DE19531455A1 - Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser - Google Patents
Strahlungsgepumpter Festkörper-FarbstofflaserInfo
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/168—Solid materials using an organic dye dispersed in a solid matrix
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08086—Multiple-wavelength emission
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Description
Der Stand der Technik ergibt sich aus dem Artikel von M. V. Bondar, et al [1].
Hierin wird eine Apparatur beschrieben, die mittels Farbstoff dotierter Polymere La
serfähigkeit im Bereich von 600 nm bis 700 nm aufzeigt. Eine ähnliche Apparatur im
etwa gleichen Wellenlängenbereich ist in [2] von H. Misawa beschrieben, wobei hier
die verwendeten Polymere aus Mikropartikeln und somit aus keinem makroskopi
schen Körper bestehen.
Die Erfindung geht von einem Gegenstand der Gattung des Anspruchs 1 aus. Ein
Gegenstand dieser Art mittels der angegebenen Pumpverfahren und einer Wellen
länge kleiner 600 nm ist bisher nicht bekannt. Solche Laser werden insbesondere in
Faserform von der Medizin, der Umweltschutzdiagnostik, von der interferometri
schen und holographischen Meßtechnik, der Mikrosystemtechnik, der Raumfahrt
sowie zur Steuerung und Überwachung industrieller Prozeßabläufe gefordert, da sie
leicht, beweglich, flexibel, organverträglich und vielfach einsetzbar sind sowie in klei
ne Öffnungen eingeführt werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Aufbauten eines Festkörper-Farb
stofflasers anzugeben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Ausnutzung der
physikalischen und chemischen Gegebenheiten durch den kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 und den nachfolgenden Unter- und Nebenansprüchen gelöst.
Die Vorteile der Erfindung sind:
- 1. der sowohl kontinuierliche als auch gepulste Betrieb von Farbstofflasern auf Festkörperbasis.
- 2. der Wegfall eines Umpumpsystems für Farbstoffe.
- 3. die geringfügige Alterung des Materials und die fehlende, aber üblicherweise bei Farbstofflasern auftretende große Verschmutzung der Farbstoffflüssigkeit.
- 4. die Miniaturisierung des Laserkopfes bis in den Mikrometerbereich.
- 5. die Flexibilität von Fasern.
- 6. die vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten der aktiven Medien.
- 7. die relativ einfache Realisierung von Oberflächen mit optischer Qualität.
Zu den physikalischen und chemischen Gegebenheiten gehören die aus den von
Flüssigkeits-Farbstofflasern her wohlbekannten Eigenschaften der eingesetzten
Farbstoffe. Diese werden beim Festkörper-Farbstofflaser als Dotierung dem je
weiligen Kunststoff in zu den von Flüssigkeitsfarbstofflasern her vergleichbaren
Anteilen zugesetzt. Für den kontinuierlichen Laserbetrieb wird eine Erhöhung der
Farbstoffdichte benötigt, so daß immer eine ausreichende Anzahl von
Farbstoffzentren sich im angeregten, laserfähigen Zustand befinden, während die
Triplettzustände oder sonstige Zustände in den Lasergrundzustand relaxieren. Zur
Anregung kann gemäß Anspruch 1 eine Elektronenkanone verwendet werden, deren
Elektronenstrahl direkt in den Festkörper-Farbstofflaser eindringt oder erst in
Röntgen- und/oder Gammastrahlung konvertiert auf diesen einwirkt.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel Fig. 1 bzw. Fig. 2 ersichtlich, ist dabei 1 die Ka
thodenschneide, 2 die als Gitter ausgelegte Anode, die an ihren Rändern auf dem
Keramiksubstrat 3 liegt. Zwischen der Anode 2 und dem Substrat 3 befindet sich das
aktive Lasermedium 4. Das abgeschlossene Gehäuse, bestehend aus 1 und 3, kann
auf Hochvakuum vollständig oder teilweise evakuiert werden. Fig. 2 unterscheidet
sich von der Anordnung in Fig. 1 allein dadurch, daß eine zusätzliche Bremskathode,
bestehend aus Material mit hoher Ordnungszahl, angebracht und über Widerstände
mit der Kathodenschneide verbunden ist. Die Anregung kann in beiden Fällen so
wohl von der Seite als auch von einem Ende der Faser bzw. des Mediums erfolgen.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel Fig. 3 hervorgeht, kann als Anregungsquelle auch
eine Teilchenquelle schwerer Partikel oder eine UV-Laserquelle 19 dienen, wobei
die Partikel bzw. die UV-Strahlung durch geeignete elektromagnetische bzw. opti
sche Linsen 7 und 8 zu einem Strich 7 aufgeweitet und auf den Kerndurchmesser 9
der Faser bzw. des Mediums mittels 8 fokussiert werden, wie dies gemäß Ansprü
chen 1 und 4 notwendig ist.
