WO2008017286A1 - Optische anordnung zum pumpen von festkörperlasern - Google Patents

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    • H01S5/4031—Edge-emitting structures

Definitions

  • the invention relates to an optical arrangement for pumping solid-state lasers, which arranged along an optical axis, a diode laser pumping radiation source, a rod-shaped homogenizer and the homogenizer in the beam path downstream focusing optics contains.
  • Solid-state lasers which contain a disk-shaped laser crystal as the laser-active medium are characterized by a substantially axial component of the temperature gradient in the laser-active medium.
  • the radial component of the temperature gradient is responsible for the formation of the thermal lens, since this is small by the disk crystal geometry, such disk lasers practically have a negligible thermal lens, which otherwise limits the beam quality at high powers. Therefore, disk lasers are suitable for emitting with almost diffraction-limited radiation even at high powers.
  • Disk lasers are suitable for generating continuous wave radiation (cw) and for pulsed operation and particularly well for cavity-internal frequency doubling or
  • Disk lasers are preferably pumped by diode lasers, which are characterized by a very asymmetrical beam profile, which has a diffraction-limited beam quality perpendicular to the pn junction and can have a low beam quality with a diffraction factor M 2 of 500, for example, parallel to the pn junction.
  • the intensity distribution over the beam cross section is usually inhomogeneous and highly structured.
  • the aim of the measures should be, for example, an approximately round pump beam focus with diameter 2 w p with a rectangular intensity distribution over the beam cross-section, the z. B. corresponds to a super Gaussian coefficient of 10 and has only residual inhomogeneities below +/- 5% over the beam cross-section.
  • the aim is to achieve a structure-free intensity distribution as possible and avoid "not spots", which cause optical damage or local stresses in the crystal, which can lead to wavefront distortions or cracks in the crystal This is especially a problem when working with high pump powers of more than 10 W.
  • Such an intensity distribution is in particular preferable to a Gaussian, which leads to a curved wavefront and frequently also to non-spherical wavefront distortions which are difficult to compensate. From Gaussian intensity distributions result, in contrast to rectangular distributions, also strong elevations of the pump power density in the near-axis region.
  • the beam quality of the pump radiation may not deteriorate significantly by the homogenization and that a high transfer efficiency of 80%, for example, should be achieved.
  • the low requirements of the disk laser on the beam quality of the diode laser should be used for the use of low-cost diode laser or to increase the pump power without having to use complex beam-shaping optics.
  • DE 103 93 190 T5 sees a, z. B. formed as a beam homogenizer optical coupler, which is arranged between a diode pump source and a thin disk-shaped amplifier medium and generates a light beam with large numerical aperture.
  • EP 0 776 492 B1 proposes a quartz rod, a quartz fiber or a sapphire rod in order to achieve mode homogenization.
  • the illustrated intensity distribution is approximately Gaussian.
  • the object of the invention is therefore to produce an intensity distribution over the beam cross section of the pump radiation with homogeneous power density and with a rectangular intensity profile which is homogeneous in the cross-sectional area at least in a region corresponding to the Rayleigh range in the direction of the beam propagation without the beam quality the pump radiation is significantly deteriorated by the homogenization.
  • This object is achieved in an optical arrangement for pumping solid-state lasers of the type mentioned in that the homogenizer two opposite polished end surfaces as beam entry and exit surfaces, flat lateral boundary surfaces which are arranged parallel to the optical axis and a cross-sectional area perpendicular to the optical axis which forms a regular polygon, wherein the regular polygon is limited to such corner numbers that allow a space-filling arrangement of multiple polygons on a surface.
  • a uniform hexagon is preferably provided. Also possible is a triangular or a rectangular shape.
  • the end surfaces of the homogenizer, with their surface normal an angle from an angular range with the optical axis ranging from 0 ° up to and including the Brewster angle may have an antireflective coating for coupling and uncoupling the pump radiation.
  • the parallelism of the lateral boundary surfaces to the optical axis causes the angular distribution of the exiting radiation substantially corresponds to the angular distribution of the coupled radiation.
  • the invention avoids a Gaussian intensity distribution of the pump radiation and "not spots" in the intensity distribution, so that a minimal wavefront distortion and thus a very high beam quality and at the same time a maximum damage threshold is achieved.
  • Degradation of the beam parameter product of the pump radiation by the homogenization is below 20% with optimally adjusted focus.
  • a further improvement is achieved by the invention in optical pumping arrangements with a multiple beam passage of the pump radiation through the disk-shaped laser crystal.
  • the multi-pass parabolic mirrors and retroreflecting mirrors or prisms cause a beam offset in the pumping optics that results in rotation of the pumping focus on each double pass through the discoidal laser crystal.
  • a hexagonal pump beam profile is rotated by, for example, 45 ° in each individual double pass, so that in a pumping optics, the is designed, for example, for an eightfold double passage, in the overlay results in a rounding of the first hexagonal pump cross section.
  • Suitable materials for a transparently designed homogenizer may be quartz glass, glass or transparent plastic.
  • a lateral surface of a low refractive index material or a dielectric coating, wherein the refractive index jump on the lateral surface can be adapted to the angular distribution of the pump radiation, so that a total internal reflection over the entire angular range of the coupled radiation.
  • the rod-shaped homogenizer may be formed as a hollow body, which is composed of individual partial surfaces.
  • the invention also includes homogenizers, which additionally have a section with a round cross-section.
