DE69801847T2

DE69801847T2 - Passiv gütegeschalteter mikrolaser mit geregelter polarisation

Info

Publication number: DE69801847T2
Application number: DE69801847T
Authority: DE
Inventors: Bernard Chambaz; Bernard Ferrand; Laurent Fulbert; Jean Marty
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: FR2773000B1; US6973115B1; EP1042847B1; DE69801847D1; EP1042847A1; FR2773000A1; WO1999034486A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laserresonator mit passiver Güteschaltung durch sättigbares Absorptionsmaterial und mit gesteuerter Polarisation, und einen Laser, insbesondere einen Mikrolaser mit einem solchen Resonator und Pumpeinrichtungen dieses Resonators.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Herstellungsverfahren des genannten Mikrolasers.
Das Gebiet der Erfindung kann sehr allgemein als das der gütegeschalteten Laser und insbesondere der diodengepumpten gütegeschalteten Mikrolaser definiert werden, das sich heute sehr stark entwickelt.
Einer der Vorteile der Mikrolaser beruht auf seiner Struktur des Multischichtenstapels. Das aktive Lasermedium wird durch ein Material von geringer Dicke, z. B. 150-1 000 um und kleinen Dimensionen (einige mm²) gebildet, auf dem dielektrische Resonatorspiegel direkt abgeschieden werden. Dieses aktive Medium kann durch eine III-V- Laserdiode gepumpt werden, die entweder in Hybridbauweise direkt auf den Mikrolaser montiert ist oder durch eine optische Faser mit diesem verbunden ist. Die Möglichkeit einer Kollektivherstellung mit den Mitteln der Mikroelektronik erlaubt eine Massenproduktion dieser Mikrolaser zu sehr niedrigen Kosten.
Die Mikrolaser haben zahlreiche Anwendungen auf so unterschiedlichen Gebieten wie der Fahrzeugindustrie, der Umwelt, der instrumentellen wissenschaftlichen Ausrüstung, der Telemetrie usw.
Die bekannten Mikrolaser haben generell eine kontinuierliche Emission von einigen zehn kW, geliefert während 10&supmin;&sup8; bis 10&supmin;&sup9; Sekunden, mit einer mittleren Leistung von einigen zehn mW.
Bei den Festkörperlasern kann man solche Spitzenleistungen erreichen, indem man sie im Pulsbetrieb arbeiten lässt, mit Frequenzen zwischen 10 und 10&sup4; Hz. Dazu benutzt man bekannte Güteschaltungsmethoden, z. B. den "Q-switch".
Noch genauer besteht das Güteschalten eines Laserresonators darin, in diesem während einer bestimmten Zeit, in der die Pumpenergie innerhalb des Anregungsniveaus des Verstärkermaterials gespeichert wird, variable Verluste zu erzeugen. Diese Verluste werden zu genauen Zeitpunkten brüsk verringert, sodass die gespeicherte Energie in einer sehr kurzen Zeit freigesetzt wird. Derart erzielt man eine hohe Spitzenleistung.
Im Falle einer sogenannten aktiven Güteschaltung wird der Wert der Verluste durch den Benutzer von außen gesteuert (Beispiel: drehbarer, akustooptischer oder elektrooptischer interner Resonatorspiegel, der entweder den Weg des Strahls oder seinen Polarisationszustand verändert). Die Speicherdauer, der Öffnungszeitpunkt des Resonators sowie die Wiederholungsrate können unabhängig gewählt werden. Dies erfordert jedoch eine angepasste Elektronik und kompliziert das Lasersystem.
Ein aktiv gütegeschalteter Mikrolaser wird z. B. in dem Dokument EP-A-724 316 beschrieben.
Im Falle einer sogenannten passiven Güteschaltung werden die variablen Verluste im Resonator in Form eines Materials integriert (sättigbares Absorptionsmaterial genannt), das bei der Laserwellenlänge bei kleiner Leistungsdichte stark absorbierend ist (Transmission Tmin), und das praktisch transparent wird (Transmission Tmax), wenn diese Dichte einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, den man Sättigungsintensität des sättigbaren Absorptionsmaterials nennt.
Der große Vorteil der passiven Güteschaltung besteht darin, dass keine Steuerungselektronik erforderlich ist und die Impulse folglich ohne äußere Einwirkung erzeugt werden können.
Für diese Betriebsart der passiven Güteschaltung kann der Benutzer einerseits die minimale Transmission (Tmin) des sättigbaren Absorptionsmaterials wählen, um es an das verfügbare Pumpen anzupassen, und andererseits den Laserresonator, mittels der Geometrie und der Transmission des Ausgangspiegels.
Sobald diese Parameter festgelegt sind, ist das System gekennzeichnet durch die Dauer der abgestrahlten Impulse ("Pulse"), die Wiederholungsrate und die abgestrahlte Leistung sowie durch die Leistung pro Impuls ("Puls").
Die Charakteristika wie die Energie und die Laserimpulsdauer hängen von denen des sättigbaren Absorptionsmaterials und dem Oszillator ab.
Die Wiederholungsrate der Impulse hingegen ist direkt proportional zu der Leistung der Laserpumpdiode. Der erzeugte Laserstrahl hat fast perfekte Charakteristika: im Allgemeinen ein transversaler und longitudinaler Gaußscher Einmodenstrahl, begrenzt durch die Diffraktion.
Die als sättigbares Absorptionsmaterial verwendeten Monokristalle müssen also genaue Charakteristika aufweisen, die durch ein sehr genaue Kontrolle der Substitutionen und der Materialdicke erzielt werden.
Die gegenwärtig hergestellten Mikrolaser, z. B. die passiv gütegeschalteten Mikrolaser, umfassen im Allgemeinen ein festes aktives Medium oder Material, das durch ein gewähltes Basismaterial gebildet werden kann, z. B. ausgewählt unter Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG), LaMgAl&sub1;&sub1;O&sub9; (LMA), YVO&sub4;, Y&sub2;SiO&sub5;, YLiF&sub4; und GdVO&sub4; dotiert mit einem Element wie z. B. Erbium (Er), Yttrium (Yb), Neodym (Nd), Thulium (Tm), Holmium (Ho), oder codotiert durch eine Mischung aus mehreren dieser Elemente, z. B. Er und Yb oder Tm und Ho.
