DE102007045488B4 - Side pumped laser - Google Patents

Side pumped laser Download PDF

Info

Publication number
DE102007045488B4
DE102007045488B4 DE102007045488A DE102007045488A DE102007045488B4 DE 102007045488 B4 DE102007045488 B4 DE 102007045488B4 DE 102007045488 A DE102007045488 A DE 102007045488A DE 102007045488 A DE102007045488 A DE 102007045488A DE 102007045488 B4 DE102007045488 B4 DE 102007045488B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
zone
pumping light
refractive index
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102007045488A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102007045488A1 (en
Inventor
Andreas Langner
Gerhard Schötz
Mario Such
Stephan Grimm
Volker Reichel
Volker Krause
Georg Rehmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Laserline Gesellschaft fuer Entwicklung und Vertrieb Von Diodenlasern GmbH
Leibniz Institut fuer Photonische Technologien eV
Original Assignee
Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Laserline Gesellschaft fuer Entwicklung und Vertrieb Von Diodenlasern GmbH
Institut fur Photonische Technologien EV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG, Laserline Gesellschaft fuer Entwicklung und Vertrieb Von Diodenlasern GmbH, Institut fur Photonische Technologien EV filed Critical Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority to DE102007045488A priority Critical patent/DE102007045488B4/en
Priority to PCT/EP2008/007664 priority patent/WO2009036942A1/en
Publication of DE102007045488A1 publication Critical patent/DE102007045488A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102007045488B4 publication Critical patent/DE102007045488B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/061—Crystal lasers or glass lasers with elliptical or circular cross-section and elongated shape, e.g. rod
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/0612—Non-homogeneous structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/0608—Laser crystal with a hole, e.g. a hole or bore for housing a flashlamp or a mirror
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06745—Tapering of the fibre, core or active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H01S3/094007—Cladding pumping, i.e. pump light propagating in a clad surrounding the active core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H01S3/094019—Side pumped fibre, whereby pump light is coupled laterally into the fibre via an optical component like a prism, or a grating, or via V-groove coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
    • H01S3/176—Solid materials amorphous, e.g. glass silica or silicate glass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Seitengepumpter Laser, der eine Längsachse (9) aufweist, entlang der sich eine Laserzone (1, 21, 31) aus einem laseraktiven Material mit einem ersten Brechungsindex nL erstreckt, die ein stirnseitiges Auskoppelende (7) für Laserstrahlung (5) aufweist, entlang der eine Pumplichtzone (3, 23, 33) mit einem zweiten Brechungsindex nP verläuft, die ein Einkoppelende (6) für Pumplicht (8) aufweist und die von einer der Laserzone (1, 21, 31) zugewandten Mantelfläche (10) begrenzt ist, über die Pumplicht (8) in die Laserzone (1, 21, 31) gelangt, wobei die der Laserzone (1, 21, 31) zugewandte Mantelfläche (10) der Pumplichtzone (3, 23, 33) an eine Trennzone (2, 22, 32) angrenzt, die einen Brechungsindex nT aufweist, der kleiner ist als nP, so dass die Pumplichtzone (3, 23, 33) zur Führung des Pumplichts (8) geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens über einen Teil der Strecke zwischen Einkoppelende (6) und Auskoppelende (7) eine allmähliche Auskopplung des Pumplichts (8) aus der Pumplichtzone...A side-pumped laser having a longitudinal axis (9) along which a laser zone (1, 21, 31) of a laser-active material with a first refractive index n L extends, which has a front end Auskoppelende (7) for laser radiation (5) along a pumping light zone (3, 23, 33) having a second refractive index n P , which has a coupling end (6) for pumping light (8) and which is delimited by a lateral surface (10) facing one of the laser zones (1, 21, 31) , via the pumping light (8) into the laser zone (1, 21, 31) passes, wherein the laser zone (1, 21, 31) facing the lateral surface (10) of the pumping light zone (3, 23, 33) to a separation zone (2, 22, 32) adjacent, which has a refractive index n T , which is smaller than n P , so that the pumping light zone (3, 23, 33) for guiding the pumping light (8) is suitable, characterized in that at least over part of the Distance between Einkoppelende (6) and Auskoppelende (7) a gradual decoupling of the pump light ( 8) from the pumping light zone ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen seitengepumpten Laser, der eine Längsachse aufweist, entlang der sich eine Laserzone aus einem laseraktiven Material mit einem ersten Brechungsindex nL erstreckt, die ein stirnseitiges Auskoppelende für Laserstrahlung aufweist, entlang der eine Pumplichtzone mit einem zweiten Brechungsindex nP verläuft, die ein Einkoppelende für Pumplicht aufweist und die von einer der Laserzone zugewandten Mantelfläche begrenzt ist, über die Pumplicht in die Laserzone gelangt, wobei die der Laserzone zugewandte Mantelfläche der Pumplichtzone an eine Trennzone angrenzt, die einen Brechungsindex nT aufweist, der kleiner ist als nP, so dass die Pumplichtzone zur Führung des Pumplichts geeignet ist.The present invention relates to a side-pumped laser having a longitudinal axis along which a laser zone of a laser-active material having a first refractive index n L extends, which has a frontal Auskoppelende for laser radiation, along which a pumping light zone having a second refractive index n P , which has a coupling end for pumping light and which is bounded by a lateral surface facing the laser zone, passes through the pumping light into the laser zone, wherein the laser zone facing surface of the pumping light zone adjacent to a separation zone having a refractive index n T , which is smaller than n P , so that the pumping light zone is suitable for guiding the pumping light.

Seitengepumpte Laser in Stab- oder Faserform werden zum Beispiel als Hochleistungslaser oder in der Kommunikationstechnologie als optische Faserverstärker mit einem laseraktiven Kern und einen den Kern umhüllenden Pumpmantel eingesetzt.page Pumped For example, lasers in rod or fiber form are called high power lasers or in communications technology as optical fiber amplifiers a laser-active core and a core enveloping the pump jacket used.

Faserverstärker können Verluste in Lichtwellenleitern bei der optischen Datenübertragung ausgleichen, indem durch so genanntes „optisches Pumpen” Laserlicht in den Faserkern eingekoppelt wird, das laseraktive Substanzen der Laserzone anregt. Der durch den Faserkern laufende Lichtpuls nimmt Energie von den angeregten Ionen zusätzlich auf und wird dadurch verstärkt.Fiber amplifiers can be losses in optical waveguides in optical data transmission offset by through so-called "optical Pumps "laser light is coupled into the fiber core, the laser-active substances of the Laser zone stimulates. The light pulse passing through the fiber core takes energy in addition to the excited ions and is reinforced by it.

Alternativ dazu können die laseraktiven Substanzen durch das eingekoppelte Pumplicht auch selbst zur Abgabe von Laserlicht angeregt werden, wie dies bei Hochleistungslasern in Faser oder Stabform der Fall ist.alternative can do this the laser-active substances by the coupled pump light itself be excited to emit laser light, as in high power lasers in fiber or rod form is the case.

Das laseraktive Material enthält beispielsweise kristallines Nd:YAG oder es liegt in Form von Quarzglas vor, das Dotierstoffe enthält, die eine Abgabe oder eine Verstärkung von Laserstrahlung im Wirtsmaterial Quarzglas bewirken. Bei den Dotierstoffen handelt es sich in der Regel um Seltenerd-Kationen (Lanthanoide) oder um Kationen der sogenannten Übergangsmetalle.The contains laser active material For example, crystalline Nd: YAG or it is in the form of quartz glass before, which contains dopants, which is a levy or a boost effect of laser radiation in the host material quartz glass. Both Dopants are usually rare earth cations (Lanthanides) or cations of the so-called transition metals.

Aus der WO 2006/021609 A1 ist eine Laserfaser gemäß der eingangs genannten Gattung in Form einer aktiven Multimodefaser bekannt, die zwei Kernzonen aufweist, nämlich eine zentrale, innere Kernzone, die mit einer laseraktiven Substanz dotiert ist und eine äußere Kernzone ohne aktive Substanz. Die Kernzonen sind durch eine Sperrzone voneinander getrennt. In der zentralen Kernzone werden mehrere Licht-Kernmoden geführt, und in der äußeren Kernzone werden mehrere Mantelmoden geführt. Die Brechungsindizes der jeweiligen Zonen sind so aufeinander abgestimmt, dass der Grundmode mit den Mantelmoden weniger stark koppelt als die Moden höherer Ordnung (Nebenmoden). Dieses Brechzahlprofil wirkt daher zu Gunsten des Grundmode wie ein optischer Filter für die in der inneren Kernzone ebenfalls geführten Nebenmoden, so dass trotz großem Kern quasi eine Monomodefaser erhalten werden kann.From the WO 2006/021609 A1 a laser fiber according to the aforementioned type in the form of an active multimode fiber is known which has two core zones, namely a central, inner core zone which is doped with a laser-active substance and an outer core zone without active substance. The core zones are separated by a restricted zone. In the central core zone a plurality of light core modes are guided, and in the outer core zone a plurality of cladding modes are performed. The refractive indices of the respective zones are matched to one another such that the fundamental mode with the cladding modes couples less strongly than the modes of higher order (secondary modes). This refractive index profile therefore acts in favor of the fundamental mode as an optical filter for the secondary modes likewise guided in the inner core zone, so that virtually a monomode fiber can be obtained despite a large core.

Eine ähnliche laseraktive Faser ist auch in der US 5,892,876 A beschrieben. Hierbei geht es darum, die radiale Konzentrationsverteilung der aktiven Ionen an die radiale Verteilungsintensität des Pumplichts anzupassen, um den Wirkungsgrad des eingestrahlten Pumplichts zu verbessern. Daher soll auch eine optimierte Konzentrationsverteilung der aktiven Ionen Während der Faserherstellung nicht mehr verändert werden.A similar laser active fiber is also in the US 5,892,876 A described. The aim here is to adapt the radial concentration distribution of the active ions to the radial distribution intensity of the pump light in order to improve the efficiency of the incident pump light. Therefore, an optimized concentration distribution of the active ions during fiber production should not be changed.

Es wird eine innere Kernzone vorgeschlagen, die laseraktive Ionen enthält und die umgeben ist von einer äußeren Kernzone, die keine laseraktive Substanz enthält. Zwischen der inneren und der äußeren Kernzone ist eine Trennzone vorgesehen, deren Brechungsindex kleiner ist als der beider Kernzonen. Die Trennzone verhindert die Migration der laseraktiven Substanz aus der Kernzone beim Faserziehprozess und sie besteht daher aus Glas mit vergleichsweise hoher Viskosität. Dadurch bleibt die radiale Konzentrationsverteilung der aktiven Ionen, wie sie in der Vorform vorgegeben worden ist, auch in der Laserfaser erhalten.It is proposed an inner core zone containing laser-active ions and the surrounded by an outer core zone, which contains no laser-active substance. Between the inner and the the outer core zone a separation zone is provided whose refractive index is smaller as the two core zones. The separation zone prevents migration the laser-active substance from the core zone during the fiber-drawing process and therefore it is made of comparatively high viscosity glass. Thereby remains the radial concentration distribution of the active ions, as they are in the preform has been given, also obtained in the laser fiber.

Die zu dieser optimierten Verteilung der aktiven Ionen passende Intensitätsverteilung des Pumplichts wird durch die Brechungsindizes von innerer und äußerer Kernzone und Trennzone eingestellt und sie zeigt ein Intensitätsmaximum im zentralen Kernbereich, das nach außen hin rasch abfällt.The appropriate intensity distribution for this optimized distribution of the active ions of the pump light is determined by the refractive indices of the inner and outer core zones and separation zone and shows an intensity maximum in the central core area, which falls off quickly to the outside.

Bei den laseraktiven Fasern dieser Art wird das Pumplicht stirnseitig in den aktiven Faserkern eingekoppelt und dadurch zwangsläufig vorrangig in der Nähe der Einkoppelstelle – also im Bereich der Stirnseite der Faser – absorbiert. Die Pumplicht-Intensität nimmt danach mit zunehmender Faserlänge exponentiell ab.at The laser active fibers of this type, the pump light is the front side coupled into the active fiber core and thereby inevitably priority near the coupling point - so in the area of the front side of the fiber - absorbed. The pumping light intensity decreases thereafter exponentially with increasing fiber length from.

