DE10393190T5 - Thin disk laser with a large numerical aperture pump source - Google Patents
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Abstract
Optisches
System mit:
einer Hochleistungs-Diodenpumpquelle;
einem
dünnen
scheibenförmigen
Verstärkungsmedium; und
einem
zwischen der Diodenpumpquelle und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium
angeordneten optischen Koppler, wobei der optische Koppler einen
auf das dünne
scheibenförmige
Verstärkungsmedium
auftreffenden Lichtstrahl mit einer großen numerischen Apertur erzeugt.Optical system with:
a high power diode pump source;
a thin disk-shaped gain medium; and
an optical coupler disposed between the diode pumping source and the thin disc-shaped gain medium, wherein the optical coupler generates a light beam having a large numerical aperture incident on the thin disc-shaped gain medium.
Description
Bereich der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dünnes scheibenförmiges Verstärkungsmedium für Laser und Verstärker und insbesondere ein optisches System zum Pumpen des Verstärkungsmediums mit einem Lichtstrahl mit großer numerischer Apertur.The The present invention relates to a thin disk-shaped gain medium for lasers and amplifier and in particular, an optical system for pumping the gain medium with a ray of light with big numerical aperture.
Beschreibung der verwandten TechnikDescription of the related technology
Weil Diodenlaser und Diodenlaser-Arrays immer leistungsstärker geworden sind, wurden auch leistungsstärkere diodengepumpte Halbleiterlaser möglich. Es sind viele Techniken vorgeschlagen worden, um das Pumplicht von mehreren Hochleistungsdiodenbarren oder Diodenbarren-Arrays effizient in das Festkörper- oder Halbleiter-Verstärkungsmedium zu koppeln. Es ist wünschenswert, einen Hochleistungslaser zu konstruieren, der außerdem eine gute Modusqualität besitzt, wobei dies bei zunehmenden Laserleistungen ein Problem darstellt. Eine Technik, durch die sowohl eine hohe Leistung als auch eine gute Modusqualität erhalten wird, ist die im Patent Nr. 5553088 von Brauch, Giesen, Voss und Wittig und in Optics Leiters, Bd. 20, Seite 713 (1995) beschriebene dünne Scheibenlaserkonfiguration.Because Diode lasers and diode laser arrays have become increasingly powerful were, were also more powerful diode-pumped semiconductor laser possible. Many techniques have been proposed to reduce the pumping light of several high performance diode bars or diode bar arrays efficiently into the solid state or semiconductor gain medium to pair. It is desirable to construct a high power laser, which also has a good mode quality, this being a problem with increasing laser powers. A technique that gives both high performance and high performance good mode quality is obtained in the patent no. 5553088 of custom, Giesen, Voss and Wittig and in Optics Leiters, Vol. 20, page 713 (1995) thin disk laser configuration.
In der dünnen Scheibenkonfiguration ist das Verstärkungsmedium typischerweise eine Scheibe mit einem Durchmesser von einigen Millimetern und mit einer Dicke von nur wenigen hundert Mikrometern. Sie ist an einem Kühlkörper auf einer Kühlfläche befestigt. Diese Kühlfläche ist beschichtet, um sowohl das Pumplicht als auch das Laserlicht zu reflektie ren. Daher hat der dünne Scheibenlaser eine endgepumpte Konfiguration, bei der das Pumplicht und das Laserlicht kollinear ausgerichtet sind. Wenn der Pumpmodus und der Lasermodus bezüglich der Größe angepaßt sind, kann ohne Wirkungsgradverlust eine ziemlich gute Modusqualität erhalten werden. Dies ist bei endgepumpten Konfigurationen typisch und steht im Gegensatz zu seitlich gepumpten Konfigurationen. Wenn die Scheibe dünn genug ist, wird die Kühlung eindimensional sein, und der Wärmegradient wird ebenfalls kollinear mit dem Laserstrahl ausgerichtet sein. Dadurch wird die thermische Linsenwirkung quer über den Strahl ziemlich gering sein. Dies steht im Gegensatz zu den meisten endgepumpten Konfigurationen, bei denen die thermische Linsenwirkung wesentlich ist und durch die Konstruktion des Laserhohlraums teilweise kompensiert werden muß.In the thin one Disk configuration is typically the gain medium a disc with a diameter of a few millimeters and with a thickness of only a few hundred microns. She is at one Heat sink on attached to a cooling surface. This cooling surface is coated to both the pump light and the laser light Therefore, the thin one has Disk laser is an end-pumped configuration in which the pump light and the laser light are collinearly aligned. When the pumping mode and the laser mode re adapted to the size, can get a pretty good mode quality without loss of efficiency become. This is typical and stands for end-pumped configurations unlike laterally pumped configurations. If the disc thin enough is, the cooling is be one-dimensional, and the thermal gradient will also be collinear with the laser beam. As a result, the thermal lensing effect across the beam will be quite low. This is in contrast to most end-pumped configurations, where the thermal lensing effect is essential and through the design of the laser cavity are partially compensated got to.