Die Mikrolaser arbeiten mit mehreren Wellenlängen entsprechend ihrer Substitution. So beträgt ihre Emission um 1,06 um, wenn das aktive Material Nd³&spplus;-dotiert ist, um 1,55 um, wenn es Er³&spplus;-, Yb³&spplus;-dotiert ist, und um 2 um, wenn es Tm³&spplus;- und Ho³&spplus;-dotiert ist.
Außerdem enthalten bekannte sättigbare Absorptionsmaterialien organische Moleküle, die die Absorption bewirken. Diese Materialien, die flüssig oder plastisch sind, sind oft von schlechter optischer Qualität und altern schnell, insbesondere unter der Einwirkung des Laserflusses bzw. -stroms.
Auch massive Festkörperniaterialien werden als sättigbares Absorptionsmaterial benutzt. Zum Beispiel bei Lasern, die um 1 um herum abstrahlen und deren aktives Material durch YAG mit aktiven Nd³&spplus;- oder Yb³&spplus;-Ionen gebildet wird, kann man LiF:F&sub2;-Kristalle mit kolorierten Zentren verwenden, die verantwortlich sind für das absorbierende Verhalten des Materials und die eine begrenzte Lebensdauer haben, oder auch bestimmte massive Kristalle, mit Cr&sup4;&spplus; dotiert, die um 1 um eine sättigbare Absorption aufweisen.
Die massiven sättigbaren Absorptionsmaterialien haben insbesondere den Nachteil einer begrenzten Konzentration an absorbierenden Ionen, was eine große Materialdicke erforderlich macht.
Um dieses Problem der massiven Absorptionsmaterialien zu beseitigen, schlägt das Dokument FR-A-2 712 743 einen Laserresonator mit aktivem Festkörpermedium vor, bei dem das sättigbare Absorptionsmaterial in Form einer mikrokristallinen Dünnschicht realisiert wird.
Die Form der Dünnschicht ermöglicht, die Verluste im Innern des Laserresonators zu minimieren, die auf die massive Form des klassischen sättigbaren Absorptionsmaterials zurückzuführen sind.
Außerdem ist es möglich, die Dünnschicht auf Substraten unterschiedlicher Form und Dimension abzuscheiden.
Schließlich ermöglicht die Form der Dünnschicht auch, eine Platz- bzw. Raumgewinn im Innern des Laseresonators zu erzielen.
Die Dünnschicht wird in diesem Dokument vorzugsweise mittels Flüssigphasenepitaxie erzeugt. Eine derartige Abscheidungstechnik ermöglicht insbesondere, höhere Dotierstoffkonzentrationen zu erzielen als bei den klassischen Wachstumsverfahren massiver Kristalle, z. B. dem Czochralskiverfahren, dem Bridgemanverfahren, usw.
Sie ermöglicht auch eine leichtere Herstellung durch verschiedene Ionen dotierter monokristalliner Schichten. Außerdem ist die Flüssigphasenexitaxie das einzige klassische Verfahren, das die Herstellung monokristalliner Schichten mit großen Dicken ermöglicht, z. B. mit 100 um.
In diesem Dokument sowie in dem Dokument EP-A-0 635 824 wird auch die Flüssigphasenepitaxie der sättigbaren Absorptionsdünnschicht direkt auf dem die Rolle des Substrats spielenden aktiven Lasermaterial beschrieben.
Dazu muss das aktive Material dieselbe Struktur aufweisen wie das sättigbare Absorptionsmaterial und die Flüssigphasenepitaxie muss mit diesem Material möglich sein. Bis heute erfüllt nur Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG) diese Bedingungen.
Ein klassischer, passiv gütegeschalteter Mikrolaser (oder Laser-Chip) wird also generell durch ein aktives YAG:Nd-Lasermaterial gebildet, welches das das Licht mit 1,06 um abstrahlende aktive Medium ist, auf dem mittels Epitaxie eine mehr oder weniger dicke Schicht z. B. aus YAG:Cr&sup4;&spplus;&sup4;&spplus; mit einer mehr oder weniger hohen Cr&sup4;&spplus;-Konzentration abgeschieden wird, entsprechend den abgeleiteten Leistungen.
Das Herstellungsverfahren eines solchen Mikrolasers wird in dem schon erwähnten Patent EP-A-0 653 824 beschrieben.
Nach der YAG:Cr&sup4;&spplus;&sup4;&spplus;-Epitaxie auf dem YAG:Nd-Substrat ermöglicht ein Polierschritt, ein Plättchen von erwünschter Parallelität, Ebenheit und Dicke zu erhalten.
Der Eingangs- und der Ausgangsspielgel des Laserresonators, gebildet durch einen Stapel aus dielektrischen Schichten, werden anschließend auf den beiden Seiten des Plättchens abgeschieden.
Das Plättchen wird anschließend in Elementarmikrolaser zerteilt. Derart können aus einem einzigen Plättchen mehrere hundert Mikrolaser auf kollektive Weise hergestellt werden.
Festzustellen ist, dass in allen Fällen der emittierende YAG:Nd-Kristall entsprechend der Achse [111] orientiert ist, die die normale Wachstumsachse der Granate ist und die einen maximalen Laserwirkungsgrad ermöglicht.
Die YAG:Cr&sup4;&spplus;-Epitaxie hat folglich dieselbe Orientierung, wobei der emittierende YAG:Nd-Kristall die Rolle des Substrats spielt.
Aufgrund dieser Tatsache und trotz all seiner Vorteile ermöglicht das oben beschriebene klassische Herstellungsverfahren keine Steuerung des Strahls des Mikrolasers.
Die aus gemäß [111] orientierten Kristallen hergestellten Mikrolaser haben eine Polarisationsrichtung, die generell von den durch die Expitaxie erzeugten Restspannungen abhängt. Die Polarisationsrichtung ist nicht konstant über die gesamte Oberfläche des Substrats oder Plättchens, aus dem die Mikrolaser geschnitten werden.
Jedoch gibt es Methoden, bei denen die Polarisation des Mikrolasers festgelegt wird, indem man eine Spannung an eine der Seitenflächen des Mikrolasers anlegt. Aber in diesem Fall muss man eine Anordnung vorsehen, die ermöglicht, auf jeden Mikrolaser eine elementare Spannung auszuüben, was unvereinbar mit dem Kollektivherstellungsverfahren ist.
Außerdem werden bei den klassischen Vorrichtungen massive YAG:Cr&sup4;&spplus;-Kristalle als sättigbares Absorptionsmaterial verwendet und in dem Laserresonator möglichst nahe beim Emissionskristall angeordnet. In diesem Fall betragen ihre Dimensionen einige mm und die YAG:Cr&sup4;&spplus;-Kristalle sind generell entsprechend der kristallographischen Achse [100] orientiert. Das Sättigungsmaximum erhält man, wenn der einfallende Strahl parallel zu einer kristallographischen Achse des Kristalls polarisiert wird. Die derart hergestellten Laserresonatoren präsentieren niemals einen Laserstrahl, dessen Polarisation im Voraus definiert werden kann. Es bestehen also keine Möglichkeiten, die Polarisierung des emittierten Strahls vor seiner Untersuchung vorherzusehen.