Um eine ausreichende Pumplichtwirkung auch noch nach einer gewissen Eindringtiefe zu gewährleisten, ist eine besonders hohe Energiedichte der Pumplichtstrahlung im Einkoppelbereich erforderlich. Dies geht mit einer Degradation des Kernbereichs durch Wärmeeinwirkung und Photodarkening einher. Außerdem führen die hohe Energiedichte des Pumplichts im Einkoppelbereich einerseits und die exponentielle Abnahme der Pumplichtleistung andererseits zu unerwünschten nicht-linearen Effekten.Around a sufficient pumping light effect even after a certain To ensure penetration depth is a particularly high energy density of the pumped light radiation in the Coupling area required. This goes with a degradation of the Core area by heat and photodarking. Furthermore to lead the high energy density of the pump light in the coupling region on the one hand and the exponential decrease in pumping light power, on the other hand too unwanted non-linear effects.

Bei einem seitengepumpten Laser wird das Pumplicht zwecks Bereitstellung einer möglichst großen Anregungsenergie nicht direkt in den laseraktiven Kern, sondern über die Mantelfläche in den Kern eingekoppelt. Wegen der Länge der Faser ist die Mantelfläche um ein Vielfaches größer als die Faser-Stirnfläche.In a side-pumped laser, the pump light to provide as large as possible Do not direct excitation energy directly into the laser-active core, but coupled into the core via the lateral surface. Because of the length of the fiber, the lateral surface is many times larger than the fiber end face.

Ein derartiger seitengepumpter Laser ist aus der US 5,048,026 A bekannt. Es wird ein Faserverstärker beschrieben, mit einem zylinderförmigen, laseraktiven Kern aus Nd:YAG und einem Auskoppelende für die Laserstrahlung, und der von einem hülsenförmigen Pumpmantel aus Quarzglas umgeben ist. Der Pumpmantel ist in einem vorderen Längenbereich konisch ausgebildet, so dass seine Dicke in Richtung auf das Auskoppelende abnimmt und in einen hinteren, zylinderförmigen Teil mündet, der mit dem Auskoppelende des Kerns bündig abschließt. Das Pumplicht wird an der dem Auskoppelende gegenüberliegenden Stirnseite in den Pumpmantel eingestrahlt und zwischen den Mantelflächen des Pumpmantels hin- und herreflektiert und durchquert dabei den laseraktiven Kern. Um dies zu gewährleisten, weist der Pumpmantel einen Brechungsindex auf, der größer ist als der Brechungsindex der Umgebung (wie etwa Luft) aber kleiner als der Brechungsindex des laseraktiven Kerns. Im konischen Teil des Pumpmantels wird dabei mit jeder Reflexion der Winkel zu den Mantelflächen steiler, so dass das Pumplicht auf den laseraktiven Kern im zylindrischen Bereich fokussiert wird.Such a side-pumped laser is from the US 5,048,026 A known. A fiber amplifier is described, with a cylindrical, laser-active core of Nd: YAG and a coupling-out end for the laser radiation, and which is surrounded by a sleeve-shaped pump casing made of quartz glass. The pump casing is conically formed in a front longitudinal region, so that its thickness decreases in the direction of the Auskoppelende and opens into a rear, cylindrical part, which is flush with the Auskoppelende of the core. The pumping light is radiated into the pump casing at the end face opposite the outfeed end and reciprocated back and forth between the casing surfaces of the pump casing and traverses the laser-active core. To ensure this, the pump cladding has a refractive index that is greater than the refractive index of the environment (such as air) but less than the refractive index of the laser active core. In the conical part of the pumping jacket, the angle to the lateral surfaces becomes steeper with each reflection, so that the pumping light is focused on the laser-active core in the cylindrical region.

Ein ähnlicher Laser ist auch aus der US 5,086,433 A bekannt. Das Lasersystem umfasst ein Quarzglaselement, das zum optischen Pumpen eines Laserstabes dient, welcher in einer zentrale Bohrung des Quarzglaselements eingesetzt ist. Das Quarzglaselement verjüngt sich in Ausbreitungsrichtung konisch und es ist außen verspiegelt.A similar laser is also from the US 5,086,433 A known. The laser system comprises a quartz glass element which serves for optically pumping a laser rod which is inserted in a central bore of the quartz glass element. The quartz glass element tapers conically in the propagation direction and it is mirrored on the outside.

Als Pumplichtquellen werden mehrere Laserdioden eingesetzt, die an unterschiedlichen radialen Positionen stirnseitig in das Quarzglaselement einstrahlen. Je nach radialer Position der Laserdiode treffen die Pumplichtstrahlen an axial unterschiedlichen Positionen auf die Verspiegelung und werden von dort in den Laserstab reflektiert.When Pumplichtquellen multiple laser diodes are used, which at different radiate radial positions on the front side in the quartz glass element. Depending on the radial position of the laser diode hit the pump light rays at axially different positions on the mirror coating and are reflected from there into the laser rod.

Das in das Quarzglaselement eingestrahlte Pumplicht hat eine im Wesentlichen ringförmige Intensitätsverteilung und es ist auch möglich, je nach Anzahl und Posi tion der Laserdioden, die Einstrahlung des Pumplichts über die Länge des Laserstabes mehr oder weniger gleichmäßig zu verteilen. Die Vorrichtung selbst und die Justierung der Bauteile ist jedoch sehr aufwändig.The The pumping light irradiated in the quartz glass element has a substantially annular intensity distribution and it is also possible depending on the number and posi tion of the laser diodes, the irradiation of the Pumping light over the length of the laser rod to distribute more or less evenly. The device however, and the adjustment of the components is very complex.

Die DE 28 44 129 A1 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung zum optischen Pumpen eines Laserstabes. Die Vorrichtung umfasst einen seitlich gepumpten Nd:YAG-Laser und eine Pumplichtquelle. Die Laserfaser ist von einem Mantel und dieser wiederum von einer innen verspiegelten Hülle umgeben. Der Mantel besteht aus einem Werkstoff mit niedrigerem Brechungsindex als die Laserfaser und er verjüngt sich konisch in Licht-Ausbreitungsrichtung. Am Auskoppelende ist ein Glasplättchen angeordnet, das sowohl das Pumplicht reflektiert als auch ein Auskoppeln von Laserlicht ermöglicht.The DE 28 44 129 A1 describes a similar device for optically pumping a laser rod. The device includes a laterally pumped Nd: YAG laser and a pump light source. The laser fiber is surrounded by a sheath and this in turn by an inside mirrored sheath. The cladding is made of a material of lower refractive index than the laser fiber and tapers conically in the light propagation direction. At the Auskoppelende a glass plate is arranged, which reflects both the pumping light and allows a coupling out of laser light.

Das von der Pumplichtquelle ab seinem breiten stirnseitigen Ende in den Mantel eingestrahlte Pumplicht wird in einem bestimmten Winkel an der verspiegelten Hülle reflektiert und trifft dann auf die Mantelfläche der Laserfaser auf.The from the pump light source from its wide frontal end in The pumped-in pump light will be at a certain angle on the mirrored shell reflects and then impinges on the lateral surface of the laser fiber.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten seitengepumpten Laser im Hinblick auf einen höheren Wirkungsgrad des Pumplichts zu verbessern.Of the Invention is based on the object, the known side-pumped Laser in terms of a higher To improve the efficiency of the pump light.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Laser der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens über einen Teil der Strecke zwischen Einkoppelende und Auskoppelende eine allmähliche Auskopplung des Pumplichts aus der Pumplichtzone über die Trennzone in die Laserzone durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen erfolgt:

  • (a) die Pumplichtzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge eine in Richtung der Längsachse variierende Dicke auf,
  • (b) die Pumplichtzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge einen in Richtung der Längsachse variierenden Brechungsindex nP auf,
  • (c) die Trennzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge einen in Richtung der Längsachse variierenden Brechungsindex nT auf.
This object is achieved on the basis of a laser of the type mentioned above in that at least over part of the distance between the coupling end and Auskoppelende a gradual decoupling of the pump light from the pumping light zone via the separation zone in the laser zone by one or more of the following measures:
  • (a) the pumping light zone has a thickness which varies in the direction of the longitudinal axis over at least part of its length,
  • (b) the pumping light zone has a refractive index n p varying in the direction of the longitudinal axis over at least part of its length,
  • (c) the separation zone has at least over a part of its length a refractive index n T varying in the direction of the longitudinal axis.

Der erfindungsgemäße Laser ist beispielsweise in Form einer Faser, eines Stabes oder eines Rohres ausgebildet.Of the inventive laser is for example in the form of a fiber, a rod or a tube educated.

In der Laserzone wird die Laserstrahlung erzeugt und geführt.In In the laser zone, the laser radiation is generated and guided.

Die Trennzone grenzt unmittelbar oder mittelbar an die Laserzone an. Sie weist einen kleineren Brechungsindex als das Material der Laserzone auf und trägt somit zur Lichtführung in der Laserzone bei. Außerdem grenzt die Trennzone unmittelbar oder mittelbar an die Pumplichtzone an. Die Trennzone kann relativ dünn ausgebildet sein, was beispielsweise den Aufwand für eine Dotierung zur Absenkung des Brechungsindex gering hält.The Separation zone directly or indirectly adjoins the laser zone. It has a smaller refractive index than the material of the laser zone up and wearing thus to the light guide in the laser zone. Furthermore the separation zone directly or indirectly adjoins the pumping light zone at. The separation zone can be relatively thin be formed, which, for example, the cost of a doping keeps it low for lowering the refractive index.

Die Pumplichtzone erstreckt sich entlang der Laserzone. Im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen bekannten Laser ist gemäß der Erfindung die Pumplichtzone so ausgelegt, dass sie zur Lichtführung geeignet ist. Insbesondere ist hierzu an der der Laserzone zugewandten Mantelfläche ein „Brechzahlsprung nach unten” vorgesehen. Das bedeutet, dass die an die Mantelfläche angrenzende Trennzone auch einen kleineren Brechungsindex aufweist als die Pumplichtzone. Sofern die Pumplichtzone schichtförmig mit einer inneren und einer äußeren Mantelfläche ausgebildet ist, ist beiderseits ein Brechzahlsprung nach unten vorzusehen, um die Bedingung für eine Lichtführung (durch Totalreflexion) zu gewährleisten.The pumping light zone extends along the laser zone. In contrast to the known laser described above, according to the inven The pumping light zone is designed so that it is suitable for guiding light. In particular, a "refractive index jump downwards" is provided for this purpose on the lateral surface facing the laser zone. This means that the separation zone adjoining the lateral surface also has a smaller refractive index than the pumping light zone. If the pumping light zone is formed in layers with an inner and an outer circumferential surface, a refractive index jump must be provided on both sides to ensure the condition for a light guide (by total reflection).

Ziel dieser Maßnahme ist es, eine Mehrfachreflexion von Pumplicht-Moden und eine Führung des Pumplichts innerhalb der Pumplichtzone zu ermöglichen. Diese Maßnahme liegt nicht auf der Hand, denn das in der Pumplichtzone geführte Pumplicht muss zur Anregung laseraktiver Substanzen letztlich in die Laserzone gelangen.aim this measure is it a multiple reflection of pump light modes and a leadership of the To allow pumping light within the pumping light zone. This measure is not obvious, because the guided in the pumping light zone pump light must ultimately excite laser active substances into the laser zone reach.

Um dies zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich zumindest über einen Teil der Länge der Pumplichtzone die Bedingungen für die Reflexion des geführten Pumplichts so ändern, dass Pumplicht nach und nach in die Laserzone gelangt. Dies bewirkt eine gleichmäßige Aktivierung der laseraktiven Substanzen über der Länge der betreffenden Aktivierungs-Teilstrecke und führt zu einem höheren Wirkungsgrad des eingestrahlten Pumplichts.Around To achieve this, the invention provides that at least one Part of the length the pumping light zone the conditions for the reflection of the guided pump light so change that pump light gradually enters the laser zone. this causes a uniform activation of the laser-active substances the length the relevant activation section and leads to a higher efficiency of the radiated pump light.

