WO2010091668A1 - Faserlaser - Google Patents

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active
layer
radiation
laser according
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PCT/DE2010/000163
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Bernhard Steiger
Stefan Mauersberger
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Hochschule Mittweida (Fh)
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    • H01S3/094057—Guiding of the pump light by tapered duct or homogenized light pipe, e.g. for concentrating pump light

Definitions

  • the invention relates to fiber lasers.
  • Laser devices are known by many documents.
  • a laser is known for example from the publication DE 694 14 010 T2.
  • the active medium is a rod having multi-faceted ends arranged and configured to reflect stimulated radiation internally end-to-end in the rod. One of the ends is provided with a truncated section which forms a window for the laser beam to exit.
  • the laser beam is coupled out directly from the active medium in the form of the rod.
  • the publication DE 600 03 736 T2 discloses a laser device and associated amplifier for optical signals.
  • the active fiber of the laser is arranged spirally on a cylindrical support, wherein the fiber lies in a transparent layer-like region which is penetrated by pump radiation.
  • the indicated in claim 1 invention has for its object to realize a laser easily and economically low. This object is achieved with the features listed in claim 1.
  • the fiber lasers are characterized in particular by a simple realization.
  • at least one pump fiber is coupled to a tubular body of at least one transparent material as a carrier or as a layer on the lateral surface of a carrier, so that the pump radiation is coupled into the body and guided in the body as a medium.
  • a helically arranged active fiber is at least partially disposed in or on the body, so that is generated in this laser radiation.
  • the body of the fiber laser with the active fiber is a medium infinite in size.
  • the introduced pump beams can flow through this body several times unhindered.
  • the body is a hollow cylinder, which simultaneously represents the medium.
  • the body itself is both a medium for the pumping radiation and carrier of the pumping fiber and the active fiber.
  • the body can also be on another body that acts as a carrier.
  • the body is a layer on the wearer, which together represent a body.
  • the further body can be formed both as a tube and as a rod.
  • a plurality of helically wrapping around the body active fibers may be arranged one after the other.
  • the active fiber is in the tubular body, so that the active fiber is crossed several times by the pump radiation in the body and laser radiation is generated in the active fiber.
  • a layer is arranged as a body made of a transparent material on the lateral surface of a rod or tubular support.
  • at least one pumping fiber is coupled to the layer, so that the pump radiation coupled into the layer and in the Layer is conducted as a medium.
  • at least one active fiber which spirally embraces the carrier is arranged in the layer, wherein the active fiber is crossed several times by the pump radiation in the layer and laser radiation is generated in the latter.
  • the active fiber is arranged according to the embodiment of claim 3 partially in or on the body, so that the active fiber is coupled via the evanescent field of electromagnetic radiation in the body and laser radiation is generated in the active fiber. If electromagnetic radiation encounters an interface between media of different refractive index, reflection or refraction of the wave occurs at this interface. If the light passes from the optically denser medium into the optically thinner medium and the sine of the angle of incidence is greater than the ratio of the refractive indices of the optically thinner medium to the optically denser medium, total reflection occurs. The radiation is completely reflected at the interface. However, this does not mean that there is no electromagnetic field in the space behind the interface, there is only no wave propagation perpendicular to the interface. The electromagnetic field behind the interface falls exponentially with the distance from the interface (evanescent) and oscillates in time with the frequency of the incident radiation.
  • the body is according to the embodiment of claim 4, a layer on a rod or tubular support. Furthermore, the thickness of the layer is smaller, equal to or larger than the diameter of the active fiber. In particular, with a thickness of the layer which is smaller than or equal to the diameter of the active fiber, a large cross-section is achieved. encryption Loss of pump radiation are largely avoided.
  • an intermediate layer is arranged between the lateral surface of the carrier and the layer, wherein the refractive index of the intermediate layer is smaller than that of the layer, so that advantageously the pump radiation of the layer is reflected at the intermediate layer.
  • the body according to the embodiment of claim 5 a helically arranged groove with the active fiber.
  • This can advantageously have a rectangular, trapezoidal, triangular, polygonal or arcuate cross section.
