DE4101522A1 - Solid-state laser pumped by high power semiconductor diode - has rod emitting first wavelength and rod emitting second wavelength, safe to human eye, arranged between coupling mirrors - Google Patents

Solid-state laser pumped by high power semiconductor diode - has rod emitting first wavelength and rod emitting second wavelength, safe to human eye, arranged between coupling mirrors

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DE4101522A1 DE19914101522 DE4101522A DE4101522A1 DE 4101522 A1 DE4101522 A1 DE 4101522A1 DE 19914101522 DE19914101522 DE 19914101522 DE 4101522 A DE4101522 A DE 4101522A DE 4101522 A1 DE4101522 A1 DE 4101522A1
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Abstract

The solid state laser has an Nd:YAG crystal pumped via a collimating and focussing lens system by a high power laser diode. The laser beam produced is focussed in an Er:glass rod. A rod (15) emitting a first wavelength (lambda 1) and a rod (18) emitting a second wavelength (lambda 2) are positioned between coupling/decoupling mirrors (23,22). The laser rod (18) emitting in the lambda 2 range emits radiation which is safe to the eye and absorbs the wavelength lambda 1. The latter laser rod (18) is located in a second resonator formed by the end surface (25) of the rod (18) and the decoupling mirror (23) or by a corresp. layer on the other side of the rod. The laser arrangement is optically excited by a high power semiconductor diode. USE - For miniature measuring systems which are safe to human eye.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörperlaser, dessen Nd : YAG-Kri­ stall über eine Kollimations- und Fokussieroptik von einer Hochlei­ stungsdiode gepumpt wird gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a solid-state laser, the Nd: YAG Kri stall via collimation and focusing optics from a Hochlei Stungsdiode is pumped according to the preamble of claim 1.

Durch die Technologie der diodengepumpten Festkörperlaser, bei denen in Ersatz der herkömmlichen Blitz- oder Bogenlampen als Anregungsquelle nun Halbleiter-Laserdioden Verwendung finden, sind heute Festkörperlaser realisierbar, die aufgrund ihrer Kompaktheit und typischen Abmaße von einigen mm bis cm sowie ihrer Effizienz und langen Lebensdauer hervorra­ gend für miniaturisierte Meßsysteme geeignet sind. Aufgrund dieser Tech­ nologie sind auch völlig neue Anwendungen möglich geworden, die bisher aufgrund der Unwirtschaftlichkeit nicht marktfähig waren. Zur Erschlie­ ßung beispielsweise des großen Marktes für Lasermeßsysteme und deren Verbreitung auf einen weiten Bereich ist es jedoch unbedingt erforder­ lich, solche Lasermeßsysteme augensicher zu betreiben. Das bedeutet, daß die emittierte Laserlichtleistung auch im ungünstigsten Falle keine ge­ sundheitlichen Schädigungen hervorrufen darf und beispielsweise keine Verletzung der Augennetzhaut hervorruft. Bei den Geräten nach dem Stand der Technik wird dies durch eine Strahlaufweitung erreicht, welche durch eine Vergrößerung der Abbildung des Laserstrahlfleckes die Leistungs­ dichte der Laserstrahlung auf einen Wert reduziert, der eine solche Ver­ letzung ausschließt. Hierbei wird die Laserstrahlung jedoch auf einen derart großen Durchmesser aufgeweitet, daß eine für viele Messungen not­ wendige ortsaufgelöste Messung unmöglich wird.Through the technology of diode-pumped solid-state lasers, in which Replacement of conventional flash or arc lamps as an excitation source now Semiconductor laser diodes are used today as solid state lasers feasible due to their compactness and typical dimensions of a few mm to cm as well as their efficiency and long service life are suitable for miniaturized measuring systems. Because of this tech completely new applications have become possible were not marketable due to the inefficiency. To develop Example of the large market for laser measurement systems and their Spreading over a wide area is absolutely necessary Lich to operate such laser measurement systems eye-safe. It means that the emitted laser light power even in the worst case no ge may cause health damage and, for example, none Eye retinal injury. For the devices according to the status In technology, this is achieved by beam expansion, which is achieved by an increase in the image of the laser beam spot the power density of the laser radiation is reduced to a value that such a ver excludes last. Here, however, the laser radiation is on one expanded to such a large diameter that one is necessary for many measurements agile, spatially resolved measurement becomes impossible.