Die dünne Scheibenkonfiguration ist jedoch komplexer, weil das Pumplicht das Verstärkungsmedium mehrfach durchlaufen muß. In einem Artikel mit dem Titel "Pumping schemes for multi-kW thin disk lasers" von Erhard, Karszewski, Stewen, Giesen, Contag und Voss in Proceedings of Advanced Solid State Lasers conference 2000, OSA Trends in Optics and Photonics Series, Bd. 34, Seite 78 wird beschrieben, daß: "für Quasi-Drei-Niveau-Systeme, wie Yb:YAG, auch die Resorption der Laserwellenlänge im laseraktiven Medium eine wichtige Rolle spielt. Durch Erhöhen der Pumpabsorption in einer endgepumpten Konfiguration durch Erhöhen der Länge des laseraktiven Mediums nehmen auch Resorptionsverluste für die Laserwellenlänge zu.The thin disc configuration however, is more complex because the pump light is the gain medium must go through several times. In an article titled "Pumping for multi-kW thin disk lasers "by Erhard, Karszewski, Stewen, Giesen, Contag and Voss in Proceedings of Advanced Solid State Laser Conference 2000, OSA Trends in Optics and Photonics Series, Vol. 34, page 78 it is described that: "for quasi-three-level systems, Like Yb: YAG, also the absorption of the laser wavelength in the laser-active medium plays an important role. By increasing the pump absorption in one end-pumped configuration by increasing the length of the laser-active medium also absorb absorption losses for the laser wavelength.
Daher ist der Gesamtwirkungsgrad in einer derartigen Konfiguration begrenzt. Der Weg zu einem höheren Wirkungsgrad liegt in der Verminderung der Resorptionsverluste durch Vermindern der Länge des Kristalls und/oder durch Reduzieren der Dotiermaterialkonzentration, während gleichzeitig die Absorption der Pumpstrahlung auf einem hohen Wert gehalten wird. In einer endgepumpten Konfiguration kann dies nur dadurch erreicht werden, daß die Pumpstrahlung wie bei der dünnen Scheibenkonfiguration das Medium mehrfach durchläuft." Die Autoren zeigen weiterhin auf, daß die Erhöhung der Anzahl der Durchgänge des Pumplichts durch das Medium zu einem höheren Wirkungsgrad führt, wenn dünnere Kristalle verwendet werden.Therefore the overall efficiency is limited in such a configuration. The way to a higher one Efficiency is due to the reduction of absorption losses Decreasing the length of the Crystal and / or by reducing the dopant concentration, while at the same time keeping the absorption of the pump radiation at a high level becomes. In an end-pumped configuration, this can only be done be achieved that the pump radiation like the thin one Disc configuration repeatedly passes through the medium. "The authors continue to show that the increase in the Number of passes the pump light through the medium leads to a higher efficiency, if thinner crystals be used.
