DE19510432A1 - Verfahren und Gerät zur Steuerung der Laser-Emissionswellenlänge unter Ausnutzung nichtlinearer Effekte - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Gerät und ein Verfahren zur Erzeugung von Lichtenergie und insbesondere auf passiv modenverkoppelte Laser, bei denen die Emissionswellenlänge durch ein Gleichgewicht nichtlinearer Effekte gesteuert wird.

Praktischerweise sollten Quellen für ultrakurze Impulse, die konsistent Impulse mit Impulsdauern kleiner als einer Pikosekunde emittieren, kompakt, gegenüber Umwelteinflüssen stabil sein und relativ wenig Leistung erfordern. In einem Dokument mit dem Titel "Additive-Pulse-Compression Modelocking of a Neodymium Fiber Laser", von M. E. Fermann et al, Optics Letters, Bd. 16, Nr. 4, 15. Februar 1991, S. 244 bis 246, wird ein passiv modenverkoppelter Faserlaser zur Erzeugung von ultrakurzen Impulsen unter Verwendung einer mit seltenen Erden dotierten Faser beschrieben.

Ein gegenüber Umwelteinflüssen stabiler, passiv modenverkoppelter Laser wird in der gleichzeitig anhängigen U.S.-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 08/169 707 und dem Titel "Environmentally Stable Passively Modelocked Fiber Laser Pulse Source", eingereicht am U.S.-Patentamt am 20. Dezember 1993, von Dr. Martin E. Fermann und Dr. Donald J. Harter beschrieben, deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme enthalten ist. Wie dort beschrieben, bezieht sich der Ausdruck "gegenüber Umwelteinflüssen stabil" auf eine Impulsquelle, die im wesentlichen frei von Impulserzeugungsverlusten aufgrund von umweltbedingten Einflüssen wie beispielsweise Temperaturverschiebungen ist und die höchstens nur geringfügig empfindlich gegenüber Druckschwankungen ist.

Beispielhafte Ausführungsformen einer gegenüber Umwelteinflüssen stabilen Quelle für ultrakurze Impulse sind verwirklicht worden, indem man differentiell zwei linear polarisierte fundamentale Eigenmoden einer hoch doppelbrechenden Faser (HBF) anregt, so daß sie eine differentielle, nichtlineare Phasenverzögerung nach einem bestimmten Fortbewegungsabstand ansammeln. Aufgrund der Interferenz der Eigenmoden bei einem Polarisator wird die nichtlineare Phasenverzögerung in eine Amplitudenmodulation übertragen, wodurch eine ausreichende Impulsverkürzung pro Umlauf bereitgestellt werden kann, wobei stabile passive Modenverkopplung erzeugt wird. Die Menge der Amplitudenmodulation ist empfindlich gegenüber der linearen Phasenverzögerung zwischen den zwei interferierenden Eigenmoden.

Lineare Phasenverschiebungen zwischen zwei Polarisations- Eigenmoden eines Resonators wie beispielsweise des Resonators, der gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorstehend erwähnten gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung beschrieben wurde, können unter Verwendung eines angeschlossenen Faraday-Drehspiegels (FRM) als einer der Resonatorspiegel beseitigt werden. In einem Dokument mit dem Titel "Single-Polarisation Fibre Amplifier" von I. N. Duling III et al, Electronics Letters, 4. Juni, 1992, Bd. 28, Nr. 12, S. 1126 bis 1128 wird auch allgemein die Verwendung eines Faraday-Drehspiegels als Endspiegel beschrieben. Der Faraday-Drehspiegel verleiht dem Verstärker Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen.

Passiv modenverkoppelte Laser werden typischerweise einer Vielzahl von Prozessen unterzogen, die die Ausgangs-Impulse beeinflussen. Zum Beispiel wird in einem Dokument mit dem Titel "Mode Locking in Solitary Lasers" von T. Brabec et al, Optics Letters, Bd. 16, Nr. 24, 15. Dezember, 1991, S. 1961 bis 1963, die Impulserzeugung in modenverkoppelten Lasern beschrieben, wobei die Anwesenheit von isolierten (d. h. diskreten) Resonatorelementen dazu führt, daß Instabilität auftritt. Bemerkenswerte Einflüsse auf die Stabilität können sich auch aus der Dispersion dritter Ordnung ergeben, und solche Instabilitäten können zur Erzeugung spektraler Seitenbänder führen, wie beispielsweise in einem Dokument mit dem Titel "Characteristic Sideband Instability of the Periodically Amplified Average Soliton", von S. M. J. Kelly, Electronics Letters, Bd. 28, S. 806, 1992 beschrieben. Ferner werden in einem Dokument mit dem Titel "Ultrabroad-Band Femtosecond Lasers", von Christian Spielmann et al, Journal of Quantum Electronics, Instabilitäten aufgrund von Dispersion dritter Ordnung, aus denen sich asymmetrische Impulsspektren ergeben, beschrieben.

Somit ist, während herkömmliche passiv modenverkoppelte Laser typischerweise Prozessen unterzogen werden, die zu Instabilitäten führen können, die die Ausgangs-Impulse (z. B. die Emissionswellenlänge) beeinflussen, jegliches Verziehen bzw. Verstimmen der Verstärkung ("gain-pulling") aufgrund dieser Instabilitäten minimal, so daß sich das Spektrum der modenverkoppelten Impulse weiterhin in der Nähe des Peaks des Verstärkungsprofils befindet. Insbesondere wird der Abstimmbereich von modenverkoppelten Standardlasern hauptsächlich durch ihre endliche Verstärkungsbandbreite beherrscht und kann nicht durch nicht-lineare Prozesse erweitert oder gesteuert werden.

