ITMI990904A1 - Dispositivo per la generazione di radiazione coerente con un risonatore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L' invenzione si riferisce ad un dispositivo per la generazione di radiazione coerente con un risonatore, che è tarato su un'onda di base con una frequenza ω , in cui sono disposti un materiale, che è adatto per la generazione di questa onda di base mediante eccitazione per mezzo di un'onda di pompaggio, nonché un materiale moltiplicatore di frequenza per la generazione di un'onda, di frequenza moltipl icata rispetto al l 'onda di base, con la frequenza m*ω , ove il risonatore presenta inoltre uno specchio di disaccoppiamento per l 'onda di base con la frequenza U .

Simili dispositivi sono impiegabili per esempio come laser, ove l 'onda di base è allora la radiazione laser da generare. L' invenzione non è però limitata a ciò. Altri dispositivi per la generazione di radiazione coerente possono essere per esempio oscillatori ottico-parametrici (0P0) , in cui un'onda in ingresso, sul la base di non l inearità, genera due nuove lunghezze d'onda, la cosiddetta onda di segnale e onda inattiva o stazionaria. Una di queste due onde viene intesa qui nel senso del 'invenzione come onda di base, mentre l 'onda in ingresso rappresenta allora l 'onda di pompaggio.

Nel campo commerciale vi è oggi una grande necessità di laser, ove sono da menzionare qui anche semplici applicazioni in riproduttori di CD, stampanti laser e indicatori luminosi . Per simil impieghi sono però già sufficienti laser di potenza relativamente debole, come laser all'elineon nonché diodi laser.

Potenze più elevate sono necessarie in particolare nella tecnica di visualizzazione. Se infatti per semplice grafica vettoriale sono parimenti sufficienti simili laser a basse energia, allora la rappresentazione di un' immagine televisiva a reticolo puntiforme è possibile soltanto con potenze più elevate, poiché nel caso di questa tecnica la potenza per unità di tempo di un' immagine complessiva per ogni punto di immagine è ridotta in media del numero dei punti di immagine rappresentati . Qui sono state fatte diverse proposte. In particolare nel le pubblicazioni brevettuali DE 195 04 047 C, WQ 96/08116, DE 197 13 433 A viene insegnato l ' impiego di oscillatori ottico-parametrici (0P0) , con i quali vengono generati raggi di uscita di elevata potenza di tutti e tre i colori mediante combinazione di un'onda di base di potenza più elevata con l 'onda di segnale e l 'onda stazionaria dell ’OPO.

Un ulteriore problema è dato, nel caso di simil i tecniche di visualizzazione, da interferenze del raggio laser, che illumina i punti di immagine, che sono visibili come cosiddetti "speckles" , e agiscono di disturbo in un' immagine. Per evitare il problema degli speckles, nella pubbl icazione brevettuale DE 196 45 978 Al viene proposto di mantenere ridotta la lunghezza di coerenza per la soppressione di simili effetti di interferenza. Questo si può real izzare per esempio con una lunghezza di impulso breve, ma sono noti anche altri procedimenti . Per esempio nella domanda DE 195 35 526 Al viene proposto un laser a fibre a nucleo doppio, che fra l ' altro, grazie alla selezione di sostanze di drogaggio adeguate, emette un grande spettro di lunghezze d'onda, per cui diviene minore la lunghezza di coerenza.

Lo stato della tecnica menzionato all'inizio si riferisce al laser con accoppiamento di modo per il raggiungimento di elevata potenza laser in un impulso, che è impiegabile probabilmente anch'esso per simili impieghi commerciali.

Nella letteratura è nota una pluralità di diversi procedimenti per l'accoppiamento di modo. Qui siano menzionati soprattutto i brevetti US 4.914.658, DE 37 36 881 Al, DE 38 26 716 Al, EP 0 314 171 A2, EP 0 314 171 A3, JP-SHO 63-274348, US 4.993.944, US 5.119.383, EP 0 235 950 Al, US 5.046.184 e US 5.054.027 come stato della tecnica.

Nel caso di un accoppiamento di modo si può distinguere fra procedimenti attivi e passivi. L'accoppiamento di modo attivo viene realizzato con l'ausilio di un modulatore acustico-ottico, che provoca una modulazione di ampiezza. Inoltre per questi procedimenti sono impiegabili anche modulatori elettroottici, con i quali viene provocata una modulazione di frequenza. Nel caso dell 'accoppiamento di modo passivo, un impulso laser ruotante nel risonatore modula esso stesso la sua ampiezza. L'accoppiamento di modo passivo viene raggiunto con il "Kerr lens mode-locking" (KLM), un "additive pulse mode-locking" (APM), con impiego di un assorbitore saturabile e un cosiddetto specchio non lineare. I procedimenti di accoppiamento di modo differenti differiscono però per quanto riguarda la loro impiegabilità universale, la potenza raggiungibile, la durata di impulso raggiungibile e il dispendio tecnico.

Il procedimento KLM sfrutta il coefficiente di rifrazione dipendente dalla densità di un componente interno al risonatore. L'interazione non lineare è di terzo ordine. Nel caso di elevata intensità, sulla base del -l'interazione non lineare avviene l 'autofocali zzazione della radiazione nel risonatore e quindi una riduzione del diametro di modo. Invece la selezione del modo per esempio mediante un diaframma comporterebbe perdite più elevate nel funzionamento continuo e perdite ridotte nel funzionamento ad accoppiamento di modo.

Lo svantaggio sostanziale di questo procedimento consiste nel fatto che la non linearità qui sfruttata, sulla base del terzo ordine qui impiegato, fornisce soltanto piccole quantità e deve essere quindi presente già un'elevata intensità per provocare un accoppiamento di modo nel risonatore. Inoltre il procedimento KLM richiede, per l'aumento della densità di potenza, un raggio di modo molto piccolo. Il risonatore quindi deve venire regolato in modo tale da lavorare al limite del campo di stabilità ottico. Un noto avviamento del laser è inoltre escluso. Simili caratteristiche rendono questo tipo di accoppiamento di modo inadeguato per un laser commerciale con elevata potenza di uscita.

