DE102005015148A1

DE102005015148A1 - Laservorrichtung

Info

Publication number: DE102005015148A1
Application number: DE102005015148A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Kühnelt; Ulrich Dr. Steegmüller; Frank Singer; Thomas Schwarz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-05
Also published as: JP2006287231A; US7729046B2; US20090003393A1; EP1708319A2; EP1708319A3; JP4868505B2; US20060221439A1; EP1708319B1

Abstract

Es wird eine Laservorrichtung angegeben. Die Laservorrichtung umfasst eine Kristallanordnung (14), mit einem Laser-Gain-Kristall (3) und einem optisch nicht linearen Frequenzkonversionskristall (4), sowie eine Pumpquelle (1), die geeignet ist, wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Pumpstrahlen (2) in die Kristallanordnung (14) einzukoppeln.

Description

Es wird eine Laservorrichtung angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Laservorrichtung anzugeben, die elektromagnetische Strahlung erhöhter Ausgangsleistung und bevorzugt erhöhter Strahlqualität erzeugt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Laservorrichtung eine Kristallanordnung auf. Die Kristallanordnung umfasst zumindest einen Kristall, bevorzugt wenigstens zwei Kristalle.

Beispielsweise sind die Kristalle der Anordnung an einander zugewandten Endflächen miteinander verbunden.

Beispielsweise können die Kristalle der Kristallanordnung miteinander verklebt oder aneinander gebondet sein. Die Kristalle bilden dann einen Kristallverbund.

Dabei ist die Verbindung zwischen den Kristallen der Kristallanordnung bevorzugt dergestalt ausgebildet, dass elektromagnetische Strahlung – beispielsweise Laserstrahlung –, die die Kristallanordnung durchstrahlt, ohne nennenswerte Verluste oder Richtungsänderung durch die Verbindungsfläche von einem Kristall in den benachbarten Kristall gelangen kann. Das heißt, an der Grenzfläche zwischen zwei Kristallen der Kristallanordnung findet kaum oder gar keine Reflexion, Absorption oder Brechung von Strahlung statt.

Es ist aber auch möglich, dass die Kristalle der Kristallanordnung beabstandet zueinander angeordnet sind. Das heißt, einander zugewandte Endflächen der Kristalle können dann einen Abstand voneinander aufweisen. Bevorzugt verlaufen die Endflächen dabei parallel zueinander.

Beispielsweise sind die Kristalle der Anordnung auf einem gemeinsamen Träger angeordnet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung enthält die Kristallanordnung einen Laser-Gain-Kristall. Der Gain-Kristall ist geeignet, bei Pumpen des Gain-Kristalls Laserstrahlung zu erzeugen. Beispielsweise ist der Gain-Kristall geeignet, Laserstrahlung im nahen Infrarotbereich zu erzeugen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung enthält die Kristallanordnung einen optisch nicht linearen Frequenzkonversionskristall. Der Frequenzkonversionskristall ist geeignet, zumindest einen Teil der elektromagnetischen Strahlung, die durch ihn tritt, Frequenz zu konvertieren. Das heißt, die Frequenz zumindest eines Teils der durch den Frequenzkonversionskristall tretenden Strahlung wird beim Durchtritt durch den Kristall verändert, beispielsweise erhöht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Kristallanordnung weist die Laservorrichtung eine Pumpquelle auf, die geeignet ist, wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Pumpstrahlen in die Kristallanordnung einzukoppeln. Beispielsweise strahlen die Pumpstrahlen dabei in einen Gain-Kristall der Kristallanordnung ein. Bevorzugt ist die Pumpquelle derart relativ zur Kristallanordnung angeordnet, dass die Pumpquelle dem Gain-Kristall der Kristallanordnung zugewandt ist. Bevorzugt ist die Pumpquelle geeignet, die Pumpstrahlen gleichzeitig in die Kristallanordnung einzukoppeln. Das heißt, bevorzugt werden mehrere von der Pumpquelle emittierte Pumpstrahlen gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen in den Gain-Kristall der Kristallanordnung eingekoppelt. Die Pumpstrahlen sind dabei geeignet, den Gain-Kristall optisch zu pumpen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung weist die Laservorrichtung eine Kristallanordnung auf, die einen Laser-Gain-Kristall und einen optisch nicht linearen Frequenzkonversionskristall umfasst. Weiter weist die Laservorrichtung eine optische Pumpquelle auf, die geeignet ist, wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Pumpstrahlen in die Kristallanordnung einzukoppeln.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die Kristallanordnung einen Resonator für wenigstens zwei Laserstrahlen. Beispielsweise Endflächen der Kristallanordnung können dazu reflektierend ausgebildet sein. Die Kristallanordnung bildet dann einen Plan-Plan-Resonator für Strahlung in der Kristallanordnung. Die Kristallanordnung stellt vorzugsweise für wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Laserstrahlen in der Kristallanordnung einen Resonator dar. Dabei stellt die Kristallanordnung bevorzugt für den nicht frequenzkonvertierten Anteil der Strahlung in der Kristallanordnung, also für Strahlung die im Gain-Kristall erzeugt wird, einen Laserresonator dar.

Beispielsweise ist der Resonator durch die Endflächen des Gain-Kristalls, durch die Pumpstrahlung in die Kristallanordnung eingekoppelt werden kann, und die Endfläche des Frequenzkonversionskristalls gebildet, durch die Laserstrahlung aus der Kristallanordnung ausgekoppelt werden kann. Bevorzugt tritt durch die Endfläche des Frequenzkonversionskristalls zu einem überwiegenden Anteil frequenzkonvertierte elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise Laserstrahlung, aus. Bevorzugt bilden die Kristalle der Anordnung in diesem Ausführungsbeispiel einen Kristallverbund. Sind die Kristalle nicht miteinander verbunden, dann sind einander zugewandte Endflächen der Kristalle der Anordnung bevorzugt sowohl für die im Gain-Kristall erzeugte Strahlung der Grundwellenlänge, als auch für die frequenzkonvertierte Strahlung hochwertig entspiegelt.