Da der Abstimmbereich der modenverkoppelten Standardlaser hauptsächlich durch ihre endliche Verstärkungsbandbreite beherrscht wird, ist jede Fähigkeit zur Steuerung der Auswahl einer bestimmten Emissionswellenlänge des modenverkoppelten Lasers im wesentlichen beschränkt. Demgemäß wäre es wünschenswert, einen abstimmbaren Laser mit einer Emissionswellenlänge bereitzustellen, die über eine relativ breite Bandbreite gesteuert werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf einen Laser wie beispielsweise einen Solitonen-Faserlaser gerichtet, bei dem eine Emissionswellenlänge durch nichtlineare Effekte gesteuert wird. Obwohl die Emissionswellenlänge von solchen Lasern typischerweise auf das Zentrum des Verstärkungsprofils beschränkt ist, wird in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Steuerung mit relativ breiter Bandbreite durch Erzeugung von signifikantem Verziehen der Verstärkung unter Ausnutzung von nichtlinearen Effekten bereitgestellt. Jeder nichtlineare Effekt in einem Laser- Resonator kann verwendet werden, um signifikantes Verziehen der Verstärkung und einen breitbandigen Wellenlängen- Abstimmbereich bereitzustellen, umfassend beispielsweise die Solitonen-Selbstfrequenzverschiebung bzw. Solitonen- Eigenfrequenzverschiebung ("soliton self-frequency shift", SSFS) und Kreuz-Phasenmodulation ("cross-phase modulation", CPM). Als Ergebnis kann nichtlineare Abstimmung erreicht werden. In beispielhaften Ausführungsformen wird Verziehen der Verstärkung bereitgestellt, welches eine deutliche Trennung zwischen der Spitzen-Emissionswellenlänge des modenverkoppelten Faserlasers (d. h. der Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung oder MLEW) und der Emissionswellenlänge des nicht modenverkoppelten Lasers (d. h. der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichen Betrieb oder CWEW) entstehen läßt.

Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen einen Resonator mit einer Achse, entlang derer Lichtenergie sich fortbewegt, ein Material mit einem nichtlinearen Brechungsindex, um eine vorbestimmte Wellenlängen-Verschiebung einer Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung des Resonators relativ zur Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb des Resonators hervorzurufen, und Einrichtungen zum Ausgeben von in dem Resonator erzeugter Energie.

Die vorliegende Erfindung kann ferner unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In den Zeichnungen:

zeigt Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines gegenüber Umwelteinflüssen stabilen modenverkoppelten Faserlasers vom Kerr-Typ;
veranschaulichen Fig. 2A und 2B Impulsspektren als eine Funktion der ansteigenden resonatorinternen Impulsenergie in Anwesenheit von (a) nicht kompensiertem und (b) kompensiertem Verziehen der Verstärkung; und
veranschaulicht Fig. 3 Impulsbreiten als eine Funktion der resonatorinternen Impulsenergie, wobei die durchgezogene Linie eine parallele Messung und die gepunktete Linie eine orthogonale Messung relativ zu dem resonatorinternen Polarisator darstellt.

Fig. 1 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Verstärkung von Lichtenergie, die als eine Einrichtung zur Erzeugung von Laserenergie dargestellt wird, wie beispielsweise einen passiv modenverkoppelten Solitonen-Faserlaser 100. Wie in der Ausführungsform von Fig. 1 veranschaulicht, umfaßt der passiv modenverkoppelte Laser 100 einen Resonator 200 mit einer Achse, entlang derer sich Lichtenergie fortbewegt. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann der Resonator ein Fabry-Perot-Resonator sein, wie in Fig. 1 veranschaulicht.

Der passiv modenverkoppelte Laser umfaßt ferner eine Einrichtung zum Pumpen der Einrichtung zur Erzeugung von Laserenergie, wobei die Pumpeinrichtung allgemein mit 300 bezeichnet wird. Die Pumpeinrichtung umfaßt eine Energiequelle (z. B. elektrische oder optische Energiequelle, in Abhängigkeit von dem Lasertyp), die allgemein als eine Pumpe 302 dargestellt wird. Eine Wellenlängenmultiplex- Kopplungseinrichtung (WDM) 304, die unter Verwendung von niedrig-doppelbrechenden Fasern hergestellt ist, ist zum Koppeln der Pumpeinrichtung an den Resonator 200 bereitgestellt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Pumpe 302 Energie in dem 980 nm Bereich erzeugen, und die Wellenlängenmultiplex-Kopplungseinrichtung kann ein Aster WDM 1550/980 zum Aufnehmen eines 980 nm Pump- und eines 1550 nm Signalstrahls sein. Fachleute werden jedoch einschätzen, daß die Wellenlängenmultiplex-Kopplungseinrichtung jede Multiplexeinrichtung sein kann, die Pumpen des Laser- Resonators 200 ohne wesentlichen Verlust an Signallicht zuläßt; d. h. eine, die differentielle Kopplung zwischen der Pumpe 302 und dem Signallicht zuläßt.

In der Ausführungsform von Fig. 1 umfaßt der Resonator ein Verstärkungsmaterial 202 zum Verstärken von Energie in dem Resonator 200. Das Verstärkungsmaterial kann jede Seltenerd­ dotierte Faser mit der Eigenschaft, Lichtverstärkung bereitzustellen, sein. Für die Zwecke der folgenden Diskussion wird Bezug auf einen optisch gepumpten Laser mit einer aktiven Faser, die mit Erbium-Ionen dotiert ist, als Verstärkungsmaterial 202 genommen. Fachleute werden jedoch erkennen, daß andere mit seltenen Erden dotierten Fasern, beispielsweise mit Neodym-Ionen dotierte Fasern, verwendet werden können. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf Faserlaser beschränkt, sondern sie kann auch mit anderen Laser-Typen wie beispielsweise Volumen-Festkörperlasern mit einem Verstärkungsmaterial aus Volumen-Festkörpermaterialien und Halbleiter-Lasern verwendet werden. Optisches oder elektrisches Pumpen kann verwendet werden, obwohl optisches Pumpen im allgemeinen zur Verwendung mit Volumen- Festkörperlasern bevorzugt ist, während elektrisches Pumpen im allgemeinen für Halbleiter-Laser bevorzugt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung verstärkt das Verstärkungsmaterial Energie entlang der Resonatorachse und kann ein Material mit einem nichtlinearen Brechungsindex sein. Alternativ kann ein Material mit einem nichtlinearen Brechungsindex, von dem Verstärkungsmaterial separat, bereitgestellt werden. Durch die Verwendung eines Materials mit einem nichtlinearen Brechungsindex wird eine vorbestimmte Wellenlängenverschiebung einer Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung des Resonators relativ zu einer Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb des Resonators hervorgerufen.

