DE10393190T5 - Thin disk laser with a large numerical aperture pump source - Google Patents

Thin disk laser with a large numerical aperture pump source Download PDF

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James D. Palo Alto Kafka
Dirk Sutter
Paul Menlo Park Davis
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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.

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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

1 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems mit einer Diodenpumpquelle, einem Koppler, einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium und einem Kühlkörper; 1 Fig. 12 is a schematic diagram showing an embodiment of an optical system according to the present invention having a diode pumping source, a coupler, a thin disc-shaped gain medium, and a heat sink;

2 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems mit zwei Diodenpumpquellen, die jeweils einen Koppler aufweisen, und ein dünnes scheibenförmiges Verstärkungsmedium; 2 Fig. 12 is a schematic diagram showing an embodiment of an optical system according to the present invention having two diode pumping sources each having a coupler and a thin disk-shaped gain medium;

3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindungsgemäßen mit einer Diodenpumpquelle, einem Koppler und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium, wobei Pumplicht das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium unter Verwendung eines einzelnen Spiegels zum Zurücklenken des Pumplichts auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium viermal durchläuft; 3 Figure 12 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention having a diode pumping source, a coupler, and a thin disc-shaped gain medium, pump light passing through the thin disc-shaped gain medium four times using a single mirror to redirect the pump light onto the thin disc-shaped gain medium;

4 zeigt das berechnete Reflexionsvermögen einer Antireflexionsbeschichtung als Funktion der Wellenlänge und des Winkels; 4 shows the calculated reflectivity of an antireflection coating as a function of wavelength and angle;

5 zeigt das berechnete Reflexionsvermögen einer stark reflektierenden Beschichtung als Funktion der Wellenlänge und des Winkels. 5 shows the calculated reflectivity of a highly reflective coating as a function of wavelength and angle.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Gemäß 1 weist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems 10 eine Hochleistungs-Diodenpumpquelle 12 und ein dünnes scheibenförmiges Verstärkungsmedium 14 auf. Ein Beispiel eines dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums ist im US-Patent Nr. 5553088 dargestellt, auf das hierin durch Verweis Bezug genommen wird. Ein optischer Koppler 16 ist zwischen der Diodenpumpquelle 12 und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 14 angeordnet. Geeignete Abstände zwischen der Diodenpumpquelle 12 und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 14 liegen im Bereich von 10 bis 200 cm, wobei die Länge einer gegebenenfalls vorhandenen zugeordneten Faser nicht hinzugerechnet ist. Der optische Koppler 16 erzeugt einen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 14 auftreffenden Lichtstrahl 18 mit einer großen numerischen Apertur.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS 1 shows an embodiment of an optical system according to the invention 10 a high power diode pump source 12 and a thin disc-shaped gain medium 14 on. An example of a thin disk-shaped gain medium is disclosed in US Pat. 5553088 which is incorporated herein by reference. An optical coupler 16 is between the diode pump source 12 and the thin disc-shaped gain medium 14 arranged. Suitable distances between the diode pump source 12 and the thin disc-shaped gain medium 14 are in the range of 10 to 200 cm, the length of an optionally present associated fiber is not added. The optical coupler 16 creates one on the thin disk-shaped gain medium 14 incident light beam 18 with a large numerical aperture.

Die Pumpquelle 12 kann aus einem oder mehreren Diodenbarren, einer linearen Anordnung von Diodenbarren oder vorzugsweise aus einem vertikalen Stapel von Diodenbarren bestehen und eine Leistung von mindestens 50 W und bevorzugter von mindestens 200 W aufweisen.The pump source 12 may consist of one or more diode bars, a linear array of diode bars, or preferably a vertical stack of diode bars, having a power of at least 50W and more preferably at least 200W.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 14 auftreffenden Lichtstrahls 18 größer als 0,35, größer als 0,4, größer als 0,5, usw.In various embodiments, the numerical aperture of the thin disc-shaped gain medium is 14 incident light beam 18 greater than 0.35, greater than 0.4, greater than 0.5, etc.

Der optische Koppler 16 kann ein nichtabbildender Konzentrator sein, der beispielsweise eine Linsenröhre, ein hohltrichterförmiger Konzentrator oder eine ähnliche Ein richtung sein kann. Ein Beispiel eines geeigneten trichterförmigen Konzentrators ist in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/401146 , eingereicht am 22. September 1999 beschrieben, auf die hierin durch Verweis Bezug genommen wird. Der optische Koppler 16 kann außerdem eine zylindrische Linse zum Kollimieren einer festen Achsendivergenz der Pumpquelle 12, eine Kombination aus mehreren zylindrischen Linsen, usw. sein. Der optische Koppler 16 kann außerdem ein Strahlformer, ein Polarisationsstrahlkombinierer, ein Wellenlängenstrahlkombinierer, ein Strahlhomogenisator oder eine ähnliche Einrichtung sein. Der Strahlformer wandelt die Qualität des Strahls 18 in der horizontalen und in der vertikalen Richtung um, um den Strahl 18 symmetrisch zu machen. Der Strahlformer kann aus einer Anordnung von Mikrospiegeln, einem Stapel von Platten oder einem Paar Spiegel bestehen, wie im US-Patent Nr. 5825551 dargestellt ist, auf das hierin durch Verweis Bezug genommen wird. In einer Ausführungsform wandelt der optische Koppler 16 einen großen Lichtstrahl mit einer geringen numerischen Apertur von beispielsweise 0,1 von der Diodenpumpquelle 12 in einen kleineren Lichtstrahl mit einer großen numerischen Apertur von beispielsweise 0,2 bis 0,5 um.The optical coupler 16 may be a non-imaging concentrator, which may be, for example, a lens tube, a hollow funnel-shaped concentrator or a similar device A. An example of a suitable funnel-shaped concentrator is disclosed in U.S. Patent Application Serial Number 09/401146 , filed September 22, 1999, incorporated herein by reference. The optical coupler 16 may also include a cylindrical lens for collimating a fixed axis divergence of the pump source 12 , a combination of several cylindrical lenses, etc. The optical coupler 16 may also be a beamformer, a polarization beam combiner, a wavelength beam combiner, a beam homogenizer, or similar device. The beamformer converts the quality of the beam 18 in the horizontal and in the vertical direction, around the beam 18 to make symmetrical. The beamformer may consist of an array of micromirrors, a stack of plates, or a pair of mirrors as disclosed in US Pat. 5825551 which is incorporated herein by reference. In one embodiment, the optical coupler converts 16 a large light beam with a small numerical aperture of, for example, 0.1 from the diode pump source 12 into a smaller light beam having a large numerical aperture of, for example, 0.2 to 0.5 μm.