Ein anderer Weg zur Erzielung einer Augensicherheit ist, die Laserstrah­ lung einer solchen Wellenlänge zu verwenden, bei der das menschliche Au­ ge eine geringe oder keine Transmittanz mehr aufweist. Laserstrahlung solcher Wellenlänge wird bereits auf der Augenhornhaut oder im sogenann­ ten Glaskörper des Auges vollständig absorbiert und kann die Netzhaut nicht mehr erreichen. Zum einen ist die Hornhaut wesentlich unempfindli­ cher als die Netzhaut, zum anderen wird eine Laserstrahlung, die das Au­ ge durchdringen kann, auf die Netzhaut fokussiert, so daß dort große Leistungsdichten entstehen. Laserstrahlung solcher Wellenlänge, die be­ reits in der Hornhaut absorbiert wird, weist dort aber noch einen viel größeren Strahldurchmesser und somit eine wesentlich geringere Lei­ stungsdichte auf. Bisher wurde erst für eine einzige Laserwellenlänge die sogenannte Augensicherheit quantitativ nachgewiesen, so daß hieraus Grenzwerte für die Strahlenbelastung des menschlichen Auges festgelegt werden konnten, beispielsweise in der militärischen Laserschutzverord­ nung (Stanag 3606). Diese einzige Wellenlänge ist die 1,54 µ-Linie des Er : Glas-Lasers, welcher - allerdings in bisher sehr voluminösen Systemen - in beschränktem Umfange Verwendung in der Meßtechnik findet. Die zu­ lässige Strahlenexposition bei dieser Wellenlänge ist um mehrere Größen­ ordnungen höher gegenüber der zulässigen Strahlenbelastung von bei­ spielsweise der 1,06 µ-Linie des Nd : YAG-Lasers.Another way to achieve eye safety is by using the laser beam to use such a wavelength at which the human Au ge has little or no transmittance. Laser radiation Such wavelength is already on the cornea or in the so-called The vitreous of the eye is completely absorbed and can affect the retina  no longer reach. Firstly, the cornea is essentially insensitive The second is laser radiation, which affects the eye ge can penetrate, focused on the retina, so that there are large Power densities arise. Laser radiation of such a wavelength that be is already absorbed in the cornea, but still shows a lot there larger beam diameter and thus a much lower lei density. So far, only for a single laser wavelength the so-called eye safety quantified, so that from this Limits for the radiation exposure of the human eye are set could be, for example, in the military laser protection ordinance (Stanag 3606). This single wavelength is the 1.54 µ line of the He: glass laser, which - however in previously very voluminous systems - Is used to a limited extent in measurement technology. The too casual radiation exposure at this wavelength is by several sizes orders higher than the permissible radiation exposure of for example the 1.06 µ line of the Nd: YAG laser.

Aus diesem Stand der Technik resultiert, daß ein Er : Glas-Laser die idea­ le Laserlichtquelle für augensichere Meßsysteme wäre, wenn die Möglich­ keit eines Diodenpumpens von Er : Glas gegeben werden könnte. Dies war bisher aber noch nicht realisierbar.From this state of the art results that an Er: glass laser the ideal le laser light source for eye-safe measuring systems would be if possible of a diode pump from Er: Glas could be given. This was but not yet feasible.

Zum weiteren Stand der Technik ist die Druckschrift "Soviet Journal of Quantum Electronics 6", 1976, S. 1190 ff. - Artikel von Galant u. a. - in Betracht gezogen worden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervor­ geht.The publication "Soviet Journal of Quantum Electronics 6 ", 1976, p. 1190 ff. - Articles by Galant et al. - in Has been considered, as will be apparent from the description below goes.