Die Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb des Lasers 100 befindet sich an dem Peak des spektralen Verstärkungsbands. Der Ort der Emissionswellenlängen bei Modenverkopplung kann um bis zu beispielsweise 14 nm (d. h. um fast 30% der Verstärkungsbandbreite von Erbium) weg von der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb des Lasers 100 verschoben werden. Der Ort, zu der die Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung verschoben wird, ist leistungsabhängig und kann durch die Auswahl eines geeigneten Polarisationszustands innerhalb der Faser unterdrückt werden.

Der Laser-Resonator 200 umfaßt ferner Einrichtungen zum Reflektieren von Energie entlang einer Achse in dem Resonator, die durch das Verstärkungsmaterial durchgeht, wobei die Achse im allgemeinen durch den Pfeil 204 bezeichnet wird. Die Einrichtung zum Reflektieren von Energie umfaßt einen ersten Resonatorspiegel 206, der sich an einem ersten Ende des Resonators 200 befindet, um Signallicht in dem Resonator zu reflektieren. Der Resonatorspiegel kann jeder Standard-Laserspiegel, der leicht erhältlich und den Fachleuten bekannt ist, sein. In der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1 wirkt der Resonatorspiegel 206 auch als eine Ausgabeeinrichtung für Laser-Energie zum Ausgeben von in dem Resonator erzeugter Energie. Somit dient der Resonatorspiegel 206 in der Ausführungsform von Fig. 1 zwei Funktionen: er reflektiert einen Teil der auf ihn eintreffenden Energie zurück in den Laser-Resonator 200; und er läßt den verbleibenden Teil der Energie durch den Resonatorspiegel 206 entweichen, wobei Ausgangsenergie bereitgestellt wird. Alternativ kann der erste Resonatorspiegel 206 separat von einer Auskopplungseinrichtung sein, falls erwünscht.

Die Ausführungsform von Fig. 1 enthält zwei interferierende Polarisationsrichtungen eines modenverkoppelten Faserlasers vom Kerr-Typ. Diese interferierenden Polarisationsrichtungen umfassen zwei linear polarisierte Eigenmoden einer hoch­ doppelbrechenden Faser (HBF). In der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1 kann die als das Verstärkungsmaterial 202 verwendete Erbium-dotierte Faser eine hoch-doppelbrechende Faser sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Resonator 200 von Fig. 1 auch niedrig-doppelbrechende Fasern (LBF) umfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Länge der niedrig-doppelbrechenden Faser relativ kurz im Vergleich zur Länge der hoch-doppelbrechenden Faser (z B. in der Größenordnung von acht- bis zehnmal kürzer) sein. Die hoch­ doppelbrechende Faser dominiert dadurch die nichtlineare Impulsformung in diesen Ausführungsformen, wobei solche Impulsformung in der niedrig-doppelbrechenden Faser vernachlässigbar ist.

In einer beispielhaften Verwirklichung eines Resonators können 2,6 m der hoch-doppelbrechenden Faser mit 0,6 m der niedrig-brechenden Standardfaser vom Kommunikationstyp verwendet werden. Die hoch-doppelbrechende Faser kann eine Polarisations-Überlagerungslänge von 10 cm bei einer Laser­ wellenlänge von 1,567 µm, eine effektive Kernfläche von 28 µm und eine numerische Apertur von 0,19 haben. Ferner kann die hoch-doppelbrechende Faser mit beispielsweise ungefähr 5 × 10¹⁸ Erbium-Ionen/cm³ dotiert sein.

Durch die Verwendung von sowohl der hoch-doppelbrechenden Faser als auch der niedrig-doppelbrechenden Faser in dem Resonator können die Polarisation nicht aufrechterhaltende Kopplungseinrichtungen verwendet werden, um Licht in den Laser-Resonator 200 ein- und auszukoppeln, wobei die Laser- Anordnung und -Unterbringung vereinfacht werden und somit die Gesamtkosten verringert werden. Alternativ kann der Resonator nur niedrig-doppelbrechende Fasern umfassen, wobei die Kurzimpuls-Oszillation durch einen sättigbaren Absorber hervorgerufen wird. Gleichermaßen können Faserabschnitte mit sowohl positiver als auch negativer Gruppengeschwindigkeits- Dispersion (GVD) in dem Resonator enthalten sein.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann der Laser- Resonator 200 ferner Einrichtungen zum Kompensieren von linearen Phasen-Verschiebungen des Verstärkungsmaterials 202 enthalten. Zum Beispiel kann eine Phasenverschiebungs- Kompensiereinrichtung bereitgestellt sein, um in dem Resonator erzeugtes polarisiertes Licht unter Verwendung von mindestens einer Faraday-Dreheinrichtung wie beispielsweise einem angeschlossenen Faraday-Drehspiegel 210, der mit niedrig-doppelbrechender Faser gebildet ist, zu steuern. Faraday-Drehspiegel sind bekannte Vorrichtungen, die ausgewählt werden können, um jeden Polarisationszustand, der auf sie eintrifft, in einem orthogonalen Zustand zu reflektieren. Der mindestens eine Faraday-Drehspiegel kann daher lineare Phasenverschiebungen zwischen den Polarisations-Eigenmoden des Verstärkungsmaterials kompensieren. Die Reflexionsqualität des angeschlossenen ("pigtailed") Faraday-Drehspiegels 210 läßt zu, daß diese Vorrichtung als ein zweiter Resonatorspiegel der Reflexionseinrichtung dient, die sich an einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende des Resonators 200 befindet, wodurch die Grenzen des Resonators 200 definiert werden. Zum Beispiel kann der Faraday-Drehspiegel 210 eine 45°-Dreheinrichtung sein, die die Polarisationsrichtung von reflektiertem Licht um 90° relativ zu dem hereinkommenden Licht dreht, so daß reflektiertes Licht sich das Verstärkungsmaterial 202 herab in einem exakt orthogonalen Polarisationszustand zurückbewegt.

