EP4662749A1 - Lichtquelle zum optischen pumpen eines laseraktiven mediums - Google Patents

Lichtquelle zum optischen pumpen eines laseraktiven mediums

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EP4662749A1
EP4662749A1 EP24706940.4A EP24706940A EP4662749A1 EP 4662749 A1 EP4662749 A1 EP 4662749A1 EP 24706940 A EP24706940 A EP 24706940A EP 4662749 A1 EP4662749 A1 EP 4662749A1
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EP
European Patent Office
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laser
light source
optical waveguide
individual beams
core optical
Prior art date
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Pending
Application number
EP24706940.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christopher ALESHIRE
César JÁUREGUI MISAS
Arno Klenke
Jens Limpert
Andreas TÜNNERMANN
Andreas Maier
Wim Leemans
Guido Palmer
Timo EICHNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Universitaet Hamburg
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Universitaet Hamburg
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU, Deutsches Elektronen Synchrotron DESY, GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH, Universitaet Hamburg, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06729—Peculiar transverse fibre profile
    • H01S3/06737—Fibre having multiple non-coaxial cores, e.g. multiple active cores or separate cores for pump and gain
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    • H01S3/0092—Nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
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    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
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    • H01S3/094049—Guiding of the pump light
    • H01S3/094053—Fibre coupled pump, e.g. delivering pump light using a fibre or a fibre bundle
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1618—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth ytterbium

Definitions

  • the invention relates to a light source for optically pumping a laser-active medium.
  • the invention relates to a laser system that uses such a light source.
  • Pump light sources are known in various designs from the state of the art. Laser-active media in lasers or in optical amplifiers often require a pump light source to generate optical amplification. When the pump light supplied by the pump light source is absorbed in the laser-active medium, a population inversion of electronic energy levels occurs. Possible pump light sources for doped solids as laser-active media include flash lamps, semiconductor light sources (light-emitting diodes or laser diodes) or solid-state laser systems with frequency conversion. The following requirements are placed on the pump light source:
  • the spectral emission characteristics of the pump light source must correspond to the absorption spectrum of the laser-active medium.
  • a spatial distribution of the population inversion that is as homogeneous as possible is desirable in order to achieve the most homogeneous optical amplification possible. •
  • the conversion efficiency of the pump light source is of great importance for high-performance applications.
  • Laser diodes have established themselves as pump light sources for laser systems due to their high efficiency and power.
  • certain wavelength ranges in combination with high power and brilliance of the pump light e.g. in the visible spectral range, are not yet accessible. This severely limits the use of laser diodes to generate a population inversion in, for example, titanium:sapphire-based laser systems.
  • flash lamps or (pulsed) solid-state lasers in combination with frequency doubling, e.g. based on Nd:YAG are usually used as pump light sources.
  • these offer only low efficiency in terms of converting electrical power into optical power, or they are limited in the pulse repetition frequency.
  • the invention solves this problem by a light source for optically pumping a laser-active medium, with a multi-core optical waveguide which comprises a plurality of light-guiding cores running along the longitudinal extension of the multi-core optical waveguide, a frequency converter connected downstream of the multi-core optical waveguide in the beam path, designed to convert individual beams emitted from the cores of the multi-core optical waveguide into frequency-converted individual beams in separate non-linear elements of the frequency converter which are respectively assigned to the individual individual beams, and a superposition optics designed to superimpose the frequency-converted individual beams in the laser-active medium.
  • the approach of the invention is based on the individual beams, ie the individual emissions from the cores of the multi-core waveguide (eg as Multicore fiber) to undergo spatially separated frequency conversion (eg by generating the second harmonic (SHG) in a nonlinear crystal) and finally to superpose the frequency-converted individual beams generated separately in the laser-active medium in order to optically pump it, ie to generate the desired population inversion.
  • the total available energy of the pump light results from the sum of the pulse energies of the individual beams due to the superposition.
  • Fiber optic systems are characterized by high efficiency and a simple and compact design.
  • the combination of fiber geometry and light guidance allows operation at high average powers and thus, in pulsed operation, high pulse repetition frequencies.
  • the size of the light-guiding area i.e. the core of the optical fiber, limits the achievable power or pulse energy through destruction, non-linear effects or other limiting effects.
  • Increasing the diameter of the optical fiber results in a reduction in beam quality due to the occurrence of a larger number of transverse modes in the optical fiber.
  • additional instabilities can occur due to the heat introduced.
  • pump light sources based on optical fibers with frequency conversion are not yet ideal for optically pumping a laser amplifier at high power (and pulse energy).
  • the necessary frequency conversion requires good beam quality, especially beam stability and beam homogeneity, for a high conversion efficiency, which cannot be achieved with conventional systems.
  • the invention proposes parallelization by using a multi-core optical waveguide (multi-core fiber), which comprises a plurality of light-guiding cores.
  • multi-core fiber which comprises a plurality of light-guiding cores.
  • Each of these cores only has to withstand a portion of the total (average) power and pulse energy. Accordingly, a high quality of the individual beams emitted by the individual cores can be achieved.
  • the individual beams are fed to the various non-linear elements for frequency conversion.
  • a separate non-linear element is provided for each individual beam, ie it is assigned only to this individual beam (1:1 assignment). Due to the high beam quality of the individual beams, the efficiency of the frequency conversion in the individual non-linear elements is high.
  • any limitation of the respective element e.g. due to heat input or destruction
  • power scaling can be achieved with the number of cores.
  • One advantage of the multi-core optical fiber compared to the use of a multi-mode optical fiber with equivalent achievable power/pulse energy is the significantly longer Rayleigh length of the individual beams, which enables high intensities to be maintained over longer distances in the non-linear elements and thus in turn a higher conversion efficiency.
  • the frequency-converted individual beams generated are superimposed in the laser-active medium in order to optically pump it.