  • the cross sections of the groove and / or the active fiber can be designed so that a large cross section is formed.
  • the pumping fiber is conveniently coupled according to the embodiment of claim 6 to the end face or the lateral surface of the layer.
  • a cover layer is arranged on the body or on the body and the active fiber, wherein the refractive index of the cover layer is smaller than that of the body and the active fiber, so that the pump radiation of the body and possibly generated laser radiation at the Cover layer is reflected.
  • the end faces of the body are mirrored according to the embodiment of claim 8.
  • the losses of the pump radiation are thus further minimized.
  • the end faces of the active fiber are mirrored or have a Bragg grating on them, so that the active fiber is a resonator.
  • the refractive indices and the geometrical dimensions of the respective media are designed according to the embodiment of claim 10 such that, via total reflection at the respective boundary surfaces, both the pump radiation and the generated laser radiation to be led.
  • the body or the carrier with the layer as a body is coupled according to the embodiment of claim 11 with or on a cooling mechanism.
  • the cooling mechanism may advantageously be a heat sink which simultaneously serves to mechanically stabilize the fiber laser.
  • the active fiber is according to the embodiment of claim 12 conveniently a monomode fiber with an active core.
  • At least one region of the pumping fiber or the active fiber is according to the embodiment of claim 13 in cross-section a circular section. This ensures a reliable coupling of the respective radiation.
  • a source of electromagnetic radiation source is coupled according to the embodiment of claim 14, a source of electromagnetic radiation source.
  • This is advantageously at least one laser diode.
  • the body a glass or a plastic
  • the support is a glass, a plastic, a metal, a metal alloy, a ceramic or graphite and
  • the intermediate layer or the cover layer is a glass or a plastic.
  • FIG. 2 is a side view of a fiber laser with rod or rohrformigem carrier
  • 3 shows a sectional view of a fiber laser with rod-shaped or tubular carrier with a coupling element
  • FIG. 4 shows a fiber laser
  • Fig. 5 is a sectional view of a fiber laser with an active fiber on the lateral surface of the body as a medium for the pump radiation and
  • Fig. 6 is a sectional view of a fiber laser with an active fiber in a groove.
  • a fiber laser with a rod-shaped or tubular carrier consists essentially of a glass tube in the form of a hollow cylinder as a tubular carrier 1, an intermediate layer 5 and a layer 3 as a body of a transparent material, at least one pumping fiber 2 and at least one active fiber 4.
  • FIG. 1 shows a fiber laser with a rod-shaped or tubular support in a basic representation.
  • the intermediate layer 5 and the layer 3 representing a body 3 are successively arranged in each case from a transparent material.
  • the carrier 1 consists of glass, a plastic, a metal, a metal alloy, a ceramic or graphite.
  • the layer 3 is the medium of the fiber laser.
  • the pump fiber 2 is coupled to this layer 3, so that the pump radiation is coupled into the layer 3 and guided in the layer 3 as a medium.
  • the layer 3 consists of a transparent glass or plastic.
  • Fig. 2 shows a schematic side view of a fiber laser with rod or tubular carrier.
  • the pumping fiber 2 is a glass fiber in the form of a multimode or monomode fiber.
  • a wedge-shaped coupling is located on the jacket surface of the layer 3, with which the end face of the pumping fiber 2 is connected.
  • the pumping fiber 2 can also be directly coupled by appropriate design of the end region.
  • the pumping fiber 2 is provided with a light source, advantageously a laser diode, connected.
  • FIG 3 shows a schematic sectional view of a fiber laser with rod or tubular carrier with a coupling element for the pumping fiber.
  • the refractive index of the intermediate layer 5 is smaller than that of the layer 3, so that the pump radiation of the layer 3 is reflected at the intermediate layer 5.
  • the carrier 1 is helically wrapped around the active fiber 4, wherein the active fiber 4 is crossed several times by the pump radiation in the layer 3 and laser radiation is generated in this.
  • the thickness of the layer 3 is less than or equal to the diameter of the active fiber 4. At least one portion of the active fiber 4 is a circular section for coupling in cross section.