Hochleistungs-Laserdioden nach dem Stand der Technik emittieren allesamt bei ungefähr 800 nm, dagegen weist Er : Glas bei dieser Wellenlänge keine oder nur unwesentliche Absorption auf, wie aus dem Diagramm der Fig. 1 entnommen werden kann. Im Gegensatz hierzu steht beispielsweise der Nd : YAG-Kristall, welcher gerade hier eine scharfe Absorptionslinie auf­ weist und somit sehr gut mit Laserdioden gepumpt werden kann. State-of-the-art high-power laser diodes all emit at approximately 800 nm, whereas Er: glass has no or only insignificant absorption at this wavelength, as can be seen from the diagram in FIG. 1. In contrast to this is, for example, the Nd: YAG crystal, which has a sharp absorption line here and can therefore be pumped very well with laser diodes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; einen Laser zu konzipieren, der einerseits von Hochleistungs-Halbleiterlaserdioden bei ungefähr 800 nm optisch angeregt werden kann und andererseits bei 1,54 µm im augensicheren Bereich emittiert, ohne eine hohe Ausgangsleistung des Nd : YAG-Lasers für das hinreichende Besetzungsniveau im Er zu erfor­ dern.The present invention is based on the object; a laser too design that on the one hand of high-power semiconductor laser diodes around 800 nm can be optically excited and on the other hand at 1.54 µm emitted in the eye-safe area without a high output power of the Nd: YAG laser for the sufficient occupation level in the Er other.

Diese Aufgabe wird in überraschend zuverlässiger Weise durch die im An­ spruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Aus­ gestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Be­ schreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert sowie in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigtThis task is carried out in a surprisingly reliable manner by the in Proposition 1 resolved measures. In the subclaims are off designs and further training specified and in the following Be Example are described in the description and in the figures of the Sketched drawing. It shows

Fig. 1 ein Diagramm eines Absorptionsspektrums eines Er : Glas-Laserkri­ stalls, FIG. 1 is a diagram of an absorption spectrum of an Er: Glass Laserkri stalls,

Fig. 2 den Aufbau eines diodengepumpten Nd : YAG-Lasers nach dem Stand der Technik, der seinerseits zur optischen Anregung eines Er : Glas-Lasers verwendet wird, Fig. 2 shows the structure of a diode-pumped Nd: YAG laser according to the state in turn a He for the optical excitation of the art: Glass laser is used

Fig. 3 den Aufbau eines Er : Glas-Lasers nach der Erfindung, der mit Halbleiter-Laserdioden gepumpt werden kann, FIG. 3 shows the structure of an Er: glass laser according to the invention, which can be pumped by semiconductor laser diodes,

Fig. 4 ein Schemabild des Pumplicht- und Resonatorvolumens einer Anord­ nung gemäß Fig. 3, Fig. 4 is a schematic diagram of the pump light and a resonator volume Anord voltage according to Fig. 3,

Fig. 5 ein Schemabild des Aufbaus eines weiteren Ausführungsbeispiels eines halbleiterlaserdioden-gepumpten Er : Glas-Lasers nach der Er­ findung. Fig. 5 is a schematic diagram of the structure of a further embodiment of a semiconductor laser diode-pumped Er: glass laser according to the invention.

