DE69127315T2

DE69127315T2 - Vorrichtung zum Pumpen eines schwach absorbierenden Lasermediums

Info

Publication number: DE69127315T2
Application number: DE1991627315
Authority: DE
Inventors: Douglas William Anthon; John Hamilton Clark; Leo Francis Johnson
Original assignee: ATX Telecom Systems Inc
Current assignee: Scientific Atlanta LLC
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2011-05-14
Also published as: EP0457523A2; DE69127315D1; JPH04229690A; EP0457523A3; EP0457523B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung bezieht sich auf den generellen Gegenstand Festkörperlaser und insbesondere auf ein Lasersystem, in dem ein schwach absorbierendes Material von einem anderen Laser gepumpt wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wenn ein Festkörperlaser dazu verwendet wird, einen anderen Festkörperlaser zu pumpen, ist es für einen wirkungsvollen Betrieb wichtig, daß im wesentlichen alle Pumpphotonen von dem zweiten Lasermaterial absorbiert werden. Das ist herkömmlicherweise erreicht worden, indem das Lasermaterial lang genug gemacht worden ist, daß mehr als 90º des Lichts der Pumpwellenlänge in einem einzigen Durchlauf durch das Material absorbiert wird. Das ist nicht immer praktisch bei schwach absorbierenden Materialien (d. h. solchen Materialien, bei denen die Absorption nur ein paar Prozent pro Zentimeter beträgt). Ausreichend große Stücke des Lasermaterials können nicht erwerbbar sein oder die Verluste, die durch den langen Laserstab hervorgerufen werden, können nicht akzeptabel sein. Einfache Techniken zur Erhöhung der Absorption des Materials (z. B. Erhöhung der aktiven Ionenkonzentration) sind normalerweise nicht durchführbar, da sie normalerweise inakzeptable physikalische Konsequenzen aufweisen, wie eine Reduktion der Lebensdauer der angeregten Zustände. Deshalb sind alternative Techniken für ein effektives Pumpen dieser schwach absorbierenden Materialien wünschenswert.
Die potentiellen medizinischen Anwendungen für 3 mm-Laser haben eine Suche nach effektiven Hochleistungs-Festkörperquellen angespornt. Zum Beispiel ist ein Holmium-Laserbetrieb in einer Anzahl von verschiedenen Wirtsmaterialien gezeigt worden, der ein Blitzlicht-Pumpen verwendet. Die niedrigsten Schwellen sind bei der Verwendung von mit Holmium dotiertem Yttrium-Aluminium-Perowskit (YAlO&sub3;) oder Ho:YAP beobachtet worden. Über Emission in Ho:YAF ist bei 2,92 mm und 3,02 mm bei dem &sup5;I&sub6; &sup5;I&sub7; Übergang berichtet worden.
Über resonatorinternes Laserpumpen, das die 1,08 mm Linie eines Nd:YAP Lasers verwendet, um einen Ho:YAP Stab zu pumpen, ist berichtet worden. S. R. Bowman, W. S. Rabinovich, A. P. Bowman und B. J. Feldman, "Laser Pumped 3 mm Ho:YAlO&sub3; Laser", Annual Meeting of Optical Society of America, Session TU04, 16. Oktober 1989. Speziell wurde eine Ho:YAP-Stange innerhalb des Resonators eines blitzlichtgepumpten Nd:YAP-Lasers plaziert, dessen Resonatorverluste, neben der Stange, gering waren. Weil die Stange der dominierende Verlust in dem Nd:YAP-Resonatorwar, hat sie nach vielen Durchläufen das meiste des Pumplichtes absorbiert. In und unter einem leichten Winkel zu der Achse des 1,08 mm Nd:YAP Laserresonators angeordnet wurde ein getrennter Resonator verwendet, der die HO:YAP-Stange enthält. Es wurde Emission bei 2,92 mm wie auch bei einer neuen Linie bei 2,85 mm beobachtet. Die 2,85 mm-Linie war sehr empfindlich auf Absorption von atmosphärischem Wasser und funktionierte nur gut, wenn der Laser mit trockenem Stickstoff gereinigt wurde. In einem nicht optimierten Resonator wurden Neigungseffektivitäten von 4% relativ zu dem 1,08 µm Fumpen und eine maximale Ausgangsenergie von 8 mJ beobachtet.
Die physikalische Größe des Systems Yon Bowman et al. ist relativ groß (z. B. 6,3 mm mal 75 mm Größe der Holmiumdotierten Laserstange). Hochleistungsdichten wurden erfordert und, wegen der Geometrie, wurde das Ho:YAP Wirtsmaterial nicht effektiv genutzt. Die Schwellenwarenebenfalls relativ hoch.
Erbium ist ein Material von praktischen Interesse, weil es verwendet werden kann, optische Strahlung von 1154 mm, die gut innerhalb eines "augen-sicheren" Bereiches liegt, zu erzeugen. Ein Yb, Er:Glaslaser, der von einer Blitzlampe gepumpt wird, hat einen Energiewirkungsgrad in der Größenordnung von 0,3 bis 0,5 Prozent. Im, Gegensatz dazu sind Energieumwandlungswirkungsgrade von Erbium, das unter optimalen Bedingungen von Ytterbium gepumpt wird, vorhergesagt worden, die in der Größenordnung von 40 bis 50 Prozent liegen. Snitzer & Woodcock, "Applied Physics Letters", Band 6, Seite 45 (1965). Gläser, die mit Yb und Er aktiviert wurden und mit einem Nd Laser in der Nähe von 1060 nm gepumpt wurden, sind von Gapontsev et al. untersucht worden, und es wurden gute Wirkungsgrade beobachtet. Optics. Comm. 46 (1983) 226. Das Pumpen von Yb, das eine 860 nm Diode in einem Faserlaser verwendet, ist von W. L. Barnes et al. untersucht worden. "Er³&spplus; - Yb³&spplus; und Er³&spplus; Doped Fiber Lasers", Journal of Lightwave Tech., Band 7, No. 10, Okt. 1989 auf Seite 1461.
Ein Barium-Alumo-Metaphosphat-Glas, das mit 1,5 x 10²¹ cm³ Yb³&spplus; Ionen und 2,5 x 10¹&sup9; cm³ Er³&spplus; Ionen aktiviert worden ist, ist ebenfalls studiert worden. "Effective 1,054 - 1,54 µ Stimulated Emission Conversion", V. P. Gapontsev et al., JETP Letters (1973) 18, S. 251-253. In dieser Untersuchung wurde ein im allgemeinen rechtwinkliges aktives Yb³&spplus; - Er³&spplus; Element verwendet. Es hatte einen Querschnitt von 10 mm mal 14 mm und eine Länge von 70 mm mit zwei gegenüberliegenden Flächen, die um 45 Grad geneigt sind. Es wurde in einem Resonator plaziert, der zwei aktive Elemente aus LGS-40 Phosphatglas in der Form von im wesentlichen rechteckigen Platten umfaßt, die einen 10 mm mal 32 mm Querschnittsbereich, eine Länge von 280 mm und Flächen, die im Brewster-Winkel geschnitten sind, aufweisen. Die zwei Phosphatglaselemente wurden relativ zu dem Yb³&spplus; - Er³&spplus; Element symmetrisch angeordnet.