  • a cover layer 6 is arranged, wherein the refractive index of the cover layer 6 is smaller than that of the layer 3 and the active fiber 4, so that the pump radiation of the layer 3 and possibly generated laser radiation is reflected on the cover layer 6.
  • the interior space of the carrier 1 is connected to or on a cooling mechanism or the fiber laser is coupled to or on a cooling mechanism.
  • the interior of the tubular support 1 is thereby a
  • a heat sink in the interior, can be arranged, which serves for heat transport.
  • the heat sink may continue to be coupled to a cooling medium. This is, for example, air flowing past the heat sink or a coupled line with a flowing coolant.
  • a fiber laser in a second embodiment consists essentially of a tubular body 3 in the form of a hollow cylinder made of a transparent material, at least one pumping fiber 2 and at least one active fiber 4.
  • Fig. 4 shows a fiber laser in a schematic representation.
  • the pumping fiber 2 is coupled to the body 3, that the pump radiation is coupled into the body 3 and guided in the body 3 as a medium.
  • the pump fiber 2 is coupled to the end face or the lateral surface of the body 3.
  • the hollow cylinder is advantageously made of glass.
  • a source of electromagnetic radiation is further coupled.
  • the active fiber 4 is helically arranged on the lateral surface of the body 3.
  • FIG 5 shows a schematic sectional view of a fiber laser with an active fiber 4 on the lateral surface of the body 3 as the medium of the pump radiation.
  • the active fiber is to an active fiber with a cross section in the form of a circular section.
  • the cross section between the active fiber 4 and the body 3 is enlarged with respect to an active fiber 4 having a circular cross section.
  • a groove 8 is screwed into the outer circumferential surface of the body 3.
  • the groove 8 has a rectangular, trapezoidal, triangular, polygonal or arcuate cross-section.
  • the active fiber is 4.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of a fiber laser with an active fiber 4 in a groove 8.
  • the active fiber 4 of the embodiments of the second exemplary embodiment is coupled via the evanescent field of the electromagnetic radiation in the body 3, wherein in the active fiber 4 electromagnetic radiation is generated, which derives its energy from the evanescent field.
  • the interior of the body 3 in the form of the hollow cylinder with or on a cooling mechanism or the fiber laser is coupled to or on a cooling mechanism.
  • the interior of the hollow cylinder is flowed through by a cooling medium.
  • a heat sink may be arranged, which serves the heat transport.
  • the heat sink may continue to be coupled to a cooling medium. This is, for example, air flowing past the heat sink or a coupled line with a flowing coolant.
  • the end faces of the body 3 are mirrored in the form of the hollow cylinder.
  • the end faces of the active fiber 4 are either mirrored or have a Bragg grating in further embodiments of the embodiments, so that the active fiber 4 is a resonator.

Abstract

Die Erfindung betrifft Faserlaser. Die Faserlaser zeichnen sich insbesondere durch eine einfache Realisierung aus. Dazu ist an einen rohrförmigen Körper (3) aus wenigstens einem transparenten Material als Träger oder als Schicht auf der Mantelfläche eines Trägers mindestens eine Pumpfaser (2) angekoppelt, so dass die Pumpstrahlung in den Körper eingekoppelt und in dem Körper als Medium geführt wird. Weiterhin ist eine schraubenförmig angeordnete aktive Faser (4) wenigstens teilweise im oder auf dem Körper (3) angeordnet, so dass in dieser Laserstrahlung generiert wird. Vorteilhafterweise ist der Körper des Faserlasers mit der aktiven Faser ein in seinen Abmessungen unendliches Medium.

Description

Faserlaser
Die Erfindung betrifft Faserlaser.