  • the pump radiation provided by the diode laser pump radiation source for pumping the disk-shaped laser crystal preferably has a pump power of more than 10 W.
  • the invention may further be configured such that at least one beam-shaping element and a focusing lens are arranged between the diode laser pumping radiation source and the homogenizer, or that the homogenizer is directly downstream of the diode laser pump radiation source in the beam path for a direct coupling of the pump radiation.
  • the invention furthermore relates to a solid-state laser which has a previously described optical arrangement according to the invention and which contains a disc-shaped laser crystal within a resonator as the laser-active medium, which is fastened to a cooling element with a mirrored disk surface directed away from the interior of the resonator and for a multiple passage of the pump radiation Reflector is faced.
  • a laser-active medium a disk-shaped Yb: YAG laser crystal or other Nd- or Yb-doped laser crystals is preferably provided.
  • the solid-state laser can contain within the resonator an optically non-linear crystal for generating the second harmonic, which is arranged downstream of the disk-shaped laser crystal in the beam path.
  • the resonator can also be equipped with a Q-switch.
  • Fig. 1 regular polygons that can be arranged to fill space
  • Fig. 2 shows a preferred rod-shaped homogenizer with hexagonal cross-section
  • FIG. 3 shows a pumping arrangement with a homogenizer according to FIG. 2
  • Fig. 5 is a pumping arrangement with a direct coupling of the pump radiation in the homogenizer
  • FIG. 6 shows a resonator arrangement with a resonatointem arranged optically non-linear crystal for generating the second harmonic, which is pumped by a pumping arrangement with a direct coupling of the pump radiation in the homogenizer
  • FIG. 7 shows a resonator arrangement with Q-switching, which is pumped by a pump arrangement with a direct coupling of the pump radiation into the homogenizer
  • Fig. 1 a to 1 c regular polygons are shown, which can be arranged to fill the space, so that remains free between the individual polygons no gap. These are three, four and six corners.
  • the rod-shaped homogenizer 1 shown in FIG. 2 has two opposite polished end surfaces 2, 3, which are preferably additionally provided with an antireflection coating in order to be able to effectively couple pumping radiation in and out as input and output surfaces.
  • the end surfaces 2, 3 are perpendicular and the side surfaces 4 are aligned parallel to the longitudinal axis L-L of the homogenizer 1, which coincides with the application of the same with the optical axis 0-0 of the optical arrangement according to the invention.
  • the homogenizer 1 can be made as a transmission optics both quartz glass, glass, plastic or other optical materials or it is designed as a waveguide, which is composed of partial surfaces.
  • a waveguide which is composed of partial surfaces.
  • For the side surfaces of such a waveguide are diamond-milled copper or even glass, plastic or other optical materials.
  • the pumping arrangement shown in Fig. 3 includes a diode laser pumping radiation source 5 having on a heat sink a diode laser, a diode laser line or a plurality of diode lasers.
  • the diode laser pumping radiation source 5 are arranged along the optical axis 0-0 a known per se beam combination and / or beam shaping optics 6 and a focusing lens 7, via which a pump jet 8 provided in the rod-shaped homogenizer 1 preferably with a to the entrance surface of the homogenizer adapted beam cross section is coupled.
  • the aim is to maximize the transfer efficiency, which is mainly determined by the coupling efficiency, so that more than 80% of the available pump radiation power is utilized.
  • the homogenizer 1 is preferably formed according to the embodiment of FIG. 2, d. H. it has a cross section perpendicular to the optical axis
  • the rod-shaped homogenizer 1 mixes the pumping beam 8 coupled to the entry surface at the exit surface in the ideal case to an intensity distribution with a rectangular intensity profile over the beam cross section of the pump beam 8.
  • This intensity profile is determined by a focusing optic arranged downstream of the homogenizer 1 in the beam path, consisting of a recollimating lens 9 and a refocussing lens 10 on a preferably obliquely to the optical axis 0-0 arranged disc-shaped laser crystal 1 1 shown, which rests with a mirrored disc surface on a heat sink 12 and may be part of a disk laser or a disk laser amplifier arrangement.
  • An embodiment of a homogenizer provides a homogenizer composed of two sections, wherein a first section has one of the cross sections according to FIG. 1, while the second section is round in cross section. Although this generally leads to a deterioration in the homogeneity, but an improved filling of the desired, usually round beam cross section is achieved.
  • the diode laser pumping radiation source 5 consists of horizontally juxtaposed laser diode bars.
  • a staircase mirror arrangement 13 arranged between the diode laser pumping radiation source 5 and the focusing lens 7, as described, for example, in DE 100 61 265 A1, is provided.
  • both beam combining and / or beam shaping optics as well as a focusing lens are dispensed with since laser diodes with a low numerical aperture are used to construct the diode laser pump radiation source 5.
  • laser diodes may for example have a radiation angle of about twenty degrees, so that the pump beam 8 can be coupled directly into the homogenizer 1.
  • 6 comprises a rear reflector 14 for a multiple passage of the pump beam 8 through the disk-shaped laser crystal 11 and an arranged between a dichroic folding mirror 15 and a Resonatorendspiegel 16 LBO crystal as optically non-linear crystal 17 for generating the second Harmonics, which leaves the resonator as the laser output beam 18.