Es existieren weitere Gründe für die mehreren Durchgänge des Pumplichts. Die Scheiben müssen dünn gehalten werden, um die eindimensionale Kühlung zu gewährleisten. Außerdem ist die Bruchgrenze der Scheibendicke umgekehrt proportional. Die maximale Dotierungskonzentration und damit die maximale Absorption ist für die meisten Verstärkungsmedien nachteilig begrenzt. Eines der Verstärkungsmedien mit der stärksten Absorption ist Nd:YVO4 (Vanadat). Vanadat ist ein 4-Niveau-Laser, so daß eine vollständige Absorption des Pumplichts optimal ist. Unter Verwendung von Vanadat mit einer Dotierungskonzentration von 1 Atom-% sind vier Durchgänge des Pumplichts und eine 400 μm dicke Scheibe erforderlich, um 86% der Pumplichtstrahlung zu absorbieren. Es sind höhere Nd-Dotierungskonzentrationen in Vanadat möglich, die allerdings zu einer verminderten Lebensdauer und einem verminderten Wirkungsgrad führen.There are other reasons for the multiple passes of the pump light. The slices must be kept thin to ensure one-dimensional cooling. In addition, the fracture limit of the slice thickness is inversely proportional. The maximum doping concentration and thus the maximum absorption is adversely limited for most amplification media. One of the strongest absorption gain media is Nd: YVO 4 (vanadate). Vanadate is a 4-level laser, so that complete absorption of the pump light is optimal. Using vanadate with a doping concentration of 1 atomic%, four passes of the pumping light and a 400 μm thick disk are required to absorb 86% of the pumping light radiation. Higher Nd doping concentrations in vanadate are possible, but these lead to a reduced lifetime and a reduced efficiency.
In den letzten Jahren konzentrierten sich die Arbeiten auf Konstruktionen zum Erreichen einer großen Anzahl von Durchgängen für das Pumplicht. In Konstruktionen, in denen 16 Durchgänge für das Pumplicht verwendet werden, wird das Licht von den Diodenbarren typischerweise in ein Faserbündel mit einer numerischen Apertur (NA) von 0,1 gekoppelt. Dieses Pumplicht wird durch einen Spiegel auf die Scheibe abgebildet. Das übrige Pumplicht wird durch einen anderen Spiegel gesammelt und auf die Scheibe zurück abgebildet. Dann wird eine Serie von acht Spiegeln verwendet, um 16 Durchgänge des Pumplichts durch das Verstärkungsmedium zu erhalten. Jeder der Spiegel muß ausreichend groß sein, um den Pumplichtstrahl mit einer numerischen Apertur von 0,1 aufzufangen.In recent years, work has concentrated on constructions for achieving a large number of passes for the pump light. In constructions where 16 passes are used for the pump light, the light from the diode bars is typically coupled into a fiber bundle with a numerical aperture (NA) of 0.1. This pump light is reflected by a mirror on the disc. The remaining pump light is collected by another mirror and imaged back onto the disc. Then there will be a series of eight Mirroring used to obtain 16 passes of the pump light through the gain medium. Each of the mirrors must be sufficiently large to capture the pumping light beam with a numerical aperture of 0.1.
Gemäß einer alternativen Konfiguration wird ein großer Parabolspiegel verwendet, wobei acht verschiedene Segmente dieses Spiegels die acht getrennten Spiegel der vorstehend erwähnten Konfiguration ersetzen. Jedes Segment des Parabolspiegels muß nun eine numerische Apertur von 0,1 aufweisen. Hierfür ist eine hellere Pumpquelle (numerische Apertur < 0,1) oder ein parabolischer Spiegel mit einer größeren numerischen Apertur erforderlich. Durch eine hellere Pumpquelle kann die gleiche Strahlfleckgröße mit einer geringeren numerischen Apertur oder alternativ eine kleinere Strahlfleckgröße mit der gleichen numerischen Apertur erzeugt werden.According to one alternative configuration uses a large parabolic mirror, where eight different segments of this mirror are the eight separate ones Mirror of the aforementioned Replace configuration. Each segment of the parabolic mirror must now have a numerical aperture of 0.1. This is a lighter pump source (numerical aperture <0.1) or a parabolic mirror with a larger numerical aperture required. By a brighter pump source may have the same spot size with one lower numerical aperture or alternatively a smaller beam spot size with the same numerical aperture are generated.