Beispielsweise weist der Gain-Kristall zumindest an seiner Endfläche, durch die Pumpstrahlung in die Kristallanordnung eingekoppelt werden kann, eine Beschichtung auf. Die Beschichtung ist für die Pumpstrahlen bevorzugt hoch transmittierend. Für die im Gain-Kristall angeregte Grundwelle ist die Beschichtung bevorzugt hoch reflektierend. Weiter ist die Beschichtung auch für den im Frequenzkonversionskristall frequenzkonvertierten Anteil der Strahlung vorzugsweise hoch reflektierend.

Zumindest die Endfläche der Kristallanordnung, die zur Auskopplung elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, – zum Beispiel die der Einkoppelfläche des Gain-Kristalls abgewandte Endfläche des Frequenzkonversionskristalls – kann eine zweite Beschichtung aufweisen. Die zweite Beschichtung ist hoch reflektierend für die im Gain-Kristall erzeugte Grundwelle und hoch transmittierend für die frequenzkonvertierte Strahlung. Damit bildet die beschichtete Kristallanordnung einen Resonator für die elektromagnetische Strahlung der Grundwellenlänge. Frequenzkonvertierte Strahlung kann zum überwiegenden Teil durch die mit der zweiten Beschichtung versehene Endfläche der Kristallanordnung austreten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist für jeden Laserstrahl in der Kristallanordnung eine thermische Linse vorgesehen. Das heißt, der durch die Kristallanordnung gebildete Plan-Plan-Resonator ist mittels jeweils einer thermischen Linse für jeden Laserstrahl in der Kristallanordnung stabilisiert. Aufgrund der lokalen Erwärmung der Kristallanordnung durch einen Strahl in der Kristallanordnung finden also im Bereich des Strahls Brechungsindexänderung statt. Die Gebiete mit unterschiedlichem Brechungsindex bilden eine Gradientenlinse radial um den Strahl, die diesen stabilisiert.

Mit anderen Worten induziert jeder Laserstrahl in der Kristallanordnung eine thermische Linse, deren Sammelwirkung den Resonator stabilisiert und den Strahldurchmesser im Resonator auf eine laterale Ausdehnung verringert, die der des Pumpstrahls ähnlich ist. Die einzelnen Laserstrahlen in der Kristallanordnung sind dabei ausreichend voneinander beabstandet, sodass sich zu jedem Strahl eine den Strahl stabilisierende thermische Linse ausbilden kann. Das heißt, der Abstand der Laserstrahlen voneinander ist derart gewählt, dass thermische Störungen der thermischen Linsen benachbarter Strahlen untereinander höchstens gering sind. Dabei ist es möglich, dass die Achsen der Laserstrahlen parallel zueinander verlaufen. Es ist aber auch möglich, dass die Richtungen der Achsen der einzelnen Strahlen Winkel miteinander einschließen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung entspricht die Zahl der aus der Kristallanordnung ausgekoppelten Laserstrahlen der Zahl der in die Kristallanordnung eingekoppelten Pumpstrahlen. Das heißt, jeder Pumpstrahl pumpt genau einen Laserstrahl im Gain-Kristall der Kristallanordnung. Ein Teil jedes Laserstrahls wird im Frequenzkonversionskristall frequenzkonvertiert und tritt aus der Kristallanordnung aus. Die Zahl der aus der Kristallanordnung austretenden frequenzkonvertierten Laserstrahlen ist dann durch die Zahl der Pumpstrahlen bestimmt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Frequenzkonversionskristall geeignet, die Frequenz eines Teils der in ihn eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung zu erhöhen. Bevorzugt ist der Frequenzkonversionskristall geeignet die Frequenz eines Teils der ihn durchstrahlenden elektromagnetischen Strahlung zumindest zu verdoppeln.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung umfasst der Gain-Kristall wenigstens einen der folgenden Kristalle: Neodym-dotierter Yttriumvanadat-Kristall (Nd:YVO₄), Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall (Nd:YAG). Der Gain-Kristall ist geeignet elektromagnetische Strahlung im nahen Infrarotbereich zu erzeugen und emittiert Strahlung beispielsweise bei einer Wellenlänge von circa 1064 Nanometer. Bevorzugt wird der Gain-Kristall mit elektromagnetischer Strahlung kleinerer Wellenlängen beispielsweise 808 Nanometer optisch gepumpt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung umfasst der Frequenzkonversionskristall zumindest einen der folgenden Kristalle: stöchiometrisches LiNbO₃ (SLN), stöchiometrisches LiTaO₃ (SLT), KTP (KTiOPO₄), RTP (RbTiOPO₄), KTA (KTiOAsO₄), RTA (RbTiOAsO₄), CTA (CsTiOAsO₄).

Bevorzugt ist der Frequenzkonversionskristall zur Frequenzverdoppelung der ihn durchtretenden Strahlung geeignet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist die Laservorrichtung geeignet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner 600 Nanometer zu erzeugen. Bevorzugt ist die Laservorrichtung geeignet elektromagnetische Strahlung im grünen, blauen oder ultravioletten Spektralbereich zu erzeugen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist die Gesamtleistung der aus der Laservorrichtung ausgekoppelten Laserstrahlen größer gleich 0,5 Watt. Das heißt, die Leistung der einzelnen ausgekoppelten frequenzkonvertierter Strahlen summiert sich zu wenigstens 0,5 Watt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist der Strahlengang der Pumpstrahlen zwischen Pumpquelle und Kristallanordnung frei von optischen Elementen. Beispielsweise sind Pumpquelle und Kristallanordnung dazu derart voneinander beabstandet, dass es keiner Kollimation der Pumpstrahlung vor Eintritt in die Kristallanordnung bedarf. Der Abstand zwischen Pumpquelle und Kristallanordnung beträgt dann bevorzugt maximal 100 μm, besonders bevorzugt maximal 50 μm. Die laterale Ausdehnung eines Pumpstrahls im Gain-Kristall, das heißt, die Ausdehnung des Pumpstrahls in Richtungen quer zu Strahlrichtung, ist mittels Abstand von Pumpstrahlquelle und Gain-Kristall einstellbar. Je größer der Abstand ist, desto größer ist der Pumpstrahl im Gain-Kristall.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist zwischen Pumpquelle und Kristallanordnung eine plan-konvexe asphärische Zylinderlinse angeordnet. Die Linse ist bevorzugt zur Fast-Axis-Kollimation der Pumpstrahlung geeignet (FAC-Linse). Sie weist bevorzugt eine plane Lichteintrittsfläche und eine asphärisch gekrümmte Lichtaustrittsfläche auf. Die Linse kann beispielsweise ein auf GaP-basierendes Halbleitermaterial enthalten oder aus einem solchen Halbleitermaterial bestehen.