  • the resonator arrangement shown in FIG. 7 operates with a multiple beam passage through the disk-shaped laser crystal 11 and is equipped with an acousto-optic Q-switch 19, a safety shutter 20 and a partially transparent output mirror 21, via which the laser output beam 18 is emitted from the resonator exit.
  • the pump assembly according to the invention has z. B. a diode emitter width of 800 microns and a 25 mm long homogenizing element with a diameter of 1 mm.

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Abstract

Bei einer optischen Anordnung zum Pumpen von Festkörperlasern besteht die Aufgabe, eine Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt der Pumpstrahlung mit einem rechteckigen Intensitätsprofil zu erzeugen, die zumindest in einem dem Rayleigh-Range entsprechenden Bereich in Richtung der Strahlpropagation homogen ist, ohne dass die Strahlqualität durch die Homogenisierung wesentlich verschlechtert wird. Die Pumpanordnung enthält einen stabförmigen Homogenisierer (1) mit zwei sich gegenüberliegenden polierten Endflächen (2, 3), ebenen seitlichen Begrenzungsflächen (4), die parallel zur optischen Achse angeordnet sind und mit einer Querschnittsfläche senkrecht zur optischen Achse, die ein regelmäßiges Vieleck bildet, wobei das regelmäßige Vieleck auf solche Eckenzahlen beschränkt ist, die ein raumfüllendes Aneinandersetzen mehrerer Vielecke auf einer Fläche zulassen.

Description

Optische Anordnung zum Pumpen von Festkörperlasern
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zum Pumpen von Festkörperlasern, die entlang einer optischen Achse angeordnet, eine Diodenlaser- Pumpstrahlungsquelle, einen stabförmigen Homogenisierer und eine dem Homogenisierer im Strahlengang nachgeordnete fokussierende Optik enthält.
Festkörperlaser, die als laseraktives Medium einen scheibenförmigen Laserkristall enthalten, sind gekennzeichnet durch eine im Wesentlichen axiale Komponente des Temperaturgradienten in dem laseraktiven Medium. Die radiale Komponente des Temperaturgradienten ist aber für die Entstehung der thermischen Linse verantwortlich, da diese durch die Scheibenkristallgeometrie klein ist, weisen solche Scheibenlaser praktisch eine vernachlässigbare thermische Linse auf, die ansonsten die Strahlqualität bei hohen Leistungen begrenzt. Deshalb sind Scheibenlaser dafür geeignet, auch bei hohen Leistungen mit nahezu beugungsbegrenzter Strahlung zu emittieren.
Scheibenlaser eignen sich zur Erzeugung von Dauerstrichstrahlung (cw) und für den gepulsten Betrieb und besonders gut zur resonatorinternen Frequenzverdopplung oder -
Verdreifachung.
Als laseraktives Medium kommen verschiedene Laserkristalle und vor allem für den cw-
Betrieb auch optisch gepumpte Halbleiterlaser in Frage.
Scheibenlaser werden bevorzugt durch Diodenlaser gepumpt, die gekennzeichnet sind durch ein sehr unsymmetrisches Strahlprofil, welches senkrecht zum pn-Übergang eine nahezu beugungsbegrenzte Strahlqualität aufweist und parallel zum pn-Übergang eine geringe Strahlqualität mit einer Beugungsmaßzahl M2 von beispielsweise 500 aufweisen kann. Die Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt ist in der Regel inhomogen und stark strukturiert.
Somit besteht die Forderung, die Strahlung einer oder mehrerer Diodenlaser oder Diodenlaserzeilen zu kombinieren, umzuformen, zu homogenisieren und zu fokussieren in der Form, dass eine möglichst homogene und kastenförmige Intensitätsverteilung der Pumpstrahlung auf dem scheibenförmigen Laserkristall entsteht. Ziel der Maßnahmen sollte beispielsweise ein annähernd runder Pumpstrahlfokus mit Durchmesser 2 wp mit einer rechteckigen Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt sein, die z. B. einem Super-Gauß-Koeffizienten von 10 entspricht und die nur noch Restinhomogenitäten unterhalb von +/- 5% über den Strahlquerschnitt aufweist. Es soll eine möglichst strukturenfreie Intensitätsverteilung erreicht und lokale Intensitätspitzen („not spots") vermieden werden. Letztere verursachen optische Schäden oder lokale Spannungen im Kristall, die zu Wellenfrontverzerrungen führen können oder es bilden sich Risse im Kristall. Die Zerstörschwelle des Kristalls kann bereits bei relativ geringen Durchschnittsintensitäten lokal überschritten werden. Dies ist besonders ein Problem, wenn mit hohen Pumpleistungen von mehr als 10 W gearbeitet werden soll.
Mit einer rechteckigen Intensitätsverteilung lassen sich radiale Temperaturgradienten vermeiden. Eine solche Intensitätsverteilung ist insbesondere einer gaußförmigen vorzuziehen, die zu einer gekrümmten Wellenfront und häufig auch zu nichtsphärischen und nur schwierig zu kompensierenden Wellenfrontverzerrungen führt. Aus gaußförmigen Intensitätsverteilungen resultieren, im Unterschied zu rechteckförmigen Verteilungen, außerdem starke Überhöhungen der Pumpleistungsdichte im achsnahen Bereich.
Weitere Forderungen bestehen darin, dass sich die Strahlqualität der Pumpstrahlung durch die Homogenisierung nicht wesentlich verschlechtern darf und dass eine hohe Transfereffizienz von beispielsweise 80% erreicht werden soll.