Der optische Koppler 16 kann derart ausgewählt werden, daß die Größe des Lichtstrahls von der Diodenpumpquelle 12 um einen Faktor von mindestens 2 und bevorzugter von 3 oder 4 reduziert wird. Die numerische Apertur des Lichtstrahls von der Diodenpumpquelle 12 nimmt dadurch um einen Faktor von mindestens 2 und bevorzugter von 3 oder 4 zu.The optical coupler 16 may be selected such that the size of the light beam from the diode pumping source 12 is reduced by a factor of at least 2, and more preferably 3 or 4. The numerical aperture of the light beam from the diode pump source 12 thereby increases by a factor of at least 2, and more preferably 3 or 4.

Das dünne schichtförmige Verstärkungsmedium 14 kann verschiedene Formen haben, z. B. die Form einer dünnen runden Platte oder einer dünnen quadratischen Platte. Das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 14 weist eine Lichtauftrefffläche 22 und eine Kühlfläche 24 auf. Die Lichtauf trefffläche 22 ist die Fläche, durch die der Lichtstrahl 18 einfällt, und die Kühlfläche 24 ist die Fläche, über die die Wärme abgeleitet wird. Die Lichtauftrefffläche 22 und die Kühlfläche 24 sind typischerweise entgegengesetzte Seiten des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums 14, sie können jedoch auch die gleiche Fläche sein, wenn ein transparentes Kühlkörpermaterial, z. B. undotiertes YAG, verwendet wird. Die Abmessungen des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 14 können derart sein, daß die Dicke wesentlich kleiner ist als die Öffnung oder Blende. Beispiele geeigneter Größen sind eine Öffnung oder Blende von 2 bis 50 mm und eine Dicke von 10 bis 500 μm.The thin layered reinforcement medium 14 can have different shapes, eg. B. the shape of a thin round plate or a thin square plate. The thin disk-shaped gain medium 14 has a light incident surface 22 and a cooling surface 24 on. The Lichtauf contact surface 22 is the area through which the light beam passes 18 and the cooling surface 24 is the area over which the heat is dissipated. The light incident surface 22 and the cooling surface 24 are typically opposite sides of the thin disk-shaped gain medium 14 However, they can also be the same area when a transparent heat sink material, for. As undoped YAG is used. The dimensions of the thin disc-shaped gain medium 14 may be such that the thickness is substantially smaller than the aperture or aperture. Examples of suitable sizes are an opening or aperture of 2 to 50 mm and a thickness of 10 to 500 μm.

Durch ein Verbindungsmaterial 26, wie beispielsweise ein Lötmittel, einen Klebstoff und ein ähnliches Material, wird die Kühlvorrichtung 28 mit der Kühlfläche 24 verbunden. geeignete Kühlvorrichtungen 28 sind beispielsweise ein Kühlkörper aus Metall, Berylliumoxid, undotiertem YAG, Keramikmaterialien und ähnlichen.Through a connecting material 26 For example, such as a solder, an adhesive, and a similar material, the cooling device becomes 28 with the cooling surface 24 connected. suitable cooling devices 28 For example, a heat sink made of metal, beryllium oxide, undoped YAG, ceramics and the like.

Das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 14 kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, wie beispielsweise Yb:YAG, Yb:KGW, Yb:KYW, Yb:S-FAP, Nd:YAG, Nd:KGW, Nd:KYW oder Nd:YVO4. Das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 14 kann auch aus einem Halbleitermaterial hergestellt sein. Um eine hohe Absorption im dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 14 zu erhalten, kann ein stöchiometrisches Verstärkungsmaterial verwendet werden, z. B. eines der hierin beschriebenen stöchiometrischen Materialien. Beispielsweise kann das stöchiometrische Verstärkungsmaterial ein stöchiometrisches Yb3+-Material sein, z. B. YbAG, KYbW oder ein ähnliches Material.The thin disk-shaped reinforcement medium 14 may be made of various materials such as Yb: YAG, Yb: KGW, Yb: KYW, Yb: S-FAP, Nd: YAG, Nd: KGW, Nd: KYW or Nd: YVO 4 . The thin disk-shaped gain medium 14 may also be made of a semiconductor material. For a high absorption in the thin disk-shaped gain medium 14 can be used, a stoichiometric reinforcing material may be used, for. One of the stoichiometric materials described herein. For example, the stoichiometric reinforcing material may be a stoichiometric Yb 3 + material, eg. B. YbAG, KYbW or a similar material.