Die Linse kann an ihrer Lichteintrittsfläche und/oder ihrer Lichtaustrittsfläche eine Antireflexionsbeschichtung aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist zwischen der Zylinderlinse und der Kristallanordnung im Strahlengang eines jeden Pumpstrahls eine weitere Linse angeordnet. Die weiteren Linsen sind beispielsweise plan-konvexe Zylinderlinsen. Bevorzugt sind die weiteren Linsen zur Slow-Axis-Kollimation und/oder Fokussierung der Pumpstrahlung geeignet (SAC-Linsen). Beispielsweise ist die Slow-Axis-Ebene durch die Ebene der Pumpstrahlen, die von der Pumpquelle emittiert werden, gegeben. Die Fast-Axis-Ebene ist dann durch die senkrecht dazu stehende Ebene gegeben. Bei den Slow-Axis-Linsen kann es sich zum Beispiel um plan-konvexe Glaslinsen mit planer Lichteintrittsfläche und sphärisch konvex gewölbter Lichtaustrittsfläche handeln. Die Slow-Axis-Linsen können an ihren Lichteintrittsflächen und/oder ihren Lichtaustrittsflächen eine Antireflexionsbeschichtung aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung sind Fast-Axis-Linse und Slow-Axis-Linsen in einen gemeinsamen Linsenstab integriert. Beispielsweise sind die Linsen dazu miteinander verklebt oder aneinander gebondet. Vorzugsweise weisen dann nur die Lichteintrittsfläche der Fast-Axis-Linse und die Lichtaustrittsfläche der Slow-Axis-Linsen eine Antireflexionsbeschichtung auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung umfasst die Pumpquelle einen Breitstreifendiodenlaser (Diodenlaserbarren). Bevorzugt ist die Pumpquelle geeignet, wenigstens zwei Laserstrahlen zu erzeugen, die parallel zueinander verlaufen. Das heißt, bevorzugt verlaufen die Achsen der Pumpstrahlen parallel zueinander. Vorzugsweise ist die Pumpquelle geeignet, die Laserstrahlen gleichzeitig zu erzeugen. Die Laserstrahlen können dabei von der Pumpquelle sowohl im cw-Betrieb als auch im Pulsbetrieb erzeugt werden. Besonders bevorzugt ist die Pumpquelle geeignet, eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Laserstrahlen – zum Beispiel fünf oder mehr Laserstrahlen – gleichzeitig zu erzeugen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung beträgt der Durchmesser eines von der Pumpstrahlquelle erzeugten Laserstrahls maximal 150 μm. Bevorzugt beträgt der Strahldurchmesser maximal 100 μm, besonders bevorzugt maximal 50 μm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Kristallanordnung zwischen jeweils zwei in die Kristallanordnung eingekoppelten Pumpstrahlen einen Sägegraben auf. Der Sägegraben verläuft bevorzugt parallel zu den Pumpstrahlen. Besonders bevorzugt erstrecken sich Sägegräben über die gesamte Länge der Kristallanordnung. Die Sägegräben sind geeignet, die einzelnen Laserstrahlen im durch die Kristallanordnung gebildeten Resonator thermisch voneinander zu entkoppeln. Das heißt, die Sägegräben tragen dazu bei, dass die den Resonator stabilisierenden thermischen Linsen nicht durch thermische Störungen beispielsweise durch benachbarte Strahlen im Resonator negativ beeinflusst werden. Je tiefer und breiter die Sägegräben dabei gewählt sind, desto besser ist die thermische Entkopplung und desto geringer kann der Abstand benachbarter Strahlen gewählt sein. Der Abstand der Sägegräben richtet sich dabei nach dem Abstand der Pumpstrahlen. Bevorzugt beträgt der Abstand der Sägegräben zwischen 350 und 550μm, besonders bevorzugt zwischen 400 und 500μm. Die Breite der Sägegräben beträgt bevorzugt zwischen 100 und 200μm, besonders bevorzugt zwischen 125 und 175μm, beispielsweise etwa 150μm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist die Kristallanordnung auf einem Träger angeordnet, der zumindest eines der folgenden Materialen enthält: Kupfer, Kupferverbundwerkstoff (DBC), Silizium. Weiter ist es möglich, dass der Träger ein anderes, gut Wärme leitendes Material enthält oder aus einem solchen gebildet ist.

Bevorzugt ist zwischen Kristallanordnung und Träger zumindest eines der folgenden Befestigungsmittel angeordnet: Klebstoff, Weichlot, Hartlot. Bevorzugt ist die Kristallanordnung mittels des Befestigungsmittels mechanisch fest mit dem Träger verbunden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist auf der Kristallanordnung ein Wärmeleitelement angeordnet. Beispielsweise ist das Wärmeleitelement auf die dem Träger abgewandte Oberfläche angeordnet. Bevorzugt enthält das Wärmeleitelement zumindest eines der folgenden Materialen oder ist aus zumindest einem dieser Materialien gebildet: Kupfer, Kupferverbundwerkstoff (DBC), Silizium. Weiter ist es möglich, dass das Wärmeleitelement ein anderes, gut Wärme leitendes Material enthält oder aus einem solchen gebildet ist. Bevorzugt ist zwischen Kristallanordnung und Wärmeleitelement zumindest eines der folgenden Befestigungsmittel angeordnet: Klebstoff, Weichlot, Hartlot. Besonders bevorzugt ist die Kristallanordnung mittels des Befestigungsmittels mechanisch fest mit dem Wärmeleitelement verbunden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Laservorrichtung ist der Kristallanordnung zumindest ein Konkavspiegel nachgeordnet. Das heißt, beispielsweise der Strahlungsaustrittsfläche des Frequenzkonversionskristalls ist ein Konkavspiegel nachgeordnet, dessen Wölbung vom Frequenzkonversionskristall weg gerichtet ist. Die Strahlungsaustrittsfläche des Frequenzkonversionskristalls ist in diesem Fall für die im Gain-Kristall erzeugte Laserstrahlung der Grundwellenlänge hoch transmittierend. Der Konkavspiegel ist bevorzugt für die Strahlung der Grundwellenlänge hoch reflektierend und für den frequenzkonvertierten Anteil der Strahlung hoch transmittierend.