In jüngster Zeit sind zwei stöchiometrische Materialien vorgeschlagen worden, die Yb in der Kristallmatrix aufweisen. Das erste Material, YbAG, ist der YAG-Wirts- oder Grundkristall, wobei das gesamte Yttrium durch Ytterbiuum ersetzt ist. Dieser Kristall ist daher Yb:YAG mit einer 100%-igen Yb-Dotierung. Es ist in "Laser demonstration of YbAG and Materials properties of highly doped Yb:YAG" von Patel, Honea, Speth, Payne, Hutcheson and Equall in IEEE Journal of Quantum Electronics, Bd. 37, Seite 135 (2001) beschrieben. Es hat sich gezeigt, daß in YbAG durch eine 100%-ige Dotierung des YAG mit Yb trotzdem ein guter Laserkristall erhalten werden kann, dessen Lebensdauer nicht wesentlich vermindert ist. Wesentlich ist, daß das gesamte Pumplicht in einer Scheibe mit einer Dicke von 300 μm be einem einzigen Durchgang absorbiert werden kann.In recently, Time is two stoichiometric materials have been proposed which have Yb in the crystal matrix. The first material, YbAG, is the YAG host or basic crystal, where the entire yttrium is replaced by ytterbiuum. This crystal is therefore Yb: YAG with a 100% Yb doping. It is in "Laser demonstration of YbAG and Materials properties of highly doped Yb: YAG "by Patel, Honea, Speth, Payne, Hutcheson and Equall in the IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 37, page 135 (2001). It has been shown that in YbAG nevertheless a good one by a 100% doping of the YAG with Yb Laser crystal can be obtained, whose life is not essential is reduced. It is essential that the entire pump light in one Disc with a thickness of 300 microns be absorbed in a single pass.
Ein als KYbW bezeichneter zweiter stöchiometrischer Kristall basiert auf einem KYW-Wirts- oder Grundkristall, wobei das gesamte Yttrium durch Ytterbium ersetzt ist. Er ist in "Laser operation of the new stoichiometric crystal KYb(WO4)2" von Klopp et al. in Applied Physics B, Bd. 74, Seite 185 (2002) beschrieben. Die berechnete Absorptionslänge in KYbW ist kleiner als 20 μm.A second stoichiometric crystal, designated KYbW, is based on a KYW host or base crystal, with all yttrium replaced by ytterbium. It is described in "Laser operation of the new stoichiometric crystal KYb (WO 4 ) 2" by Klopp et al. in Applied Physics B, Vol. 74, page 185 (2002). The calculated absorption length in KYbW is less than 20 μm.
Diese hochdotierten stöchiometrischen Materialien eröffnen neue Möglichkeiten. Eine besteht darin, weiterhin mehrere Durchgänge des Pumplichts und dünnere Scheiben zu verwenden. Dadurch wird die Kühlung verbessert. Die andere Möglichkeit besteht darin, einfachere und kostengünstigere Systeme zu konstruieren. Bisher sind aufgrund der Probleme bei der Verwendung von Spiegeln mit großer numerischer Apertur bei einem Pumpvorgang mit mehreren Durchgängen keine Pumpverfahren mit größerer numerischer Apertur für dünne Scheibensysteme vorgeschlagen worden. Pumpverfahren mit großer numerischer Apertur besitzen jedoch mehrere Vorteile, insbesondere hinsichtlich der Verminderung der Komplexität und Kostensenkungen.These highly doped stoichiometric Open up materials New opportunities. One is to continue several passes of the pump light and thinner slices to use. This will cause the cooling improved. The other possibility is to design simpler and less expensive systems. So far, due to the problems with using mirrors with big ones numerical aperture in a multi-pass pumping operation none Pumping method with larger numerical Aperture for thin disc systems proposed Service. Pumping method with large numerical Aperture, however, have several advantages, especially with regard to the reduction of complexity and cost reductions.