Die geringen Anforderungen des Scheibenlasers an die Strahlqualität der Diodenlaser sollten zur Verwendung preisgünstiger Diodenlaser oder zur Steigerung der Pumpleistung genutzt werden, ohne hierfür aufwändige Strahlformungsoptiken verwenden zu müssen.
Für den Fachmann ist klar, dass die Anforderung an das Pumpen eines optisch gepumpten Halbleiterlasers oder eines longitudinal gepumpten Stablasers sehr ähnlich sind und mit der vorliegenden Erfindung ebenso vorteilhaft gelöst werden können. Für optische Pumpanordnungen sind Strahlhomogenisierer bereits vielfach bekannt.
Die DE 103 93 190 T5 sieht einen, z. B. als Strahlhomogenisierer ausgebildeten optischen Koppler vor, der zwischen einer Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkermedium angeordnet ist und der einen Lichtstrahl mit großer numerischer Apertur erzeugt.
In der EP 0 776 492 B1 werden ein Quarzstab, eine Quarzfaser oder ein Saphirstab vorgeschlagen, um eine Modenhomogenisierung zu erzielen. Die dargestellte Intensitätsverteilung ist annähernd gaußförmig.
Die DE 198 36 649 C2 beschreibt ein medizinisches Handstück, bestehend aus einem mittels Totalreflexion strahlführenden Stab mit einer mikrostrukturierten optischen Eingangsfläche zur Strahlhomogenisierung. Der Nachteil besteht in der aufwändigen Fertigung der mikrostrukturierten Eingangsfläche. Außerdem wird die Strahlqualität durch das gewählte Mittel wesentlich verschlechtert, indem sich der Divergenzwinkel der eingekoppelten Strahlung prinzipbedingt vergrößert.
Die DE 197 55 641 A1 beschreibt einen Laserdiodenstapel, der mittels Zylinderlinsenoptiken in eine Glasfaser oder ein anderes rotationssymmetrisches optisches Element zum Zwecke des Pumpens eines Scheibenlasers verwendet wird. Diesem Element wird auch eine homogenisierende Wirkung zugesprochen. Jedes rotationssymmetrische Element hat aber prinzipbedingt den Nachteil, eine gaußförmige Intensitätsverteilung zu erzeugen.
Die DE 10 2004 015 148 A1 versucht einer gaußformähnlichen Intensitätsverteilung entgegenzuwirken, indem am Eingang eines zylinderstabförmigen Homogenisierers eine Kegeloptik eingesetzt wird. Nachteilig ist die schwierige Herstellbarkeit eines solchen optischen Elements und die prinzipbedingte Herbeiführung einer Verschlechterung der Strahlqualität durch eine Vergrößerung des Divergenzwinkels. Ansonsten führen zylinderförmige Mantelflächen eines stabförmigen Homogeniserers durch eine Art Refokussierung oder Wellenleitereigenschaft immer zu einer extrem unerwünschten Leistungsüberhöhung im achsnahen Bereich. Diese Leistungsüberhöhung kann auch nicht durch eine Symmetriebrechung, beispielsweise durch Anschleifen einer oder mehrerer Facetten an die Mantelfläche, beseitigt werden. Bei Verkürzung eines zylindrischen Homogeniserers können bei bestimmten Intensitätsverteilungen der Eingangsstrahlen sogar mehrere ausgeprägte Intensitätsmaxima (" hot spots") auftreten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt der Pumpstrahlung mit homogener Leistungsdichte und mit einem rechteckigen Intensitätsprofil zu erzeugen, die zumindest in einem dem Rayleigh-Range entsprechenden Bereich in Richtung der Strahlpropagation in der Querschnittsfläche homogen ist, ohne dass die Strahlqualität der Pumpstrahlung durch die Homogenisierung wesentlich verschlechtert wird.
Diese Aufgabe wird bei einer optischen Anordnung zum Pumpen von Festkörperlasern der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Homogenisierer zwei sich gegenüberliegende polierte Endflächen als Strahleintritts- und Strahlaustrittsflächen, ebene seitliche Begrenzungsflächen, die parallel zur optischen Achse angeordnet sind und eine Querschnittsfläche senkrecht zur optischen Achse aufweist, die ein regelmäßiges Vieleck bildet, wobei das regelmäßige Vieleck auf solche Eckenzahlen beschränkt ist, die ein raumfüllendes Aneinandersetzen mehrerer Vielecke auf einer Fläche zulassen.
Besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen optischen Anordnung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Als Querschnittsfläche des Homogenisierers ist bevorzugt ein gleichmäßiges Sechseck vorgesehen. Möglich ist auch eine Dreieck- oder eine Rechteckform. Die Endflächen des Homogenisierers, die mit ihrer Flächennormalen einen Winkel aus einem Winkelbereich mit der optischen Achse einschließen, der von 0° bis einschließlich dem Brewsterwinkel reicht, können eine antireflektierende Beschichtung zur Ein- und Auskopplung der Pumpstrahlung aufweisen.
Die Parallelität der seitlichen Begrenzungsflächen zur optische Achse bewirkt, dass die Winkelverteilung der austretenden Strahlung im Wesentlichen der Winkelverteilung der eingekoppelten Strahlung entspricht. Bei guter Anpassung der Querschnittsfläche an die Intensitätsverteilung der Diodenstrahlung im Fokus kann dadurch nahezu eine Erhaltung der Strahlqualität bei hohem Transferwirkungsgrad von beispielsweise über 92% erreicht werden.