Es wäre wünschenswert, Lasermaterialien zu verwenden, die weniger stark absorbierend und/oder viel dünner sind als diese, die in einem konventionellen Extra-Resonator-System verwendet werden. Falls ein wirksames Pumpen in einer Intra-Resonator-Geometrie erreicht werden kann, würden viele potentiell wertvolle Materialien für eine Verwendung verfügbar werden, und viele der Probleme, die mit physikalisch großen Systemen verbunden sind, würden vermindert werden. Darüber hinaus würde es möglich werden, die Niedrigenergie-Vorteile von Laserdioden auszunutzen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Laservorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung istes, eine kompakte, energiewirkungsvolle Laservorrichtung zur Verfügung zu stellen, die durch einen niedrige Schwelle für die Anregung gekennzeichnet ist.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Intraresonator Laservorrichtung zur Verfügung zu stellen, die zwei laseraktive Materialien umfaßt, wobei die Leistung, die von dem zweiten Material absorbiert wird, vergleichbar ist mit dem optimalen Auskoppeln des Lasers, der das erste laseraktive Material umfaßt.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen diodengepumpten Nd:YAG Laser zur Verfügung zu stellen, der ein Yb aktiviertes Er:Glas pumpt, um eine optische Strahlung von 1,55 mm zu erzeugen, der so wenig Komponenten wie möglich verwendet und eine einfache Geometrie verwendet.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung zur Verfügung gestellt, die die Merkmale des Anspruches 1 hat. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 2 zur Verfügung gestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Submillimeterplatte eines Yb, Er:Phosphatglases von einer Nd:YAG Laserquelle gepumpt, die von einer Laserdiode, die bei etwa 800 nm arbeitet, gepumpt wird. Die Platte ist angeordnet, um an einer Seite (d. h,. der Eingangsseite) die Ausgabe des Nd:YAG Lasers zu empfangen, und ist an der gegenüberliegenden Seite (d. h. der Seite, die am weitesten von dem Nd:YAG Laser oder der Ausgangsseite entfernt ist) für eine hohe Reflexion bei der laseraktiven Wellenlänge des Nd:YAG Lasers (z. B. etwa 1060 nm) beschichtet ist. Die Eingangsseite ist ebenfalls für eine hohe Reflexion bei etwa 1,5 Mikrometer beschichtet. Deshalb ist die Platte in dem Laserresonator des Nd:YAG Lasers und in ihrem eigenen Laserresonator angeordnet.
Die Praxis des Intraresonatorpumpens gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein großes Potential als ein Weg zum Ausdehnen der Anzahl von Lasersystemen, die mit Laserdiodenpumpen verwendet werden können. Es macht es auch vernünftig, die Verwendung von solch schwierigen Systemen wie 3- Niveau Laser oder Aufwärts-Überführungs-Laser (up-conversion laser) in Erwägung zu ziehen. Die Fachleute werden die vielen wünschenswerten und kommerziell wichtigen Eigenschaften solch eines Lasers bereitwillig zu schätzen wissen.
Viele andere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung, die darin erklärten Ausführungsbeispiele, die Ansprüche und die begleitenden Zeichnungen einfach offensichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figuren 2A und 2B sind schematische Diagramme von zusätzlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Während diese Erfindung für Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen geeignet ist, werden einige spezielle Ausführungsformen der Erfindung in den Zeichnungen gezeigt und hier beschrieben. Es soll jedoch verstanden werden, daß die vorliegende Offenbarung als Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung angesehen werden soll und sie nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen, die gezeigt werden, zu beschränken.
Die Verwendung von Blitzlampen, lichtemittierenden Dioden (wie hierin verwendet, umfaßt dieser Ausdruck superlumineszierende Dioden und superlumineszierende Diodenanordnungen) und Laserdioden (wie hierin verwendet, umfaßt dieser Ausdruck Laserdiodenanordnungen), um ein festes laseraktives Material optisch zu pumpen oder anzuregen, ist wohlbekannt. Konventionelle lichtemittierende Dioden und Laserdioden sind jetzt verfügbar, die, als eine Funktion der Zusammensetzung, eine Ausgangsstrahlung, die eine Wellenlänge über einen Bereich von etwa 630 nm bis etwa 1600 nm aufweist, erzeugen. Jede solche Vorrichtung, die eine optische Pumpstrahlung einer Wellenlänge erzeugt, die wirksam ist, eine laseraktives Material zu pumpen, kann bei der Ausführung dieser Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann die Wellenlänge der Ausgangsstrahlung einer Vorrichtung, die auf GaInP basiert, von etwa 630 bis etwa 700 nm durch eine Variation der Zusammensetzung der Vorrichtung verändert werden. Auf ähnliche Weise kann die Wellenlänge der Ausgangsstrahlung einer Vorrichtung, die auf GaAlAs basiert, von etwa 750 bis etwa 900 nm durch eine Variation der Zusammensetzung der Vorrichtung verändert werden. Auf InGaAlP basierende Vorrichtungen können verwendet werden, um eine Strahlung in dem Wellenlängenbereich von etwa 1000 bis etwa 1600 nm durch die Verwendung ähnlicher Vorgehensweisen zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für die Verwendung eines Festkörperlasers (d. h. des ersten Lasers oder des Pumplasers) offenbart, um effizient ein zweites laseraktives Festkörpermaterial in einer Konfiguration zu pumpen, in der das zweite laseraktive Festkörpermaterial innerhalb des Resonators des ersten Lasers positioniert ist. In dieser Anordnung bildet die gepumpte Laserleistung, die von dem laseraktiven Material des zweiten Lasers absorbiert wird, die Auskopplung des Pumplasers; bevorzugt soll die gepumpte Laserleistung der optimalen Auskopplung des Pumplasers gleich gesetzt werden. Für einen ersten Laser, der zum Beispiel einen diodengepumpten Nd:YAG Laser umfaßt, ist die optimale Auskopplung typischerweise ein paar Prozent. Dies entspricht einer Absorption in dem zweiten laseraktiven Material, die viel schwächer ist als die konventionelle (d. h. wo es wünschenswert ist, in dem zweiten laseraktiven Festkörpermaterial eine Absorption von 90% oder mehr zu haben). Speziell kann ein zweiter Laser, der ein laseraktives Material verwendet, das eine Absorption nahe des Neodym (Nd) Laserüberganges bei etwa 946 nm, 1064 nm und 1320 nm aufweist, effizient gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung durch den ersten Laser gepumpt werden. Solch ein laseraktives Material beinhaltet eine Vielfalt von mit Ytterbium (Yb) aktivierten Materialien, die im Sichtbaren und im Infraroten Laserstrahlen aussenden, wie auch Erbium (Er), Holmium (Ho) und Thulium (Tm) enthaltende Materialien. In dem Fall, in dem die gepumpte Absorption relativ stark ist (z. B. Yb bei 946 nm), ist die Verwendung von sehr dü,nnem laseraktiven Material für den zweiten Laser praktisch. Dies bezieht sich auf extrem hohe Anregungsdichten, die sehr nützlich sein können in Fällen wie einem Drei-Niveau-Laser oder einem Aufwärts- Überführungs-Laser (up-conversion-laser), bei denen für einen effizienten Betrieb eine hohe Anregungsdichte notwendig ist. Zusätzlich ist das Pumpen außergewöhnlich gleichmäßig, weil die Intensität des Pumpstrahles innerhalb des gesamten zweiten laseraktiven Materials nahezu unverändert ist.
Das zweite laseraktive Material kann so gemacht sein, daß es in einem zweiten Resonator Laserstrahlen aussendet, der sowohl: (1) zum Teil definiert durch die optischen Instrumente, die für den Pumplaser verwendet werden, als auch (2) in einer getrennten physikalischen Struktur sein kann. Der zweite Fall ist allgemeiner, aber er erfordert einige Verfahren zum Trennen der zwei Wellenlängen und macht einen Abgleich von zwei Resonatoren erforderlich. Der erste Fall führt zu einigen sehr signifikanten Verminderungen der Komplexität des Systems, aber er erfordert, daß die beiden laseraktiven Materialien spektroskopisch kompatibel sind.