Bevorzugt bilden der Konkavspiegel und die der Pumpquelle zugewandte Strahlungseintrittsfläche des Gain-Kristalls einen Resonator für die im Gain-Kristall erzeugte Laserstrahlung.

Beispielsweise ist dabei jedem Laserstrahl genau ein Konkavspiegel zugeordnet ist. Zum Beispiel können die Konkavspiegel als ein zusammenhängender Streifen ausgebildet sein. Das heißt, sie sind integral, das heißt, in einem Stück gefertigt.

Bevorzugt findet die beschriebene Laservorrichtung in einem der folgenden Geräte Verwendung: Druckmaschine, Belichtungsanlage, Kopierer, Scanner, Projektor, Anzeigevorrichtung.

Im Folgenden wird die hier beschriebene Laservorrichtung an and von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
1A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Laservorrichtung.
1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
1C zeigt eine schematische Aufsicht auf eine erste Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
1D zeigt eine schematische Aufsicht auf eine zweite Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
2A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Laservorrichtung.
2B zeigt eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
2C zeigt eine Detailansicht aus 2B.
3A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Laservorrichtung.
3B zeigt eine schematische Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
3C und 3D zeigen Detailansichten aus 3A gemäß zweier verschiedener Abwandlungen des dritten Ausführungsbeispiels der Laseranordnung.
4A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der Laservorrichtung.
4B zeigt eine schematische Schnittdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
5A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel der Laservorrichtung.
5B zeigt eine schematische Schnittdarstellung des fünften Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
6 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines siebten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
1A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Laservorrichtung. 1B zeigt die dazugehörige schematische Schnittdarstellung in der Seitenansicht.
Die Laservorrichtung weist eine Pumpquelle 1 auf. Die Pumpquelle 1 ist beispielsweise durch eine Reihenanordnung von drei Breitstreifendiodenlasern (Diodenlaserbarren) gegeben. Die Diodenlaser sind geeignet elektromagnetische Strahlung in einem Wellenbereich zu emittieren, der im Gain-Kristall 3 stark absorbiert werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel emittiert die Pumpquelle eine Vielzahl parallel zueinander verlaufender Laserstrahlen 2 mit einer Wellenlänge von beispielsweise 808 Nanometer. Der Abstand der Pumpstrahlen 2 beträgt bevorzugt zwischen 400 μm und 500 μm. Die Emitterbreite, das heißt, die Ausdehnung in lateraler Richtung des Strahls 2 beträgt beim Austritt aus der Pumpquelle bevorzugt maximal 150 μm.
Wenn, wie es im ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, zwischen Pumpquelle 1 und Gain-Kristall 3 kein weiteres optisches Element angeordnet ist, beträgt die Emitterbreite bevorzugt maximal 100 μm, besonders bevorzugt zwischen 30 und 50 μm.
Der Abstand zwischen Pumpquelle und Gain-Kristall beträgt in diesem Fall bevorzugt maximal 100 μm, besonders bevorzugt maximal 50 μm.
Der Laser oder Gain-Kristall 3 ist zum Beispiel durch einen Nd:YVO₄-Kristall oder einen Nd:YAG-Kristall gebildet. Der Gain- Kristall 3 ist geeignet, elektromagnetische Strahlung im nahen Infrarot beispielsweise bei einer Wellenlänge von 1064 Nanometer zu erzeugen.
Im Ausführungsbeispiel der 1A und 1B sind der Gain-Kristall 3 und der Frequenzkonversionskristall 4 zu einem Kristallverbund verbunden. Das bedeutet, der Gain-Kristall 3 ist mit seiner der Strahlungseintrittsfläche 3a abgewandten Fläche mit einem Frequenzkonversionskristall 4 mechanisch fest verbunden. Beispielsweise sind der Gain-Kristall 3 und der Frequenzkonversionskristall 4 an der Schnittfläche 6 durch Kleben oder Bonden fest miteinander verbunden.
Der Frequenzkonversionskristall 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen KTP-Kristall gegeben, der geeignet ist, die vom Laserkristall 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung Frequenz zu konvertieren, bevorzugt die Frequenz dieser Strahlung zu verdoppeln.
Gain-Kristall 3 und Frequenzkonversionskristall 4 bilden zusammen die Kristallanordnung 14. Die Kristallanordnung 14 bildet für die im Laserkristall 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung der Grundwellenlänge einen Laserresonator.
Dazu ist die Strahlungseintrittsfläche 3a mit einer ersten Beschichtung versehen. Die erste Beschichtung ist hoch transmittierend für die Pumpstrahlung 2. Die Transmittivität ist bevorzugt größer gleich 95 Prozent für eine Strahlung mit einer Wellenlänge von 808 Nanometer.
Weiter ist die erste Beschichtung hoch reflektierend für die im Gain-Kristall 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung der Grundwellenlänge. Zum Beispiel beträgt die Reflektivität größer gleich 99,5 Prozent für eine Wellenlänge von 1064 Nanometer.
Für die im Frequenzkonversionskristall frequenzkorvertierte Strahlung ist die erste Beschichtung bevorzugt hoch reflektierend mit einer Reflektivität von größer gleich 95 Prozent bei einer Wellenlänge von 532 Nanometer.
Die Strahlungsaustrittsfläche 4a ist bevorzugt mit einer zweiten Beschichtung versehen. Die zweite Beschichtung ist bevorzugt für die im Gain-Kristall erzeugte Strahlung der Grundwellenlänge hoch reflektierend. Die Reflektivität beträgt bevorzugt größer gleich 99,5 Prozent bei einer Wellenlänge von 1064 Nanometer.