Die Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht das typische Absorptionsspektrum eines Er : Glas-Laserkristalls. Wird einem solchen Festkörperlaser­ stab Ytterbium kodotiert, so ergibt sich im Bereich zwischen 850 nm und 1,1 µm eine starke, durch das Yb hervorgerufene Absorption, gegenüber einer im gestrichelten Verlauf des Spektrums nur geringen Absorption des Erbium4 I11/2-Niveaus bei etwa 980 nm. Wird im Bereich zwischen 850 nm und 1,1 µm optisch angeregt, so ist bei geeigneter Wahl der Dotie­ rungsverhältnisse das angeregte Yb in der Lage, seine Energie mittels Stoßprozessen zweiter Art recht vollständig an das Er abzugeben. Dies führt zu einer Bevölkerung des oberen Laserniveaus von Er, so daß eine für stimulierte Emission notwendige Besetzungsinversion aufgebaut werden kann. Zwar weist auch hier der kodotierte Kristall gegenüber dem nicht­ kodotierten Kristall keine wesentlich stärkere Absorption bei 800 nm auf, jedoch liegt die abfallende Flanke der Yb-Absorption gerade bei et­ wa 1,06 µm, also der Emissionswellenlänge des Nd : YAG-Kristall-Lasers. Ein solcher kodotierter Kristall kann also mittels eines diodengepumpten Nd : YAG-Lasers seinerseits gepumpt werden, wie auch aus dem vorerwähnten Artikel von Galant hervorgeht, dessen Laseraufbau in der Fig. 2 skiz­ ziert ist. Figs. 1 of the drawings illustrates the typical absorption spectrum of an Er: glass laser crystal. If such a solid-state laser is coded ytterbium, there is a strong absorption caused by the Yb in the range between 850 nm and 1.1 µm compared to an absorption of the erbium 4 I 11/2 level that is only slight in the dashed line of the spectrum about 980 nm. If optically excited in the range between 850 nm and 1.1 µm, the Yb excited is able to deliver its energy to the Er quite completely by means of collision processes of the second type if the doping conditions are selected appropriately. This leads to a population of the upper laser level of Er, so that a population inversion necessary for stimulated emission can be built up. Here, too, the coded crystal does not have a much stronger absorption at 800 nm than the non-codot crystal, but the falling edge of the Yb absorption is just around 1.06 µm, i.e. the emission wavelength of the Nd: YAG crystal laser . Such a coded crystal can therefore be pumped by means of a diode-pumped Nd: YAG laser, as can also be seen from the above-mentioned article by Galant, the laser structure of which is outlined in FIG. 2.

Die Fig. 2 veranschaulicht, wie die Strahlung 31 einer Hochleistungsla­ serdiode 11 mittels einer Kollimations- und Fokussieroptik 12 in einem Laserresonator, der aus den Spiegeln 13 und 14 gebildet wird, so fokus­ siert, daß die Pumplichtstrahlung im Nd : YAG-Kristall 15 möglichst voll­ ständig absorbiert wird. Die Kristallendflächen 20 sind hierbei planpo­ liert und entspiegelt. Bei geeigneter Formung des Resonators emittiert diese Laserstrahlung bei 1,064 µm, welche über eine zweite Kollima­ tions- und Fokussieroptik 16 in einen aus den beiden Spiegeln 17 und 19 gebildeten zweiten Resonator in einen Er : Glasstab 18 fokussiert wird. Auch dessen Endflächen 21 sind planpoliert und entspiegelt. Bei geeigne­ ter Formung dieses zweiten Resonators emittiert diese augensichere La­ serstrahlung 35 bei 1,54 µm. Der aus dem Laserstab 18 und den Resona­ torspiegel 17 und 19 gebildete Er-Laser wird so über einen laserdioden­ gepumpten Nd : YAG-Laser optisch angeregt. Fig. 2 illustrates how the radiation 31 of a Hochleistungsla serdiode 11 by means of collimation and focusing optics 12 in a laser resonator, which is formed from the mirrors 13 and 14 , so focused that the pump light radiation in the Nd: YAG crystal 15 as possible is fully absorbed all the time. The crystal end faces 20 are planpo lined and anti-reflective. With a suitable shaping of the resonator, this laser radiation emits at 1.064 μm, which is focused via a second collimation and focusing optics 16 into a second resonator formed from the two mirrors 17 and 19 into an Er: glass rod 18 . Its end faces 21 are also polished and anti-reflective. With suitable shaping of this second resonator, this eye-safe laser radiation 35 emits at 1.54 μm. The Er laser formed from the laser rod 18 and the resonator mirrors 17 and 19 is thus optically excited via a laser diode pumped Nd: YAG laser.

Der große Nachteil dieser Konzeption nach dem Stand der Technik liegt in der erforderlichen hohen Ausgangsleistung des Nd : YAG-Lasers, die notwen­ dig ist, um eine hinreichende Besetzungsinversion im Er zu erzielen. The major disadvantage of this prior art design lies in the required high output power of the Nd: YAG laser, the necessary dig is to achieve a sufficient cast inversion in the Er.  