Lasereinrichtungen sind durch viele Druckschriften bekannt. Ein Laser ist beispielsweise durch die Druckschrift DE 694 14 010 T 2 bekannt. Das aktive Medium ist dabei ein Stab, der vielflächige Enden aufweist, die derart angeordnet und gestaltet sind, dass stimulierte Strahlung intern von Ende zu Ende in dem Stab reflektiert wird. Eines der Enden ist mit einem abgestumpften Abschnitt ausgestattet, der ein Fenster bildet, damit der Laserstrahl austreten kann. Der Laserstrahl wird direkt aus dem aktiven Medium in Form des Stabes ausgekoppelt. Aus der Druckschrift DE 600 03 736 T2 ist eine Laservorrichtung und zugehöriger Ver- stärker für optische Signale bekannt. Die aktive Faser des Lasers ist dabei auf einem zylindrischen Träger spiralförmig angeordnet, wobei die Faser in einem transparenten schichtartigen Bereich liegt, der von Pumpstrahlung durchsetzt ist. Durch die Druckschrift US 6,327,279 Bl ist eine Anordnung zur Pumplichtführung für laseraktive und/oder verstärkende Fasern bekannt. Zwischen zwei Platten ist die Faser spulenartig aufgewickelt. Die Einkopplung der Pumpstrahlung erfolgt durch in die Platten eingebrachte Öffnungen geeigneten Durchmessers. In der Druckschrift US 2006/0133433 Al wird ein Faserlaser und ein Verstärker beschrieben. Die Faser befindet sich dabei in Form einer Spule in einer Kammer. Die Pumpstrahlung wird dabei über einen Bereich der Kammerwand in die Faser gekoppelt. Durch die Druckschrift EP 0 840 410 A2 ist ein ähnlich realisierter Laser bekannt. Die Faser ist wiederum als Spule zwischen wenigstens zwei Platten angeordnet. Diese Platte dienen wiederum auch zur Zuführung und Einkopplung der Pumpstrahlung.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laser einfach und ökonomisch günstig zu realisieren. Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Faserlaser zeichnen sich insbesondere durch eine einfache Realisierung aus. Dazu ist an einen rohrförmigen Körper aus wenigstens einem transparenten Material als Träger oder als Schicht auf der Mantelfläche eines Trägers mindestens eine Pumpfaser angekoppelt, so dass die Pumpstrahlung in den Körper eingekoppelt und in dem Körper als Medium geführt wird. Weiterhin ist eine schraubenförmig angeordnete aktive Faser wenigstens teilweise im oder auf dem Körper angeordnet, so dass in dieser Laserstrah- lung generiert wird.
Vorteilhafterweise ist der Körper des Faserlasers mit der aktiven Faser ein in seinen Abmessungen unendliches Medium. Die eingeleiteten Pumpstrahlen können diesen Körper mehrfach ungehindert durchfließen. Der Körper ist dazu ein Hohlzylinder, der gleichzeitig das Medium darstellt. Der Körper selbst ist sowohl Medium für die Pumpstrahlung als auch Träger der Pumpfaser und der aktiven Faser. Der Körper kann sich auch auf einem weiteren Körper befinden, der als Träger fungiert. Dabei ist der Körper eine Schicht auf dem Träger, die zusammen einen Körper representieren. Der weitere Körper kann dabei sowohl als Rohr als auch als Stab ausgebildet sein. Natürlich können auch mehrere den Körper schraubenförmig umschlingende aktive Fasern nacheinander angeordnet sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 15 angegeben.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 befindet sich die aktive Faser im rohrförmigen Körper, so dass die aktive Faser von der Pumpstrahlung im Körper mehrfach gekreuzt wird und Laserstrahlung in der aktiven Faser generiert wird. Dazu ist auf der Mantelfläche eines Stab- oder rohrförmigen Trägers eine Schicht als Körper aus einem transparenten Material angeordnet. Weiterhin ist mindestens eine Pumpfaser an die Schicht angekoppelt, so dass die Pumpstrahlung in die Schicht eingekoppelt und in der Schicht als Medium gefuhrt wird. Darüber hinaus ist in der Schicht mindestens eine den Träger schraubenförmig umschlingende aktive Faser angeordnet, wobei die aktive Faser von der Pumpstrahlung in der Schicht mehrfach gekreuzt wird und Laserstrahlung in dieser generiert wird.
