波導激光器制造技術

本發明專利技術的目的是提供一種波導激光器的簡單裝置，其允許控制具有相似波長的激光躍遷的激光材料中特定激光波長的發射。為此目的，向形成增益介質的核心（４）提供包層（６），該包層對于不希望的激光躍遷引入損耗，而對于希望的激光躍遷的光是透明的。第二包層（８）被提供用于引導激光輻射。可以使用具有摻雜Ｔｂ：的包層的Ｐｒ：ＺＢＬＡＮ。代替吸收包層（６）的是，可以使用光子晶體（２０）。激光由激光二極管（１４）進行端面泵浦。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及激光
更特別地，本專利技術涉及用于選擇特定激光波長 的波導激光裝置。
技術介紹
基于ft"離子的激光器近來引起了大量的興趣。例如，已經利用上轉換以及藍色 二極管泵浦成功地建立了 PrJBLAN光纖激光器以便產生紅色廣635nm)、青色廣491nm) 和綠色廣521nm)波長區域內的激光輻射。該激光裝置相對簡單；激光輻射經由一個小面 (facet)耦合進光纖的摻雜ft·的核心并且相對的小面用于向外耦合激光輻射。兩個小面適 當地涂敷電介質層，或者適當的鏡附接到這些小面入射小面應當允許泵浦輻射(尤其是大 約443nm或者大約479nm的藍色光，或者800nm與900nm之間的用于上轉換泵浦的紅外光) 的高透射以及希望的激光輻射的波長的高反射。相對的小面應當為激光波長提供一定的透 射率(典型地為1··· 30%)，使得它充當外耦合器。此外，激光器的效率可以借助于經由第二 小面涂層通過光纖向后反射在單程中未吸收的泵浦輻射來提高。然而，如近來在CLEO/歐洲會議(慕尼黑2007，CJ-347)提出的U. ffeichmann, J. Baier、J. Bengoechea 禾口 H. Moench 的論文"GaN-diode pumped Pr3+ ZBLAN fiber-lasers for the visible wavelength range”中所公布的，這些類型的涂層相當成功地應用于紅色 和青色激光，但是直到現在，還不可能在不采取附加措施的情況下獲得綠色的激光發射。這 涉及設置附加的外部輸出耦合器以增大用于綠色激光的反饋。潛在的問題在于，綠色和青 色躍遷(transition)的波長彼此太靠近。利用典型的電介質多層涂層，不可能獲得對于青 色具有足夠高的透射并且對于綠色激光仍然具有高Q因子的設計。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供一種簡單的裝置，其允許控制具有相似波長的激光躍 遷的激光材料中特定激光波長的發射。該目的是通過權利要求1的主題來實現的。從屬權 利要求中規定了本專利技術的有利改進。總的思想是向形成增益介質的核心提供包層，該包層對于不希望的激光躍遷引入 損耗，而對于希望的激光躍遷的光是透明的。相應地，提供了一種包括波導的波導激光器，其具有伸長的核心以及至少一個至 少部分地包圍該核心的包層。核心包括摻雜有摻雜劑的基質材料(host material).該摻 雜劑提供第一和第二波長處的至少兩個激光躍遷。基質材料至少在第一波長處是透明的。 為了抑制或阻尼第二波長處的激光發射，包層對于第一波長的激光以及泵浦光是透明的， 并且吸收或向外耦合第二波長的激光。優選地，第一波長處基質材料的吸收系數小于α =0. 005 cnT1以便提供良好的透明 度。如果在包層中使用吸收摻雜劑以便向第二波長引入損耗，那么包層內該波長處的吸收 系數優選地至少為α =0.01 cnT1。形成增益介質的核心的激發可以通過上轉換和線性轉換二者來實現。如果激光躍遷的波長彼此靠近，那么這種裝置是特別有用的。特別地，如果激光躍 遷的波長的差異小于75nm，優選地小于50nm，那么本專利技術是有利的。而且，本專利技術允許選擇弱于另一相鄰激光躍遷的激光躍遷。因此，依照一個有利的 改進，具有第一和第二波長處的激光躍遷的摻雜劑是，第一波長處的激光躍遷弱于第二波 長處的激光躍遷。本專利技術特別適合提供摻雜鐠的綠色發射波導激光器以便避免背景部分中討論的 問題。因此，依照本專利技術的一個優選的實施例，建議在波導或光纖激光器中利用包層包 圍摻雜ft"的有源介質或基質材料，該包層對于青色輻射引入損耗，而泵浦和綠色激光輻射 無損耗地或者至少沒有相當大的損耗地透射。