Für die allmähliche Auskopplung von Pumplicht aus der Pumplichtzone in die Laserzone ist eine Vielzahl von Maßnahmen geeignet, die erfindungsgemäß eine oder mehrere der folgenden Varianten umfassen:

  • (a) die Pumplichtzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge eine in Richtung der Längsachse variierende Dicke auf,
  • (b) die Pumplichtzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge einen in Richtung der Längsachse variierenden Brechungsindex nP auf,
  • (c) die Trennzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge einen in Richtung der Längsachse variierenden Brechungsindex nT auf.
For the gradual decoupling of pump light from the pumping light zone into the laser zone, a multiplicity of measures are suitable, which according to the invention comprise one or more of the following variants:
  • (a) the pumping light zone has a thickness which varies in the direction of the longitudinal axis over at least part of its length,
  • (b) the pumping light zone has a refractive index n p varying in the direction of the longitudinal axis over at least part of its length,
  • (c) the separation zone has at least over a part of its length a refractive index n T varying in the direction of the longitudinal axis.

Bei der Variante (a) ist eine Änderung der Dicke der Pumplichtzone in axialer Richtung vorgesehen. Die Dicke der Pumplichtzone nimmt dabei in Hauptausbreitungsrichtung der Pumplichtstrahlung ab. Im einfachsten Fall ist die Dickenänderung als konische Verjüngung der Pumplichtzone in Ausbreitungsrichtung des geführten Pumplichts oder ziehzwiebelähnliche Verjüngung mit so genannter „Taperform” ausgeführt.at Variant (a) is a change the thickness of the pumping light zone provided in the axial direction. The Thickness of the pumping light zone increases in the direction of main propagation the pump light radiation off. In the simplest case, the thickness change as a conical rejuvenation the pumping light zone in the propagation direction of the guided pump light or onion-like rejuvenation executed with so-called "Taperform".

Bei der Variante (b) ist vorgesehen, dass sich der Brechungsindex der Pumplichtzone in axialer Richtung verändert. Dies führt dazu, dass sich die Bedingungen für eine Reflexion des Pumplichtes an der Grenzfläche zur Trennzone ändern, und es dadurch zu einer allmählichen Auskopplung des Pumplichts in die Trennzone kommt. Der Brechungsindex der Pumplichtzone nimmt hierzu in Hauptausbreitungsrichtung der Pumplichtstrahlung ab.at Variant (b) provides that the refractive index of the Pumplichtzone changed in the axial direction. This leads to, that the conditions for Change a reflection of the pump light at the interface to the separation zone, and it thereby becomes a gradual one Decoupling of the pump light in the separation zone comes. The refractive index the pumping light zone takes this in Hauptausbreitungsrichtung the Pumping light radiation off.

Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn sich gemäß Variante (c) der Brechungsindex nT der Trennzone über mindestens einen Teil ihrer Länge ändert, insbesondere wenn der Brechungsindex der Trennzone mindestens über einen Teil ihrer Länge – in Richtung des Auskoppelendes gesehen – zunimmt.The same effect is achieved if, according to variant (c), the refractive index n T of the separation zone changes over at least part of its length, in particular if the refractive index of the separation zone increases over at least part of its length - seen in the direction of the coupling-out end.

Durch die – kontinuierlich oder schrittweise – axiale Änderung des Brechungsindex gemäß den Varianten (b) und (c) reduziert sich die NA der Pumplichtzone über den betreffenden Längenabschnitt, so dass eine gleichmäßige Einkopplung von Pumplicht in die Laserzone auch dann erfolgen kann, wenn die Dicke der Pumplichtzone über den betreffenden Längenabschnitt konstant ist.By the - continuously or stepwise - axial change the refractive index according to the variants (b) and (c) the NA of the pumping light zone is reduced over the relevant length section, so that a uniform coupling can also be done by pumping light into the laser zone when the Thickness of the pumping light zone above the relevant length section is constant.

Die Änderung des Brechungsindex in Richtung der Längsachse wird beispielsweise bei der Herstellung der Pumplichtzone mittels eines üblichen Abscheideverfahrens von synthetischem, dotiertem SiO2 (OVD, VAD, MCVD) dadurch erzeugt, dass die Konzentration des Dotierstoffs über der Längsachse variiert wird.The change in the refractive index in the direction of the longitudinal axis is produced, for example, during the production of the pumped light zone by means of a customary deposition method of synthetic, doped SiO 2 (OVD, VAD, MCVD) in that the concentration of the dopant is varied over the longitudinal axis.

Bei allen Varianten, die auch gemeinsam vorgesehen sein können, kann die betreffende Änderung (Dicke der Pumplichtzone/Brechungsindex) kontinuierlich, schrittweise oder auch unregelmäßig über die Länge der Pumplichtzo ne beziehungsweise der Trennzone einmal oder mehrmals hintereinander erfolgen.at all variants, which can also be provided together, can the change in question (Thickness of the pumping light zone / refractive index) continuously, stepwise or even irregularly over the Length of Pumplichtzo ne or the separation zone once or several times take place one behind the other.

Ziel dieser Maßnahmen ist es, die Bedingungen für die Reflexion über die Länge der betreffenden Aktivierungs-Teilstrecke so zu verändern, dass sich für verschiedene, innerhalb der Pumplichtzone geführte Pumplicht-Moden unterschiedliche Orte ergeben, an denen die Auftreffwinkel der Lichtmoden zu der der Laserzone zugewandten Mantelfläche zu steil für Totalreflexion sind.aim of these measures is it the conditions for the reflection about the length change the activation subsection concerned so that for different, guided within the pumping light zone pump light modes different Give places where the angles of incidence of the light modes to the The laser zone facing surface too steep for total reflection are.

Die Gewährleistung der Lichtführung innerhalb der Pumplichtzone einerseits und die axiale Änderung der Bedingungen für die Reflexion an der Grenzfläche andererseits führen dazu, dass die unterschiedlichen Lichtmoden des Pumplichts an axial unterschiedlichen Orten in die Laserzone eintreten. Wird das Pumplicht mit unterschiedlichen Winkeln stirnseitig in die Pumplichtzone eingekoppelt, ergibt sich je nach Einkoppelwinkel eine andere Stelle, an der die Bedingung für die Totalreflexion nicht mehr erfüllt ist, und das Pumplicht in die Laserzone eindringt. Dies bewirkt eine gleichmäßige Aktivierung der laseraktiven Substanzen über der Länge der betreffenden Aktivierungs-Teilstrecke und führt zu einem höheren Wirkungsgrad des eingestrahlten Pumplichts.Ensuring the light guiding within the pumping light zone on the one hand and the axial change of the conditions for the reflection at the interface on the other hand cause the different light modes of the pumping light to enter the laser zone at axially different locations. If the pump light is coupled into the pumping light zone with different angles on the face side, depending on the coupling-in angle, another point results where the condition for the total reflection is no longer satisfied and the pumping light penetrates into the laser zone. This causes a uniform activation of the laser active substances over the length of the relevant activation section and leads to a higher efficiency of the radiated pump light.

Die Pumplichtzone hat somit die Aufgabe, das Pumplicht zu führen. Dabei wird zum Führen des Lichtes der physikalische Effekt der Totalreflexion genutzt. Um dennoch ein Eindringen der Pumplicht-Moden in die Laserzone zu ermöglichen, sind eine oder mehrere der oben genannten Maßnahmen (a) bis (c) vorgesehen, die bewirken, dass das Pumplicht nach jeder Reflexion in immer steilerem Winkel auf die Grenzfläche zum Medium mit dem Brechungsindex nT trifft. Sobald der Einfallswinkel (Winkel zwischen einfallendem Pumplichtstrahl und der Grenzflächennormalen) kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion wird, ist die Bedingung für Totalreflexion nicht mehr erfüllt und das Pumplicht kann in die Laserzone eindringen und diese optisch pumpen.The pumping light zone thus has the task of guiding the pumping light. In this case, the physical effect of total reflection is used to guide the light. However, in order to allow penetration of the pumping light modes in the laser zone, one or more of the above measures (a) to (c) are provided, which cause the pump light after each reflection at an ever steeper angle to the interface with the medium meets the refractive index n T. As soon as the angle of incidence (angle between incoming pump beam and the interface normal) becomes smaller than the critical angle of total reflection, the condition for total reflection is no longer satisfied and the pumping light can penetrate into the laser zone and optically pump it.

Die allmähliche Auskopplung des Pumplichts in die Laserzone umfasst vorzugsweise außerdem eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen:

  • (d) die Pumplichtzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge eine Biegung auf,
  • (e) die Pumplichtzone weist mindestens über einen Teil ihrer Länge Streuzentren auf.
The gradual decoupling of the pumping light into the laser zone preferably further comprises one or more of the following measures:
  • (d) the pumping light zone has a bend over at least part of its length,
  • (e) the pumping light zone has scattering centers at least over part of its length.

Gemäß der bevorzugten Variante (d) wird die Pumplichtzone gebogen – beispielsweise in Form einer Spule oder einer Spirale. In dem Fall weicht die „Richtung” der Lichtführung in der Pumplichtzone von der geraden Hauptausbreitungsrichtung der Pumplichtstrahlung ab, so dass sich für das in der Pumplichtzone geführte Pumplicht die Reflexionsbedingungen in axialer Richtung laufend ändern, so dass Pumplicht-Moden nach und nach in die Trennzone eintreten können.According to the preferred Variant (d) the pumping light zone is bent - for example in the form of a Coil or a spiral. In that case, the "direction" of the light guide deviates into the pumping light zone from the straight main propagation direction of the pumping light radiation off, leaving for the guided in the pumping light zone Pumplicht constantly change the reflection conditions in the axial direction, so that Pumping light modes can gradually enter the separation zone.

Bei einer weiteren Variante zur Auskopplung von Pumplicht aus der Pumplichtzone die Trennzone in die Laserzone ist vorgesehen, dass die Pumplichtzone mindestens über einen Teil ihrer Länge Streuzentren aufweist.at a further variant for coupling pump light from the pumping light zone the separation zone in the laser zone is provided that the pumping light zone at least over a part of their length Has scattering centers.

An den Streuzentren kommt es zu einer gerichteten oder ungerichteten Reflexion der Pumplichtstrahlung, die auch Lichtmoden erzeugt, für die die Bedingungen für eine Totalreflexion an der Grenzfläche zur Trennzone nicht erfüllt sind, so dass diese Lichtmoden über die Trennzone in die Laserzone gelangen. Die Streuzentren werden durch gleichmäßig oder statistisch verteilte Bereiche mit anderem Brechungsindex als demjenigen der Pumplichtzone erzeugt. Die Bereiche können durch amorphe oder kristalline Partikel gebildet werden, beispielsweise durch Grafit-Partikel.At The scattering centers are directed or undirected Reflection of the pumping light radiation, which also generates light modes for which the Conditions for Total reflection at the interface to the separation zone are not met, so these light modes over enter the separation zone in the laser zone. The scattering centers will be through even or statistically distributed regions with a refractive index other than that generates the pumping light zone. The areas can be amorphous or crystalline Particles are formed, for example by graphite particles.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers grenzt die Trennzone unmittelbar an die Laserzone an.In a particularly preferred embodiment the laser according to the invention adjoins the separation zone directly to the laser zone.

Die Trennzone trägt dabei unmittelbar zur Führung der Laserstrahlung in der Laserzone bei.The Separation zone carries while directly to the leadership the laser radiation in the laser zone at.

Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn die Trennzone an die Pumplichtzone und an die Laserzone unmittelbar angrenzt, wobei der Brechungsindex nT der Trennzone kleiner als nP und kleiner als nL istIt has proven particularly useful if the separation zone directly adjacent to the pumping light zone and to the laser zone, wherein the refractive index n T of the separation zone is less than n P and less than n L

Die Trennzone trägt dadurch gleichzeitig zur Lichtführung des Pumplichts in der Pumplichtzone und zur Führung der Laserstrahlung in der Laserzone bei und sie gewährleistet außerdem einen unmittelbaren und ungestörten Übergang des in die Trennzone eingetretenen Pumplichts in die Laserzone.The Separation zone carries thereby at the same time to the light guidance of the pumping light in the pumping light zone and for guiding the laser radiation in the laser zone and ensures it Furthermore an immediate and undisturbed transition of the pumping light entering the separation zone into the laser zone.

Die geeignete Dicke der Trennzone hängt von der Dicke des Lasers ab. Bei einem Laser in Form einer Faser hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Trennzone eine Dicke von mindestens 5 μm aufweist.The suitable thickness of the separation zone depends on the thickness of the laser. For a laser in the form of a fiber has it turns out to be cheap proven when the separation zone has a thickness of at least 5 microns.