Die aktive Faser ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 teilweise im oder auf dem Körper angeordnet, so dass die aktive Faser über das evaneszente Feld der elektromagnetischen Strahlung im Körper angekoppelt ist und Laserstrahlung in der aktiven Faser generiert wird. Trifft elektromagnetische Strahlung auf eine Grenzfläche zwischen Medien mit unterschiedlicher Brechzahl, dann kommt es zu Reflexion oder Brechung der Welle an dieser Grenzfläche. Läuft das Licht vom optisch dichteren in das optisch dünnere Medium und ist der Sinus des Einfallswinkels größer als das Verhältnis der Brechungsindizes des optisch dünneren Mediums zum optisch dichteren Medium, so kommt es zur Totalre- flexion. Die Strahlung wird vollständig an der Grenzfläche reflektiert. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sich im Raum hinter der Grenzfläche kein elektromagnetisches Feld befindet, es findet dort lediglich keine Wellenausbreitung senkrecht zur Grenzfläche statt. Das elektromagnetische Feld hinter der Grenzfläche fällt exponentiell mit dem Abstand von der Grenzfläche ab (evaneszent) und oszilliert zeitlich mit der Frequenz der einfallenden Strahlung.
Bringt man ein Objekt in Form der aktiven Faser nah genug an die Grenzfläche heran, so dass das evaneszente Feld noch eine nennenswerte Wirkung besitzt, so wird in diesem Objekt ein neues sekundäres Wellenfeld generiert, welches seine Energie aus dem evaneszenten Feld bezieht. Auf Grund der Energieerhaltung wird das primäre Wellen- feld um den Betrag des sekundären Feldes geschwächt, sogenannte frustrated total reflection.
Der Körper ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 eine Schicht auf einem stab- oder rohrförmigem Träger. Weiterhin ist die Dicke der Schicht kleiner, gleich oder größer als der Durchmesser der aktiven Faser. Insbesondere bei einer Dicke der Schicht die kleiner oder gleich dem Durchmesser der aktiven Faser ist, wird ein großer Wirkungsquerschnitt erreicht. Ver- luste der Pumpstrahlung werden weitestgehend vermieden. Darüber hinaus ist zwischen der Mantelfläche des Trägers und der Schicht eine Zwischenschicht angeordnet ist, wobei die Brechzahl der Zwischenschicht kleiner als die der Schicht ist, so dass vorteilhafterweise die Pumpstrahlung der Schicht an der Zwischenschicht reflektiert wird.
Günstigerweise weist der Körper nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 eine schraubenförmig angeordnete Nut mit der aktiven Faser auf. Diese kann vorteilhafterweise einen rechteck-, trapez-, dreieck-, mehreck- oder bogenförmigen Querschnitt aufweisen. Vorteilhafterweise können die Querschnitte der Nut und/oder der aktiven Faser so ausgestaltet werden, dass ein großer Wirkungsquerschnitt entsteht.
Die Pumpfaser ist günstigerweise nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 an die Stirnfläche oder die Mantelfläche der Schicht gekoppelt.
Auf dem Körper oder auf dem Körper sowie der aktiven Faser ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 eine Deckschicht angeordnet, wobei die Brechzahl der Deckschicht kleiner als die des Körpers und der aktiven Faser ist, so dass die Pumpstrahlung des Körpers und eventuell generierte Laserstrahlung an der Deckschicht reflektiert wird.
Die Stirnflächen des Körpers sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 verspiegelt. Vorteilhafterweise werden damit die Verluste der Pumpstrahlung weiter minimiert.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 sind die Endflächen der aktiven Faser verspiegelt oder weisen diesen ein Bragg-Gitter auf, so dass die aktive Faser ein Resonator ist.
Die Brechzahlen und die geometrischen Maße der jeweiligen Medien sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 so ausgeführt, dass über Totalreflexion an den jeweiligen Grenzflächen sowohl die Pumpstrahlung als auch die erzeugte Laserstrahlung geführt wird.
Der Körper oder der Träger mit der Schicht als Körper ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 mit oder an einem Kühlmechanismus gekoppelt. Damit ist ein sicherer Betrieb des Faserlasers auch höherer Leistung gewährleistet. Der Kühlmechanismus kann vorteilhafterweise ein Kühlkörper sein, der gleichzeitig weiterhin der mechanischen Stabilisierung des Faserlasers dient.
Die aktive Faser ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 12 günstigerweise eine Monomodefaser mit einem aktiven Kern.