Die Fig. 3 zeigt nun eine Konzeptionsausführung, bei der ebenfalls die Pumplichtstrahlung 31 einer Hochleistungs-Laserdiode 11 über eine Kolli­ mations- und Fokussieroptik 12 in einen Nd : YAG-Kristall 15 fokussiert, welcher sich jedoch zwischen zwei Resonatorspiegeln 22 und 23 befindet. Innerhalb dieses aus den Spiegeln 22, 23 gebildeten Resonators befindet sich nun noch ein Er : Glasstab 18. Die Spiegel und die Endflächen des Nd : YAG-Kristalls 15 wie auch des Er : Glas-Kristalls 18 sind nun wie folgt beschichtet: Figs. 3 shows a design embodiment in which also the pumping optical radiation 31 of a high power laser diode 11 via a colli of information and focusing optics 12 into a Nd: focused YAG crystal 15, which, however, is located between two resonator mirrors 22 and 23. Within this resonator formed from the mirrors 22 , 23 there is now an Er: glass rod 18 . The mirrors and the end faces of the Nd: YAG crystal 15 as well as of the Er: glass crystal 18 are now coated as follows:

Der Spiegel 22 weist eine hohe Reflexion für 1,06 µm auf, ebenso die Stab-Endfläche 26. Die Nd : YAG-Endflächen 24 sind antireflektierend be­ schichtet für 1,064 µm. Die Endfläche 25 des Er : Glas-Stabes 18 ist an­ tireflektierend beschichtet für 1,064 µm und gleichzeitig hochreflektierend für 1,54 µm. Der Spiegel 23 ist teilreflektierend beschichtet für 1,54 µm. Daraus ergibt sich ein Modenverlauf innerhalb dieses Re­ sonators, wie er in der Fig. 4 veranschaulicht ist. Der Übersicht halber sind in dieser Fig. 4 die beiden Laserstäbe 15 und 18 nur gestrichelt eingezeichnet. Das Resonatorvolumen 33 des Nd : YAG-Lasers wird innerhalb des Resonators, bestehend aus Spiegelschicht 22 und 26, aufgebaut. Der Er : Glasstab befindet sich so innerhalb des Nd : YAG-Resonators und absor­ biert dort einen Teil der hohen Photonenflußdichte. Wird der Er : Glasstab nun geeignet kodotiert, so liegt die Flanke der Absorption gemäß Fig. 1 gerade so, daß er eine Teilabsorption bei 1,064 µm aufweist. Der Pho­ tonenfluß im Resonator 22-26 wird auf diese Weise nicht vollständig un­ terbunden, es findet stimulierte Emission des Nd statt, ein Großteil de­ rer wird aber im Er : Glasstab 18 absorbiert. Wird in diesem eine Beset­ zungsinversion aufgebaut, so kann dieser durch den aus den Spiegel­ schichten 25 und 23 gebildeten Resonator seinerseits stimuliert emittie­ ren. Bei einer geeigneten Tellbeschichtung des Spiegels 23 tritt hierbei Laserstrahlung 35 bei 1,54 µ aus. Es darf also gesagt werden, der Er : Glasstab wird "intra-cavity" im Nd : YAG-Resonator gepumpt. Die hierbei auftretende größere Flußdichte der Photonen ermöglicht eine Besetzungs­ inversion, welche gegenüber dem Stand der Technik (siehe Fig. 1) um fast zwei Größenordnungen höher liegt. Entscheidend für das Funktionieren ei­ nes solchen Lasers ist dabei eine geeignete Verschiebung der Yb-Absorp­ tion durch entsprechende Wahl der Kodotierung.The mirror 22 has a high reflection for 1.06 μm, as does the rod end surface 26 . The Nd: YAG end faces 24 are coated with an anti-reflective coating for 1.064 μm. The end surface 25 of the Er: glass rod 18 is coated with a reflective coating for 1.064 μm and at the same time highly reflective for 1.54 μm. The mirror 23 is partially reflective coated for 1.54 microns. This results in a mode profile within this resonator, as illustrated in FIG. 4. For the sake of clarity, the two laser rods 15 and 18 are only shown in broken lines in FIG. 4. The resonator volume 33 of the Nd: YAG laser is built up inside the resonator, consisting of mirror layers 22 and 26 . The Er: glass rod is located inside the Nd: YAG resonator and absorbs part of the high photon flux density there. If the Er: glass rod is now appropriately codotated, the edge of the absorption according to FIG. 1 is just such that it has a partial absorption at 1.064 μm. The photon flux in the resonator 22-26 is not completely prevented in this way, stimulated emission of the Nd takes place, but a large part of it is absorbed in the Er: glass rod 18 . If a population inversion is built up in this, this can in turn be emitted by the resonator formed from the mirror layers 25 and 23. With a suitable tell coating of the mirror 23 , laser radiation 35 emerges at 1.54 μ. It can therefore be said that the Er: glass rod is pumped "intra-cavity" in the Nd: YAG resonator. The larger flux density of the photons that occurs enables a population inversion, which is almost two orders of magnitude higher than in the prior art (see FIG. 1). The decisive factor for the functioning of such a laser is a suitable shift in the Yb absorption by appropriate choice of the codoping.