Vorzugsweise bestehen die Pumplichtzone, die Trennzone und die Laserzone aus Quarzglas.Preferably consist of the pumping light zone, the separation zone and the laser zone Quartz glass.

Die Ausbildung der Zonen aus ein und demselben Grundwerkstoff – nämlich dotiertem oder undotiertem Quarzglas – erleichtert die Herstellung und vermeidet weitgehend Probleme infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen. Der Brechungsindex von Quarzglas kann durch Zugabe von Dotierstoffen oder durch Mikrostrukturierung abgesenkt und erhöht werden. Unter „Quarzglas” wird hier auch ein hochkieselsäurehaltiges Glas mit einem SiO2-Anteil von mindestens 80 Gew.-% verstanden.The formation of the zones of one and the same base material - namely doped or undoped quartz glass - facilitates the production and largely avoids problems due to different thermal expansions. The refractive index of quartz glass can be lowered and increased by adding dopants or by microstructuring. By "quartz glass" is meant here also a glass containing high silicic acid with an SiO 2 content of at least 80% by weight.

Im Hinblick auf einen niedrigen Brechungsindex nT der Trennzone hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Trennzone aus Quarzglas besteht, das mit Fluor dotiert ist.In view of a low refractive index n T of the separation zone, it has proved to be advantageous if the separation zone consists of quartz glass which is doped with fluorine.

Fluor bewirkt eine Absenkung des Brechungsindex von Quarzglas und lässt sich auch in hohen Konzentrationen bis zu 9 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich zwischen 1 bis 5 Gew.-%, vergleichsweise einfach und homogen in Quarzglas einbringen.fluorine causes a reduction in the refractive index of quartz glass and can be also in high concentrations up to 9 wt .-%, preferably in the range between 1 to 5 wt .-%, comparatively simple and homogeneous in Insert quartz glass.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers grenzt die Pumplichtzone mit einer der Laserzone abgewandten Mantelfläche an ein Außenmedium mit einem Brechungsindex nA an, wobei gilt: nA < nT.In a particularly preferred embodiment of the laser according to the invention, the pumped light zone with a lateral surface facing away from the laser zone adjoins an outer medium with a refractive index n A , where: n A <n T.

Die Pumplichtzone ist hierbei im radialen Querschnitt ringförmig ausgebildet und sie grenzt mit ihrem Innenmantel an die Trennzone, und mit ihrem Außenmantel an ein Außenmedium an. Die Brechzahl nA des Außenmediums ist dabei vorzugsweise möglichst niedrig gewählt und insbesondere möglichst viel niedriger als nT. Wenn sich die Grenzwinkel der Totalreflexion der Grenzfläche Trennzone/Pumplichtzone und der Grenzfläche Pumplichtzone/Außenmedium stark unterscheiden, kann ein Austreten des Pumplichts in das Außenmedium einfacher unterbunden werden.The pumping light zone is in this case in the radial cross-section annular and it adjoins with its inner shell to the separation zone, and with its outer shell to an outer medium. The crush Number n A of the external medium is preferably chosen as low as possible and in particular as much lower than n T. If the critical angles of the total reflection of the separation zone / pumping light zone interface and the pumping surface zone / outer medium interface differ greatly, leakage of the pumping light into the external medium can be more easily prevented.

Im Hinblick hierauf hat es sich bewährt, wenn der Unterschied der Brechungsindizes zwischen nA und nT mindestens 0,03 beträgt.In view of this, it has proved useful if the difference in refractive indices between n A and n T is at least 0.03.

Um die gesamte Pumpstrahlung aus dem Bereich der Pumplichtzone in die Laserzone zu leiten, sind die Brechungsindizes von Pumplichtzone und Trennzone im Bereich des Auskoppelendes möglichst gleich groß und gleichzeitig kleiner als der Brechungsindex nL der Laserzone.In order to guide the entire pump radiation from the region of the pumped light zone into the laser zone, the refractive indices of pumping light zone and separation zone in the region of the coupling-out end are as large as possible and at the same time smaller than the refractive index n L of the laser zone.

Die Kühlung des Lasers kann über die Pumplichtzone mittels Luft- oder Flüssigkeitskühlung erfolgen. Es wird jedoch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers bevorzugt, bei der das Außenmedium in Form eines Außenmantels ausgebildet ist, der vorzugsweise mit einer metallischen Oberflächenschicht versehen ist.The cooling the laser can over the pumping light zone by means of air or liquid cooling done. It will, however an embodiment the laser according to the invention preferred in which the external medium in the form of an outer jacket is formed, which preferably with a metallic surface layer is provided.

Die Pumplichtzone ist hierbei von einem Außenmantel mit einem niedrigeren Brechungsindex nA versehen, der zur Führung des Pumplichts in der Pumplichtzone beiträgt. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Kühlung des Lasers über eine direkte Anbindung an den Außenmantel beziehungsweise an eine metallische Oberflächenschicht auf dem Außenmantel. Über diese metallische Oberflächenschicht ist eine besonders gute wärmeableitende Verbindung zu einem Kühlkörper möglich, wie etwa eine Lötverbindung.The pumping light zone is in this case provided by an outer sheath having a lower refractive index n A , which contributes to the guidance of the pumping light in the pumping light zone. This embodiment enables cooling of the laser via a direct connection to the outer jacket or to a metallic surface layer on the outer jacket. Over this metallic surface layer, a particularly good heat-dissipating connection to a heat sink is possible, such as a solder joint.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Lasers ist die der Laserzone abgewandte Mantelfläche der Pumplichtzone mit einer Metallschicht versehen.at a further preferred embodiment the laser is the lateral surface facing away from the laser zone Pumplichtzone provided with a metal layer.

Die Metallschicht kann hierbei sowohl der Wärmeableitung als auch als Verspiegelung dienen, so dass auch bei Kontakt mit Medien mit höherem Brechungsindex, wie zum Beispiel Verschmutzungen oder Halterungen, die Lichtführung in der Pumplichtzone erhalten bleibt.The Metal layer can in this case both the heat dissipation and as a mirror coating serve so that even when in contact with higher refractive index media, such as dirt or mounts, the light guide in the pumping light zone is maintained.

Insbesondere im Hinblick auf eine optimale Kühlung des Lasers bei einer Ausführungsform des Lasers mit einer in Richtung der Längsachse gesehen variierenden Dicke der Pumplichtzone hat es sich außerdem als günstig erwiesen, wenn die Schichtdicke des Außenmantels derart ausgelegt ist, dass sich in axialer Richtung ein konstanter Außendurchmesser des Lasers ergibt.Especially with a view to optimal cooling the laser in one embodiment of the laser with a varying in the direction of the longitudinal axis seen Thickness of the pumping light zone, it has also proven to be favorable if the layer thickness of the outer jacket is designed so that in the axial direction a constant outer diameter of the laser results.

Dabei wird der variable Dickenverlauf der Pumplichtzone durch den Außenmantel so kompensiert, dass sich ein axial gleichmäßiger Gesamt-Außendurchmesser des Lasers ergibt. Dies erleichtert die Handhabung des Lasers und erweist sich insbesondere für einen Laser mit geringem Außendurchmesser (weniger als 2,5 mm) als günstig, der an einem planen Kühlkörper oder zwischen zwei Kühlkörpern gewickelt verlegt werden kann. Wegen des gleichmäßigen Außendurchmessers wird ein gleichmäßiger Wärmeübergang vom Laser zum Kühlkörper ermöglicht. Der Laser kann auch hierbei mit einer metallischen Beschichtung versehen sein. Um den Wärmeübergang weiter zu verbessern, ist eine beidseitige thermische Anbindung des Außenmantels durch Einfügen von weichen Metallfolien (zum Beispiel aus Indium) oder mittels Lötverbindung geeignet.there becomes the variable thickness profile of the pumping light zone through the outer jacket compensated so that an axially uniform overall outer diameter of the laser results. This facilitates the handling of the laser and proves especially for a laser with a small outer diameter (less than 2.5 mm) as low, the on a plane heat sink or wound between two heat sinks can be moved. Because of the uniform outer diameter, a uniform heat transfer from the laser to the heat sink. The laser can also do this with a metallic coating be provided. To the heat transfer To further improve, is a two-sided thermal connection through the outer jacket Insert of soft metal foils (for example indium) or by means of solder suitable.

Insbesondere bei einem Laser mit einem maximalen Außendurchmesser von 2,5 mm oder weniger ist vorzugsweise eine Außenschicht aus einem Kunststoff und/oder aus Carbon vorgesehen.Especially with a laser with a maximum outside diameter of 2.5 mm or less is preferably an outer layer of a plastic and / or made of carbon.

Die Außenschicht aus einem Kunststoff (Polymer-Coating) ermöglicht – bei ausreichend geringem Außendurchmesser des Lasers – ein „Aufwickeln” wie dies auch sonst von optischen Fasern bekannt ist. Mittels eines Verfahrens wie es in der DE 10 2004 051 294 A1 beschrieben ist, ist auch bei größerem Durchmesser (mehr (als 2,5 mm) ein Heißverformen des Lasers zu einer Spule möglich (auch ohne ein Polymer-Coating). Eine alternativ oder ergänzend dazu vorgesehene Beschichtung mit Carbon verhindert in erster Linie ein Eindiffundieren von Verunreinigungen in die Faser.The outer layer of a plastic (polymer coating) allows - with sufficiently small outer diameter of the laser - a "winding" as otherwise known from optical fibers. By means of a procedure like that in the DE 10 2004 051 294 A1 Even if the diameter is larger (more than 2.5 mm), the laser can be hot-formed into a coil (even without a polymer coating.) An alternative or supplementary coating with carbon prevents, first of all, from diffusing Impurities in the fiber.

Es hat sich auch bewährt, wenn die Laserzone, die Trennzone, die Pumplichtzone – und/oder ein gegebenenfalls vorhandener Außenmantel – mikrostrukturiert ausgeführt sind.It has also proven itself if the laser zone, the separation zone, the pump light zone - and / or an optionally existing outer sheath - are executed microstructured.

Die Lichtführung in einem mikrostrukturierten optischen Bauteil (Faser, Vorform, Stab) wird durch Hohlräume beeinflusst, die das Bauteil über dessen gesamte Länge durchziehen, und die in einer bestimmten geometrischen Anordnung um den Kernbereich angeordnet sind. Beispiele einer mikrostrukturierten optischen Faser sind in der DE 10 2006 019 333 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Ausbildung und Herstellung derartiger Bauteile hiermit einbezogen wird.The light guide in a microstructured optical component (fiber, preform, rod) is influenced by cavities, which run through the component over its entire length, and which are arranged in a specific geometric arrangement around the core region. Examples of a microstructured optical fiber are in DE 10 2006 019 333 A1 whose disclosure content with regard to the design and production of such components is hereby incorporated by reference.

Die Mikrostrukturierung – zum Beispiel durch den Einsatz mehrerer Stäbe mit unterschiedlichem Brechungsindex zur Herstellung der Laserzone (so genannte „Multifilamentkerne” – erlaubt neben der feineren Einstellung der Brechzahl auch eine definierte Einstellung der Dotierung in radialer Richtung, wie etwa einen zentral höheren Brechungsindex zur Bevorzugung des zentral geführten Grundmodes.The microstructuring - for example by the use of several rods with different refractive indices for the production of the laser zone (so-called "multifilament cores") - allows not only the finer adjustment of the refractive index but also a defined adjustment of the doping in the radial direction, such as a centrally higher refractive index Preference for the centrally managed basic mode.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt anhand schematischer Darstellung im Einzelnen:following the invention is based on embodiments and a Drawing explained in more detail. In The drawing shows by schematic representation in detail:

1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers mit einer im radialen Querschnitt ringförmigen und im axialen Querschnitt konischen Pumplichtzone, 1 an embodiment of the laser according to the invention with an annular cross-section in the radial cross-section conical pump light zone,

2 das radiale Brechungsindexprofil der Ausführungsform gemäß 1. 2 the radial refractive index profile of the embodiment according to 1 ,

3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers mit einer im radialen Querschnitt kreisförmigen und im axialen Querschnitt konischen Pumplichtzone, 3 an embodiment of the laser according to the invention with a circular cross-section in the radial cross-section and conical pump head zone,

4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers mit einem insgesamt konischen axialen Querschnitt von Pumplichtzone, Trennzone und Laserzone, 4 an embodiment of the laser according to the invention with an overall conical axial cross section of the pumping light zone, separation zone and laser zone,

5 die Ausführungsform des Lasers gemäß 1 in Form einer Faser, die außerdem mit einer Kunststoffbeschichtung versehen ist, in einem radialen Querschnitt, 5 the embodiment of the laser according to 1 in the form of a fiber, which is also provided with a plastic coating, in a radial cross section,

6 eine Ausführungsform des Lasers gemäß der Erfindung mit einem zusätzlichen Außenmantel und einer metallischen Oberflächenschicht in einem radialen Querschnitt, und 6 an embodiment of the laser according to the invention with an additional outer sheath and a metallic surface layer in a radial cross-section, and

7 eine zylinderförmige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers in einem axialen Querschnitt. 7 a cylindrical embodiment of the laser according to the invention in an axial cross section.

