nicht aber um einen einzigen Laserstrahl.
• Nähert man nun die länglichen Bänder einander um eine Entfernung in der Größenordnung der Wellenlänge oder von einigen Wellenlängen, so erfolgt zwischen den Wellenleitern eine optische Kopplung, d.h., daß die die elektrischen Felder regelnden Maxwellschen Gleichungen nicht mehr durch die gleichen Grenzbedingungen definiert werden.
• Zwischen den Strahlen kommt es zur Wechselwirkung, das elektromagnetische Feld breitet sich mit einem Eigenmode aus und das elektrische Feld E weist eine Verteilung auf, die ganz wesentlich von der Verteilung der Figur 2a abweicht. In einer theoretischen, durchaus in Betracht zu ziehenden Konfiguration führen die Wechselwirkungen zwischen den optischen Wellen zu der in Figur 2b dargestellten Feldkonfiguration: hier erreicht die Energiekonzentration im Zentrum ihr Maximum. Die Struktur breitet die Energie entsprechend einem Eigenmode aus und nicht einfach entsprechend der Nebeneinanderanordnung der Moden der individuellen Wellenleiter, wie dies in Figur 2a der Fall ist. Alles verläuft so, als hätte man einen einzigen Laser mit einer Verteilung von breit verteilter Energie mit einer höheren Konzentration im Zentrum.
• Diese optimale Konfiguration existiert in Wirklichkeit jedoch nur dann, wenn sich die in jedem Wellenleiter fortpflanzenden optischen Wellen präzise zusammensetzen und der ausschlaggebende Faktor, der die Zusammensetzung der auf zwei gekoppelte Wellen zurückzuführenden elektrischen Felder bestimmt, die relative Phase dieser beiden Wellen ist.
• Wäre die Struktur mit gekoppelten Wellenleitern vollkommen, so könnte man durch entsprechende Wahl der Abmessungen sowie der Abstände der Wellenleiter in Abhängigkeit von den Brechungsindizes der Wellenleiter sowie der Zwischenräume, die diese voneinander trennen, auf einfache Weise ein zusammengesetztes elektrisches Feld erhalten, das die Verteilung der Figur 2b aufweist.
• Dies ist jedoch auf Grund der technologischen Einschränkungen nicht möglich: es gibt hinsichtlich der gewünschten Abmessungen Ausführungsungenauigkeiten sowie Material- und Dotierungsungleichartigkeiten etc., die in den ausgebreiteten Wellen unvorhergesehene relative Phasenänderungen zur Folge haben.
• Aus diesem Grund schlägt die Erfindung vor, den Wert des Brechungsindex der verschiedenen Wellenleiter (oder zumindest einige von ihnen) lokal und individuell zu steuern, wohlwissend, daß eine Änderung des Index zu einer Phasenänderung der ausgebreiteten Welle führt.
• In Figur 3 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt, welches darin besteht, auf jedem Wellenleiter oder in unmittelbarer Nähe dieses Wellenleiters eine Steuerelektrode anzuordnen, die eine elektrooptische Wirkung hat, d.h., daß sie in dem Wellenleiter (und nur in diesem Wellenleiter) eine Änderung des effektiven Brechungsindex des Fortpflanzungsbereiches hervorruft.
• Durch Anlegen eines geeigneten Potentials an jede Elektrode kann die Phase der ausgebreiteten Welle in dem entsprechenden Wellenleiter mit Bezug auf die Phasen in den anderen Wellenleitern gesteuert werden.
• Auf diese Weise können alle Phasenfehler berichtigt werden, die auf Ungleichartigkeiten der optischen Wellenleiter oder auf Präzisionsfehler bei den Abmessungen zurückzuführen wären.
• Diese Elektroden können aber auch verwendet werden, um das elektrische Feld am Ausgang der Struktur auf eine von der in Figur 2b dargestellten einfachsten Konfiguration abweichenden Art und Weise zu konfigurieren. Die Potentiale der Elektroden können nämlich dazu dienen, beispielsweise asymmetrische elektrische Feldkonfigurationen zu erzeugen, wie sie in den Figuren 4a oder 4b dargestellt sind.
• Die Zusammensetzung der elektrischen Felder in den gekoppelten Wellenleitern steht nämlich, wie es erklärt wurde, in direktem Zusammenhang mit den Phasen der Wellen in den individuellen Wellenleitern, und die Phasen werden von den an die Elektroden angelegten Potentiale auf Grund der elektrooptischen Eigenschaften des die Wellenleiter bildenden Materiales beeinflußt.
• Man erhält auf diese Weise eine sehr bedeutende Anwendung der Erfindung, die darin besteht, eine veränderliche Richtfähigkeit des Laserstrahles mit einer elektrischen Steuerung dieser Richtfähigkeit zu erhalten; diese Richtfähigkeit erhält man direkt im Inneren des Lasers und nicht durch eine stromabwärts des Lasers angeordnete optische Komponente.
• Im Fall der Figur 4a entspricht die Konfiguration von elektrischen Feldern direkt einem Laserstrahl mit entsprechend einer Keule verteilter Energie, deren Hauptausrichtung im Verhältnis zur Achse der parallelen optischen Wellenleiter axial nach links versetzt ist. Im Fall der Figur 4b ist der Strahl richtungsabhängig und nach rechts ausgerichtet.
• Mit einer veränderlichen Potentialkonfiguration kann, wenn es gewünscht wird, das Äquivalent einer Schwenkung des Laserstrahles durchgeführt werden, wobei sich die Richtung maximaler Intensität des Strahles mit den angelegten Potentialen ändert; diese Schwenkung entspricht der elektronischen Schwenkung in den Radarantennen, bei denen eine Emissions-Richtfähigkeitsschwenkung mittels einer geeigneten Phasenverschiebung der von den einzelnen, nahe beieinander befindlichen Antennen ausgesendeten Frequenzen erhalten wird.
• Die unsymmetrische Konfiguration des elektrischen Feldes in unmittelbarer Nähe des Ausganges der Wellenleiter der Struktur entspricht in der Tat einem Richtstrahlungsdiagramm im entfernten Feld mit einer gegenüber der Achse versetzten Keule.
• Die Elektroden 14, mit Hilfe derer die jeweiligen individuellen Fortpflanzungsphasen in den verschiedenen Wellenleitern 12 verändert werden sollen, können entweder direkt unterhalb der Wellenleiter oder zwischen den Wellenleitern angeordnet werden.
• Für die Realisierung des Laserhohlraumes in der Struktur gemäß der Erfindung mit einer Vielzahl von optischen Wellenleitern gibt es mehrere Lösungen. Eine der Lösungen liegt in der Verwendung von an den Enden der Wellenleiter angebrachten Spiegeln, die durch ein Vielfaches der Wellenlänge der Laseremission (in etwa 1,084 Mikrometer für einen Neodym-Laser) voneinander getrennt sind. Die Spiegel können zusammengesetzt oder direkt an den Enden der Struktur angebracht werden.
• Der Spiegel M2 ist durch einen für die Wellenlänge des Pumplasers LP erhöhten Durchlässigkeitsfaktor gekennzeichnet, während er für die Wellenlänge der Laseremission einen maximalen Reflexionskoeffizienten aufweist. Der Spiegel M1 weist einen in Abhängigkeit von der Größe des für den Hohlraum gewünschten Überspannungskoeffizienten, unter Berücksichtigung des Gewinnes und der Verluste dieses Hohlraumes, eingestellten Reflexionskoeffizienten auf.
• Eine andere Art und Weise, den Laserhohlraum zu bilden, besteht darin, die Spiegel durch auf die Struktur aufgesetzte verteilte Gitter zu ersetzten, die die gleiche Funktion wie die Spiegel haben, d.h., daß sie in der Lage sind, eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmen Wellenlänge nach hinten zurückzustrahlen. In Figur 5 ist die Verwendung derartiger Gitter 16 und 18 an jedem Ende der Struktur schematisch dargestellt; der Schritt p des Gitters wird gleich dem Produkt aus der Lambdawellenlänge des zu reflektierenden Lichtes und der Hälfte des effektiven Brechungsindex neff in der Struktur für den dieser Struktur eigenen Mode bei der betrachteten Wellenlänge gewählt. Die Elektroden 14, mit Hilfe derer der Eigenfortpflanzungsmode verändert werden kann, werden entlang der Wellenleiter zwischen den Gittern 16 und 18 angeordnet.
• Das Pumpen der Struktur erfolgt vorzugsweise ausgehend von einer Laserdiode oder einer Gesamtheit von Laserdioden. Die Emissionswellenlänge der Pumpdioden befindet sich in Resonanz mit dem Absorptionsband des verwendeten Ions seltener Erden (zum Beispiel 0,814 Mikrometer für Neodym in Form von in Lithiumniobat eingefügtem Nd³&spplus;). Um genau diese Wellenlänge in den Pumplaserdioden zu erhalten, werden die Zusammensetzungen sowie die Dicken der Halbleiterschichten auf der Basis des die Dioden bildenden Galliumaluminiumarsenids überprüft. Es können auch Laserdioden mit einer Vielzahl von Quantenmulden verwendet werden.
• Die Kopplung der Pumpwelle mit der Mehrwellenleiter-Laserstruktur kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Die erste Möglichkeit besteht darin, eine Mehrbandlaserdiode zu verwenden, deren Größe des Eigenmodes sich am besten derjenigen des Eigenmodes der Mehrwellenleiter-Struktur bei der Pumpwellenlänge anpaßt. Man kann eine Kopplungsoptik bei der Pumpwellenlänge verwenden, die diese beiden Moden einander anpaßt. Eine derartige Mehrbanddioden-Struktur 20 ist in Figur 6 dargestellt. Die Elektroden der Mehrwellenleiter-Struktur sind in dieser Figur zur Vereinfachung nicht abgebildet.
• Eine weitere Methode beruht auf der Verwendung einer Übertragungsoptik (Figur 7), die Pumplaserdioden 22 (seitlich voneinander getrennt, also untereinander nicht gekoppelt) miteinander verbindet oder einer Mehrband-Laserdiode am Eingang der Mehrwellenleiter-Laserstruktur der Erfindung. Diese Übertragungsoptik weist optische Wellenleiter 24 auf, deren (auf der Seite der Laserdioden 22 oder der Mehrband-Laserdiode) stromaufwärts gelegener Teil 24b den Pumplaserdioden 22 gegenüberliegt und die sich soweit annähern (Figur 7) oder voneinander entfernen, bis sich ihr ovaler Teil 24a (auf der Seite der Mehrwellenleiter-Struktur der Erfindung) gegenüber den von dem Substrat 10 getragenen optischen Wellenleitern 12 befindet. Das aus den Dioden 22 ausgetretene und die Wellenleiter 24 passierende Pumplaserlicht geht durch den Spiegel M2 hindurch und wird anschließend die zum Dotieren verwendete seltene Erde der Wellenleiter 12 der erfindungsgemäßen Laserstruktur anregen. Diese Lösung eignet sich für den Fall, daß die Pumpwelle ausgehend von einer Gesamtheit von untereinander unabhängigen Lichtquellen oder einer Mehrbanddiode gebildet wird, deren Eigenmode von demjenigen der Mehrwellenleiter-Laserstruktur bei der Pumpwellenlänge abweicht. Der Eigenmode am Ausgang der Übertragungsoptik mit Wellenleitern 24 wird vorzugsweise gleich dem Eigenmode des Laserwellenleiters 10, 12 bei der Pumpwellenlänge gewählt. In Figur 7 sind die Elektroden 14 nicht dargestellt.
• Eine dritte Lösung (Figur 8) besteht darin, eine integrierte Übertragungsoptik mit zwischen einer individuellen Laserdiode 26 und der Mehrwellenleiter-Struktur der Erfindung gekoppelten Wellenleitern zu verwenden. Die einzige Laserdiode sendet eine Pumplaserstrahlung in Richtung eines Endes eines ersten Wellenleiters 28 aus, dessen anderes Ende seitlich mit weiteren Wellenleitern 30 gekoppelt ist, die ihrerseits wiederum seitlich mit anderen Wellenleitern 32 gekoppelt sind, etc. Durch gegenseitige Kopplung verteilt sich die eingespeiste Energie zwischen diesen verschiedenen Wellenleitern, die gemeinsam das Äquivalent einer integrierten optischen Linse bilden; die Ausgänge dieser Wellenleiter 30, 32, etc. sind gegenüber den Eingängen der Wellenleiter der Mehrwellenleiter-Laserstruktur der Erfindung angeordnet. Auch hier sind die Elektroden 14 zum Steuern der Phasen, die dazu dienen den gewünschten Fortpflanzungsmode zu erzeugen, nicht dargestellt.
• In einer weiteren, in Figur 9 dargestellten Ausführung weist die gekoppelte Mehrwellenleiter-Laserstruktur mit Superfortpflanzungsmode Wellenleiter auf, die jeweils kürzer sind als die Entfernung, welche die den Laserhohlraum bildenden Spiegel M1 und M2 voneinander trennt. Einige Wellenleiter gelangen in unmittelbare Nähe des Spiegels M2, um die Pumplaserwelle zu empfangen (zum Beispiel der Wellenleiter 36 der Figur 9), sie erstrecken sich jedoch nicht bis hin zu dem anderen Spiegel.
• Andere Wellenleiter, wie beispielsweise der Wellenleiter 38, erstrecken sich bis in die Nähe des Spiegels M1 auf der Seite des Ausganges der Struktur, nicht aber bis zu dem Eingangsspiegel M2. Die Wellenleiter 36 sowie die Wellenleiter 38 sind untereinander gekoppelt und die aufeindanderfolgenden, sich zwischen den beiden Spiegeln erstreckenden gekoppelten Wellenleiter bilden Hohlräume aus, in welchen die Laserresonanz entstehen kann. Auch in diesem Fall dienen die Elektroden dazu, die Phasen zu ändern, um den Supermode der Laserausbreitung der Struktur einstellen zu können.
• In einer weiteren, in Figur 10 dargestellten Ausführung, enthält die gekoppelte Mehrwellenleiter-Laserstruktur Wellenleiter, die jeweils kürzer sind als die Entfernung, welche die den Laserhohlraum bildenden Spiegel M1 und M2 voneinander trennt.
• In dieser Ausführung gelangen alle Wellenleiter in unmittelbare Nähe des Spiegels M2, um die Pumplaserwelle zu empfangen, sie erstrecken sich jedoch - mit Ausnahme eines Wellenleiters (vorzugsweise des zentral angeordneten Wellenleiters) - nicht bis zu dem anderen Spiegel. Die Länge jedes Wellenleiters wird derart gewählt, daß man ausgehend von einer gleichmäßigen Energieverteilung in den Wellenleitern auf der Ebene des Spiegels M2 und bei der Laserwellenlänge, in dem zentral befindlichen, sich bis zu dem Spiegel M1 erstreckenden Wellenleiter ein Maximum an Energie gewinnt. Die Energie verteilt sich durch gegenseitige Kopplung zwischen den Wellenleitern, die das Äquivalent einer integrierten optischen Linse bilden. Auch in diesem Fall dienen die Elektroden dazu, die Phasen zu verändern, um die schrittweise Übertragung der Energie in dem zentralen Wellenleiter zu optimieren.
• Diese Vorrichtung bietet die Möglichkeit, die aufgrund der Erhöhung der Anzahl von Pumpquellen in einem Eintypen-Laserwellenleiter verfügbare Leistung zu erhöhen. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn man den Ausgang des Lasers (auf der Ebene des Spiegels M1) mit einem Eintypen-Lichtwellenleiter koppeln möchte, oder wenn versucht wird, die Frequenz der sich in dem zentral befindlichen Wellenleiter ausbreitenden Laserenergie zu verdoppeln (Erzeugung von grüner Strahlung mit 0,54 um im Fall des 1,084 um aussendenden Lasermateriales Nd: LiNbO&sub3;).

