WO2005041369A1 - Device for optical pumping with laser diodes and corresponding optical pumping method - Google Patents

Device for optical pumping with laser diodes and corresponding optical pumping method Download PDF

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Definitions

  • FIG. 6 shows a side view of an elementary drawer of optical pumping device according to a second embodiment of the invention.
  • the elementary drawer comprises a plate 1 covered, on a first face, with one or more treatment (s) with high reflectivity and with high angular selectivity Tb and, on a second face parallel to the first face, with an antireflection treatment Ta .
  • the plate cooling means consist of a radiator 11 in thermal contact with the treatment with high reflectivity and high angular selectivity Tb.
  • the elementary drawer includes a diode assembly 2 mounted on a diode support 10 and a cylindrical optic 3.

Abstract

The invention relates to a device for transverse optical pumping with laser diodes, comprising at least one plate (1) of low-doped amplifying material, said plate having two large parallel sections, means (2, 3), for introducing a pump light into the plate and plate cooling means. Said device is characterised in that the pump light is introduced into the plate by focusing a light from the laser diodes (2) onto a first edge of the plate, perpendicular to both large parallel sections. Said invention applies, inter alia, to high-power and short-pulse lasers.

Description

DISPOSITIF DE POMPAGE OPTIQUE PAR DIODES LASER ET PROCEDE DE POMPAGE OPTIQUE ASSOCIE LASER DIODE OPTICAL PUMPING DEVICE AND ASSOCIATED OPTICAL PUMPING METHOD
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE 1 invention concerne un dispositif de pompage optique transverse par diodes laser et le procédé de pompage optique associé. L'invention concerne également un amplificateur comprenant un dispositif de pompage optique transverse selon l'invention et le procédé d'amplification associé. Par dispositif de pompage optique transverse, il faut entendre un dispositif dans lequel la direction du faisceau laser de pompage est sensiblement perpendiculaire à la direction du faisceau laser à amplifier. Un tel dispositif résulte de l'association d'un empilement de diodes collimatées de grandes dimensions, d'un ensemble d'optiques de focalisation et d' au moins une plaque de matériau amplificateur pouvant être contenue dans une enceinte refroidie. Le dispositif de pompage optique transverse selon l'invention utilise tout type de matériau amplificateur ainsi que tout type de dopage de matériau amplificateur utilisable pour le pompage optique par diodes laser. Cependant, comme cela apparaîtra dans la suite de la description, le dispositif de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec des matériaux amplificateurs dopés à l'Ytterbium. L'émergence de nouvelles technologies de diodes laser à forte puissance crête couplée aux progrès récents des empilements de diodes de grandes dimensions est la raison pour laquelle les matériaux dopés à l'Ytterbium bénéficient d'un grand intérêt. Ces matériaux font partie de la famille des matériaux laser solides décrits par un diagramme de fonctionnement partiel ou total à trois niveaux. L'Ytterbium offre potentiellement un champ d'évolution très large en termes de performances et de flexibilité pour la plupart des applications envisageables pour les lasers solides, à savoir : — lasers à haut rendement,STATE OF THE PRIOR ART 1 invention relates to a transverse optical pumping device by laser diodes and the associated optical pumping method. The invention also relates to an amplifier comprising a transverse optical pumping device according to the invention and the associated amplification method. By transverse optical pumping device is meant a device in which the direction of the pumping laser beam is substantially perpendicular to the direction of the laser beam to be amplified. Such a device results from the combination of a stack of large collimated diodes, a set of focusing optics and at least one plate of amplifier material which can be contained in a cooled enclosure. The transverse optical pumping device according to the invention uses any type of amplifier material as well as any type of doping of amplifier material usable for optical pumping by laser diodes. However, as will appear in the following description, the device of the invention finds a particularly advantageous application with amplifier materials doped with Ytterbium. The emergence of new high-power laser diode technologies coupled with recent advances in large diode stacks dimensions is the reason why materials doped with Ytterbium benefit from great interest. These materials belong to the family of solid laser materials described by a partial or total operating diagram at three levels. Ytterbium potentially offers a very wide field of evolution in terms of performance and flexibility for most of the applications that can be envisaged for solid lasers, namely: - high-efficiency lasers,
— lasers impulsionnels à haute énergie et haute cadence,- high energy and high rate pulse lasers,
— lasers à impulsions courtes,- short pulse lasers,
— lasers accordables en fréquence.""" Le secteur des matériaux dopés à l'Ytterbium utilisables en pompage par diodes laser draine actuellement un volume de recherches important dans le domaine de la cristallogénèse, de la verrerie et des céramiques laser. Comme cela a été rappelé ci-dessus, les matériaux dopés à l'Ytterbium ont un fonctionnement partiel ou total à trois niveaux. Une difficulté intrinsèque au fonctionnement partiel ou total à trois niveaux est le franchissement du seuil de transparence du matériau. Dans le domaine des basses intensités de pompe, tant que ce seuil n'est pas franchi, l'absorption intrinsèque du matériau dépasse le gain induit par la source de pompage. Le matériau ne peut alors pas être utilisé pour la réalisation d'un oscillateur ou d'un amplificateur laser. Lorsque le seuil est franchi, à partir d'une certaine intensité, le matériau devient amplificateur. Ce fonctionnement nécessite généralement de fortes puissances de pompe et de fortes densités volumiques déposées qu'il n'est possible d'obtenir qu'en confinant très fortement la puissance déposée. Une conséquence directe de ces fortes densités est alors la production d' échauffements dans le matériau. Ces échauffements sont liés essentiellement à ce que l'on appelle communément le « défaut quantique », ou rapport de la longueur d' onde de pompe à la longueur d'onde de l'émission laser. Les échauffements ou dépôts thermiques se traduisent par l'apparition de gradients de température dans la section active du matériau. Ces gradients font alors varier l'indice optique de manière "non homogène, ce qui est très préjudiciable aux performances laser. Il est donc important de réduire ou d' éliminer ces gradients de température en refroidissant le matériau de manière homogène . La réduction ou l'élimination des gradients de température est d'autant plus difficile que le volume de matériau est plus grand et que l'énergie ou la puissance déposées dans le matériau sont plus élevées . L'article « Activa tion of the Mercury laser, a diode-pumped, gas-cooled, solid-sta te slab laser » (A.Bayramian et al, Proceedings of ASSP Conférence, Février 2003) divulgue une architecture de pompage optique refroidie à milieu amplificateur dopé par des ions Ytterbium. Le matériau amplificateur se présente sous forme de plaques entre lesquelles circule à grande vitesse du gaz Hélium. Le pompage optique s'effectue par des empilements de diodes de très grandes dimensions, empilements couplés dans un guide de lumière réflecteur. Le pompage est longitudinal par rapport à l'axe de la cavité laser. Le faisceau laser circule à l'intérieur d'une ouverture effectuée dansl'axe de la structure de pompage. Une telle architecture présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, des niveaux élevés de flux du signal de pompe sont présents autour des zones de sortie des guides de lumière, conduisant ainsi à une forte élévation locale de température. Ensuite, l'architecture est non modulaire, les empilements de diodes étant intégrés dans de très grandes structures avant d'être distribués, en bloc, sur l'ensemble des plaques"" Par ailleurs, la grande dimension des empilements de diodes pose également d' importants problèmes de réalisation, d'un point de vue technologique, du fait de la nécessité qu'il y a à maîtriser les gradients de température internes de l'architecture de pompage afin de ne pas élargir la raie spectrale de pompage. L'invention permet avantageusement de résoudre les inconvénients mentionnés ci-dessus. Le dispositif de pompage de l'invention permet en effet de réaliser un très fort confinement du signal de pompe dans de grands volumes du matériau amplificateur, tout en interdisant le développement de zones chaudes rédhibitoires pour réaliser les performances souhaitées. Le dispositif de pompage autorise avantageusement un refroidissement efficace de tout le volume du matériau pompé, dans une technologie de fabrication collective. Le dispositif de pompage réduit ainsi les gradients et élévations de température par rapport à ceux et celles existant dans la configuration divulguée dans l'article mentionné ci-dessus. La taille des empilements de diodes laser à utiliser reste limitée et l'ensemble de la puissance de pompe est réparti de façon équilibrée entre les empilements . Le dispositif de pompage selon l'invention est avantageusement évolutif et adaptable en fonction des pertes optiques présentes dans la cavité amplificatrice dans laquelle il est intégré.