1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen stabförmigen Laser gemäß der Erfindung. Der laseraktive Kern 1 ist zylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich entlang der Längsachse 9. Er ist über seine gesamte Länge umhüllt von einer Trennschicht 2 und einem Pumpmantel 3. 1 shows schematically a longitudinal section through a rod-shaped laser according to the invention. The laser-active core 1 is cylindrical and extends along the longitudinal axis 9 , It is covered over its entire length by a separating layer 2 and a pump coat 3 ,

Der Kern 1 besteht aus laseraktivem Quarzglas, das mit 0,25 mol-% Yb2O3 und mit 1,0 mol-% Al2O3 dotiert ist. Der Brechungsindex des Kern-Quarzglases ist geringfügig größer als der von undotiertem Quarzglas. Er hat einen Durchmesser von 0,6 mm, und seine numerische Apertur (NA) beträgt 0,2. Die Trennschicht 2 gibt über die numerische Apertur, die sich aus den Brechzahlen des Kerns 1 und der Trennschicht 2 ergibt, den maximalen Öffnungswinkel der emittierten Laserstrahlung 5 vor (die NA des Laserstabes). Im laseraktiven Kern 1 wird die zu emittierende Laserstrahlung 5 durch optisches Pumpen über den Pumpmantel 3 erzeugt.The core 1 consists of laser-active quartz glass doped with 0.25 mol% Yb 2 O 3 and with 1.0 mol% Al 2 O 3 . The refractive index of the core quartz glass is slightly larger than that of undoped quartz glass. It has a diameter of 0.6 mm and its numerical aperture (NA) is 0.2. The separation layer 2 gives about the numerical aperture, which consists of the refractive indices of the nucleus 1 and the release layer 2 gives the maximum aperture angle of the emitted laser radiation 5 before (the NA of the laser rod). In the laser-active core 1 becomes the laser radiation to be emitted 5 by optical pumping over the pump jacket 3 generated.

Die den Kern 1 umhüllende Trennschicht 2 besteht aus Quarzglas, das mit 4 Gew.-% Fluor dotiert ist und das einen um 14 × 10–3 niedrigeren Brechungsindex als undotiertes Quarzglas aufweist. Der niedrigere Brechungsindex der Trennschicht 2 bewirkt, dass die erzeugte Laserstrahlung im Kern 1 geführt wird.The the core 1 enveloping separating layer 2 consists of quartz glass which is doped with 4 wt .-% fluorine and having a 14 × 10 -3 lower refractive index than undoped quartz glass. The lower refractive index of the release layer 2 causes the generated laser radiation in the nucleus 1 to be led.

Der Pumpmantel 3 besteht aus undotiertem Quarzglas. Seine dem Kern 1 zugewandte Mantelfläche 10 grenzt unmittelbar an die Trennschicht 2 an, und seine dem Kern 1 abgewandte Mantelfläche 11 grenzt an Luft. Der Pumpmantel 3 ist konisch ausgeführt, wobei seine Dicke von der Einkoppelstirnseite 6 für das Pumplicht 8 bis zur Auskoppelstirnseite 7 für das Laserlicht von 8 mm auf 1 mm kontinuierlich abnimmt.The pump coat 3 consists of undoped quartz glass. Its the core 1 facing lateral surface 10 immediately adjoins the separating layer 2 to, and its the core 1 opposite lateral surface 11 is in the air. The pump coat 3 is conical, with its thickness of the Einkoppelstirnseite 6 for the pump light 8th to Auskoppelstirnseite 7 for the laser light decreases continuously from 8 mm to 1 mm.

Durch diese Einstellung der Brechungsindizes des Kerns 1 und der Trennschicht 2 kann die NA des Laserstabes über einen weiten Bereich unabhängig von der Brechzahl des Pumpmantels 3 eingestellt werden. Weiterhin bewirkt die Brechzahlabsenkung der Trennschicht 2, dass das Pumplicht 8 im Pumpmantel 3 so lange geführt wird, bis die Bedingung für die Totalreflexion nicht mehr erfüllt ist und die Pumpstrahlung in den Kern 1 eindringen kann.By this setting the refractive indices of the core 1 and the release layer 2 The NA of the laser rod over a wide range, regardless of the refractive index of the pump sheath 3 be set. Furthermore, the refractive index reduction causes the separation layer 2 that the pump light 8th in the pump coat 3 until the condition for the total reflection is no longer fulfilled and the pump radiation into the nucleus 1 can penetrate.

Bis zum Eintreten dieser Bedingung wird das Pumplicht 8 im Pumpmantel 3 geführt. Durch dessen konische Form kommt es bei jeder Reflexion an den Grenzflächen zu Außenmedium 4 und Trennschicht 2 zu einem zunehmend steileren Reflexionswinkel. Wird der Reflexionswinkel nach mehreren Reflexionen zu steil, ist die Bedingung der Totalreflexion zwischen Pumpmantel 3 und Trennschicht 2 nicht mehr erfüllt, und die Pumpstrahlung 8 kann durch die Trennschicht 2 in den Kern 1 eindringen und eine Besetzungsinversion im aktiven Kern 1 auslösen, wodurch sich bei genügend hoher Anregungsleistung die Laseremission 5 ergibt.Until the occurrence of this condition becomes the pump light 8th in the pump coat 3 guided. Due to its conical shape, external reflection occurs at every reflection at the interfaces 4 and separating layer 2 to an increasingly steeper angle of reflection. If the reflection angle becomes too steep after several reflections, the condition of the total reflection between the pump jacket is 3 and separating layer 2 no longer satisfied, and the pump radiation 8th can through the separation layer 2 in the core 1 invade and a population inversion in the active core 1 trigger, whereby at sufficiently high excitation power, the laser emission 5 results.

Das Außenmedium 4 ist im Ausführungsbeispiel Luft, deren Brechzahl (n = 1) niedriger ist als derjenige der Trennschicht 2. Dadurch wird verhindert, dass das Pumplicht 8 nach mehreren Reflexionen zwar in Richtung der Trennschicht 2 aber nicht in Richtung des Außenmediums 4 austreten kann.The external medium 4 in the exemplary embodiment, air whose refractive index (n = 1) is lower than that of the separating layer 2 , This will prevent the pump light 8th although after several reflections in the direction of the separation layer 2 but not in the direction of the outside medium 4 can escape.

Bei einer alternativen Ausführungsform zeigt der Pumpmantel 3 anstelle einer sich in Richtung zum Auskoppelende 7 hin linear verjüngenden, kegelförmigen Ausbildung einen sich in Richtung zum Auskoppelende 7 hin nicht linear verjüngenden, gekrümmten Verlauf. Ein derartiger Verlauf ergibt sich beispielsweise beim Elongieren eines Glaszylinders in Form einer Ziehzwiebel oder eines so genannten „Tapers”.In an alternative embodiment, the pump sheath is shown 3 instead of one towards the decoupling end 7 towards linearly tapering, conical training in a direction towards Auskoppelende 7 towards non-linearly tapered, curved course. Such a course results, for example, when elongating a glass cylinder in the form of a drawing bulb or a so-called "tapers".

2 zeigt den radialen Brechungsindexverlauf über den Laserstab entlang der Linie A-A' in schematischer Darstellung, wobei die jeweiligen radialen Laserstab bereiche Luft 4, Pumpmantel 3, Trennschicht 2 und Kern 1 mit den jeweiligen Bezugsziffern gekennzeichnet sind. 2 shows the radial refractive index profile over the laser rod along the line AA 'in a schematic representation, wherein the respective radial laser rod areas air 4 , Pump coat 3 , Separating layer 2 and core 1 are marked with the respective reference numerals.

Das Pumplicht 8 wird an der Einkoppelseite 6 (über die größere der beiden kreisförmigen Endflächen 6 des Pumpmantels 3) eingekoppelt. Die qNA des eingekoppelten Pumplichts 8 ist dabei an die NA des Pumpmantels 3 so angepasst, dass eine gleichmäßige Einkopplung des Pumplichts 8 durch die Trennschicht 2 hindurch über die volle Länge des Kerns 1 erreicht wird. Das Pumplicht 8 kann hierbei vollständig oder nur partiell die konische Endfläche 6 bestrahlen. Vorzugsweise ist das Pumplicht 8 ringförmig um den Kern 1 zu verteilen, so dass der Bereich der aktiven Kernfläche nicht mit Pumplicht 8 beaufschlagt wird. Die Kühlung des Stabes erfolgt über die konischen Pumpmantelflächen des Stabes und kann mittels Luft- oder Flüssigkeitskühlung ausgeführt sein.The pump light 8th becomes at the Einkoppelseite 6 (over the larger of the two circular end faces 6 the pumping coat 3 ) coupled. The qNA of the injected pump light 8th is doing to the NA of the pumping mantle 3 adjusted so that a uniform coupling of the pump light 8th through the separation layer 2 through the full length of the core 1 is reached. The pump light 8th can completely or only partially the conical end face 6 irradiate. Preferably, the pump light is 8th ring around the core 1 distribute, so that the area of the active core area is not with pump light 8th is charged. The cooling of the rod takes place via the conical pump jacket surfaces of the rod and can be carried out by means of air or liquid cooling.

Die Endflächen des konischen Pumpmantels 3 können als Resonatorspiegel ausgeführt sein. Hierbei ist auf der pumpseitigen Endfläche 6 eine Antireflex-Beschichtung für die Pumplichtwellenlänge und eine hochreflektierende Beschichtung erforderlich. In dieser Konfiguration erfolgt die Auskopplung der Laserstrahlung 5 über die kleinere Konusendfläche 7, die mit einer geeigneten teiltransmittierenden Auskoppelspiegelschicht versehen ist. Anstelle einer Beschichtung können auch entsprechende Spiegel ein- oder beidseitig als separate Bauteile ausgeführt sind.The end surfaces of the conical pumping mantle 3 can be designed as a resonator mirror. This is on the pump-side end surface 6 an anti-reflection coating for the pumping light wavelength and a highly reflective coating is required. In this configuration, the coupling out of the laser radiation takes place 5 over the smaller cone end surface 7 , which is provided with a suitable partially transmitting Auskoppelspiegelschicht. Instead of a coating, corresponding mirrors can also be designed as single components on both sides or as separate components.

Es ist möglich, eine passive Faser an die der Pumpseite zugewandte Konusendfläche 6 zu spleißen. Es besteht die Möglichkeit über ”Fibre Gratings” die Funktion des Endspiegels in die passive Faser zu integrieren.It is possible to apply a passive fiber to the conical end face facing the pump side 6 to splice. It is possible to use "Fiber Gratings" to integrate the function of the end mirror into the passive fiber.

Die Länge des Laserstabs kann in einem Bereich von einigen cm bis zu einigen Metern betragen. Der Durchmesser des Stabes liegt typischerweise im Bereich von 0,5–10 mm.The Length of the Laser bar can range from a few centimeters to several meters be. The diameter of the rod is typically in the range from 0.5-10 mm.

In einer modifizierten Anordnung steigt der Brechungsindex der Trennschicht 2 von der Einkoppelseite 6 ausgehend in Richtung der Auskoppelseite 7 an. Hierbei reduziert sich die NA des Pumpmantels 3 über der Länge des Laserstabes, so dass eine gleichmäßige Einkopplung von Pumplicht 8 in den Kernbereich 1 erfolgt.In a modified arrangement, the refractive index of the separation layer increases 2 from the coupling side 6 starting in the direction of the decoupling side 7 at. This reduces the NA of the pump sheath 3 over the length of the laser rod, allowing a uniform coupling of pump light 8th in the core area 1 he follows.