In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines laserdiodengepumpten au­ gensicheren Lasers bei 1,54 µm skizziert. Ein Nd : YAG-Kristall 15 und ein Er : Glasstab 16 werden wie folgt bearbeitet: Die Oberfläche 27 wird konvex ausgeführt und antireflektierend beschichtet für 810 nm und hoch­ reflektierend beschichtet für 1,064 µm. Die gegenüberliegende Kri­ stallendfläche 29 wird plangeschliffen und mit einer plangeschliffenen Fläche 29a des Er : Glasstabes 18 kontaktiert. Die plane Endfläche 29 des Nd : YAG-Kristalls 15 ist hierbei antireflektierend beschichtet für 1,064 µm, die plane Endfläche 18a des Er : Glasstabes 18 ist antireflektierend beschichtet bei 1,064 µm und gleichzeitig hochreflektierend beschich­ tet bei 1,54 µm. Die Er : Glas-Endfläche 28 ist planbearbeitet und teil­ reflektierend bei 1,54 µ beschichtet. In einer geeigneten Entfernung wird ein Spiegel 30 positioniert, welcher konkav ausgebildet ist und ei­ ne teilreflektierende Beschichtung für 1,54 µm aufweist.In FIG. 5, an embodiment of a laser diode pumped laser is outlined au gensicheren microns at 1.54. An Nd: YAG crystal 15 and an Er: glass rod 16 are processed as follows: the surface 27 is made convex and has an anti-reflective coating for 810 nm and a highly reflective coating for 1.064 μm. The opposite Kri stallendfläche 29 is ground and contacted with a flat surface 29 a of Er: glass rod 18 . The flat end surface 29 of the Nd: YAG crystal 15 is coated with an anti-reflective coating for 1.064 μm, the flat end surface 18 a of the Er: glass rod 18 is coated with an anti-reflective coating at 1.064 μm and at the same time highly reflective coated at 1.54 μm. The Er: glass end face 28 is machined and partially reflective coated at 1.54 μ. At a suitable distance, a mirror 30 is positioned, which is concave and has a partially reflective coating for 1.54 μm.