Ebenso kann die Faser bzw. das Medium 9 von einer oder mehreren nicht kohären
den beliebigen Photonenquellen wie z. B. Blitzlampen, Bogenlampen, Entladungs
lampen und stillen Entladungslampen 10, die von einem Spiegel umgeben sein kön
nen, angeregt werden. Entsprechend Fig. 4 kann die Faser bzw. das Medium 9 mit
dem Brechungsindex n₉ auch von einem transparenten Körper 11 mit dem Bre
chungsindex n₁₁ umgeben sein, in dem lichtführende Fasern 10 mit dem Bre
chungsindex n₁₀ eingebettet werden, wobei die Bedingung von n₁₀ n₁₁ und n₉ n₁₁
eingehalten werden muß. Ebenso kann gemäß Fig. 5 eine Leucht- oder
lichtführende Faser 12, die von einer Lichtquelle 13 gepumpt wird, und die an ihren
Enden teildurchlässig verspiegelt ist, die Laserfaser 9 anregen. Eine hohe Effizienz
wird dann erreicht, wenn die Durchmesser der Fasern 9 und 12 vergleichbar sind
und für die Brechungsindizes die Bedingung n₁₀ n₁₁ eingehalten wird.
Gemäß Anspruch 5 entsprechend Fig. 6 kann die Faser 14 zu einem Ring bzw. Spu
le angeordnet werden, wobei ihre Enden am Stoßpunkt 15 verspiegelt sein können
und/oder eine Koppelfaser 16 angebracht ist. Diese Anordnung wird entweder paral
lel zur Ring- bzw. Spulenachse oder durch eine Pumpquelle in der Ring- bzw. Spule
angeregt wird. Als Sonderfall kann auch eine Anregung durch die Koppelfaser 16 er
folgen.
Neben dem Waveguide-Resonator kann auch ein Spiegelresonator gemäß An
spruch 3 nach Fig. 7 verwendet werden, wobei die Spiegel in Spiegelhalterung 20
senkrecht zum aktiven Medium 17 angebracht sind. Außerdem können durch Auf
dampfen dielektrischer Schichten 18 an bzw. in den Enden der aktiven Faser bzw.
des Mediums nach Fig. 8 diese Resonatorspiegel hergestellt werden.
[1] M. V. Bondar, O.V. Prehonskaya und E. A. Tikhonov: "Amplification of light by
dyed polymers as the laserpumping frequency changes", Opt. Spektrosk. 74,
352-359 (Februar 1993).
[2] R. Fujisawa, K. Sasaki, N. Kitamura, H. Masuhara: "Simultaneous Manipula
tion and Lasing of a Polymer Microparticle Using a GW 1064 nm Laser Beam", Jpn.
J. Appl. Phys. Vol. 32 pp. L 788-L 790 (Juni 1993).
Claims (7)
1. Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser dadurch gekennzeichnet, daß in
Kunststoffen unterschiedlicher Art Farbstoffe eingebracht werden, die durch
Strahlung unterschiedlichster Art wie Elektronen-, oder Protonen-, oder Deute
ronen-, oder Alpha-, oder Gamma-, oder Röntgen- oder durch kohärente oder in
kohärente oder beliebig geartete Photonenstrahlung oder sonstiger künstlicher
oder natürlicher Kernstrahlung oder durch eine beliebige Kombination der ge
nannten Strahlungsarten zur Abgabe von kurzwelliger Laserstrahlung kontinuier
lich oder gepulst angeregt werden.
2. Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Resonator durch das sogenannte waveguide Verfahren
erzeugt wird.
3. Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Resonator durch zwei Spiegel beliebiger Krümmungsra
dien oder planer Spiegel oder einer Kombination aus beiden Arten aufgebaut ist.
4. Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß sein aktives Volumen als Faser oder lichtführender Körper aus
gebildet ist.
5. Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß sein aktives Volumen als ringförmiger Körper mit beliebiger
Windungszahl ausgebildet ist, wobei dessen Stoßenden mindestens teilweise wie
der zusammengeführt und verspiegelt oder unverspiegelt mit oder ohne Auskopp
lungsfaser gestaltet werden.
6. Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine dielektrische ebene oder gekrümmte Verspiegelung im
Faserquerschnitt als Resonatorspiegel eingebracht wird.
7. Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß entweder in das aktive Volumen Farbstoffe derart eingebracht
werden, daß eine Laserwirkung bei drei dominanten Wellenlängen möglich ist,
oder drei außerordentlich eng benachbarte, unterschiedlich dotierte Fasern Laser
strahlung bei drei dominanten Wellenlängen ergeben, so daß in beiden Fällen
eine Farbmischung bis hin zum weißen Licht realisiert werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995131455 DE19531455A1 (de) | 1995-08-26 | 1995-08-26 | Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995131455 DE19531455A1 (de) | 1995-08-26 | 1995-08-26 | Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19531455A1 true DE19531455A1 (de) | 1997-02-27 |
Family
ID=7770479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995131455 Withdrawn DE19531455A1 (de) | 1995-08-26 | 1995-08-26 | Strahlungsgepumpter Festkörper-Farbstofflaser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19531455A1 (de) |
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