In dieser Konfiguration kann auf eine konische Ausführung des Pumpmantels 3 verzichtet werden.In this configuration may refer to a conical design of the pumping mantle 3 be waived.

Um die gesamte Pumpstrahlung aus dem Bereich des Pumpmantels 3 in den Kern 1 zu leiten, sind die Brechungsindices von Pumpmantel 3 und Trennschicht 2 im Bereich der Auskoppelseite 7 etwa gleich groß. Die Brechungsindizes werden im Bereich der Auskoppelseite 7 daher so eingestellt, dass näherungsweise gilt: Brechungsindex (Kern 1) > Brechungsindex (nPumpmantel3 = nTrennschicht2).To the entire pump radiation from the area of the pumping mantle 3 in the core 1 to conduct are the refractive indices of pump sheath 3 and separating layer 2 in the area of the decoupling side 7 about the same size. The refractive indices are in the region of the coupling-out side 7 therefore adjusted so that approximately: refractive index (core 1 )> Refractive index (n pump cladding3 = n separating layer2 ).

Bei einer alternativen Ausführungsform des Lasers erfolgt die Führung und kontinuierliche Auskopplung von Pumplicht 8 aus dem Pumpmantel 3 in den Kern 1 durch einen variablen Brechungsindex im Bereich des Pumpmantels 3. Der Brechungsindex des Pumpmantels nimmt dabei über die gesamte Länge des Laserstabes in Hauptausbreitungsrichtung der Pumplichtstrahlung ab, wohingegen die Trennschicht 2 in diesem Fall einen gleichmäßigen Verlauf des Brechungsindex über der Länge des Laserstabs aufweist. Der Brechungsindex des Pumpmantels 3 entspricht dabei im Bereich der Einkoppelseite 6 demjenigen von undotiertem Quarzglas und nimmt kontinuierlich bis auf –14 × 10–3 (gegenüber undotiertem Quarzglas) im Bereich der Auskoppelseite 7 ab. Auch in diesem Fall nähern sich auf der Auskoppelseite 7 die Brechungsindizes von Trennschicht 2 und Pumpmantel 2 an und sind im Idealfall identisch, um eine vollständige Einkopplung des Pumplichts 8 in den Kern 1 zu ermöglichen.In an alternative embodiment of the laser, the guidance and continuous extraction of pump light takes place 8th from the pump jacket 3 in the core 1 by a variable refractive index in the region of the pumping jacket 3 , The refractive index of the pump casing decreases over the entire length of the laser rod in the main propagation direction of the pumping light radiation, whereas the separation layer 2 in this case has a uniform course of the refractive index over the length of the laser rod. The refractive index of the pump sheath 3 corresponds in the area of the coupling side 6 that of undoped quartz glass and continuously increases to -14 × 10 -3 (versus undoped quartz glass) in the region of the coupling-out side 7 from. Also in this case approach on the decoupling side 7 the refractive indices of release layer 2 and pump coat 2 Ideally, they are identical to ensure complete coupling of the pump light 8th in the core 1 to enable.

Der Querschnitt des konischen Pumpmantels 3 kann auch von der Kreisfläche abweichen und beispielsweise n-eckig (beispielsweise polygonal), mit D-Form, Sternform, Blütenform und dergleichen ausgeführt sein. Das reduziert, in Analogie zur Doppelkernfaser, die Ausbildung von Helixstrahlen die nicht in den aktiven Kern 1 eindringen und damit nicht zum Pumpen desselben zur Verfügung stehen.The cross-section of the conical pumping mantle 3 may also deviate from the circular area and be executed, for example, polygonal, with D-shape, star shape, flower shape and the like. This reduces, in analogy to the double-core fiber, the formation of helix rays not in the active core 1 penetrate and thus are not available for pumping the same.

Bei einer weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers, ist der laseraktive Kern 1 mikrostrukturiert ausgeführt. Er ist dabei von Hohlräumen durchzogen, die parallelen zur Längsachse 9 verlaufen. Dadurch wird eine zusätzliche Einstellgröße für den Brechungsindex zur Verfügung gestellt. Die Mikrostrukturierung des Laserkerns 1 erlaubt neben der feineren Einstellung der Brechzahl auch eine definierte Einstellung der Dotierung.In another, not shown in the drawing embodiment of the laser according to the invention, the laser-active core 1 executed microstructured. He is traversed by cavities, which are parallel to the longitudinal axis 9 run. As a result, an additional adjustment variable for the refractive index is provided. The microstructuring of the laser core 1 allows not only the finer adjustment of the refractive index but also a defined adjustment of the doping.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einer Laserfaser mit einer im radialen Querschnitt kreisförmigen Pumplichtzone 23, die von einer Trennschicht 22 und von einem laseraktiven, rohrförmigen Bereich 21 umgeben ist. Die Pumplichtzone 21 ist konisch mit sich vom Einkoppelende 6 zum Auskoppelende 7 verjüngenden Durchmesser ausgebildet. Die Wandstärken von Trennschicht 22 und laseraktivem Bereich 21 sind über die Länge der Laserfaser konstant.At the in 3 illustrated embodiment is a laser fiber with a circular cross-section in the radial pumping zone 23 that of a release layer 22 and from a laser active tubular region 21 is surrounded. The pumping light zone 21 is conical with the coupling end 6 to Auskoppelende 7 tapered diameter formed. The wall thicknesses of separating layer 22 and laser active area 21 are constant over the length of the laser fiber.

Hinsichtlich der Materialien und Brechungsindizes von Pumplichtzone 23, Trennschicht 22 und laseraktiven Bereich 21 treffen die obigen Erläuterungen zur Ausführungsform gemäß den 1 und 2 zu. Die Abmessungen der Laserfaser gemäß 3 ergeben sich durch Herunterskalieren der oben für den Stab angegebenen Abmessungen um den Faktor 6.Regarding materials and refractive indices of pumping light zone 23 , Separating layer 22 and laser active area 21 meet the above explanations of the embodiment according to the 1 and 2 to. The dimensions of the laser fiber according to 3 result by scaling down the dimensions given above for the rod by a factor of 6.

Die in 4 dargestellte Ausführungsform eines Laserstabs zeigt eine stabförmige Pumplichtzone 33, die sich vom Einkoppelende 6 zum Auskoppelende 7 verjüngt. Sie ist von einer Trennschicht 32 und von einem laseraktiven, rohrförmigen Bereich 31 umgeben, die sich ebenfalls sich vom Einkoppelende 6 zum Auskoppelende 7 hin verjüngen.In the 4 illustrated embodiment of a laser rod shows a rod-shaped pumping light zone 33 extending from the coupling end 6 to Auskoppelende 7 rejuvenated. It is of a separation layer 32 and from a laser active tubular region 31 surrounded, which is also from the coupling end 6 to Auskoppelende 7 rejuvenate.

Hinsichtlich der Materialien, Abmessungen und Brechungsindizes von Pumplichtzone 33, Trennschicht 32 und laseraktiven Bereich 31 treffen die Erläuterungen zu der oben anhand der 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform zu.Regarding materials, dimensions and refractive indices of pumping light zone 33 , Separating layer 32 and laser active area 31 meet the explanations to the above based on the 1 and 2 described embodiment.

5 zeigt einen radialen Querschnitt einer Laserfaser, die durch Elongieren eines Laserstabes gemäß 1 um den Faktor 6 erhalten wird. Während der Elongierprozesses wird die abgezogene Laserfaser mit einem Kunststoffmantel 51 versehen. Die so erhaltene konische Laserfaser weist an ihrem breiten Ende einen Außendurchmesser von 1,7 mm auf. Sie ist biegsam, aufwickelbar und kann zum Beispiel als Faserverstärker eingesetzt werden. 5 shows a radial cross section of a laser fiber obtained by elongating a laser rod according to 1 is obtained by a factor of 6. During the Elongierprozesses the withdrawn laser fiber with a plastic sheath 51 Mistake. The conical laser fiber thus obtained has an outer diameter of 1.7 mm at its wide end. It is flexible, windable and can be used for example as a fiber amplifier.

6 zeigt einen radialen Querschnitt eines Laserstabs gemäß 1, bei dem der Pumpmantel 3 mit einer dünnen Mantelschicht 61 aus Quarzglas mit einer Dicke im Bereich von mindestens 20 μm umgeben ist. Der Brechungsindex der Mantelschicht 61 ist durch Zudotieren von Fluor auf einen Wert unterhalb desjenigen der Trennschicht 2 abgesenkt, um die Führung der Pumplicht-Strahlung sicher zu stellen. Die Mantelschicht 61 ist außen mit einer Metallschicht 62 versehen. Zur Kühlung des Lasers wird mittels Lötverbindung ein Kühlkörper an die Metallschicht 62 angebunden. 6 shows a radial cross section of a laser rod according to 1 in which the pumping coat 3 with a thin coat layer 61 is surrounded by quartz glass with a thickness in the range of at least 20 microns. The refractive index of the cladding layer 61 is by doping fluorine to a level below that of the release layer 2 lowered to ensure the guidance of the pumping light radiation. The coat layer 61 is outside with a metal layer 62 Mistake. To cool the laser, a heat sink is soldered to the metal layer 62 tethered.

Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform liegt der erfindungsgemäße Laser in Form einer Faser vor, die hinsichtlich Kern 1, Trennschicht 2 und Pumpmantel 3 der Ausführungsform von 1 entspricht. Zusätzlich ist der Pumpmantel 3 von einer Mantelschicht 71 aus Quarzglas umgeben, deren Brechungsindex durch Zudotieren von Fluor auf einen Wert unterhalb desjenigen der Trennschicht 2 abgesenkt ist. Im Unterschied zur Mantelschicht 61 der Ausführungsform gemäß 6 ist die Mantelschicht 71 konisch ausgebildet, derart, dass ihre Dicke von der Einkoppelseite 6 bis zur Auskoppelseite 7 gleichmäßig zunimmt. Die Konizität der Mantelschicht 71 ist gleich groß derjenigen des Pumpmantels 2, so dass sich insgesamt ein gleichmäßiger Außendurchmesser der Laserfaser ergibt. Die Faser ist außerdem mit einer metallischen Beschichtung versehen. Sie kann gewickelt zwischen zwei Kühlplatten verlegt werden. Aufgrund des gleichmäßigen Durchmessers ist ein gleichmäßiger Wärmeübergang von der Faser zu den Kühlplatten möglich. Um eine optimale Anbindung an die Kühlplatte zu erlangen, ist eine beidseitige thermische Anbindung über das Einfügen von weichen Indium Folien oder mittels Lötverbindung vorteilhaft.At the in 7 In the illustrated embodiment, the laser according to the invention is in the form of a fiber, which in terms of core 1 , Separating layer 2 and pump coat 3 the embodiment of 1 equivalent. In addition, the pump jacket 3 from a cladding layer 71 surrounded by quartz glass whose refractive index by doping fluorine to a value below that of the separation layer 2 is lowered. In contrast to the cladding layer 61 the embodiment according to 6 is the cladding layer 71 tapered, such that their thickness from the Einkoppelseite 6 to the outcoupling side 7 increases evenly. The conicity of the cladding layer 71 is equal to the one of the pumping mantle 2 , so that overall results in a uniform outer diameter of the laser fiber. The fiber is also provided with a metallic coating. It can be laid wound between two cooling plates. Due to the uniform diameter, a uniform heat transfer from the fiber to the cooling plates is possible. In order to obtain an optimal connection to the cooling plate, a bilateral thermal connection via the insertion of soft indium foils or by means of a solder joint is advantageous.