In einer speziellen Ausführungsform kann dieser Spiegel 30 ersetzt wer­ den durch eine gleichwertige Beschichtung der Kristallendfläche 28. Der Nd : YAG-Kristall 15 wird nun über die Emission 32 einer Hochleistungs-La­ serdiode 11, welche über eine Kollimations- und Fokussieroptik 12 geeig­ net geformt wird, optisch angeregt, so daß zwischen Endfläche 27 und Endfläche 28 ein Photonenfluß stimulierter Emission entsteht. Hierbei wird im Er : Glas-Stab 18 eine Inversionsdichte derart erzeugt, daß ein Photonenfluß stimulierter Emission bei 1,54 µm zwischen der Kristall­ endfläche 18a und dem Spiegel 30 bzw. der Kristallendfläche 28 entsteht. Im letztgenannten Fall eines weiteren Ausführungsbeispieles entfällt der Spiegel 30. Ein Teil dieses Photonenflusses wird hierbei als Laserstrah­ lung 35 bei 1,54 µ aus dem Resonator ausgekoppelt. In a special embodiment, this mirror 30 can be replaced by an equivalent coating on the crystal end face 28 . The Nd: YAG crystal 15 is now optically excited via the emission 32 of a high-performance laser diode 11 , which is appropriately shaped via a collimation and focusing optics 12 , so that a photon flow stimulated emission occurs between the end surface 27 and the end surface 28 . Here, an inversion density is generated in the Er: glass rod 18 in such a way that a photon flow stimulated emission at 1.54 μm arises between the crystal end face 18 a and the mirror 30 or the crystal end face 28 . In the latter case of a further exemplary embodiment, the mirror 30 is omitted. Part of this photon flow is coupled out as a laser beam 35 at 1.54 μ from the resonator.

Damit sind Laser aufgezeigt, die mit Halbleiterdioden pumpbar sind und gleichzeitig bei 1,54 µm emittieren, unter Ausnutzung eines sogenann­ ten "inter-cavity-Pumpens". Beide Laserstäbe 15 und 18 können hierbei fest miteinander verbunden sein, so daß insbesondere unter Weglassung des Spiegels 30 - aufgrund entsprechender Beschichtung der Endfläche 28 des Kristalls 18 - ein äußerst stabiler und rigider Aufbau gegeben ist. Hierbei sind Abmessungen des Festkörperlasers 10 von typisch einigen mm bis einigen cm sowie eine hohe Konversionseffizienz von Pumplichtstrahlung zu Laserausgangsstrahlung gegeben. Solche miniaturisierte Laser sind hervorragend für die Integration in Lasermeßsysteme geeignet.This shows lasers that can be pumped with semiconductor diodes and emit at 1.54 µm at the same time, using what is known as "inter-cavity pumping". Both laser rods 15 and 18 can in this case be firmly connected to one another, so that an extremely stable and rigid structure is obtained, in particular with the omission of the mirror 30 - due to the corresponding coating of the end face 28 of the crystal 18 . Here, dimensions of the solid-state laser 10 of typically a few mm to a few cm as well as a high conversion efficiency from pump light radiation to laser output radiation are given. Such miniaturized lasers are ideally suited for integration into laser measuring systems.

Claims (5)