Ein erster Vorteil von Pumpverfahren mit größerer numerischer Apertur besteht darin, daß weniger helle Pumpquellen verwendbar sind. Pumpverfahren mit größerer numerischer Apertur sind in Verbindung mit dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedien geeignet, weil der Pumplichtstrahl innerhalb der Verstärkungsmedien nicht divergiert. Diese weniger hellen Pumpquellen können Diodenstapel oder Stacks und Dioden-Arrays mit weniger strahlformenden optischen Komponenten sein. Typische strahlformende optische Komponenten sind beispielsweise Kollimationslinsen mit fester Achse auf jedem Diodenbarren, Strahlformer, die die Strahlqualität in der horizontalen und in der vertikalen Richtung umwandeln, um den Pumplichtstrahl symmetrisch zu machen, und polarisierende optische Komponenten, die es ermöglichen, zwei Diodenstapel oder Stacks mit entgegengesetzter Polarisierung zu kombinieren. Jede diese strahlformenden optischen Komponenten trägt zwar dazu bei, die Helligkeit der Pumpquelle zu gewährleisten, die Kosten und die Komplexität der Pumpquelle nehmen jedoch zu.One First advantage of pumping method with larger numerical aperture is in that less bright pump sources are used. Pumping method with larger numerical Aperture are in conjunction with thin ones discoid gain media suitable because of the pumping light beam within the gain media not diverged. These less bright pump sources can be diode stacks or stacks and diode arrays with less jet-forming optical components. typical Beam-shaping optical components are, for example, collimating lenses with fixed axis on each diode bar, beam former, the beam quality in the horizontal and convert in the vertical direction to the pumping light beam symmetrical and polarizing optical components, which make it possible two diode stacks or stacks with opposite polarization to combine. Although each of these beam-shaping optical components contributes to ensure the brightness of the pump source, the cost and the complexity however, the pump source is increasing.
Zweitens können an Stelle von Abbildungssystemen nichtabbildende Konzentratoren verwendet werden. Es können Linsenröhren oder hohltrichterförmige Konzentratoren verwendet werden. Diese nichtabbildenden Konzentratoren wandeln einen großen Strahl mit einer geringen numerischen Apertur von einem Diodenstapel in einen kleineren Strahl mit einer größeren numerischen Apertur um. Dadurch kann ein großer Diodenstapel mit einer Fläche von typischerweise 1 cm2 mit einem Zwischenraum zwischen den Diodenbarren für eine wirksame Kühlung verwendet werden. Der Konzentrator kann die Strahlgröße um einen Faktor 4 oder 5 vermindern, die numerische Apertur des Strahls wird jedoch um den gleichen Faktor zunehmen. Ein hohltrichterförmiger Konzentrator ist die bevorzugte Ausführungsform, wenn der Pumplichtstrahl mit minimalen Kosten zum Verstärkungsmedium geleitet werden soll.Second, non-imaging concentrators can be used instead of imaging systems. Lens tubes or hollow funnel-shaped concentrators can be used. These non-imaging concentrators convert a large beam with a small numerical aperture from a diode stack into a smaller beam with a larger numerical aperture. As a result, a large diode stack with an area of typically 1 cm 2 with a gap between the diode bars can be used for effective cooling. The concentrator can reduce the beam size by a factor of 4 or 5, but the numerical aperture of the beam will increase by the same factor. A hollow funnel-shaped concentrator is the preferred embodiment when the pumping light beam is to be directed to the gain medium at a minimal cost.
Drittens kann Licht von mehreren Pumpquellen von verschiedenen Winkeln auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffen. Dadurch kann der Pumplichtfleck von einzelnen Diodenbarren von mehreren Richtungen auf das Verstärkungsmedium ausgerichtet werden. Dadurch kann die Wärme von diesen separaten Diodenbarren einfacher abgeleitet werden. Um die Leistung zu erhöhen können auch mehrere um die Scheibe herum angeordnete Diodenstapels verwendet werden. Jeder Diodenstapel weist seinen eigenen Koppler auf und würde der Scheibe den Pumplichtstrahl von einer anderen Richtung zuführen.thirdly can pick up light from multiple pump sources from different angles the thin one discoid gain medium incident. This allows the pump light spot of individual diode bars be aligned from several directions to the gain medium. This can heat derived from these separate diode bars easier. Around to increase the performance can also used a plurality of arranged around the disc diode stack become. Each diode stack has its own coupler and would be the Slice the pumping light beam from another direction.