- lasers tunable in frequency. """ The sector of materials doped with Ytterbium usable in pumping by laser diodes currently drains a significant volume of research in the field of crystallogenesis, glassware and laser ceramics. As it was recalled above, materials doped with Ytterbium have a partial or total functioning at three levels. An intrinsic difficulty in partial or total functioning at three levels is the crossing of the transparency threshold of the material. pump, as long as this threshold is not crossed, the intrinsic absorption of the material exceeds the gain induced by the pumping source.The material cannot then be used for the realization of an oscillator or a laser amplifier. When the threshold is crossed, from a certain intensity, the material becomes an amplifier. This operation generally requires high pump powers and high volume densities deposited which can only be obtained by very strongly confining the deposited power. A direct consequence of these high densities is then the production of overheating in the material. These heatings are essentially linked to what is commonly called the “quantum defect”, or ratio of the pump wavelength to the wavelength of the laser emission. Heating or thermal deposits result in the appearance of temperature gradients in the active section of the material. These gradients then vary the optical index in a "non-homogeneous manner, which is very detrimental to laser performance. It is therefore important to reduce or eliminate these temperature gradients by cooling the material homogeneously. The reduction or the The elimination of temperature gradients is all the more difficult the larger the volume of material and the higher the energy or power deposited in the material. The article "Activation of the Mercury laser, a diode- pumped, gas-cooled, solid-sta te slab laser "(A.Bayramian et al, Proceedings of ASSP Conference, February 2003) discloses an optical pumping architecture cooled by an amplifying medium doped with Ytterbium ions. The amplifying material is presented under form of plates between which helium gas circulates at high speed. Optical pumping is carried out by stacks of very large diodes, stacks coupled in a reflective light guide. The pumping is longitudinal with respect to the axis of the laser cavity. The laser beam circulates inside an opening made in the axis of the pumping structure. Such an architecture has several drawbacks. First, high levels of pump signal flow are present around the light guide exit areas, thus leading to a sharp local temperature rise. Then, the architecture is non-modular, the diode stacks being integrated in very large structures before being distributed, in block, on all of the plates "" Furthermore, the large dimension of the diode stacks also poses 'important implementation problems, from a technological point of view, due to the need to control the internal temperature gradients of the pumping architecture so as not to widen the spectral pumping line. The invention advantageously solves the drawbacks mentioned above. The pumping device of the invention in fact makes it possible to achieve very high confinement of the pump signal in large volumes of the amplifying material, while preventing the development of unacceptable hot zones to achieve the desired performances. The pumping device advantageously allows efficient cooling of the entire volume of the pumped material, in a collective manufacturing technology. The reduced pumping device thus the gradients and elevations of temperature compared to those existing in the configuration disclosed in the article mentioned above. The size of the laser diode stacks to be used remains limited and all of the pump power is distributed in a balanced manner between the stacks. The pumping device according to the invention is advantageously scalable and adaptable as a function of the optical losses present in the amplifying cavity in which it is integrated.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
En effet, l'invention concerne un dispositif de pompage optique transverse par diodes laser comprenant : — au moins une plaque de matériau amplificateur faiblement dopé et de facteur de forme élevé, la plaque présentant deux grandes sections parallèles, — des moyens pour introduire une lumière de pompage dans la plaque, et - des moyens de refroidissement de la plaque, caractérisé en ce que la lumière de pompage est introduite dans la plaque par focalisation d'une lumière issue des diodes laser sur une première tranche de la plaque perpendiculaire aux deux grandes sections parallèles. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, les moyens pour introduire la lumière de pompage comprennent un assemblage de diodes et une optique cylindrique qui focalise la lumière issue de l'assemblage de diodes sur la première tranche de la plaque. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, le matériau amplificateur est dopé à l'Ytterbium. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, une deuxième tranche de la plaque, située à l'opposé de la première tranche, est recouverte d'un traitement réflecteur. Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, la plaque a un facteur de forme sensiblement compris entre 5 et 30. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de refroidissement de la plaque comprennent une enceinte à flux laminaire comprenant deux fenêtres optiques situées de part et d'autre de la plaque, un fluide caloporteur circulant entre chaque fenêtre optique et la plaque. Selon une caractéristique supplémentaire du premier mode de réalisation de l'invention, les fenêtres optiques sont recouvertes, sur chacune de leur. face, d'un traitement anti-réflexion. Selon encore une caractéristique supplémentaire du premier mode de réalisation de l'invention, les deux grandes sections de la plaque sont recouvertes d'un traitement anti-réflexion. Selon encore une caractéristique supplémentaire du premier mode de réalisation de l'invention, l'assemblage de diodes est monté sur un support dans lequel est formé un conduit de circulation de fluide de refroidissement. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, une première grande section de la plaque est recouverte d'un traitement à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire, la seconde grande section de la plaque parallèle à la première grande section est recouverte d'un traitement sensiblement anti-réflexion et les moyens de refroidissement sont constitués d'un radiateur mis en contact thermique avec la grande section de la plaque recouverte du traitement à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire. Selon une caractéristique supplémentaire du deuxième mode de réalisation de l'invention, le traitement à haute réflectivité' et -à haute sélectivité angulaire a un coefficient de réflectivité sensiblement égal à 1 pour un angle d'incidence sensiblement égal à 45 degrés et décroissant d'autant plus vers 0 que l'angle d'incidence s'éloigne de 45 degrés. L'invention concerne également un amplificateur de signal optique comprenant - un dispositif de pompage optique selon l'invention. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'amplificateur de signal optique comprend des moyens de régénération du signal optique. L'invention concerne également un procédé de pompage optique transverse par diodes laser comprenant : - une introduction de lumière de pompage dans au moins une plaque de matériau amplificateur faiblement dopé et de facteur de forme élevé, la plaque présentant deux grandes sections parallèles, et - un refroidissement de la plaque, caractérisé en ce que la lumière de pompage est introduite dans la plaque par focalisation d'une lumière issue des diodes laser sur une première tranche de la plaque perpendiculaire aux deux grandes sections. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le pompage est un pompage à double passage. L' invention concerne également un procédé d'amplification de signal optique comprenant un pompage optique de matériau amplificateur par diodes laser, caractérisé en ce que le pompage optique est un pompage optique selon l'invention. On définit le facteur de forme comme le rapport de la racine carrée de la section d'amplification vue par le faisceau laser à la longueur d'amplification dans le milieu. Par facteur de forme élevé, il faut entendre, par exemple, un facteur de forme de valeur supérieure ou égale à 2. La caractéristique de l'invention selon laquelle la lumière de pompage est introduite dans la plaque par focalisation de la lumière issue des diodes laser sur une tranche de la plaque perpendiculaire aux deux grandes sections parallèles de la plaque autorise avantageusement l'utilisation d'un matériau amplificateur peu dopé, les forts dopages induisant des problèmes de fabrication de matériau et des limitations des performances laser et thermique. Le rendement optique s'en trouve amélioré, tout en évitant la présence de zones absorbantes dans le volume du faisceau. Selon l'invention,' la propagation de la lumière et le dépôt de l'énergie de pompe dans le matériau laser .sont avantageusement mis en œuvre pour étendre le domaine d'application vers les hautes énergies et les hautes puissances laser. Ainsi, tout d'abord, le guidage et le confinement de la lumière s'effectuent-ils à l'intérieur d'un guide optique de géométrie planaire ayant une partie centrale à indice optique élevé (indice du matériau laser) . Ensuite, les plaques de matériau amplificateur peuvent être spécifiées avec un dopage très faible, afin que la section laser active soit très grande et compatible avec l'amplification de fortes énergies. De façon générale, un avantage du dispositif de pompage ' optique selon l'invention est de permettre un choix optimal de l'ensemble des paramètres du système. Ces paramètres comprennent, entre autres, la taille des plaques du matériau amplificateur, le dopage du matériau (au plus une plaque est grande, ' au plus le dopage peut être faible et réciproquement) et l'épaisseur des plaques. Il est. par exemple possible d'utiliser des plaques peu dopées, de grande section et d'épaisseur très faible, compatibles avec un fonctionnement à haute puissance moyenne . De façon générale, une plaque de matériau amplificateur est de forme parallélépipédique et présente, en conséquence, six faces. Par « grandes sections parallèles » de la plaque, il faut entendre deux faces parallèles de la plaque dont les dimensions sont très sensiblement plus grandes que les dimensions des quatre autres faces. La distance qui sépare les deux grandes sections de la plaque est alors l'épaisseur de la plaque. Les deux grandes sections d'une plaque sont les faces sur lesquelles le signal optique à amplifier est incident.Indeed, the invention relates to a transverse optical pumping device by laser diodes comprising: - at least one plate of weakly doped amplifier material and of high form factor, the plate having two large parallel sections, - means for introducing light pumping in the plate, and - means for cooling the plate, characterized in that the pumping light is introduced into the plate by focusing light from the laser diodes on a first edge of the plate perpendicular to the two large parallel sections. According to an additional characteristic of the invention, the means for introducing the pumping light comprise an assembly of diodes and a cylindrical optic which focuses the light coming from the assembly of diodes on the first edge of the plate. According to yet another characteristic of the invention, the amplifier material is doped with Ytterbium. According to yet another characteristic of the invention, a second edge of the plate, located opposite the first edge, is covered with a reflective treatment. According to yet another additional characteristic of the invention, the plate has a form factor substantially between 5 and 30. According to a first embodiment of the invention, the means for cooling the plate comprise a laminar flow enclosure comprising two optical windows located on either side of the plate, a heat transfer fluid circulating between each optical window and the plate. According to an additional characteristic of the first embodiment of the invention, the optical windows are covered, on each of them. face, anti-reflection treatment. According to yet another characteristic of the first embodiment of the invention, the two large sections of the plate are covered