阅读说明：本技术 具有交替的折射率变化的光学元件及其应用 (Optical element with alternating refractive index variation and use thereof ) 是由 M·朱佩 D·里斯陶 于 2018-11-26 设计创作，主要内容包括：在光学元件(1)中,在沿光轴(7)彼此相继的至少三个区域(9,10,11,13,14)中通过交替的折射率变化(6)构造反射器(12),并且在每两个彼此相继的反射器(12)之间构造谐振器(15)用于沿所述光轴(7)入射的具有设计波长的光。所述谐振器(15)中的至少一个包括克尔活性材料。所述谐振器(15)中的至少两个的总折射率n(i)＝n<Sub>0</Sub>(i)+I<Sub>Res</Sub>(i)·n<Sub>2</Sub>(i)中的非线性分量I<Sub>Res</Sub>(i)·n<Sub>2</Sub>(i)的量值相差两个非线性分量I<Sub>Res</Sub>(i)·n<Sub>2</Sub>(i)中的较小者的量值的至少50％,其中,I<Sub>Res</Sub>(i)是沿所述光轴(7)辐射的具有所述设计波长(λ)的光的强度I<Sub>Res</Sub>(i),所述强度由于相应的谐振器(15)在所述反射器(12)之间的布置而得出,n<Sub>2</Sub>(i)是相应的谐振器(15)的非线性折射率。(In the optical element (1), reflectors (12) are formed by alternating refractive index variations (6) in at least three regions (9, 10, 11, 13, 14) that follow one another along an optical axis (7), and a resonator (15) is formed between each two following reflectors (12) for light of a design wavelength that is incident along the optical axis (7). In the resonator (15)At least one of which includes a kerr active material. A total refractive index n (i) ═ n of at least two of the resonators (15) 0 (i)+I Res (i)·n 2 (i) Non-linear component I in Res (i)·n 2 (i) By two non-linear components I Res (i)·n 2 (i) Of the lesser of which is at least 50%, wherein I Res (i) Is the intensity I of light having the design wavelength (lambda) radiated along the optical axis (7) Res (i) The intensity being derived as a result of the arrangement of the respective resonator (15) between the reflectors (12), n 2 (i) Is the non-linear refractive index of the corresponding resonator (15).)

具有交替的折射率变化的光学元件及其应用

技术领域

本发明涉及一种光学元件，其具有光轴、设计波长沿光轴的交替的折射率变化，以及独立权利要求1的前序部分的其他特征。此外，本发明涉及这种光学元件在激光谐振器中的应用。

背景技术

由EP 0 541 304 B1中已知一种光学设备，该光学设备包括第一反射元件以及与第一反射元件间隔开的第二反射元件，用于在第一反射元件和第二反射元件之间构造具有多个光学谐振频率的法布里-珀罗标准具(Fabry-Pérot-Etalon)。光学设备的布置在第一反射元件和第二反射元件之间的半导体材料在预先确定的光学频率下具有非线性的光学吸收。光学频率如此位于两个相邻的光学谐振频率之间，使得该光学频率基本上位于相应于法布里-珀罗标准具的反谐振条件的光学频率处。半导体材料用作可饱和的吸收元件，该可饱和的吸收元件仅从光的强度达到饱和界限起才变得透明。光学元件也称为可饱和的法布里-珀罗吸收器。该光学元件属于SESAMs(英：semiconductor saturable absorbermirrors，半导体可饱和吸收镜)，并且可以用于模式耦合或用于激光谐振器中的Q开关(Güteschaltung)。在SESAM的实际应用中，在高光强度下的抗损伤强度、光学损耗和吸收器的退化(Degradation)方面产生常见的问题。此外，在低于780nm的波长范围内不存在实际可用的吸收器。