INTRARESONATORPUMPEN

Die Technik des Intraresonatorpumpens, die das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, wird am besten durch ein Beispiel dargestellt. Figur 1 zeigt eine Laservorrichtung 10, die ein laseraktives Yb-aktiviertes Er-Glas Material (alternativ als das zweite laseraktive Material oder als das Glas bezeichnet) 12, welches durch eine Strahlung gepumpt wird, die durch ein anderes laseraktives Material (alternativ als das erste laseraktive Material oder erster Laser bezeichnet) 14 (z. B. Nd:YLiF&sub4; oder Nd:YLF), das wiederum durch eine Laserdiodenquelle 16 durch optische Instrumente oder eine Bildanordnung 15 optisch gepumpt wird, erzeugt wird.
Die Laserdiodenanordnung 16 kann eine oder mehrere Licht aussendende Dioden oder Laserdioden umfassen.
Eine im höchsten Maße geeignete Laserdiodenquelle 16 umfaßt eine an einen Kühlkörper angebaute Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs)-Laserdiodenanordnung, die ein Licht aussendet, das eine Wellenlänge von etwa 808 nm hat. Der Kühlkörper kann einen passiven Charakter haben; der Kühlkörper kann jedoch auch einen thermoelektrischen Kühler umfassen, um zu helfen, die Laserdiodenanordnung auf einer konstanten Temperatur zu halten und dadurch einen optimalen Betrieb der Laserdiodenanordnung bei einer konstanten Wellenlänge sicherstellen.
Es soll verstanden werden, daß die Laserdiodenquelle 16 während des Betriebs an eine passende Energieversorgung angeschlossen ist. Zur Vereinfachung sind die elektrischen Zuführungen von der Laserdiodenanordnung, die zu einer Energieversorgung geleitet werden, und andere konventionelle Komponenten in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Die optischen Instrumente 15 dienen, dazu, Pumpstrahlung in das erste laseraktive Material 14 zu fokussieren. Diese Fokussierung führt zu einer hohen Pumpintensität und einer damit verbundenen hohen Photonenumwandlungsrate in den zwei laseraktiven Materialien 12 und 14. Die optischen Instrumente 15 können jegliche konventionelle Anordnungen zur Fokussierung von Licht umfassen, so, wie eine Gradientindexlinsen (GRIN), eine Ballinse, eine torische Linse oder eine Kombination von Linsen. Obwohl die Verwendung von konventionellen optischen Instrumenten 15 dargestellt ist, soll verstanden werden, daß konventionelle optische Instrumente nicht ein essentielles Element der Erfindung sind.
Falls eine Laserdiode als eine Laserdiodenquelle 16 verwendet wird, kann die Ausgangsfläche oder das Ende der Laserdiodenquelle in einer muffengekuppelten Verbindung zu der Eingangsfläche des ersten laseraktiven Materials 14 ohne die Verwendung von optischen Instrumenten 15 angeordnet sein. Wie hierin verwendet, ist "muffengekuppelt" so definiert, daß es eine Verbindung meint, die ausreichend nah ist, so daß ein divergenter Strahl der optischen Pumpstrahlung, die von der Laserdiodenquelle 16 ausstrahlt, ein Modenvolumen innerhalb des ersten laseraktiven Materials 14 mit einer ausreichend kleine transversalen Querschnittsfläche optisch pumpt, um im wesentlichen nur einen Laserbetrieb in einem single-transversalen Modus (d. h. TEM&sub0;&sub0;- Modus Betrieb) in dem laseraktiven Material zu unterstützen.
Ein passendes laseraktives Material, 14 beinhaltet Festkörper, die aus der Gruppe, die aus glasigen und kristallinen Wirtsmaterialien, die mit einem aktivem Material dotiert sind, und Substanzen, bei denen das aktive Material eine stöchiometrische Komponente des laseraktiven Materials ist, ausgewählt ist, ist aber nicht auf diese beschränkt. Sehr geeignete laseraktive Materialien beinhalten Ionen des Chroms, Titans und der seltenen Erdmetalle, sind aber nicht auf diese beschränkt. Sehr geeignete laseraktive Materialien 14 beinhalten: mit Neodym dotiertes YAG (d. h. Yttriumaluminiumgranat (Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2;) oder Nd:YAG; mit Neodym dotiertes YAlO&sub3; oder Nd:YAP, mit Neodym dotiertes YLiF&sub4; (YLF), mit Neodym dotiertes Gd&sub3;Sc&sub2;Al&sub3;O&sub1;&sub2; (GGG); mit Neodym dotiertes Gd&sub3;Sc&sub2;Ga&sub3;O&sub1;&sub2; (GSGG) oder Gd&sub3;Sc&sub2;Al&sub3;O&sub1;&sub2; (GSAG), Neodym- Pentaphosphat, Neodymaluminium-Borat (NAB) und Lithium- Neodym-Tetraphosphat (LNP).
Als ein spezielles Beispiel ist mit Neodym dotiertes YAG ein im hohen Maße geeignetes laseraktives Material 14 für ein Verwendung in Kombination mit einer Laserdiodenquelle 16, die Licht erzeugt, das eine Wellenlänge von etwa 808 nm hat. Mit Neodym dotiertes YAG kann,, wenn es mit Licht dieser Wellenlänge gepumpt wird, ein Licht emittieren, das entweder eine Wellenlänge von etwa 1064 nm oder von etwa 1320 nm hat.
Ein simultaner Betrieb von zwei laseraktiven Materialien in dem selben Resonator wird ermöglicht, wenn: (1) das pumpende Lasermaterial 14 im wesentlichen durchsichtig für die Wellenlänge ist, die von dem gepumpten Lasermaterial 12 emittiert wird; (2) die Absorption in dem gepumpten Lasermaterial 12 bei einer Pumpwellenlänge bevorzugt vergleichbar mit oder im wesentlichen gleichwertig mit der optimalen Auskupplung des Pumplasers 14 ist; und (3) es bei allen Laserwellenlängen in allen laseraktiven Materialien keine signifikanten zusätzlichen Verluste, (z. B. solche durch Absorption in angeregten Zuständen oder ESA) gibt.