with an anti-reflection treatment. According to yet another characteristic of the first embodiment of the invention, the assembly of diodes is mounted on a support in which a cooling fluid circulation duct is formed. According to a second embodiment of the invention, a first large section of the plate is covered with a high reflectivity and high angular selectivity treatment, the second large section of the plate parallel to the first large section is covered with a substantially anti-reflection treatment and the cooling means consist of a radiator placed in thermal contact with the large section of the plate covered with the high reflectivity and high angular selectivity treatment. According to an additional characteristic of the second embodiment of the invention, the treatment with high reflectivity and with high angular selectivity has a coefficient of reflectivity substantially equal to 1 for an angle of incidence substantially equal to 45 degrees and decreasing from all the more towards 0 as the angle of incidence moves away from 45 degrees. The invention also relates to an optical signal amplifier comprising - an optical pumping device according to the invention. According to an additional characteristic of the invention, the optical signal amplifier comprises means for regenerating the optical signal. The invention also relates to a method of transverse optical pumping by laser diodes comprising: - an introduction of pumping light into at least one plate of weakly doped amplifier material and of high form factor, the plate having two large parallel sections, and - cooling of the plate, characterized in that the pumping light is introduced into the plate by focusing a light from the laser diodes on a first edge of the plate perpendicular to the two large sections. According to an additional characteristic of the invention, the pumping is a double-pass pumping. The invention also relates to an optical signal amplification method comprising an optical pumping of amplifier material by laser diodes, characterized in that the optical pumping is an optical pumping according to the invention. The form factor is defined as the ratio of the square root of the amplification section seen by the laser beam to the amplification length in the medium. By high form factor is meant, for example, a form factor with a value greater than or equal to 2. The characteristic of the invention according to which pumping light is introduced into the plate by focusing the light coming from the diodes laser on a wafer of the plate perpendicular to the two large parallel sections of the plate advantageously authorizes the use of a slightly doped amplifier material, the strong dopings inducing material manufacturing problems and limitations of the laser and thermal performances. The optical efficiency is thereby improved, while avoiding the presence of absorbing zones in the volume of the beam. According to the invention, 'the propagation of light and the deposition of pump energy in the laser material are advantageously implemented for extend the field of application to high energies and high laser powers. Thus, first of all, the guiding and confinement of the light takes place inside an optical guide of planar geometry having a central part with high optical index (index of the laser material). Then, the plates of amplifier material can be specified with very low doping, so that the active laser section is very large and compatible with the amplification of high energies. In general, an advantage of the optical pumping device according to the invention is to allow an optimal choice of all the parameters of the system. These parameters include, inter alia, the size of the plates of the amplifier material, doping of the material (no more than one plate is large, not more than the doping may be low and vice versa) and the thickness of the plates. It is. for example, it is possible to use slightly doped plates, of large cross section and of very small thickness, compatible with an operation at high average power. Generally, a plate of amplifying material is of rectangular shape and therefore has six faces. By “large parallel sections” of the plate is meant two parallel faces of the plate whose dimensions are very substantially larger than the dimensions of the other four faces. The distance between the two large sections of the plate is then the thickness of the plate. The two large sections of a plate are the faces on which the signal optical to be amplified is incident.
BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, faite en référence aux figures jointes parmi lesquelles :BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics and advantages of the invention will appear in the light of the description which follows, given with reference to the attached figures among which:
- la figure 1 représente une vue de côté d'un tiroir élémentaire de dispositif de pompage optique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;- Figure 1 shows a side view of an elementary drawer of optical pumping device according to a first embodiment of the invention;
- la figure 2 représente une vue en perspective d'un' dispositif de pompage optique selon le premier mode de réalisation de l'invention ;- Figure 2 shows a perspective view of an ' optical pumping device according to the first embodiment of the invention;
- la figure 3 représente une vue de dessus du dispositif de pompage optique représenté en figure 2 •;- Figure 3 shows a top view of the optical pumping device shown in Figure 2 •;
- la figure 4 représente un amplificateur de signal optique à .multiples .passages, comprenant un dispositif de pompage optique selon le premier mode de réalisation de l'invention ;- Figure 4 shows an optical signal amplifier .multiples .passages, comprising an optical pumping device according to the first embodiment of the invention;
- la figure 5 illustre le principe connu du pompage optique à double passage ;- Figure 5 illustrates the known principle of double-pass optical pumping;
- la figure 6 représente une vue de côté d'un tiroir élémentaire de dispositif de pompage optique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;- Figure 6 shows a side view of an elementary drawer of optical pumping device according to a second embodiment of the invention;
- la figure 7 représente une vue de dessus d'un amplificateur de signal optique comprenant des moyens de pompage optique tels que représentés en figure 6. Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES La figure 1 représente une vue de côté d'un tiroir élémentaire de dispositif de pompage optique selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le tiroir élémentaire comprend une plaque de matériau amplificateur 1, un assemblage de diodes laser 2 (par exemple une matrice de barrettes linéaires de diodes), une optique cylindrique 3, un support de diodes 4 dans lequel est formé un conduit 5 de circulation de fluide de refroidissement (par exemple de l'eau). La lumière L émise par l'assemblage de diodes 2 est focalisée sur une tranche de la plaque 1 par l'optique cylindrique 3. De façon préférentielle, mais non obligatoire, la tranche de la plaque 1 située à l'opposé de la tranche sur laquelle la lumière L est focalisée est recouverte d'un traitement réflecteur 6 qui permet un pompage optique à double passage. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de refroidissement de la plaque 1 sont constitués d'une enceinte à flux laminaire comprenant deux fenêtres optiques Wl et W2 situées de part et d'autre de la plaque. Un avantage du flux laminaire est le maintien d'une meilleure qualité du faisceau laser à amplifier. Le pompage optique à double passage va maintenant être décrit ci-dessous en référence à la figure 5. La plaque 1 est attaquée, sur une première tranche du matériau laser, par le faisceau de pompe L , la tranche de matériau située à l'opposé de la première tranche étant recouverte du traitement optique réflecteur 6. Le faisceau de pompe qui pénètre la plaque est alors réfléchi lorsqu'il atteint la face recouverte par le traitement optique réflecteur 6. Une première fraction du signal de pompe est déposée dans le matériau laser à l'aller et une deuxième fraction du signal de pompe est déposée dans le matériau laser au retour, après réflexion sur le traitement optique réflecteur 6. La fraction du signal de pompe déposée à l'aller est représentée, de façon symbolique, par la courbe en traits discontinus A sur la figure 5, alors que la fraction du signal de pompe déposée au retour est représentée, de façon symbolique, par la courbe en pointillés B. Comme cela est connu de l'homme de l'art, c'est le dopage du matériau qui définit la profondeur de pénétration du signal de pompe et la pente de la courbe de pénétration est d' autant plus forte que le dopage est élevé. Selon l'invention, le dopage du matériau est preferentiellement choisi de telle sorte que .la fraction non absorbée au retour ..ne soit pas . nulle mais très faible. Le profil de dépôt est alors quasi-symétrique et quasi-plat tel que représenté, de manière symbolique, par la courbe C. Le rendement de dépôt de la pompe est alors élevé et son profil est uniformisé. Selon l'invention, le pompage optique sur la tranche d'épaisseur d conduit avantageusement à un fort confinement du signal de pompe dans la plaque. Du fait de l'indice optique élevé du matériau qui constitue la plaque 1, l'énergie du signal de pompe est guidée en réflexions multiples à l'intérieur de la plaque et reste ainsi confinée dans son volume, sur toute la section active. Dans la mesure où le lobe d'émission de l'empilement de diodes est inscrit dans le lobe d' acceptance (ouverture numérique) de la plaque, les seules pertes d'énergie de pompage sont celles dues à la fraction non absorbée du signal de pompe au cours du trajet aller-retour. Ces pertes sont minimisées en adaptant convenablement le dopage du matériau actif à la dimension de la plaque. Ce procédé de dépôt en allers-retours présente l'avantage d'un profil de gain quasi-symétrique et quasi-uniforme, qui peut être mis à profit pour l'extraction de faisceaux laser dans une cavité laser à grands modes avec un haut rendement . A titre d'exemple non limitatif, l'épaisseur d de la tranche sur laquelle est focalisé le lobe de pompe peut être comprise entre 1mm et 3mm e.t la distance hl qui- sépare la tranche de la plaque sur laquelle la • lumière est -focalisée de la tranche de- la plaque située à l'opposé est comprise entre 1cm et 3cm. La largeur D du support de diodes est comprise entre 1cm et 3cm et la largeur h.2 de la plaque selon la direction perpendiculaire au plan de la figure 1 (non représentée sur la figure 1, cf. figure 2), peut varier, par exemple, de 1cm à quelques cm comme cela sera précisé ultérieurement. Le rapport R = (hlxh2)0,5/d définit le facteur de forme de la plaque 1. Le procédé de l'invention s'appuie sur des valeurs de R élevées supérieures ou égales à 2, par exemple de l'ordre de 5 à 30. La surface hl x h2 d'une section de plaque est