2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems 110 mit mindestens einer ersten und einer zweiten Hochleistungs-Diodenpumpquelle 112 und 114, die einen ersten und einen zweiten Pumplichtstrahl 116 bzw. 118 erzeugen. Es wird ein dünnes scheibenförmiges Verstärkungsmedium 120 bereitgestellt. Ein optischer Koppler 122 ist zwischen jeder der Diodenpumpquellen 112 und 114 und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 120 angeordnet. Der erste und der zweite Pumplichtstrahl 116 und 118 treffen von verschiedenen Richtungen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 120 auf. 2 shows an embodiment of an optical system according to the invention 110 with at least a first and a second high power diode pump source 112 and 114 comprising a first and a second pumping light beam 116 respectively. 118 produce. It becomes a thin disc-shaped gain medium 120 provided. An optical coupler 122 is between each of the diode pump sources 112 and 114 and the thin disc-shaped gain medium 120 arranged. The first and the second pumping light beam 116 and 118 from different directions hit the thin disk-shaped gain medium 120 on.

3 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems 210 mit einer Hochleistungs-Diodenpumpquelle 212 und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 214. Ein optischer Koppler 216 ist zwischen der Diodenpumpquelle 212 und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 214 angeordnet. Der optische Koppler 216 erzeugt einen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 214 auftreffenden Lichtstrahl 218 mit einer großen numerischen Apertur. Der Lichtstrahl 218 durchläuft das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium 214 zweimal, und das nicht absorbierte Pumplicht wird durch einen optischen Koppler 220 und einen einzelnen Spiegel 230 zum dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium 214 zurück gelenkt. Der Lichtstrahl 218 durchläuft das Verstärkungsmedium dann ein drittes und ein viertes Mal. 3 shows another embodiment of an optical system according to the invention 210 with a high power diode pump source 212 and a thin disk-shaped gain medium 214 , An optical coupler 216 is between the diode pump source 212 and the thin disc-shaped gain medium 214 arranged. The optical coupler 216 creates one on the thin disk-shaped gain medium 214 incident light beam 218 with a large numerical aperture. The light beam 218 passes through the thin disk-shaped gain medium 214 twice, and the unabsorbed pump light is transmitted through an optical coupler 220 and a single mirror 230 to the thin disk-shaped gain medium 214 steered back. The light beam 218 the gain medium then passes through a third and a fourth time.

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. 4(a) zeigt das be rechnete Reflexionsvermögen von 7 alternierenden dielektrischen Schichten aus SiO2 und Ta2O5, die derart konstruiert sind, daß die Reflexion an der Lichtauftrefffläche eines dünnen schichtförmigen Verstärkungsmediums mit einem Brechungsindex von etwa 2 unterdrückt wird, als Funktion der Wellenlänge bei normalem Lichteinfall. Eine derartige Beschichtung kann für KYbW und ähnliche Verstärkungsmedien geeignet sein. Das Reflexionsvermögen bleibt für einen Wellenlängenbereich von 1000 nm bis über 1100 nm geeignet unter 0,1%, so daß die Wellenlänge im optischen System in einem breiten Bereich abstimmbar ist und außerdem die zum Erzeugen eines Femtosekundenimpulses erforderlichen breiten Wellenlängenspektren unterstützt werden.An antireflection coating on the light incident surface of the gain medium may consist of a single magnesium fluoride layer. It can also consist of several dielectric layers. 4 (a) Figure 7 shows the calculated reflectivity of 7 alternating SiO 2 and Ta 2 O 5 dielectric layers designed to suppress reflection at the light incident surface of a thin layered gain medium having a refractive index of about 2 as a function of wavelength at normal incidence , Such a coating may be suitable for KYbW and similar reinforcing media. The reflectivity remains suitable below 0.1% for a wavelength range of 1000 nm to over 1100 nm, so that the wavelength in the optical system is tunable in a wide range and, in addition, the wide wavelength spectrums required to produce a femtosecond pulse are supported.

4(b) zeigt das Reflexionsvermögen der gleichen Beschichtung als Funktion des Einfallswinkels bezüglich der Normalen zur Oberfläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums für unpolarisiertes Licht bei einer festen Pumpwellenlänge von 940 nm. Das Reflexionsvermögen bleibt über einen Einfallswinkelbereich bis 60 Grad bezüglich der Normalen zur Oberfläche des Verstärkungsmediums unter 4%, und für Winkel bis 70° unter 10%. Die Kurven des Reflexionsvermögens für andere Pumpwellenlängen zwischen 930 nm und 950 nm sind für diese Beschichtung sehr ähnlich. Ein von Kegelwinkeln zwischen +70 und –70° auftreffender Pumplichtstrahl entspricht einer numerischen Apertur von sin((70°-( –70°))/2) = 0,94. Ein von Kegelwinkeln zwischen +10° und +70° auftreffender Pumplichtstrahl entspricht einer numerischen Apertur von sin((70°–10°)/2) = 0,5. 4 (b) Figure 12 shows the reflectance of the same coating as a function of the angle of incidence with respect to the normal to the surface of the thin dispolarized optical disk at a fixed pump wavelength of 940 nm. The reflectivity remains below 4% over an incident angle range of 60 degrees with respect to the normal to the surface of the gain medium. and for angles up to 70 ° below 10%. Reflectance curves for other pump wavelengths between 930 nm and 950 nm are very similar for this coating. A pumping light beam incident from cone angles between +70 and -70 ° corresponds to a numerical aperture of sin ((70 ° - (-70 °)) / 2) = 0.94. A pumping light beam incident from cone angles between + 10 ° and + 70 ° corresponds to a numerical aperture of sin ((70 ° -10 °) / 2) = 0.5.