Wenigstens ein Bereich der Pumpfaser oder der aktiven Faser ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 13 im Querschnitt ein Kreisabschnitt. Damit ist eine sichere Einkopplung der jeweiligen Strahlung gegeben.
An die Pumpfaser ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 14 eine elektromagnetische Strahlung liefernde Quelle gekoppelt. Das ist vorteilhafterweise wenigstens eine Laserdiode.
Günstige Materialien sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 15 für
- den Körper ein Glas oder ein Kunststoff,
- den Träger ein Glas, ein Kunststoff, ein Metall, eine Metallegierung, eine Keramik oder Graphit und
- die Zwischenschicht oder die Deckschicht ein Glas oder ein Kunststoff.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Faserlaser mit stab- oder rohrformigem Träger,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Faserlasers mit stab- oder rohrformigem Träger, Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Faserlasers mit stab- oder rohrförmigem Träger mit einem Koppelelement, Fig. 4 einen Faserlaser,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Faserlasers mit einer aktiven Faser auf der Mantelfläche des Körpers als Medium für die Pumpstrahlung und
Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines Faserlasers mit einer aktiven Faser in einer Nut.
Ein Faserlaser mit stab- oder rohrförmigem Träger besteht in einem ersten Ausfϊih- rungsbeispiel im Wesentlichen aus einem Glasrohr in Form eines Hohlzylinders als rohrförmiger Träger 1, einer Zwischenschicht 5 sowie einer Schicht 3 als Körper aus einem transparenten Material, mindestens einer Pumpfaser 2 und wenigstens einer aktiven Faser 4.
Die Fig. 1 zeigt einen Faserlaser mit stab- oder rohrförmigem Träger in einer prin- zipiellen Darstellung.
Auf der Mantelfläche des Trägers 1 sind nacheinander die Zwischenschicht 5 und die einen Körper 3 darstellende Schicht 3 jeweils aus einem transparenten Material angeordnet. Der Träger 1 besteht aus Glas, einem Kunststoff, einem Metall, einer Metall- legierung, einer Keramik oder Graphit. Die Schicht 3 ist das Medium des Faserlasers. An diese Schicht 3 ist die Pumpfaser 2 angekoppelt, so dass die Pumpstrahlung in die Schicht 3 eingekoppelt und in der Schicht 3 als Medium geführt wird. Dazu besteht die Schicht 3 aus einem transparentem Glas oder Kunststoff.
Die Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Seitenansicht eines Faserlasers mit stab- oder rohrförmigem Träger.
Die Pumpfaser 2 ist eine Glasfaser in Form einer Multi- oder Monomodefaser. Zur Ankopplung befindet sich auf der Mantelfläche der Schicht 3 ein keilförmiges Koppel- dement 7, mit dem die Endfläche der Pumpfaser 2 verbunden ist. Natürlich kann die Pumpfaser 2 durch entsprechende Ausbildung des Endenbereichs auch direkt angekoppelt sein. Die Pumpfaser 2 ist mit einer Lichtquelle, vorteilhafterweise eine Laser- diode, verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine prinzipielle Schnittdarstellung eines Faserlasers mit Stab- oder rohrförmigem Träger mit einem Koppelelement für die Pumpfaser.
Die Brechzahl der Zwischenschicht 5 ist kleiner als die der Schicht 3, so dass die Pumpstrahlung der Schicht 3 an der Zwischenschicht 5 reflektiert wird. In der Schicht 3 ist die den Träger 1 schraubenförmig umschlingende aktive Faser 4 angeordnet, wobei die aktive Faser 4 von der Pumpstrahlung in der Schicht 3 mehrfach gekreuzt wird und Laserstrahlung in dieser generiert wird.
Die Dicke der Schicht 3 ist kleiner, gleich oder größer als der Durchmesser der aktiven Faser 4. Wenigstens ein Bereich der aktiven Faser 4 ist zur Einkopplung im Querschnitt ein Kreisabschnitt. Auf der Schicht 3 oder auf der Schicht 3 sowie der aktiven Faser 4 ist eine Deckschicht 6 angeordnet, wobei die Brechzahl der Deckschicht 6 kleiner als die der Schicht 3 und der aktiven Faser 4 ist, so dass die Pumpstrahlung der Schicht 3 und eventuell generierte Laserstrahlung an der Deckschicht 6 reflektiert wird.