Außer den bereits genannten Vorteilen hat erfindungsgemäße Ausführung des Lasers gegenüber dem Stand der Technik auch noch folgende Vorzüge:
Bei einer Doppelkern-Laserfaser wird das Pumplicht stirnseitig in die Faser eingekoppelt und sowohl im Kern als auch im Pumpmantel geführt. Die Faser wird somit stark ungleichmäßig beansprucht, das Pumplicht wird in der Faser vorrangig in der Nähe der Einkoppelstelle absorbiert, weil hier die Intensität am höchsten ist. Die absorbierte Leistung fällt dann mit zunehmender Länge exponentiell ab. Durch eine Verwendung von sehr langen und niedrig dotierten aktiven Kernen, wird hierbei vermieden, dass der aktive Kern das Pumplicht zu stark in der Nähe der Einkoppelstelle absorbiert und die Faser durch die entstehende Wärmeentwicklung oder durch einen zu hohen Inversionsgrad (Photodarkening) geschädigt wird. Die se langen Fasern sind aber durch nichtlineare Effekt wie SBS und SRS (stimulierte Raman- und Brillouinstreuung) in ihrer Einsetzbarkeit begrenzt.In addition to the advantages already mentioned, the design of the laser according to the invention also has the following advantages over the prior art:
In the case of a double-core laser fiber, the pump light is coupled into the fiber on the front side and guided both in the core and in the pump jacket. The fiber is thus stressed very unevenly, the pumping light is absorbed in the fiber primarily in the vicinity of the coupling point, because here the intensity is highest. The absorbed power then decreases exponentially with increasing length. By using very long and low-doped active cores, it is hereby avoided that the active core absorbs the pumping light too strongly in the vicinity of the coupling-in point and the fiber is damaged by the resulting generation of heat or by a too high degree of inversion (photodarkening). The se long fibers are limited by non-linear effect such as SBS and SRS (stimulated Raman and Brillouin scattering) in their applicability.

Gemäß der Erfindung wird der aktive Kern nicht stirnseitig gepumpt. Das Pumplicht wird vielmehr durch die Verwendung der Trennschicht mit reduzierter Brechzahl zuerst nur im Pumpmantel geführt. Die konische Form des Pumpmantels bewirkt, dass der Pumpstrahl mit jeder Reflexion an der Grenzfläche zwischen Pumpmantel und Außenmedium mit einem stetig steiler werdenden Einfallswinkel auf die Grenzfläche zur Trennschicht trifft. Erst wenn dieser Reflexionswinkel der geführten Pumpstrahlung steiler ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, dringt das Pumplicht durch die Trennschicht in den Kern und pumpt diesen. Da das Pumplicht in unterschiedlichen Winkeln in die Faser/den Stab eingekoppelt wird, dringt das Pumplicht je nach Einfallswinkel an einer anderen Stelle in den Kern ein. Somit ergibt sich über die Stablänge eine homogenere Verteilung der Absorption im Kern als dies in einer Standard-Doppelkern-Laserfaser der Fall ist, da der Kern nicht von der Stirnseite sondern gleichmäßiger durch die Mantelfläche gepumpt wird. Durch die im Vergleich zum Doppelkern-Laserfaser homogenere Verteilung des Pumplichts im aktiven Kern sind auch höhere Dotierungen des aktiven Kerns möglich, da sich die beim Pumpen im Kern deponierte Wärme gleichmäßiger über das aktive Volumen verteilt.According to the invention The active core is not pumped on the front side. The pump light will rather, by using the release layer with reduced refractive index first led only in the pumping coat. The conical shape of the pumping jacket causes the pumping beam with every reflection at the interface between pump casing and external medium with a steadily steeper angle of incidence on the interface to Separating layer meets. Only when this reflection angle of the guided pump radiation steeper than the limit angle of total reflection, penetrates the pump light through the separating layer into the core and pumps it. Because the pump light coupled at different angles in the fiber / rod is, the pump light penetrates depending on the angle of incidence on another Place in the core. Thus results over the rod length a more homogeneous distribution of absorption in the core than in a standard double-core laser fiber the case is because the core is not from the front but more evenly through the front lateral surface is pumped. By compared to the double-core laser fiber more homogeneous Distribution of the pumping light in the active core are also higher dopants of the active core possible, because the heat deposited in the core during pumping is more evenly distributed over the active volume.

Auf eine Kunststoffbeschichtung kann dabei verzichtet werden. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen werden die Produktionskosten gesenkt, da auf einen zusätzlichen Arbeitsschritt verzichtet werden kann. Zum anderen vermeidet man mögliche Hitzeprobleme, die sich durch eine mögliche Wechselwirkung der Kunststoffbeschichtung mit einem Teil der Pumpstrahlung ergibt. Durch diese Wechselwirkung kann es zu einer Erhitzung der Kunststoffbeschichtung und im ungünstigen Fall zu einer Zerstörung der Laserfaser bzw. des Laserstabes kommen. Weiterhin ergibt sich durch den Verzicht auf die Kunststoffbeschichtung bei geeigneter Wahl des Außenmediums (z. B. Wasser oder Luft) ein größerer Brechzahlsprung bzw. eine größere NA an der Grenzfläche zwischen Pumpmantel und Außenmedium als bei Standard-Doppelkern-Laserfasern. Somit ist die Verwendung von Pumpquellen mit schlechterer Strahlqualität möglich, da auch noch Strahlen im Pumpmantel geführt werden, die in einem sehr steilen Winkel auf die Grenzfläche zwischen Mantel und Außenmedium treffen.On a plastic coating can be dispensed with. this has several advantages. On the one hand, the production costs are reduced, there on an additional Step can be omitted. On the other hand one avoids possible Heat problems resulting from a possible interaction of the plastic coating with a part of the pump radiation results. Through this interaction can it causes a heating of the plastic coating and unfavorable Fall to destruction the laser fiber or the laser rod come. Furthermore results by dispensing with the plastic coating at a suitable Choice of external medium (eg. As water or air), a larger refractive index jump or a larger NA at the interface between pump casing and external medium as with standard double-core laser fibers. Thus, the use possible from pump sources with poorer beam quality, as well as rays led in the pump coat be that at a very steep angle to the interface between Coat and outer medium meet.

Außerdem ist der Öffnungswinkel der emittierten Laserstrahlung über einen weiten Bereich unabhängig von der Brechzahl des Pumpmantels einstellbar. Der Öffnungswinkel der emittierten Laserstrahlung ist nur über die NA, die sich durch die reduzierte Brechzahl der Trennschicht und die Brechzahl des aktiven Kerns ergibt, nicht aber über die Brechzahl des Pumpmantels bestimmt. Durch geeignete Wahl und Anpassung der Brechzahlen des aktiven Kerns und des Trennschicht (durch geeignete Dotanden-Konzentrationen) kann der Öffnungswinkel der emittierten Laserstrahlung beziehungsweise die NA des Laserstabes über einen weiten Bereich eingestellt werden.Besides that is the opening angle the emitted laser radiation over a wide range independently adjustable by the refractive index of the pump sheath. The opening angle The emitted laser radiation is only through the NA, which is through the reduced refractive index of the separating layer and the refractive index of the active core results, but not on the refractive index of the pumping mantle certainly. By suitable choice and adjustment of the refractive indices of active core and the separation layer (by suitable dopant concentrations) can the opening angle the emitted laser radiation or the NA of the laser rod via a wide range can be adjusted.

Es ergibt sich eine Steigerung der maximalen Pumpleistung und – effizienz durch Vergrößerung der Einkoppelfläche. Durch die sehr große Einkoppelendfläche des Pumpmantels ist im Vergleich zur kleinen Endfläche einer Standard-Doppelkern-Laserfaser eine einfachere und effektivere Einkopplung der Pumpstrahlung möglich. Somit kann auf die Verwendung von aufwendigen Einkoppeloptiken und auf die Verwendung von kostenintensiven Pumpquellen mit hoher Strahlqualität verzichtet werden.It This results in an increase in the maximum pump power and efficiency by enlargement of the Coupling surface. By the very big one Einkoppelendfläche the pump sheath is compared to the small end face of a Standard dual-core fiber laser a simpler and more effective coupling of the pump radiation possible. Consequently can be based on the use of elaborate coupling optics and on dispensed with the use of costly pump sources with high beam quality become.

Stablaser sind aufgebaut aus einem laseraktiven Stab. Um den Stab herum gibt es keine lichtführende Schicht. Beim Pumpen kommt es zu einer Erwärmung des Laserstabes. Diese Erwärmung führt zum sogenannten „Thermal Lensing” Effekt, bei dem sich durch die Erwärmung der Brechzahl des Stabes lokal ändert. Dadurch sinkt die Strahlqualität der emittierten Laserstrahlung. Im Gegensatz dazu hat ein Laserstab gemäß der Erfindung einen lichtführenden aktiven Bereich, so dass „thermal lensing” Effekte auf Grund der Mehrfachreflexionen an der Grenzfläche zur Trennschicht keine substantielle Beeinflussung der Strahlqualität bewirken. Außerdem ist der Durchmesser des konischen Laserstabes gemäß der Erfindung kleiner als der eines konventionellen Stablasers, wodurch der konische Laserstab besser gekühlt werden kann. Hierdurch werden entweder „thermal Lensing” Effekte zusätzlich unterbunden oder was wesentlicher ist, höhere Pump und Laser-Energiedichten ermöglicht.rod laser are constructed of a laser-active rod. There are around the staff there is no light-carrying Layer. When pumping, the laser rod heats up. These warming leads to so-called "thermal Lensing effect, which is due to the warming the refractive index of the rod changes locally. This reduces the beam quality the emitted laser radiation. In contrast, has a laser rod according to the invention a light-guiding active area, so that "thermal lensing "effects due to the multiple reflections at the interface to the separation layer none effect substantial influence on the beam quality. Besides that is the diameter of the conical laser rod according to the invention is smaller than that of a conventional bar laser, resulting in the conical laser rod better cooled can be. This will result in either "thermal lensing" effects additionally suppressed or what is more essential, higher pumping and laser energy densities allows.

Claims (16)