Es kann außerdem vorteilhaft sein, ein dickeres Medium mit der Oberseite eines dünnen scheibenförmigen Mediums 14, 120 und 214 zu koppeln. Beispielsweise kann eine dünne Scheibe aus hochdotiertem Yb:YAG oder YbAg durch Diffusions-Kontaktieren mit undotiertem YAG verbunden werden, das für den emittierten Lichtstrahl 18, 116, 118 und 218 der Pumpdioden transparent ist. In diesem Fall kann die Antireflexionsbeschichtung auf der Lichtauftrefffläche des dickeren Mediums aufgebracht werden.It may also be advantageous to have a thicker medium with the top of a thin disc-shaped medium 14 . 120 and 214 to pair. For example, a thin disk of highly doped Yb: YAG or YbAg may be bonded by diffusion bonding to undoped YAG, which is for the emitted light beam 18 . 116 . 118 and 218 the pump diode is transparent. In this case, the antireflection coating may be applied to the light incident surface of the thicker medium.

Eine hochgradig reflektierende Beschichtung auf der reflektierenden Fläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums 14, 120 und 214 kann, auch aus mehreren dielektrischen Schichten bestehen. Sie kann auch andere Materialien enthalten, wie beispielsweise Metalle wie Kupfer, Silber, Gold, usw. In einer Ausführungsform kann die hochgradig reflektierende Beschichtung auf die Rückseite des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums 14, 120 und 214 aufgebracht werden, d. h. auf die der Lichtauftrefffläche gegenüberliegende Fläche. 5(a) zeigt das berechnete Reflexionsvermögen einer geeigneten hochgradig reflektierenden Beschichtung für ein Verstärkungsmaterial mit einem Brechungsindex von etwa 2 als Funktion der Wellenlänge bei normalem Lichteinfall. Die Konfiguration besteht aus 20 alternierenden dielektrischen Schichten aus SiO2 und Ta2O5 und einer Kupferschicht. Eine derartige Beschichtung kann auch für KYbW und und ähnliche Verstärkungsmaterialien geeignet sein. Das Reflexionsvermögen bleibt für einen Wellenlängenbereich von unter 1000 nm bis etwa 1100 nm geeignet über 99,98, so daß die Wellenlänge im optischen System in einem breiten Bereich abstimmbar ist und außerdem die zum Erzeugen von Femtosekundenimpulsen erforderlichen breiten Wellenlängenspektren unterstützt werden können.A highly reflective coating on the reflective surface of the thin disk-shaped gain medium 14 . 120 and 214 can also consist of several dielectric layers. It may also contain other materials, such as metals such as copper, silver, gold, etc. In one embodiment, the highly reflective coating may be applied to the backside of the thin discoid gain medium 14 . 120 and 214 be applied, ie on the light incident surface opposite surface. 5 (a) shows the calculated reflectance of a suitable highly reflective Coating for a reinforcing material with a refractive index of about 2 as a function of the wavelength at normal incidence of light. The configuration consists of 20 alternating dielectric layers of SiO 2 and Ta 2 O 5 and a copper layer. Such a coating may also be suitable for KYbW and similar reinforcing materials. The reflectivity remains above 99.98 for a wavelength range of below 1000 nm to about 1100 nm, so that the wavelength in the optical system can be tuned in a wide range and, in addition, the broad wavelength spectrums required to produce femtosecond pulses can be supported.

5(b) zeigt das Reflexionsvermögen der gleichen Beschichtung als Funktion des außerhalb des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums 14, 120 uns 214 gemessenen Einfallswinkels bezüglich der Normalen zur Oberfläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums 14, 120 und 214 für unpolarisiertes Licht bei einer festen Pumpwellenlänge von 940 nm. Das Reflexionsvermögen bleibt über einen Einfallswinkelbereich bis zu 25 Grad bezüglich der Normalen zur Oberfläche des Verstärkungsmediums in der Nähe von 100%. Für größere Winkel bis 60 Grad nimmt das Reflexionsvermögen ab, bleibt aber im Mittel über 90%. Für Winkel von mehr als 60 Grad beträgt das Reflexionsvermögen erneut etwa 100. Die Kurven des Reflexionsvermögens für andere Pumpwellenlängen zwischen 930 nm und 950 nm sind für diese Beschichtung sehr ähnlich. 5 (b) Figure 12 shows the reflectivity of the same coating as a function of the outside of the thin disc-shaped gain medium 14 . 120 us 214 measured angle of incidence with respect to the normal to the surface of the thin disc-shaped gain medium 14 . 120 and 214 for unpolarized light at a fixed pump wavelength of 940 nm. The reflectivity remains close to 100% over an incident angle range up to 25 degrees with respect to the normal to the surface of the gain medium. For larger angles up to 60 degrees, the reflectivity decreases, but remains on average over 90%. For angles greater than 60 degrees, the reflectivity is again about 100. The reflectivity curves for other pump wavelengths between 930 nm and 950 nm are very similar for this coating.