conditionnée par deux critères : — l'énergie totale ou la puissance crête laser par impulsion doit demeurer en deçà de la zone d'apparition d'effets non linéaires induits par le faisceau laser à amplifier dans le matériau (la section active étant directement proportionnelle à la puissance crête ou à l'énergie pour une largeur d'impulsion donnée),- Figure 7 shows a top view of an optical signal amplifier comprising optical pumping means as shown in Figure 6. In all the figures, the same references designate the same elements. DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 represents a side view of an elementary drawer of an optical pumping device according to a first embodiment of the invention. The elementary drawer comprises a plate of amplifier material 1, an assembly of laser diodes 2 (for example a matrix of linear arrays of diodes), a cylindrical optic 3, a support of diodes 4 in which is formed a conduit 5 for circulation of fluid cooling (e.g. water). The light L emitted by the assembly of diodes 2 is focused on a wafer of the plate 1 by the cylindrical optics 3. Preferably, but not compulsory, the wafer of the plate 1 situated opposite the wafer on which the light L is focused is covered with a reflective treatment 6 which allows double pass optical pumping. According to the first embodiment of the invention, the means for cooling the plate 1 consist of a laminar flow enclosure comprising two optical windows W1 and W2 located on either side of the plate. An advantage of the laminar flow is the maintenance of a better quality of the laser beam to be amplified. Double-pass optical pumping will now be described below with reference to FIG. 5. The plate 1 is attacked, on a first wafer of the laser material, by the pump beam L, the wafer of material located opposite of the first section being covered with the reflective optical treatment 6. The pump beam which penetrates the plate is then reflected when it reaches the face covered by the reflective optical treatment 6. A first fraction of the pump signal is deposited in the laser material on the outward journey and a second fraction of the pump signal is deposited in the laser material on the outward back, after reflection on the reflective optical processing 6. The fraction of the pump signal deposited on the outward journey is represented, symbolically, by the curve in broken lines A in FIG. 5, while the fraction of the pump signal deposited on return is represented, symbolically, by the dotted curve B. As is known to those skilled in the art, it is the doping of the material which defines the penetration depth of the pump signal and the slope of the penetration curve is higher the higher the doping. According to the invention, the doping of the material is preferentially chosen so that .the fraction not absorbed on return ..not be. nil but very weak. The deposition profile is then almost symmetrical and almost flat as represented, symbolically, by the curve C. The deposition efficiency of the pump is then high and its profile is standardized. According to the invention, the optical pumping on the thickness wafer d advantageously leads to a strong confinement of the pump signal in the plate. Due to the high optical index of the material which constitutes the plate 1, the energy of the pump signal is guided in multiple reflections inside the plate and thus remains confined in its volume, over the entire active section. To the extent that the lobe of emission of the diode stack is registered in the acceptance lobe (digital opening) of the plate, the only losses of pumping energy are those due to the unabsorbed fraction of the pump signal during the outward journey -return. These losses are minimized by suitably adapting the doping of the active material to the size of the plate. This back-and-forth deposition process has the advantage of a quasi-symmetrical and quasi-uniform gain profile, which can be used for the extraction of laser beams in a large-mode laser cavity with high efficiency. . By way of nonlimiting example, the thickness d of the wafer on which the pump lobe is focused can be between 1mm and 3mm and the distance hl which separates the wafer from the plate on which the • light is focused of the edge of the plate located opposite is between 1cm and 3cm. The width D of the diode support is between 1cm and 3cm and the width h.2 of the plate in the direction perpendicular to the plane of Figure 1 (not shown in Figure 1, see Figure 2), may vary, by example, from 1cm to a few cm as will be specified later. The ratio R = (hlxh2) 0.5 / d defines the form factor of the plate 1. The method of the invention is based on high R values greater than or equal to 2, for example of the order of 5 to 30. The surface hl x h2 of a plate section is conditioned by two criteria: - the total energy or the peak laser power per pulse must remain below the area of appearance of non-linear effects induced by the laser beam to be amplified in the material (the active section being directly proportional to the peak power or to energy for a given pulse width),
— la faisabilité technologique en fonction de la nature du matériau amplificateur (les dimensions d'une plaque dépendant de la nature du matériau, le verre ou la céramique pouvant conduire à des dimensions plus importantes que les matériaux à base de cristaux) . Un tiroir élémentaire tel que représenté en figure 1 peut ne pas fournir le gain nécessaire pour un rendement optimum d'extraction de- l'énergie -stockée dans la plaque, compte tenu -de - la faible longueur d'amplification disponible (épaisseur d) . II. convient, dans ce cas, d'associer plusieurs tiroirs amplificateurs en cascade. Le gain d'amplification qui en résulte est alors égal au produit des gains élémentaires de chaque tiroir amplificateur. Les figures 2 et 3 illustrent, respectivement, une vue en perspective et une vue de dessus d'un exemple de dispositif de pompage optique selon le premier mode de réalisation de l'invention associant 4 tiroirs élémentaires distribués en cascade le long d'un axe longitudinal XX'. De façon générale, un dispositif de pompage comprend N tiroirs élémentaires distribués en cascade, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 1. Les plaques des différents tiroirs élémentaires sont parallèles les unes aux autres. Deux supports latéraux 7 et 8 (non représentés sur la figure 2) maintiennent les différents tiroirs, entre eux (cf. figure 3) . Ces supports sont équipés d' ouvertures pour permettre la circulation du fluide de refroidissement Fd des diodes laser. La distribution en plaques minces 1, faiblement dopées, du milieu amplificateur permet de limiter les gradients thermiques dans les trois dimensions de l'espace du volume actif de matériau amplificateur. Les calories générées à partir du dépôt de l'énergie du signal de pompe sont évacuées par toute la surface*" des sections transversales des plaques, au plus près des zones pompées. Un fluide caloporteur Fc (gaz ou liquide-) - circule entre les plaques 1- -(cf-.- figure 2). Le refroidissement est- alors d'autant plus- efficace que la densité, volumique. d' énergie . de -pompe, dans les plaques est élevée, ce qui est bien adapté, par exemple, à la prise en compte des contraintes de franchissement de seuil de transparence rencontrées avec un dopage Ytterbium. Cette définition du dispositif de pompage selon l'invention sous forme de tiroirs laser élémentaires indépendants (définition modulaire) fait que la gestion du refroidissement de chaque plaque s'effectue de manière indépendante d'une plaque à l'autre. Les tiroirs étant séparés les uns des autres, il est alors possible de gérer indépendamment les débits du fluide caloporteur. Cela permet de réduire le gradient thermique longitudinal qui s'établit nécessairement le long de la succession des plaques. Il est ainsi possible de réaliser un refroidissement efficace à faible débit de fluide caloporteur. La définition modulaire du dispositif de pompage présente également l'avantage de pouvoir limiter les • vibrations entre plaques voisines . La fixation des tiroirs sur les supports latéraux (non représentés sur les figures) peut être réalisée sur amortisseur, de façon à rendre minimales les perturbations dues aux vibrations. Comme cela a été mentionné précédemment, l'invention concerne également un amplificateur de signal optique. Selon "une première variante du premier mode de réalisation d'amplificateur de signal- optique selon l'invention,' le signal optique à: amplifier • se • propage - dans la cavité amplificatrice selon- l'axe longitudinal XX' (incidence nulle sur les plaques) ••• Afin d éviter que le faisceau qui se propage ne se réfléchisse aux interfaces, il est alors nécessaire d'appliquer un traitement optique anti-réflexion sur les sections transversales des plaques et les deux faces de chaque fenêtre optique Wl, W2. Le traitement optique anti-réflexion sur les sections transversales des plaques doit alors prendre en compte la contrainte de conservation de l'effet de guidage de la pompe dans la plaque pour les incidences élevées de la pompe. Selon cette première variante, les dimensions hl et h2 des plaques sont comprises, par exemple, entre 1cm et 3cm. Selon une deuxième variante du premier mode de réalisation d'amplificateur de signal optique selon l'invention, l'angle d'incidence du signal optique à amplifier sur les sections transversales des plaques est égal à l'angle de Brewster, ce qui permet de fortement diminuer le facteur de réflexion du signal sur les plaques. Le signal optique à amplifier est dans ce cas polarisé linéairement. Avantageusement, il n'est alors nécessaire d' appliquer un traitement optique anti-réflexion ni sur les faces des plaques 1, ni sur les fenêtres optiques Wl et W2. L'indice optique nf du fluide caloporteur Fc qui circule- entre les plaques d' indice optique np est alors tel que : nf < np , le saut d'indice Δn = np - nf présentant une valeur minimale dont dépend l'angle d'acceptance de pompage de la plaque. Cette" co dition permet de préserver" le confinement du signal- de pompe dans les plaques. Une- valeur Δnmin existe, pour laquelle l'angle d'acceptance' de pompe vaut 2π stéradians et permet d'éliminer toute contrainte de collimation de la pompe. Un exemple est celui d'une plaque Yb : YAG placée dans l'air. Selon cette deuxième variante, la largeur h.2 des plaques dans la direction perpendiculaire à l'axe longitudinal XX' est alors comprise, par exemple, entre 1,6 hl et 1,9 hl pour que l'ouverture vue par le faisceau laser à amplifier demeure carrée. Le dispositif de pompage à plaques minces distribuées en cascade selon l'invention propose une solution globale à l'ensemble des problèmes mentionnés précédemment. Malgré les inévitables pertes optiques supplémentaires résultant du cumul des plaques, l'accroissement du rapport gain/pertes est très important lorsque l'on augmente le nombre de plaques. Le rapport gain/pertes Gl d'un tiroir élémentaire est légèrement supérieur à 1. Le rapport gain/pertes G2 d'un ensemble de N tiroirs similaires en