Es ist bedeutsam, dass die Homogenität nur in einem eng begrenzten Bereich in Richtung der Strahlpropagation erreicht werden muss, in dem der scheibenförmige Laserkristall angeordnet ist. Außerhalb dieses Bereiches kann eine beliebige Inhomogenität vorliegen, d. h. die Fernfeld-Winkelverteilung der Teilstrahlen darf beliebig inhomogen sein. Genau diese Anforderung wird von der Erfindung in vorteilhafter Weise erfüllt.
Die Erfindung vermeidet eine gaußförmige Intensitätsverteilung der Pumpstrahlung und " not spots" in der Intensitätsverteilung, so dass eine minimale Wellenfrontverzerrung und damit eine sehr hohe Strahlqualität und gleichzeitig eine maximale Zerstörschwelle erreicht wird.
Eine Verschlechterung des Strahlparameterprodukts der Pumpstrahlung durch die Homogenisierung liegt unterhalb von 20 % bei optimal angepasster Fokussierung. Eine weitere Verbesserung wird durch die Erfindung bei optischen Pumpanordnungen mit einem mehrfachen Strahldurchgang der Pumpstrahlung durch den scheibenförmigen Laserkristall erreicht. Die den Mehrfachdurchgang beispielsweise erzeugenden Parabolspiegel und retroreflektierenden Spiegel oder Prismen bewirken einen Strahlversatz in der Pumpoptik, der zu einer Drehung des Pumpfokus bei jedem Doppeldurchgang durch den scheibenförmigen Laserkristall führt. Dadurch wird beispielsweise ein sechseckiges Pumpstrahlprofil um beispielsweise 45° bei jedem einzelnen Doppeldurchgang verdreht, so dass sich bei einer Pumpoptik, die beispielsweise für einen achtfachen Doppeldurchgang ausgelegt ist, in der Überlagerung eine Verrundung des zunächst sechseckigen Pumpquerschnitts ergibt.
Geeignete Materialien für einen transparent ausgebildeten Homogenisierer können Quarzglas, Glas oder transparenter Kunststoff sein. Vorteilhaft wirkt sich auch eine Mantelfläche aus einem niedrig brechenden Material oder einer dielektrischen Beschichtung aus, wobei der Brechungsindexsprung an der Mantelfläche an die Winkelverteilung der Pumpstrahlung angepasst sein kann, so dass eine totale interne Reflexion über den gesamten Winkelbereich der eingekoppelten Strahlung erfolgt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der stabförmige Homogenisierer als Hohlkörper ausgebildet sein, der sich aus einzelnen Teilflächen zusammensetzt. Zur Erfindung gehören auch Homogenisierer, die zusätzlich ein Teilstück mit einem runden Querschnitt aufweisen.
Die von der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle zum Pumpen des scheibenförmigen Laserkristalls bereitgestellte Pumpstrahlung weist bevorzugt eine Pumpleistung von mehr als 10 W auf.
Die Erfindung kann weiterhin derart ausgestaltet sein, dass zwischen der Diodenlaser- Pumpstrahlungsquelle und dem Homogenisierer mindestens ein Strahlformungselement und eine Fokussierlinse angeordnet sind oder dass der Homogenisierer für eine direkte Einkopplung der Pumpstrahlung der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle im Strahlengang umittelbar nachgeordnet ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Festkörperlaser, der eine bisher beschriebene erfindungsgemäße optische Anordnung aufweist und der innerhalb eines Resonators als laseraktives Medium einen scheibenförmigen Laserkristall enthält, der mit einer vom Resonatorinneren weggerichteten verspiegelten Scheibenfläche auf einem Kühlelement befestigt ist und dem für einen Mehrfachdurchgang der Pumpstrahlung ein Reflektor gegenübergestellt ist. Als laseraktives Medium ist bevorzugt ein scheibenförmiger Yb:YAG-Laserkristall oder andere Nd- oder Yb-dotierte Laserkristalle vorgesehen.
Der Festkörperlaser kann innerhalb des Resonators einen optisch nichtlinearen Kristall zur Erzeugung der zweiten Harmonischen enthalten, der dem scheibenförmigen Laserkristall im Strahlengang nachgeordnet ist.
Der Resonator kann aber auch mit einer Güteschaltung ausgestattet sein.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 regelmäßige Vielecke, die raumfüllend angeordnet werden können
Fig. 2 einen bevorzugten stabförmigen Homogenisierer mit sechseckigem Querschnitt
Fig. 3 eine Pumpanordnung mit einem Homogenisierer gemäß Fig. 2
Fig. 4 eine Pumpanordnung mit einer Treppenspiegelanordnung als Strahlformungselement
Fig. 5 eine Pumpanordnung mit einer direkten Einkopplung der Pumpstrahlung in den Homogenisierer
Fig. 6 eine Resonatoranordnung mit einem resonatointem angeordneten optisch nichtlinearen Kristall zur Erzeugung der zweiten Harmonischen, die von einer Pumpanordnung mit einer direkten Einkopplung der Pumpstrahlung in den Homogenisierer gepumpt ist
Fig. 7 eine Resonatoranordnung mit Güteschaltung, die von einer Pumpanordnung mit einer direkten Einkopplung der Pumpstrahlung in den Homogenisierer gepumpt ist In Fig. 1 a bis 1 c sind regelmäßige Vielecke gezeigt, die raumfüllend angeordnet werden können, so dass zwischen den einzelnen Vielecken kein Zwischenraum freibleibt. Das sind Drei-, Vier- und Sechsecke.