Weiter ist die zweite Beschichtung bevorzugt hoch transmittierend für die im Frequenzkonversionskristall frequenzverdoppelte Strahlung. Die Transmittivität beträgt beispielsweise größer gleich 95 Prozent bei einer Wellenlänge von 532 Nanometer.
Die Strahlungseistrittsfläche 3a und die Strahlungsaustrittsfläche 4a bilden einen optischen Plan-Plan-Resonator. Es entsteht daher im Gain-Kristall 3 Laserstrahlung 15, die in der Kristallanordnung 14 zirkuliert. Ein Teil dieser umlaufenden Strahlung wird in Strahlung beispielsweise doppelter Frequenz im Frequenzkonversionskristall 4 konvertiert. Dieses zum Beispiel grüne Laserlicht 5 verlässt die Kristallanordnung durch die Strahlungsaustrittsfläche 4a.
Die Zahl der Laserstrahlen 15 in der Kristallanordnung 14 entspricht bevorzugt der Zahl der Pumpstrahlen 2. Vorzugsweise wird jeder Laserstrahl 15 in der Kristallanordnung 14 durch genau einen Pumpstrahl 2 optisch gepumpt. Die Zahl der frequenzkonvertierten Laserstrahlen 5, die die Kristallanordnung durch die Strahlungsaustrittsfläche 4a verlassen entspricht dann der Zahl der in der Kristallanordnung erzeugten Laserstrahlen 15 und damit der Zahl der Pumpstrahlen 2.
Der durch die beschichteten Seitenflächen 3a und 4a gebildete Plan-Plan-Resonator ist dabei durch einen thermischen Linseneffekt für jeden Laserstrahl 15 in der Kristallanordnung 14 stabilisiert. Das heißt aufgrund der thermischen Einwirkung eines Laserstrahls 15 in der Kristallanordnung findet radial um den Laserstrahl 15 eine thermisch induzierte Brechungsindexänderung statt. Die radiale Brechungsindexänderung bildet eine Gradientenlinse, die den Resonator stabilisiert und den Strahldurchmesser im Resonator auf ein Maß verringert, das dem Durchmesser eines Pumpstrahls 2 im Gain-Kristall 3 ähnelt. Das heißt, Pumpstrahlen 2 und Laserstrahl 15, weisen bevorzugt ungefähr die gleiche laterale Ausdehnung auf. Dies gilt für alle Strahlen 15 in der Kristallanordnung. Leistung, Abstand und Durchmesser der Pumpstrahlen 2 muss dabei so gewählt werden, dass sich die einzelnen Strahlen 15 in der Kristallanordnung nicht zu stark thermisch gegenseitig beeinflussen.
1C zeigt eine schematische Aufsicht auf eine erste Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
Hierbei sind Gain-Kristall 3 und Frequenzkonversionskristall 4 nicht miteinander verbunden, sondern sind beabstandet zueinander angeordnet. Die Strahlungsaustrittsfläche 3b des Gain-Kristalls 3 und die Strahlungseintrittsfläche 4b des Frequenzkonversionskristalls 4 sind dabei bevorzugt hoch transmittierend für die im Gain-Kristall 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung der Grundwellenlänge und die im Frequenzkonversionskristall frequenzkonvertierte Strahlung beschichtet. Zum Beispiel beträgt die Transmittivität für beide Wellenlängen bevorzugt größer gleich 99,8 Prozent. Das heißt, die Flächen sind hochwertig entspiegelt für Strahlung beider Wellenlängen.
Die gezeigte beabstandete Anordnung von Gain- 3 und Frequenzkonversionskristall 4 ist dabei auch in den folgenden Ausführungsbeispielen möglich.
1D zeigt eine schematische Aufsicht auf eine zweite Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung.
Dabei ist der Strahlungsaustrittsfläche 4a des Frequenzkonversionskristalls eine Reihenanordnung von Konkavspiegeln 27 nachgeordnet. Bevorzugt ist jedem Laserstrahl 15 dabei genau ein Konkavspiegel 27 zugeordnet. Der Konkavspiegel 27 ist bevorzugt für die im Gain-Kristall 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung der Grundwellenlänge hoch reflektierend und die im Frequenzkonversionskristall frequenzkonvertierte Strahlung hoch transmittierend. Die Strahlungsaustrittsfläche 4a des Frequenzkonversionskristalls 4 ist dabei bevorzugt hoch transmittierend für die im Gain-Kristall 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung der Grundwellenlänge und die im Frequenzkonversionskristall frequenzkonvertierte Strahlung beschichtet. Zum Beispiel beträgt die Transmittivität für beide Wellenlängen bevorzugt größer gleich 99,8 Prozent. Das heißt, die Fläche ist hochwertig entspiegelt für Strahlung beider Wellenlängen.
Die Konkavspiegel 27 und die Strahlungseintrittsfläche 3a des Gain-Kristalls 3 bilden für einen Laserstahl 15 jeweils einen Resonator. Bevorzugt sind die Konkavspiegel als ein zusammenhängender Streifen ausgeführt. Beispielsweise kann der Streifen integral ausgeführt sein. Die in 1C gezeigte beabstandete Anordnung von Gain- 3 und Frequenzkonversionskristall 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel besonders bevorzugt. Die Anordnung von Konkavspiegeln 27 ist auch in den folgenden Ausführungsbeispielen möglich.
Die 2A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Laservorrichtung. 2B zeigt die dazugehörige Schnittdarstellung in der Seitenansicht. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 1 sind im Strahlengang der Pumpstrahlquelle 1 optische Elemente 7, 8 angeordnet, die geeignet sind, die Divergenz der Pumpstrahlen 2 zu verringern und/oder den Emitter verkleinert abzubilden. Die optischen Elemente 7, 8 sind bevorzugt geeignet, einen Pumpstrahl 2 vorgebbarer Größe im Gain-Kristall 3 zu erzeugen. Der Abstand d zwischen Pumpquelle 1 und Kristallanordnung 14 kann dann entsprechend größer gewählt sein.
Zur Kollimation der Pumpstrahlung in der Fast-Axis-Richtung – vertikal zur durch die Pumpstrahlen 2 aufgespannten Ebene – kann beispielsweise eine gemeinsame plan-konvexe Zylinderlinse für alle Pumpstrahlen 2 Verwendung finden.
2C zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Zylinderlinse 7 in der Seitenansicht.