cascade s'écrit :- Technological feasibility depending on the nature of the amplifying material (the dimensions of a plate depending on the nature of the material, glass or ceramic can lead to larger dimensions than materials based on crystals). An elementary drawer as shown in FIG. 1 may not provide the gain necessary for an optimum extraction efficiency of the energy stored in the plate, taking into account the short amplification length available (thickness d). . II. in this case, it is advisable to associate several amplifier drawers in cascade. The resulting amplification gain is then equal to the product of the elementary gains of each amplifier drawer. Figures 2 and 3 illustrate, respectively, a perspective view and a top view of an example of an optical pumping device according to the first embodiment of the invention associating 4 elementary drawers distributed in cascade along an axis longitudinal XX '. In general, a pumping device comprises N elementary drawers distributed in cascade, N being an integer greater than or equal to 1. The plates of the different elementary drawers are parallel to each other. Two lateral supports 7 and 8 (not shown in Figure 2) hold the different drawers between them (see Figure 3). These supports are equipped with openings to allow the circulation of the cooling fluid Fd of the laser diodes. The distribution in thin plates 1, lightly doped, of the amplifying medium makes it possible to limit the thermal gradients in the three dimensions of the space of the active volume of amplifying material. The calories generated from the deposition of the energy of the pump signal are evacuated through the entire surface * " of the cross sections of the plates, as close as possible to the pumped areas. A heat transfer fluid Fc (gas or liquid-) - circulates between plates 1- - (see Figure 2). Cooling is then all the more efficient as the volume, energy, pump density in the plates is high, which is well suited, for example, taking into account the constraints of crossing the transparency threshold encountered with Ytterbium doping This definition of the pumping device according to the invention in the form of independent elementary laser drawers (modular definition) means that the management of the cooling of each plate is made independently from one plate to another. The drawers being separated from each other, it is then possible to independently manage the flow rates of the heat transfer fluid. This reduces the longitudinal thermal gradient which is established necessarily along the succession of plates. It is thus possible to achieve effective cooling at low flow rate of heat transfer fluid. The modular definition of the pumping device also has the advantage of being able to limit the vibrations between neighboring plates. The drawers are fixed to the lateral supports (not shown in the figures) can be carried out on a shock absorber, so as to minimize disturbances due to vibrations. As mentioned previously, the invention also relates to an optical signal amplifier. According to "a first variant of the first embodiment of optical signal-amplifier according to the invention, 'the optical signal: amplifying • • is propagated - in the amplifying selon- cavity the longitudinal axis XX' (zero incidence on the plates) ••• In order to prevent the propagating beam from being reflected at the interfaces, it is then necessary to apply an anti-reflection optical treatment to the cross sections of the plates and the two faces of each optical window W1, W2: The anti-reflection optical treatment on the cross sections of the plates must then take into account the conservation constraint of the guiding effect of the pump in the plate for the high incidences of the pump. hl and h2 of the plates are included, for example, between 1cm and 3cm. According to a second variant of the first mode embodiment of an optical signal amplifier according to the invention, the angle of incidence of the optical signal to be amplified on the cross sections of the plates is equal to the Brewster angle, which makes it possible to greatly reduce the reflection factor of the signal on the plates. The optical signal to be amplified is in this case linearly polarized. Advantageously, it is then not necessary to apply an anti-reflection optical treatment either on the faces of the plates 1, or on the optical windows W1 and W2. The optical index nf of the heat transfer fluid Fc which circulates between the plates of optical index np is then such that: nf <np, the jump in index Δn = np - nf having a minimum value on which the angle of acceptance of pumping of the plate. This "co dition allows to preserve " the confinement of the pump signal in the plates. UNE value .DELTA.N m i n exists, why the acceptance angle 'pump is 2π steradians and eliminates any stress collimation of the pump. An example is that of a Yb: YAG plate placed in the air. According to this second variant, the width h.2 of the plates in the direction perpendicular to the longitudinal axis XX 'is then comprised, for example, between 1.6 hl and 1.9 hl so that the opening seen by the laser beam to be amplified remains square. The cascading thin-plate pumping device according to the invention provides a global solution to all of the problems mentioned above. Despite the inevitable optical losses additional resulting from the accumulation of plates, the increase in the gain / loss ratio is very important when increasing the number of plates. The gain / loss ratio Gl of an elementary drawer is slightly greater than 1. The gain / loss ratio G2 of a set of N similar cascading drawers is written:
G2 = N x Gl.G2 = N x Gl.
Avantageusement, le rapport G2 peut alors prendre une valeur élevée pouvant atteindre, par exemple, 10. Le dispositif selo*rî l'invention, en utilisant des plaques dont la distribution permet de réaliser un moyen efficace pour l'évacuation des calories générées- en phase de- pompage,, permet donc de bénéficier simultanément : .....Advantageously, the ratio G2 can then take up to a high value, e.g., 10. The selo * ri device of the invention using plates whose distribution allows for an effective means for removing heat in générées- pumping phase, therefore makes it possible to benefit simultaneously: .....
- de la possibilité d'amplifier de forts niveaux de puissance ou d'énergie, grâce aux sections d'amplification de grandes dimensions disponibles pour le faisceau laser lorsque le dopage du matériau amplificateur est faible (les fluences laser ne sont limitées que par le domaine d'apparition des effets non-linéaires dans le matériau actif) ;- the possibility of amplifying high levels of power or energy, thanks to the large amplification sections available for the laser beam when the doping of the amplifier material is low (the laser fluences are only limited by the field appearance of non-linear effects in the active material);
- d'un fort confinement de la puissance de pompe, ce qui est un critère fondamental pour déterminer l'utilisation des matériaux à trois niveaux en raison de l'existence d'un seuil laser élevé ; - de la possibilité de fournir un gain d'amplification linéique élevé situé très au dessus des pertes optiques de la cavité amplificatrice, par le biais du remplacement d' une grande longueur de matériau amplificateur par la somme des épaisseurs de tranche des plaques de matériau assemblées en cascade ; - de grandes surfaces d'échange pour une évacuation efficace des calories générées à partir de l'absorption de la puissance ou de l'énergie de pompe (ceci est un critère important pour la réalisation de lasers à haute puissance moyenne) ; - d'un faible volume élémentaire de matériau, à l'intérieur duquel les gradients de température ne peuvent pas se développer, pour un volume ' total compatible avec celui requis par la densité volumique de pompe à produire (ceci est un critère important pour la maîtrise de ,1a qualité du faisceau laser) ;- strong confinement of pump power, which is a fundamental criterion for determining the use of materials at three levels due to the existence of a high laser threshold; - the possibility of providing a high linear amplification gain located far above the losses optics of the amplifying cavity, by replacing a long length of amplifying material by the sum of the slice thicknesses of the plates of material assembled in cascade; - large exchange surfaces for efficient evacuation of the calories generated from the absorption of power or pump energy (this is an important criterion for the production of lasers with high average power); - a small elementary volume of material, within which the temperature gradients cannot develop, for a total volume compatible with that required by the volume density of the pump to be produced (this is an important criterion for the control of the quality of the laser beam);
— d'une compatibilité--de principe avec les domaines des - très hautes puissances -ou des- très hautes énergies,, de par son caractère modulaire et une technologie de réalisation collective. Un tel dispositif peut naturellement être réalisé avec des matériaux amplificateurs classiques à quatre niveaux. Il présente cependant un intérêt particulier pour les matériaux à trois niveaux et, de manière prospective, les matériaux dopés Ytterbium en constituent un champ d'application important. Le pompage par la tranche proposé selon l'invention se caractérise principalement par les aspects originaux suivants :- compatibility - in principle with the fields of - very high powers - or very high energies, - by virtue of its modular nature and a technology of collective realization. Such a device can naturally be produced with conventional amplifier materials at four levels. However, it is of particular interest for materials at three levels and, prospectively, Ytterbium doped materials constitute an important field of application. The pumping by the unit proposed according to the invention is mainly characterized by the following original aspects:
- pompage par la tranche de plaques minces à faible dopage et grand facteur de forme, placées dans un fluide caloporteur à haut débit, compatible avec un fonctionnement en amplificateur sans recouvrement spatial (élimination des effets connus de l'homme du métier sous l'appellation « effets de « spatial hole burning » ») ; 5 — technologie d'assemblage des plaques en cascade linéaire à l'intérieur d'une cavité résonante, dans une structure simple, modulaire, évolutive vers des gains et des flux laser élevés, compatible avec une fabrication collective.- pumping by the wafer of thin plates with low doping and large form factor, placed in a high flow heat transfer fluid, compatible with a operation as an amplifier without spatial overlap (elimination of the effects known to a person skilled in the art under the name of “spatial hole burning effects”); 5 - technology for assembling the plates in a linear cascade inside a resonant cavity, in a simple, modular structure, scalable towards gains and high laser fluxes, compatible with collective manufacturing.