Aufgrund der Verwendung des Faraday-Drehspiegels 210 ist die gesamte lineare Phasenverzögerung zwischen den Polarisations- Eigenmoden der Faser nach einem Rundlauf exakt Null. Nichtlineare Phasenänderungen bleiben unkompensiert und sammeln sich entlang den Polarisations-Eigenmoden der hoch­ doppelbrechenden Faser nach Reflexion durch den Faraday- Drehspiegel 210 an. Da durch die hoch-doppelbrechende Faser zufällige Modenverkopplung beseitigt wird und da die niedrig­ doppelbrechende Faser relativ kurze Länge hat, werden die nichtlinearen Phasenänderungen durch die relative Leistung in den Polarisations-Eigenmoden beherrscht und sind gegenüber umweltbedingten Einflüssen nicht anfällig. Wenn niedrig- doppelbrechende Fasern in Zusammenhang mit einem sättigbaren Absorber in dem Resonator verwendet werden, wird die Kurz- Impulsoszillation von dem sättigbaren Absorber dominiert, was die differentielle Phasenverzögerung zwischen den Polarisations-Eigenmoden auf ein vernachlässigbares Niveau verringert. Somit wird durch die Faraday-Dreheinrichtung noch der lineare Polarisationszustand des Resonators stabilisiert.

Der Faraday-Drehspiegel 210 unterdrückt unechte Rück- Reflexionen von den resonatorinternen Faserenden (z. B. Faser mit dem Verstärkungsmaterial 202, die in dem Resonator 200 enthalten ist) und beseitigt einen möglichen kontinuierlichen Laser-Hintergrund. Zum Beispiel wird gestreutes Licht, das zurück zu dem Faraday-Drehspiegel 210 reflektiert wird, erneut in ihm gedreht werden und von einem optischen Polarisationselement wie einem Polarisator 216 absorbiert werden.

Der Faraday-Drehspiegel 210 kann an einem Punkt in dem Laser- Resonator 200 angebracht sein, an dem das Wegwandern von der mittleren Gruppengeschwindigkeit zwischen den Polarisations- Eigenmoden maximal ist. Somit kann die Nichtlinearität von Faserkomponenten vor dem Faraday-Drehspiegel 210 entlang der Resonatorachse verringert werden, um unerwünschte Nichtlinearität der niedrig-doppelbrechenden Faser zu minimieren. Somit kann ein gegenüber Umwelteinflüssen stabiler Betrieb unter Verwendung relativ langer Längen der niedrig-doppelbrechenden Faser, falls erwünscht, erreicht werden.

Die Einrichtung zum Kompensieren von Phasenverschiebungen kann ferner eine zweite Faraday-Dreheinrichtung 212 enthalten. Die zweite Faraday-Dreheinrichtung 212 kann eine 45°-Faraday-Dreheinrichtung sein, die in einer beispielhaften Ausführungsform zentral in dem Resonator im Gleichgewicht gehalten werden kann, um die Drehung der Polarisationsrichtung des Faraday-Drehspiegels 210 zu kompensieren.

Das beispielhafte Gerät von Fig. 1 umfaßt auch Einrichtungen zum Fokussieren von entlang der Achse 204 erzeugter Energie, wobei die Energie-Fokussiereinrichtung mindestens eine erste Linse 228 zum Fokussieren von von dem Verstärkungsmaterial 202 empfangener Energie auf den ersten Resonatorspiegel 206 und zum Richten von Energie von dem Resonatorspiegel 206 auf das Verstärkungsmaterial 202 umfaßt. Ein hoch­ doppelbrechender Faserabschnitt kann sich daher von einer Stelle direkt neben der Linse 228 oder so dicht an ihr wie möglich erstrecken, wobei sichergestellt wird, daß eine Leistungsmenge in den Polarisations-Eigenmoden der hoch­ doppelbrechenden Faser absolut konstant bleibt. In solch einer Anordnung können der erste Faraday-Drehspiegel 210, die Wellenlängenmultiplex-Kopplungseinrichtung 304 und die hoch doppelbrechende Faser 218 unter Verwendung von Schmelz- Verbindungsstellen miteinander verbunden sein.

Die Linse 228 kann jedes optische Element sein, das zum Fokussieren von Licht von dem Verstärkungsmaterial erhältlich ist. In beispielhaften Ausführungsformen kann der Brennpunkt der Linse so ausgewählt sein, daß er mit dem ersten Resonatorspiegel 206 zusammenfällt, so daß die Leistungsdichte auf dem Resonatorspiegel 206 maximal wird. In ähnlicher Weise kann der Brennpunkt der Linse so ausgewählt sein, daß sie mit der maximalen Leistungsdichte auf dem Verstärkungsmaterial 202 zusammenfällt.

Obwohl durch die Einrichtung zum Kompensieren von Phasenverschiebungen Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen bereitgestellt wird, kann eine Einrichtung zum Umwandeln der linearen Polarisation von Licht verwendet werden, um die nichtlineare Polarisationsentwicklung zum Modenverkoppeln zu optimieren. Die Umwandlungseinrichtung der linearen Polarisation kann eine oder mehrere Wellenplatten 214 und 215 innerhalb des Laser-Resonators 200 zum Einführen einer linearen Phasenverzögerung umfassen, wobei Interferenz der Polarisations-Eigenmoden bei dem Polarisator 216 auftritt.