通過這種方式，以簡單的方式向激光腔中引 入對于青色波長的損耗，而激光增益仍然可以由綠色躍遷接管。在光纖或波導小面處無需 電介質涂層或鏡的復雜設計。因此，提出了一種包括波導的波導激光器，其具有伸長的核心以及至少一個至少 部分地包圍該核心的包層。核心包括摻雜有鐠離子的基質材料。該基質材料被選擇成在大約521nm，優選地 521 士5nm的波長處是透明的。包層吸收或者向外耦合具有大約490士5nm的波長的光。本專利技術原則上也可以應用于選擇摻雜ft·3+的核心的635nm (紅色光)和603nm (橙 色光)處的激光躍遷之一。這些激光躍遷的波長取決于基質材料。如上面所給出的值對 于ft~:ZBLAN是典型的。在ft~:YLF的情況下，激光躍遷的波長典型地位于523nm、607nm和 640nm。此外，在Pr KY3Fltl的情況下，典型地在523nm、609nm和645nm處找到這些躍遷。優選地，泵浦光源耦合到波導的端面之一。然而，由于包層對于泵浦光是透明的， 因而同樣可能的是側向地將泵浦光引入到波導核心中。特別地，如果包層對于泵浦光源的光透明并且引導泵浦源的光，則這是有利的。這 允許實現雙包層泵浦，其中泵浦光至少部分地耦合到包層的端面中，而不是將泵浦光耦合 到核心中。與耦合到核心中相比，將泵浦光耦合到包層中放松了將泵浦光源與波導對準的 要求。進一步有利的是采用至少部分地包圍第一包層的第二包層。該第二包層有助于引 導激光和/或泵浦光。如果在吸收或向外耦合第二波長的激光的第一包層內引導希望的激 光，那么該實施例是特別合適的。為了吸收第二波長的激光，可以向包層提供適當的摻雜劑，其吸收該波長的激光 并且其在第一波長處是透明的或者至少基本上透明的。在摻雜ft"3+的核心的優選情況下， 可以使用包層吸收490nm的激光，該包層在包層中具有摻雜Tb離子(Tb3+離子)的基質材 料。可替換地或者此外，可以使用吸收不希望的激光的其他摻雜劑。特別地，也可以采用不 同于摻雜Tb3+的核心的情況下的Tb3+的稀土離子作為包層中的吸收摻雜劑。核心中摻雜劑(例如特別是ft·3+離子)的濃度優選地被選擇成位于IOOppm與 IOOOOppm之間的范圍內。對于用于吸收第二波長的不希望的激光的包層中的摻雜劑(例如 特別是Tb3+離子)而言，所述濃度優選地被選擇成位于IOOppm與50000ppm之間的范圍內。另一種可能性是具有尤其是全息圖形式的光子構造(photonic structuring)的包層，從而在包層內引導第一波長的光(在摻雜ft·3+的核心的情況下優選地521nm的光)，并 且向外耦合第二波長的光(在摻雜Pr3+的核心的情況下優選地490nm波長的光)。核心和包層二者的優選材料是^LAN玻璃。^LAN玻璃通常包含鋯、鋇、鑭、鋁和鈉 的氟化物。一種可能的成分范圍是45-60摩爾百分比的&F4、20-45摩爾百分比的BaF、2_8 摩爾百分比的LaF3、l-8摩爾百分比的AlF3和15-25摩爾百分比的堿性氟化物，例如NaF。 ^LAN玻璃通常由可見光范圍內的高透明度和低光子能量表征。由于低光子能量的原因，核 心的增益介質內的激發態的非輻射復合被抑制。當然，也可以采用具有低特性光子能量的其他基質材料。有利的是，核心的基質材 料的光子能量低于750CHT1。進一步優選的是使用具有高帶隙的基質材料，該帶隙特別優選地為超過6. kV 的帶隙I。具有高帶隙和低光子能量二者的材料是氟化物晶體(YLF、LiLuF4、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．　一種包括波導（１）的波導激光器（２），其具有伸長的核心（４）以及至少一個至少部分地包圍所述核心（４）的包層（６），－　所述核心（４）包括摻雜有摻雜劑的基質材料，該摻雜劑提供第一和第二波長處的至少兩個激光躍遷，所述基質材料至少在第一波長處是透明的，－　所述包層（６）對于第一波長的激光以及泵浦光是透明的，并且吸收或向外耦合所述第二波長的激光。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：U韋希曼，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：NL