Inoltre il procedimento KLM per queste ragioni non è impiegabile in tutti i laser noti, per esempio quando la radiazione di pompaggio non possiede alcuna focalizzabilità particolarmente buona. Quindi non si può impiegare per esempio alcun diodo laser ad alta potenza accoppiato a fibre per questo campo di impiego. La non linearità raggiungibile solitamente è anche relativamente debole, cosicché per impulsi con durata di impulso tipicamente maggiore di 1 ps può venire realizzato difficilmente un accoppiamento di modo efficace.

L'accoppiamento di modo additivo (APM) impiega invece un procedimento interferometrico. Ad un risonatore con il mezzo laser attivo viene accoppiato un secondo risonatore, che contiene un elemento con un indice di rifrazione dipendente dall'intensità. Tipicamente per questo elemento viene impiegata una fibra di vetro monomodo, poiché questa presenta una lunghezza di interazione sufficientemente lunga. Un indice di rifrazione dipendente dall 'intensità comporta in questo caso l'automodulazione di fase della luce. Sulla base di una sovrapposizione coerente della radiazione modulata in fase così formatasi con un'altra radiazione, che viene emessa da un risonatore principale, viene raggiunta un'interferenza, sulla base della quale si forma un impulso abbreviato. Tuttavia la sovrapposizione coerente dell'impulso in avanti e di ritorno richiede una stabilizzazione della lunghezza del risonatore accoppiato con una precisione di frazioni della lunghezza d'onda. Perciò questo procedimento è dispendioso nonché sensibile ai disturbi e richiede una struttura particolarmente stabile. Un ulteriore svantaggio, che limita questo procedimento a sistemi con potenza di uscita soltanto ridotta, è la necessità di accoppiamento della luce laser in una fibra monomodo, la quale in caso di elevata potenza laser potrebbe venire danneggiata e consentirebbe allora soltanto durate ridotte. Per queste ragioni un accoppiamento di modo additivo è praticamente inadatto per gli impieghi precedentemente menzionati.

L'accoppiamento di modo con un cosiddetto "specchio non lineare" sfrutta la non linearità di secondo ordine per l'accoppiamento di modo. Questo procedimento rispettivamente lo specchio non lineare viene indicato nella letteratura anche come specchio di Stankov. Lo "specchio non lineare" è parte di un risonatore ottico ed è costituito da un cristallo parametrico non lineare e da uno specchio dicroico, che riflette indietro completamente l'onda generata nel cristallo non lineare e soltanto in parte l'onda laser. Al reingresso di entrambe le onde nel cristallo durante il ritorno, l'iterazione è dipendente dalla fase relativa fra onda di base e armonica. Se il cristallo non lineare è un cristallo raddoppiatore di frequenza, allora l'onda di frequenza raddoppiata durante il ritorno nel cristallo non lineare viene riconvertita nuovamente nell'onda di base, quando la fase relativa fra l'onda di base e l'onda di frequenza raddoppiata è sfasata di 90°. L'onda di base di ritorno viene perciò amplificata. La combinazione fra duplicatore di frequenza e specchio, in caso di retroazione positiva in fase, agisce come riflettore dipendente dall 'intensità, la cui modulazione di ampiezza provoca l'accoppiamento di modo. La fase relativa viene regolata dalla dispersione di una lastra di vetro, che si trova fra cristallo duplicatore e specchio, o dalla dispersione nell'aria. A tal scopo è necessaria una variazione della distanza dello specchio dal cristallo.

Per questo tipo di accoppiamento di modo è necessaria una conversione il più possibile elevata nel cristallo non lineare e una riflessione il più possibile ridotta dello specchio nel caso della lunghezza d'onda dell'onda laser, affinché risulti una differenza sufficientemente grande fra la capacità di riflessione "non lineare" della combinazione cristallo/specchio e la capacità di riflessione "normale" dello specchio. Per minimizzare i corrispondenti impulsi nella loro durata di impulso, può venire inserito inoltre un elemento ottico adeguato, come un cristallo a doppia rifrazione, fra cristallo e specchio, per compensare velocità di gruppo differenti di onda di base e della seconda armonica.

Questo procedimento di accoppiamento di modo impiega due processi di secondo ordine non lineari collegati in sequenza. In questo caso l'intensità della modulazione di ampiezza non lineare è proporzionale al quadrato del coefficiente non lineare per la conversione dell'onda di base nella seconda armonica. Essa perciò è tipicamente maggiore di più di due ordini di grandezza dell'interazione non lineare nel caso di tali procedimenti di accoppiamento di modo, come sono stati già descritti per il procedimento KLM.

Nel procedimento di accoppiamento di modo con uno "specchio non lineare" è svantaggioso il fatto che è necessario uno speciale specchio dicroico, che in questo mezzo di amplificazione deve essere adattato ai rispettivi parametri del laser. Inoltre la selezione di cristalli non lineari è limitata a causa della necessità di un'elevata efficienza di conversione. Inoltre, in particolare nel caso di laser ad alta potenza con più watt di potenza di uscita, sorgono problemi di stabilità a causa dell'elevata potenza delle armoniche più elevate. Un minimo assorbimento nel cristallo alle lunghezze d'onda tipiche delle armoniche comporta variazioni dell'indice di rifrazione e quindi un adattamento indesiderato a errori di fase, che riduce la conversione.

Una sorgente di luce accoppiata di modo, continua per la generazione di un'onda di base con la frequenzaω , deve soddisfare diversi requisiti per il campo di impiego commerciale menzionato precedentemente:

- un'elevata potenza media di alcuni watt;

- una breve durata di impulso degli impulsi laser tipicamente minore di 20 ps;

- un'elevata frequenza di ripetizione degli impulsi laser maggiore di 40 MHz;

- una buona qualità del raggio, il più possibile a diffrazione limitata; - una struttura il più possibile semplice e compatta;

- l'impiego di un procedimento ad accoppiamento di modo, che sia impiegabile

- per diversi materiali laser e campi di lunghezza d'onda di emissione;

- sia robusto contro disturbi esterni e regolazioni dei parametri del laser rispettivamente del risonatore;

- passi da sè nello stato di funzionamento dell'emissione di impulsi ultrabrevi (autoavviamento).

Per la realizzazione di questi obiettivi è desiderato un procedimento ad accoppiamento di modo, che non presenti le limitazioni dei procedimenti finora noti. Con questo nuovo procedimento devono essere generabili impulsi ultrabrevi, affinché sia a disposizione contemporaneamente anche un'elevata potenza media e sia data una lunghezza di coerenza ridotta, con la quale si formano in misura ridotta speckle durante la rappresentazione dell'immagine.

Il compito dell'invenzione è realizzare un dispositivo, in cui venga impiegato un procedimento ad accoppiamento di modo, con il quale divenga possibile in particolare un laser per impulsi ultrabrevi con contemporaneamente potenza media elevata.

Il compito viene risolto a partire dal dispositivo di tipo noto menzionato all'inizio, in quanto il materiale moltiplicatore di frequenza è selezionato e dimensionato per un adattamento a errore di fase fra onda di base e onda di frequenza moltiplicata.

Un materiale moltiplicatore di frequenza può essere un cristallo adeguato. Nel senso di questa invenzione questo può essere però anche di tipo completamente differente, come per esempio più pezzi di cristallo con pezzi di dispersione addizionali, di altro materiale, interposti. Importante è qui soltanto la caratteristica della conversione di frequenza e la dispersione delle fasi di onda di base e onda di frequenza moltiplicata.

Innanzitutto è inaspettato il fatto che per i laser desiderati, per evitare speckle, si va nella direzione di impulsi molto brevi. Anziché ricorrere al laser ad accoppiamento di modo, si sarebbero potute sviluppare ulteriormente anche le menzionate fibre a nucleo doppio. Come è divenuto chiaro dalla discussione introduttiva dell 'accoppiamento di modo, questo procedimento di accoppiamento di modo per i laser desiderati sembrava essere poco promettente per una rappresentazione di immagine. Soltanto grazie al riconoscimento che anche un adattamento a errore di fase nel materiale moltiplicatore di frequenza, che finora veniva considerato inadatto allo scopo, consente un accoppiamento di modo, comporta la possibilità di realizzare dispositivi desiderati, in particolare laser, per impieghi commerciali.

Grazie all'adattamento a errore di fase secondo l'invenzione, dopo l'attraversamento del materiale moltiplicatore di frequenza quasi tutta l'energia rimane nell'onda di base, cosa che rende possibile la desiderata elevata potenza. Specchi dicroici e adattamenti sensibili possono mancare, cosicché simili dispositivi possono venire fabbricati per l'impiego commerciale con le variazioni usuali delle condizioni ambientali. La mancanza dello specchio dicroico secondo lo stato della tecnica e l'adattamento non critico del risonatore comportano un vantaggio di costo notevole, cosicché diviene possibile soltanto con l'ausilio dell'invenzione impiegare simili dispositivi commercialmente, in particolare in apparecchi video con fascio di luce a reticolo.

Grazie all'adattamento a errore di fase l'onda di base non deve nemmeno passare due volte attraverso il materiale non lineare moltiplicatore di frequenza, per venir convertita nuovamente nell'onda di base. Perciò l'accoppiamento di modo desiderato è sostanzialmente più efficace.

Questi vantaggi si mostrano però in particolare nel caso di un perfezionamento preferito dell'invenzione, in cui il materiale moltiplicatore di frequenza è un cristallo non lineare, che è predisposto per una duplicazione di frequenza m = 2 e il quale è dimensionato per un minimo per la generazione dell'onda di frequenza duplicata rispetto alla sua lunghezza L e alla disposizione della sua direzione di cristallo rispetto alla direzione di diffusione della luce per l'adattamento a errore di fase.

Perciò si può cercare un cristallo non lineare, come indicato, tra cristalli noti e impiegarlo in modo noto per quanto riguarda la sua lunghezza e direzione di cristallo. In particolare a causa della limitazione della moltiplicazione di frequenza ad una duplicazione di frequenza, per la conversione entra soltanto il primo coefficiente non lineare. Perciò il processo di accoppiamento di modo diviene estremamente efficace. Duplicazione di frequenza è infatti già nota dallo stato della tecnica come indicato. A causa dell'adattamento di fase ivi provocato nel caso di un singolo passaggio della luce, il coefficiente non lineare entra però quadraticamente, cosicché il vantaggio qui risultante dell'accoppiamento di modo efficace non ha potuto venir raggiunto finora.

La lunghezza L del cristallo si può determinare, secondo un perfezionamento preferito dell'invenzione, per il fatto che essa è determinata da un numero intero n con la relazione

con

ove k(2ω ) è il numero d'onda dell'onda di frequenza duplicata e k(ω) il numero d'onda dell'onda di base tenendo conto della velocità di diffusione data alla frequenza indicata nel cristallo non lineare.

Sulla base dell'equazione indicata precedentemente l'adattamento di fase si trova nel minimo. La tolleranza indicata del 25% è realizzabile nella pratica anche in modo semplice. Inoltre il dispositivo lavora nel minimo in un campo molto piatto della curva di conversione, cosicché questa tolleranza allontana soltanto poco dalle condizioni ottimali di adattamento a errore di fase.

Ciò, nel caso dello sfasamento di 90° fra onda moltiplicata in frequenza e onda di base secondo lo stato della tecnica sarebbe completamente differente, poiché lì ci si trova in un massimo di conversione. Sulla base di questa selezione la regolazione delle condizioni di fase è sostanzialmente non critica. A tal scopo va ancora menzionato il fatto che la selezione di un campo similmente non critico diviene possibile soltanto sulla base della condizione scelta secondo l'invenzione dell'adattamento a errore di fase.

Come già era chiaro dalla precedente relazione, si possono selezionare differenti numeri interi n per la regolazione dell'adattamento a errore di fase. E' particolarmente preferito però un perfezionamento dell'invenzione, in cui la lunghezza L è scelta secondo un numero n, in cui la lunghezza di impulso dell'onda di base disaccoppiata è minima.

In conseguenza di questa selezione della lunghezza di impulso minima è presente la potenza massima possibile entro l'impulso, cosicché anche la conversione nell'onda moltiplicata in frequenza per l'accoppiamento di modo è estremamente efficace. Con ciò viene favorito in misura particolare l'obiettivo menzionato di un'elevata potenza media con breve durata di impulso.

Nel caso di un altro perfezionamento preferito dell'invenzione è previsto un dispositivo di regolazione, che regola almeno uno di quei parametri fisici, che determinano l'adattamento a errore di fase. Sulla base di questa regolazione il dispositivo viene stabilizzato, cosicché esso è impiegabile anche in caso di grandi variazioni delle condizioni ambientali. Questo è vantaggioso soprattutto per l'impiego commerciale.

Parametri fisici, che hanno influenza sull'adattamento a errore di fase desiderato, possono essere per esempio la temperatura del materiale moltiplicatore di frequenza o, in misura minore, anche la direzione del cristallo, che potrebbe variare per esempio quando un supporto del cristallo o di specchi nel dispositivo si deforma a causa di variazioni nelle condizioni ambientali.

In particolare però secondo un perfezionamento preferito dell'invenzione è previsto che uno dei parametri sia la lunghezza del materiale moltiplicatore di frequenza, che viene attraversato dall'onda di base e dall'onda di frequenza moltiplicata. In particolare l'adattamento a errore di fase, come riportato precedentemente, dipende dalla lunghezza del materiale moltiplicatore di frequenza, cosicché si può eseguire qui una regolazione nel modo più efficace.

Si potrebbe pensare a dividere in diversi pezzi il materiale moltiplicatore di frequenza e prevedere fra questi un materiale di dispersione, cosicché lo spostamento dei singoli pezzi l'uno rispetto all'altro provocherebbe una variazione della lunghezza efficace per l'adattamento di errore. Si è però dimostrato sostanzialmente più semplice, secondo un perfezionamento preferito, se il parametro, che determina l'adattamento a errore di fase, è la temperatura del materiale moltiplicatore di frequenza e se un forno regolato in temperatura, riscaldante il materiale moltiplicatore di frequenza è previsto, per la regolazione dell'adattamento a errore di fase. Anche la temperatura fa variare un poco la lunghezza. La regolazione tramite la temperatura ha però l'ulteriore vantaggio che anche la differenza di numero d'onda Δ k è dipendente dalla temperatura e viene regolata insieme con questa. La regolazione potrebbe avvenire anche mediante raffreddamento, per esempio mediante un elemento Peltier, disposto sul materiale moltiplicatore di frequenza, eventualmente in caso di riscaldamento supplementare. L'impiego di un forno regolato in temperatura è invece estremamente semplice ed efficace.

La regolazione potrebbe venire eseguita in modo differente. Per esempio si potrebbe diramare un raggio parziale dall'onda di base prelevata dal dispositivo, determinare la sua potenza come valore nominale e confrontarla con un valore effettivo per mantenere ottimale le condizioni di adattamento a errore di fase. Qui, in particolare nel caso dell'algoritmo di regolazione da impiegare allora, si deve distinguere in quale direzione, verso temperatura più elevata o più bassa, l'adattamento a errore di fase si scosta dal minimo dell ' adattamento. Questo rende dispendiosa una regolazione.

Si è dimostrato sostanzialmente più semplice, secondo questo perfezionamento dell'invenzione, se il forno regola la temperatura del materiale moltiplicatore di frequenza direttamente mediante confronto di un valore nominale proporzionale alla temperatura con un valore effettivo fissato. Esperienze con strutture sperimentali hanno inaspettatamente mostrato che una simile regolazione è sufficiente per impieghi pratici, cosicché non si deve passare alla regolazione di potenza. Questo è da attribuire probabilmente al fatto che l'adattamento a errore di fase nel minimo è sostanzialmente più non critico, che per esempio lo spostamento a 90° noto fra onda di base e onda di frequenza moltiplicata.

Nel caso di un altro perfezionamento preferito dell'invenzione, per il disaccoppiamento è previsto uno specchio di disaccoppiamento, che su un substrato per la lunghezza d'onda dell'onda di base, è vaporizzato ad antiriflessione sul lato non rivolto verso il risonatore, ove il substrato presenta un angolo rifrangente. Inaspettatamente, con ciò il comportamento di accoppiamento di modo viene ridotto per quanto riguarda brevità degli impulsi e qualità degli impulsi.

Il materiale moltiplicatore di frequenza può venire inserito in diversi punti nel risonatore. Inoltre possono venire impiegate le strutture ottiche più disparate per la generazione per l'accoppiamento dell'onda di base. Si è dimostrata particolarmente vantaggiosa una disposizione, per quanto riguarda un perfezionamento vantaggioso dell'invenzione, in cui sono previsti un secondo specchio, disposto all'estremità opposta del risonatore, e due specchi disposti entro il risonatore, riflettenti l'onda di base, su entrambi i lati del materiale che genera l'onda di base, ove lo specchio di disaccoppiamento, il secondo specchio nonché gli specchi delimitanti il materiale che genera l'onda di base, sono trasparenti per l'onda a frequenza moltiplicata.

Questa struttura diverrà di seguito ancora più chiara con l'aiuto dell'esempio di esecuzione, ove soprattutto viene reso meglio comprensibile il tipo vantaggioso del disaccoppiamento.

Per quanto riguarda la disposizione del materiale moltiplicatore di frequenza per l'accoppiamento di modo dell'onda di base, a questo proposito si è dimostrato vantaggioso un dispositivo, in cui il materiale moltiplicatore di frequenza è previsto fra uno specchio delimitante il risonatore, che si trova di fronte allo specchio di disaccoppiamento, e lo specchio adatto per l'onda di base.

Per l'accoppiamento di un'onda di pompaggio per esempio nel caso di un laser, che può venire realizzato con questo dispositivo, nel caso di un perfezionamento dell'invenzione si è dimostrato vantaggioso se, in questo caso, con almeno uno specchio viene generato un passaggio di raggio piegato per il risonatore adattato all'onda di base, ove lo specchio è trasparente per l'onda di pompaggio e tramite il suo lato posteriore è accoppiata l'onda di pompaggio.

Anche gli ultimi due perfezionamenti dell'invenzione divengono meglio comprensibili con l'aiuto degli esempi di esecuzione.

Nel caso di un perfezionamento preferito dell'invenzione si è dimostrato particolarmente vantaggioso se per la generazione dell'onda di pompaggio sono previsti diodi laser. Questi consentono una potenza particolarmente elevata di un laser e stabilità del dispositivo.

Per l'impiego di un dispositivo eseguito come laser per la proiezione video laser ci si sarebbe aspettati che l'onda di base si trovasse nel campo di frequenza visibile, quindi rosso, verde e blu. Invece nel caso di un perfezionamento preferito è previsto che l'onda di base si trovi nel campo infrarosso e presenti in particolare una lunghezza d'onda maggiore di 800 nm.