  • the superimposition optics of the light source according to the invention are used for this purpose.
  • the superimposition optics can be implemented using suitable optical components or simply using a free beam guide, which does not require any optical components specifically provided for this purpose.
  • the superimposition of the independent frequency-converted individual beams results in an intensity profile in the laser-active medium as the sum of the spatial and temporal intensity distributions of the frequency-converted individual beams, regardless of the phase of the individual beams, which reduces temporal fluctuations and avoids the need for phase control in the individual beams.
  • the superimposition can be adapted to the shape and dimension of the desired pumping area in the laser-active medium using the superimposition optics.
  • the individual beams are generated independently of one another in the multi-core optical waveguide, a homogenization or an adjustment of the beam profile superimposed from the individual beams to a target beam profile can take place in the spatial and temporal domain, even if the beam profiles of the individual beams differ from one another randomly or in a controlled manner.
  • the individual beam profiles of the individual beams before and after the spatially separate frequency conversion can also differ from one another.
  • the individual emissions of the individual beams can also have different temporal characteristics.
  • the use of multi-mode light-guiding cores allows both the individual cores and the frequency conversion to be operated at higher power or pulse energy, although a certain loss of efficiency in the frequency conversion can be accepted.
  • the mentioned deviations of the frequency-converted individual beams can also be introduced in a targeted manner (e.g. by emission at different wavelengths from the different cores, different polarizations from core to core, pulse durations or pulse energies) in order to manipulate the properties of the superposition of the frequency-converted individual beams and, for example, to adapt them to a target state.
  • a modulator can be provided, for example, which is designed to modulate the individual beams independently of one another in terms of amplitude, phase and/or polarization.
  • a controller can be provided to control the modulator in accordance with a predetermined target illumination of the laser-active medium by the individual beams superimposed therein.
  • the non-linear elements are formed by essentially spatially separate regions of a non-linear medium, in particular by different, spaced-apart sections of a (single, i.e. monolithic) non-linear crystal.
  • a single i.e. monolithic
  • an imaging optics can be provided in the beam path between the multi-core optical waveguide and the frequency converter, which is designed to image the individual beams emitted from the cores of the multi-core optical waveguide onto the non-linear elements assigned to them.
  • the cores of the multi-core optical waveguide can be doped with rare earth ions, in particular with ytterbium ions or neodymium ions, whereby the multi-core optical waveguide is designed to optically amplify the light propagating along the cores.
  • the multi-core optical waveguide must itself be optically pumped, for example by light from a laser diode coupled into a cladding of the multi-core optical waveguide surrounding the cores.
  • the wavelength of the light propagating in the multi-core optical waveguide can be 1000 nm to 1100 nm, preferably 1030 nm.
  • the wavelength of the individual beams then generated by frequency doubling can be 500 nm to 550 nm, preferably 515 nm.
  • the light generated in this way at 515 nm, for example, is ideally suited for optically pumping a titanium:sapphire crystal as a laser-active medium (e.g. a Ti:Sa laser) at high power and high efficiency.
  • the light source can be implemented as a laser in whose laser resonator the multi-core optical waveguide is located, the cores of the multi-core optical waveguide forming the laser medium of the laser.
  • An optical amplifier for amplifying the light can be connected downstream of the laser, which comprises a further multi-core waveguide with a plurality of cores, the cores of the further multi-core waveguide doped with rare earth ions, which guide the individual beams emitted by the laser, forming the amplification medium of the additional optical amplifier.
  • the laser can emit pulsed laser radiation as light, in particular by Q-switching, by cavity dumping or by amplitude modulation outside the laser resonator.
  • the pulse duration of the pulsed laser radiation is, for example, in the nanosecond range, in particular in the range from 10 ns to 100 ns.
  • the temporal pulse shape of the laser pulses can be essentially rectangular.
  • Such pulsed laser radiation (generated in the laser, for example, at approx. 1030 nm and frequency doubled to approx. 515 nm) is ideally suited for optically pumping a titanium:sapphire crystal at high power.
  • the light source of the invention can be used as a pump light source in a laser system having a laser resonator with a laser-active medium located therein, wherein the pump light source or several such pump light sources optically pump the laser-active medium in parallel.
  • the invention also relates to a method for optically pumping a laser-active medium, comprising the following method steps: optically amplifying light in a multi-core optical waveguide comprising a plurality of cores doped with rare earth ions running along the longitudinal extent of the multi-core optical waveguide, which guide the light,
  • Fig. 1 schematic representation of a pump light source according to the invention as a block diagram
  • Fig. 2 schematic representation of a pump light source according to the invention as a block diagram with modulator
  • Fig. 3 schematic representation of a pump light source according to the invention as a block diagram with modulator and amplifier
  • Fig. 4 Refractive index profile of a core in a multi-core waveguide of a pump light source according to the invention and the resulting spatial beam profile.
  • Fig. 1 shows a pump light source according to the invention with a multi-core optical waveguide 1, which comprises a plurality of laser light-emitting cores 2 running along the longitudinal extent of the multi-core optical waveguide 1.
  • the cores 2 are embedded in a common jacket 3 of the multi-core optical waveguide 1 and spaced apart from one another. Outside the jacket 3, the multi-core optical waveguide can be surrounded by further layers (not shown) (e.g. as protection or to ensure mechanical stability).
  • a frequency converter 4 in the form of a non-linear crystal e.g.
  • the distance between two adjacent individual beams 5 should be greater than the diameter (1/e 2 diameter) of the individual beams 5.
  • the non-linear crystal 4 simultaneously forms a superposition optics due to the resulting free beam guidance of the frequency-converted individual beams 6, through which the frequency-converted individual beams 6 are superimposed in a laser-active medium 7, which is (optionally) located in a laser resonator formed by end mirrors 8, in order to optically pump the laser-active medium 7.
  • a laser beam 9 is generated in the process.