由EP 3 217 489 A1已知一种光学元件，该光学元件具有由三阶非线性的材料制成的光学层的堆叠。光学元件设置用于根据光的强度对光进行调制。特别地，光学元件的反射率或透射率应取决于光的强度。这种相关性基于克尔效应(Kerr-Effekt)，根据该克尔效应按照n＝n₀+I·n₂，三阶非线性的材料的总折射率n取决于光的强度I和非线性折射率n₂。除克尔效应之外，光的吸收率并且因此光学元件上的热负荷都随着光的强度I与非线性折射率n₂的乘积I·n₂上升。因此，根据EP 3 217 489 A1，非线性量值n₂应保持小于10^-12cm²/W，以便使得光学元件对于非常高的光强度不敏感。由EP 3 217 489 A1得知，掺杂的聚合物薄膜具有约1.7×10^-6cm²/W的非线性折射率n₂。光学元件的由克尔活性光学层组成的堆叠可以具有至少一个全波腔，该全波腔在光的中心波长处谐振。最终所得的谐振器实现堆叠内的场放大，使得借助入射光的适当强度也对折射率实现非线性效应。借助多个这样的腔，应可以进一步增强光学克尔效应。

在M.Jupé等人的《Schnelle Schalter durch ausgelegte Mehrs-chichtsysteme》(2016)(参见https://www.photonikforschung.de/service/nachrichten/detailansicht/schnelle-schalter-durch-praezise-ausgelegte-mehrschichtsyst eme.html)中提出一种克尔带开关(Kerr-Band-Schalter)，用于实现替代的模式耦合设计方案的可饱和的半导体镜(即所谓的SESAMs(“半导体可饱和吸收镜”))的应用，该可饱和的半导体镜基于克尔效应在薄膜系统中的使用。克尔带开关由介质的层系统组成，在该克尔带开关中嵌入有一个或多个克尔活性层。在产生高光强时，克尔活性层的折光率略微变化，由此会影响部件的透射性能。因此，克尔带开关实现激光谐振器的无损的谐振品质的开关。

发明内容

本发明的任务在于阐明一种光学元件，该光学元件尤其适合用作激光谐振器中的光学开关并且具有高的损伤阈值

使得其也适合用于具有非常高强度的光的切换，并且也适合用于长波长低于780nm的光的切换。

根据本发明，该任务通过具有独立权利要求1的特征的光学元件来解决。从属权利要求2至13涉及根据本发明的光学元件的有利构型。权利要求14和15涉及根据本发明的光学元件在激光谐振器中的有利应用。

本发明涉及一种光学元件，其具有光轴、设计波长以及沿光轴的交替的折射率变化，其中，通过沿光轴的至少三个彼此相继的区域中交替的折射率变化构造有反射器，所述反射器用于沿光轴入射的具有设计波长的光，并且在彼此相继的反射器中的各两个反射器之间构造有用于沿光轴入射的具有设计波长的光的光学谐振器，其中，谐振器中的至少一个包括克尔活性材料。根据本发明，光学元件的特征在于，谐振器中的至少两个的总折射率n(i)＝n₀(i)+I_Res(i)·n₂(i)中的非线性分量I_Res(i)·n₂(i)的量值相差两个非线性分量I_Res(i)·n₂(i)中的较小者的量值的至少50％，其中，I_Res(i)是沿光轴入射的具有设计波长的光的如下强度，该强度由于相应的谐振器在反射器之间的布置而在相应的谐振器中得出，n₂(i)是相应的谐振器的非线性折射率。

总的看来，在该说明书以及权利要求中此处和其他位置，术语“光”用于表示电磁辐射，该电磁辐射选自红外线直至紫外线的波长范围。电磁辐射尤其可以涉及激光辐射。在该说明书以及权利要求中此处和其他位置，术语光的“强度”指电磁辐射的空间功率密度。在反射器中得出的强度I_Res(i)取决于沿光轴入射的光的全部输入强度。因此可以理解，在相同的输入强度的情况下观察总折射率n(i)＝n₀(i)+I_Res(i)·n₂(i)的非线性分量I_Res(i)·n₂(i)的关系。

在该说明书以及权利要求中此处和其他位置使用的名称“光轴”不一定意味着该光轴具有相对于光学元件的结构的固定空间关系，即例如与相对于光学元件的层结构的层正交地延伸。更确切地说，通过光学元件对于沿光轴入射的光的效应来定义该光轴。如此，光也可以以与90°明显不同的角度照射到光学元件的层结构的层上。这例如可以用于有针对性地使用光学元件，以便仅对确定的偏振方向的光产生影响。

光学元件的设计波长是如下波长：在该波长的情况下，光学元件通过其在反射和透射之间的光学特性的变化特别强烈地响应于高强度。对于所述设计波长，通过交替的折射率变化构造至少三个反射器，在所述至少三个反射器之间布置有两个谐振器。表述“交替的折射率变化”在此表示光学元件的折射率沿光轴交替地减少和增加。在此，折射率的这些减少和增加可能在各两个沿光轴彼此相继的层之间跳跃式地进行，或如所谓的Rugate结构(Rugate-Strukturen)那样连续地延伸。此外，通过交替的折射率变化实现的折射率的最大值和最小值可以是恒定的或通过光学元件沿光轴改变。用于构造反射器所需的交替的折射率变化的量取决于折射率变化的大小。在折射率差别足够大的情况下，两个折射率变化(其在层结构中相应于三个彼此相继的层)足以构造反射器。在折射率差别较小的情况下则需要更多的折射率变化。沿光轴交替的折射率变化的周期通常为设计波长的一半，其中，各个折射率变化之间的光学间隔为设计波长的四分之一。谐振器分别在光轴方向上具有半设计波长的一倍或多倍的光学延伸。反射器和谐振器的光学尺寸不必是精确的且并非全部相应于以上数据。基本的相应关系就足够了。

在根据本发明的光学元件中可以强定位(stark lokalisieren)克尔活性材料。具体地能够实现，克尔活性材料仅仅布置在至少一个谐振器中。在此，克尔活性材料不必存在于整个谐振器中，而是可以被限制在谐振器的部分区域上。换句话说，根据本发明的光学元件的至少一个谐振器以及任何其他谐振器可以具有多层结构。在根据本发明的光学元件中，通过克尔活性材料的强定位确保：即使当通过克尔活性材料的光的吸收率随着克尔效应而增加时，绝对吸收仍然保持得很低，并且因此光学元件整体的热负荷也保持得很低。同时，根据本发明的光学元件具有高的效力，即随着具有设计波长的光的强度增加，光学元件在反射和透射之间的光学性能的变化方面的敏感度。这可以归因于：光学元件的反射器如此彼此调谐，使得所述反射器表现出明显不同的克尔效应，即随着沿光轴入射的光的强度不同程度地失调(verstimmen)或协调。通过谐振器的这些彼此失调或彼此协调，增强克尔效应对光学元件的光学性能(关于在设计波长下光学元件在反射和透射之间的光学性能的变化方面)的影响。此外，在得出入射光的最高强度的位置(即在谐振器之一中)使用克尔活性材料。

具体而言，随着具有设计波长的光的强度增加，谐振器可以从在沿光轴入射的具有设计波长光的低强度下的初始状态(在该初始状态中，谐振器中的至少一个相对于理想谐振器在设计波长下失调)全部理想地调谐到设计波长，使得光学元件对于具有设计波长的光变得透明。相反，在具有设计波长的光的低强度的情况下，以具有设计波长的光的高强度理想地调谐的谐振器彼此失调。

只要光学材料可供用于通过交替的折射率变化来构造反射器和位于反射器之间的谐振器，根据本发明的光学元件就能够设计用于从紫外线直至红外线的延伸范围中的设计波长，因为在所有光学材料的情况下至少都出现一定的克尔活性。

对于标准“谐振器中的至少两个的总折射率n(i)＝n₀(i)+I_Res(i)·n₂(i)中的非线性分量I_Res(i)·n₂(i)的量值相差两个非线性分量I_Res(i)·n₂(i)中的较小者的至少50％”包含以下可能性：两个谐振器的非线性折射率n₂(i)具有不同符号。还包含以下可能性：特别是由于在相应的谐振器中不同的得出强度I_Res(i)，两个非线性分量I_Res(i)·n₂(i)不同。该得出强度I_Res(i)考虑谐振器中的强度增加，根据“谐振器以及限制这些谐振器的反射器”的构造导致该强度增加。在此，在沿光轴入射的具有设计波长的光具有固定强度的情况下，对于各个谐振器总是应考虑得出强度I_Res(i)。在此，在沿光轴入射的具有设计波长的光具有低强度和/或高强度的情况下，可以进行该考虑。

在根据本发明的光学元件中，反射器可以全部或至少主要由非克尔活性材料构造，所述非克尔活性材料具有n(k)＝n₀(k)+I·n₂(k)的总折射率，其中，非线性折射率n₂(k)的量值为具有克尔活性材料的至少一个谐振器的非线性折射率n₂(i)的量值的至多一半。与至少一个谐振器的克尔活性材料相比，在相应的非线性折射率n(k)或n(i)的量值的大小差异方面定义非克尔活性材料或克尔非活性材料。这种大小差异也可以更显著并且导致反射器的材料的折射率n₂(k)的量值是具有克尔活性材料的至少一个谐振器的非线性折射率n₂(i)的量值的至多四分之一或甚至至多八分之一。

就绝对值而言，反射器材料的总折射率n(k)中的非线性折射率n₂(k)的量值可以小于或等于4.0×10^-16cm²/W，或甚至小于或等于3.0×10^-16cm²/W，或甚至小于或等于2.0×10^-16cm²/W。通常较大折射的光学材料的典型较高的非线性折射率也落入该范围内，所述光学材料适用于高的光强度并且相应地适用于激光谐振器中的光学元件。通过在根据本发明的光学元件中在不同的谐振器中使用通过总折射率n(i)＝n₀(i)+I_Res(i)·n₂(i)中的不同的非线性分量I_Res(i)·n₂(i)来记录的不同的克尔效应，以便在具有设计波长的光的反射和透射之间引起所期望的变化，根据绝对标准仅具有相对较低的克尔活性的材料足够作为至少一个谐振器中的克尔活性材料。但是，这绝不排除使用具有高克尔活性(即具有较高非线性折射率)的材料。

如反射器那样，谐振器中的至少一个另外的谐振器也可以至少主要由非克尔活性材料构造，使得其具有n(p)＝n₀(p)+I·n₂(p)的折射率，其中，非线性折射率n₂(p)的量值是具有克尔活性材料的至少一个谐振器的非线性折射率n₂(i)的量值的至多一半，或甚至至多四分之一，或甚至至多八分之一。同样就绝对值而言，谐振器中的至少一个另外的谐振器的总折射率n(p)中的非线性折射率n₂(p)的量值可以与在反射器的非克尔活性材料的情况下等大，即小于或等于4.0×10^-16cm²/W，或小于或等于3.0×10^-16cm²/W，或小于或等于2.0×10^-16cm²/W。

通常在根据本发明的光学元件中，在反射器之间不仅布置至少两个谐振器，而且布置三个、四个或五个谐振器。原则上，谐振器的数量也可以更大。由此，光学元件的整体构造却更加复杂，其中，这种复杂性仅在很少的情况下由于以此实现光学元件的光学特性的改善而值得。

具体地在根据本发明的光学元件的情况下能够使用的至少一个谐振器的克尔活性材料，应列举二氧化钛(TiO₂)。谐振器中的至少一个另外的谐振器的非克尔活性材料可以基本上由Ta₂O₅或其他金属氧化物组成。二氧化硅(SiO₂)适合作为反射器的低折射的非克尔活性材料，而Ta₂O₅或其他金属氧化物可以用作反射器的高折射的非克尔活性材料。这些材料可以在谐振器中无损耗地暴露于激光的高强度中，在该谐振器中布置有钛蓝宝石晶体(Titansaphirkristall)作为激光活性材料。

如已经提及的那样，在根据本发明的光学元件中，在至少一个谐振器中也可以使用克尔活性材料，该克尔活性材料就绝对值而言仅具有低的克尔活性。然而，高的克尔活性——即克尔活性材料的非线性折射率n₂的高量值，该克尔活性材料具有取决于光(8)的强度的总折射率n_Kerr＝n₀+I·n₂——可能是有利的。该量值|n₂|例如可以大于或等于1×10^-14cm²/W，或者也可以大于或等于1×10^-12cm²/W，或者甚至可以大于或等于1×10^-10cm²/W，或者甚至可以大于或等于1×10^-8cm²/W，或者甚至可以大于或等于1×10^-6cm²/W。因此，量值|n₂|尤其可以比在EP 3 217 489 A1中被视为有意义的量值(为此设置10^-12cm²/W的极限)大得多。由于少量的且通常限于单个谐振器的克尔活性材料的数量，即使基本上随着发生的克尔效应而增加，在新的根据本发明的元件中所吸收的光能以及所导致的光学元件的发热仍保持得少。

克尔活性材料的总折射率n_kerr中的以上提及的高的和非常高的非线性折射率n₂例如能够通过聚合物和/或通过掺杂纳米颗粒来实现。如此，谐振器中的至少一个的克尔活性材料可以是聚合物和/或掺杂有具有至少一种金属或半导体的纳米颗粒。在此应注意，在本申请中术语“半导体”参照材料的化学成分，从而半导体例如可以是GaAs。

纳米颗粒——克尔活性材料中掺杂有所述纳米颗粒并且所述纳米颗粒对其克尔活性具有增加作用——尤其可以具有1至100nm范围内的颗粒尺寸，和/或至少主要由金、银、铂、钯或铜(即贵金属)构造。在此，不能够确定纳米颗粒通过怎样的机制增加克尔活性材料的克尔活性。无论如何可以证明纳米颗粒对克尔活性的增加作用。

在通过交替的折射率变化实现的反射器之间的谐振器中使用克尔活性材料(该克尔活性材料基本上是聚合物和/或掺杂有纳米颗粒，以便具有高的克尔活性)可以视为独立的发明，这与是否设置多个不同强度的克尔活性反射器无关。

为了应用根据本发明的光学元件已经实施：充分利用沿光轴入射的具有设计波长的光的强度I的提高可以要么降低要么提高光学元件在围绕设计波长的通带(Durchlassband)中的透射率。如此，光学元件尤其可以用作光学开关，该光学开关根据沿光轴入射的具有通带中的波长的光的强度在透射与反射之间进行切换。

如果随着入射光的强度增加进行从透射到反射的切换，则由此可以实现激光谐振器中的模式耦合或Q开关。通过从反射切换到透射，例如可以向上限制激光谐振器中的光的强度，或者可以从激光谐振器耦合输出单个高能量的脉冲。

由权利要求、说明书和附图得到本发明的有利的扩展方案。在说明书中提及的特征的优点以及多个特征的组合仅仅是示例性的，并且可以替代地或累积地产生作用，而不是必须强制性地实现根据本发明的实施方式的优点。在不会由此改变所附的权利要求的主题的情况下，在原始申请文件和专利的公开内容方面适用以下内容：从附图可以得出其他特征，尤其是所示出的几何形状，以及多个部件彼此之间的相对尺寸，以及多个部件的相对布置和有效连接。与权利要求的所选择的引用不同，也能够实现并以此激励本发明的不同实施方式的特征的组合或不同的权利要求的特征的组合。这也涉及在单独的附图中示出或在说明书中提及的这些特征。这些特征也可以与不同权利要求的特征进行组合。对于本发明的其他实施方式同样可以省去在权利要求中实现的特征。

在权利要求和说明书中提及的特征在数量方面应如此理解：在没有明确地使用副词“至少”的情况下，需要恰好存在这个数量，或比所提及的数量更多的数量。例如如果涉及“元件”，则应理解为存在恰好一个元件、两个元件或多个元件。在权利要求中实现的特征可以通过其他特征来补充，或者是具有相应的光学元件或其应用的唯一的特征。

权利要求中包含的附图标记不表示对通过权利要求保护的对象的范围的限制。附图标记仅用于使权利要求更容易理解的目的。

附图说明

以下参考附图中示出的优选实施例进一步阐述和描述本发明。

图1高度示意性地示出根据本发明的光学元件的实施方式；

图2示出根据本发明的光学元件的第一

具体实施方式

的频谱特性的变化；

图3示出根据本发明的光学元件的第一实际实施方式的强度相关的透射测量的结果，如基于图2的那样；

图4示出光学元件的第一实际实施方式的第一变型方案的频谱特性的变化，如基于图2的那样；

图5示出根据本发明的光学元件的第一实际实施方式的第二变型方案的频谱特性的变化，如基于图2的那样；

图6示出根据本发明的光学元件的第一实际实施方式的第二变型方案的场强分布的变化，其伴随着根据图5的频谱特性的变化；

图7示出根据本发明的光学元件的第二实际实施方式的频谱特性的变化；

图8高度示意性地说明根据本发明的光学元件在激光谐振器中的第一应用；

图9同样示意性地说明根据本发明的另一光学元件在激光谐振器中的另一应用，如图8那样。

具体实施方式

在图1中示意性地说明的根据本发明的光学元件1具有彼此相继的层2至5，其中，在各两个直接彼此相继的层2与3、3与2、2与4、4与2、2与5、以及5与2之间分别构造在此由于层2至5的不同的折射率而跳跃式的折射率变化6。折射率变化6沿光轴7彼此相继，并且对于沿光轴7入射的具有波长λ的光8以确定的间隔设置，使得设备1的沿光轴7彼此相继的多个区域9至11、13和14满足不同的功能。在三个区域9、10和11中，折射率变化之间的间隔等于λ/4，也就是说，层2和3的光学厚度分别是设计波长λ的四分之一。区域9、10和11由此构造用于光8的反射器12。在反射器12中的各两个之间，在两个区域13和14中构造有用于具有设计波长λ的光8的谐振器15。在此，位于这些区域13和14中的层4和5的相应的光学层厚度是λ/2或是λ/2的整数倍。原则上，通过具有相同光学层厚度的层4和5可以构造光学元件1的所有谐振器15。然而，谐振器15并不完全相同。更确切地说，这些谐振器的材料的克尔活性和/或在谐振器的区域13和14中光8的得出强度I_Res不同，使得在区域13和14中产生明显不同的克尔效应。具体地，光学元件1的谐振器15中的至少两个的总折射率n(i)＝n₀(i)+I_Res(i)·n₂(i)中的非线性分量I_Res(i)·n₂(i)的量值相差两个非线性分量I_Res(i)·n₂(i)中的较小者的至少50％。在此，I_Res(i)是在相应反射器15的区域13、14中光8的已经提及的得出强度，而n₂(i)是相应的谐振器的非线性折射率。

由于随着光8的强度I增加在区域13和14中产生不同的克尔效应，谐振器15不同地失调，或如果所述谐振器在光8的较低强度I的情况下彼此失调，则所述谐振器彼此调谐。以这种方式，对于具有设计波长λ的光8，光学元件1的光学特性随着强度的增加在透射和反射之间变化，当所有谐振器15在相应的强度I下调谐到设计波长λ时产生该透射，在该反射的情况下谐振器中的至少一个、但不是所有谐振器15关于设计波长λ相同程度地失调。

图2示出根据本发明的光学元件1的第一实际实施方式的频谱特性的变化，光学元件具有总共97个层2至5，这些层构造六个反射器12和布置在这些反射器之间的五个谐振器15。在此示出仅在中间的谐振器15中出现的克尔效应的影响。曲线16示出中间的谐振器的区域中的折射率不发生变化的情况下的初始情况。曲线17示出在中间的谐振器的区域中的折射率n(i)变化0.35％的影响，而曲线18示出在中间的谐振器的区域中的折射率n(i)变化1％的影响。随着中间的谐振器的区域中的折射率变化，更确切地说在围绕设计波长λ的一个相对较宽的通带19中，透射率从初始的超过95％下降到30％以下。在1064nm的设计波长λ处，随着中间的谐振器的区域中的折射率n(i)变化0.35％，透射率从99.9％下降至76.2％，而随着中间的谐振器的区域中的折射率n(i)变化1％，透射率下降至27.8％。

图3示出根据本发明的光学元件1的第一实际实施方式的强度相关的透射测量的结果，如基于图2的那样，即随着中间的谐振器15中的光8的强度选择性增加的克尔效应。但是，在此执行透射测量的光学元件1设计用于1030nm的设计波长λ。可以看出，如具有1030nm的设计波长λ和350fs的脉冲持续时间的激光脉冲那样，在能量密度增大时，由光学元件1透射的部分越来越小。

图4示出在折射率在根据图1的第二谐振器中在光8的入射方向上变化0.35％或1％时产生的光学元件的频谱特性的相应的变化，该光学元件具有97个层(包括五个谐振器)。在图2中可以看出的在较高波长下的透射的次级最大值不会出现。在此，在1064nm的设计波长λ下，随着第二谐振器的区域中的折射率n(i)变化0.35％，透射率从99.9％下降至81.4％，而随着第二谐振器的区域中的折射率n(i)变化1％，透射率下降至34.7％。

图5再次基于具有97个层(包括五个谐振器)的光学元件1并且示出在第二和第四谐振器中的折射率发生变化时的效应。在此，对于围绕设计波长λ的通带19的长波部分的透射率几乎下降到零。具体地，在1064nm的设计波长λ下，随着第二和第四谐振器的区域中的折射率n(i)变化0.35％，透射率从99.9％下降至52.4％，而随着第二和第四谐振器的区域中的折射率n(i)变化1％，透射率下降至11.7％。相反，在谐振器2和4中的折射率变化1％时，在更高波长下的另一窄带宽的通带20中(其中光学元件1首先被完全反射)出现超过95％的透射率。在根据图1的光学元件1的应用中，可以有针对性地利用通带19的一部分中的以及其他通带20中的透射率的骤降(Einbruch)。

图6示出具有97个层(包括五个谐振器)的光学元件1的场强分布的变化，这伴随着根据图5的频谱特性的变化而发生。在此，曲线29相应于没有克尔效应时光学元件1上的场强分布，而曲线30和曲线31相应于第二和第四谐振器的区域中的折射率n(i)变化0.35％或1％时的场强分布。场强分布分别在谐振器15的区域中具有局部最大值。随着克尔效应的增加，即第二和第四谐振器的区域中折射率n(i)的变化增加，场强集中在层结构的左侧区域上，这相应于从左侧入射的光8的下降的透射率以及相应增加的反射率。

图7示出具有总共59个层2至5的另一根据本发明的光学元件1的频谱特性的变化，这些层在四个反射器4之间构造三个谐振器15。曲线21示出初始情况，在该初始情况中所有谐振器15都被调谐到设计波长λ。产生围绕设计波长λ的通带22。如果所有反射器15的折射率变化(即增加)1％，则产生由曲线23示出的透射率T随波长的变化过程。该曲线意味着通带22纯粹地移位到更大波长处的相同宽度的通带24。反之，如果在第一或第二谐振器中有选择地使折射率变化1％，则得到根据曲线25和26的几乎相同的透射率随波长的变化过程。这些曲线意味着，在不进行移位的情况下，原始通带22中的反射率显著下降。反之，如果在中间谐振器中使折射率有选择地变化1％，则得到曲线27，这意味着通带22中的和附加的窄带宽的通带28中的透射率还会更强烈地下降。

图8高度示意性地示出构造在镜33和光学元件1之间的激光谐振器32。在激光谐振器32中布置有借助泵浦光源35泵浦的激光活性材料34。在谐振器中的光8的强度低的情况下，光学元件1在此用作端面镜(Endspiegel)，当光8的强度在光学元件1的设计波长处超过预给定强度时，该光学元件变得透明。

图9说明光学元件1在激光谐振器32中的另一应用，在此该激光谐振器构造在镜33与半透明镜36之间。在此，光学元件1用作模式耦合器或Q开关，仅当光8在谐振器32的受光限制的且容纳光学活性材料34的部分中在设计波长超过一定的最小强度时，该光学元件才会变得透明。

附图标记列表

1 光学元件

2 层

3 层

4 层

5 层

6 折射率变化

7 光轴

8 光

9 区域

10 区域

11 区域

12 反射器

13 区域

14 区域

15 谐振器

16 曲线

17 曲线

18 曲线

19 通带

20 其他通带

21 曲线

22 通带

23 曲线

24 经移位的通带

25 曲线

26 曲线

27 曲线

28 窄带宽的通带

29 曲线

30 曲线

31 曲线

32 激光谐振器

33 端面镜

34 激光材料

35 泵浦光源

36 半透明镜

λ 设计波长