Der in Fig. 2 dargestellte stabförmige Homogenisierer 1 weist zwei sich gegenüberliegende polierte Endflächen 2, 3 auf, die bevorzugt zusätzlich mit einer Antireflexbeschichtung versehen sind, um als Ein- und Austrittsflächen Pumpstrahlung effektiv ein- und auskoppeln zu können. Die Endflächen 2, 3 sind senkrecht und die Seitenflächen 4 parallel zur Längsachse L-L des Homogenisierers 1 ausgerichtet, die bei Anwendung desselben mit der optischen Achse 0-0 der erfindungsgemäßen optischen Anordnung zusammenfällt.
Der Homogenisierer 1 kann als Transmissionsoptik sowohl aus Quarzglas, Glas, Kunststoff oder anderen optischen Werkstoffen hergestellt sein oder er ist als Hohlleiter ausgebildet, der sich aus Teilflächen zusammensetzt. Für die Seitenflächen eines solchen Hohlleiters eignen sich diamantgefrästes Kupfer oder aber auch Glas, Kunststoff oder andere optische Werkstoffe.
Die in Fig. 3 gezeigte Pumpanordnung enthält eine Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle 5, die auf einer Wärmesenke einen Diodenlaser, eine Diodenlaserzeile oder mehrere Diodenlaser aufweist. Der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle 5 sind entlang der optischen Achse 0-0 eine an sich bekannte Strahlkombinations- und/oder Strahlformungsoptik 6 sowie eine Fokussierlinse 7 nachgeordnet, über die ein bereitgestellter Pumpstrahl 8 in den stabförmigen Homogenisierer 1 bevorzugt mit einem an die Eintrittsfläche des Homogenisierers 1 angepassten Strahlquerschnitt eingekoppelt wird. Ziel ist es, die Transfereffektivität, die vor allem durch die Einkoppeleffektivität bestimmt ist, derart zu maximieren, dass mehr als 80% der zur Verfügung stehenden Pumpstrahlungsleistung ausgenutzt werden. Der Homogenisierer 1 ist bevorzugt entsprechend der Ausführung gemäß Fig. 2 ausgebildet, d. h. er weist einen Querschnitt senkrecht zur optischen Achse
0-0 auf, der einem regelmäßigem Sechseck entspricht. Der stabförmige Homogenisierer 1 durchmischt den an der Eintrittsfläche eingekoppelten Pumpstrahl 8 an der Austrittsfläche im Idealfall zu einer Intensitätsverteilung mit einem rechteckigen Intensitätsprofil über den Strahlquerschnitt des Pumpstrahls 8. Dieses Intensitätsprofil wird durch eine dem Homogenisierer 1 im Strahlengang nachgeordnete fokussierende Optik, bestehend aus einer Rekollimationslinse 9 und einer Refokussierlinse 10 auf einen bevorzugt schräg zur optischen Achse 0-0 angeordneten scheibenförmigen Laserkristall 1 1 abgebildet, der mit einer verspiegelten Scheibenfläche auf einer Wärmesenke 12 aufliegt und Bestandteil eines Scheibenlasers oder einer Scheibenlaser-Verstärker-Anordnung sein kann.
Eine nicht dargestellte Ausführungsform eines Homogenisierers sieht einen aus zwei Teilstücken zusammengesetzten Homogenisierer vor, wobei ein erstes Teilstück einen der Querschnitte gemäß Fig. 1 aufweist, während das zweite Teilstück im Querschnitt rund ausgebildet ist. Zwar führt das im Allgemeinen zu einer Verschlechterung der Homogenität, doch wird eine verbesserte Füllung des angestrebten, in der Regel runden Strahlquerschnitts erreicht.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 besteht die Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle 5 aus horizontal nebeneinander angeordneten Laserdiodenbarren. Als Strahlformungselement ist eine zwischen der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle 5 und der Fokussierlinse 7 angeordnete Treppenspiegelanordnung 13, wie sie beispielsweise in der DE 100 61 265 A1 beschrieben ist, vorgesehen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird sowohl auf eine Strahlkombinations- und/oder Strahlformungsoptik als auch auf eine Fokussierlinse verzichtet, da zum Aufbau der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle 5 Laserdioden mit geringer numerischer Apertur verwendet werden. Solche Laserdioden können beispielsweise einen Abstrahlwinkel von um die zwanzig Grad aufweisen, so dass der Pumpstrahl 8 direkt in den Homogenisierer 1 eingekoppelt werden kann. Die von einer erfindungsgemäßen Pumpanordnung gepumpte Resonatoranordnung gemäß Fig. 6 enthält einen Rückreflektor 14 für einen Mehrfachdurchgang des Pumpstrahls 8 durch den scheibenförmigen Laserkristall 11 sowie einen zwischen einem dichroitischen Faltspiegel 15 und einem Resonatorendspiegel 16 angeordneten LBO- Kristall als optisch nichtlinearen Kristall 17 zur Erzeugung der zweiten Harmonischen, die als Laserausgangsstrahl 18 den Resonator verlässt.