  • an imaging optics 10 consisting of two lenses is provided in order to image the individual beams 5 emitted from the cores 2 of the multi-core optical waveguide 1 onto the areas of the non-linear crystal 4 assigned to them.
  • the image scale defines the size and thus also the light intensity in the spatially separated areas in the non-linear crystal 4. This degree of design freedom can be used to optimize the conversion efficiency.
  • a separation (not shown for reasons of clarity) is carried out the primary radiation, ie the radiation at the wavelength of the individual beams 5 before frequency conversion, from the frequency-converted radiation 6 before the superposition of the spatially separated frequency-converted individual beams 6 by free beam propagation. It is also conceivable to superpose two temporally synchronized frequency-converted arrays of individual beams 6 of orthogonal polarization on a polarizer (not shown). Additional optical imaging by suitable superposition optics can be used to generate the beam profile appropriate for the laser-active medium 7 and thus generate an optimal population inversion in this.
  • the pump light source comprises a pulsed seed laser 11.
  • the seed laser 11 is based on a multi-core waveguide 1 doped with ytterbium ions as the laser medium. Pulse operation is achieved by the method of Q-switching, cavity dumping or by external modulation.
  • a modulator 12 can be integrated into the seed laser 11. Alternatively or additionally, an external modulator 13 can be provided. With the seed laser 11, spatially separated, independent individual beams at a wavelength of approx. 1 pm can be generated in the individual cores 2 of the multi-core waveguide 1 with a pulse duration of a few nanoseconds, but also longer pulses in the millisecond range.
  • the external modulator 13 can be advantageous in order to shape the individual pump light pulses in time, thereby compensating for saturation-related pulse shaping in any subsequent optical amplifier and ultimately having temporal rectangular pulses available for the frequency conversion in the frequency converter 4. This increases the conversion efficiency.
  • a spatial flat-top profile of the spatially separated regions in the nonlinear crystal 4 is advantageous for the efficiency of the frequency conversion (see Fig. 1 ). This can be achieved by adapting the refractive index profile of the individual cores 2 of the multi-core optical waveguide 1.
  • the left diagram in Fig. 4 outlines a possible refractive index profile (refractive index n as a function of the radius r of an individual core) and the transverse eigensolution propagating therein (right diagram illustrating the light intensity in the cross section of the individual beam).
  • the beam profile is close to a flat-top profile.
  • the spatially separated emitted individual beams of the seed laser 11 can optionally be amplified in an optical amplifier 14 with another laser-active multi-core optical waveguide 1 to high pulse energy and high average power, as shown in Fig. 3.
  • the cores 2 of the multi-core optical waveguide 1 guide the laser light in multiple modes, whereby this is designed in such a way that the quality of the emitted individual beams 5 is nevertheless almost diffraction-limited.
  • a taper (a narrowing of the individual cores 2 (not shown) can achieve a dominant amplification of the transverse fundamental mode in each core 2 at the input of the multi-core waveguide 1 in the seed laser 11 or in the optical amplifier 14.
  • the light source according to the invention can be used not only as a pump light source, but also for other purposes, e.g. for laser material processing.
  • the frequency conversion by generating the second harmonic described in connection with the embodiments is a selected example adapted to the application case “pumping a Ti:Sa laser crystal”.
  • the approach of the invention also allows other frequency conversion processes, e.g. the generation of the third harmonic (THG) and thus the generation of UV light.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums (7). Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte, insbesondere effizientere Pumplichtquelle bereit zu stellen, deren Pumplicht durch nichtlineare Frequenzkonversion erzeugt wird. Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass die Lichtquelle einen Mehrkern-Lichtwellenleiter (1) umfasst, der eine Mehrzahl von entlang der Längserstreckung des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1) verlaufenden, Licht führenden Kernen (2) umfasst. Dem Mehrkern-Lichtwellenleiter (1) ist im Strahlverlauf ein Frequenzkonverter (4) nachgeschaltet, der dazu eingerichtet ist, aus den Kernen (2) des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1) emittierte Einzelstrahlen (5) in voneinander separaten, den einzelnen Einzelstrahlen (5) jeweils zugeordneten nichtlinearen Elementen des Frequenzkonverters (4) in frequenzkonvertierte Einzelstrahlen (6) umzuwandeln. Eine Überlagerungsoptik ist dazu vorgesehen, die frequenzkonvertierten Einzelstrahlen (6) in dem laseraktiven Medium (7) zu überlagern, um dieses dadurch optisch zu pumpen. Schließlich betrifft die Erfindung ein Lasersystem, das eine solche Lichtquelle als Pumplichtquelle verwendet, sowie ein Verfahren zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums (7).

Description

Lichtquelle zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums
Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Lasersystem, das eine solche Lichtquelle nutzt.
Pumplichtquellen sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Laseraktive Medien in Lasern oder in optischen Verstärkern benötigen zur Erzeugung der optischen Verstärkung häufig eine Pumplichtquelle. Bei der Absorption des von der Pumplichtquelle gelieferten Pumplichts in dem laseraktiven Medium kommt es zu einer Besetzungsinversion von elektronischen Energieniveaus. Als Pumplichtquellen für dotierte Festkörper als laseraktive Medien kommen z.B. Blitzlampen, Halbleiterlichtquellen (Leuchtdioden oder Laserdioden) oder auch festkörperbasierte Lasersysteme mit Frequenzkonversion in Frage. Dabei werden folgende Anforderungen an die Pumplichtquelle gestellt:
• Die spektrale Emissionscharakteristik der Pumplichtquelle muss zu dem Absorptionsspektrum des laseraktiven Mediums korrespondieren.
Eine möglichst homogene räumliche Verteilung der Besetzungsinversion ist erstrebenswert, um eine möglichst homogene optische Verstärkung zu erzielen. • Bei der Verwendung von Pumplichtquellen mit Frequenzkonversion des Pumplichts ist für Hochleistungsanwendungen die Konversionseffizienz der Pumplichtquelle von hoher Bedeutung.