Una simile lunghezza d'onda può venire eccitata vantaggiosamente con diodi laser. Inoltre in questo campo sono a disposizione sufficienti materiali per il materiale moltiplicatore di frequenza. Perciò è senz'altro più favorevole eseguire questo dispositivo come laser a infrarossi e generare, con l'ausilio della luce infrarossa così generata, gli almeno tre fasci di luce colorati, per esempio con la tecnica 0P0 precedentemente menzionata, per la proiezione del laser. Questo diviene possibile in particolare poiché gli impulsi sono ultrabrevi e possono venire sfruttati con elevata efficienza processi di conversione di frequenza non lineari, come vengono impiegati nella tecnica nota.

L'invenzione viene illustrata più in dettaglio di seguito con l'aiuto di esempi di esecuzione in connessione con il disegno.

La figura 1 mostra un esempio di esecuzione per un laser;

la figura 2 mostra un diagramma per la potenza della seconda armonica in un cristallo duplicatore di frequenza della lunghezza L come funzione del luogo z nel cristallo per l'adattamento di fase e per lantiadattamento di fase con diversi numeri di ordine n;

la figura 3 mostra la durata di impulso dell'onda di base e la potenza della seconda armonica come funzione della temperatura del cristallo;

la figura 4 mostra la durata di impulso come funzione della temperatura del cristallo per diversi gradi di disaccoppiamento;

la figura 5 mostra un ulteriore esempio di esecuzione dellinvenzione per un oscillatore otti co-parametri co (0P0) .

In figura 1 è rappresentata la struttura di un laser, che lavora per mezzo del procedimento ad accoppiamento di modo precedentemente descritto più in dettaglio. In un risonatore, costituito dagli specchio 1, 2, 3, 4, 5 e 6, si trova, come materiale 7 laser, un cristallo Nd:YV04. Il cristallo viene pompato dalla luce di pompaggio del diodo laser, che viene introdotto attraverso gli specchi 3 e 4 nella direzione indicata dalle frecce 8 e 9.

Lo specchio 1, in questa disposizione, serve come specchio di disaccoppiamento. Gli specchi 3 e 4 piegano non soltanto il percorso del raggio entro il risonatore, bensì consentono contemporaneamente un accoppiamento particolarmente favorevole della luce del diodo laser. Gli specchi da 2 a 6 sono altamente riflettenti per la lunghezza d'onda di emissione del laser a Nd:YVO4, costruito con il risonatore, di 1064 nm.

Fra gli specchi 4 e 6, in particolare fra gli specchi 5 e 6, è disposto un cristallo LBO 10, con il quale viene generata un'onda di frequenza moltiplicata. La disposizione mostrata in figura 1 è progettata per un'onda duplicata in frequenza, quindi per una seconda armonica a 532 nm. Tutti gli specchi da 1 a 6, nel caso di questa lunghezza d'onda, hanno un'elevata trasmissione di T > 85%. Gli specchi 3 e 4 sono progettati inoltre per un'elevata trasmissione alle lunghezze d'onda dei diodi laser di pompaggio di 808 nm e vaporizzati ad anti ri fi essione in particolare sul lato posteriore per la lunghezza d'onda di 808 nm.

Lo specchio 1, quindi lo specchio di disaccoppiamento, presentava nell 'esempio di esecuzione, nel caso di una lunghezza d'onda di 1064 nm, una trasmissione T = 18%. In particolare esso è vaporizzato ad antiriflessione sul suo lato posteriore per la lunghezza d'onda di 1064 nm. Il substrato dello specchio 1 ha inoltre un angolo rifrangente di 0,5°, per sopprimere una retroazione dell'onda di base nel risonatore. Il cristallo Nd:YV04, che forma il materiale 7, è vaporizzato ad antiriflessione per le lunghezze d'onda 1064 nm e 808 nm.

Il cristallo 10 moltiplicatore di frequenza è orientato in modo tale che la direzione di diffusione della luce laser sia lungo l'asse x del cristallo LBO. La regolazione dell'adattamento a errore di fase avviene mediante una variazione di temperatura del cristallo. A tal scopo questo si trova in un corpo, che è riscaldabile con un forno 12. Con questo il cristallo LBO verrebbe regolato in temperatura con una precisione migliore di 0,1°C. A motivo dell'interazione con l'onda di base, nel cristallo 10 moltiplicatore di frequenza si forma un'onda con la lunghezza d'onda di 532 nm, che però nel caso ideale viene soppressa completamente grazie all'adattamento a errore di fase. A motivo della trasparenza degli specchi da 1 a 6 per questa lunghezza d'onda, un'eventuale parte residua dell'onda a frequenza doppia abbandonerebbe anche il risonatore e non sarebbe più a disposizione per un'ulteriore eccitazione. Perciò il cristallo LBO 10 moltiplicatore di frequenza serve soltanto per l'accoppiamento di modo.

L'invenzione non utilizza però soltanto cristalli LBO, bensì questi possono venir sostituiti da qualsiasi cristallo rispettivamente qualunque mezzo, che presenta un comportamento non lineare alle intensità di campo che si generano a causa dell'onda di base. L'adattamento di fase rispettivamente l'adattamento a errori di fase, nel caso di cristalli non lineari a doppia rifrazione, viene raggiunto mediante scelta adatta della direzione di diffusione della radiazione laser nel cristallo e/o un'adatta temperatura del cristallo rispettivamente una variazione corrispondente di ulteriori parametri fisici.

Le esigenze relative ai componenti sono minori, nel caso del procedimento ad accoppiamento di modo impiegato nell'esempio di esecuzione, che ne caso dello stato della tecnica. Non è necessario alcuno specchio dicroico speciale come specchio finale del risonatore laser, poiché l'onda di base, a motivo dell'adattamento a errore di fase, esce sempre senza apporti sostanziali della seconda armonica già dal cristallo impiegato nella moltiplicazione di frequenza, mentre nel caso dello specchio non lineare secondo lo stato della tecnica l'onda di base dovrebbe passare attraverso il cristallo due volte, per convertirla di nuovo quasi completamente nell 'onda di base.

Le esigenze relative ai cristalli non lineari nel caso di questo nuovo procedimento sono minori che nel caso di altri procedimenti. Poiché le intensità delle armoniche sono relativamente ridotte all'esterno del cristallo, le superfici del cristallo non sono esposte ad elevate potenze nel caso dell'armonica. Questo vale in particolare anche per i rivestimenti applicati sulle superfici, poiché l'adattamento a errore di fase nel caso di questo procedimento significa che sulla superficie è presente sempre un minimo dell 'armonica e quindi una potenza soltanto molto ridotta o nessuna potenza. Inoltre l'adattamento a errore di fase consente un funzionamento stabile e poco dipendente dalle regolazioni del laser e dai parametri del risonatore, come diverrà più chiaro di seguito.

Per il miglioramento dell'accoppiamento di modo gli specchi 5 e 6 sono eseguiti, nell'esempio di esecuzione di figura 1, focalizzanti, cosicché nel cristallo LBO 10 risulta un raggio del restringimento di raggio di circa 160 μm e il raggio del raggio nel cristallo Nd:YVO4 corrisponde all'incirca al raggio del raggio della radiazione di pompaggio. Questa focalizzazione del cristallo LBO comporta una densità di potenza aumentata, che accresce l'efficienza della generazione della seconda armonica. In particolare gli specchi avevano raggi di curvatura di 150 mm nel caso dello specchio 6, di 350 mm nel caso dello specchio 5 e di 600 mm nel caso dello specchio 2.

Per comprendere meglio la disposizione dei raggi di curvatura e la focalizzazione, si rimanda qui espressamente alla figura 1. In particolare dalla figura si può anche riconosce che tutti gli altri specchi del risonatore 1, 3, 4 presentavano superfici piane. In figura 1 tuttavia non sono indicate le rispettive inclinazioni di specchio per l'accoppiamento ottimale nella semplificazione della rappresentazione schematica. Queste sono dipendenti sostanzialmente dalla struttura e note all'esperto.

Il funzionamento a impulsi per l'accoppiamento non lineare e quindi l'accoppiamento di modo desiderato, nel caso dell 'esempio di esecuzione di figura 1 viene provocato da un modulatore 14 acusti co-ottico, che si trova entro il risonatore nelle vicinanze dello specchio di disaccoppiamento 1. Il modulatore è stato fornito dalla ditta NEOS, tipo N12054-TE con il relativo eccitatore N11054- 1ACL . Nell'esempio di esecuzione la frequenza di modulazione del modulatore ammontava a 54 MHz. Così viene raggiunta una frequenza di ripetizione per gli impulsi laser del laser Nd:YV04 pari alla doppia frequenza di modulazione, quindi 108 MHz. La lunghezza del risonatore eseguito mediante gli specchi da 1 a 6, con una tavola di traslazione X, su cui si trovava lo specchio 1, nelle seguenti prove è stata adattata di volta in volta alle condizioni indicate:

in caso di cristallo di duplicazione mancante, nel risonatore il laser Nd:YVO4, realizzato nella struttura di figura 1, è stato accoppiato attivamente in modo. La durata di impulso ammontava in questo caso a 35 ps con una potenza di uscita di 10,3 W. La radiazione di pompaggio a tal scopo necessaria dei diodi laser con la potenza di pompaggio pari a 2 x 12 W = 24 W è stata guidata qui e anche nelle seguenti prove tramite una fibra ottica fotoconduttrice e ottica di trasferimento al cristallo Nd:YVO4. Gli impulsi avevano in questo caso un andamento di intensità di tipo gaussiano, come è noto per laser accoppiati in modo attivamente. Un tale laser è relativamente sensibile a variazioni della lunghezza del risonatore. Per variazioni della lunghezza del risonatore maggiori di un valore da 20 a 30 μm è stato osservata per esempio una durata di impulso crescente, ove la radiazione di uscita presentava elevate fluttuazioni di intensità. In particolare in caso di spostamenti di più di 30 μm è stato raggiunto uno stato di funzionamento che non corrispondeva più ad un laser accoppiato in modo continuamente.

Dopo l'inserzione del cristallo di duplicazione nel risonatore e una regolazione della temperatura ad un minimo dell'adattamento di fase la durata di impulso è diminuita da 40 ps a circa 10 ps. La tolleranza del l'accoppi amento di modo per quanto riguarda le variazioni della lunghezza del risonatore intorno al punto di lavoro con brevi impulsi stabili viene fortemente aumentata. Essa, sulla base dei risultati della prova, ammonta a circa da 200 a 250 μm. La potenza media ottenuta era in questo caso circa 9 W. La diminuzione della potenza rispetto allo stato precedente è da ricondurre sostanzialmente alle perdite supplementari sulle superfici del cristallo LB0, vaporizzato ad anti ri flessione in modo non ideale, che possono venire migliorate ancora sostanzialmente.

La rappresentazione grafica di figura 2 mostra fra l'altro il modo di funzionamento del cristallo duplicatore di frequenza. In questa figura viene riportata la potenza della seconda armonica lungo la lunghezza del cristallo z.

La curva rappresentata in figura 2 con Δ k = 0 descrive lo stato dell'adattamento di fase. E' chiaramente visibile che la potenza della seconda armonica aumenta fortemente con la lunghezza del cristallo duplicatore di frequenza. Con il prolungamento del cristallo inoltre una grande parte dell'energia laser all'adattamento di fase viene trasferita nella seconda armonica e non è quindi più a disposizione per la potenza dell'onda di base, nemmeno se essa viene eccitata parzialmente da un secondo passaggio. Invece le situazioni sono differenti nel caso di adattamento ad errori di fase, come sono mostrati nelle curve rappresentate con i numeri di ordine n = 1, n = 2 e π = 3.

Questo numero di ordine n descrive, come è visibile anche dalla figura 2, quanto spesso viene eccitata al massimo una seconda armonica. Questo numero n in caso di adattamento all'errore di fase è in relazione con la lunghezza L e la differenza dei numeri di onda Δk per l'onda duplicata in frequenza e l'onda di base mediante l'equazione

In questo caso il numero di onda di differenza Δk si calcola come

ove k(2ω) è il numero d'onda dell'onda duplicata in frequenza e k ( ω ) è il numero d'onda dell'onda di base, ove i singoli numeri d'onda nel caso della velocità di diffusione, data per la rispettiva frequenza, sono da considerare dipendenti dall'indice di rifrazione del materiale, del cristallo 10 non lineare.

Come inoltre è rilevabile dalla figura 2, le ampiezze per la potenza della seconda armonica durante la diffusione entro il cristallo duplicatore di frequenza diminuiscono fortemente con il numero di ordine n. E' quindi meno potenza a disposizione nella seconda armonica, cosicché le perdite della conversione sono fortemente ridotte rispetto al caso dell'adattamento di fase. In particolare dalla figura 2 si può anche riconoscere che la potenza della secondo armonica scompare completamente all'estremità del cristallo, quindi nel punto z = 0 e z = L indipendentemente dalla grandezza n.

Per la selezione del numero n ottimale si rimanda alla figura 3. In figura 3 è rappresentata la durata di impulso r dell'onda di base e la potenza della seconda armonica P2ωcome funzione della temperatura del cristallo LBO 10. Il cristallo LBO 10 per questa serie di prove era lungo 20 mm e il grado di disaccoppiamento del risonatore ammontava a T = 18%. Per le prove è stata variata la temperatura, che è riportata sull'ascissa, in un campo da 140° a 169°C. Il campo per la temperatura di adattamento di fase nel caso delle condizioni scelte era a circa T = 157°C. Questo campo è stato contornato in figura 3, poiché gli impulsi in questo campo dell'adattamento di fase presentavano una durata di impulso sostanzialmente maggiore di 20 ps, e non erano rappresentabili nel diagramma mostrato. Come già riportato con l'aiuto della figura 2, questo è dovuto al fatto che l'efficienza di conversione in caso di adattamento di fase è elevata. Nella prova la potenza della seconda armonica arrenontava in questo caso a sostanzialmente più di 1 W.

La figura 3 mostra la dipendenza di forma ondulata della potenza della seconda armonica dalla temperatura del cristallo. Inoltre dalla figura si può riconoscere che nei campi indicati con i numeri di ordine da -4 a +4 dell'adattamento a errore di fase, è minima anche la durata di impulso, ove anch'essa mostra un andamento oscillante. In particolare la durata di impulso nell'intero campo di temperatura era minore di 20 ps, cosa che era meno della metà della durata di impulso nel funzionamento con cristallo non riscaldato. La durata di impulso più breve è stata raggiunta nella struttura di prova a T = 149, 8°C, esattamente in un minimo della funzione di adattamento di fase con n = -3. Generalmente, come già riportato precedentemente, si sceglierà ottimamente il numero di ordine n in modo tale che venga raggiunta una durata di impulso minima.

Per studiare l’influenza della lunghezza L sulla durata di impulso, sono stati impiegati sperimentalmente diversi cristalli LBO di lunghezze differenti di 14,5 mm, 20 mm e 25 mm. Per ciascuno di questi cristalli è stata variata la temperatura, come mostrato in figura 3, e determinato quel punto di lavoro, per il quale risultava un funzionamento ad accoppiamento di modo stabile con durata di impulso minima. I risultati sono riassunti in tabella I, ove per la determinazione della durata di impulso è stato assunto un andamento a forma di sech<2 >e il numero di ordine n indicato corrisponde al minimo della durata di impulso.

Nelle prove sono risultati perciò gli impulsi più brevi per una lunghezza di cristallo di 25 mm con un numero di ordine più elevato n = -4, cosa che indica il fatto che sono ottimali i numeri di ordine più elevati | n | ≥ 2 per il funzionamento laser con adattamento di errore. La potenza del laser ammontava in questo caso a 8,6 W. In particolare nelle prove si è visto che un funzionamento accoppiato di modo continuo del laser con impulsi ultrabrevi diviene possibile soltanto quando la temperatura del cristallo non corrisponde alla temperatura di adattamento di fase, ma invece è regolata in adattamento a errore di fase in funzione della temperatura.

Nella tabella I sono riportate le temperature, da regolare per adattamento di fase, nella colonna con Ak = 0. Lo scostamento della temperatura dell ' adattamento di fase e della temperatura, per la quale il laser fornisce le durate di impulso indicate, è dipendente dalla lunghezza del cristallo. La ragione è la variazione della larghezza di accettanza di temperatura, che diminuisce con 1/L. Per esaminare la dipendenza della durata di impulso della potenza di uscita dalla potenza dell'onda di base a 1064 nm, la potenza interna al risonatore è stata modificata con riduzione del grado di disaccoppiamento. Nella tabella II nella figura 4 sono rappresentati i risultati per gli impulsi con durata di impulso r minima per una lunghezza di cristallo di 20 mm. Il grado di disaccoppiamento è stato variato in questo caso dal 9% al 22%. In caso di ridotto disaccoppiamento la potenza esterna a disposizione diminuisce e la durata di impulso r diminuisce. Inoltre, se vengono scelti gradi di disaccoppiamento minori, dovrebbe venire scelto un altro minimo per l'adattamento di fase. Il numero di ordine aumenta secondo ciò da n = -3 a T = 22% fino a n = -9 per T = 9%. Corrispondentemente la temperatura del cristallo LBO potrebbe venire ridotta da 149, 8°C fino a 134, 8°C.

La potenza di un impulso nel risonatore cresce inoltre con disaccoppiamento in diminuzione da 33,9 a 87,8 kW. In particolare qui è notevole il fatto che in caso di uguale numero di ordine e potenza esterna quasi uguale era possibile una riduzione della durata di impulso da 11,4 ps a 10,4 ps soltanto mediante variazione della trasmissione.

Questo laser emette perciò impulsi di elevata potenza media nonché di breve durata. La durata di impulso viene ridotta dal cristallo non lineare nel risonatore da 40 ps a meno di 10 ps, senza che diminuisca la potenza media. Con il procedimento di accoppiamento di modo qui impiegato le grandezze di uscita del sistema laser sono ottimizzabili indipendentemente l'una dall'altra. Come si può rilevare dai dati della tabella II dalle figure 3 e 4, la potenza di uscita è molto stabile rispetto a grandi variazioni dei parametri del risonatore, ove la durata di impulso può venire minimizzata soltanto mediante la scelta del numero di ordine n. Perciò un simile laser è straordinariamente adatto per l'impiego su scala commerciale con ridotto dispendio.

Questo procedimento offre anche la possibilità di variare la durata di impulso in un ampio campo senza perdite di potenza. A tal scopo l'adattamento ad errore di fase del cristallo non lineare può venire regolato mediante una variazione di angolo o di temperatura. Un'ulteriore possibilità consiste nell'impiego di una rotazione della direzione di polarizzazione della luce laser per la variazione dell'adattamento ad errori di fase. Mediante una rotazione della direzione di polarizzazione viene variata la parte di potenza della luce che nel cristallo presenta la direzione di polarizzazione necessaria per l'adattamento di fase. Una simile rotazione della direzione di polarizzazione può venire eseguita con componenti ottici adeguati, come per esempio una piastra a λ/2. Inoltre vi è la possibilità di ruotare il cristallo non lineare intorno ad un asse, che è parallelo rispetto all'asse del risonatore del laser.

In figura 5, come ulteriore esempio di esecuzione, che si basa sul procedimento di accoppiamento di modo rappresentato, è rappresentato schematicamente un oscillatore otti co-parametrico. In linea di principio vengono impiegati gli stessi elementi che sono mostrati anche in figura 1. Una differenza sostanziale consiste nel fatto che al posto del cristallo Nd:YV04 viene impiegato un adeguato cristallo 0P0 7', e non viene introdotta alcuna luce di pompaggio per l'eccitazione di un processo laser. Invece di ciò, come indicato con il segno di riferimento 8', viene introdotta un'onda adeguata per la funzione dell' 0P0 nel cristallo 0P0. Sulla base della non linearità del cristallo 0P0 un'onda 8' adeguata si può suddividere in due parti, le cosiddette onde di segnale e stazionarie. Le frequenze di onda di segnale e onda stazionaria sono determinate dalla condizione fisica che l'energia di un singolo fotone nell'onda 8‘ eccitante è uguale alla somma dell'energia dei fotoni dell'onda di segnale e dell'onda stazionaria.

Per l'eccitazione massima possibile dell'onda di segnale o dell'onda stazionaria viene impiegato un risonatore, che è costruito qui nuovamente mediante specchi da 1 a 6 e agisce nello stesso modo del risonatore in figura 1, ma è adattato però qui all'onda di segnale rispettivamente all'onda stazionaria. Un modulatore 14 acustico ottico non è necessario nel caso dell'0P0. In ogni caso per l'accoppiamento è previsto un sistema 16 ottico. Inoltre le curvature degli specchi sono dimensionate qui per il funzionamento 0P0 ottimizzato.

I precedenti due esempi delle figure 1 e 5 mostrano oltre al vantaggio per l'accoppiamento di modo nel caso del procedimento rappresentato, anche il fatto che l'invenzione è impiegabile in modo molto flessibile.

Non soltanto laser e impieghi 0P0 consentono l'accoppiamento di modo con un cristallo 10 non lineare, bensì ciascun processo con onda di base adeguata, a cui è adattato un risonatore, in quanto in un cristallo non lineare viene generata una frequenza più elevata, che viene nuovamente diseccitata sulla base di un'adattamento a errore di fase.

Tabella I

Tabella II

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la generazione di radiazione coerente con un risonatore, che è adattato da un'onda di base con una frequenza ω , e in cuisono disposti un materiale (7, 7'), che è adatto per la generazione di questa onda di base mediante eccitazione per mezzo di un'onda di pompaggio, nonché un materiale (10) moltiplicatore di frequenza per la generazione di un'onda di frequenza moltiplicata rispetto all'onda di base con la frequenza m*ω , ove un risonatore presenta inoltre uno specchio di disaccoppiamento (1) per l'onda di base con la frequenza 20 , caratterizzato dal fatto che il materiale (10) moltiplicatore di frequenza è selezionato e dimensionato per un adattamento a errore di fase fra onda di base e onda di frequenza moltiplicata.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il materiale (10) moltiplicatore di frequenza è un cristallo non lineare, che è predisposto per una duplicazione di frequenza m = 2 e che è dimensionato per un minimo per la generazione dell'onda duplicata in frequenza rispetto alla sua lunghezza L e la disposizione della sua direzione di cristallo rispetto alla direzione di diffusione della luce per l'adattamento a errore di fase.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la lunghezza L è determinata mediante un numero intero n con la relazione con

   ove k (2ω ) è il numero di onda dell'onda duplicata in frequenza e k ( ω ) è il numero di onda dell'onda di base tenendo conto della velocità di diffusione, data alla rispettiva frequenza, nel cristallo non lineare.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la lunghezza L è scelta secondo un numero n, nel caso del quale è minima la lunghezza di impulso dell'onda di base disaccoppiata.
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che è previsto un dispositivo di regolazione, che regola almeno uno di quei parametri fisici, che determinano l'adattamento a errore di fase.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che uno dei parametri è la lunghezza del materiale (10) moltiplicatore di frequenza, che viene attraversata dall'onda di base e dall'onda di frequenza moltiplicata.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 oppure 6, caratterizzato dal fatto che il parametro che determina l'adattamento a errore di fase è la temperatura del materiale (10) moltiplicatore di frequenza, dal fatto che è previsto un forno (12) riscaldante il materiale (10) moltiplicatore di frequenza, per la regolazione dell'adattamento a errore di fase.
8. 8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che per il disaccoppiamento è previsto uno specchio di disaccoppiamento (1), che è vaporizzato ad antiriflessione su un substrato per la lunghezza d'onda dell'onda di base sul lato non rivolto verso il risonatore, ove il substrato presenta un angolo rifrangente.
9. 9. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato da un secondo specchio (6), disposto all'estremità opposta del risonatore, e due specchi (3, 4), riflettenti l'onda di base, disposti entro il risonatore, su entrambi i lati del materiale che generano l'onda di base, ove lo specchio di disaccoppiamento (1), il secondo specchio (6) nonché gli specchi (3,4) delimitanti ilmateriale che genera l'onda di base, sono trasparenti per l'onda di frequenza moltiplicata.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il materiale (10) moltiplicatore di frequenza è previsto fra uno specchio (6), delimitante il risonatore, che si trova di fronte allo specchio di disaccoppiamento (1),e lo specchio (4) adatto per l'onda di base.
11. 11. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto che con almeno uno specchio (3, 4) viene generato un percorso di raggio piegato per il risonatore adattato all'onda di base, ove lo specchio (3, 4) è trasparente per l'onda di pompaggio e attraverso il suo lato posteriore è accoppiata l'onda di pompaggio.
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11,caratterizzato dal fatto che per la generazione dell'onda di pompaggio sono previsti diodi 1aser.
13. 13. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzato dal fatto che l'onda di base è nel campo degli infrarossi e presenta in particolare una lunghezza d'onda maggiore di 800 nm.