In der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1 sind die Wellenplatten 214 und 215 als eine λ/4-Wellenplatte bzw. eine λ/2-Wellenplatte veranschaulicht. Die Umwandlungseinrichtung der linearen Polarisation stellt eine einzige Umwandlung der Polarisation von dem resonatorinternen Polarisator zur Faser bereit. Diese Umwandlung ist auf der wohlbekannten Poincare- Kugel als (0,0) → (2ψ, 2α) definiert; das heißt, linear polarisiertes Licht, das von dem Polarisator 216 austritt, wird in elliptisch polarisiertes Licht mit einer Elliptizität ψ (die den linearen (Umlauf-)Polarisationszustand und den Resonatorverlust darstellt) umgewandelt, wobei die Ellipse um einen Winkel α in Bezug auf die x-Achse der Faser gedreht ist, und wobei die Tangente von ψ b/a ist, wobei b und a jeweils die kleine und große Achse der Polarisationsellipse sind.

Bei der Berechnung der Polarisationsumwandlung, wird die Wirkung der resonatorinternen Faraday-Dreheinrichtung ignoriert. Der Polarisationszustand an dem resonatorinternen Polarisator ist (0,0), und die Polarisation an dem Faserende, das am dichtesten am Polarisator 216 liegt, ist (2ψ, 2α), wobei α der Winkel der Polarisationsellipse der kontinuierlichen Welle in Bezug auf die langsame Achse der Faser ist. Man beachte, daß der Verlust der kontinuierlichen Welle des Resonators durch sin²2ψ gegeben ist.

Allgemein gesagt, kann eine physikalische Bedeutung der Polarisationsumwandlung zugefügt werden, indem man annimmt, daß die λ/4-Wellenplatte mit ihren Achsen bei 45° in Bezug auf den Polarisator 216 ausgerichtet ist. Durch Neigen der λ/4-Wellenplatte wird eine Phasenverzögerung von δ = 2ψ entlang ihrer Achsen eingeführt.

Somit kann die durch die Wellenplatten bewirkte Polarisationsumwandlung eingestellt werden, indem man ψ konstant hält und α verändert. Dies wird durchgeführt, indem man die λ/4-Wellenplatte unberührt läßt und die λ/2- Wellenplatte dreht. Durch die sich ergebende Wirkung wird nicht der Verlust der kontinuierlichen Welle in dem Resonator verändert, d. h. die Wirkung läßt den linearen (Umlauf-) Polarisationszustand des Resonators im wesentlichen unbeeinflußt.

Andererseits wird durch eine Veränderung von α die Leistungsverteilung in den Faserachsen verändert, und dies wird somit zu einer Veränderung des nichtlinearen Polarisationszustands des Resonators führen. Daher kann unter Verwendung dieser speziellen Steuerung der nichtlineare Polarisationszustand des Resonators separat verändert werden, ohne die lineare (Umlauf-)Polarisation in dem Resonator zu verändern.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen können auch Einrichtungen zum Initiieren eines Modenverkopplungs-Vorgangs in einem Resonator 200 enthalten sein, unter Verwendung von beispielsweise einem sättigbaren Absorber, einem vibrierenden Resonatorspiegel, einer Faser-Streckvorrichtung oder einem optischen Modulator. Der Modenverkopplungs-Vorgang kann in dem Resonator unter Verwendung des sättigbaren Absorbers in Zusammenhang mit Nichtlinearität vom Kerr-Typ des Resonators erhalten werden. Der sättigbare Absorber kann ein Halbleitermaterial sein, dessen Bandkante dicht an der Laser- Wellenlänge des Faserlasers ist.

Fachleute werden einschätzen, daß die Konfiguration des Laser-Systems der Ausführungsform von Fig. 1 nur als Beispiel dient und daß alternative Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Zum Beispiel kann das System von Fig. 1 unter Verwendung von jedem Fasertyp in dem Resonator verwirklicht-werden. Ferner kann die gesamte Fabry-Perot-Konfiguration von Fig. 1 umgekehrt werden, so daß der Faraday-Drehspiegel 216 auf der linken Seite des Resonators und der Resonatorspiegel 206 auf der rechten Seite des Resonators ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die genauen Stellen des Faraday-Drehspiegels 210 und der Faraday-Dreheinrichtung 212 leicht durch Fachleute bestimmt werden. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen definieren der Faraday- Drehspiegel 210 und die Faraday-Dreheinrichtung 212 jedoch einen resonatorinternen Bereich des Resonators 200, in dem sich das Verstärkungsmaterial befindet.

Ferner werden Fachleute erkennen, daß die Auswahl und des Orts der die Polarisation nicht erhaltenden, niedrig- doppelbrechenden Faser breit schwanken können, um die Gestaltungsbeschränkungen einer bestimmten Verwirklichung zu erfüllen. Ferner kann gemäß beispielhaften Ausführungsformen eine hoch-doppelbrechende Faser für den gesamten Resonator verwendet werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann eine Länge von 2,3 m von solch einer Faser mit ungefähr 5 × 10¹⁸ Erbium-Ionen/cm³ dotiert sein. In diesem Fall kann der Kerndurchmesser 5 µm, die Polarisations-Überlagerungslänge 10 cm und die Disperson der Gruppengeschwindigkeit minus 13 000 fsek²/m sein. Für solch eine Ausführungsform kann ein beispielhafter Stabilitätsbereich wie folgt definiert werden:

55° < ψ < 77°

9° < α < 32°

Somit kann Modenverkopplung für einen resonatorinternen Verlust der kontinuierlichen Welle zwischen 20 und 90% erhalten werden. Modenverkopplung kann in ungefähr 30% oder mehr des Stabilitätsbereis initiiert werden, in dem Modenverkopplung entweder durch Vibrieren von einem der Resonatorendspiegel oder durch Verwendung eines sättigbaren Absorbers in dem Resonator initiiert wurde. In beispielhaften Ausführungsformen können Impulsbreiten in dem Stabilitätsbereich über einen Bereich von zwischen 200 und 400 fsek oder größer variiert werden, während ein Bereich der resonatorinternen Impulsenergien zwischen 50 und 150 pJ oder größer erhalten wird. Wenn die Polarisations- Umwandlungseinrichtung fest gehalten wird, kann stabile Modenverkopplung ohne einen kontinuierlichen Hintergrund für Schwankungen der Pumpleistung von bis zu ± 20% oder größer erhalten werden.