Nun ist aber die Herstellung eines linear polarisierten Strahls bei zahlreichen Anwendungen sehr wichtig, z. B. generell bei der nichtlinearen Optik und insbesondere der Frequenzverdoppelung.
Beim aktuellen Stand der Technik ist es nicht möglich, kollektiv frequenzverdoppelte Mikrolaser herzustellen. Der nichtlineare Kristall, der die Frequenzumwandlung sicherstellt, muss in Abhängigkeit von der Polarisation - des Strahls jedes Mikrolasers gedreht werden, ohne vorher die Polarisationsrichtung des Strahls zu kennen.
Die Inhomogenität der Polarisation des Strahls auf dem Substrat ermöglicht nicht, das Substrat mit einem Plättchen aus nichtlinearem Material zusammenzubauen und es anschließend zu zerschneiden, um kollektiv frequenzverdoppelte Mikrolaser herzustellen.
Es gibt also einen noch nicht befriedigten Bedarf hinsichtlich eines Laserresonators, der eine perfekt gesteuerte, bekannte und konstante Polarisationsrichtung aufweist, über die Gesamtheit des Substrats und insbesondere des Plättchens, das die Rolle des aktiven Lasermaterials spielt.
Es gibt außerdem einen Bedarf hinsichtlich eines Laserresonators und eines Mikrolasers mit einer bekannten und konstanten Polarisationsrichtung, der durch ein bewährtes kollektives Fertigungsverfahren hergestellt werden kann, ohne auf weitere Schritte zurückgreifen zu müssen oder komplexe Anordnungen zu benutzen.
Die Erfindung wird durch die Ansprüche 1 und 15 definiert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht unter anderem darin, diesen Bedarf zu befriedigen und einen Laserresonator und einen Laser zu liefern, z. B. einen Mikrolaser, der die Nachteile, Fehler und Einschränkungen der Laserresonatoren, Laser und insbesondere Mikrolaser nach dem Stand der Technik nicht aufweist und die vorhandenen Probleme löst.
Dieser Zweck und noch andere werden erfindungskonform gelöst durch einen Laserresonator mit gesteuerter Polarisation, der ein Substrat aus aktivem Lasermaterial Y&sub3;Sl&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG) umfasst, dotiert oder nicht, auf dem direkt mittels Flüssigphasenepitaxie oder ein analoges Verfahren eine monokristalline sättigbare Absorptionsmaterialschicht aus dotiertem YAG abgeschieden wird, in der das genannte aktive Lasermaterial die Orientierung [100] aufweist und die genannte monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial entsprechend derselben Orientierung [100] abgeschieden wird. Erfindungsgemäß erzeugt man die genannte monokristalline sättigbare Absorptionsmaterialschicht aus dotiertem YAG mittels Flüssigphasenepitaxie oder einem analogen Verfahren, d. h. einem Verfahren, das ermöglicht, eine Schicht zu erhalten, die dieselben Charakteristika aufweist wie eine Flüssigphasenepitaxie-Schicht, wobei ein solches Verfahren z. B. ein Gasphasenabscheidungsverfahren sein kann oder ein Laserablations-Abscheidungsverfahren.
Mit anderen Worten kann man dann von einer wie mittels Flüssigphasenepitaxie erzeugten Schicht sprechen.
Jedoch wird vorzugsweise die monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial durch Flüssigphasenepitaxie hergestellt.
Der erfindungsgemäße Laserresonator, in dem das Substrat aus aktivem Lasermaterial entsprechend der Richtung [100] orientiert ist, unterscheidet sich fundamental von Resonatoren nach dem Stand der Technik, bei denen die Substrate aus aktivem Lasermaterial YAG entsprechend der Richtung [111] orientiert sind.
Insbesondere im Falle von Mikrolaserplatten, die aus Substraten der Orientierung [111] hergestellt sind, zeigt sich, dass die Polarisationsrichtung in diesen Platten nie konstant ist, unabhängig vom Pumptyp.
Hingegen kann der Strahl bei den Platten, die ein Substrat aus aktivem Lasermaterial YAG der Orientierung [100] umfassen, entsprechend zwei privilegierten senkrechten Richtungen polarisiert werden. In einer solchen erfindungsgemäßen Platte ist die Polarisationsrichtung des Laserstrahls konstant, unabhängig von der Art der Pumpquelle.
Wenn also das Pumpen mit einer nichtpolarisierten Quelle erfolgt, ist die Polarisationsrichtung des emittierten Laserstrahls konstant, während im anderen Fall, wenn das Pumpen mit einer polarisierten Quelle erfolgt, die Polarisationsrichtung des emittierten Laserstrahls ebenfalls konstant ist und entsprechend einer der beiden privilegierten Richtungen.
Die Wahl einer dieser Richtungen hängt von der Polarisationsrichtung des Pumpstrahls ab.
In allen Fällen weist der erfindungsgemäße Laserresonator bei bestimmten Pumpbedingungen eine konstante und im Voraus bekannte Polarisationsrichtung auf.
Erfindungsgemäß wird der Strahl des Lasers, z. B. eines Mikrolasers, aufgrund der Wahl der spezifischen Orientierung [100] direkt polarisiert erzeugt, ohne dass irgendeine andere Operation oder Anordnung nötig ist.
Aus diesem Grund können die erfindungsgemäßen Laserresonatoren leicht mittels eines bekannten und bewährten kollektiven Fertigungsverfahrens hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Substrat ist ein Substrat aus aktivem Lasermaterial Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG), dotiert oder nicht, das entsprechend [100] orientiert ist.
Das Substrat und die monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial, ebenfalls entsprechend [100] orientiert, haben dieselbe kristallographische Struktur, aber es ist oft nötig, die Maschenparameter des Substrats und/oder der monokristallinen Schicht anzupassen. Diese Anpassung erfolgt generell mit Hilfe von adäquaten Dotierstoffen, die weiter unten im Rahmen der detaillierten Beschreibung der monokristallinen Schicht beschrieben werden, wobei die genannten Dotierstoffe eventuell im Epitaxiebad in Form von Oxid(en) hinzugefügt werden.