Wenn die optischen Systeme 10, 110 und 210 als Lasersysteme konfiguriert sind, können die Moden der Laserstrahlen dem Verstärkungsbereich des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums 14, 120 und 214 angepaßt werden. Dadurch kann eine gute Ausgangsmodusqualität erzeugt werden, ohne daß der Wirkungsgrad beeinträchtigt wird. Aufgrund der eindimensionalen Kühlung ist der Wärmegradient mit dem Laserstrahl kollinear, so daß die thermische Linsenwirkung gering ist.If the optical systems 10 . 110 and 210 are configured as laser systems, the modes of the laser beams may be the gain region of the thin disc-shaped gain medium 14 . 120 and 214 be adjusted. Thereby, a good output mode quality can be produced without affecting the efficiency. Due to the one-dimensional cooling, the thermal gradient with the laser beam is collinear, so that the thermal lensing effect is low.

Wenn die optischen Systeme 10, 110 und 210 als diodengepumpte Lasersysteme konfiguriert sind, sind sie für verschiedene Anwendungen geeignet. Ein Yb-dotiertes Verstärkungsmedium ist beispielsweise zum Konstruieren von modelocked Laserquellen geeignet. Diodengepumpte Laser 10, 110 und 210 können Impulse mit Impulsdauern von Subpikosekunden erzeugen, die unter Verwendung von sättigbaren Halbleiterabsorbern als mode-locking-Vorrichtungen erhalten werden können. Es können auch diodengepumpte Subpikosekunden-Hochleistungslasersysteme 10, 110 und 210 verwendet werden, um einen OPO (optisch-parametrischen Oszillator) synchron zu pumpen und eine abstimmbare Quelle für Subpikosekundenimpulse bereitzustellen. Ein temperaturabstimmbarer LBO-Kristall kann als parametrisches Verstärkungsmedium für den OPO verwendet werden. Außerdem können diodengepumpte Laser 10, 110 und 210 in polarisationsgekoppelten mode-locking Systemen verwendet werden.If the optical systems 10 . 110 and 210 are configured as diode-pumped laser systems, they are suitable for various applications. For example, a Yb-doped gain medium is suitable for constructing modelocked laser sources. Diode-pumped lasers 10 . 110 and 210 can generate pulses with sub-picosecond pulse durations that can be obtained using saturable semiconductor absorbers as mode-locking devices. It is also possible to use diode pumped subpicosecond high power laser systems 10 . 110 and 210 can be used to synchronously pump an OPO (Optical Parametric Oscillator) and provide a tunable source of subpicosecond pulses. A temperature tunable LBO crystal can be used as a parametric gain medium for the OPO. In addition, diode-pumped lasers 10 . 110 and 210 used in polarization-coupled mode-locking systems.

Die optischen Systeme 10, 110 und 210 können als Verstärker verwendet werden. Sie können als Verstärkungselement in einem Multi-Pass-Verstärker oder alternativ in einem regenerativen Verstärker verwendet werden. Ein regeneratives Verstärkersystem zum Verstärken von Impulsen von einem modelocked Oszillator kann Subpikosekundenimpulse mit Energien von 1 mJ erzeugen. Derartige Verstärkersysteme können auf einer Chirp-Impuls-Verstärkung basieren und Gitterpaare zum Strecken des Impulses vor der Verstärkung und zum Komprimieren des Impulses nach der Verstärkung verwenden. Beispielsweise können diodengepumpte Systeme 10, 110 und 210 Quellen für Subpikosekundenimpulse mit einer hohen Spitzenleistung sein, die für Mikrobearbeitungsanwendungen geeignet sind, bei denen eine hohe Präzision oder eine verminderte thermische Schädigung wichtig sind.The optical systems 10 . 110 and 210 can be used as amplifiers. They can be used as a gain element in a multi-pass amplifier or alternatively in a regenerative amplifier. A regenerative amplifier system for amplifying pulses from a modelocked oscillator can generate subpicosecond pulses with energies of 1 mJ. Such amplifier systems may be based on chirp pulse amplification and use pairs of gratings to stretch the pulse before amplification and to compress the pulse after amplification. For example, diode-pumped systems 10 . 110 and 210 Provide high peak power subpicose pulse sources suitable for micromachining applications where high precision or reduced thermal damage is important.

Außerdem können diodengepumpte Systeme 10, 110 und 210 intra-cavity-frequenzverdoppelte Laser mit einem guten räumlichen Modus sein. Ein unkritische phasenangepaßter LBO kann als frequenzverdoppelnder Kristall verwendet werden, um eine Hochleistungsquelle für grünes Licht mit 20 bis 50 W Leistung für viele Anwendungen, z. B. zum Pumpen anderer Laser, bereitzustellen. Eine Single-Frequency-Quelle für infrarotes oder grünes Licht kann aufgrund des räumlichen Lochbrennens (spatial hole burning) im dünnen scheibenförmigen Medium 14, 120 und 214 erhalten werden und findet Anwendung beim Pumpen anderer Laser und für Single-Frequency-OPOs sowie in der Spektroskopie und in der Meteorologie.In addition, diode-pumped systems 10 . 110 and 210 intra-cavity frequency doubled lasers with a good spatial mode. An uncritical phase matched LBO can be used as a frequency doubling crystal to provide a high power green light source with 20 to 50 W power for many applications, e.g. For pumping other lasers. A single-frequency source for infrared or green light may be due to spatial hole burning in the thin disk-shaped medium 14 . 120 and 214 and is used in pumping other lasers and for single-frequency OPOs as well as in spectroscopy and in meteorology.

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.