Speziell stellt Figur 1 ein erstes laseraktives Material 14 in der Form einer plankonvexen Nd:YLF Lasersstange dar, die von einer Laserdiodenquelle 16 mit 792 nm durch optische Instrumente 15 gepumpt wird. Ein Ende 14a (d. h. hier das linke Ende oder flache Ende) der Stange 14 ist für eine hohe Reflexion (HR) bei 1047 nm und bei 1540 nm und für eine hohe Durchlässigkeit (HT) bei 792 nm beschichtet; das rechte Ende oder das gekrümmte Ende 14b ist für 1047 nm und 1540 nm antireflex-beschichtet (AR) Der Radius, des gekrümmten Endes 14b ist zu 10 mm gewählt worden, so daß, wenn es mit einer verspiegelten Fläche 12b kombiniert wird, ein Laserresonator gebildet wird, der einen Modus von ungefähr 100 mm Radius aufweist. Die Stablänge war etwa 3 mm.
Dem gekrümmten Ende 14b gegenüber ist das zweite laseraktive Material 12 in der Form eines Stückes Erbium-Ytterbium-Phosphatglas angeordnet, das etwas eine Dicke von 0,7 mm aufweist und an der angrenzenden oder inneren Fläche für 1047 nm und 1540 nm AR-beschichtet. Das laseraktive Glasmaterial 12 kann auch unbeschichtet und relativ zu der Längsachse des Resonators im Brewster-Winkel ausgerichtet sein oder es kann unbeschichtet als ein normales Einfallsetalon eingesetzt werden; diese Hilfsmittel können die Verwendung von einigen relativ schwierigen zweifarbigen oder dichroitischen Beschichtungen vermeiden.
Die Dicke und Ytterbiumkonzentration des laseraktiven Glasmaterials 12 sind so gewählt worden, daß die Umlaufabsorption (round trip absorption) ungefähr 2% bei 1047 nm beträgt. Die Fachleute werden erkennen, daß ein Verlust in dieser Größenordnung das ist, was gefordert ist, um ein optimales Auskoppeln eines Nd:YLF Lasers 14 zu erreichen. Die Wellenlängenabhängigkeit dieses Absorptionsverlus tes kann ausreichend sein, den Neodymlaser 14 in den Betrieb bei einem Übergang längerer Wellenlänge zu zwingen. Bei Nd:YLF sind diese Übergänge nahe 1071 nm, wo noch erkennbare Yb-Absorption vorliegt. Es können einige Justierungen der Länge des Glases erforderlich sein, um das Pumpen bei dieser Wellenlänge zu re-optimieren. Ein optimal ausgekoppelter 1047 nm Laser 14, der von einer 200 mW Laserdiodenquelle 16 gepumpt wird, erzeugt typischerweise 50 mW; ein ähnlicher Leistungswert wird in das laseraktive Glasmaterial 12 eingekoppelt. Wenn man dies mit der Lebenszeit von Erbium von etwa 8 msec, einem Modus-Radius von 100 mm und mit einer Weglänge von etwa 1 mm in dem laseraktiven Glasmaterial 12 kombiniert, beträgt die absorbierte Energie etwa 13 J cm³, was den angeregten 7x10¹&sup9; Atomen cm³ entspricht. Dies entspricht der gesamten Erbium Atomkonzentration bei 0,7% Erbium. Dies hat bewiesen, ausreichend zu sein, um eine Inversionspopulation bei den 0,3% bis 0,5% Erbiumkonzentrationen, die in solchen Gläsern typischerweise verwendet werden, sicher zu stellen. Eine Reduzierung des Strahldurchmessers kann noch höhere Pumpdichten erzeugen.
Die Ausbeute in dem zweiten laseraktiven Material 12 ist in dieser Situation relativ klein. Die Umlaufausbeute für eine voll invertierte Population in einem 0,7% Erbiumglas 12 einer Dicke von 1 mm würde nur bei etwa 10% liegen. Wegen Sättigungs-, Bleich- und Aufwärts-Überführungs-Effekten wird die tatsächlich erreichbare Inversion etwas niedriger sein. A. G. Murzin et al., "Some Features of Laser Excitation of Ytterbium-Erbium Glases", Sov. J. Quantum Electronics, 15 (3), März 1985. Deshalb muß däs Lasersystem konstruiert sein, um mit Ausbeuten von nur ein paar Prozent in dem zweiten laseraktiven Material 12 zu arbeiten. Die Ausbeute kann sowohl durch Erhöhung der Pumpintensität als auch der Anzahl der Erbiumatome in dem Strahl gesteigert werden. Es mögen einige Justierungen der Erbiumkonzentration und der Probenlänge erforderlich sein, um die optimale Ausführung für eine gegebene Pumpintensität zu finden. Jedoch ist eine der größten Schwierigkeiten bei der Ausrichtung eines Lasers niedriger Ausbeute mit dieser Konstruktion beseitigt worden. Weil die beiden Laser sich denselben Resonator teilen und so koaxial ausgerichtet sind, ist der Erbiumlaser 12 automatisch mit seinem Pumplaser ausgerichtet.
Die rechte oder äußere Fläche 12b des Glases 12 bildet einen Spiegel oder eine Auskopplungsanordnung. Bei einem Lasersystem, das bei beiden Wellenlängen läuft, würde dies einfach ein flacher Spiegel sein, der für eine hohe Reflektivität bei 1047 nm und für eine gewisse Durchlässigkeit bei etwa 1540 nm beschichtet ist. Dies wird eine Ausgabe einer kontinuierlichen Welle (CW) bei etwa 1540 nm ergeben.
Ein sehr zufriedenstellendes Er-Glas Lasermaterials 12 ist ein Phosphatglas mit einer Yb-Konzentration von 1,5x10²¹ cm&supmin;³ und einer Er-Konzentration von 5,0x10¹&sup9; cm-3. Dieses Material arbeitet als ein Drei-Niveau-Laser bei einer "augensicheren" Wellenlänge von 1540 nm. Wegen dem langen Wellenlängenschwanz (wavelength tail) der Yb-Absorption gibt es eine schwache Absorption in solchen Gläsern bei der Betriebswellenlänge von 1047 nm des Nd:YLF Lasers 14. Typische Absorptionskoeffizienten bei der Nd Laserwellenlänge sind: 0,070 cm&supmin;¹ bei 1047 nm und 0,020 cm&supmin;¹ bei 1064 nm. Eine Vielfalt von ähnlichen Gläsern sind kommerziell, verfügbar und haben ähnliche Eigenschaften.