Mit anderen Worten unterscheiden sich das Substrat und die Schicht, die beide wie schon erwähnt in kristallographischer Hinsicht dieselbe Strukturen haben, nur durch ihre unterschiedlichen Dotierstoffe, die z. B. die kristallinen und/oder optischen Eigenschaften der Schicht und/oder des Substrats, vorzugsweise der Schicht, beeinflussen.
Erfindungsgemäß ist das Substrat ein aktives Lasermaterial YAG, d. h. dass es dotiert ist oder nicht durch ein oder mehrere Ionen, das (die) ihm die Eigenschaften des aktiven Lasermaterials verleiht (verleihen) und z. B. unter den Ionen des Nd, Cr, Er, Yb, Ho, Tm und Ce ausgewählt wird (werden).
Anzumerken ist, das die meisten der zur Verleihung der Eigenschaften des aktiven Lasermaterials verwendeten Ionen benutzt werden könne, um dem YAG verstärkende Wirkung zu verleihen.
So kann das YAG dotiert werden mit aktiven Nd- oder Yb-Ionen für eine Emission um 1,06 um, mit aktiven Er-Ionen für eine Emission um 1,5 um, mit aktiven Ho- oder Tm-Ionen für eine Emission mit 2 um, und das YAG kann auch codotiert werden durch Er- und Yb-Ionen für eine Emission mit 1,5 um, durch Tm- und Ho-Ionen für eine Emission mit 2 um oder durch Er-, Yb- und Ce-Ionen für eine Emission mit 1,5 um.
Vorzugsweise wird das YAG mit Neodym dotiert, welches das gegenwärtig bekannteste und am meisten verwendete feste Lasermaterial ist.
Der Anteil des Dotierions oder der Dotierionen beträgt generell (in mol) von 0,1 bis 10% für jedes von ihnen.
Nach einer Grundmerkmal der Erfindung ist das Substrat aus aktivem Lasermaterial spezifisch orientiert [100]. Um eine solche Orientierung zu erhalten, kann man entweder einen entsprechend der traditionellen Richtung [111] gezogenen Kristall neu orientieren, oder einen Kristall direkt entsprechend der Orientierung [100] ziehen, was mittels einigen Anpassungen der Wachstumsbedingungen möglich ist.
Die Dimension und die Form des Substrats sind, wie weiter unten beschrieben, variabel. Einer der Vorteile der Flüssigphasenepitaxietechnik besteht genau darin, dass sie ermöglicht, Schichten von exzellenter Qualität zu erzeugen, unabhängig von der - sogar komplexen - Form und der Größe des Substrats.
Das Substrat kann entweder durch einen klassischen Laserstab gebildet werden oder vorteilhafterweise erfindungsgemäß durch ein Mikrolasersubstrat, das durch ein monokristallines Plättchen mit einer Dicke von z. B. 500 um bis 2 mm und vorzugsweise von 0,1 mm bis 2 mm gebildet wird. Vorzugsweise sind die beiden parallelen Seiten dieses Plättchens poliert.
Die erfindungsgemäße monokristalline sättigbare Absorptionsmaterialschicht aus YAG weist eine spezifische Struktur auf, die ermöglicht, die Machbarkeit einer kompakten Vorrichtung und einer kollektiven Herstellung bei niedrigen Kosten zu gewährleisten.
Diese Struktur stellt die Materialeigenschaften nicht in Frage sondern ermöglicht im Gegenteil, sie durch die Nutzung der Phänomene geleiteter Wellen in bestimmten Fällen zu verbessern.
Die erfindungsgemäßen monokristallinen Schichten aus sättigbarem Absorptionsmaterial weisen außerdem alle mit dem Flüssigphasenepitaxieverfahren verbundenen Vorteile auf, durch das sie erzeugt werden oder erzeugt werden können. Diese Vorteile werden detaillierter beschrieben in dem oben zitierten Dokument des Stands der Technik.
Insbesondere ist es möglich, dank dieses Flüssigphasenepitaxieverfahrens homogene Dotierungen zu erhalten, z. B. mit Chrom, Seltenerden, Übergangsmetallen oder Gallium.
Dieser Homogenitätsparameter ist ein wesentlicher Parameter, wenn man die optischen Leistungen einer Vorrichtung optimieren will.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigphasenepitaxietechnik werden die Schichten bei konstanter Temperatur in einem weiter unten definierten Bereich erzeugt, und weisen daher eine gute Zusammensetzungshomogenität im Volumen auf.
Nur die Grenzfläche und die Oberfläche der Schicht können eventuell gestört sein, aber dann ermöglicht ein leichtes Polieren der Oberfläche, diesen Mangel zu beseitigen.
Zudem ermöglicht die Epitaxie, sehr viel höhere Dotierstoffkonzentrationen zu erreichen als die klassischen Wachstumsverfahren von massiven Kristallen, was ermöglicht, sehr dünne Schichten mit den dadurch entstehenden Vorteilen zu erhalten.
Die Flüssigphasenepitaxie bietet außerdem die Möglichkeit, Codotierungen durch verschiedene Ionen zu realisieren. Oft ist es nämlich nötig, mehrere Substitutionen zu verwenden, um die Eigenschaften der Epitaxieschicht zu verbessern, z. B. den Maschenparameter, die Brechzahl, die Absorption usw.
Durch die Flüssigphasenepitaxietechnik ist es möglich, Schichten von komplexer Zusammensetzung mit mehreren Kationen herzustellen.
Die Flüssigphasenexitaxie ermöglicht eine einfache Kontrolle der abgeschiedenen Schicht, wobei diese generell eine Dicke von 1 bis 500 um, vorzugsweise 1 bis 200 um, besser 20 bis 150 um und noch besser 50 bis 100 um aufweist.
Bei Schichten mit Dicken von 1 bis 150 um und vorzugsweise von 1 bis 100 um spricht man von "Dünnschichten".
Da die Wachstumsgeschwindigkeit generell ungefähr 1 um/min beträgt, kann man relativ schnell, d. h. in einem Zeitraum von einigen Stunden, Schichten mit einer Dicke von 100 um herstellten.
Bei einer monokristallinen sättigbaren Absorptionsmaterialschicht aus dotiertem YAG setzt man voraus, dass das YAG wenigstens eine Substitution durch ein Ion aufweist, das ihm die Eigenschaft des sättigbaren Absorptionsmaterials verleiht.
So kann das YAG durch ein oder mehrere Dotierionen dotiert sein, ausgewählt unter den Ionen des Chrom (Cr), Erbium (Er), Thullium (Tm) und Holmium (Ho).
Vorzugsweise ist das genannte Dotierion das Cr&sup4;&spplus;-Ion.
Der Anteil des Dotierstoffs oder der Dotierstoffe, der (die) dem YAG seine Eigenschaften des sättigbaren Absorptionsmaterials verleiht (verleihen), beträgt generell (in mol) einige %, z. B. 1 bis 10% für jeden der Dotierstoffe.
Außerdem wird das YAG generell zunächst durch Mg²&spplus;-Ionen substituiert, sodass die Substitution mit den aktiven Ionen wie den Cr&sup4;&spplus;-Ionen ohne Ladungskompensation erfolgen kann.
Das heißt, dass in diesem Fall das YAG definitiv in der Schicht ebenso viele mol Mg²&spplus; wie mol Dotierstoff, insbesondere Cr&sup4;&spplus; enthält.
Sowohl die Dicke als auch das Dotierverhältnis und die Art des Dotierstoffs der Schicht aus dem sättigbaren Absorptionsmaterial sind so an den Laser angepasst, den man guteschalten will, dass die monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial eine zur Emissionswellenlänge des Lasers passende sättigbare Absorption aufweist.
Zum Beispiel wählt man Cr&sup4;&spplus; für einen mit 1,06 emittierenden Laser, Er³&spplus; für einen mit 1,5 um emittierenden Laser, oder auch Tm oder Ho für einem mit 2 um emittierenden Laser.
Aufgrund dieser Tatsache entspricht einem aktiven Laser-Ion des aktiven Lasermaterials vorzugsweise ein aktives Ion der Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial.
Die folgenden Paare aus einem aktiven Laser-Ion und einem Ion des sättigbaren Absorptionsmaterials eignen sich gut: Nd-Cr, Er-Er, Tm-Ho, Yb-Cr.
Nach der Erfindung wird das Paar Nd-Cr besonders bevorzugt.
Die monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial der Orientierung [100] oder das Substrat, vorzugsweise die Schicht, können (außerdem) ebenfalls wenigstens einen (anderen) Dotierstoff oder Substituenten umfassen, um die eine oder andere ihrer z. B. strukturellen und/oder optischen Eigenschaften zu modifizieren, etwa die Absorption, die Brechzahl und/oder den Maschenparameter.
Diese Dotierstoffe werden z. B. ausgewählt zwischen Gallium und den nichtaktiven Seltenerden, z. B. Lutetium, Gadolinium, Yttrium; unter nichtaktiven Seltenerden versteht man generell Seltenerden, die Eigenschaften wie z. B. Laseremission, Verstärkung oder sättigbare Absorption nicht auf das YAG übertragen.
Man kann außerdem eine Codotierung der Schichten mit Gallium (Ga) und/oder einer nichtaktiven Seltenerde wie Yttrium (Y) und/oder Lutetium (Lu) und/oder Gadolinium realisieren.
Eine bevorzugte zusätzliche Codotierung ist eine Gallium-Lutetium-Codotierung, bei der das Gallium dazu dient, die Brechzahl anzupassen. Da das Gallium z. B. die Masche des kristallinene Gitters vergrößert, wird diese Vergrößerung durch Lutetium kompensiert.
Klassischerweise umfasst der Laserresonator außerdem einen Eingangsspiegel und einen Ausgangsspiegel. Vorzugsweise sind diese Spiegel dichroitische Spiegel. Der Eingangspiegel wird direkt auf dem Substrat aus aktivem Lasermaterial abgeschieden und der Ausgangsspiegel direkt auf der monokristallinen Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial.
Der erfindungsgemäße Laserresonator kann verschiedene Formen annehmen, von denen jede der Form entspricht, die das Substrat aus aktivem Lasermaterial annehmen kann. Zu diesem Thema kann man sich wieder auf das Dokument FR-A-2 712 743 beziehen.
So kann das Substrat ein Laserstab sein, ist aber erfindungsgemäße vorzugsweise ein Mikrolasersubstrat, gebildet durch ein monokristallines Plättchen, vorzugsweise ein Plättchen mit parallelen polierten Flächen auf seinen beiden Seiten.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein kollektives Herstellungsverfahren von gütegeschalteten Mikrolaserresonatoren mit gesteuerter Polarisation.
Dieses Verfahren ist im Wesentlichen identisch mit dem bekannten klassischen Mikrolaser-Herstellungsverfahren, unterscheidet sich davon aber fundamental durch die spezifischen Orientierung [100] des Substrats aus aktivem Lasermaterial und durch die monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial.
Dieses Verfahren umfasst generell also folgende Schritte:
- man scheidet ein Substrat aus aktivem Lasermaterial Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG) ab, dotiert oder nicht, mit der Orientierung [100] und der Form eines Plättchens mit parallelen polierten Flächen auf seinen beiden Seiten;
- man scheidet auf einer der Seiten des aktiven Lasermaterials Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG) eine monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial aus dotiertem YAG ab, durch Flüssigphasenepitaxie oder durch ein analoges Verfahren;
- man poliert die abgeschiedene monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial;
- man scheidet auf den beiden polierten Flächen des Resonators den Eingangsspiegel und den Ausgangsspiegel ab;
- man schneidet den so hergestellten Aufbau aus Substrat, monokristalliner Schicht und Spiegeln zu.
Derart erhält man eine große Anzahl gütegeschalteter Mikrolaserresonatoren (oder Mikrolaser), wobei alle diese Mikrolaser bekannte und identische Polarisationseigenschaften aufweisen, was ihre Herstellungskosten stark senkt.
Die Erfindung betrifft schließlich einen gütegeschalteten Laser, vorzugsweise einen Mikrolaser, mit gesteuerter Polarisation und einem wie oben beschriebenen Resonator, vorzugsweise einen Mikrolaserresonator, sowie dessen Pumpeinrichtungen.
Vorzugsweise bestehen die Pumpeinrichtungen wenigstens aus einer Lampe oder einer Diode, die den Resonator in einer transversalen oder longitudinalen Richtung pumpt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht wieder aufgrund der spezifischen Orientierung [1,0,0] des Substrats und der monokristallinen Schicht eine kollektive Herstellung von Mikrolasern mit einer bekannten Polarisationsrichtung, was in der vorhergehenden Technik noch nie realisiert worden ist. Man erhält den Strahl des Mikrolasers nämlich direkt polarisiert, ohne irgendeine weitere Operation oder Anordnung, was kompatibel ist mit einem Kollektivherstellungsverfahren.
Außerdem sind die Leistungen des hergestellten Mikrolasers nicht schlechter als die der Mikrolaser, die mit klassischen Substraten und Schichten aus sättigbarem Absorptionsmaterial mit der Orientierung [111] hergestellt werden. Diese Aufrechterhaltung der Leistungen trotz der Wahl einer anderen Orientierung bildet einen der unerwarteten Effekte und Vorteile der Erfindung.
Da die Leistungen sich nicht verschlechtern, eignet sich der erfindungsgemäße Mikrolaser für zahlreiche Anwendungen wie z. B. die Frequenzverdoppelung. Man muss nicht mehr jeden einzelnen Mikrolaser prüfen oder ein äußeres Mittel einsetzen, um die Polarisationsrichtung festzustellen, da alle Mikrolaser bekannte und identische Polarisationscharakteristika haben.
Außer der kollektiven Herstellung von insbesondere grünen Pulslasern findet die Erfindung ihre Anwendung generell auf allen Gebieten der nichtlinearen Optik und in allen Fällen, wo ein ein linear polarisierter Pulsstrahl nötig ist, wie z. B. bei der Frequenzverdoppelung, der Frequenzumwandlung, z. B. der Verdreifachung, der Vervierfachung usw. und bei der optischen parametrischen Oszillation (OPO). Die Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen besser aus der nachfolgenden, erläuternden und keinesfalls einschränkenden Beschreibung hervor.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst also noch genauer zunächst generell einen ersten Schritt der Auswahl und Vorbereitung des Substrats.
Wie weiter oben erwähnt, kann das Substrat irgend ein Substrat sein, auf dem durch Flüssigphasenepitaxie eine Schicht abgeschieden werden kann, z. B. eine YAG- Dünnschicht, aber mit der Bedingung, dass dieses Substrat erfindungsgemäß die Orientierung [100] aufweist.
Die Substrate sind größtenteils schon oben beschrieben worden.
Der herzustellende Lasertyp bestimmt das Dotierion oder die Dotierionen der abgeschiedenen YAG-Schicht sowie den Typ des für das Substrat verwendeten YAG.
Die Betriebsweise dieses Lasers bestimmt, ob das Substrat durch ein aktives Lasermaterial gebildet werden muss oder nicht, sowie seine Form und seine Abmessungen.
Die Abmessungen und die Form des Substrats sind veränderlich, wobei einer der Vorteile der Flüssigphasenepitaxie genau darin besteht, dass sie ermöglicht, Schichten von exzellenter Qualität herzustellen, unabhängig von der auch komplexen Form und den Abmessungen des Substrats.
Das Substrat kann z. B. aus einem YAG-Block, dotiert oder nicht, mit einem Durchmessers von z. B. 1" bis 2" (inches), d. h. ungefähr 25 bis 50 mm, und der Orientierung [100] gewonnen werden.
Um eine solche Orientierung des Substrats zu erzielen, kann man entweder einen entsprechend der traditionellen Richtung [111] gezogenen Kristall neu orientieren, oder einen Kristall direkt entsprechend der Orientierung [100] ziehen, was möglich ist dank der Anpassung einiger Wachstumsbedingungen: Reduzierung der Ziehgeschwindigkeit, Erhöhung der Abkühlzeit.
Unabhängig von der Herstellungsart der Kristalle mit der Orientierung [100] sind diese im Handel leicht erhältlich.
Aus diesem Block schneidet man mit Hilfe eines geeigneten Schneidinstruments, z. B. einer Diamantblattsäge, Substrate, z. B. in Form von Plättchen mit parallelen Seiten. Diese plättchenförmigen Substrate können eine variable Dicke von 500 um bis 2 mm haben.
Anschließend schleift und poliert man wenigstens eine der Seiten des Substrats.
Das Schleifen dient dazu:
- einerseits die Oberflächenkrustenschicht, verursacht durch das Zuschneiden, zu entfernen,
- andererseits eventuell die Dicke der Plättchen auf die gewünschte Dicke zu reduzieren, z. B. ist diese Dicke im Falle einer Laseranwendung etwas größer als die Spezifikation des Mikrolasers und beträgt im Allgemeinen 100 bis 1000 um.
Die Dicke des aktiven Mediums ist ein Parameter, der bestimmte Charakteristika des Mikrolasers bedingt, z. B. die Breite des Spektrums und insbesondere die Longitudinalmodenzahl.
Die Substrate, z. B. die geschliffenen und eventuell auf die gewünschte Dicke gebrachten Plättchen, werden anschließend mit optischer Qualität poliert.
Das Polieren betrifft wenigstens eine der Seiten bzw. Flächen des Substrats, aber für bestimmte Betriebsarten, z. B. bei einem Wellenleiterlaser, kann das Substrat zwei parallele Seiten mit dieser Politurqualität aufweisen.
Man spricht also von Substraten mit einer oder zwei polierten Flächen bzw. Seiten.
Das Polieren erfolgt durch ein mechanisch-chemisches Verfahren, so dass die polierte(n) Fläche(n) befreit wird (werden) von allen eventuellen Fehlern (Einschlüssen, Dislokationen, Spannungen, Riefen usw.), die sich bei der Epitaxie in der Dicke der Schicht fortpflanzen bzw. ausbreiten würden. Diese Politurqualität wird durch einen geeigneten chemischen Angriff kontrolliert bzw. gesteuert. Das anzuwendende Verfahren ist im Wesentlichen gleich wie dasjenige, das für die Substrate bei den klassischen Epitaxietechniken benutzt wird.
Nach dem ersten Schritt der Wahl und Vorbereitung des Substrats bereitet man in einem zweiten Schritt ein Epitaxiebad vor, das durch eine übersättigte Lösung gebildet wird, die aus einem Lösungsmittel und einem gelösten Stoff besteht.
Erfindungsgemäß wird das Epitaxiebad vorbereitet, indem man zunächst sorgfältig eine Mischung abwiegt, die aus einer Mischung der Oxide PbO und B&sub2;O&sub3;, die das Lösungsmittel bilden, und Y&sub2;O&sub3; und Al&sub2;O&sub3;, die den gelösten Stoff bilden, besteht.
Der oder die verschiedene(n) Dotierstoff(e) wird (werden) ebenfalls in Form von Oxid(en) hinzugefügt, z. B. CrO&sub2; und MgO, jedoch ist es manchmal nötig, um eventuell die Chargen zu kompensieren, ein oder mehrere Oxide hinzuzufügen, z. B. die Oxide der weiter oben genannten Elemente:
Die Konzentration in Mol-% der verschiedenen Oxide in dem Epitaxiebad zur Herstellung von nichtdotiertem YAG beträgt in Mol-% z. B. 0,5 bis 0,7 Mol-% Y&sub2;O&sub3;, 1,5 bis 2,5 Mol-% Al&sub2;O&sub3;, 80 bis 90 Mol-% Pbo und 5 bis 10 Mol-% B&sub2;O&sub3;.
Das Oxid oder die Oxide des Dotierstoffs oder der Dotierstoffe, wenn er (sie) präsent ist (sind), beträgt bei den oben angegeben Proportionen für jeden von ihnen z. B. 0,5 bis 2,0 Mol-% CrO&sub2; und 0,5 bis 2,0 Mol-% MgO.
Eine typische Mischung wird beispielsweise gebildet durch 14 g V&sub2;O&sub3;, 15 g Al&sub2;O&sub3;, 6 g MgO, 23 g CrO&sub2;, 1700 g PbO und 45 g C&sub2;O&sub3;.
Die Mischung aus Lösungsmittel und gelöstem Stoff wird anschließend in einer adäquaten Vorrichtung geschmolzen, z. B. in einem Platintiegel bei einer Temperatur von z. B. 900 bis 1100ºC, z. B. 1000ºC, um das eigentliche Epitaxiebad zu bilden. Die Vorrichtung, z. B. ein Tiegel, wird anschließend in einer klassische Vorrichtung angeordnet, die ermöglicht, ein Kristallwachstum mittels Flüssigphasenepitaxie zu realisieren.
Diese Vorrichtung ist z. B. ein Epitaxieofen, der insbesondere ein Ofen mit zwei Heizzonen mit gesteuertem Temperaturgradienten ist.
Vorzugsweise wird das Substrat in eine gleichförmige oder wechselnde Rotations- oder Translationsbewegung versetzt, was eine Abscheidung mit einer homogenen Dicke ermöglicht.
Ebenso kann das Epitaxiebad mechanisch umgerührt werden mit Hilfe einer entsprechenden Einrichtung, z. B. einem Platinrührer.
Eine den Rührer oder das Ganze aus Substratträger und Substrat tragende Spindel ermöglicht, die erwünschten Bewegungen auf das eine oder das andere zu übertragen.
Der dritte Schritt des Verfahrens ist der eigentliche Epitaxieschritt.
Erfindungsgemäß wird die Flüssigphasenepitaxieoperation bei einer konstanten Temperatur im Bereich von 1000 bis 1100ºC durchgeführt, was ermöglicht, in der Dicke der YAG-Schicht eine homogene Dotierstoffkonzentration zu erhalten.
Beispielswiese beginnt man damit, die flüssige Mischung bei einer Temperatur umzurühren, die etwas höher ist als die Epitaxiewachstumstemperatur, z. B. bei ungefähr 1150ºC und mit Hilfe der schon oben beschriebenen Rühreinrichtung, z. B. einem Platinrührer. Anschließend senkt man die Temperatur des Ofen bis auf die Ausglüh- bzw. Härtungstemperatur ab, die vorzugsweise noch 1000 bis 1100ºC beträgt.
Das z. B. horizontal angeordnete Substrat wird anschließend mit dem Epitaxiebad in Kontakt gebracht, wobei die Substrate mit einer polierten Fläche nur in die Oberfläche des Bads eingetaucht werden, während die Substrate mit zwei polierten Flächen untergetaucht werden.
Die Dauer des Kontakts hängt von der gewünschten Dicke ab, wobei diese Dicke in einem schon weiter oben genannten Bereich variieren kann, d. h. von 1 bis 1500 um, und z. B. 100 um betragen kann. Die Wachstumsgeschwindigkeiten betragen generell ungefähr 0,5 (???) bis 1 um/min (???).
Erfindungsgemäß und um dem Verhaltensunterschied zwischen den Substraten der Orientierung [111] nach dem Stand der Technik und der Orientierung [100] nach der Erfindung Rechnung zu tragen, ist eine Anpassung der Wachstumsbedingungen nötig, denn die Orientierung [100] verursacht einerseits eine Zunahme der Wachstumsgeschwindigkeit und andererseits eine höhere Sprödigkeit der Kristalle. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dauer des Eintauchens oder Dauer der Kontaktherstellung um etwa 1/4 reduziert in Bezug auf die Substrate der Orientierung [111].
Außerdem und wieder zur Berücksichtigung des Verhaltensunterschieds zwischen den Substraten der Orientierung [111] bzw. [100] werden die Abkühlphasen besonders gesteuert, um thermische Schocks möglichst zu vermeiden, d. h. langsames Herausfahren des Substrats aus dem Ofen mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/min anstatt 50 mm/min.
Am Ausgang des Epitaxiebads werden das Substrat und die Epitaxieschicht (bei einem Substrat mit einer Fläche) oder die Epitaxieschichten (bei einem Substrat mit zwei Flächen und einer Epitaxieschicht auf jeder Fläche) einer Operation zur Beseitigung der Lösungsmittels unterzogen. Z. B. wird das überzogene Substrat einer beschleunigten Rotationsbewegung unterzogen, um die Lösungsmittelreste wegzuschleudern.
Eine chemische Reinigung mittels einer Säure wie z. B. HNO&sub3; beendet den Epitaxieschritt.
Die nachfolgenden Schritte sind klassische Schritte, die denen entsprechen, die bei der Herstellung von Mikrolasern der Orientierung [1,1,1] durchgeführt werden.
Man poliert die Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial, um insbesondere ihre Absorptionseigenschaften anzupassen. Dieses Polieren erfolgt generell mittels eines chemischen Angriffs, z. B. in Phosphorsäure, oder durch eine mechanisch-chemische Politur.
Anschließend scheidet man den Eingangs- und den Ausgangsspiegel des Laserresonators direkt ab und zerschneidet das Ganze, gebildet durch das plättchenförmige Substrat, die monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial und die Spiegel, zu einer großen Anzahl Mikrolaserresonatoren mit der Form von Parallelepipeden von im Allgemeinen 1 mm · 1 mm, von denen jeder einen gütegeschalteten Mikrolaserresonator mit perfekt gesteuerter Polarisation bildet.
Es wurde festgestellt, dass die Leistungen der erzielten Mikrolaser, z. B. die Energie des Laserimpulses, seine Dauer und seine Wiederholungsrate, sich nicht verschlechtern.