Es besteht Bedarf für ein verbessertes optisches System mit einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium und für Verfahren für seine Verwendung. Es besteht ferner Bedarf für ein optisches System mit einem diodengepumpten dünnen schei benförmigen Verstärkungsmedium, in dem eine Pumptechnik mit einer großen numerischen Apertur verwendet wird, um die Kosten und die Komplexität zu vermindern, und für ein Verfahren für seine Verwendung.It there is a need for an improved optical system with a thin disk-shaped gain medium and for Procedure for its use. There is also a need for an optical system with a diode-pumped thin failed Gain medium, in which a pumping technique with a large numerical aperture is used is to reduce the cost and complexity, and for a procedure for his Use.
Kurze Beschreibung der ErfindungShort description of invention
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen diodengepumpten Laser mit einer hohen Leistung und eine gute Modusqualität und Verfahren zu seiner Verwendung bereitzustellen.Therefore It is an object of the present invention to provide a diode pumped High-power lasers and good mode quality and process to provide for its use.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach konstruierten und kostengünstigen diodengepumpten Laser mit einer hohen Leistung und einer guten Modusqualität und Verfahren zu seiner Verwendung bereitzustellen.It Another object of the present invention is to provide a simple constructed and cost-effective diode-pumped lasers with high power and good mode quality and process to provide for its use.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein optisches System gelöst, das eine Hochleistungs-Diodenpumpquelle und ein dünnes scheibenförmiges Verstärkungsmedium aufweist. Ein optische Koppler ist zwischen der Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordnet. Der optische Koppler erzeugt einen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Lichtstrahl mit einer großen numerischen Apertur.These and other objects of the present invention are achieved by a solved optical system, a high power diode pump source and a thin disk amplification medium having. An optical coupler is between the diode pump source and a thin one discoid gain medium arranged. The optical coupler creates one onto the thin disc-shaped gain medium incident light beam with a large numerical aperture.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein optisches System bereitgestellt, das mindestens eine erste und eine zweite Hochleistungs-Diodenpumpquelle aufweist, die einen ersten und einen zweiten Pumplichtstrahl erzeugen. Es wird ein dünnes scheibenförmiges Verstärkungsmedium bereitgestellt. Ein optischer Koppler ist zwischen jeder der Diodenpumpquellen und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordnet. Der erste und der zweite Pumplichtstrahl treffen von verschiedenen Richtungen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auf.According to one another embodiment the present invention provides an optical system, the at least one first and one second high power diode pump source comprising a first and a second pumping light beam. It's going to be a thin one disc-shaped gain medium provided. An optical coupler is between each of the diode pump sources and the thin one discoid Amplification medium arranged. The first and second pumping light beams hit from different directions on the thin disk-shaped gain medium on.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Pumpen eines dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums zum Erzeugen eines Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahls von einer Pumpquelle bereitgestellt. Der Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahl durchläuft einen zwischen der Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordneten optischen Koppler. Der optische Koppler erzeugt einen Ausgangslichtstrahl mit einer großen numerischen Apertur. Der Ausgangslichtstrahl mit einer großen numerischen Apertur trifft auf eine Lichtauftrefffläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums auf.According to one another embodiment The present invention provides a method of pumping a thin disk-shaped gain medium for generating a high power diode pump light beam from a Pump source provided. The high-power diode pump light beam passes through one between the diode pumping source and a thin disc-shaped gain medium arranged optical coupler. The optical coupler generates a Output light beam with a large numerical aperture. Of the Output light beam with a large numerical aperture hits a light striking surface of the thin one discoid gain medium on.