Laserdioden haben sich aufgrund ihrer hohen Effizienz und Leistung als Pumplichtquellen für Lasersysteme etabliert. Allerdings sind bestimmte Wellenlängenbereiche in Verbindung mit hoher Leistung und Brillanz des Pumplichts, z.B. im sichtbaren Spektralbereich, bisher nicht zugänglich. Damit ist die Verwendung von Laserdioden zur Erzeugung einer Besetzungsinversion bei z.B. Titan: Saphir-basierten Lasersystemen stark eingeschränkt. Stattdessen werden meistens Blitzlampen oder (gepulste) Festkörperlaser in Kombination mit einer Frequenzverdoppelung, z.B. basierend auf Nd:YAG, als Pumplichtquellen verwendet. Diese bieten jedoch nur eine geringe Effizienz, was die Umsetzung der elektrischen Leistung in optische Leistung angeht, oder sie sind in der Pulsfolgefrequenz beschränkt.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Pumplichtquelle bereit zu stellen, deren Pumplicht durch nichtlineare Frequenzkonversion erzeugt wird.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine Lichtquelle zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums, mit einem Mehrkern-Lichtwellenleiter, der eine Mehrzahl von entlang der Längserstreckung des Mehrkern-Lichtwellenleiters verlaufenden, lichtführenden Kernen umfasst, einem dem Mehrkern-Lichtwellenleiter im Strahlverlauf nachgeschalteten Frequenzkonverter, dazu eingerichtet, aus den Kernen des Mehrkern-Lichtwellenleiters emittierte Einzelstrahlen in voneinander separaten, den einzelnen Einzelstrahlen jeweils zugeordneten nichtlinearen Elementen des Frequenzkonverters in frequenzkonvertierte Einzelstrahlen umzuwandeln, und einer Überlagerungsoptik, dazu eingerichtet, die frequenzkonvertierten Einzelstrahlen in dem laseraktiven Medium zu überlagern.
Der Ansatz der Erfindung beruht also darauf, die Einzelstrahlen, d.h. die Einzelemissionen aus den Kernen des Mehrkern-Wellenleiters (z.B. als Multikernfaser realisiert) einer räumlich getrennten Frequenzkonversion zu unterziehen (z.B. durch Erzeugung der zweiten Harmonischen (SHG) in einem nichtlinearen Kristall) und die so separat voneinander erzeugten frequenzkonvertierten Einzelstrahlen schließlich in dem laseraktiven Medium zur Überlagerung zu bringen, um dieses optisch zu pumpen, d.h. die gewünschte Besetzungsinversion zu erzeugen. Die verfügbare Gesamtenergie des Pumplichts ergibt sich dabei aufgrund der Überlagerung aus der Summe der Pulsenergien der Einzelstrahlen.
Faseroptische Systeme zeichnen sich durch eine hohe Effizienz und einen einfachen und kompakten Aufbau aus. Darüber hinaus erlaubt die Kombination aus Fasergeometrie und Führung des Lichts einen Betrieb bei hohen mittleren Leistungen und somit, bei einem gepulsten Betrieb, hohen Pulsfolgefrequenzen. Andererseits begrenzt die Größe des lichtführenden Bereichs, d.h. des Kems des Lichtwellenleiters, durch Zerstörung, nichtlineare Effekte oder andere begrenzende Effekte die erreichbare Leistung bzw. Pulsenergie. Eine Vergrößerung des Durchmessers des Lichtwellenleiters hat eine Reduktion der Strahlqualität aufgrund des Auftretens einer größeren Anzahl von Transversalmoden im Lichtwellenleiter zur Folge. Im Verstärkerbetrieb, d.h. mit optischer Verstärkung im Lichtwellenleiter, können aufgrund eingebrachter Wärme zusätzlich Instabilitäten (sog. Modeninstabilitäten) auftreten. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich Pumplichtquellen auf Basis von Lichtwellenleitern mit Frequenzkonversion bisher nicht optimal für das optische Pumpen eines Laserverstärkers bei hoher Leistung (und Pulsenergie). Die nötige Frequenzkonversion setzt eine gute Strahlqualität, insbesondere Strahlstabiltät und Strahlhomogenität, für eine hohe Konversionseffizienz voraus, die mit herkömmlichen Systemen nicht erreicht wird.
Um diesen Problemen zu begegnen, schlägt die Erfindung eine Parallelisierung durch Verwendung eines Mehrkern-Lichtwellenleiters (Multikernfaser) vor, dieser umfasst eine Mehrzahl von lichtführenden Kernen. Jeder dieser Kerne muss nur einem Teil der gesamten (mittleren) Leistung und Pulsenergie standhalten. Entsprechend kann eine hohe Qualität der von den einzelnen Kernen emittierten Einzelstrahlen erreicht werden. Die Einzelstrahlen werden gemäß der Erfindung den verschiedenen nichtlinearen Elementen zur Frequenzkonversion zugeführt. Dabei ist für jeden Einzelstrahl ein eigenes, d.h. nur diesem Einzelstrahl zugeordnetes nichtlineares Element vorgesehen (1 :1 -Zuordnung). Aufgrund der hohen Strahlqualität der einzelnen Einzelstrahlen ist die Effizienz der Frequenzkonversion in den einzelnen nichtlinearen Elementen hoch.
Durch die getrennte Frequenzkonversion in den nichtlinearen Elementen ist eine evtl, vorhandene Limitierung des jeweiligen Elements (z.B. durch Wärmeeintrag oder Zerstörung) auf den einzelnen Einzelstrahl beschränkt. Folglich kann eine Leistungsskalierung mit der Anzahl der Kerne erreicht werden. Ein Vorteil des Mehrkern-Lichtwellenleiters gegenüber der Verwendung eines hinsichtlich der erreichbaren Leistung/Pulsenergie äquivalenten mehrmodigen Lichtwellenleiters ist die deutlich größere Rayleighlänge der Einzelstrahlen, was das Aufrechterhalten hoher Intensitäten über längere Strecken in den nichtlinearen Elementen und damit wiederum eine höhere Konversionseffizienz ermöglicht.
Die erzeugten frequenzkonvertierten Einzelstrahlen werden, wie bereits erwähnt, in dem laseraktiven Medium zur Überlagerung gebracht, um dieses optisch zu pumpen. Hierzu dient die Überlagerungsoptik der erfindungsgemäßen Lichtquelle. Die Überlagerungsoptik kann durch geeignete optische Komponenten oder auch einfach nur durch eine Freistrahlführung realisiert sein, die keine hierfür eigens vorgesehenen optischen Komponenten benötigt. Die Überlagerung der voneinander unabhängigen frequenzkonvertierten Einzelstrahlen ergibt ein Intensitätsprofil in dem laseraktiven Medium als Summe der räumlichen und zeitlichen Intensitätsverteilungen der frequenzkonvertierten Einzelstrahlen, und zwar unabhängig von der Phase der einzelnen Einzelstrahlen, was zeitliche Fluktuationen reduziert und das Erfordernis einer Phasenkontrolle in den Einzelstrahlen vermeidet. Die Überlagerung kann mit Hilfe der Überlagerungsoptik an die Form und Dimension des gewünschten Pumpbereichs in dem laseraktiven Medium angepasst werden.
Da die Einzelstrahlen in dem Mehrkern-Lichtwellenleiter unabhängig voneinander erzeugt werden, kann eine Homogenisierung oder eine Anpassung des aus den Einzelstrahlen überlagerten Strahlprofils an ein Soll-Strahlprofil im räumlichen und zeitlichen Bereich stattfinden, auch wenn die Strahlprofile der einzelnen Einzelstrahlen zufällig oder kontrolliert voneinander abweichen. Damit ist prinzipiell auch die Benutzung von größeren, das Licht mehrmodig führenden Kernen des Mehrkern-Lichtwellenleiters mit folglich niedrigerer Strahlqualität der Einzelstrahlen möglich. Die einzelnen Strahlprofile der Einzelstrahlen vor bzw. nach der räumlich separaten Frequenzkonversion können auch voneinander abweichen. Ebenso können die Einzelemissionen der Einzelstrahlen eine unterschiedliche zeitliche Charakteristik aufweisen. Die Verwendung von mehrmodig lichtführenden Kernen erlaubt sowohl die einzelnen Kerne als auch die Frequenzkonversion bei höherer Leistung bzw. Pulsenergie zu betreiben, wobei eine gewisse Einbuße an Effizienz bei der Frequenzkonversion in Kauf genommen werden kann.
Die erwähnten Abweichungen der frequenzkonvertierten Einzelstrahlen können auch gezielt eingebracht werden (z.B. durch Emission bei unterschiedlichen Wellenlängen aus den verschiedenen Kernen, von Kem zu Kem unterschiedliche Polarisationen, Pulsdauern oder Pulsenergien), um die Eigenschaften der Überlagerung der frequenzkonvertierten Einzelstrahlen zu manipulieren und z.B. einem Soll-Zustand anzupassen. Hierzu kann z.B. ein Modulator vorgesehen sein, der dazu vorgesehen ist, die Einzelstrahlen unabhängig voneinander hinsichtlich Amplitude, Phase und/oder Polarisation zu modulieren. Ein Regler kann vorgesehen sein, um den Modulator nach Maßgabe einer vorgegebenen Soll-Ausleuchtung des laseraktiven Mediums durch die darin überlagerten Einzelstrahlen anzusteuern.
Bei einer möglichen Ausgestaltung sind die nichtlinearen Elemente durch voneinander im Wesentlichen räumlich separate Bereiche eines nichtlinearen Mediums, insbesondere durch verschiedene voneinander beabstandete Abschnitte eines (einzigen, d.h. monolithischen) nichtlinearen Kristalls gebildet. Es ist aber auch denkbar, mehrere separate nichtlineare Kristalle, d.h. für jeden Einzelstrahl einen eigenen nichtlinearen Kristall vorzusehen.
Im Strahlverlauf zwischen Mehrkern-Lichtwellenleiter und Frequenzkonverter kann bei einer praktischen Realisierung der Lichtquelle eine Abbildungsoptik vorgesehen sein, die dazu vorgesehen ist, die aus den Kernen des Mehrkern- Lichtwellenleiters emittierten Einzelstrahlen auf die diesen jeweils zugeordneten nichtlinearen Elemente abzubilden. Die Kerne des Mehrkern-Lichtwellenleiters können bei einer möglichen Ausgestaltung mit Seltenerdionen, insbesondere mit Ytterbium ionen oder Neodymionen dotiert sein, wobei der Mehrkern-Lichtwellenleiter zur optischen Verstärkung des entlang der Kerne propagierenden Lichts ausgelegt ist. Hierzu muss der Mehrkern-Lichtwellenleiter seinerseits optisch gepumpt werden, beispielsweise durch in einen die Kerne umgebenden Mantel des Mehrkern- Lichtwellenleiters eingekoppeltes Licht einer Laserdiode.
Bei Dotierung der Kerne des Mehrkern-Lichtwellenleiters mit Ytterbium ionen kann die Wellenlänge des in dem Mehrkern-Lichtwellenleiter propagierenden Lichts 1000 nm bis 1100 nm, vorzugsweise 1030 nm betragen. Die Wellenlänge der dann durch Frequenzverdoppelung erzeugten Einzelstrahlen kann entsprechend 500 nm bis 550 nm, vorzugsweise 515 nm betragen. Das so bei z.B. 515 nm erzeugte Licht eignet sich hervorragend zum optischen Pumpen eines Titan:Saphir-Kristalls als laseraktives Medium (z.B. eines Ti:Sa-Lasers) bei hoher Leistung und hoher Effizienz.
Bei einer möglichen Ausgestaltung kann die Lichtquelle als Laser realisiert sein, in dessen Laserresonator sich der Mehrkern-Lichtwellenleiter befindet, wobei die Kerne des Mehrkern-Lichtwellenleiters das Lasermedium des Lasers bilden. Dabei kann dem Laser ein optischer Verstärker zur Verstärkung des Lichts nachgeschaltet sein, der einen weiteren Mehrkern-Wellenleiter mit einer Mehrzahl von Kernen umfasst, wobei die mit Seltenerdionen dotierten Kerne des weiteren Mehrkern-Wellenleiters, die die von dem Laser emittierten Einzelstrahlen führen, das Verstärkungsmedium des zusätzlichen optischen Verstärkers bilden. Der Laser kann, insbesondere durch Güteschaltung, durch Cavity-Dumping oder durch außerhalb des Laserresonators erfolgende Amplitudenmodulation, gepulste Laserstrahlung als Licht emittieren. Dabei liegt die Pulsdauer der gepulsten Laserstrahlung z.B. im Nanosekundenbereich, insbesondere im Bereich von 10 ns bis 100 ns. Die zeitliche Pulsform der Laserpulse kann dabei im Wesentlichen rechteckförmig sein. Derart gepulste Laserstrahlung (erzeugt in dem Laser z.B. bei ca. 1030 nm und frequenzverdoppelt zu ca. 515 nm) eignet sich hervorragend zum optischen Pumpen eines Titan: Saphir-Kristalls bei hoher Leistung. Die Lichtquelle der Erfindung kann als Pumplichtquelle in einem Lasersystem genutzt werden, das einen Laserresonator mit einem darin befindlichen laseraktiven Medium aufweist, wobei die Pumplichtquelle oder auch mehrere solcher Pumplichtquellen parallel das laseraktive Medium optisch pumpt bzw. pumpen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums, mit den folgenden Verfahrensschritten: optisches Verstärken von Licht in einem Mehrkern-Lichtwellenleiter, der eine Mehrzahl von entlang der Längserstreckung des Mehrkern- Lichtwellenleiters verlaufenden, mit Seltenerdionen dotierten Kernen umfasst, die das Licht führen,
Umwandlung von aus den Kernen des Mehrkern-Lichtwellenleiters emittierten Einzelstrahlen in voneinander separaten, den einzelnen Einzelstrahlen jeweils zugeordneten nichtlinearen Elementen eines Frequenzkonverters in frequenzkonvertierte Einzelstrahlen, und
Überlagerung der frequenzkonvertierten Einzelstrahlen in dem laseraktiven Medium.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : schematische Darstellung einer Pumplichtquelle gemäß der Erfindung als Blockdiagramm;
Fig. 2: schematische Darstellung einer Pumplichtquelle gemäß der Erfindung als Blockdiagramm mit Modulator;
Fig. 3: schematische Darstellung einer Pumplichtquelle gemäß der Erfindung als Blockdiagramm mit Modulator und Verstärker; Fig. 4: Brechzahlprofil eines Kems bei einem Mehrkern-Wellenleiter einer erfindungsgemäßen Pumplichtquelle und daraus resultierendes räumliches Strahlprofil.
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pumplichtquelle mit einem Mehrkern- Lichtwellenleiter 1 , der eine Mehrzahl von entlang der Längserstreckung des Mehrkern-Lichtwellenleiters 1 verlaufenden, Laserlicht emittierenden Kernen 2 umfasst. Die Kerne 2 sind in einen gemeinsamen Mantel 3 des Mehrkern- Lichtwellenleiters 1 eingebettet und voneinander beabstandet. Außerhalb des Mantels 3 kann der Mehrkern-Lichtwellenleiter von weiteren, nicht dargestellten Schichten (z.B. als Schutz oder zur Gewährleistung mechanischer Stabilität) umgeben sein. Dem Mehrkern-Lichtwellenleiter 1 ist im Strahlverlauf ein Frequenzkonverter 4 in Form eines nichtlinearen Kristalls (z.B. aus Beta- Bariumborat oder Lithiumborat) nachgeschaltet, der die aus den Kernen 2 des Mehrkern-Lichtwellenleiters 1 emittierten Einzelstrahlen 5 getrennt voneinander, d.h. in im Wesentlichen räumlich voneinander beabstandeten Bereichen des nichtlinearen Kristalls 4 in frequenzkonvertierte Einzelstrahlen 6 umwandelt. Der Abstand zweier benachbarter Einzelstrahlen 5 (gemessen von Zentrum zu Zentrum der jeweiligen Strahlquerschnitte) sollte dabei größer als der Durchmesser (1/e2-Durchmesser) der Einzelstrahlen 5 sein. Der nichtlineare Kristall 4 bildet durch die daraus resultierende Freistrahlführung der frequenzkonvertierten Einzelstrahlen 6 bei dem dargestellten Beispiel gleichzeitig eine Überlagerungsoptik, durch die die frequenzkonvertierten Einzelstrahlen 6 in einem laseraktiven Medium 7, das sich (optional) in einem durch Endspiegel 8 gebildeten Laserresonator befindet, überlagert werden, um das laseraktive Medium 7 optisch zu pumpen. Dabei wird ein Laserstrahl 9 erzeugt. Im Strahlverlauf zwischen Mehrkern-Lichtwellenleiter 1 und Frequenzkonverter 4 ist eine hier aus zwei Linsen bestehende Abbildungsoptik 10 vorgesehen, um die aus den Kernen 2 des Mehrkern-Lichtwellenleiters 1 emittierten Einzelstrahlen 5 auf die diesen jeweils zugeordneten Bereiche des nichtlinearen Kristalls 4 abzubilden. Dabei definiert der Abbildungsmaßstab die Größe und damit auch die Lichtintensität in den räumlich getrennten Bereichen in dem nichtlinearen Kristall 4. Dieser Auslegungsfreiheitsgrad kann zur Optimierung der Konversionseffizienz genutzt werden. Nach der kristallbasierten Frequenzkonversion erfolgt zweckmäßig eine (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte) Trennung der Primärstrahlung, d.h. der Strahlung bei der Wellenlänge der Einzelstrahlen 5 vor der Frequenzkonversion, von der frequenzkonvertierten Strahlung 6 vor der Überlagerung der räumlich getrennten frequenzkonvertierten Einzelstrahlen 6 durch Freistahlpropagation. Denkbar ist auch die Überlagerung von zwei zeitlich synchronisierten frequenzkonvertierten Arrays von Einzelstrahlen 6 orthogonaler Polarisation an einem Polarisator (nicht dargestellt). Eine zusätzliche optische Abbildung durch eine geeignete Überlagerungsoptik kann genutzt werden, um das für das laseraktive Medium 7 angemessene Strahlprofil zu erzeugen und in diesem so eine optimale Besetzungsinversion zu erzeugen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfasst die Pumplichtquelle einen gepulsten Seedlaser 11 . Der Seedlaser 11 basiert auf einem mit Ytterbium ionen dotierten Mehrkern-Wellenleiter 1 als Lasermedium. Der Pulsbetrieb wird durch die Methode der Güteschaltung, des Cavity-Dumpings oder durch externe Modulation erreicht. Ein Modulator 12 kann in den Seedlaser 11 integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein externer Modulator 13 vorgesehen sein. Mit dem Seedplaser 11 sind räumlich getrennte, voneinander unabhängige Einzelstrahlen bei ca. 1 pm Wellenlänge in den einzelnen Kernen 2 des Mehrkern- Wellenleiters 1 mit einer Pulsdauer von wenigen Nanosekunden, aber auch längere Pulse im Millisekundenbereich erzeugbar. Der externe Modulator 13 kann dabei vorteilhaft sein, um die einzelnen Pumplichtpulse zeitlich zu formen, dadurch eine sättigungsbedingte Pulsformung in einem etwaigen nachfolgenden optischen Verstärker zu kompensieren und letztlich zeitliche Rechteckpulse für die Frequenzkonversion in dem Frequenzkonverter 4 verfügbar zu haben. Dadurch wird die Konversionseffizienz gesteigert. Vorteilhaft für die Effizienz der Frequenzkonversion ist ein räumliches Flat-Top-Profil der räumlich getrennten Bereiche im nichtlinearen Kristall 4 (siehe Fig. 1 ). Dieses kann durch eine Anpassung des Brechzahlprofils der Einzelkerne 2 des Mehrkern- Lichtwellenleiters 1 erreicht werden. Das linke Diagramm der Fig. 4 skizziert ein mögliches Brechzahlprofil (Brechzahl n als Funktion des Radius r eines einzelnen Kems) und die darin propagierende transversale Eigenlösung (rechtes Diagramm, das die Lichtintensität im Querschnitt des einzelnen Einzelstrahls illustriert). Das Strahlprofil kommt einem Flat-Top-Profil nahe. Die räumlich getrennt emittierten Einzelstrahlen des Seedlasers 11 können optional in einem optischen Verstärker 14 mit einem weiteren laseraktiven Mehrkern-Lichtwellenleiter 1 zu hoher Pulsenergie und hoher mittlerer Leistung verstärkt werden, wie die Fig. 3 zeigt.
In einer möglichen Ausführungsform führen die Kerne 2 des Mehrkern- Lichtwellenleiters 1 das Laserlicht mehrmodig, wobei dieser so ausgelegt ist, dass die Qualität der emittierte Einzelstrahlen 5 dennoch nahezu beugungsbegrenzt ist. Ein Taper (eine Verjüngung der einzelnen Kerne 2 (nicht dargestellt) kann am Eingang des Mehrkern-Wellenleiters 1 in dem Seedlaser 11 bzw. in dem optischen Verstärker 14 eine dominante Verstärkung der transversalen Grundmode in jedem Kem 2 erreichen.
Auch wenn in Fig. 2 und Fig. 3 die Einzelstrahlen 5 und die frequenzkonvertierten Einzelstrahlen 6 insgesamt durch eine einzelne breite Verbindungslinie zwischen den einzelnen Komponenten 11 , 13, 14 und 4 bzw. hinter dem Frequenzkonverter 4 schematisch dargestellt sind, handelt es sich, wie in Fig. 1 , um voneinander separate Strahlen, die erst in dem in Fig. 2 und Fig. 3 nicht dargestellten laseraktiven Medium überlagert werden, um dieses optisch zu pumpen.
Hinzuweisen ist darauf, dass die erfindungsgemäße Lichtquelle nicht nur als Pumplichtquelle, sondern auch anderweitig, z.B. zur Lasermatenalbearbeitung verwendet werden kann.
Des Weiteren ist die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Frequenzkonversion durch Erzeugung der zweiten Harmonischen ein ausgewähltes, auf den Anwendungsfall “Pumpen eines Ti: Sa-Laserkristalls” angepasstes Beispiel. Ebenso erlaubt der Ansatz der Erfindung auch andere Frequenzkonversionsprozesse, z.B. die Erzeugung der dritten Harmonischen (THG) und damit die Erzeugung von UV-Licht.

Claims

Patentansprüche
1 . Lichtquelle zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums (7), mit einem Mehrkern-Lichtwellenleiter (1 ), der eine Mehrzahl von entlang der Längserstreckung des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1 ) verlaufenden, lichtführenden Kernen (2) umfasst, einem dem Mehrkern-Lichtwellenleiter (1 ) im Strahlverlauf nachgeschalteten Frequenzkonverter (4), dazu eingerichtet, aus den Kernen (2) des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1 ) emittierte Einzelstrahlen (5) in voneinander separaten, den einzelnen Einzelstrahlen (5) jeweils zugeordneten nichtlinearen Elementen des Frequenzkonverters (4) in frequenzkonvertierte Einzelstrahlen (6) umzuwandeln, und einer Überlagerungsoptik, dazu eingerichtet, die frequenzkonvertierten Einzelstrahlen (6) in dem laseraktiven Medium (7) zu überlagern.
2. Lichtquelle nach Anspruch 1 , wobei die nichtlinearen Elemente durch voneinander räumlich separate Bereiche eines nichtlinearen Mediums, insbesondere eines nichtlinearen Kristalls gebildet sind.
3. Lichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Strahlverlauf zwischen Mehrkern-Lichtwellenleiter (1 ) und Frequenzkonverter (4) eine Abbildungsoptik (10) vorgesehen ist, dazu eingerichtet, die aus den Kernen (2) des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1 ) emittierten Einzelstrahlen (5) auf die diesen jeweils zugeordneten nichtlinearen Elemente abzubilden.
4. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kerne (2) des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1 ) mit Seltenerdionen, insbesondere mit Ytterbium ionen dotiert sind, wobei der Mehrkern-Lichtwellenleiter (1 ) zur optischen Verstärkung des entlang der Kerne (2) propagierenden Lichts ausgelegt ist.
5. Lichtquelle nach Anspruch 4, wobei die Lichtquelle einen Laser (11 ) umfasst, in dessen Laserresonator sich der Mehrkern-Lichtwellenleiter (1 ) befindet, wobei die Kerne (2) des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1 ) das Lasermedium des Lasers (11 ) bilden.
6. Lichtquelle nach Anspruch 5, wobei dem Laser (11 ) ein zusätzlicher optischer Verstärker (14) nachgeschaltet ist, der einen weiteren Mehrkern- Wellenleiter (1 ) mit einer Mehrzahl von Kernen (2) umfasst, wobei die mit Seltenerdionen dotierten Kerne (2) des weiteren Mehrkern-Wellenleiters (1 ) die von dem Laser (11 ) emittierten Einzelstrahlen (5) führen und das Verstärkungsmedium des zusätzlichen optischen Verstärkers (14) bilden.
7. Lichtquelle nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Laser (11 ), insbesondere durch Güteschaltung, durch Cavity-Dumping oder durch außerhalb des Laserresonators erfolgende Amplitudenmodulation, gepulste Laserstrahlung emittiert.
8. Lichtquelle nach Anspruch 7, wobei die Pulsdauer der gepulsten Laserstrahlung im Nanosekundenbereich, insbesondere im Bereich von 10 ns bis 100 ns liegt.
9. Lichtquelle nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zeitliche Pulsform der Laserpulse im Wesentlichen rechteckförmig ist.
10. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das räumliche Strahlprofil der Einzelstrahlen (5, 6) im Wesentlichen eine Flat-Top Intensitätsverteilung aufweist.
11. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sich mindestens ein Einzelstrahl (5, 6) hinsichtlich der Wellenlänge, des zeitlichen Verlaufs, des räumlichen Intensitätsprofils, des räumlichen Phasenprofils und/oder der Polarisation voneinander unterscheidet.
12. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei ein Modulator (12, 13) vorgesehen ist, dazu eingerichtet, die Einzelstrahlen (5) unabhängig voneinander hinsichtlich Amplitude, Phase und/oder Polarisation zu modulieren.
13. Lichtquelle nach Anspruch 12, wobei ein Regler vorgesehen ist, dazu eingerichtet, den Modulator (12, 13) nach Maßgabe einer vorgegebenen Soll-Ausleuchtung des laseraktiven Mediums (7) durch die darin überlagerten Einzelstrahlen (6) anzusteuern.
14. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Kerne (2) des Mehrkern-Lichtwellenleiters (1 ) das Licht einmodig oder mehrmodig führen.
15. Lasersystem mit einem Laserresonator (8), einem darin befindlichen laseraktiven Medium (7) und einer oder mehreren Lichtquellen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei diese Lichtquelle/n das laseraktive Medium (7) optisch pumpt/pumpen.
16. Lasersystem nach Anspruch 15, wobei die Wellenlänge des in dem/den Mehrkern-Lichtwellenleiter/n (1 ) der Lichtquelle/n propagierenden Lichts 1000 nm bis 1100 nm, vorzugsweise 1030 nm beträgt, wobei die Wellenlänge der frequenzkonvertierten Einzelstrahlen (6) 500 nm bis 550 nm, vorzugsweise 515 nm beträgt.
17. Lasersystem nach Anspruch 15 oder 16, wobei das laseraktive Medium (7) ein Titan:Saphir-Kristall ist.
18. Verfahren zum optischen Pumpen eines laseraktiven Mediums (7), mit den folgenden Verfahrensschritten: optisches Verstärken von Licht in einem Mehrkern-Lichtwellenleiter (1 ), der eine Mehrzahl von entlang der Längserstreckung des Mehrkern- Lichtwellenleiters (1 ) verlaufenden, mit Seltenerdionen dotierten Kernen (2) umfasst, die das Licht führen,
Umwandlung von aus den Kernen (2) des Mehrkern- Lichtwellenleiters (1 ) emittierten Einzelstrahlen (5) in voneinander separaten, den einzelnen Einzelstrahlen (5) jeweils zugeordneten nichtlinearen Elementen eines Frequenzkonverters (4) in frequenzkonvertierte Einzelstrahlen (6), und
Überlagerung der frequenzkonvertierten Einzelstrahlen (6) in dem laseraktiven Medium (7).
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