Die in Fig. 7 gezeigte Resonatoranordnung arbeitet wie die Resonatoranordnung in Fig. 6 mit einem Mehrfachstrahlendurchgang durch den scheibenförmigen Laserkristall 1 1 und ist mit einem akustooptischen Güteschalter 19, einem Sicherheitsverschluss 20 und einem teildurchlässigen Auskoppelspiegel 21 ausgestattet, über den der Laserausgangsstrahl 18 aus dem Resonator austritt.
Die erfindungsgemäße Pumpanordnung weist z. B. eine Diodenemitterbreite von 800 μm und ein 25 mm langes Homogenisierungselement mit einem Durchmesser von 1 mm auf.

Claims

Patentansprüche
1. Optische Anordnung zum Pumpen von Festkörperlasern, die entlang einer optischen Achse angeordnet, eine Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle, einen stabförmigen Homogenisierer und eine dem Homogenisierer im Strahlengang nachgeordnete fokussierende Optik enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierer (1 ) zwei sich gegenüberliegende polierte Endflächen (2, 3) als Strahleintritts- und Strahlaustrittsflächen, ebene seitliche Begrenzungsflächen (4), die parallel zur optischen Achse (O-O) angeordnet sind und eine Querschnittsfläche senkrecht zur optischen Achse (O-O) aufweist, die ein regelmäßiges Vieleck bildet, wobei das regelmäßige Vieleck auf solche Eckenzahlen beschränkt ist, die ein raumfüllendes Aneinandersetzen mehrerer Vielecke auf einer Fläche zulassen.
2. Optische Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Endflächen (2, 3) mit ihrer Flächennormalen einen Winkel aus einem Winkelbereich mit der optischen Achse (O-O) einschließen, der von 0° bis einschließlich dem Brewsterwinkel reicht.
3. Optische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Homogenisierers (1) als gleichmäßiges Sechseck ausgebildet ist.
4. Optische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Homogenisierers (1 ) als Dreieck ausgebildet ist.
5. Optische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Homogenisierers (1 ) als Rechteck ausgebildet ist.
6. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endflächen (2, 3) des Homogenisierers (1 ) eine antireflektierende Beschichtung zur Ein- und Auskopplung der Pumpstrahlung (8) aufweisen.
7. Optische Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierer (1 ) aus Quarzglas oder Glas oder transparentem Kunststoff besteht.
8. Optische Anordnung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierer (1) von einer Mantelfläche aus einem niedrig brechenden Material umschlossen ist.
9. Optische Anordnung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierer (1) eine Mantelfläche mit einer dielektrischen Beschichtung aufweist.
10. Optische Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindexsprung an der Mantelfläche an die Winkelverteilung einer von der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle (5) bereitgestellten Pumpstrahlung (8) angepasst ist.
1 1. Optische Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierer (1 ) als Hohlkörper ausgebildet ist, der sich aus Teilflächen zusammensetzt.
12. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle (5) und dem Homogenisierer (1 ) mindestens ein Strahlformungselement (6) und eine Fokussierlinse (7) angeordnet sind.
13. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Diodenlaser-Pumpstrahlungsquelle (5) zum Pumpen des scheibenförmigen Laserkristalls (1 1 ) bereitgestellte Pumpstrahlung (8) eine Pumpstrahlleistung von mehr als 10 W aufweist.
14. Optische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierer (1) ein Teilstück mit einem runden Querschnitt aufweist.
15. Festkörperlaser, der eine optische Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist und der innerhalb eines Resonators als laseraktives Medium einen scheibenförmigen Laserkristall enthält, der mit einer vom Resonatorinneren weggerichteten verspiegelten Scheibenfläche auf einem Kühlelement befestigt ist und dem für einen Mehrfachdurchgang der Pumpstrahlung ein Reflektor gegenübergestellt ist.
16. Festkörperlaser nach Anspruch 15, bei dem das laseraktive Medium ein scheibenförmiger Yb:YAG-Laserkristall ist.
17. Festkörperlaser nach Anspruch 15, bei dem das laseraktive Medium ein scheibenförmiger Nd:YAG-, Nd:YVO4-, Nd:GdVO4- oder ein Yb:KYW-Laserkristall ist.
18. Festkörperlaser nach Anspruch 16 oder 17, bei dem innerhalb des Resonators ein optisch nichtlinearer Kristall (17) zur Erzeugung der zweiten Harmonischen dem scheibenförmigen Laserkristall (1 1 ) im Strahlengang nachgeordnet ist.