10 Un premier avantage est d'associer la possibilité d'amplifier des énergies très élevées (présence de grandes sections d'amplification) à celle de confiner fortement, de manière spatialement uniforme, la puissance de pompage (condition nécessaire10 A first advantage is to combine the possibility of amplifying very high energies (presence of large amplification sections) with that of strongly confining, in a spatially uniform manner, the pumping power (necessary condition
15 pour le franchissement du seuil __laser _ dans . les matériaux dopés Ytterbium) tout-.-' en-1 béné ic-iant -d'une .- - - . haute capacité de refroidissement -≈(avantage-- pour - de- fortes puissances moyennes) . Un deuxième avantage de la. structure selon l'invention est sa simplicité en termes 20 de fabrication et d'alignement, du -fait de son caractère collectif. La figure 4 représente un amplificateur régénérateur comprenant un dispositif de pompage optique selon l'invention. 25 L'amplificateur régénérateur comprend une cavité résonante définie par deux miroirs Ml et M2, un dispositif de pompage optique selon l'invention 9, une cellule de Pockels CP commandée par un signal d' activation Sa et un polariseur P. Le dispositif 30 d'aiguillage spatial constitué par la cellule de Pockels CP et le polariseur P a pour fonction de permettre le contrôle de la durée d'amplification, égale à un nombre entier d' allers -retours entre les miroirs . Le fonctionnement de l'amplificateur régénérateur fait intervenir trois phases :15 for crossing the threshold __laser _ in. doped materials Ytterbium) all -.- 'in- 1 benefiting from -a .- - -. high cooling capacity -≈ (advantage-- for - high medium power). A second advantage of the. structure according to the invention is its simplicity in terms of manufacturing and alignment, due to its collective nature. FIG. 4 represents a regenerative amplifier comprising an optical pumping device according to the invention. The regenerative amplifier comprises a resonant cavity defined by two mirrors M1 and M2, an optical pumping device according to the invention 9, a Pockels cell CP controlled by an activation signal Sa and a polarizer P. The device 30 d space switch constituted by the Pockels cell CP and the polarizer P has the function of allow control of the amplification time, equal to a whole number of back-and-forth between the mirrors. The operation of the regenerative amplifier involves three phases:
1) l'injection de l'impulsion I à amplifier, au niveau du polariseur P, avec application d'une première transition haute tension à la cellule de Pockels CP pour piéger l'impulsion dans la cavité, le faisceau laser manipulé étant polarisé linéairement ;1) the injection of the pulse I to be amplified, at the level of the polarizer P, with application of a first high-voltage transition to the Pockels cell CP to trap the pulse in the cavity, the manipulated laser beam being linearly polarized ;
2) l'amplification régénératrice, caractérisée par la réalisation d'un grand nombre d'.allers-retours..de l'impulsion à amplifier entre les miroirs Ml et M2 de la cavité,' au cours 'de laquelle l'énergie stockée dans les plaques du milieu . amplificateur est transférée progressivement à l'impulsion ; .. -. -•--;-2) regenerative amplification, characterized by the realization of a large number of back and forth movements of the pulse to be amplified between the mirrors Ml and M2 of the cavity, ' during ' which the stored energy in the middle plates. amplifier is gradually transferred to the pulse; .. -. - • -; -
3) l'extraction de. -l' impulsion amplifiée la hors de--la cavité, obtenue' lors .de l' application d'une seconde transition haute tension à la cellule de Pockels CP, l'impulsion étant extraite lorsque la plus grande partie de l'énergie stockée dans le milieu amplificateur a été consommée. L'amplification régénératrice sera préférée à l'amplification en ligne, par exemple, dans le cas où les plaques de matériau amplificateur sont dopées à l'Ytterbium. En effet, l'Ytterbium présente un gain réduit par suite de très faibles sections efficaces d'amplification. Le gain par plaque qui en résulte est limité. L'énergie ne peut alors être correctement extraite d'une ou plusieurs plaques qu'en configuration d'amplification régénératrice à multiples passages. La configuration d'amplificateur régénérateur mentionnée ci-dessus, incluant le dispositif de pompage optique selon l'invention, peut avantageusement être incorporée dans une grande variété d'applications. Parmi ces applications, il est possible de citer, par exemple :3) the extraction of. - the amplified pulse out of - the cavity, obtained 'during the application of a second high voltage transition to the Pockels CP cell, the pulse being extracted when most of the stored energy in the amplifying medium has been consumed. Regenerative amplification will be preferred to online amplification, for example, in the case where the plates of amplifier material are doped with Ytterbium. Indeed, Ytterbium has a reduced gain as a result of very small effective amplification sections. The resulting gain per plate is limited. The energy can then only be correctly extracted from one or more plates in a regenerative amplification configuration with multiple passes. The above-mentioned regenerative amplifier configuration, including the optical pumping device according to the invention, can advantageously be incorporated in a wide variety of applications. Among these applications, it is possible to cite, for example:
- les sources laser à impulsions courtes de très hautes intensités, dans le cadre, par exemple, de la montée en puissance pour la fusion contrôlée ; - les lasers à forte puissance moyenne et à impulsions courtes ou larges, -accordables en fréquence ;- short pulse laser sources of very high intensities, in the context, for example, of the ramp-up for controlled fusion; - lasers with high average power and short or wide pulses, frequency-tunable;
- les lasers impulsionnels de haute énergie en cadence pour la production d'énergie à partir de la fusion ;- high energy pulse lasers in cadence for the production of energy from fusion;
- les lasers pour la photolithographie à rayons X ou ultraviolet, dans le . contexte des procédés de réalisation de puces à- haute- densité pour les ordinateurs du futur-; -= - - . ...- lasers for X-ray or ultraviolet photolithography, in the. context of the processes for producing high-density chips for the computers of the future; - = - -. ...
- les lasers à rayons X. - _ • ..- La figure 6 représente une vue de côté d' un tiroir élémentaire de dispositif de pompage optique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le tiroir élémentaire comprend une plaque 1 recouverte, sur une première face, d'un ou plusieurs traitement (s) à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire Tb et, sur une deuxième face parallèle à la première face, d'un traitement antiréflexion Ta. Les moyens de refroidissement de la plaque sont constitués d'un radiateur 11 en contact thermique avec le traitement à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire Tb. De même que précédemment, le tiroir élémentaire comprend un assemblage de diodes 2 monté sur un support de diodes 10 et une optique cylindrique 3. Avantageusement, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, il n'est pas nécessaire qu'un fluide de refroidissement circule dans le support de diodes 10. Il s'ensuit que le support de diodes 10 est dépourvu de conduit 5 (cf. figure 1) . La figure 7 représente une vue de dessus d' un amplificateur comprenant des moyens de pompage optique tels que représentés en figure 6. L'amplificateur comprend deux- dispositifs de pompage optique constitués, chacun, d'une, succession de tiroirs élémentaires alignés, côte à côte, dans un même plan. Les plaques du premier dispositif de pompage optique sont parallèles aux plaques du deuxième dispositif de pompage optique. Le radiateur- 11- est,, par- exemple, un support, métallique plan commun aux tiroirs . élémentaires d'un -même dispositif de pompage. Les plaques d'un premier dispositif de pompage sont placées en vis à vis des plaques du second dispositif et décalées par rapport à ces dernières de façon que la propagation du signal optique à amplifier s'effectue par réflexions successives sur les faces des plaques recouvertes du traitement à haute réflectivité et à haute sélectivité Tb. De façon préférentielle, l'angle d' incidence π/2 - du signal à amplifier sur une plaque est sensiblement égal à 45 degrés. Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, les contraintes de refroidissement externe sont allégées. II n'est plus nécessaire de mettre en place une circulation laminaire de fluide de refroidissement, comme c'est le cas dans le premier mode de réalisation de l'invention. Par exemple, une simple circulation d'eau mise en contact des radiateurs 11 peut ici suffire. Afin de réduire au mieux l'amplification stimulée parasite, communément appelée amplification- X-ray lasers. - _ • ..- Figure 6 shows a side view of an elementary drawer of optical pumping device according to a second embodiment of the invention. The elementary drawer comprises a plate 1 covered, on a first face, with one or more treatment (s) with high reflectivity and with high angular selectivity Tb and, on a second face parallel to the first face, with an antireflection treatment Ta . The plate cooling means consist of a radiator 11 in thermal contact with the treatment with high reflectivity and high angular selectivity Tb. As before, the elementary drawer includes a diode assembly 2 mounted on a diode support 10 and a cylindrical optic 3. Advantageously, according to the second embodiment of the invention, it is not necessary for a cooling fluid to circulate in the diode support 10. It follows that the diode support 10 is devoid of conduit 5 (see Figure 1). FIG. 7 represents a top view of an amplifier comprising optical pumping means as shown in FIG. 6. The amplifier comprises two optical pumping devices each made up of a succession of aligned elementary drawers, side side by side, in the same plane. The plates of the first optical pumping device are parallel to the plates of the second optical pumping device. The radiator 11 is, for example, a flat metallic support common to the drawers. elements of the same pumping device. The plates of a first pumping device are placed opposite the plates of the second device and offset with respect to the latter so that the propagation of the optical signal to be amplified takes place by successive reflections on the faces of the plates covered with the treatment with high reflectivity and high selectivity Tb. Preferably, the angle of incidence π / 2 - of the signal to be amplified on a plate is substantially equal to 45 degrees. According to the second embodiment of the invention, the external cooling constraints are reduced. It is no longer necessary to set up a laminar circulation of cooling fluid, as is the case in the first embodiment of the invention. For example, a simple circulation of water brought into contact with the radiators 11 may suffice here. In order to best reduce the parasitic stimulated amplification, commonly called amplification