Die Impulsspektren als eine Funktion der anwachsenden resonatorinternen Impulsenergie in der Gegenwart von nicht kompensiertem Verziehen der Verstärkung und in der Gegenwart von kompensiertem Verziehen der Verstärkung sind in den Fig. 2A und 2B veranschaulicht. Fig. 3 veranschaulicht Impulsbreiten als eine Funktion der resonatorinternen Impulsenergie. Die Impulsspektren von Fig. 3 können erhalten werden, wobei die Polarisations-Umwandlungseinrichtung bei α = 10° eingestellt ist, während ψ = 75° und 57° für jeweils Fig. 2A und Fig. 2B eingestellt ist.

In Fig. 3 stellt die durchgezogene Linie 302 eine parallele Messung relativ zu dem resonatorinternen Polarisator 216 von Fig. 1 dar. Die gepunktete Linie 304 von Fig. 3 stellt eine orthogonale Messung der Impulsbreiten dar, wobei sie eine orthogonale Messung relativ zu dem resonatorinternen Polarisator 216 von Fig. 1 darstellt.

Das Impulsspektrum in Fig. 2A zeigt eine große leistungsabhängige Wellenlängenverschiebung, die sich bis zu 14 nm zur langwelligen Seite der Spitze des Verstärkungsprofils erstrecken kann (wie durch die ausgeprägte Position der Emission bei kontinuierlichem Betrieb nahe 1570 nm dargestellt). Man beachte, daß für Rotverschiebungen größer als 10 nm eine Instabilität des kontinuierlichen Betriebs bei der spektralen Verstärkungsspitze auftritt. Die Instabilität des kontinuierlichen Betriebs tritt nahe der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb auf, und die große Rotverschiebung wird somit sogar noch deutlicher. Die Rotverschiebung läßt eine Erweiterung des Abstimmbereichs des Faserlasers zu. Ferner läßt die Rotverschiebung die vorstehend beschriebene Trennung der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb von der Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung zu.

Andererseits ist in Fig. 2B die Position des Impulsspektrums nahezu leistungsunabhängig, und sie befindet sich nahe bei der Spitze der spektralen Verstärkung. Ein deutlicher Unterschied zwischen dem Spektrum von Fig. 2A und dem Spektrum von Fig. 2B ist der resonatorinterne Verlust, der in Fig. 2A und Fig. 2B jeweils 25% und 83% ist. Wenn der resonatorinterne Verlust erhöht wird, nimmt auch die Verzieh- bzw. Verstimmkraft von dem Verstärkungsprofil zu, und es besteht die Tendenz, daß der Impuls in der Nähe des Peaks des Verstärkungsprofils zentriert ist.

Indem man ψ, den linearen Umlauf-Polarisationszustand und den Resonatorverlust konstant hält und indem man α variiert, können große spektrale Rotverschiebungen für große Werte von α erhalten werden, die die resonatorinterne Impulsenergie maximieren und die Impulsbreite minimieren. Insbesondere kann durch einfaches Drehen der λ/2-Wellenplatte der Polarisations-Umwandlungseinrichtung die Abstimmung der Wellenlänge des Faserlasers mit einer einzelnen Steuerung erreicht werden.

Große Rotverschiebungen können hauptsächlich der Solitonen- Selbstfrequenzverschiebung und der Kreuz-Phasenmodulation zugeschrieben werden. Die Solitonen- Selbstfrequenzverschiebung ist aus Mitteilungen über Solitonen wohlbekannt und kann zu Rotverschiebungen der Solitonentransmission führen. Frequenzverschiebungen von Kreuz-Phasenmodulation sind aus Studien von sogenannten Vektor-Solitonen bekannt; d. h. die Fortbewegung von Solitonen in doppelbrechenden Fasern. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Verziehen der Verstärkung verwendet werden, um den Abstimmbereich von Faserlasern zu verbreitern, wann immer irgendwelche linearen oder nichtlinearen Effekte in dem Faserresonator vorhanden sind, die zu einer großen Trennung zwischen der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb und der Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung führen können.

Die korrekte Größe der Rotverschiebung, die von sowohl der Solitonen-Selbstenergieverschiebung als auch von der Kreuz- Phasenmodulation erwartet wird, kann numerisch simuliert werden, ebenso wie das Einsetzen der Instabilität des kontinuierlichen Betriebs für große Rotverschiebungen. Für die numerischen Simulationen kann die wohlbekannte nichtlineare Schrödinger-Gleichung durch ein Fourier- Transformationsverfahren mit unterteilten Schritten gelöst werden. Um den Laser korrekt zu modellieren, können zwei gekoppelte nichtlineare Schrödinger-Gleichungen, mit einem Kreuzphasen-Modulationsterm und einem Term zur Beschreibung des Wegwanderns von der mittleren Gruppengeschwindigkeit, wobei die zwei Achsen der Faser berücksichtigt werden, mit einem zeitverzögerten nichtlinearen Antwortterm (der die Solitonen-Selbstenergieverschiebung berücksichtigt) verwendet werden. Ferner können Verstärkung und periodischer Verlust in dem Resonator, zusammen mit einem Term zur Berücksichtigung von jeglichem angenommenen parabolischen Verstärkungsprofil der Erbiumfaser in die numerische Simulation eingebaut werden.

Im Gegensatz zu der Solitonen-Selbstfrequenzverschiebung kann die Kreuz-Phasenmodulation auch zu spektralen Blauverschiebungen in Abhängigkeit von der exakten Einstellung von ψ und α in der Polarisations- Umwandlungseinrichtung führen. Fig. 2B zeigt, daß das Impulsspektrum mit einem Anstieg der Impulsleistung eine kleine Blauverschiebung zeigt, was angibt, daß in diesem Fall die Verziehkraft von der Kreuz-Phasenmodulation der Raman- Selbststreuung entgegensteht. In der Tat kann die Polarisations-Umwandlungseinrichtung eingestellt werden, so daß sich Blauverschiebungen in einer Größe von 2 nm ergeben. Insbesondere kann Verziehen der Verstärkung von einem oder mehreren Effekten in dem Resonator durch einen oder mehrere Effekte in diesem Resonator kompensiert werden. Fachleute werden erkennen, daß durch ausreichende Kompensation von starkem Verziehen der Verstärkung von einem oder mehreren Effekten in dem Resonator mit Verziehen der Verstärkung von anderen gleich starken Effekten eine Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb sich dichter an die Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung bewegen wird. Ein Gleichgewicht von nichtlinearen Effekten in dem Resonator kann daher verwendet werden, um das Verziehen der Verstärkung zu steuern, und dadurch die breitbandige Emissionswellenlängensteuerung bereitstellen, die gemäß beispielhaften Ausführungsformen erreicht werden kann.

Somit kann Verziehen der Verstärkung verwendet werden, um den Abstimmbereich eines passiv modenverkoppelten Faserlasers zu verbreitern. Ferner kann die Steuerung des linearen (Umlauf-) Polarisationszustands eines Faserlaser-Resonators von der Steuerung des nichtlinearen Polarisationszustands des Resonators getrennt werden, so daß Verziehen der Verstärkung verwendet werden kann, um die Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb von der Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung zu trennen. Diese Trennung kann verwendet werden, um die Qualität von modenverkoppelten Impulsen zu verbessern, und kann erreicht werden, indem man die Polarisations-Umwandlungseinrichtung einstellt, so daß sich eine große Trennung ergibt, und indem man eine kleine Menge an Emission bei kontinuierlichem Betrieb gleichzeitig mit den modenverkoppelten Impulsen anwesend sein läßt. Durch Herausfiltern des Anteils bei kontinuierlichem Betrieb kann verstärkte spontane Emission in dem Resonator verringert werden und/oder das Rauschen der modenverkoppelten Impulse kann verringert werden. Die Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb kann durch optische Filtertechniken entfernt werden.

Fachleute werden erkennen, daß das gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebene Verziehen der Verstärkung mit Lasern außer den vorstehend beschriebenen verwendet werden kann, umfassend, aber ohne Beschränkung darauf, jeden modenverkoppelten Faserlaser, Halbleiter-Laser oder jeden anderen Wellenleiter- oder Volumenlaser. Ferner werden Fachleute erkennen, daß, wann immer Verziehen der Verstärkung sich in einer Trennung der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb von der Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung bemerkbar macht, die Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb unter Verwendung eines optischen Filters herausgefiltert werden kann, womit solche Merkmale wie Laser und Unterdrückung von verstärktem spontanen Emissionsrauschen zugelassen werden.

Fachleute werden einschätzen, daß die vorliegende Erfindung in weiteren spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne von ihrem Geist oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die vorliegend beschriebenen Ausführungsformen werden daher in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht beschränkend angesehen. Der Umfang der Erfindung wird eher durch die beigefügten Ansprüche als die vorstehende Beschreibung angegeben, und es ist beabsichtigt, daß alle Veränderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs und der Äquivalenz der Beschreibung liegen, in ihr enthalten sind.

Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf einen Laser wie beispielsweise einen Solitonen-Faserlaser gerichtet, bei dem eine Emissionswellenlänge durch nichtlineare Effekte gesteuert wird. Obwohl die Emissionswellenlänge von solchen Lasern typischerweise auf das Zentrum des Verstärkungsprofils beschränkt ist, wird in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relativ breite Bandbreitensteuerung durch Erzeugung von signifikantem Verziehen der Verstärkung unter Ausnutzung nichtlinearer Effekte bereitgestellt. Alle nichtlinearen Effekte in einem Laser-Resonator können verwendet werden, um signifikantes Verziehen der Verstärkung und einen breitbandigen Wellenlängen-Abstimmbereich bereitzustellen, umfassend beispielsweise die Solitonen- Selbstfreguenzverschiebung (SSFS) und die Kreuz- Phasenmodulation (CPM). Als Ergebnis kann nichtlineare Abstimmung erreicht werden. In beispielhaften Ausführungsformen wird Verziehen der Verstärkung bereitgestellt, welches eine signifikante Trennung zwischen der Spitzen-Emissionswellenlänge des modenverkoppelten Faserlasers (d. h. der Wellenlänge bei Modenverkopplung oder MLEW) und der Emissionswellenlänge des nicht modenverkoppelten Lasers (d. h. der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb oder CWEW) entstehen läßt.

Claims (24)

1. Gerät zum Verstärken von Lichtenergie, umfassend:
einen Resonator mit einer Achse, entlang derer sich Lichtenergie bewegt;
ein Material zum Empfangen der Lichtenergie und mit einem nichtlinearen Brechungsindex, um eine vorbestimmte Wellenlängenverschiebung einer Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung des Resonators relativ zu einer Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb des Resonators zu bewirken; und
Einrichtungen zum Ausgeben von Lichtenergie von dem Resonator.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Material ein Verstärkungsmaterial zum Verstärken von Energie entlang der Achse des Resonators ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend:
ein Verstärkungsmaterial zum Verstärken von Energie entlang der Achse des Resonators.

4. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Einrichtungen zum Kompensieren von linearen Phasenverschiebungen des Verstärkungsmaterials durch Steuerung von polarisiertem Licht, das in dem Resonator erzeugt wird, unter Verwendung von mindestens einer ersten Faraday-Dreheinrichtung und einer zweiten Faraday- Dreheinrichtung, wobei sich die erste und zweite Faraday- Dreheinrichtung in dem Resonator befinden und einen resonatorinternen Faserbereich definieren.

5. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Einrichtungen zum Reflektieren der Lichtenergie entlang der Achse in dem Resonator, wobei die Energie reflektierende Einrichtung einen ersten Resonatorspiegel, der sich an einem ersten Ende des Resonators befindet, und einen zweiten Resonatorspiegel, der sich an einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende des Resonators befindet, umfaßt, wobei der zweite Resonatorspiegel ferner eine Faraday-Dreheinrichtung umfaßt.

6. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Resonator ferner:
Einrichtungen zum Umwandeln der Polarisation der Energie umfaßt und die Polarisations-Umwandlungseinrichtung mindestens eine Wellenplatte, die sich entlang der Achse befindet, zum Verändern des Polarisationszustands in dem Resonator umfaßt.

7. Gerät nach Anspruch 6, wobei die Polarisations- Umwandlungseinrichtung ferner:
mindestens eine erste und eine zweite Wellenplatte umfaßt, die sich entlang der Achse befinden, wobei die erste Wellenplatte eine erste lineare Phasenverzögerung einführt und die zweite Wellenplatte eine zweite lineare Phasenverzögerung einführt, wobei die erste lineare Phasenverzögerung einen Wert hat, der von der zweiten linearen Phasenverzögerung verschieden ist.

8. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Resonator ferner: Einrichtungen zum Fokussieren von entlang der Achse in dem Resonator erzeugter Energie umfaßt.

9. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Energie- Ausgabeeinrichtung ferner:
eine Auskopplungseinrichtung zum Emittieren von Energie von dem Resonator umfaßt.

10. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend: Einrichtungen zum Pumpen der Energieerzeugungseinrichtung unter Verwendung einer Energiequelle und einer Wellenlängenmultiplex-Kopplungseinrichtung zum Koppeln der Pumpeinrichtung an den Resonator.

11. Gerät nach Anspruch 4, wobei mindestens eine von der ersten und zweiten Faraday-Dreheinrichtung ferner:
eine Auskopplungseinrichtung der Energieausgabeeinrichtung umfaßt.

12. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Material:
eine mit seltenen Erden dotierte Faser mit einem nichtlinearen Brechungsindex umfaßt.

13. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Einrichtungen zum Initiieren eines Modenverkopplungs-Vorgangs in dem Resonator unter Verwendung eines sättigbaren Absorbers, eines vibrierenden Resonatorspiegels, einer Faser- Streckvorrichtung oder eines optischen Modulators.

14. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Einrichtungen zum Erhalten eines Modenverkopplungs-Vorgangs in dem Resonator unter Verwendung eines sättigbaren Absorbers in Zusammenhang mit der Nichtlinearität vom Kerr-Typ des Resonators.

15. Gerät zum Verstärken von Lichtenergie, umfassend:
einen Resonator mit einer Achse, entlang derer sich Lichtenergie bewegt;
ein Material zum Empfangen der Lichtenergie, wobei mindestens ein Teil des Materials einen nichtlinearen Brechungsindex hat, um eine vorbestimmte Wellenlängenverschiebung einer Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung des Resonators relativ zu einer Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb des Resonators zu bewirken; und
Einrichtungen zum Umwandeln der Polarisation der Energie in dem Resonator unter Verwendung von mindestens einer Wellenplatte.

16. Gerät nach Anspruch 15, ferner umfassend:
ein Verstärkungsmaterial zum Verstärken von Energie entlang der Achse des Resonators; und
eine erste Faraday-Dreheinrichtung und eine zweite Faraday- Dreheinrichtung zum Kompensieren linearer Phasenverschiebungen, wobei die erste und die zweite Faraday- Dreheinrichtung sich innerhalb des Resonators befinden und ein resonatorinterner Faserbereich des Resonators definiert wird.

17. Gerät nach Anspruch 15, ferner umfassend:
einen ersten Resonatorspiegel, der sich an einem ersten Ende des Resonators befindet; und
einen zweiten Resonatorspiegel, der sich an einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende des Resonators befindet.

18. Gerät nach Anspruch 15, wobei der Resonator ferner:
einen optischen Filter zum Filtern der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb von dem Ausgangssignal des Resonators umfaßt.

19. Gerät nach Anspruch 15, wobei die Polarisations- Umwandlungseinrichtung ferner:
mindestens eine erste und eine zweite Wellenplatte umfaßt, die sich entlang der Achse befinden, wobei die erste Wellenplatte eine erste lineare Phasenverzögerung einführt und
die zweite Wellenplatte eine zweite lineare Phasenverzögerung einführt und die erste lineare Phasenverzögerung einen Wert hat, der von der zweiten linearen Phasenverzögerung verschieden ist.

20. Gerät nach Anspruch 15, wobei der Resonator ferner:
Einrichtungen zum Fokussieren von entlang der Achse in dem Resonator erzeugter Energie umfaßt.

21. Gerät nach Anspruch 15, wobei die Energie- Ausgabeeinrichtung ferner:
eine Auskopplungseinrichtung zum Emittieren von Energie von dem Resonator umfaßt.

22. Verfahren zum Verstärken von Lichtenergie, umfassend die Schritte zum:
Erzeugen von verstärkter Lichtenergie durch Bewirken einer vorbestimmten Wellenlängenverschiebung einer Emissionswellenlänge bei Modenverkopplung relativ zu einer Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb in einem Laser-Resonator mit einem Material mit einem nichtlinearen Brechungsindex; und
Umwandeln der Polarisation der Energie in dem Resonator unter Verwendung von mindestens einer Wellenplatte.

23. Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend den Schritt zum:
Filtern der Emissionswellenlänge bei kontinuierlichem Betrieb von der Ausgangsenergie des Resonators.

24. Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend den Schritt zum:
Drehen von mindestens einer Wellenplatte zum Verändern eines nichtlinearen Polarisationszustands des Resonators.