19. Festkörperlaser nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der Resonator eine Güteschaltung aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011085794A1 (de) * 2009-12-21 2011-07-21 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Angewandten Forschung E.V. Optische anordnung zum optischen pumpen eines aktiven mediums
CN103519771A (zh) * 2012-07-02 2014-01-22 富士胶片株式会社 光源设备和内窥镜系统

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1036188A1 (nl) * 2007-12-05 2009-06-08 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
DE102010048294B4 (de) * 2010-10-14 2021-02-18 Deutsch-Französisches Forschungsinstitut Saint-Louis Laseranordnung mit einer Phasenfrontregelung
US8831396B1 (en) 2011-10-31 2014-09-09 Nlight Photonics Corporation Homogenizing optical fiber apparatus and systems employing the same
CN102545013B (zh) * 2012-02-16 2013-10-02 清华大学 一种激光增益装置及方法
CN102570274B (zh) * 2012-02-16 2013-07-31 清华大学 一种激光光强分布的控制装置及方法
CN102645745B (zh) * 2012-04-18 2014-02-19 清华大学 激光光强分布和波前的控制装置及控制方法
DE102013005607A1 (de) 2013-03-25 2014-09-25 Friedrich-Schiller-Universität Jena Verfahren und Vorrichtung zum optischen Pumpen von Laserverstärkern für die Erzeugung einer Laserstrahlung mit definierten Strahleigenschaften
LU102858B1 (en) * 2021-09-22 2023-03-22 Fyzikalni Ustav Av Cr V V I A beam shaping optical device for direct pumping of thin disk laser head with laser diode module
CN114460756B (zh) * 2021-12-27 2024-05-14 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所 一种宽带激光随机偏振匀滑方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473408A (en) * 1994-07-01 1995-12-05 Anvik Corporation High-efficiency, energy-recycling exposure system
US6580469B1 (en) * 1997-04-28 2003-06-17 Carl Zeiss Jena Gmbh Projection device
US6595673B1 (en) * 1999-12-20 2003-07-22 Cogent Light Technologies, Inc. Coupling of high intensity light into low melting point fiber optics using polygonal homogenizers
EP1418765A1 (de) * 2002-11-07 2004-05-12 Sony International (Europe) GmbH Beleuchtungsanordnung für eine Projektionsvorrichtung
DE102004010224A1 (de) * 2004-02-28 2005-11-03 HF Laser Gesellschaft für innovative Lasertechnik und Elektrooptik mbH Laserverstärkersystem mit einem laseraktiven Kristall
US20050265683A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Frank Cianciotto High efficiency multi-spectral optical splitter
WO2007038495A2 (en) * 2005-09-26 2007-04-05 Edmund Optics, Inc. Light integrator with circular light output

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4820010A (en) * 1987-04-28 1989-04-11 Spectra Diode Laboratories, Inc. Bright output optical system with tapered bundle
US6873639B2 (en) * 1993-05-28 2005-03-29 Tong Zhang Multipass geometry and constructions for diode-pumped solid-state lasers and fiber lasers, and for optical amplifier and detector
JP2988354B2 (ja) * 1996-01-22 1999-12-13 日本電気株式会社 レーザダイオード励起固体レーザ装置
DE19836649C2 (de) * 1998-08-13 2002-12-19 Zeiss Carl Meditec Ag Medizinisches Handstück
DE19860921A1 (de) * 1998-11-09 2000-05-18 Fraunhofer Ges Forschung Endgekühlte Verstärker bzw. Lasersysteme
US6665328B1 (en) * 1999-01-19 2003-12-16 Spectra Physics, Inc. Diode-pumped laser with funnel-coupled pump source
AU2003278707A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-19 Spectra-Physics, Inc. Method and apparatus for polarization and wavelength insensitive pumping of solid state lasers
DE102004015148B4 (de) * 2004-03-27 2007-04-19 Fuhrberg, Teichmann, Windolph LISA laser products oHG Faserlaser mit einer Optischen Vorrichtung zur Formung der Intensitätsverteilung eines Lichtstrahlenbündels
JP2008529282A (ja) * 2005-01-24 2008-07-31 リサーチ ファウンデイション オブ ザ シティー ユニヴァーシティ オブ ニューヨーク Ｃｒ３＋ドープレーザー材料及びレーザー並びに製造及び使用の方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473408A (en) * 1994-07-01 1995-12-05 Anvik Corporation High-efficiency, energy-recycling exposure system
US6580469B1 (en) * 1997-04-28 2003-06-17 Carl Zeiss Jena Gmbh Projection device
US6595673B1 (en) * 1999-12-20 2003-07-22 Cogent Light Technologies, Inc. Coupling of high intensity light into low melting point fiber optics using polygonal homogenizers
EP1418765A1 (de) * 2002-11-07 2004-05-12 Sony International (Europe) GmbH Beleuchtungsanordnung für eine Projektionsvorrichtung
DE102004010224A1 (de) * 2004-02-28 2005-11-03 HF Laser Gesellschaft für innovative Lasertechnik und Elektrooptik mbH Laserverstärkersystem mit einem laseraktiven Kristall
US20050265683A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-01 Frank Cianciotto High efficiency multi-spectral optical splitter
WO2007038495A2 (en) * 2005-09-26 2007-04-05 Edmund Optics, Inc. Light integrator with circular light output

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOLLEMANN G ET AL: "EFFIZIENTE DIODENGEPUMPTE SCHEIBENLASER MIT NAHEZU BEUGUNGSBEGRENZTER STRAHLUNG. EFFICIENT NEARLY DIFFRACTION-LIMITED THIN-DISK LASERS", LASER UND OPTOELEKTRONIK, FACHVERLAG GMBH. STUTTGART, DE, 11 April 1997 (1997-04-11), pages 76 - 83, XP000917492, ISSN: 0722-9003 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011085794A1 (de) * 2009-12-21 2011-07-21 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Angewandten Forschung E.V. Optische anordnung zum optischen pumpen eines aktiven mediums
CN103519771A (zh) * 2012-07-02 2014-01-22 富士胶片株式会社 光源设备和内窥镜系统

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Publication number Publication date
DE102006039074B4 (de) 2009-04-02
DE102006039074A1 (de) 2008-02-28
JP2010500743A (ja) 2010-01-07
US20100226396A1 (en) 2010-09-09

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