In Ausführungsformen des Faserlasers des ertsen Ausführungsbeispiels ist der Innen- räum des Trägers 1 mit oder an einem Kühlmechanismus oder ist der Faserlaser mit oder an einem Kühlmechanismus gekoppelt.
Im einfachsten Fall wird der Innenraum des rohrförmigen Trägers 1 dabei von einem
Kühlmedium durchflössen.
Natürlich kann im Innenraum auch ein Kühlkörper angeordnet sein, der dem Wärme- transport dient. Dabei kann der Kühlkörper weiterhin an ein Kühlmedium gekoppelt sein. Das ist beispielsweise am Kühlkörper vorbei strömende Luft oder eine angekoppelte Leitung mit einem fließenden Kühlmittel.
Ein Faserlaser besteht in einem zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem rohrförmigen Körper 3 in Form eines Hohlzylinders aus einem transparenten Material, mindestens einer Pumpfaser 2 und wenigstens einer aktiven Faser 4. Die Fig. 4 zeigt einen Faserlaser in einer prinzipiellen Darstellung.
Die Pumpfaser 2 ist so an den Körper 3 angekoppelt, dass die Pumpstrahlung in den Körper 3 eingekoppelt und in dem Körper 3 als Medium geführt wird. Dazu ist die Pumpfaser 2 an die Stirnfläche oder die Mantelfläche des Körpers 3 gekoppelt. Der Hohlzylinder besteht vorteilhafterweise aus Glas.
An die Pumpfaser 4 ist weiterhin eine elektromagnetische Strahlung liefernde Quelle gekoppelt.
In einer ersten Ausfuhrungsform des zweiten Ausführungsbeispiels ist auf der Mantelfläche des Körpers 3 die aktive Faser 4 schraubenförmig angeordnet.
Die Fig. 5 zeigt eine prinzipielle Schnittdarstellung eines Faserlasers mit einer aktiven Faser 4 auf der Mantelfläche des Körpers 3 als Medium der Pumpstrahlung.
Die aktive Faser ist dazu eine aktive Faser mit einem Querschnitt in Form eines Kreisabschnitts. Dadurch ist der Wirkungsquerschnitt zwischen aktiver Faser 4 und Körper 3 gegenüber einer aktiven Faser 4 mit einem Kreisquerschnitt vergrößert.
In einer zweiten Ausführungsform des zweiten Ausfuhrungsbeispiels ist in die äußere Mantelfläche des Körpers 3 eine Nut 8 schraubenförmig eingebracht. Die Nut 8 besitzt einen rechteck-, trapez-, dreieck-, mehreck- oder bogenförmigen Querschnitt. In der Nut 8 befindet sich die aktive Faser 4.
Die Fig. 6 zeigt eine prinzipielle Schnittdarstellung eines Faserlasers mit einer aktiven Faser 4 in einer Nut 8.
Die aktive Faser 4 der Ausfuhrungsformen des zweiten Ausfuhrungsbeispiels ist über das evaneszente Feld der elektromagnetischen Strahlung in dem Körper 3 angekoppelt, wobei in der aktiven Faser 4 elektromagnetische Strahlung generiert wird, die ihre Energie aus dem evaneszenten Feld bezieht. In einer weiteren Ausführungsform des zweiten Ausfuhrungsbeispiels des Faserlasers ist der Innenraum des Körpers 3 in Form des Hohlzylinders mit oder an einem Kühlmechanismus oder ist der Faserlaser mit oder an einem Kühlmechanismus gekoppelt. Im einfachsten Fall wird der Innenraum des Hohlzylinders dabei von einem Kühl- medium durchflössen.
Natürlich kann im Innenraum auch ein Kühlkörper angeordnet sein, der dem Wärmetransport dient. Dabei kann der Kühlkörper weiterhin an ein Kühlmedium gekoppelt sein. Das ist beispielsweise am Kühlkörper vorbei strömende Luft oder eine angekoppelte Leitung mit einem fließenden Kühlmittel.
In einer weiteren Ausführungsform der Ausführungsbeispiele sind die Stirnflächen des Körpers 3 in Form des Hohlzylinders verspiegelt.
Die Endflächen der aktiven Faser 4 sind in weiteren Ausführungsformen der Ausführungsbeispiele entweder verspiegelt oder weisen ein Bragg-Gitter auf, so dass die aktive Faser 4 ein Resonator ist.

Claims

Patentansprüche
1. Faserlaser, dadurch gekennzeichnet, dass an einen rohrförmigen Körper (3) aus wenigstens einem transparenten Material als Träger oder als Schicht auf der
5 Mantelfläche eines Trägers (1) mindestens eine Pumpfaser (2) angekoppelt ist, so dass die Pumpstrahlung in den Körper (3) eingekoppelt und in dem Körper (3) als Medium geführt wird, und dass eine schraubenförmig angeordnete aktive Faser (4) wenigstens teilweise im oder auf dem Körper (3) angeordnet ist, so dass in dieser Laserstrahlung generiert wird. 10
2. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die aktive Faser (4) im rohrförmigen Körper (3) befindet, so dass die aktive Faser (4) von der Pumpstrahlung im Körper (3) mehrfach gekreuzt wird und Laserstrahlung in der aktiven
15 Faser (4) generiert wird.
3. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Faser (4) teilweise im oder auf dem Körper (3) angeordnet ist, so dass die aktive Faser (4) über 20 das evaneszente Feld der elektromagnetischen Strahlung im Körper (3) angekoppelt ist und Laserstrahlung in der aktiven Faser (4) generiert wird.
4. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) eine 5 Schicht auf einem stab- oder rohrförmigem Träger (1) ist, dass die Dicke der Schicht (3) kleiner, gleich oder größer als der Durchmesser der aktiven Faser (4) ist und dass zwischen der Mantelfläche des Trägers (1) und der Schicht (3) eine Zwischenschicht (5) angeordnet ist, wobei die Brechzahl der Zwischenschicht (5) kleiner als die der Schicht (3) ist, so dass die Pumpstrahlung der Schicht (3) an der Zwischenschicht (5) reflektiert 30 wird.
5. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) eine schraubenförmig angeordnete Nut (8) mit der aktiven Faser (4) aufweist.
6. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpfaser (2) an die Stirnfläche oder die Mantelfläche des Körpers (3) gekoppelt ist.
7. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Körper (3) oder auf dem Körper (3) sowie der aktiven Faser (4) eine Deckschicht (6) angeordnet ist, wobei die Brechzahl der Deckschicht (6) kleiner als die des Körpers (3) und der aktiven Faser (4) ist, so dass die Pumpstrahlung des Körpers (3) und eventuell generierte Laserstrahlung an der Deckschicht (6) reflektiert wird.
8. Faserlaser nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen des Körpers (3) verspiegelt sind.
9. Faserlaser nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Endflächen der aktiven Faser (4) verspiegelt sind oder ein Bragg-Gitter aufweisen, so dass die aktive Faser (4) ein Resonator ist.
10. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahlen und die geometrischen Maße der jeweiligen Medien so ausgeführt sind, dass über Totalreflexion an den jeweiligen Grenzflächen sowohl die Pumpstrahlung als auch die erzeugte Laserstrahlung gefuhrt wird.
11. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) oder der Träger (1) mit der Schicht als Körper (3) mit oder an einem Kühlmechanismus gekoppelt ist.
12. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Faser (4) eine Monomodefaser mit einem aktiven Kern ist.
13. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bereich der Pumpfaser (2) oder der aktiven Faser (4) im Querschnitt ein Kreisabschnitt ist.
14. Faserlaser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Pumpfaser
(2) eine elektromagnetische Strahlung liefernde Quelle gekoppelt ist.
15. Faserlaser nach Patentanspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper
(3) aus Glas oder einem Kunststoff, dass der Träger (1) aus Glas, einem Kunststoff, einem Metall, einer Metallegierung, einer Keramik oder Graphit und dass die Zwischenschicht (5) oder die Deckschicht (6) aus Glas oder einem Kunststoff bestehen.
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