Claims (58)

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; one thin discoid Amplifying medium; and one between the diode pumping source and the thin disc-shaped gain medium arranged optical coupler, wherein the optical coupler a on the thin one discoid gain medium generated incident light beam with a large numerical aperture. System nach Anspruch 1, wobei die Pumpquelle eine Leistung von mindestens 50 W hat.The system of claim 1, wherein the pump source comprises a Power of at least 50 W has. System nach Anspruch 1, wobei die Pumpquelle eine Leistung von mindestens 200 W hat.The system of claim 1, wherein the pump source comprises a Power of at least 200 W has. System nach Anspruch 1, wobei die numerische Apertur des auf das dünne schichtförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Lichtstrahls größer ist als 0,35.The system of claim 1, wherein the numerical aperture on the thin one layered gain medium incident light beam is greater as 0.35. System nach Anspruch 1, wobei die numerische Apertur des auf das dünne schichtförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Lichtstrahls größer ist als 0,4.The system of claim 1, wherein the numerical aperture on the thin one layered gain medium incident light beam is greater as 0.4. System nach Anspruch 1, wobei die numerische Apertur des auf das dünne schichtförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Lichtstrahls größer ist als 0,5.The system of claim 1, wherein the numerical aperture on the thin one layered gain medium incident light beam is greater than 0.5. System nach Anspruch 1, wobei der Koppler aus einem Trichter, einer zylindrischen Linse zum Kollimieren ei ner festen Achsendivergenz der Pumpquelle, mehreren zylindrischen Linsen, einem Strahlformer, einer Linsenröhre und einem Strahlkombinierer ausgewählt wird.The system of claim 1, wherein the coupler comprises a Funnel, a cylindrical lens for collimating egg ner fixed Axis divergence of the pump source, several cylindrical lenses, one Beam former, a lens tube and a beam combiner. System nach Anspruch 1, ferner mit einer Kühlvorrichtung, die mit einer Kühlfläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums gekoppelt ist.The system of claim 1, further comprising a cooling device, with a cooling surface of the thin disc-shaped gain medium is coupled. System nach Anspruch 1, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem stöchiometrischen Verstärkungsmaterial hergestellt ist.The system of claim 1, wherein the thin disc-shaped gain medium from a stoichiometric reinforcing material is made. System nach Anspruch 1, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem stöchiometrischen Yb3+-Material hergestellt ist.The system of claim 1, wherein the thin disc-shaped gain medium is made of a stoichiometric Yb 3+ material. System nach Anspruch 10, wobei das stöchiometriche Yb3+-Material YbAG ist.The system of claim 10, wherein the stoichiometric Yb 3+ material is YbAG. System nach Anspruch 10, wobei das stöchiometriche Yb3+-Material KYbW ist.The system of claim 10, wherein the stoichiometric Yb 3+ material is KYbW. System nach Anspruch 1, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist.The system of claim 1, wherein the thin disc-shaped gain medium is made of a semiconductor material. System nach Anspruch 1, wobei die Diodenpumpquelle ein Stapel von Diodenbarren ist.The system of claim 1, wherein the diode pump source is a stack of diode bars. System nach Anspruch 1, wobei der Koppler ein nichtabbildender Konzentrator ist.The system of claim 1, wherein the coupler is a non-imaging Concentrator is. System nach Anspruch 15, wobei der nichtabbildende Konzentrator eine Linsenröhre ist.The system of claim 15, wherein the non-imaging Concentrator a lens tube is. System nach Anspruch 1, wobei der Koppler ein Strahlhomogenisator ist.The system of claim 1, wherein the coupler is a beam homogenizer is. System nach Anspruch 15, wobei der nichtabbildende Konzentrator derart konfiguriert ist, daß ein großer Lichtstrahl mit einer geringen numerischen Apertur von der Diodenpumpquelle in einen kleineren Lichtstrahl mit einer größeren numerischen Apertur umgewandelt wird.The system of claim 15, wherein the non-imaging Concentrator is configured so that a large light beam with a small numerical aperture from the diode pump source into a smaller one Light beam with a larger numerical aperture is converted. System nach Anspruch 15, wobei der nichtabbildende Konzentrator die Größe eines Strahls von der Diodenpumpquelle um einen Faktor von mindestens 2 vermindert und die numerische Apertur des Strahls von der Diodenpumpquelle um einen Faktor von mindestens 2 erhöht.The system of claim 15, wherein the non-imaging Concentrator the size of one Beam from the diode pump source by a factor of at least 2 and the numerical aperture of the beam from the diode pump source increased by a factor of at least 2. System nach Anspruch 15, wobei der nichtabbildende Konzentrator ein Hohltrichter ist.The system of claim 15, wherein the non-imaging Concentrator is a hollow funnel. Optisches System mit: mindestens einer ersten und einer zweiten Hochleistungs-Diodenpumpquelle zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Pumplichtstrahls; einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium; und einem ersten Koppler und einem zweiten Koppler, die zwischen jeder der Diodenpumpquellen und dem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordnet sind; wobei der erste und der zweite Pumplichtstrahl von verschiedenen Richtungen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffen.Optical system with: at least a first and a second high power diode pump source for generating a first and second pumping light beams; a thin disk-shaped gain medium; and a first coupler and a second coupler, the between each of the diode pump sources and the thin disc-shaped gain medium are arranged; wherein the first and the second pumping light beam from different directions onto the thin disc-shaped gain medium incident. System nach Anspruch 21, wobei die optischen Koppler einen ersten und einen zweiten Lichtstrahl mit jeweils einer großen numerischen