Claims

1. Laserresonator mit gesteuerter Polarisation, ein Substrat aus aktivem Lasermaterial Y&sub3;AL&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG) umfassend, dotiert oder nichtdotiert, auf dem durch Flüssigphasen-Expitaxie oder ein analoges Verfahren eine monokristalline Schicht aus dotiertem sättigbarem YAG-Absorptionsmaterial direkt abgeschieden ist, bei dem das genannte aktive Lasermaterial die Orientierung [100] aufweist und die genannte monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial entsprechend derselben Orientierung [100] abgeschieden ist.

2. Laserresonator nach Anspruch 1, bei dem die genannte monokristalline Schicht aus dotiertem sättigbarem Absorptionsmaterial mittels Flüssigphasen-Epitaxie hergestellt ist.

3. Resonator nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem das Substrat ein aktives YAG-Lasermaterial ist, dotiert mit einem oder mehreren ihm die Eigenschaften eines aktiven Lasermaterials verleihenden Dotierion(en), ausgewählt unter den Nd-, Cr-, Er-, Yb-, Ho-, Tm- und Ce-Ionen.

4. Resonator nach Anspruch 3, bei dem das genannte Dotierion Neodym (Nd) ist.

5. Resonator nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem der Anteil des Dotierions oder der Dotierionen 0,1 bis 10 Mol% für jedes von ihnen beträgt.

6. Laserresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die monokristalline Schicht aus sättigbarem, mit einem oder mehreren unter den Ionen des Chroms (Cr), Erbiums (Er), Thulliums (Tm) und Holmiums (Ho) ausgewählten Dotierionen dotierten YAG-Absorptionsmaterial ist.

7. Laserresonator nach Anspruch 6, bei dem das genannte Dotierion Chrom ist.

8. Resonator nach einem der Ansprüche 6 und 7, bei dem der Anteil des Dotierions oder der Dotierionen 1 bis 10 Mol% für jedes von ihnen beträgt.

9. Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Schicht und/oder das Substrat (außerdem) durch wenigstens einen (anderen bzw. weiteren) Dotierstoff oder Substituenten dotiert werden, der ermöglicht, ihre strukturellen oder optischen Eigenschaften zu modifizieren.

10. Resonator nach Anspruch 9, bei dem der genannte (andere) Dotierstoff ausgewählt wird unter Gallium und den nichtaktiven Seltenerdmetallen.

11. Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial eine Dicke von 1 bis 500 um hat.

12. Resonator nach Anspruch 10, bei dem die genannte monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial eine Dicke von 1 bis 150 um hat.

13. Laserresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, der außerdem einen Eingangsspiegel und einen Ausgangsspiegel umfasst, wobei der Eingangsspiegel direkt auf dem Substrat aus aktivem Lasermaterial abgeschieden ist.

14. Laserresonator nach Anspruch 12, bei dem der Ausgangsspiegel direkt auf der monokristallinen Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial abgeschieden ist.

15. Verfahren zur Kollektiv- bzw. Sammelherstellung von gütegeschalteten Mikrolaserresonatoren mit geregelter Polarisation, das die folgenden Schritte umfasst:

- man stellt ein Substrat aus dotiertem oder nichtdotiertem aktivem Material Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG) der Orientierung [100] bereit, das die Form eines Plättchens mit parallelen Flächen bzw. Seiten aufweist und dessen beiden Flächen bzw. Seiten poliert sind;

- man scheidet durch Flüssigphasen-Epitaxie oder ein analoges Verfahren auf einer der Flächen des genannten aktiven Lasermaterials Y&sub3;Al&sub5;O&sub1;&sub2; (YAG) eine monokristalline Schicht aus dotiertem sättigbarem YAG-Absorptionsmaterial ab, entsprechend derselben Orientierung [100];

- man poliert die derart abgeschiedene monokristalline Schicht aus sättigbarem Absorptionsmaterial;

- man scheidet den Eingangs- und Ausgangsspiegel auf den beiden polierten Flächen des Resonators ab;

- man zerschneidet das derart hergestellte, durch das Substrat, die monokristalline Schicht und die Spiegel gebildete Ganze.

16. Gütegeschalteter Laser mit gesteuerter Polarisation, einen Resonator nach einem der Anspruche 1 bis 14 sowie Pumpeinrichtungen dieses Resonators umfassend.