Seitengepumpter Laser, der eine Längsachse (9) aufweist, entlang der sich eine Laserzone (1, 21, 31) aus einem laseraktiven Material mit einem ersten Brechungsindex nL erstreckt, die ein stirnseitiges Auskoppelende (7) für Laserstrahlung (5) aufweist, entlang der eine Pumplichtzone (3, 23, 33) mit einem zweiten Brechungsindex nP verläuft, die ein Einkoppelende (6) für Pumplicht (8) aufweist und die von einer der Laserzone (1, 21, 31) zugewandten Mantelfläche (10) begrenzt ist, über die Pumplicht (8) in die Laserzone (1, 21, 31) gelangt, wobei die der Laserzone (1, 21, 31) zugewandte Mantelfläche (10) der Pumplichtzone (3, 23, 33) an eine Trennzone (2, 22, 32) angrenzt, die einen Brechungsindex nT aufweist, der kleiner ist als nP, so dass die Pumplichtzone (3, 23, 33) zur Führung des Pumplichts (8) geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens über einen Teil der Strecke zwischen Einkoppelende (6) und Auskoppelende (7) eine allmähliche Auskopplung des Pumplichts (8) aus der Pumplichtzone (3, 23, 33) über die Trennzone (2, 22, 32) in die Laserzone (1, 21, 31) durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen erfolgt: (a) die Pumplichtzone (3, 23, 33) weist mindestens über einen Teil ihrer Länge eine in Richtung der Längsachse (9) variierende Dicke auf, (b) die Pumplichtzone (3, 23, 33) weist mindestens über einen Teil ihrer Länge einen in Richtung der Längsachse (9) variierenden Brechungsindex nP auf, (c) die Trennzone (2, 22, 32) weist mindestens über einen Teil ihrer Länge einen in Richtung der Längsachse (9) variierenden Brechungsindex nT auf.Side-pumped laser having a longitudinal axis ( 9 ) along which a laser zone ( 1 . 21 . 31 ) of a laser-active material having a first refractive index n L , which has a front-side coupling-out end ( 7 ) for laser radiation ( 5 ), along which a pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) having a second refractive index n P which is a coupling end ( 6 ) for pump light ( 8th ) and that of one of the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) facing lateral surface ( 10 ) is limited, via the pump light ( 8th ) into the laser zone ( 1 . 21 . 31 ), wherein the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) facing lateral surface ( 10 ) of the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) to a separation zone ( 2 . 22 . 32 ), which has a refractive index n T , which is smaller than n P , so that the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) for guiding the pump light ( 8th ), characterized in that at least over part of the distance between Einkoppelende ( 6 ) and decoupling end ( 7 ) a gradual decoupling of the pump light ( 8th ) from the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) over the separation zone ( 2 . 22 . 32 ) into the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) by one or more of the following measures: (a) the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) has at least over part of its length one in the direction of the longitudinal axis ( 9 ) varying thickness, (b) the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) has at least over part of its length one in the direction of the longitudinal axis ( 9 ) varying refractive index n P , (c) the separation zone ( 2 . 22 . 32 ) has at least over part of its length one in the direction of the longitudinal axis ( 9 ) varying refractive index n T on. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die allmähliche Auskopplung des Pumplichts (8) in die Laserzone (1, 21, 31) außerdem eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen umfasst: (d) die Pumplichtzone (3, 23, 33) weist mindestens über einen Teil ihrer Länge eine Biegung auf, (e) die Pumplichtzone (3, 23, 33) weist mindestens über einen Teil ihrer Länge Streuzentren auf.Laser according to claim 1, characterized in that the gradual decoupling of the pumping light ( 8th ) into the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) also includes one or more of the following measures: (d) the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) has a bend over at least part of its length, (e) the pumping light zone (FIG. 3 . 23 . 33 ) has scattering centers at least over part of its length. Laser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennzone (2, 22, 32) unmittelbar an die Laserzone (1, 21, 31) angrenzt.Laser according to claim 1 or 2, characterized in that the separation zone ( 2 . 22 . 32 ) directly to the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) adjoins. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Trennzone (2, 22, 32) an die Pumplichtzone (3, 23, 33) und an die Laserzone (1, 21, 31) unmittelbar angrenzt und dass der Brechungsindex nT der Trennzone (2, 22, 32) kleiner als nP und kleiner als nL ist.Laser after one of the previous ones claims, characterized in that, the separation zone ( 2 . 22 . 32 ) to the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) and to the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) and that the refractive index n T of the separation zone ( 2 . 22 . 32 ) is less than n P and less than n L. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumplichtzone (3, 23, 33), die Trennzone (2, 22, 32) und die Laserzone (1, 21, 31) aus Quarzglas bestehen.Laser according to one of the preceding claims, characterized in that the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ), the separation zone ( 2 . 22 . 32 ) and the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) consist of quartz glass. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennzone (2, 22, 32) aus Quarzglas besteht, das mit Fluor dotiert ist.Laser according to one of the preceding claims, characterized in that the separation zone ( 2 . 22 . 32 ) is made of quartz glass which is doped with fluorine. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumplichtzone (3, 23, 33) mit einer der Laserzone (1, 21, 31) abgewandten Mantelfläche (11) an ein Außenmedium (4) mit einem Brechungsindex nA angrenzt, wobei nA < nT ist.Laser according to one of the preceding claims, characterized in that the pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) with one of the laser zones ( 1 . 21 . 31 ) facing away lateral surface ( 11 ) to an external medium ( 4 ) with a refractive index n A , where n A <n T. Laser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied der Brechungsindizes von nA und nT mindestens 0,03 beträgt.Laser according to claim 7, characterized in that the difference of the refractive indices of n A and n T is at least 0.03. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Auskoppelendes (7) die Brechungsindizes von Pumplichtzone (3, 23, 33) nP und Trennzone nT (2, 22, 32) möglichst gleich groß und kleiner als der Brechungsindex nL der Laserzone (1, 21, 31) sind.Laser according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the coupling-out end ( 7 ) the refractive indices of pumping light zone ( 3 . 23 . 33 ) n P and separation zone n T ( 2 . 22 . 32 ) as equal to and smaller than the refractive index n L of the laser zone ( 1 . 21 . 31 ) are. Laser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenmedium in Form eines Außenmantels (51, 61, 71) ausgebildet ist.Laser according to claim 7 or 8, characterized in that the external medium in the form of an outer jacket ( 51 . 61 . 71 ) is trained. Laser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel mit einer metallischen Oberflächenschicht (62, 72) versehen ist.Laser according to claim 10, characterized in that the outer sheath with a metallic surface layer ( 62 . 72 ) is provided. Laser nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer in Richtung der Längsachse (9) gesehen variierenden Dicke der Pumplichtzone (3) die Schichtdicke des Außenmantels (71) derart ausgelegt ist, dass sich in axialer Richtung (9) ein konstanter Außendurchmesser des Lasers ergibt.Laser according to claim 10 or 11, characterized in that in one in the direction of the longitudinal axis ( 9 ) seen varying thickness of the pumping light zone ( 3 ) the layer thickness of the outer jacket ( 71 ) is designed such that in the axial direction ( 9 ) gives a constant outer diameter of the laser. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Laserzone abgewandte Mantelfläche der Pumplichtzone mit einer Metallschicht versehen ist.Laser according to one of Claims 1 to 6, characterized that the lateral surface facing away from the laser zone of the pumping light zone with a metal layer is provided. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Laser mit einem maximalen Außendurchmesser von 2,5 mm oder weniger eine Außenschicht (51) aus einem Kunststoff und/oder aus Carbon vorgesehen ist.Laser according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of a laser with a maximum outer diameter of 2.5 mm or less, an outer layer ( 51 ) is provided from a plastic and / or carbon. Laser nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserzone, die Trennzone und oder die Pumplichtzone mikrostrukturiert ausgeführt sind.Laser according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the laser zone, the separation zone and or the pumping light zone executed microstructured are. Laser nach Anspruch 10 und einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 und 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel mikrostrukturiert ausgeführt ist.A laser according to claim 10 and one or more of claims 1 to 9 and 11 to 15, characterized in that the outer jacket executed microstructured is.
DE102007045488A 2007-09-14 2007-09-21 Side pumped laser Expired - Fee Related DE102007045488B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007045488A DE102007045488B4 (en) 2007-09-14 2007-09-21 Side pumped laser
PCT/EP2008/007664 WO2009036942A1 (en) 2007-09-14 2008-09-15 Laterally pumped optically active component and laser system

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007044086 2007-09-14
DE102007044086.5 2007-09-14
DE102007045488A DE102007045488B4 (en) 2007-09-14 2007-09-21 Side pumped laser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007045488A1 DE102007045488A1 (en) 2009-04-16
DE102007045488B4 true DE102007045488B4 (en) 2010-07-22

Family

ID=40435195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007045488A Expired - Fee Related DE102007045488B4 (en) 2007-09-14 2007-09-21 Side pumped laser

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007045488B4 (en)
WO (1) WO2009036942A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010035811B4 (en) 2010-08-30 2024-01-25 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Image sensor and method for reading an image sensor
DE102010051986B4 (en) 2010-11-19 2024-02-01 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Image sensor
EP2837072B1 (en) 2012-04-12 2020-12-23 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der Angewand Method and device for reducing mode instability in a light waveguide
WO2013160770A2 (en) * 2012-04-27 2013-10-31 Biolitec Pharma Marketing Ltd. Fiber laser system for medical applications
CN107293931B (en) * 2016-04-01 2019-07-26 中国兵器装备研究院 A kind of cladding light dissipation device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844129A1 (en) * 1978-10-10 1980-04-24 Siemens Ag Fibre laser with doped yttrium-aluminium garnet fibre - has LED and two mirrors surrounded by sheath and sleeve
US5086433A (en) * 1989-06-23 1992-02-04 Thomson-Csf Structure of illumination of a laser rod with delocalized optical sources
US5892876A (en) * 1995-10-31 1999-04-06 Alcatel Submarine Networks Optical fiber including a fluorescent dopant
WO2006021609A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Corelase Oy Optical fiber gain medium with modal discrimination of amplification

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5048026A (en) 1983-09-30 1991-09-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic amplifier
US4949346A (en) * 1989-08-14 1990-08-14 Allied-Signal Inc. Conductively cooled, diode-pumped solid-state slab laser
US7526165B2 (en) * 2004-03-19 2009-04-28 Crystal Fibre A/S Optical coupler devices, methods of their production and use
DE102004051294A1 (en) 2004-10-20 2006-04-27 Heraeus Tenevo Gmbh Method for producing a quartz glass component for a laser and laser component
US7391561B2 (en) * 2005-07-29 2008-06-24 Aculight Corporation Fiber- or rod-based optical source featuring a large-core, rare-earth-doped photonic-crystal device for generation of high-power pulsed radiation and method
DE102006019333A1 (en) 2006-04-24 2007-10-25 Heraeus Tenevo Gmbh Method and preform for producing a microstructured optical fiber and fiber obtained by the method
GB0609061D0 (en) * 2006-05-08 2006-06-14 Imp Innovations Ltd Side-pumped laser device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844129A1 (en) * 1978-10-10 1980-04-24 Siemens Ag Fibre laser with doped yttrium-aluminium garnet fibre - has LED and two mirrors surrounded by sheath and sleeve
US5086433A (en) * 1989-06-23 1992-02-04 Thomson-Csf Structure of illumination of a laser rod with delocalized optical sources
US5892876A (en) * 1995-10-31 1999-04-06 Alcatel Submarine Networks Optical fiber including a fluorescent dopant
WO2006021609A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Corelase Oy Optical fiber gain medium with modal discrimination of amplification

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007045488A1 (en) 2009-04-16
WO2009036942A1 (en) 2009-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014201504B4 (en) Cladding light stripper, method of manufacture, optical fiber amplifier and fiber laser
DE102006023976B4 (en) Single-mode propagation in optical fibers and related systems
EP1770417B1 (en) Optical fibre and manufacturing method thereof
EP1929594B1 (en) Fiber laser
WO1997012429A1 (en) Double-cored optical fibre, process for their production, double-cored fibre laser and double-cored fibre amplifier
DE102008063829B4 (en) Method for producing a cylindrical optical component made of quartz glass and optically active component obtained by the method
DE102007045488B4 (en) Side pumped laser
WO2005122345A1 (en) High-power fibre laser amplifier and fibre laser oscillator
WO2013064481A1 (en) Optical transport fibre and method for producing same
DE112019007185T5 (en) FIBER LASER PUMP REFLECTOR
DE4034059C1 (en)
DE102019216323A1 (en) OPTICAL FIBER FOR A FIBER LASER, FIBER LASER AND MANUFACTURING METHOD FOR OPTICAL FIBER FOR A FIBER LASER
DE60320270T2 (en) POLARIZATION-DEPENDENT OPTICAL FIBER AMPLIFIER
DE69924544T2 (en) fiber laser
DE10009379A1 (en) Fiber optical amplifier, has multimode dual core fiber with transversal mode selection element on it or in it near one end that suppresses higher modes than fundamental mode
WO2008000237A1 (en) Gas laser comprising an instable laser resonator and an optical fibre
DE602004005625T2 (en) Method for exciting an optical fiber amplifier
DE602004001127T2 (en) PAGE PUMPED FIBER LASER
EP1944840B1 (en) High power laser amplifier
DE19736155C2 (en) Arrangement for a compact fiber laser for generating laser radiation
EP2592704B1 (en) Laser device with a multi-mode optical waveguide comprising an optically active material
EP3039753B1 (en) Device for coupling pump light into a fibre and method for producing a device of this type
EP4165737A1 (en) Fiber amplifier or fiber laser
EP1413017B1 (en) Device for optically pumping a laser-active solid body
DE19964083C2 (en) Laser amplifier system with time-proportional frequency modulation

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: STAUDT, ARMIN, DIPL.-ING. (UNIV.), DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, 63450 HANAU, DE; INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNOLOGIEN E.V., 07745 JENA, DE; LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTWICKLUNG UND VERTRIEB VON DIODENLASERN MBH, 56218 MUELHEIM-KAERLICH, DE

Effective date: 20140904

Owner name: LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTWICKLUNG UND VE, DE

Free format text: FORMER OWNERS: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, 63450 HANAU, DE; INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNOLOGIEN E.V., 07745 JENA, DE; LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTWICKLUNG UND VERTRIEB VON DIODENLASERN MBH, 56218 MUELHEIM-KAERLICH, DE

Effective date: 20140904

Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNOLOGIEN, DE

Free format text: FORMER OWNERS: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, 63450 HANAU, DE; INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNOLOGIEN E.V., 07745 JENA, DE; LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTWICKLUNG UND VERTRIEB VON DIODENLASERN MBH, 56218 MUELHEIM-KAERLICH, DE

Effective date: 20140904

Owner name: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNO, LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTW, , DE

Effective date: 20140904

Owner name: LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTWICKLUNG UND VE, DE

Free format text: FORMER OWNER: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNO, LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTW, , DE

Effective date: 20140904

Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNOLOGIEN, DE

Free format text: FORMER OWNER: HERAEUS QUARZGLAS GMBH & CO. KG, INSTITUT FUER PHOTONISCHE TECHNO, LASERLINE GESELLSCHAFT FUER ENTW, , DE

Effective date: 20140904

R082 Change of representative

Representative=s name: STAUDT, ARMIN, DIPL.-ING. (UNIV.), DE

Effective date: 20140904

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee