FR2858720A1 - Laser with intracavity pumping incorporating a laser beam expansion device between the first and second pumping crystals, notably for medical applications - Google Patents
Laser with intracavity pumping incorporating a laser beam expansion device between the first and second pumping crystals, notably for medical applications Download PDFInfo
- Publication number
- FR2858720A1 FR2858720A1 FR0309723A FR0309723A FR2858720A1 FR 2858720 A1 FR2858720 A1 FR 2858720A1 FR 0309723 A FR0309723 A FR 0309723A FR 0309723 A FR0309723 A FR 0309723A FR 2858720 A1 FR2858720 A1 FR 2858720A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- crystal
- pumping
- laser
- cavity
- laser according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094038—End pumping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—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
- H01S3/161—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth holmium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—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
- H01S3/1616—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth thulium
Abstract
Description
L'invention concerne notamment le domaine des lasers et plusThe invention relates in particular to the field of lasers and more
particulièrement une source laser à pompage intracavité. particularly a pumped laser source intracavity.
Les lasers, fonctionnant à une longueur d'onde de 2 pm, qui présente un moindre danger pour la vue, peuvent avoir des applications dans de nombreux 5 domaines tels que la médecine, les lidar, ou les Sondages atmosphériques. Dans cette dernière application, la puissance du rayonnement laser doit être importante et la transmission atmosphérique à la longueur d'onde considérée doit être élevée. Lasers, operating at a wavelength of 2 μm, which is less hazardous to vision, may have applications in many areas such as medicine, lidar, or atmospheric sounding. In this latter application, the power of the laser radiation must be large and the atmospheric transmission at the wavelength considered must be high.
Pour émettre à une telle longueur d'onde, il est connu d'utiliser une source laser TmYAG qui présente de bonnes qualités de faisceau et qui peut être pompée 10 par exemple par des diodes laser commercialement disponibles à une longueur d'onde autour de 0,785pm. To emit at such a wavelength, it is known to use a TmYAG laser source which has good beam qualities and which can be pumped for example by commercially available laser diodes at a wavelength around 0.785. pm.
De plus, les cristaux dopés avec du thulium, tel que TmYAG ont un rendement de pompage en nombre proche de 2 à cause du phénomène de relaxation croisée entre ions voisins Tm3+. In addition, crystals doped with thulium, such as TmYAG have a number of pumping efficiency close to 2 because of the phenomenon of cross-relaxation between neighboring ions Tm3 +.
Dans le domaine d'émission de l'ion thulium Tm3+ ,suivant le cristal hôte, il existe des raies d'absorption, en particulier celle de l'eau, qui réduisent considérablement la transmission atmosphérique. In the emission domain of the thulium ion Tm3 +, depending on the host crystal, there are absorption lines, in particular that of water, which considerably reduce the atmospheric transmission.
Pour remédier à ce problème, il est connu d'utiliser une source laser HoYAG dont la longueur d'onde d'émission est située vers 2,10pm et où la valeur de la 20 transmission atmosphérique est bien meilleure. Cette source peut être pompée par des diodes laser émettant directement à 1,9pm comme le propose le brevet US 5315608. Cependant de telles diodes sont complexes à réaliser et délivrent de faibles puissances. To remedy this problem, it is known to use a HoYAG laser source whose emission wavelength is around 2.10pm and where the value of the atmospheric transmission is much better. This source can be pumped by laser diodes emitting directly at 1.9pm as proposed in US Pat. No. 5,315,608. However, such diodes are complex to produce and deliver low power.
Le brevet US4974230 peut être mis en oeuvre pour résoudre ce problème. Il 25 décrit l'utilisation d'un cristal YLF codopé avec du thulium et de l'holmium à des concentrations respectives de 6% et 0,4% et pompé avec des diodes laser émettant à une longueur d'onde de 0,792pm. US4974230 can be implemented to solve this problem. He describes the use of a YLF crystal coded with thulium and holmium at concentrations of 6% and 0.4% respectively and pumped with laser diodes emitting at a wavelength of 0.792pm.
Cependant un tel matériau rencontre des problèmes de changement de niveau électronique (up-conversion) ce qui a pour effet d'accroître les pertes dans le 30 cristal et de réduire la durée de vie du niveau laser supérieur. De plus, le seuil du matériau laser, c'est-à-dire la quantité d'énergie minimale nécessaire pour que le matériau lase, est élevé. However, such a material encounters problems of electronic level change (up-conversion) which has the effect of increasing losses in the crystal and reducing the lifetime of the higher laser level. In addition, the threshold of the laser material, that is to say the minimum amount of energy required for the material lase, is high.
Esterowitz et al. ont proposé , dans leur article intitulé Intracavitypumped 2,09pm HoYAG laser Optics letters vol.17, N 10/May 15,1992 de réaliser un pompage intracavité. Pour cela, sont placés dans une même cavité résonnante 1, comme montré sur la figure 1, un premier cristal YAG 2 dopé à 12% avec du thulium 5 et un second cristal YAG 3 dopé à 0,5% avec de l'holmium. La cavité 4 est délimitée d'une part par un miroir 5 à revêtement hautement réfléchissant aux longueurs d'onde de l'ordre de 2, 1pm et à forte transmission pour les longueurs d'ondes de l'ordre de 0, 785pm et un coupleur de sortie 6 présentant une face concave recouverte d'un revêtement 7 hautement réfléchissant à 2.0pmet ayant une 10 réflectivité de 98,5% à 2,1 pm. Le premier cristal est pompé par des premiers moyens de pompage 8 constitué par des diodes laser tandis que le premier cristal 2 constitue un moyen de pompage du second cristal 3. Esterowitz et al. proposed in their article titled Intracavitypumped 2.09pm HoYAG Laser Optics Letters Vol.17, N 10 / May 15.1992 to perform an intracavity pumping. For this, are placed in the same resonant cavity 1, as shown in Figure 1, a first crystal YAG 2 doped with 12% thulium 5 and a second crystal YAG 3 doped at 0.5% with holmium. The cavity 4 is delimited on the one hand by a mirror 5 with a highly reflective coating at wavelengths of the order of 2.1 μm and with a high transmission for wavelengths of the order of 0.785 μm and a output coupler 6 having a concave face coated with a highly reflective 2.0-pore coating having a reflectivity of 98.5% to 2.1 μm. The first crystal is pumped by first pump means 8 constituted by laser diodes while the first crystal 2 constitutes a means for pumping the second crystal 3.
Un rendement différentiel de 42% a pu être obtenu à une puissance de sortie de 140mW (TmYAG et HoYAG) Par rapport à l'utilisation d'un cristal codopé Tm, Ho, le laser intracavité selon Esterowitz présente de nombreux avantages dont: -Un meilleur rendement: 42% . En principe on peut mieux gérer la puissance utile absorbée par le cristal dopé Ho, et effectuer un pompage uniforme sur toutes la longueur du cristal 3 avec des pertes par réabsorption 20 réduites; -Un montage plus compact, avec moins d'éléments; -Une facilité à protéger le montage des effets de l'absorption de la vapeur d'eau dans l'air ambiante (trajet plus court) Cependant, la puissance obtenue est faible et l'accroissement de la 25 puissance du faisceau de pompage conduit a une détérioration du profil spatial du faisceau émis par le cristal HoYAG et à une impossibilité de l'utiliser en mode pulsé ou en mode continu. A differential efficiency of 42% was obtained at an output power of 140mW (TmYAG and HoYAG) Compared with the use of a codoped crystal Tm, Ho, the intracavity laser according to Esterowitz has many advantages including: -A best performance: 42%. In principle one can better manage the useful power absorbed by the doped crystal Ho, and perform a uniform pumping over the entire length of the crystal 3 with reduced losses reabsorption; - A more compact assembly, with fewer elements; It is easy to protect the assembly from the effects of the absorption of water vapor in the ambient air (shorter path). However, the power obtained is low and the increase in the power of the pumping beam leads to a deterioration of the spatial profile of the beam emitted by the HoYAG crystal and an impossibility to use it in pulsed mode or in continuous mode.
En effet, on constate que dès que le cristal de HoYAG est placé dans la cavité, I'émission continue de TmYLF est transformée en émission pulsée. Les 30 impulsions se succèdent de façon irrégulière avec des durées de quelques ps. Indeed, it is found that as soon as the HoYAG crystal is placed in the cavity, the continuous emission of TmYLF is transformed into pulsed emission. The 30 pulses succeed each other irregularly with durations of a few ps.
L'émission pulsée de TmYLF dépose presque à chaque impulsion suffisamment d'énergie de façon à pouvoir donner lieu à une inversion de population et à une émission de HoYAG. Lorsque le modulateur acousto-optique n'est pas enclenché, à chaque impulsion TmYLF correspond une impulsion HoYAG de durée variable entre et 600ns suivant le niveau de pompage des diodes. La mise en oeuvre d'un système de déclenchement, en l'occurrence un modulateur acousto-optique, à une cadence de 5 à 15kHz n'introduit pas plus de régularité dans la suite des impulsions. The pulsed emission of TmYLF deposits at nearly every pulse enough energy so as to be able to give rise to a population inversion and a HoYAG emission. When the acousto-optic modulator is not switched on, each pulse TmYLF corresponds to a HoYAG pulse of variable duration between and 600ns depending on the pumping level of the diodes. The implementation of a trigger system, in this case an acousto-optic modulator, at a rate of 5 to 15 kHz does not introduce more regularity in the sequence of pulses.
L'objet de la présente invention est de remédier à ces problèmes en 5 proposant un dispositif, permettant l'obtention d'un faisceau laser d'une puissance supérieur au Watt sans détérioration du profil spatial du faisceau émis par le cristal HoYAG avec possibilité de l'utiliser aussi bien en mode continu qu'en mode pulsé. The object of the present invention is to remedy these problems by proposing a device, making it possible to obtain a laser beam of a power greater than Watt without deterioration of the spatial profile of the beam emitted by the HoYAG crystal with the possibility of use it in both continuous and pulsed mode.
La solution apportée est, selon un premier mode de réalisation, un laser à pompage intracavité comportant des premiers moyens de pompage aptes à pomper 10 des seconds moyens de pompage constitué par un premier cristal dopé avec du thulium et eux-mêmes aptes à pomper un second cristal dopé avec de l'holmium, les premier et second cristaux étant disposés dans une même cavité, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'expansion d'un faisceau laser disposés dans ladite cavité, entre le premier et le deuxième cristal. The solution provided is, according to a first embodiment, an intracavity pumping laser comprising first pumping means capable of pumping second pumping means constituted by a first crystal doped with thulium and themselves capable of pumping a second crystal doped with holmium, the first and second crystals being arranged in the same cavity, characterized in that it comprises means for expanding a laser beam disposed in said cavity, between the first and the second crystal.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif d'expansion de faisceau est composé d'un dispositif à focal, tel par exemple une lentille divergente et une lentille convergente. According to a particular embodiment, the beam expansion device is composed of a focal device, such as for example a diverging lens and a converging lens.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le dispositif d'expansion de faisceau est constitué par au moins un prisme. According to another particular embodiment, the beam expansion device consists of at least one prism.
Selon une caractéristique permettant de faciliter la mise en oeuvre du dispositif d'expansion du fait de la non criticité de son alignement, le prisme est réalisé en cristal YAG. Ce dernier à un indice de réfraction élevé et une bonne transparence à la longueur d'onde de 2,1 pm. According to a characteristic making it possible to facilitate the implementation of the expansion device due to the non-criticality of its alignment, the prism is made of YAG crystal. The latter has a high refractive index and good transparency at a wavelength of 2.1 μm.
Selon une caractéristique particulière permettant de compenser la dispersion 25 spectrale des faisceaux et de permettre au faisceau élargi de sortir dans la même direction que le faisceau incident, le dispositif d'expansion de faisceau est constitué par deux prismes successifs ayant le même angle au sommet 3 mais inversés l'un par rapport à l'autre. According to a particular characteristic making it possible to compensate for the spectral dispersion of the beams and to allow the expanded beam to exit in the same direction as the incident beam, the beam expansion device consists of two successive prisms having the same angle at the apex 3. but reversed with respect to each other.
Selon une caractéristique additionnelle, les angles au sommets 1 des dits 30 deux prismes sont égaux. According to an additional characteristic, the angles at the vertices 1 of said two prisms are equal.
Selon une caractéristique particulière permettant d'ajuster la longueur d'onde d'émission du premier cristal à la longueur d'onde désirée, le laser comporte un dispositif sélecteur de longueur d'onde constitué, par exemple, par un étalon Fabry Perot en silice. According to a particular characteristic making it possible to adjust the emission wavelength of the first crystal to the desired wavelength, the laser comprises a wavelength selector device consisting, for example, of a silica Fabry Perot etalon. .
Selon une autre caractéristique permettant de maintenir le fonctionnement du laser dans un domaine d'émission où le rendement est le plus élevé possible, le 5 premier cristal est constitué par du YLF dopé avec du thulium et la cavité contenant le premier cristal comporte un premier miroir dont le revêtement a un profil spectral qui permet de faire fonctionner le laser de pompage à une longueur d'onde proche de 1,91 pm à laquelle le gain est maximal. According to another characteristic making it possible to maintain the operation of the laser in a transmission domain where the yield is as high as possible, the first crystal consists of YLF doped with thulium and the cavity containing the first crystal comprises a first mirror. whose coating has a spectral profile which makes it possible to operate the pump laser at a wavelength close to 1.91 μm at which the gain is maximum.
Selon une autre caractéristique de l'invention permettant de réduire 10 considérablement le risque d'apparition du phénomène de lentille thermique, le laser comporte deux cavités transverses et imbriquées. According to another characteristic of the invention making it possible to considerably reduce the risk of occurrence of the thermal lens phenomenon, the laser comprises two transverse and nested cavities.
Selon une autre caractéristique permettant de réduire considérablement la dimension de chacune des cavités, le seul élément commun entre les deux cavités est le second cristal dopé avec de l'holmium. According to another characteristic that makes it possible to considerably reduce the size of each of the cavities, the only common element between the two cavities is the second crystal doped with holmium.
Selon une caractéristique additionnelle, la cavité contenant le premier matériau comporte une lame séparatrice hautement réfléchissante à la longueur d'onde à laquelle lase le premier cristal dopé avec du thulium et dont la transmission est très élevée à la longueur d'onde à laquelle lase le second cristal dopé avec de l'holmium, cette lame pouvant, par exemple, être hautement réfléchissante pour les 20 longueurs d'onde comprises entre X=1,91 à 1,953pm pour la polarisation S et avoir une transmission maximale pour les longueurs d'onde de l'ordre de 2,1pm pour la polarisation P et éventuellement être placée sous une certaine incedence par rapport à la direction du faisceau. According to an additional characteristic, the cavity containing the first material comprises a highly reflective separator plate at the wavelength at which the first crystal doped with thulium is coupled and whose transmission is very high at the wavelength at which the second crystal doped with holmium, this blade being able, for example, to be highly reflective for the wavelengths between X = 1.91 to 1.953pm for the S polarization and to have a maximum transmission for the lengths of wave of the order of 2.1pm for the polarization P and possibly be placed under a certain incedence with respect to the direction of the beam.
Selon une caractéristique particulière, les premier et second cristaux sont 25 choisis parmi les cristaux suivants ou une combinaison d'entre eux: YSAG (grenat d'aluminium de scandium et d'ytterbium), que YSAG (grenat d'aluminium de scandium et d'ytterbium), que YSGG (grenat de gallium de scandium et d'ytterbium), YGG (grenat de gallium et d'ytterbium), GGG (grenat de gallium et de gadolinium), GSGG (grenat de gallium de scandium et de gadolinium), GSAG 30 (grenat d'aluminium de gallium et de gadolinium), LLGG (grenat de gallium, lutétium et lanthane), LLGG (grenat de gallium, lutétium et lanthane), YAP (perovskite d'aluminium et d'yttrium), YLF (fluoride de lithium et d'yttrium), LuLF (fluoride de lithium et de lutétium), YVO4(vanadate d'yttrium). According to one particular feature, the first and second crystals are selected from the following crystals or a combination of them: YSAG (scandium and ytterbium aluminum garnet), YSAG (scandium aluminum garnet and ytterbium), YSGG (gallium garnet of scandium and ytterbium), YGG (gallium and ytterbium garnet), GGG (garnet of gallium and gadolinium), GSGG (gallium garnet of scandium and gadolinium) GSAG 30 (aluminum garnet of gallium and gadolinium), LLGG (gallium garnet, lutetium and lanthanum), LLGG (gallium garnet, lutetium and lanthanum), YAP (aluminum perovskite and yttrium), YLF (lithium fluoride and yttrium), LuLF (lithium fluoride and lutetium), YVO4 (yttrium vanadate).
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description de différentes variantes de réalisation de l'invention, en regard des figures annexées parmi lesquelles: - La figure 1 présente l'état de la technique, - Les figures 2a et 2b schématisent les moyens généraux constitutifs d'une variante de réalisation de l'invention, - Les figures 3a et 3b présentent une seconde variante de réalisation de l'invention. Other advantages and features of the present invention will become apparent in the description of various alternative embodiments of the invention, with reference to the appended figures in which: FIG. 1 presents the state of the art, FIGS. 2a and 2b schematize the general means constituting an alternative embodiment of the invention, - Figures 3a and 3b show a second embodiment of the invention.
Les figures 2a et 2b schématisent les moyens généraux constitutifs d'un laser à pompage intracavité selon une variante de réalisation de l'invention dans laquelle il comporte des premiers moyens de pompage 10 constitués par des diodes 15 laser aptes à pomper des seconds moyens de pompage 13 constitués par un premier cristal dopé avec du thulium et euxmêmes aptes à pomper un second cristal 14 dopé avec de l'holmium, les premier et second cristaux étant disposés dans une même cavité 11. FIGS. 2a and 2b schematize the general means constituting an intracavity pumping laser according to an alternative embodiment of the invention in which it comprises first pumping means 10 constituted by laser diodes able to pump second pumping means. 13 constituted by a first crystal doped with thulium and themselves able to pump a second crystal 14 doped with holmium, the first and second crystals being arranged in the same cavity 11.
Cette cavité 11 est délimitée d'une part par un premier miroir 12 comportant, 20 du côté de la cavité, un revêtement 12a réfléchissant aux longueurs d'onde de l'ordre de 1,9 et 2,1 pm et à forte transmission pour les longueurs d'ondes de l'ordre des diodes laser et un second miroir de sortie 15 présentant une face, coté cavité, recouverte d'un revêtement 15a hautement réfléchissant à 1,91pm et ayant une réflectivité de l'ordre de 95% à 2,1pm, c'est-à-dire à la longueur d'onde d'émission 25 du laser. Par ailleurs, la face opposée audit revêtement du premier miroir 12 est à forte transmission pour les longueurs d'ondes des diodes laser. This cavity 11 is delimited on the one hand by a first mirror 12 having, on the side of the cavity, a coating 12a reflecting at the wavelengths of the order of 1.9 and 2.1 μm and with a high transmission for the wavelengths of the order of the laser diodes and a second output mirror 15 having a cavity-side face covered with a highly reflective coating 15a at 1.91pm and having a reflectivity of about 95% to 2.1pm, i.e., at the emission wavelength of the laser. Moreover, the face opposite said coating of the first mirror 12 is high transmission for the wavelengths of the laser diodes.
Cette cavité comporte en outre un dispositif 17 d'expansion de faisceau disposé entre les deux cristaux 13 et 14. This cavity further comprises a beam expansion device 17 disposed between the two crystals 13 and 14.
Ce dispositif d'expansion est de type connu est permet d'accroître la 30 dimension du faisceau, donc de réduire la densité de puissance de ce dernier tout en conservant la puissance globale du faisceau. This expansion device is of known type and increases the beam size, thus reducing the power density of the beam while maintaining the overall power of the beam.