Die Vorrichtung 10, die in Figur 1 gezeigt ist, verwendet die Yb-Absorption in dem Glas 12 als die Auskopplung des ND:YLF Lasers 14. In dem Fall eines CW (kontinuierlichen) Nd:YLF Lasers, der von einer Laserdiodenquelle 16 mit ein paar hundert Milliwatt gepumpt wird, werden die Fachleute erkennen; daß die optimale Auskopplung vergleichbar mit oder über 1% liegt. Ein Einsetzen eines 0,72 mm dicken Stückes des oben beschriebenen Yb:Er-Glases 12 in den Resonator wird zu einer Absorption führen, die zu diesem Koppeln äquivalent ist. Die erforderliche Dicke des laseraktiven Materials oder des zweiten Absorbers 12 wird mit den Einzelheiten der Glaszusammensetzung und der Wahl des Nd Laserwirts variieren. Mit dem oben beschriebenen Yb, Er:Glas 12 und mit einem 1064 nm Nd:YAG Laser würde ein Stück Phosphatglas, das in der Dicke etwa 2,5 mm beträgt, erforderlich sein, den gleichen Effekt zu erzielen. Es existieren andere Gläser mit höheren Yb-Konzentrationen (und kürzeren Absorptionstiefen). Wegen der oben diskutierten Sättigungseffekte oder der Wellenlängenverschiebung des Nd Lasers, um bei einer höheren Wellenlänge zu arbeiten (d. h. wegen der Yb Absorption), kann die tatsächliche optimale Glasdicke etwas variieren.
Weil ein Er-Laser im wesentlichen ein Drei-Niveau-Laser ist, wird er normalerweise nicht als ein Kandidat für ein Laserdiodenpumpen in Erwägung gezogen. Jedoch ist die hier beschriebene Intraresonatorgeometrie wegen der Effektivität, mit der ein sehr kleines Volumen laseraktiven Materials angeregt wird, für diesen Systemtyp besonders vorteilhaft. Nahe an seinen instabilen Punkt geschoben, wird der Resonator, der in ABB. 1 gezeigt ist, eine 1/e² Strahl- Einschnürung "W" von 40 mm in dem laseraktiven Glasmaterial 12 zeigen. Das ergibt eine Pumpdichte von etwa 80 J/cm³. Das ist groß genug, um eine effizienten CW-Betrieb (kontinuierlichen Betrieb) sicher zu stellen.
Bei dem eigentlichen Betrieb wird erwartet, daß in dem Glas ein Bleichen stattfinden wird, so daß eine Absorption in stabilen Zuständen erzielt wird. Die optimale Glasdicke wird die sein, die zu einer teilweise gesättigten Absorption, gleich dem optimalen Auskoppeln, führt. In der Praxis heißt das, daß einige empirische Variationen der Glasdicke und der Auskopplung notwendig sein können, um eine optimale CW (kontinuierliche) Nutzleistung zu erzielen.
Figur 1 zeigt ein System, in dem der erste Laser 14 und der zweite Laser 12 sich denselben Resonator teilen. Dies funktioniert am besten, wenn das pumpenden laseraktive Wirtsmaterial des ersten Lasers 14 für die Wellenlänge, bei der der zweite Laser arbeitet, durchsichtig ist. Dies ist nicht für alle Nd beinhaltenden ersten laseraktiven Materialien bei etwa 1540 nm automatisch wahr. In vielen Wirtsmaterialien tritt der höchste Energieübergang des &sup4;I9/2 &sup4;I15/2 Absorptionsbandes in der Nähe dieser Wellenlänge auf. Jedoch existieren einige Wirte, die eine Kurzwellenlängenabsorptionskante unterhalb dieser Wellenlänge aufweisen. Diese beinhalten Nd:YVO&sub4; (1582 nm Absorptionskante, 1065 nm Lasern) und Nd:YLF (1555 nm Absorptionskante, 1047 nm Lasern) Beide Materialien zeigen exzellente diodengepumpte Effizienz.
Das YLF-Material des ersten Lasers 14 kann durch einige andere Laserwirtsmaterialien ersetzt werden, wie YAG. Jedoch wird YLF aus zwei Gründen bevorzugt. Mit 1047 nm ist es das Neodymlasermaterial mit der kürzesten Wellenlänge, das im Moment einfach verfügbar ist. Das optimiert die Überlagerung mit der Ytterbiumabsorption und verbessert die Pumpeffizienz des zweiten laseraktiven Materials 12. YLF ist auch deshalb vorteilhaft, weil es bei 1,54 mm durchsichtig ist. In den meisten anderen Laserwirten, wie YAG, sind die Aufspaltungen der &sup4;I9,2 und &sup4;I15/2 niveaus des Neodyms so, daß es etwas Absorption bei 1,54 mm gibt; dieses Problem ist bei YLF vermieden. Darüber hinaus gibt es in Neodym bei 1,54 mm keine nennenswerte Absorption in angeregten Zuständen (Excited State Absorbation, ESA).
Zum Schluß soll angemerkt werden, daß die Nd &sup4;I9/2 &sup4;I15/2 Absorptionsbänder in den meisten ersten laseraktiven Materialien 14 extrem schwach sind. Deshalb können die Absorptionsverluste, sogar in Wirten mit einer feststellbaren Absorption bei 1540 nm (z. B. Nd:YAG), beträchtlich geringer sein als die normalen Streuungsverluste in dem Material. Diese Kombination von Materialien ist auch in Bezug auf ESA vorteilhaft. Der Er &sup4;I13/2 &sup4;I9/2 Übergang, der durchaus denkbar Verluste bei 1047 nm hervorrufen kann, scheint bei einer leicht geringeren Energie als die Laserlinie zu sein. Ähnlich fällt die Er Emission zwischen die potentiell schwierigen Nd &sup4;F3/2 ²G7/2 und &sup4;F3/2 &sup4;G7/2 Absorptionen in angeregten Zustände (ESA).