ASE (ASE pour « Amplified Spontaneous Emission ») , il est nécessaire de réduire au mieux l'étendue géométrique dans laquelle celle-ci est susceptible d'apparaître. A cette fin, de façon préférentielle : - le traitement à haute réflectivité Tb est spécifié à 45 degrés par rapport à la normale, avec une haute sélectivité angulaire (le coefficient de réflectivité est alors proche de 1 à 45 degrés et décroît fortement vers 0 pour les autres angles) ; - le traitement anti-réflexion Ta__est spécifié proche de 0. pour tous ..les angles - compris -entre 0 et -90 degrés ;ASE (ASE for “Amplified Spontaneous Emission”), it is necessary to reduce as far as possible the geometric extent in which it is likely to appear. To this end, preferably: - the treatment with high reflectivity Tb is specified at 45 degrees from normal, with high angular selectivity (the coefficient of reflectivity is then close to 1 to 45 degrees and decreases sharply towards 0 for other angles); - the anti-reflection treatment Ta__ is specified close to 0. for all .. angles - comprised between 0 and -90 degrees;
- des absorbants 12 sont placés, sur les radiateurs 11, entre deux plaques voisines d'un même dispositif de pompage, permettant ainsi d'isoler les plaques entre elles . Il convient de préciser que la présence du ou des traitement (s) à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire permet (tent) avantageusement de réduire l'amplification stimulée parasite (ASE) et, partant, d'optimiser de manière très simple les performances de l'amplificateur. Compte tenu de l'incidence à 45 degrés du faisceau à amplifier et du besoin général d'une ouverture symétrique dans l'amplificateur, les grandes sections des plaques présentent une forme rectangulaire telle que, par exemple, la largeur h2 d'une plaque est sensiblement égale à 1,4 x hl . De même que dans le premier mode de réalisation de l'invention, de façon préférentielle, un traitement réflecteur 6 recouvre la tranche de la plaque située à l'opposé de la première tranche. Egalement, l'amplificateur de signal optique tel que décrit en figure 7 peut être du type à passages multiples et, en conséquence, comprendre des moyens de régénération du signal optique. Il est ainsi possible d'obtenir, avec le deuxième mode de réalisation de l'invention, tous les avantages décrits précédemment pour le premier mode de réalisation de l'invention. - Absorbents 12 are placed, on the radiators 11, between two neighboring plates of the same pumping device, thus making it possible to isolate the plates from each other. It should be noted that the presence of the treatment (s) with high reflectivity and high angular selectivity advantageously makes it possible to reduce the parasitic stimulated amplification (ASE) and, therefore, to optimize performance very simply. of the amplifier. Given the incidence at 45 degrees of the beam to be amplified and the general need for a symmetrical opening in the amplifier, the large sections of the plates have a rectangular shape such that, for example, the width h2 of a plate is substantially equal to 1.4 x hl. As in the first embodiment of the invention, preferably, a reflective treatment 6 covers the edge of the plate located opposite the first edge. Also, the optical signal amplifier as described in FIG. 7 can be of the multiple-pass type and, consequently, include means for regenerating the optical signal. It is thus possible to obtain, with the second embodiment of the invention, all the advantages described above for the first embodiment of the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de pompage optique transverse par diodes laser comprenant: - au moins une plaque (1) de matériau amplificateur faiblement dopé et de facteur de forme élevé , la plaque présentant deux grandes sections parallèles, — des moyens (5, 2, 3) pour introduire une lumière de pompage (L) dans la plaque (1) , et - des moyens de refroidissement de la plaque (1), caractérisé en ce que la lumière de pompage est introduite dans la plaque (1) par focalisation d'une lumière issue des diodes laser sur une première tranche de la plaque perpendiculaire aux deux grandes sections parallèles.1. A transverse optical pumping device by laser diodes comprising: - at least one plate (1) of weakly doped amplifier material and of high form factor, the plate having two large parallel sections, - means (5, 2, 3) for introducing pumping light (L) into the plate (1), and - means for cooling the plate (1), characterized in that the pumping light is introduced into the plate (1) by focusing a light from the laser diodes on a first edge of the plate perpendicular to the two large parallel sections.
2. Dispositif de pompage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour introduire la lumière de pompage comprennent un assemblage de diodes (2) et une optique cylindrique (3) qui focalise la lumière issue de l'assemblage de diodes (2) sur la première tranche de la plaque.2. Optical pumping device according to claim 1, characterized in that the means for introducing the pumping light comprise an assembly of diodes (2) and a cylindrical optic (3) which focuses the light coming from the assembly of diodes ( 2) on the first edge of the plate.
3. Dispositif de pompage optique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau amplificateur est dopé à l'Ytterbium.3. Optical pumping device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the amplifier material is doped with Ytterbium.
4. Dispositif de pompage optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une deuxième tranche de la plaque (1), située à l'opposé de la première tranche, est recouverte d'un traitement réflecteur (6).4. Optical pumping device according to any one of the preceding claims, characterized in that a second edge of the plate (1), located opposite the first section, is covered with a reflective treatment (6).
5. Dispositif de pompage optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque a un facteur de forme (hl/d) compris entre 5 et 30.5. Optical pumping device according to any one of the preceding claims, characterized in that the plate has a form factor (hl / d) between 5 and 30.
6. Dispositif de pompage optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement de la plaque (1) comprennent une enceinte à flux laminaire comprenant deux fenêtres optiques ( l, W2) situées de part et d'autre de la plaque (1), un fluide caloporteur (Fc) circulant entre chaque fenêtre optique (Wl, W2) et la plaque (1) .6. Optical pumping device according to any one of the preceding claims, characterized in that the plate cooling means (1) comprise a laminar flow enclosure comprising two optical windows (l, W2) located on either side other of the plate (1), a heat transfer fluid (Fc) circulating between each optical window (Wl, W2) and the plate (1).
7. Dispositif de pompage optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fenêtres optiques sont recouvertes, sur chacune de leur face, d'un traitement anti-réflexion.7. Optical pumping device according to claim 6, characterized in that the optical windows are covered, on each of their faces, with an anti-reflection treatment.
8. Dispositif de pompage optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux grandes sections de la plaque (1) sont recouvertes d'un traitement antiréflexion.8. Optical pumping device according to any one of the preceding claims, characterized in that the two large sections of the plate (1) are covered with an anti-reflection treatment.
9. Dispositif de pompage optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage de diodes (2) est monté sur un support (4) dans lequel est formé un conduit (5) de circulation de fluide de refroidissement (Fd).9. Optical pumping device according to any one of the preceding claims, characterized in that the assembly of diodes (2) is mounted on a support (4) in which a coolant circulation duct (Fd) is formed.
10. Amplificateur de signal optique comprenant un dispositif de pompage optique, caractérisé en ce que le dispositif de pompage optique est un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.10. An optical signal amplifier comprising an optical pumping device, characterized in that the optical pumping device is a device according to any one of claims 1 to 9.
11. Amplificateur de signal optique selon la revendication 10, caractérisé- en ce qu'il comprend des moyens de régénération du signal optique. 11. An optical signal amplifier according to claim 10, characterized in that it comprises means for regenerating the optical signal.
12 Amplificateur de... signal optique selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le signal optique se propage selon, un axe longitudinal - (XX' ) perpendiculaire, aux grandes sections de la plaque.12 ... optical signal amplifier according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the optical signal propagates along a longitudinal axis - (XX ') perpendicular to the large sections of the plate.
13. Amplificateur de signal optique selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l'angle d'incidence du signal optique sur les grandes sections de la plaque (1) est sensiblement égal à l'angle de Bre ster.13. An optical signal amplifier according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the angle of incidence of the optical signal on the large sections of the plate (1) is substantially equal to the angle of Bre ster .