Apertur von der ersten und der zweiten Diodenpumpquelle erzeugen, die auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffen.The system of claim 21, wherein the optical couplers generate first and second light beams, each having a large numerical aperture, from the first and second diode pump sources that are incident on the thin disc-shaped Ver striking medium. System nach Anspruch 21, wobei die Pumpquellen eine Leistung von mindestens 50 W erzeugen.The system of claim 21, wherein the pump sources comprise a Generate at least 50W of power. System nach Anspruch 21, wobei die Pumpquellen eine Leistung von mindestens 200 W erzeugen.The system of claim 21, wherein the pump sources comprise a Generate at least 200W of power. System nach Anspruch 21, wobei die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden ersten und zweiten Lichtstrahls jeweils größer ist als 0,35.The system of claim 21, wherein the numerical aperture on the thin one disk-shaped gain medium incident first and second light beam is larger as 0.35. System nach Anspruch 21, wobei die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden ersten und zweiten Lichtstrahls jeweils größer ist als 0,4.The system of claim 21, wherein the numerical aperture on the thin one disk-shaped gain medium incident first and second light beam is larger as 0.4. System nach Anspruch 21, wobei die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden ersten und zweiten Lichtstrahls jeweils größer ist als 0,5.The system of claim 21, wherein the numerical aperture on the thin one disk-shaped gain medium incident first and second light beam is larger than 0.5. System nach Anspruch 21, wobei der Koppler aus einem Trichter, einer zylindrischen Linse zum Kollimieren einer festen Achsendivergenz der Pumpquelle, mehreren zylindrischen Linsen, einem Strahlformer, einer Linsenröhre und einem Strahlkombinierer ausgewählt wird.The system of claim 21, wherein the coupler comprises a Funnel, a cylindrical lens for collimating a solid Axis divergence of the pump source, several cylindrical lenses, one Beam former, a lens tube and a beam combiner. System nach Anspruch 21, ferner mit einer Kühlvorrichtung, die mit einer Kühlfläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums gekoppelt ist.The system of claim 21, further comprising a cooling device, with a cooling surface of the thin disc-shaped gain medium is coupled. System nach Anspruch 21, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem stöchiometrischen Verstärkungsmaterial hergestellt ist.The system of claim 21, wherein the thin disc-shaped gain medium from a stoichiometric reinforcing material is made. System nach Anspruch 21, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem stöchiometrischen Yb3+-Material hergestellt ist.The system of claim 21, wherein said thin disc-shaped gain medium is made of a stoichiometric Yb 3+ material. System nach Anspruch 31, wobei das stöchiometriche Yb3+-Material YbAG ist.The system of claim 31, wherein the stoichiometric Yb 3+ material is YbAG. System nach Anspruch 31, wobei das stöchiometriche Yb3+-Material KYbW ist.The system of claim 31, wherein the stoichiometric Yb 3+ material is KYbW. System nach Anspruch 21, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist.The system of claim 21, wherein the thin disc-shaped gain medium is made of a semiconductor material. System nach Anspruch 21, wobei die Diodenpumpquelle ein Stapel von Diodenbarren ist.The system of claim 21, wherein the diode pump source is a stack of diode bars. System nach Anspruch 21, wobei der Koppler ein nichtabbildender Konzentrator ist.The system of claim 21, wherein the coupler is a non-imaging Concentrator is. System nach Anspruch 36, wobei der nichtabbildende Konzentrator eine Linsenröhre ist.The system of claim 36, wherein the non-imaging Concentrator a lens tube is. System nach Anspruch 21, wobei der Koppler ein Strahlhomogenisator ist.The system of claim 21, wherein the coupler is a jet homogenizer is. System nach Anspruch 36, wobei der nichtabbildende Konzentrator derart konfiguriert ist, daß ein großer Lichtstrahl mit einer geringen numerischen Apertur von der Diodenpumpquelle in einen kleineren Lichtstrahl mit einer größeren numerischen Apertur umgewandelt wird.The system of claim 36, wherein the non-imaging Concentrator is configured so that a large light beam with a small numerical aperture from the diode pump source into a smaller one Light beam with a larger numerical aperture is converted. System nach Anspruch 36, wobei der nichtabbildende Konzentrator die Größe eines Strahls von der Diodenpumpquelle um einen Faktor von mindestens 2 vermindert und die numerische Apertur des Strahls von der Diodenpumpquelle um einen Faktor von mindestens 2 erhöht.The system of claim 36, wherein the non-imaging Concentrator the size of one Beam from the diode pump source by a factor of at least 2 and the numerical aperture of the beam from the diode pump source increased by a factor of at least 2. System nach Anspruch 36, wobei der nichtabbildende Konzentrator ein Hohltrichter ist.The system of claim 36, wherein the non-imaging Concentrator is a hollow funnel. Verfahren zum Pumpen eines dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums mit den Schritten: Erzeugen eines Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahls von einer Pumpquelle; Veranlassen, daß der Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahl ein zwischen der Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordneten optischen Koppler durchläuft; Erzeugen eines Ausgangslichtstrahls mit einer großen numerischen Apertur durch den optischen Koppler; und Aufstrahlen des Ausgangslichtstrahls mit der großen numerischen Apertur auf eine Lichtauftrefffläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums.Method for pumping a thin disk-shaped gain medium with the steps: Generating a high power diode pump light beam from a pump source; Cause the high power diode pump light beam a between the diode pump source and a thin disc-shaped gain medium passes through arranged optical coupler; Generating an output light beam with a big one numerical aperture through