GETRENNTE RESONATOREN

Getrennte Resonatoren sind in der Figur 2A gezeigt. Die vorangegangene Diskussion ist in Bezug auf die Verwendung der Laserdiodenquelle 16 und der optischen muffenkoppelnden Instrumente 15 gleichsam anwendbar; passende laseraktive Materialien, die Einstellung der Größe des zweiten laseraktiven Materials 12, damit es eine optische Strahlung in einer Menge absorbiert, die mit der optimalen Auskopplung vergleichbar ist, die Abwesenheit von signifikanten zusätzlichen Verlusten bei einer Wellenlänge, bei der jedes Material lasert, die Zusammensetzung des zweiten laseraktiven Materials und die Beschichtungen, die an dem ersten laseraktiven Material 14 angebracht werden. Wenn die Resonatoren getrennt werden, muß das erste laseraktive Material 14 nicht notwendigerweise in Bezug auf die Wellenlänge, die von dem zweiten laseraktiven Material emittiert wird, durchsichtig sein. Figur 2A stellt einen Aufbau für eine Trennung der zwei Laserresonatoren dar.
In Figur 2A ist die linke Fläche 14a (d. h. unter Verwendung der Orientierung der Zeichnung) des ersten laseraktiven Materials 14 (z. B. Nd:YAG) für HT (hohe Durchlässigkeit) bei 808 nm und für HR (hohe Reflektivität) bei 1064 nm und 1540 nm beschichtet. Eine Laserdiodenquelle (siehe z. B. Figur 1) wird verwendet, um die linke Fläche 14a des ersten laseraktiven Materials 14 bei 808 nm zu pumpen. Die rechte Fläche 14b ist für AR (Antireflexion) bei 1064 nm beschichtet worden. Das zweite laseraktive Material 12 (z. B. Yb, Er:Phosphatglas) ist zwischen dem ersten laseraktiven Material 14 und einem Spiegel und Auskoppler 20 plaziert. Das zweite laseraktive Material 12 hat, in einem Prototypsystem, eine Dicke von 0,72, mm und ist als ein Etalon ausgebildet. Die Seite 12a, angrenzend an das erste laseraktive Material 14 wurde für HT bei 1064 nm und für HR bei 1540 nm beschichtet. Die gegenüberliegende Seite 12b wurde für HR bei 1064 nm und für HT bei 1540 nm beschichtet. Auf diese Weise bilden die linke Fläche 14a des ersten laseraktiven Materials 14 und die rechte Seite 12b des zweiten laseraktiven Materials einen Resonator oder Laserresonator für das erste laseraktive Material, um bei 1064 nm zu lasern. Der Spiegel und Auskoppler 20 ist beschichtet, um bei 1064 nm HR zu zeigen und bei 1540 nm optisch durchsichtig zu sein. Auf diese Weise bilden die linke Fläche 12a des Yb, Er:Phosphatglases 12 und der Spiegel und Auskoppler 20 einen Resonator oder laserresonator für das Glas, um bei 1540 nm zu lasern. Es wurde eine Ausgangsleistung bei 1540 nm beobachtet, die 30 mW für eine Laser dioden Eingangsleistung von etwa 500 mW betrug. Es können dichroitische HR/AR Beschichtungen für die zwei Seiten 12a und 12b des Glases verwendet werden, um die zwei Wellenlängen zu trennen. Jedoch kann es sein, daß sie relativ schwierig zu bekommen sind. Solche Beschichtungen tendieren dazu, inakzeptable Verluste bei einer der zwei Frequenzen aufzuweisen. Trotzdem ist die Vorrichtung der Figur 2A reduziert worden um unter Verwendung eines Spiegels und Auskopplers 20 und der in den Zeichnungen gekennzeichneten Beschichtungen zu arbeiten.
Die Ausgangswellenlänge wurde bei etwa 1535 nm innerhalb eines Hülle, die 3 nm breit ist und 5 longitudinale Moden aufweist, zentriert. Es wurde ein stabiler CW-Betrieb erreicht. Bei optimaler Resonatorkonstruktion wurde kein Spiking beobachtet. Die Dicke des Glases betrug etwa 1 mm. Die Länge des Resonators über betrug bei der Prototypvorrichtung etwa vier Zoll. Für die fokussierende Optik wurde eine 0,29 Pitch-GRIN Linse verwendet. Die Krümmung des Spiegels 20 betrug 50 mm und die Krümmung der emittierenden Fläche 14b des ersten laseraktiven Materials betrug 20 mm. Das zweite laseraktive Material 12 war Schott LG-750 Glas, das eine Dotierung von, etwa 12,5% Yb und 0,5% Er aufweist.
Die reflektierende Beschichtung des Spiegels 20 kann durch einen Modenselektor ersetzt werden, um einen Ein-Frequenz- Betrieb zu erzeugen. Das kann zum Beispiel eine Metallfilmbeschichtung oder eine Etalon-Reflektor sein. Andere Modenselektoren beinhalten ein unbeschichtetes Etalon oder einen Lyotfilter. Dies ist in Figur 2B dargestellt. Das Erbiumglas 12 wird dann als eine Brewster-Platte verwendet. Zusätzlich ist ein Stück eines Quarzkristalls 19, der einige Millimeter dick ist, in einem Winkel vom etwa 45 Grad zu der Achse der Brewster-Platte in dem Resonator angeordnet. Der Quarzkristall 19 würde geschnitten werden, damit er sowohl bei 1047 nm als auch bei 1540 nm eine Ganzwellenplatte ist. Wenn der Resonator kurz genug ist (d. h. die Moden sind weit genug getrennt) 1 wird dies einen Ein-Modus-Betrieb bei einer oder bei beiden Wellenlängen hervorrufen. Ein Quarzkristall kann ebenfalls als eine Brewsterplatte verwendet werden; dies würde als ein konventioneller doppelbrechender Filter wirken, wie der, der normalerweise in einem Farbstofflaser verwendet wird.
Allgemein gesprochen ist die Technik der Figur 2A relativ gesehen schwieriger auszurichten als die Einzelresonator- Technik, die in der Figur 1 dargestellt ist. In diesem Fall ist es notwendig, das Modusvolumen des zweiten Lasers mit dem Pump(laser)fleck in dem zweiten, Laserwirtsmaterial zu überlappen. Jedoch ist dies nicht schwieriger, als einen typischen von einer Laserdiode gepumpten Festkörperlaser auszurichten, mit der Ausnahme von Systemen mit hohen Verlusten in den ungepumpten Bereichen. In diesem Fall ist es wichtig, eine gute Modenüberlagerung zwischen den zwei Lasern zu haben.