14. Procédé de pompage optique transverse par diodes laser comprenant :14. Method of transverse optical pumping by laser diodes comprising:
— une introduction de lumière de pompage (L) dans au moins une plaque (1) de matériau amplificateur faiblement dopé et de facteur de forme élevé, la plaque présentant deux grandes sections parallèles, et - un refroidissement de la plaque (1), caractérisé en ce que la lumière de pompage est introduite dans la plaque (1) par focalisation d'une lumière issue des diodes laser sur une première tranche de la plaque perpendiculaire aux deux grandes sections.- introduction of pumping light (L) into at least one plate (1) of weakly doped amplifier material and of high form factor, the plate having two large parallel sections, and - a cooling of the plate (1), characterized in that the pumping light is introduced into the plate (1) by focusing a light coming from the laser diodes on a first edge of the plate perpendicular to the two large sections.
15. Procédé de pompage optique selon la revendication 14, caractérisé en ce que le pompage optique est un pompage à double passage.15. Optical pumping method according to claim 14, characterized in that the optical pumping is a double pass pumping.
16. Procédé de pompage optique selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'un fluide caloporteur (.Fc) circule,, de ,.part et d'autre de la plaque, sous la forme- d'un flux laminaire.16. Optical pumping method according to any one of claims 14 or 15, characterized in that a heat transfer fluid (.Fc) flows ,, from, .part and other of the plate, in the form of laminar flow.
17. Procédé de pompage optique selon l'une quelconque des revendications..14 à 16, caractérisé en ce que l'assemblage de diodes (2) est refroidi par un fluide .17. Optical pumping method according to any one of claims..14 to 16, characterized in that the assembly of diodes (2) is cooled by a fluid.
18. Procédé d'amplification de signal optique comprenant un pompage optique de matériau amplificateur par diodes laser, caractérisé en ce que le pompage optique est un pompage optique selon l'une quelconque des revendications 14 à 17. 18. An optical signal amplification method comprising an optical pumping of amplifier material by laser diodes, characterized in that the optical pumping is an optical pumping according to any one of claims 14 to 17.
19. Procédé d'amplification de signal optique selon la revendication 18, caractérisé en ce qu' il comprend la régénération du signal optique .19. An optical signal amplification method according to claim 18, characterized in that it comprises the regeneration of the optical signal.
20. Procédé d'amplification de signal optique selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que le signal optique se propage selon un axe longitudinal (XX') perpendiculaire aux grandes sections de la plaque.20. An optical signal amplification method according to any one of claims 18 or 19, characterized in that the optical signal propagates along a longitudinal axis (XX ') perpendicular to the large sections of the plate.
21. Procédé d'amplification de signal optique selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que l'angle d'incidence du signal op'tique sur les grandes sections de la plaque (1) est sensiblement égal, à l'angle de Brewster. . .21. A method of amplifying an optical signal according to any one of claims 18 or 19, characterized in that the angle of incidence of the optical signal on the large sections of the plate (1) is substantially equal to the Brewster angle. . .
22. Dispositif de pompage optique par diodes laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une première grande section de la plaque est recouverte d'un traitement à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire (Tb) , en ce que la seconde grande section de la plaque parallèle à la première grande section est recouverte d'un traitement sensiblement anti -réflexion (Ta) et en ce les moyens de refroidissement sont constitués d'un radiateur (11) mis en contact thermique avec la grande section de la plaque recouverte du traitement à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire (Tb) . 22. Optical pumping device by laser diodes according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a first large section of the plate is covered with a treatment with high reflectivity and high angular selectivity (Tb), in that the second large section of the plate parallel to the first large section is covered with a substantially anti-reflection treatment (Ta) and in this the cooling means consist of a radiator (11) placed in thermal contact with the large section of the plate covered with the high reflectivity and high angular selectivity (Tb) treatment.
23. Dispositif de pompage optique selon la revendication 22, caractérisé en ce que le traitement à haute réflectivité et à haute sélectivité angulaire (Tb) a un coefficient de réflectivité sensiblement égal à 1 pour un angle d'incidence sensiblement égal à 45 degrés et décroissant d'autant plus vers 0 que l'angle d'incidence s'éloigne de 45 degrés.23. Optical pumping device according to claim 22, characterized in that the treatment with high reflectivity and high angular selectivity (Tb) has a reflectivity coefficient substantially equal to 1 for an angle of incidence substantially equal to 45 degrees and decreasing all the more towards 0 as the angle of incidence moves away from 45 degrees.
24. Amplificateur de signal optique comprenant des moyens de pompage optique, caractérisé en ce que les moyens de pompage optique comprennent un premier dispositif de pompage optique selon la revendication 22 ou 23. dans lequel les plaques (1) sont alignées et placées les unes à côté de.s autres dans un premier plan et un second dispositif de pompage optique selon la revendication 22 ou 23 dans lequel .les plaques (1) sont alignées .et placées les unes à côté des autres dans un second plan parallèle au premier plan, les plaques du premier dispositif de' pompage optique .étant décalées par rapport aux plaques du second dispositif de pompage optique de sorte que le signal optique à amplifier se propage par réflexions successives entre les plaques du premier dispositif et les plaques du second dispositif.24. An optical signal amplifier comprising optical pumping means, characterized in that the optical pumping means comprise a first optical pumping device according to claim 22 or 23. wherein the plates (1) are aligned and placed one at a time. side of others in a first plane and a second optical pumping device according to claim 22 or 23 in which the plates (1) are aligned and placed next to each other in a second plane parallel to the first plane, the plates of the first optical pumping device being offset relative to the plates of the second optical pumping device so that the optical signal to be amplified propagates by successive reflections between the plates of the first device and the plates of the second device.
25. Amplificateur de signal optique selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend un absorbant (12) entre deux plaques voisines d'un même dispositif de pompage optique.25. An optical signal amplifier according to claim 24, characterized in that it comprises an absorbent (12) between two adjacent plates of the same optical pumping device.
26. Amplificateur de signal optique selon l'une quelconque des revendications 24 ou 25, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de régénération du signal optique.26. An optical signal amplifier according to any one of claims 24 or 25, characterized in that it comprises means for regenerating the optical signal.
27. Procédé d'amplification de signal optique comprenant un pompage optique de matériau amplificateur par diodes laser, caractérisé en ce que le pompage optique est un pompage optique selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15 et en ce que l'amplification du signal optique se fait par réflexions successives du signal optique entre les plaques d'un premier ensemble de plaques (1) et les plaques d'un second ensemble de plaques (1), les plaques du premier ensemble de plaques étant alignées et placées les urîes à côté des autres dans un premier plan et les plaques du second... nsemble de plaques .étant alignées, placées les. unes à côté' des autres .dans -un second plan parallèle' premier plan et décalées -r par . rapport aux plaques du premier ensemble, de plaques afin de permettre les réflexions successives.27. An optical signal amplification method comprising an optical pumping of amplifier material by laser diodes, characterized in that the optical pumping is an optical pumping according to any one of claims 14 or 15 and in that the amplification of the signal optical is made by successive reflections of the optical signal between the plates of a first set of plates (1) and the plates of a second set of plates (1), the plates of the first set of plates being aligned and placed the uri to side of the others in a foreground and the plates of the second ... nsemble of plates being aligned, placed them. next to each other. in -a second parallel plane 'foreground and offset -r by. compared to the plates of the first set, of plates in order to allow the successive reflections.
28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que l'angle d'incidence du signal optique sur les plaques des premier et second ensembles de plaques est sensiblement égal à 45 degrés. 28. The method of claim 27, characterized in that the angle of incidence of the optical signal on the plates of the first and second sets of plates is substantially equal to 45 degrees.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6393196B2 (en) * 2015-01-19 2018-09-19 浜松ホトニクス株式会社 Laser light amplifier

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5521932A (en) * 1994-05-03 1996-05-28 Light Solutions Corporation Scalable side-pumped solid-state laser
US5696786A (en) * 1993-04-15 1997-12-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Solid-state laser system
US20020150132A1 (en) * 1998-11-12 2002-10-17 Peressini Eugene R. Laser with gain medium configured to provide an integrated optical pump cavity
DE10137069A1 (en) * 2001-07-28 2003-02-20 Haas Laser Gmbh & Co Kg Laser-active solid body optical pumping device, injects pumped light into solid body on its face while distributing light by reflection
US20030063638A1 (en) * 2001-08-17 2003-04-03 Victor Hasson Cooling of high power laser systems

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6185235B1 (en) * 1998-11-24 2001-02-06 Spectra-Physics Lasers, Inc. Lasers with low doped gain medium
WO2003063306A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-31 Raytheon Company High gain laser amplifier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5696786A (en) * 1993-04-15 1997-12-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Solid-state laser system
US5521932A (en) * 1994-05-03 1996-05-28 Light Solutions Corporation Scalable side-pumped solid-state laser
US20020150132A1 (en) * 1998-11-12 2002-10-17 Peressini Eugene R. Laser with gain medium configured to provide an integrated optical pump cavity
DE10137069A1 (en) * 2001-07-28 2003-02-20 Haas Laser Gmbh & Co Kg Laser-active solid body optical pumping device, injects pumped light into solid body on its face while distributing light by reflection
US20030063638A1 (en) * 2001-08-17 2003-04-03 Victor Hasson Cooling of high power laser systems

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