1. Festkörperlaser, dessen Nd : YAG-Kristall über eine Kollimations- und Fokussieroptik von einer Hochleistungs-Laserdiode gepumpt wird und die erzeugte Laserstrahlung in einen Er : Glas-Stab fokussiert wird, da­ durch gekennzeichnet, daß ein bei λ1 emittierender Festkörperlaser­ stab (15) und ein bei λ2 emittierender Festkörperlaserstab (18) inner­ halb der Ein- und Auskoppelspiegel (22 und 23) des Resonators miteinan­ der so kontaktiert sind, daß der im augensicheren Bereich λ2 emittie­ rende Laserstab (18) durch entsprechende Kodotierung eine Absorption bei der Wellenlänge λ1 aufweist, so daß der bei λ1 emittierende Laser gerade noch anschwingen kann und der im augensicheren Bereich λ2 emittierende Laserstab (18) sich in einem zweiten Resonator befindet, der durch die eine Endfläche (25) des Festkörperlaserstabes (18) und den Auskoppelspiegel (23) oder eine entsprechende Beschichtung der anderen Seite des Laserstabes (18) gebildet wird, wobei diese Anordnung durch eine Halbleiter-Hochleistungsdiode optisch angeregt wird.1.Solid-state laser, the Nd: YAG crystal of which is pumped via a collimation and focusing optics by a high-power laser diode and the laser radiation generated is focused into an Er: glass rod, as characterized in that a solid-state laser rod emitting at λ1 ( 15 ) and a solid-state laser rod ( 18 ) emitting at λ2 within the coupling and decoupling mirrors ( 22 and 23 ) of the resonator are contacted so that the laser rod ( 18 ) emitting in the eye-safe area λ2 by appropriate codotation absorbs the wavelength λ1, so that the laser emitting at λ1 can just start to swing and the laser rod ( 18 ) emitting in the eye-safe area λ2 is located in a second resonator, which is through the one end face ( 25 ) of the solid-state laser rod ( 18 ) and the coupling-out mirror ( 23 ) or a corresponding coating of the other side of the laser rod ( 18 ) is formed, this Anor voltage is optically excited by a semiconductor high-performance diode. 2. Festkörperlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite (27) des ersten - bei λ1 emittierenden - Festkörperla­ serstabes (15) antireflektierend für die Pumplicht-Wellenlänge und hoch­ reflektierend für λ1 und die andere Seite (29a) des Festkörperlaser­ stabes (15) antireflektierend für λ1 beschichtet ist, während die eine Seite (29) des augensicheren Festkörperlaserstabes (18) antireflektie­ rend für die Wellenlänge λ1 (nicht augensicher) und hochreflektierend für die Wellenlänge λ2 und die andere Seite (28) teilreflektierend für die Wellenlänge λ2 beschichtet ist. 2. Solid-state laser according to claim 1, characterized in that the one side ( 27 ) of the first - at λ1-emitting - Festkörperla serstabes ( 15 ) antireflective for the pump light wavelength and highly reflective for λ1 and the other side ( 29 a) of the solid-state laser rod ( 15 ) is coated with an anti-reflective coating for λ1, while one side ( 29 ) of the eye-safe solid-state laser rod ( 18 ) is anti-reflective for the wavelength λ1 (not eye-safe) and highly reflective for the wavelength λ2 and the other side ( 28 ) is partially reflective for the wavelength λ2 is coated. 3. Festkörperlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die teilreflektierende Seite (28) des Festkörperlaserstabes (18) an­ tireflektierend für die Wellenlänge λ2 beschichtet ist und ein exter­ ner Spiegel (23, 30) mit teilreflektierender Beschichtung für λ2 in einem definierten Abstand zum Festkörperlaserkristall (18) so positio­ niert wird, daß dieser Spiegel (23, 30) zusammen mit der gegenüberlie­ genden Seite (29) des Festkörperlaserstabes (18) einen Resonator bildet.3. Solid-state laser according to claim 1 or 2, characterized in that the partially reflecting side ( 28 ) of the solid-state laser rod ( 18 ) is coated on tireflecting for the wavelength λ2 and an external ner mirror ( 23 , 30 ) with partially reflecting coating for λ2 in a defined Distance to the solid-state laser crystal ( 18 ) is positio ned that this mirror ( 23 , 30 ) together with the opposite side ( 29 ) of the solid-state laser rod ( 18 ) forms a resonator. 4. Festkörperlaser nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Festkörperlaserstäbe in Kombination ein Nd : YAG-Kri­ stall (15) und ein Er : Glas-Stab (18) verwendet werden und beiden eine oder mehrere Hochleistungs-Laserdioden - wie Halbleiter-Laserdioden - zum Pumpen zugeordnet sind.4. Solid-state laser according to claims 1 to 3, characterized in that an Nd: YAG-Kri stall ( 15 ) and an Er: glass rod ( 18 ) are used as solid-state laser rods in combination and both one or more high-power laser diodes - like semiconductor laser diodes - are assigned to pumping. 5. Festkörperlaser nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Festkörperlaserstäbe (15, 18) fest miteinander ver­ bunden sind und die Endfläche (28) entsprechend einem Auskoppelspiegel beschichtet ist.5. Solid-state laser according to claims 1 to 4, characterized in that the solid-state laser rods ( 15 , 18 ) are firmly connected to one another and the end face ( 28 ) is coated in accordance with a coupling-out mirror.
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