Die Technik des Intraresonatorpumpens, die hier beschrieben ist, ist konzeptionell ähnlich der der Intraresonatordopplung. In beiden Fällen ist eine relativ schwache Wechselwirkung durch das Mittel der hohen optischen Intensitäten, die in Laserresonatoren gefunden werden, effektiv genutzt worden. Der Intraresonatordopplungsprozeß wird durch die Tatsache, daß die Dopplung eine phasenempfindlicher Vorgang ist, kompliziert. Es können, wegen optischer parametrischer Prozesse, die die zweite harmonische Strahlung zurück in die fundamentale umwandeln, ungewöhnliche Rückkopplungseffekte und Instabilitäten auftreten. Diese Prozesse treten in dem Fall eines schwach absorbierenden Materials nicht auf und die Instabilitäten und das Rauschen, die Intraresonatordopplungsvorrichtungen belasten, treten nicht, auf.
Aus der vorangegangenen Beschreibung wird erkannt werden, daß den Fachleuten vielfältige Variationen, Alternativen und Modifikationen deutlich werden. Dementsprechend soll diese Beschreibung nur als veranschaulichend verstanden werden und sie ist für den Zweck, die Fachleute über die Art und Weise der Ausführung der Erfindung zu unterrichten. Es mögen verschiedene Veränderungen vorgenommen werden, Materialien ersetzt werden und Eigenschaften der Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel können Aufwärts-Überführungslaser (upconversion laser), die Yb verwenden, um die sichtbare Emission von Er, Ho und Tm zu aktivieren, verwendet werden. Derselbe Resonator, der in ABB. A, gezeigt ist, kann für diesen Zweck verwendet werden, weil Nd:YLF sowohl bei beim 551,5 nm Ho-Übergang als auch bei, der 670,9 nm Er-Linie relativ durchsichtig ist. Jedoch ist es keineswegs sicher, daß Grundzustandsabsorption oder Absorption in angeregten Zuständen nicht einen oder mehrere dieser Laser an dem Betrieb hindert. In diesem Fall kann der Resonator, der in Figur 1 gezeigt ist, nützlicher sein.
Die Laser, die in den Figuren 2A und 2B gezeigt sind, können in einer Vielzahl von Arten modifiziert werden, ohne die Pumpgeometrie zu beeinflussen. Zum Beispiel würde es durch den Einsatz zusätzlicher Elemente in den Laserresonatoren möglich sein, Q-Switch (Güteschaltung), Modusverriegelung, Modenselektion oder Intraresonator-Dopplung der gezeigten Laser zu bekommen. Es soll auch verstanden sein, daß die zuvor diskutierten Ausführungsbeispiele unterschiedliche Vorteile aufweisen, wenn sie so modifiziert werden. Zum Beispiel würde der Resonator, der in ABB. 2A gezeigt ist, wegen der Etalon-Effekte, die mit den parallelen Flächen des Laserstabes verbunden sind, nicht so gut für eine Modusverriegelung geeignet sein. Eine Q-Switch Version (Version mit Güteschaltung) des Resonators, der in Figur 2A gezeigt ist, ist reduziert worden, um unter Verwendung eines einfachen Q- Switch Chopper-Rades, das den Strahl in der Nähe der Fläche 12b schneidet, zu operieren.
Deshalb soll verstanden sein, daß verschiedenen Modifikationen, Alternativen, Variationen, etc. vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Es ist natürlich beabsichtigt, all diese Modifikationen, die innerhalb des Umfangs der Ansprüche betroffen sind, durch die angehängten Ansprüche zu umfassen.

Claims

1. Diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung (10)1 die umfaßt:

eine erste Laseranordnung, die einen ersten optischen Resonator (14a, 12b) und ein erstes laseraktives Festkörper material (14), das innerhalb des ersten optischen Resonators positioniert ist, beinhaltet, wobei die erste Laseranordnung entlang eines ersten optischen Weges optische Strahlung einer ersten Wellenlänge erzeugt, wenn sie durch eine Diodenpumpanordnung (16, 15) gepumpt wird; und

eine zweite Laseranordnung, die einen zweiten optischen Resonator (14a, 12b) und ein zweites laseraktives Festkörpermaterial (12), das innerhalb des zweiten optischen Resonators positioniert ist, beinhaltet, wobei die zweite Laseranordnung entlang eines zweiten optischen Weges optische Strahlung einer zweiten Wellenlänge erzeugt, wenn sie nur durch die Strahlung erster Wellenlänge von der ersten Laseranordnung gepumpt wird,

wobei die erste und die zweite Laseranordnung so konfiguriert sind, daß der erste und der zweite optische Weg wenigstens in dem gesamten zweiten laseraktiven Material kollinear sind, so daß der erste und der zweite optische Resonator zumindest teilweise überlappen und so daß das erste laseraktive Material innerhalb des zweiten optischen Resonators positioniert ist und das zweite laseraktive Material innerhalb des ersten optischen Resonators positioniert ist,

wobei das erste laseraktive Material für die zweite Wellenlänge im wesentlichen durchlässig ist, wobei das zweite laseraktive Material als ein Auskoppler für die erste Laseranordnung wirkt und wobei das zweite laseraktive Material eine ausreichende Dicke und Zusammensetzung aufweist, um die Strahlung erster Wellenlänge zu absorbieren, um ein optimales Auskoppeln für die erste Laseranordnung zu erzielen, und wobei das erste und das zweite laseraktive Material ausreichend geringe Verluste bei der ersten und der zweiten Wellenlänge aufgrund Absorption in angeregten Zuständen aufweisen, um einen Laserbetrieb in der Laservorrichtung zu erreichen.

2. Diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung, die umfaßt:

eine erste Laseranordnung, die einen ersten und einen zweiten Reflektor (14a, 12b), die einen ersten optischen Resonator definieren, und ein erstes laseraktives Festkörpermaterial (14), das innerhalb des ersten optischen Resonators positioniert ist, beinhaltet, wobei die erste Laseranordnung entlang eines ersten optischen Weges optische Strahlung einer ersten Wellenlänge erzeugt, wenn sie durch eine Diodenpumpanordnung (16, 15) gepumpt wird; und

eine zweite Laseranordnung, die einen dritten und einen vierten Reflektor (12a, 20), die einen zweiten optischen Resonator definieren, und ein zweites laseraktives Festkörpermaterial (12), das innerhalb des zweiten optischen Resonators positioniert ist, beinhaltet, wobei die zweite Laseranordnung entlang eines zweiten optischen Weges eine optische Strahlung einer zweiten Wellenlänge erzeugt, wenn sie nur durch die Strahlung erster Wellenlänge von der ersten Laseranordnung gepumpt wird,

wobei die erste und die zweite Laseranordnung konfiguriert sind, so daß der erste und der zweite optische Weg wenigstens innerhalb des gesamten zweiten laseraktiven Materials kollinear sind, so daß der erste und der zweite optische Resonator nur teilweise überlappen, wobei kein Reflektor eines der Resonatoren einen Reflektor des anderen Resonators bildet, und so daß das zweite laseraktive Material innerhalb des ersten optischen Resonators positioniert ist,

wobei das zweite laseraktive Material als der Auskoppler für die erste Laseranordnung wirkt, wobei das zweite laseraktive Material eine ausreichende Dicke und Zusammensetzung aufweist, um die Strahlung erster Wellenlänge zu absorbieren, um ein optimales Auskoppeln für die erste Laseranordnung zu erreichen, und wobei das zweite laseraktive Material ausreichend geringe Verluste aufgrund Absorption in angeregten Zuständen für die erste Wellenlänge aufweist, um einen Laserbetrieb in der zweiten Laseranordnung zu erzielen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite laseraktive Material ein mit seltenen Erdmetallen dotiertes Glas umfaßt, das zwei gegenüberliegende und parallele flache Flächen aufweist, wobei eine der Flächen eine für die erste und zweite wellenlänge hoch antireflektierende Beschichtung aufweist, wobei ihre gegenüberliegenden Fläche (12b) eine für die erste und zweite Wellenlänge hoch reflektierende Beschichtung hat, wobei die gegenüberliegende Fläche einen Teil sowohl des ersten als auch des zweiten optischen Resonators bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das zweite laseraktive Material ein mit seltenen Erd metallen dotiertes Glas umfaßt, das zwei gegenüberliegende und parallele Flächen aufweist, wobei eine der Flächen (12a) eine für die erste Wellenlänge hoch durchlässige Beschichtung und eine für die zweite Wellenlänge hoch reflektierende Beschichtung aufweist, wobei ihre gegenüberliegende Fläche (12b) eine für die zweite Wellenlänge hoch durchlässige Beschichtung und eine für die erste Wellenlänge hoch reflektierende Beschichtung aufweist, wobei die eine Fläche (12a) den dritten Reflektor des zweiten optischen Resonators bildet, wobei der dritte Reflektor an der Eingangsseite des zweiten laseraktiven Materials angeordnet ist, und die gegenüberliegende Fläche (12b) den zweiten Reflektor des ersten optischen Resonators bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der vierte Reflektor des zweiten optischen Resonators einen Spiegel (20), der außerhalb des ersten optischen Resonators angeordnet und für eine Reflexion optischer Strahlung der zweiten Wellenlänge angepaßt ist, umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Diodenpumpanordnung eine Strahlung, die eine Wellenlänge in dem Bereich von 630 nm bis 1600 nm aufweisti erzeugt und bei der das erste laseraktive Material aus solchen Materialien ausgewählt ist, die geeignet sind, durch eine Strahlung innerhalb dieses Bereiches der Wellenlänge gepumpt zu werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das erste laseraktive Material einen plankonvexen und dotierten Kristall umfaßt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus YAG, YVO&sub4; und YLF besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das zweite laseraktive Material ein mit seltenen Erdmetallen dotiertes Glas umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der das mit seltenen Erdmetallen dotierte Glas zu 0,01 Gew.-% bis 15Gew.-% Ytterbium und zu 0,01 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% ein Material umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Erbium, Holmium und Thulium besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das zweite laseraktive Material ein mit seltenen Erdmetallen dotiertes Phosphatglasetalon umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Etalon aus Yb-aktiviertem, Er-dotiertem Phosphatglas besteht, das an einer Fläche, die die Eingangsfläche fur die erste Wellenlänge ist, eine Beschichtung aufweist, die für eine hohe Reflektivität bei der zweiten Wellenlänge und für eine hohe Durchlässigkeit bei der ersten Wellenlänge angepaßt ist, und die an ihrer gegenüberliegenden Fläche für eine hohe Reflektivität bei der ersten Wellenlänge und für eine hohe Durchlässigkeit bei der zweiten Wellenlänge angepaßt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Diodenpumpanordnung eine optische Pumpstrählung von ungefähr 808 nm erzeugt, wobei die erste Wellenlänge ungefähr 1064 nm beträgt und wobei die zweite Wellenlänge ungefähr 1540 nm beträgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das optimale Auskoppeln 2% oder weniger beträgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das zweite laseraktive Material eine Dicke aufweist, die eine teilweise gesättigte Absorption bei der ersten Wellenlänge liefert, die im wesentlichen gleich dem optimalen Auskoppeln für das erste laseraktive Material ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein zusätzliches Element (19) verwendet wird, um sowohl Q-Switching, Modusverriegelung, Moduswahl oder Frequenzverdoppelung zu erreichen.