Claims (11)

1. Laserstruktur mit mehreren nebeneinander angeordneten optischen Wellenleitern (12), die seitlich optisch gekoppelt sind und in einem festen elektrooptischen Substrat (10) angebracht sind und angeregtes Licht aussenden können, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum einzelnen Steuern der Brechungsindizes in den verschiedenen Wellenleitern oder zwischen den Wellenleitern Steuerelektroden (14) aufweist.

2. Laserstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um an diese Elektroden individuelle Potentiale in der Weise anzulegen, daß die relativen Phasen der Wellen in den verschiedenen Wellenleitern eingestellt werden.

3. Laserstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Wellenleiter einen integralen Bestandteil eines Resonanzhohlraums bilden, der einen Laser-Effekt erzeugt.

4. Laserstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Struktur zur Bildung dieses Hohlraums ebene Spiegel (M1, M2) angebracht sind.

5. Laserstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Struktur verteilte reflektierende Gitter (16, 18) angebracht sind.

6. Laserstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein mit Neodym dotierter Kristall ist.

7. Laserstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Lithiumniobat oder Lithiumtantalat besteht.

8. Laserstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe eines Pumplasers (20) angeregt wird, der an einem Ende der Struktur angebracht ist oder mit dieser Struktur über eine Übertragungsoptik (22, 24) mit optischen Wellenleiten gekoppelt ist.

9. Laserstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gekoppelten Wellenleiter zwischen zwei reflektierenden Spiegeln angeordnet sind, wobei gewisse Wellenleiter eine Länge haben, die kleiner als der Abstand zwischen den Spiegeln ist.

10. Laserstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden über den Wellenleitern angeordnet sind.

11. Laserstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zwischen den Wellenleitern angeordnet sind.