Die Linse 7 weist beispielsweise eine Strahlungseintrittsfläche 23 auf. Der Strahlungseintrittsfläche 23 gegenüberliegend ist ein konvex gewölbter Bereich 21 angeordnet, der eine Höhe h aufweist. Der konvex gewölbte Bereich kann sich über die gesamte der Strahlungseintrittsfläche 23 gegenüberliegenden Fläche der Linse erstrecken. Es ist aber auch möglich, dass der konvex gewölbte Bereich, wie in 2C dargestellt, lediglich einen Teil dieser Fläche einnimmt.
Der konvex gewölbte Bereich 21 ist von der asphärischen Fläche 22 abgeschlossen, die die Strahlungsaustrittsfläche der Linse bildet. Der Abstand zwischen Strahlungseintrittsfläche 23 und. dem Scheitelpunkt der asphärisch, konvex gewölbten Fläche 22 wird als Dicke 1 der Linse bezeichnet. Zum Beispiel ist der Scheitelpunk der gewölbten Fläche dabei auf der optischen Achse 25 der Linse angeordnet.
Strahlungseintrittsfläche 23 und die Fläche der Linse 7, die den konvex gewölbten Bereich 21 umfasst, sind durch ebene Seitenflächen 24a und 24b miteinander verbunden. Eine dieser Seitenflächen, beispielsweise die Seitenfläche 24b, dient als Montagefläche der Linse, mit der die Linse beispielsweise auf einem Träger befestigt werden kann. Die gegenüberliegende Seitenfläche 24a kann bei der Montage der Linse 7 beispielsweise als Ansaugfläche für eine Saugpinzette zur Montage der Linse 7 dienen.
Die Linse 7 enthält beispielsweise GaP oder ein auf GaP basierendes Halbleitermaterial wie beispielsweise InGaP oder InGaAlP. Es ist aber auch möglich, dass die Linse 7 ein hochbrechendes Glas enthält. Die Linse kann entweder eines dieser Materialien enthalten oder aus einem dieser Materialien bestehen. Beispielsweise GaP weist für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von ca. 800 bis 950 nm einen Brechungsindex von ca. 3,10 bis 3,14 auf.
Beispielsweise auf die Strahlungseintrittsfläche 23 und die asphärische Fläche 22 kann eine Anti-Reflexionsbeschichtung aufgebracht sein (nicht dargestellt). Die Anti-Reflexionsbeschichtung kann z. B. der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, für die die Linse vorgesehen ist, angepasst sein. Beispielsweise ist die Anti-Reflexionsbeschichtung als einzelne Schicht ausgeführt, die z. B. SiN_xO_y enthalten kann. Es ist auch möglich, dass die Anti-Reflexionsbeschichtung als Abfolge von mehreren Schichten ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Anti-Reflexionsbeschichtung eine Schicht umfassen, die Tantalpentoxid. enthält, und eine weitere Schicht, die Aluminiumoxid (Al₂O₃) enthält.
Bevorzugt wird die Anti-Reflexionsbeschichtung noch im Waferverbund auf die Oberfläche der Linsen beispielsweise aufgedampft.
Die Herstellung der Linse 7 kann beispielsweise mittels Ätzen der Linsenstruktur im Waferverbund und anschließendes Vereinzeln, beispielsweise mittels Sägen, erfolgen.
Zur Erzeugung der asphärischen Fläche 22 wird beispielsweise zunächst eine Fotolackschicht auf einem Linsensubstrat erzeugt. Nachfolgend wird die Fotolackschicht zu einer Lacklinse strukturiert. Die Struktur der Fotolacklinse kann dann mittels eines anisotropen Ätzverfahrens, wie beispielsweise reaktives Ionenätzen, zumindest teilweise auf das darrunterliegende Linsensubstrat übertragen werden.
Außerdem eignen sich auch Ätzverfahren wie anodisch gekoppeltes Plasmaätzen im Parallelplattenreaktor, triodenreaktives Ionenätzen, induktiv gekoppeltes Plasmaätzen oder ähnliche Verfahren. Bevorzugt kommen beim verwendeten Herstellungsverfahren mehrere Gaskomponenten mit unterschiedlicher Selektivität gegenüber der Fotolackschicht und dem Linsensubstrat zum Einsatz. Die Selektivität bezeichnet dabei das Verhältnis der Ätzrate des Linsensubstrats und der Ätzrate des Fotolacks. Bei einer Selektivität von 1 etwa wird die Form der Lacklinse im Wesentlichen unverändert auf das Linsensubstrat übertragen. Eine Selektivität von > 1 führt dagegen zu einer Überhöhung der geätzten Halbleiterlinse verglichen mit der Fotolacklinse. Die Selektivität des Ätzverfahrens bestimmt also zusammen mit der Ausgangsform der Lacklinse die Form der erzeugten Linse 7.
Die Form der asphärischen Fläche 22 der Linse 7 ist dabei durch die Rotationsasphäre einer achsensymmetrischen Kurve y beschrieben, mit
Je nach Wahl der Linsenparameter wie Krümmungsradius R, Asphärenfaktor c, der Linsendicke 1 und der Höhe h des konvex gekrümmten Bereichs 21 ist es möglich, eine plankonvexe asphärische Linse 7 mit gewünschter Kollimation und gewünschter numerischer Apertur herzustellen.
Die Eigenschaften der Linse 7 sind beispielsweise den Einsatzerfordernissen an die Linse 7 in der Laservorrichtung angepasst.
Die Strahlungsauskoppelfläche 1a der Pumpquelle 1 befindet sich dabei in einem Arbeitsabstand t von der Strahlungseintrittsfläche 23 der Linse 7. Die Linse 7 ist geeignet, die Divergenz der vom Halbleiterchip erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu verringern. Dazu wird die Pumpstrahlung 2 bereits bei ihrem Eintritt an der Strahlungseintrittsfläche 23 zur optischen Achse 25 der Linse 7 hin gebrochen. Bei Strahlungsaustritt durch die asphärische Fläche 22 findet eine weitere Brechung zur optischen Achse hin statt. Die numerische Apertur des Halbleiterchips beträgt dabei beispielsweise zwischen 0,75 und 0,85, bevorzugt 0,8.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels der Laseranordnung wird bei einer Linsendicke 1 von ca. 450 μm ein Arbeitsabstand von t = 75 μm zwischen Pumpquelle und Linse gewählt. Eine numerische Apertur von ca. 0.82 kann beispielsweise durch eine Wahl des Krümmungsradius von R = –454 μm und einen Asphärenfaktor von c = –2,539 erreicht sein. Die Höhe h des gewölbten Bereichs der Linse 7 beträgt dabei 50 μm.