the optical coupler; and irradiating of the output light beam with the large numerical aperture a light striking surface of the thin one discoid Gain medium. Verfahren nach Anspruch 42, wobei der Pumplichtstrahl eine Leistung von mindestens 50 W aufweist.The method of claim 42, wherein the pumping light beam has a power of at least 50W. Verfahren nach Anspruch 42, wobei der Pumplichtstrahl eine Leistung von mindestens 200 W aufweist.The method of claim 42, wherein the pumping light beam has a power of at least 200W. Verfahren nach Anspruch 42, wobei die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Ausgangslichtstrahls größer ist als 0,35.The method of claim 42, wherein the numerical Aperture of the thin one discoid gain medium incident output beam is greater than 0.35. Verfahren nach Anspruch 42, wobei die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Ausgangslichtstrahls größer ist als 0,4.The method of claim 42, wherein the numerical Aperture of the thin one discoid gain medium incident output light beam is greater than 0.4. Verfahren nach Anspruch 42, wobei die numerische Apertur des auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium auftreffenden Ausgangslichtstrahls größer ist als 0,5.The method of claim 42, wherein the nu merischer aperture of the incident on the thin disc-shaped gain medium output light beam is greater than 0.5. Verfahren nach Anspruch 42, wobei der Koppler aus einem Trichter, einer zylindrischen Linse zum Kollimieren einer festen Achsendivergenz der Pumpquelle, mehreren zylindrischen Linsen, einem Strahlformer, einer Linsenröhre und einem Strahlkombinierer ausgewählt wird.The method of claim 42, wherein the coupler comprises a funnel, a cylindrical lens for collimating a fixed axis divergence of the pump source, multiple cylindrical lenses, a beamformer, a lens tube and a beam combiner selected becomes. Verfahren nach Anspruch 42, ferner mit dem Schritt zum Kühlen einer Kühlfläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums.The method of claim 42, further comprising the step for cooling a cooling surface of thin disc-shaped gain medium. Verfahren nach Anspruch 42, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem stöchiometrischen Verstärkungsmaterial hergestellt ist.The method of claim 42, wherein the thin disc-shaped gain medium from a stoichiometric reinforcing material is made. Verfahren nach Anspruch 42, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem stöchiometrischen Yb3+-Material hergestellt ist.The method of claim 42, wherein the thin disc-shaped gain medium is made from a stoichiometric Yb 3+ material. Verfahren nach Anspruch 51, wobei das stöchiometrische Yb3+-Material YbAG ist.The method of claim 51, wherein the stoichiometric Yb 3+ material is YbAG. Verfahren nach Anspruch 51, wobei das stöchiometrische Yb3+-Material KYbW ist.The method of claim 51, wherein the stoichiometric Yb 3+ material is KYbW. Verfahren nach Anspruch 52, wobei das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist.The method of claim 52, wherein the thin disc-shaped gain medium is made of a semiconductor material. Verfahren nach Anspruch 42, wobei die Diodenpumpquelle ein Stapel von Diodenbarren ist.The method of claim 42, wherein the diode pump source is a stack of diode bars. Verfahren zur Materialbearbeitung mit den Schritten: Erzeugen eines Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahls von einer Pumpquelle; Veranlassen, daß der Hochleistungs-Diodenpumplichtstrahl einen zwischen der Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordneten optischen Koppler durchläuft; Erzeugen eines Ausgangslichtstrahls mit einer großen numerischen Apertur durch den optischen Koppler; Aufstrahlen des Ausgangslichtstrahls mit der großen numerischen Apertur auf eine Lichtauftrefffläche des dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums, um einen Ausgangslichtstrahl zu erzeugen; und Ausrichten des Ausgangslichtstrahls auf einen zu bearbeitenden Artikel.Method for material processing with the steps: Produce a high power diode pump light beam from a pump source; Causing that the High power diode pump light beam between the diode pump source and a thin one discoid gain medium passes through arranged optical coupler; Generating an output light beam with a big one numerical aperture through the optical coupler; irradiating of the output light beam with the large numerical aperture a light incident surface of the thin disc-shaped gain medium to generate an output light beam; and Align the output light beam on an article to be processed. Verfahren zum Pumpen eines dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmediums mit den Schritten: Erzeugen eines ersten und eines zweiten Pumplichtstrahls von einer ersten und einer zweiten Pumpquelle; Veranlassen, daß der erste und der zweite Pumplichtstrahl einen ersten und einen zweiten optischen Koppler durchläuft, die zwischen jeder Diodenpumpquelle und einem dünnen scheibenförmigen Verstärkungsmedium angeordnet sind, um einen ersten und einen zweiten Pumplichtstrahl zu erzeugen; und Aufstrahlen des ersten und des zweiten Pumplichtstrahls von verschiedenen Richtungen auf das dünne scheibenförmige Verstärkungsmedium.Method for pumping a thin disk-shaped gain medium with the steps: Generating a first and a second Pumping light beam from a first and a second pump source; Causing that the first and second pumping light beams have first and second goes through optical coupler, that between each diode pump source and a thin disk-shaped gain medium are arranged to a first and a second pumping light beam to create; and Radiating the first and second pumping light beams from different directions onto the thin disc-shaped gain medium. Verfahren nach Anspruch 57, wobei der erste und der zweite Pumplichtstrahl jeweils Lichtstrahlen mit einer großen numerischen Apertur sind.The method of claim 57, wherein the first and the second pumping light beam each having light beams with a large numerical Aperture are.
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Inventor name: KAFKA, JAMES D., PALO ALTO, CALIF., US

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