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten von Materialien bereitgestellt, wie beispielsweise für eine Mikrobearbeitung, die schnelle Herstellung von Prototypen (Rapid Prototyping), Glühprozesse, Ablations- oder Abschmelzungsprozesse, das Einleiten chemischer Prozesse, medizinische Anwendungen und ähnliche, in denen ein Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahl von einer Pumpquelle erzeugt wird. Der Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahl durchläuft einen zwischen der Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordneten optischen Koppler. Der optische Koppler erzeugt einen Ausgangslichtstrahl mit einer großen numerischen Apertur. Der Ausgangslichtstrahl mit der großen numerischen Apertur trifft auf die Lichtauftrefffläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums auf, um einen Ausgangslichtstrahl zu erzeugen. Der Ausgangslichtstrahl wird auf einen zu bearbeitenden Artikel gerichtet.According to one another embodiment The present invention provides a method for processing Materials provided, such as for a micromachining, the rapid production of prototypes (rapid prototyping), annealing processes, Ablation or Abmelzungsprozesse, the introduction of chemical Processes, medical applications and similar involving a high power diode pump light beam is generated by a pump source. The high power diode pump light beam goes through one between the diode pumping source and a thin disc-shaped gain medium arranged optical coupler. The optical coupler generates a Output light beam with a large numerical aperture. Of the Output beam with the big one numerical aperture hits the light incident surface of the thin discoid gain medium to generate an output light beam. The output light beam is directed to an article to be processed.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Pumpen eines dünnen schei benförmigen Verstärkungsmediums bereitgestellt. Ein erster und ein zweiter Pumplichtstrahl werden durch eine erste und eine zweite Pumpquelle erzeugt. Der erste und der zweite Pumplichtstrahl durchlaufen jeweils einen zwischen der Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordneten optischen Koppler, um einen ersten und einen zweiten Ausgangslichtstrahl zu erzeugen. Der erste und der zweite Ausgangslichtstrahl treffen von verschiedenen Richtungen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auf.According to one another embodiment The present invention provides a method of pumping a thin disk benförmigen gain medium provided. Be a first and a second pumping light beam generated by a first and a second pump source. The first and the second pumping light beam each pass through one between the Diode pump source and a thin discoid gain medium arranged optical coupler to a first and a second output light beam to create. The first and the second output light beam meet from different directions onto the thin disc-shaped gain medium on.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of characters
Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Gemäß
Die
Pumpquelle
In
verschiedenen Ausführungsformen
ist die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium
Der
optische Koppler
Der
optische Koppler
Das
dünne schichtförmige Verstärkungsmedium
Durch
ein Verbindungsmaterial
Das
dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium
Erfindungsgemäß können Beschichtungen hergestellt werden, die für eine große numerische Apertur des Pumplichtstrahls geeignet sind. Derartige Beschichtungen können sowohl für die Pumplichtstrahlung von den Dioden als auch für die durch das optische System emittierte Laserlichtstrahlung geeignet sein.According to the invention, coatings can be produced be that for a big numerical aperture of the pumping light beam are suitable. such Coatings can as well as the pump light radiation from the diodes as well as those through the optical system be emitted laser light radiation suitable.
Eine
Antireflexionsbeschichtung auf der Lichtauftrefffläche des
Verstärkungsmediums
kann aus einer einzelnen Magnesiumfluoridschicht bestehen. Sie kann
auch aus mehreren dielektrischen Schichten bestehen.
Es
kann außerdem
vorteilhaft sein, ein dickeres Medium mit der Oberseite eines dünnen scheibenförmigen Mediums
Eine
hochgradig reflektierende Beschichtung auf der reflektierenden Fläche des
dünnen
scheibenförmigen
Verstärkungsmediums
Wenn
die optischen Systeme
Wenn
die optischen Systeme
Die
optischen Systeme
Außerdem können diodengepumpte
Systeme
Die vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient lediglich zur Erläuterung und Darstellung. Die Erfindung soll dadurch nicht auf die präzisen dargestellten Strukturen beschränkt werden. Für Fachleu te ist offensichtlich, daß innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung zahlreiche Modifikationen und Änderungen und äquivalente Ausführungsformen möglich sind.The above description of a preferred embodiment of the invention is used for explanation only and presentation. The invention should not be limited to the precise illustrated Structures limited become. For It will be obvious to those skilled in the art that, within the scope of the appended claims Scope of the invention numerous modifications and changes and equivalents embodiments possible are.
ZusammenfassungSummary
Durch die vorliegende Erfindung wird ein optisches System mit einer Hochleistungs-Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium bereitgestellt. Ein optischer Koppler ist zwischen der Diodenpumpquelle und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordnet. Der optische Koppler erzeugt einen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Lichtstrahl mit einer großen numerischen Apertur.The present invention provides an optical system having a high power diode pumping source and a thin disk-shaped gain medium. An optical one Coupler is disposed between the diode pumping source and the thin disc-shaped gain medium. The optical coupler generates a light beam having a large numerical aperture incident on the thin disc-shaped gain medium.
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