Zur Kollimation und/oder Fokussierung der Pumpstrahlung in der Slow-Axis-Richtung – in der Ebene der Pumpstrahlen 2 – kann für jeden Strahl 2 jeweils eine plan-konvexe Zylinderlinse 8 Verwendung finden. Die Linsen 8 können beispielsweise aus Glas gebildet sein. Bevorzugt weisen sie plane Strahlungseintrittsflächen und sphärisch konvex gewölbte Strahlungsaustrittsflächen auf. Die Strahlungseintrittsflächen und/oder Strahlungsaustrittsflächen können mit einer wie oben beschriebenen Antireflexionsbeschichtung versehen sein.
Es ist aber auch möglich, dass die Slow-Axis-Linsen ähnlich wie die Fast-Axis-Linsen aus einem GaP-basierenden Halbleitermaterial gebildet sind oder ein solches enthalten. Die Strahlungsaustrittsflächen der Slow-Axis-Linsen können dann sphärisch oder asphärisch konvex gewölbt sein. Prinzipiell kann die Slow-Axis-Linse als eine um 90 Grad horizontal gedrehte Fast-Axis-Linse ausgeführt sein, wie sie oben beschrieben ist.
Weiter ist es möglich, dass die Linse 7 und die Linsen 8 in einem gemeinsamen Linsenstab (nicht dargestellt) integriert sind. Das heißt, die Strahlungsaustrittsfläche der Linse 7 ist mechanisch fest mit den Strahlungseintrittsflächen der Linsen 8 verbunden. Auf diese Weise kann eine Antireflexionsbeschichtung an der Grenzfläche zwischen Linse 7 und Linse 8 entfallen.
Bevorzugt fokussiert die Pumpoptik 7, 8 jeden Einzelemitter des Pumplaserbarrens auf einen direkt zugeordneten zu pumpenden Bereich des Gain-Kristalls 3. Es ist aber auch möglich, dass die Pumpoptik geeignet ist, das Licht der Pumpquelle zu mischen und anschließend wieder eine Reihe diskreter Pumpbereiche im Gain-Kristall 3 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Pumpquelle 1 dann genau einen Laserstrahl erzeugen, der von der Pumpoptik 7, 8 in mehrere Pumpstrahlen 2 aufgeteilt wird.
3A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Laservorrichtung. 3B zeigt die dazugehörige Schnittdarstellung in der Seitenansicht.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 1A und 1B sind hier Sägegräben 9 in der Kristallanordnung 14 angeordnet, die sich längs der Laserstrahlen 15 erstrecken. Die Sägegräben dienen zur thermischen Entkopplung der einzelnen Strahlen 15 untereinander. Die thermischen Linsen der einzelnen Strahlen 15 sind dadurch besser voneinander entkoppelt. Je breiter und tiefer die Sägegräben 9 dabei gewählt sind, desto besser ist die thermische Entkopplung der einzelnen durch die Sägegräben 9 definierten Bereiche der Laservorrichtung. Bevorzugt sind die Sägegräben 9 in etwa 150 μm breit. Dabei verlaufen die Sägegräben bevorzugt parallel zu den Laserstrahlen 15 in der Kristallanordnung. Wichtig ist, dass die Kristallanordnung 14 als zusammenhängendes Objekt erhalten bleiben kann. Das heißt, die Sägegräben 9 durchtrennen keinen Kristall der Anordnung vollständig. Die Kristallanordnung 14 kann mit den angesägten Flächen nach oben (vergleiche die Frontalansicht der 3C) beziehungsweise nach unten (vergleiche 3D) montiert werden.
4A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der Laservorrichtung. 4b zeigt die dazugehörige Schnittdarstellung in der Seitenansicht.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 2A und 2B sind hier die Sägegräben 9 des Ausführungsbeispiels der 3A und 3B zwischen den einzelnen Laserstrahlen 15 angeordnet.
5A zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Laservorrichtung in einer schematischen Aufsicht. 5B zeigt die zugehörige Schnittdarstellung in der Seitenansicht.
Die Pumpstrahlquelle 1 ist auf einer Wärmesenke 11 beispielsweise mittels eines Hartlotes wie AuSn befestigt. Mittels des elektrischen Anschlussbereichs 13 kann die Pumpquelle 1 elektrisch kontaktiert werden. Die Wärmesenke 11 ist zum Beispiel ebenfalls mittels eines Hartlotes auf eine Leiterplatte 17 montiert. Die Leiterplatte 17 enthält eine Keramiklage 8, eine obere Kupferlage 10 und eine untere Kupferlage 19. Die Leiterplatte 17 bildet damit eine DBC (Direct Bonded Copper)-Leiterplatte. Auch die Kristallanordnung 14 kann auf eine Wärmesenke 10, die beispielsweise Kupfer oder ein anderes gut Wärme leitendes Material enthält, befestigt sein. Die Pumpoptik 7, 8 kann sowohl auf der Kupferlage 10, als auch auf der Keramiklage 18 befestigt sein.
Weiter ist es möglich, dass die Leiterplatte 17 aus Kupfer oder Silizium besteht oder Kupfer oder Silizium enthält. Bevorzugt ist die Kristallanordnung 14 mittels zumindest eines der folgenden Befestigungsmittel auf dem Träger 17 befestigt: Klebstoff, Weichlot, Hartlot.
Wie der perspektivischen Ansicht der 6 zu entnehmen ist, kann die Pumpquelle 1 beispielsweise mittels Anschlusspins 12 etwa über eine Steckverbindung elektrisch kontaktiert sein.
Bevorzugt beträgt die Länge des Gain-Kristalls 3 in Richtung der Pumpstrahlen 2 zwischen 0,5 und 2mm. Die Länge des Frequenzkonversionskristalls beträgt bevorzugt zwischen 2 und 5mm. Die Gesamtlänge der Laservorrichtung beträgt bevorzugt zwischen 5 und 20mm.
Die 7 zeigt eine schematische Schnittansicht eines siebten Ausführungsbeispiels der Laservorrichtung. Dabei ist auf der Kristallanordnung 14 ein Wärmeleitelement 26 angeordnet. Das Wärmeleitelement 26 enthält zumindest eines der folgenden Materialien oder ist aus diesen gebildet: Kupfer, Kupferverbundwerkstoff (DBC), Silizium. Das Wärmeleitelement 26 dient zur verbesserten Wärmeabfuhr der im Betrieb der Vorrichtung erzeugten Wärme. Beispielsweise kann es mit einer Wärmesenke thermisch gekoppelt sein.
Bevorzugt ist das Wärmeleitelement 26 mittels einer der folgenden Befestigungsmittel auf der Kristallanordnung 14 befestigt: Klebstoff, Weichlot, Hartlot. Bei dem Klebstoff handelt es sich bevorzugt um einen besonders temperaturbeständigen Klebstoff.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Laservorrichtung, aufweisend – eine Kristallanordnung (14), umfassend einen Laser-Gain-Kristall (3) und einen optisch nicht linearen Frequenzkonversionskristall (4), und – eine Pumpquelle (1), die geeignet ist, wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Pumpstrahlen (2) in die Kristallanordnung (14) einzukoppeln.
Laservorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kristallanordnung (14) einen Resonator für wenigstens zwei Laserstrahlen (15) bildet.
Laservorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Kristallanordnung (14) einen Plan-Plan-Resonator bildet.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der für jeden Laserstrahl (15) in der Kristallanordnung (14) eine thermische Linse vorgesehen ist.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Zahl der aus der Kristallanordnung (14) ausgekoppelten Laserstrahlen (15) der Zahl der in die Kristallanordnung eingekoppelten Pumpstrahlen (2) entspricht.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Frequenzkonversionskristall (4) geeignet ist, die Frequenz zumindest eines Teils der in ihn eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung zu erhöhen.
Laservorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Frequenzkonversionskristall (4) geeignet ist, die Frequenz zumindest eines Teils der in ihn eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung mindestens zu verdoppeln.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Gain-Kristall (3) zumindest einen der folgenden Kristalle umfasst: Nd:YVO₄-Kristall, Nd:YAG-Kristall.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Frequenzkonversionskristall (4) einen der folgenden Kristalle umfasst: SLN, SLT, KTP, RTP, KTA, RTA, CTA.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die geeignet ist, Laserstrahlung (5) mit einer Wellenlänge kleiner 600 Nanometer zu erzeugen.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Gesamtleistung der ausgekoppelten Laserstrahlen (5) größer gleich 0,5 Watt ist.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Strahlengang der Pumpstrahlen (2) zwischen Pumpstrahlquelle (1) und Kristallanordnung (14) frei von optischen Elementen ist.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der zwischen Pumpquelle (1) und Kristallanordnung (14) eine plan-konvexe asphärische Zylinderlinse (7) angeordnet ist.
Laservorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Linse (7) ein auf GaP-basierendes Halbleitermaterial enthält.
Laservorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, bei der zwischen der Zylinderlinse (7) und der Kristallanordnung (14) im Strahlengang eines Pumpstrahls (2) eine weitere Linse (8) angeordnet ist.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die Zylinderlinse (7) und die weiteren Linsen (8) in einem gemeinsamen Linsenstab integriert sind.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die Pumpquelle (1) wenigstens einen Diodenlaserbarren umfasst.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Pumpquelle (1) wenigstens zwei Laserstrahlen (2) erzeugt, die parallel zueinander verlaufen.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der die Pumpquelle (1) geeignet ist wenigstens zwei Laserstrahlen (2) gleichzeitig zu erzeugen.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der der Durchmesser eines jeden von der Pumpquelle (1) erzeugten Laserstrahls (2) bei Austritt aus der Pumpquelle (1) maximal 150 μm beträgt.
Laservorrichtung nach Anspruch 20, bei der der Durchmesser maximal 50 μm beträgt.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der die Kristallanordnung (14) zwischen jeweils zwei in die Kristallanordnung (14) eingekoppelten Pumpstrahlen (2) einen Sägegraben (9) aufweist, der parallel zu den Pumpstrahlen (2) verläuft.
Laservorrichtung nach Anspruch 22, bei der sich die Sägegräben (9) über die gesamte Länge der Kristallanordnung (14) erstrecken.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei der die Kristallanordnung (14) auf einem Träger (17) angeordnet ist, der zumindest eines der folgenden Materialen enthält: Kupfer, Kupferverbundwerkstoff, Silizium.
Laservorrichtung nach Anspruch 24, bei der zwischen Kristallanordnung (14) und Träger (17) zumindest eines der folgenden Befestigungsmittel angeordnet ist: Klebstoff, Weichlot, Hartlot.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei der auf der Kristallanordnung ein Wärmeleitelement (26) angeordnet ist.
Laservorrichtung nach Anspruch 26, bei der das Wärmeleitelement (26) zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Kupfer, Kupferverbundwerkstoff, Silizium.
Laservorrichtung nach Anspruch 27, bei der zwischen Kristallanordnung (14) und Wärmeleitelement (26) zumindest eines der folgenden Befestigungsmittel angeordnet ist: Klebstoff, Weichlot, Hartlot.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, bei der der Kristallanordnung (14) zumindest ein Konkavspiegel (27) nachgeordnet ist.
Laservorrichtung nach Anspruch 29, bei der der Konkavspiegel (27) und die der Pumpquelle (1) zugewandte Strahlungseintrittsfläche (3a) des Gain-Kristall (4) einen Resonator für einen Laserstrahl (15) bilden.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30, bei der jedem Laserstrahl (15) genau ein Konkavspiegel (27) zugeordnet ist.
Laservorrichtung nach Anspruch 31, bei der die Konkavspiegel als ein zusammenhängender Streifen ausgebildet sind.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, bei der die Kristalle der Kristallanordnung einen Kristallverbund bilden.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, bei der zumindest zwei Kristalle der Kristallanordnung einen Abstand zueinander aufweisen.
Verwendung einer Laservorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, für eines der folgenden Geräte: Druckmaschine, Belichtungsanlage, Kopierer, Scanner, Projektor, Anzeigevorrichtung.