6 2858720 Les premiers et seconds cristaux utilisés sont de type YAG (grenat d'aluminium et d'ytterbium). Cependant tout autre cristal ou combinaison de cristaux adéquat pourrait être utilisés tels que YSAG (grenat d'aluminium de scandium et d'ytterbium), que YSAG (grenat d'aluminium de scandium et d'ytterbium), que YSGG 5 (grenat de gallium de scandium et d'ytterbium), YGG (grenat de gallium et d'ytterbium), GGG (grenat de gallium et de gadolinium), GSGG (grenat de gallium de scandium et de gadolinium), GSAG (grenat d'aluminium de gallium et de gadolinium), LLGG (grenat de gallium, lutétium et lanthane), LLGG (grenat de gallium, lutétium et lanthane), YAP (perovskite d'aluminium et d'yttrium), YLF 10 (fluoride de lithium et d'yttrium), LuLF (fluoride de lithium et de lutétium), YVO4 (vanadate d'yttrium) ... The first and second crystals used are YAG (garnet of aluminum and ytterbium). However any other suitable crystal or crystal combination could be used such as YSAG (scandium and ytterbium aluminum garnet), as YSAG (scandium and ytterbium aluminum garnet), as YSGG 5 (gallium garnet) of scandium and ytterbium), YGG (garnet of gallium and ytterbium), GGG (garnet of gallium and gadolinium), GSGG (gallium garnet of scandium and gadolinium), GSAG (aluminum garnet of gallium and gadolinium), LLGG (gallium garnet, lutetium and lanthanum), LLGG (gallium garnet, lutetium and lanthanum), YAP (aluminum perovskite and yttrium), YLF 10 (lithium fluoride and yttrium), LuLF (lithium fluoride and lutetium), YVO4 (yttrium vanadate) ...
Le fonctionnement de ce dispositif laser est le suivant. Pour une question de clarté, les faisceaux de pompage sont représentés sur la figure 2a tandis que le faisceau généré par le second cristal est présenté sur la figure 2b. The operation of this laser device is as follows. For clarity, the pump beams are shown in Figure 2a while the beam generated by the second crystal is shown in Figure 2b.
Un premier faisceau de pompage 18 est émis par les diodes laser 10. Ce faisceau traverse, sans perte, le premier miroir 12 et son revêtement 12a associé puis le cristal TmYAG 13 dans lequel il est absorbé presque en totalité(de l'ordre de 80%). Ce premier cristal se met alors à laser en émettant un faisceau laser 16 dont la longueur d'onde est de 1,91pm. Ce faisceau 16 traverse alors le dispositif 20 d'expansion de faisceau 17 dans lequel sa section est accrue d'un facteur 10, diminuant ainsi sa densité de puissance d'un facteur aussi égal à 10. Le faisceau de pompage élargi 19 sortant du dispositif d'expansion 17 traverse le second cristal 14 dans lequel il est partiellement absorbé. La partie non absorbée est réfléchie par le revêtement 15a en direction du second cristal 14 dans lequel il est à nouveau 25 partiellement absorbé. La partie absorbée par le second cristal 14 du faisceau issu du premier cristal entraîne l'émission, par le second cristal, d'un faisceau 20 à une longueur d'onde d'environ 2,1pm. En sortant, du deuxième cristal 95% de ce faisceau 20 est réfléchi par le revêtement 15a du second miroir 15 tandis que 5% du faisceau le traverse; Cette partie du faisceau référencée 9 peut alors être utilisée, 30 de façon connue, à l'extérieur de la cavité. Ainsi, enles revêtement respectifs des miroirs 12 et 15, il y a une superposition des faisceaux 16,19, 20,21 issus respectivement du premier et du deuxième cristal. A first pump beam 18 is emitted by the laser diodes 10. This beam traverses, without loss, the first mirror 12 and its associated coating 12a and the crystal TmYAG 13 in which it is absorbed almost completely (of the order of 80 %). This first crystal then starts to laser by emitting a laser beam 16 whose wavelength is 1.91pm. This beam 16 then passes through the beam expansion device 17 in which its section is increased by a factor of 10, thus reducing its power density by a factor equal to 10. The expanded pumping beam 19 coming out of the device 17 extends through the second crystal 14 in which it is partially absorbed. The unabsorbed portion is reflected by the coating 15a toward the second crystal 14 where it is again partially absorbed. The portion absorbed by the second crystal 14 of the beam from the first crystal causes the second crystal to emit a beam 20 at a wavelength of approximately 2.1 μm. On leaving, the second crystal 95% of this beam 20 is reflected by the coating 15a of the second mirror 15 while 5% of the beam passes through it; This part of the referenced beam 9 can then be used, in known manner, outside the cavity. Thus, in the respective coating of the mirrors 12 and 15, there is a superposition of the beams 16, 19, 20, 21 respectively from the first and second crystals.
Les figures 3a et 3b présentent une seconde variante de réalisation de l'invention dans laquelle le laser est à cavités imbriquées transverses. Il comporte des premiers moyens de pompage 10 constitués par des diodes laser fonctionnant à une longueur d'onde de 0,792pm et aptes à pomper des seconds moyens de pompage 33 constitués par un premier cristal 33 constitué par du fluoride de lithium et d'yttrium dopé avec du thulium à un taux de 3.5% et d'une longueur active de 5 8mmm et eux-mêmes aptes à pomper un second cristal 14 constitué par du YAG dopé avec de l'holmium à un taux de 0,3% et d'une longueur active L de 20mm, les premier et second cristaux étant disposés dans deux cavités imbriquées, c'est-à-dire possédant une partie commune. Figures 3a and 3b show a second embodiment of the invention in which the laser is transverse nested cavities. It comprises first pumping means 10 consisting of laser diodes operating at a wavelength of 0.792pm and capable of pumping second pumping means 33 constituted by a first crystal 33 consisting of lithium fluoride and doped yttrium. with thulium at a rate of 3.5% and an active length of 5 8 mm and themselves able to pump a second crystal 14 consisting of YAG doped with holmium at a rate of 0.3% and an active length L of 20mm, the first and second crystals being arranged in two nested cavities, that is to say having a common part.
La première cavité 48, à savoir celle du premier cristal TmYLF est délimitée 10 d'une part par un premier miroir 22 comportant, du côté de la cavité, un revêtement réfléchissant aux longueurs d'onde comprise dans le domaine 1,9-2,1 pm et à forte transmission pour les longueurs d'ondes de l'ordre des diodes laser et un second miroir 23 présentant une face, coté cavité, recouverte d'un revêtement 26 hautement réfléchissant notamment aux longueurs d'onde comprises entre 1,9 et 15 2,1 pm. Par ailleurs, la face opposée audit revêtement du premier miroir 22 est à forte transmission pour les longueurs d'ondes d'émission des diodes laser. La longueur de cette cavité est d'environ environ 60mm. The first cavity 48, namely that of the first crystal TmYLF is delimited on the one hand by a first mirror 22 having, on the cavity side, a reflective coating at wavelengths in the range 1.9-2, 1 μm and with high transmission for the wavelengths of the order of the laser diodes and a second mirror 23 having a cavity-side face covered with a highly reflective coating 26, in particular at wavelengths between 1.9 and 2.1 pm. Moreover, the face opposite to said coating of the first mirror 22 is high transmission for the emission wavelengths of the laser diodes. The length of this cavity is about 60mm.
Cette cavité comporte, depuis le premier miroir 22, un sélecteur 45 de la longueur d'onde de pompage, le premier cristal TmYLF 33, une lame séparatrice 32, 20 un dispositif d'expansion de faisceau 28 et le second cristal HoYAG 14. Le dispositif d'expansion de faisceau 28 utilisé accroît, dans une seule direction perpendiculaire à celle du faisceau, sa largeur d'un facteur sensiblement égal à 10. This cavity comprises, from the first mirror 22, a selector 45 of the pumping wavelength, the first TmYLF crystal 33, a separator blade 32, a beam expansion device 28 and the second HoYAG crystal 14. The beam expansion device 28 used increases, in a single direction perpendicular to that of the beam, its width by a factor substantially equal to 10.
La seconde cavité 50, à savoir celle du premier cristal HoYAG est délimitée d'une part par le second miroir 23 de la première cavité et d'autre part par un 25 troisième miroir 24 de sortie comportant, du côté de la cavité, un revêtement 27 ayant une réflectivité de l'ordre de 95% à 2,1pm, c'est-à-dire à la longueur d'onde d'émission du laser de HoYAG. The second cavity 50, namely that of the first crystal HoYAG is delimited on the one hand by the second mirror 23 of the first cavity and on the other hand by a third exit mirror 24 having, on the side of the cavity, a coating 27 having a reflectivity of the order of 95% at 2.1 pm, that is to say at the emission wavelength of the HoYAG laser.
Cette cavité comporte, d'une part, depuis le second miroir 23 jusqu'à la lame séparatrice 32, les mêmes éléments, 23, 26, 14, 28 que la première cavité car 30 cette partie est commune aux deux cavités et d'autre part, disposés au-delà de la lame séparatrice 32 et entre celle-ci et le troisième miroir 24, un dispositif de déclenchement constitué par un modulateur acousto-optique 34. La longueur de cette cavité est d'environ 80mm. This cavity comprises, on the one hand, from the second mirror 23 to the separating blade 32, the same elements, 23, 26, 14, 28 as the first cavity because this part is common to both cavities and other part, arranged beyond the separating plate 32 and between the latter and the third mirror 24, a trigger device consisting of an acousto-optic modulator 34. The length of this cavity is about 80mm.
Comme le barreau de HoYAG est placé dans la partie commune aux deux cavités imbriquées donc sur un trajet où les deux faisceaux sont superposés, il est traversé par ces derniers. La fonction de la lame séparatrice 32 est de séparer le faisceau généré par TmYLF de celui généré par HoYAG en jouant sur la différence 5 de polarisation et de longueur d'onde, et ce afin de supprimer la distorsion du faisceau HoYAG par le phénomène de lentille thermique générée par le faisceau de pompage issu des diodes dans le premier cristal TmYLF. La lame séparatrice LS placée sous 45 d'incidence remplit partiellement ce rôle; elle est hautement réfléchissante pour les longueurs d'onde de l'ordre de;=1,91 pm pour la polarisation 10 S et une transmission maximale pour la longueur d'onde de l'ordre de 2,1pm pour la polarisation P . As the HoYAG bar is placed in the common part of the two nested cavities and therefore on a path where the two beams are superimposed, it is crossed by them. The function of the splitter plate 32 is to separate the beam generated by TmYLF from that generated by HoYAG by varying the polarization and wavelength difference, in order to eliminate the HoYAG beam distortion by the lens phenomenon. generated by the pump beam from the diodes in the first crystal TmYLF. The splitter blade LS placed under 45 of incidence partially fulfills this role; it is highly reflective for wavelengths of the order of; = 1.91 pm for the 10 S polarization and a maximum transmission for the wavelength of the order of 2.1 pm for the P polarization.
Par ailleurs pour permettre un fonctionnement avec un seuil de saturation de HoYAG le plus élevé possible, il est nécessaire de faire fonctionner les seconds moyens de pompage à une longueur d'onde de 1,91pm plutôt qu'à une longueur 15 d'onde 1,953pm. C'est dans ce but qu'il est préférable d'utiliser d'une part un profil spectral du miroir 22 qui permette de faire fonctionner le laser de pompage 33 à une longueur d'onde plus proche de 1,91pm que de 1,953 et d'utiliser le dispositif sélecteur de longueur d'onde pour ajuster la longueur d'onde d'émission du premier cristal 33 à la longueur d'onde désirée. Ce dispositif sélecteur de longueur d'onde 45 20 est constitué, dans cet exemple, par étalon Fabry Perot en silice. Furthermore, to allow operation with the highest possible HoYAG saturation threshold, it is necessary to operate the second pump means at a wavelength of 1.91 pm rather than at a wavelength of 1.953. pm. It is for this purpose that it is preferable to use on the one hand a spectral profile of the mirror 22 which makes it possible to operate the pump laser 33 at a wavelength closer to 1.91pm than to 1.953 and using the wavelength selector device to adjust the emission wavelength of the first crystal 33 to the desired wavelength. This wavelength selector device 45 consists, in this example, of a Fabry Perot etalon made of silica.
Le fonctionnement de ce dispositif laser est le suivant. Pour une question de clarté, les faisceaux de pompage sont représentés sur la figure 3a tandis que le faisceau généré par le second cristal est présenté sur la figure 3b. The operation of this laser device is as follows. For clarity, the pump beams are shown in Figure 3a while the beam generated by the second crystal is shown in Figure 3b.
Un premier faisceau de pompage 18 est émis par les diodes laser 10. Ce 25 faisceau traverse, sans perte, le premier miroir 22 et son revêtement 25 associé puis il traverse la lame de sélection 45 puis le premier cristal TmYLF avec lequel il interagit. Le premier cristal 33 génère alors un faisceau 29 de pompage du second cristal HoYAG 14. Ce faisceau 29 dont la longueur d'onde est d'environ 1,91 pm est réfléchi par la lame séparatrice 32 en direction du dispositif d'expansion 28 du 30 faisceau dans lequel sa section est accrue d'un facteur 10, diminuant ainsi sa densité de puissance d'un facteur aussi égal à 10. Le faisceau de pompage 30 sortant du dispositif d'expansion 28 pénètre alors dans le second cristal 14 avec lequel il interagit. Le second cristal 14 se met alors à laser en émettant un faisceau à une longueur d'onde d'environ 2,1 pm. A first pump beam 18 is emitted by the laser diodes 10. This beam passes through, without loss, the first mirror 22 and its associated coating 25 and then passes through the selection plate 45 and the first crystal TmYLF with which it interacts. The first crystal 33 then generates a beam 29 for pumping the second HoYAG crystal 14. This beam 29, the wavelength of which is approximately 1.91 μm, is reflected by the separating plate 32 in the direction of the expander device 28. Beam in which its section is increased by a factor of 10, thereby decreasing its power density by a factor equal to 10. The pump beam 30 exiting the expansion device 28 then enters the second crystal 14 with which he interacts. The second crystal 14 then starts to laser by emitting a beam at a wavelength of about 2.1 .mu.m.
Comme montré sur la figure 3a, le faisceau de pompage émis par le premier cristal et qui n'a pas interagit avec le second cristal est réfléchis par le miroir 23 et traverse à nouveau le second cristal dans lequel il interagit puis la partie qui n'a pas interagit traverse le dispositif d'expansion de faisceau 28 avant d'être dirigé en direction du premier miroir 22 par la lame séparatrice 32 Comme montré sur la figure 3b, le faisceau d'émission du second cristal 14 est réfléchi par le second miroir 23 puis traverse le second cristal 14, le dispositif d'expansion 28 qui transforme le faisceau incident 35 en un faisceau 36 dont la section est diminuée d'un facteur 10. Ce facteur 36 traverse ensuite la lame 10 séparatrice 32, le modulateur acousto-optique 34 avant d'être réfléchie, en partie, par le miroir 24, la partie transmise du faisceau, référencée 9, pouvant alors être utilisée, de façon connue, à l'extérieur de la cavité. As shown in FIG. 3a, the pump beam emitted by the first crystal and which does not interact with the second crystal is reflected by the mirror 23 and again passes through the second crystal in which it interacts and then the part which does not It does not interact through the beam expander 28 before being directed towards the first mirror 22 by the splitter plate 32. As shown in FIG. 3b, the emission beam of the second crystal 14 is reflected by the second mirror. 23 then passes through the second crystal 14, the expansion device 28 which transforms the incident beam 35 into a beam 36 whose section is reduced by a factor 10. This factor 36 then passes through the separating blade 32, the acoustic modulator. optical 34 before being reflected, in part, by the mirror 24, the transmitted portion of the beam, referenced 9, can then be used, in known manner, outside the cavity.
Entre le revêtement 26 du miroir 23 et la lame séparatrice 32, les faisceaux respectivement des premier et second cristaux sont superposés. Between the coating 26 of the mirror 23 and the separating plate 32, the beams respectively of the first and second crystals are superimposed.
Dans une troisième variante de réalisation de l'invention le laser est aussi à cavités imbriquées transverses. Il comporte des premiers moyens de pompage 10 constitués par des diodes laser fonctiolnnant i une longueur d'onde de 0,792pm et aptes à pomper des seconds moyens de pompage constitués par un premier cristal 33 constitué par du fluoride de lithium et d'yttrium dopé avec du thulium à un taux de 20 3.5% et d'une longueur active de 8mmm et eux-mêmes aptes à pomper un second cristal 14 constitué par du YAG dopé avec de l'holmium à un taux de 0,3% et d'une longueur active L de 20mm, les premier et second cristaux étant disposés dans deux cavités imbriquées, c'est-à-dire possédant une partie commune. In a third embodiment of the invention the laser is also transverse nested cavities. It comprises first pumping means 10 constituted by laser diodes operating at a wavelength of 0.792 μm and capable of pumping second pumping means constituted by a first crystal 33 consisting of lithium fluoride and yttrium doped with thulium at a rate of 3.5% and an active length of 8 mm and themselves capable of pumping a second crystal 14 consisting of YAG doped with holmium at a rate of 0.3% and a active length L of 20mm, the first and second crystals being arranged in two nested cavities, that is to say having a common part.
La première cavité, à savoir celle du premier cristal TmYLF, comporte les 25 mêmes éléments disposés dans le même ordre que dans le cadre de la deuxième variante de réalisation de l'invention, à savoir, un premier miroir 22 comportant, du côté de la cavité, un revêtement 25 réfléchissant aux longueurs d'onde de l'ordre de 1,91 et 2,1pm et à forte transmission pour les longueurs d'ondes de l'ordre des diodes laser, un sélecteur 45 de la longueur d'onde de pompage, le premier cristal 30 TmYLF 33, une lame séparatrice hautement réfléchissante aux longueurs d'onde de l'ordre de 1,91 et 2,1 pm, un dispositif d'expansion de faisceau puis le second cristal HoYAG 14 et un second miroir présentant une face, coté cavité, recouverte d'un revêtement 26 hautement réfléchissant notamment aux longueurs d'onde comprises entre 1,9 et 2,1 pm. Par ailleurs, la face opposée audit revêtement du premier miroir 22 est à forte transmission pour les longueurs d'ondes d'émission des diodes laser. La longueur de cette cavité est d'environ environ 60mm. The first cavity, namely that of the first crystal TmYLF, comprises the same elements arranged in the same order as in the context of the second embodiment of the invention, namely, a first mirror 22 having, on the side of the cavity, a reflective coating at wavelengths of the order of 1.91 and 2.1 μm and with high transmission for wavelengths of the order of the laser diodes, a selector 45 of the wavelength pumping the first TmYLF crystal 33, a highly reflective splitter plate at wavelengths of the order of 1.91 and 2.1 μm, a beam expander and then the second HoYAG crystal 14 and a second mirror having a face, cavity side, covered with a highly reflective coating 26 especially at wavelengths between 1.9 and 2.1 .mu.m. Moreover, the face opposite to said coating of the first mirror 22 is high transmission for the emission wavelengths of the laser diodes. The length of this cavity is about 60mm.
La seconde cavité, à savoir celle du premier cristal HoYAG, est délimitée d'une part par un troisième miroir recouvert, du côté de la cavité, par un revêtement 5 hautement réfléchissant à 2,1pm, c'est-à-dire à la longueur d'onde d'émission du laser. Elle comporte ensuite le second cristal HoYAG 14 puis un modulateur acousto-optique 34 et enfin un miroir de sortie 24 recouvert par un revêtement 27 ayant une réflectivité de l'ordre de 95% à 2,1pm. The second cavity, namely that of the first HoYAG crystal, is delimited on the one hand by a third mirror covered, on the cavity side, by a highly reflective coating 2 at 2.1 μm, that is to say at the emission wavelength of the laser. It then comprises the second HoYAG crystal 14 and then an acousto-optical modulator 34 and finally an output mirror 24 covered by a coating 27 having a reflectivity of about 95% at 2.1 μm.
La seconde cavité, ne comporte comme partie commune avec la première 10 cavité, uniquement le second cristal HoYAG ce qui évite toute superposition des faisceaux de pompage et du faisceau d'émission du second cristal et donc limite au maximum le risque de perturbations par le phénomène de lentille thermique apparaissant dans le premier cirstal. The second cavity does not have as common part with the first cavity, only the second HoYAG crystal which avoids any superposition of the pump beams and the emission beam of the second crystal and thus limits the risk of disturbances by the phenomenon to a maximum. of thermal lens appearing in the first cirstal.
Par ailleurs, cet agencement des éléments constitutifs du laser permet de 15 limiter considérablement la longueur de la deuxième cavité puisque sa longueur est d'environ environ 40mm. Furthermore, this arrangement of the constituent elements of the laser makes it possible to considerably limit the length of the second cavity since its length is approximately 40 mm.
Dans cette variante de réalisation, le dispositif d'expansion d'un faisceau est constitué par deux prismes successifs ayant le même angle au sommet f mais inversés l'un par rapport à l'autre au niveau de leur disposition. In this variant embodiment, the device for expanding a bundle consists of two successive prisms having the same angle at the vertex f but inverted with respect to each other at their arrangement.
La solution qui paraît la meilleure et la plus facile à mettre en ceuvre à cause d'un alignement moins critique consiste à utiliser des prismes réalisés en YAG non dopé (n=1,8050 à 1,9pm). The solution that appears best and easiest to implement because of less critical alignment is to use prisms made of undoped YAG (n = 1.8050 to 1.9pm).
On peut aisément obtenir près d'un facteur 3 de grandissement avec un seul prisme. Suivant l'angle d'incidence i, le grandissement du faisceau G s'écrit: 25 G=(1/n).[(n2-sin2i)/(1 -sin2i)]"2 Avec G tendant vers l'infini lorsque i tend vers r/2 On a choisi un angle d'incidence de 75 , valeur pour laquelle on peut, pour une polarisation p réaliser de bons traitements antireflets. L'angle au sommet d'un prisme devient égal à 32 21'. One can easily get close to a magnification factor of 3 with a single prism. According to the angle of incidence i, the magnification of the beam G is written: ## EQU1 ## The angle of incidence is 75, a value for which polarization p can be used to achieve good antireflection treatments, and the apex angle of a prism becomes 32 21 '.
I=L.tg I'tg(n/2-i)=d d étant le diamètre du faisceau d'entré Avec les deux primes de même angle P, mais différents en taille, l'encombrement minimum devient: I+l'= L.tg P3 +d/ tg(n/2-i)=d[G.tg+1/ tg(7r/2-i)] Avec deux prismes identiques, I+1' devient: 1+1'=L[tg J3+(1-1/G2+ tg2 D) Avec G=10, 1 /G2<1 I+I'=L(1 +sinJ3)/cosp Avec =32o21' , I+1'=1,8L et L≥d.G Avec G=10 et d<l mm, I'encombrement total suivant la longueur de cavité ne dépasse pas 18mm, ce qui permet de conserver des longueurs de cavité courtes. I = L.tg I'tg (n / 2-i) = dd being the diameter of the input beam With the two premiums of the same angle P, but different in size, the minimum size becomes: I + l '= L.tg P3 + d / tg (n / 2-i) = d [G.tg + 1 / tg (7r / 2-i)] With two identical prisms, I + 1 'becomes: 1 + 1' = L [Tg J3 + (1-1 / G2 + tg2 D) With G = 10, 1 / G2 <1 I + I '= L (1 + sinJ3) / cosp With = 32o21', I + 1 '= 1.8L and L ≥dG With G = 10 and d <1 mm, the total encumbrance along the cavity length does not exceed 18mm, which makes it possible to keep short cavity lengths.
L'intérêt d'un dispositif à 2 prismes successifs ayant des angles au sommet inversés est double: d'une part il compense la dispersion spectrale des faisceaux et 10 d'autre part le faisceau élargi sort dans la même direction que le faisceau incident. The interest of a device with two successive prisms having inverted vertex angles is twofold: on the one hand it compensates for the spectral dispersion of the beams and, on the other hand, the expanded beam leaves in the same direction as the incident beam.
Le fonctionnement de ce dispositif laser est le suivant.. The operation of this laser device is as follows ..
Un premier faisceau de pompage est émis par les diodes laser 10. Ce faisceau traverse, sans perte le premier miroir 22 et son revêtement 25 associé puis il traverse la lame de sélection puis le premier cristal TmYLF 33 avec lequel il 15 interagit. Le premier cristal 33 génère alors un faisceau de pompage du second cristal HoYAG 14. Ce faisceau dont la longueur d'onde est de l'ordre de 1,91 pm est réfléchi par la lame séparatrice en direction du dispositif d'expansion du faisceau dans lequel sa section est accrue d'un facteur 10, diminuant ainsi sa densité de puissance d'un facteur aussi égal à 10. Le faisceau de pompage pénètre alors dans 20 le second cristal 14 avec lequel il interagit. Le second cristal se met alors à laser, émettant un second faisceau à une longueur d'onde de 2,1 pm qui ne traverse pas le dispositif d'expansion de faisceau et dans une direction perpendiculaire à celle du faisceau de pompage émis par TmYLF. Ainsi, il n'est pas nécessaire que matériau constitutif des prismes soit transparent à la longueur d'onde d'émission de HoYAG 25 qui est de 2,1pm. A first pumping beam is emitted by the laser diodes 10. This beam passes through, without loss, the first mirror 22 and its associated coating 25, then it passes through the selection plate and then the first TmYLF crystal 33 with which it interacts. The first crystal 33 then generates a pumping beam of the second HoYAG crystal 14. This beam, the wavelength of which is of the order of 1.91 μm, is reflected by the separating plate in the direction of the beam expander device. wherein its section is increased by a factor of 10, thereby decreasing its power density by a factor of 10. The pumping beam then enters the second crystal 14 with which it interacts. The second crystal then starts to laser, emitting a second beam at a wavelength of 2.1 μm which does not pass through the beam expander and in a direction perpendicular to that of the pumping beam emitted by TmYLF. Thus, it is not necessary that the constituent material of the prisms is transparent to the emission wavelength of HoYAG 25 which is 2.1 μm.
Le faisceau de pompage émis par le premier cristal et qui n'a pas interagit avec le second cristal est réfléchi par le miroir et traverse à nouveau le second cristal dans lequel il interagit puis il traverse le dispositif d'expansion de faisceau dans lequel sa section est diminuée d'un facteur avant d'être dirigé en direction du premier miroir 22 par la lame séparatrice. The pumping beam emitted by the first crystal and which does not interact with the second crystal is reflected by the mirror and again passes through the second crystal in which it interacts and then passes through the beam expander in which its section is reduced by a factor before being directed towards the first mirror 22 by the separating blade.
Le faisceau d'émission du second cristal 14 est réfléchi par le troisième miroir puis traverse le second cristal 14, le modulateur acousto-optique 34 avant d'être réfléchi, en partie, par le miroir 24, la partie transmise du faisceau pouvant alors être utilisée, de façon connue, à l'extérieur de la cavité Avec le pompage de HoYAG soit longitudinal soit transverse, la réduction de la densité de puissance de pompage, due à l'expansion du faisceau, diminue voire 5 supprime les fluctuations de l'émission de TmYLF et HoYAG. En choisissant un dispositif qui élargit dans une seule direction, en conservant la hauteur du faisceau de pompage, on passe facilement à un montage transverse. Dans le cas du pompage longitudinal, le faisceau à 2,1 pm doit traverser cet élément et on a le souci de choisir un matériel à très faible perte par absorption à cette longueur d'onde. The emission beam of the second crystal 14 is reflected by the third mirror and then passes through the second crystal 14, the acousto-optical modulator 34 before being reflected, in part, by the mirror 24, the transmitted part of the beam can then be In a known manner, outside the cavity With HoYAG pumping being longitudinal or transverse, the reduction in the pumping power density, due to the expansion of the beam, decreases or even eliminates the fluctuations of the TmYLF and HoYAG emission. By choosing a device that expands in one direction, keeping the height of the pumping beam, it is easy to move to a transverse assembly. In the case of longitudinal pumping, the 2.1 μm beam must pass through this element and there is a concern to choose a material with very low absorption loss at this wavelength.
Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation précédemment décrit sans sortir du cadre de l'invention. Of course, many modifications can be made to the embodiment described above without departing from the scope of the invention.
Claims (3)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0309723A FR2858720A1 (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Laser with intracavity pumping incorporating a laser beam expansion device between the first and second pumping crystals, notably for medical applications |
| FR0400156A FR2858721B1 (en) | 2003-08-07 | 2004-01-09 | INTRACAVITE PUMPING LASER |
| DE200410030949 DE102004030949B4 (en) | 2003-08-07 | 2004-06-26 | Intracavity-pumped laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0309723A FR2858720A1 (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Laser with intracavity pumping incorporating a laser beam expansion device between the first and second pumping crystals, notably for medical applications |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2858720A1 true FR2858720A1 (en) | 2005-02-11 |
Family
ID=34073069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0309723A Withdrawn FR2858720A1 (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Laser with intracavity pumping incorporating a laser beam expansion device between the first and second pumping crystals, notably for medical applications |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2858720A1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6002695A (en) * | 1996-05-31 | 1999-12-14 | Dpss Lasers, Inc. | High efficiency high repetition rate, intra-cavity tripled diode pumped solid state laser |
-
2003
- 2003-08-07 FR FR0309723A patent/FR2858720A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6002695A (en) * | 1996-05-31 | 1999-12-14 | Dpss Lasers, Inc. | High efficiency high repetition rate, intra-cavity tripled diode pumped solid state laser |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| BAER T: "LARGE-AMPLITUDE FLUCTUATIONS DUE TO LONGITUDINAL MODE COUPLING IN DIODE-PUMPED INTRACAVITY-DOUBLED ND:YAG LASERS", JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA - B, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINGTON, US, vol. 3, no. 9, 1 September 1986 (1986-09-01), pages 1175 - 1180, XP000653558, ISSN: 0740-3224 * |
| HAMID HEMMATI ET AL: "HIGH REPETITION-RATE Q-SWITCHED AND INTRACAVITY DOUBLED DIODE-PUMPED ND:YAG LASER", IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 28, no. 4, 1 April 1992 (1992-04-01), pages 1018 - 1020, XP000272693, ISSN: 0018-9197 * |
| OKHOTNIKOV O G: "INTRACAVITY LASER DIODE PUMPED AND MODULATED ER3+-DOPED FIBER LASERS", IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 30, no. 11, 1 November 1994 (1994-11-01), pages 2645 - 2652, XP000478015, ISSN: 0018-9197 * |
| STONEMAN R C ET AL: "INTRACAVITY-PUMPED 2.09-UM HO:YAG LASER", OPTICS LETTERS, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINGTON, US, vol. 17, no. 10, 15 May 1992 (1992-05-15), pages 736 - 738, XP000268716, ISSN: 0146-9592 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0657976B1 (en) | Laser resonator with passive Q-switch saturable absorber | |
| FR2665307A1 (en) | ADAPTIVE LASER SYSTEM. | |
| CA2596691A1 (en) | Composite optical fibre for a laser- and pump-wave confinement | |
| WO2006114557A1 (en) | Laser device triggered by a photonic fibre | |
| FR2986916A1 (en) | OPTICAL AMPLIFIER AND PULSE LASER SYSTEM WITH IMPULSE ENERGY LIMITS. | |
| EP2147487B1 (en) | Pulsed microchip laser | |
| EP2018687B1 (en) | High-power fiberoptic pulsed laser device | |
| EP0751594B1 (en) | Solid state microlaser, actively Q-switched by a micromodulator | |
| FR3087276A1 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR COMPRESSING BRIEF OR ULTRA-BRIEF LIGHT PULSES AND ASSOCIATED LASER LIGHT PULSE SYSTEM | |
| FR2858721A1 (en) | Laser with intracavity pumping incorporating a laser beam expansion device between the first and second pumping crystals, notably for medical applications | |
| FR3039289A1 (en) | TERMINATION FOR OPTICAL FIBER WITH HOLLOW HEART | |
| FR2858720A1 (en) | Laser with intracavity pumping incorporating a laser beam expansion device between the first and second pumping crystals, notably for medical applications | |
| CA2827445C (en) | High-power optical fibre laser | |
| FR2834080A1 (en) | Ultrashort luminous pulse amplification having dispersive element stretching pulse/pulse amplified and compressor with input grating dimensioned with pulse incident same sign incidence angle relative normal and having higher absolute value. | |
| WO2006106276A2 (en) | Device with optical guide for producing an optical signal by optical pumping, uses | |
| EP2439820B1 (en) | Method for generating a laser beam with short duration of less than 100 ns and high frequency of more than 50 kHz | |
| FR2909808A1 (en) | Laser source i.e. intracavity pumping laser source, for e.g. military application, has pumping unit provided with crystal i.e. thin plate, for pumping another crystal, which is doped with holmium, where thin plate is doped with thulium | |
| WO2002001683A1 (en) | Pumped laser and optimised lasing medium | |
| EP2283548B1 (en) | Active imaging device incorporating an imaging source at 1.5 micrometre | |
| WO2017021591A1 (en) | Device for generating a short, high-energy laser pulse, and method for generating such a pulse | |
| EP2443705B1 (en) | System for emitting a polychromatic light, provided with coupled sub-cavities | |
| FR2756110A1 (en) | Optical oscillator with spatially modulated cavity laser for telemetry esp. in automobile | |
| EP0767519A1 (en) | Device for optical amplification | |
| FR2785099A1 (en) | Medical long pulse luminous pulsed solid laser design having amplifier surrounded resonant cavity/lossy modulator and pulse lengthening photorefractive section | |
| FR2911012A1 (en) | Intracavity laser source for e.g. military application, has pumping unit including thulium doped crystal in form of thin strip, to transversely pump holmium doped yttrium aluminum garnet crystal, where unit pumps thulium crystal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |