DE102007017591B4

DE102007017591B4 - Laser und Verfahren zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung

Info

Publication number: DE102007017591B4
Application number: DE102007017591.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hollemann Günter; Dr. Heist Peter; Matthias Hoffmann
Original assignee: Jenoptik Laser GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2027-04-14
Also published as: US20080253407A1; JP5320616B2; DE102007017591A1; JP2008263202A

Abstract

Laser zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung, mit
einem Resonator (3),
einem im Resonator (3) angeordneten laseraktiven Medium (6),
einem im Resonator (3) angeordneten akustooptischen Modulator (7), der zur Einstellung der Resonatorgüte in einen ersten und einen zweiten Zustand bringbar ist, wobei die Resonatorgüte im ersten Zustand niedriger ist als im zweiten Zustand,
und mit einer Steuereinheit (11) zur Ansteuerung des Modulators (7),
wobei die Steuereinheit (11) ein in einem der beiden Zustände an den Modulator (7) anzulegendes Hochfrequenzsignal (S_HF), um ein vorbestimmtes Schallfeld im Modulator (7) zu erzeugen, und ein Schaltsignal (S_Schalt), um den Modulator (7) periodisch zwischen den beiden Zuständen umzuschalten, phasenstarr koppelt, wobei
die Steuereinheit (11) sowohl das Hochfrequenzsignal (S_HF) als auch das Schaltsignal (S_Schalt) von einem einzigen Referenzsignal (S_Ref) mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz (f_ref) ableitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laser und ein Verfahren zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung.
Aus DE3201620A1 ist ein Laser zur Erzeugung einer gepulsten Laserstrahlung bekannt, bei welchem eine Synchronisation der Lasersteuerimpulse mit einem HF-Oszillator zum Betrieb eines akustooptischen Güteschalters vorgesehen ist. Dazu wird die Phase des HF Signals mit einem Folgefrequenzoszillator mittels einer Synchronisiereinrichtung synchronisiert. Zusätzlich sind diverse Torschaltungen vorgesehen. Die Schaltung ist aufwändig. Aus DE102004035228A1 ist ein gütegeschalteter Laser bekannt, bei welchem ebenfalls ein Schaltgenerator und ein HF- Oszillator unabhängig betrieben und hernach synchronisiert werden.
Hierfür wird häufig ein gütegeschaltetes Regime eingesetzt, bei dem die Resonatorgüte periodisch zwischen einer niedrigen Güte und einer hohen Güte umgeschaltet wird. Für eine solche Güteschaltung wird in dem Resonator ein Modulator vorgesehen.
Der Modulator kann beispielsweise als Pockelszelle ausgebildet sein, mit der man durch Anlegen einer Hochspannung die Polarisationsrichtung der Strahlung im Resonator beeinflussen und damit die gewünschte Güteschaltung erreichen kann. Mit einer Pockelszelle sind sehr gute Puls-zu-Puls-Stabilitäten erreichbar. Jedoch ist eine aufwendige Ansteuerelektronik zum schnellen Schalten der notwendigen Hochspannung (im Bereich von einigen kV) für die Pockelszelle notwendig. Diese Ansteuerelektronik führt auch zu einer relativ geringen Zuverlässigkeit gerade bei industriellen Anwendungen.
Wenn man als Modulator einen akustooptischen Modulator einsetzt, reicht eine hochfrequente Kleinsignalspannung, um den Modulator zu betreiben, so daß die Zuverlässigkeit des Lasers steigt. Jedoch tritt eine Puls-zu-Puls-Schwankung der Intensität und/oder Energie von bis zu 5 % auf. Für viele Anwendungen werden aber Puls-zu-Puls-Schwankungen von Intensität und Energie von kleiner als 1 % gefordert.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen Laser zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung bereitzustellen, der eine hohe Zuverlässigkeit und eine sehr geringe Puls-zu-Puls-Schwankung von Intensität und Energie aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Laserresonator zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung, mit einem Resonator, einem im Resonator angeordneten laseraktiven Medium, einem im Resonator angeordneten akustooptischen Modulator, der zur Einstellung der Resonatorgüte in einen ersten und einen zweiten Zustand bringbar ist, wobei die Resonatorgüte im ersten Zustand niedriger ist als im zweiten Zustand, und mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Modulators, wobei die Steuereinheit ein in einem der beiden Zustände an den Modulator anzulegendes Hochfrequenzsignal, um ein vorbestimmtes Schallfeld im Modulator zu erzeugen, und ein Schaltsignal, um den Modulator periodisch zwischen den beiden Zuständen umzuschalten, phasenstarr koppelt.
Durch die phasenstarre Kopplung des Hochfrequenzsignals mit dem Schaltsignal wird vorteilhaft erreicht, daß die tatsächlichen Schaltdauern zeitlich stabil, d.h. von Schaltzyklus zu Schaltzyklus von gleicher, jeweils konstanter Dauer sind, selbst wenn ein Schalten des Hochfrequenzsignals nur bei einem Nulldurchgang erfolgt, wie dies bei akustooptischen Modulatoren üblich ist. Dadurch kann eine ausgezeichnete Puls-zu-Puls-Stabilität erreicht werden.
Bei dem Laser kann das Schaltsignal abwechselnd erste Schaltflanken, um den Modulator vom zweiten in den ersten Zustand zu schalten, und zweite Schaltflanken aufweisen, um den Modulator vom ersten Zustand in den zweiten zu schalten, wobei die Steuereinheit sowohl die ersten Schaltflanken als auch die zweiten Schaltflanken phasenstarr mit dem Hochfrequenzsignal koppelt. Damit sind über die Schaltflanken die für die Pulserzeugung relevanten Zeitdauern der beiden Zustände absolut stabil und es treten keine unerwünschten Puls-zu-Puls-Schwankungen auf.
Die Steuereinheit leitet sowohl das Hochfrequenzsignal als auch das Schaltsignal von einem einzigen Referenzsignal mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz ab. Damit wird auf einfache Art und Weise die gewünschte phasenstarre Kopplung erreicht.
Insbesondere kann man das Referenzsignal durch einen einzigen hochstabilen Frequenzgenerator erzeugen, so daß nur ein Frequenzgenerator notwendig ist, um das gewünschte Hochfrequenzsignal sowie das Schaltsignal zu erzeugen.
Bei dem Frequenzgenerator kann es sich beispielsweise um den Frequenzgenerator handeln, der in der Ansteuerelektronik eines akustooptischen Modulators üblicherweise vorgesehen ist. Natürlich ist es auch möglich, einen separaten Frequenzgenerator einzusetzen.
Die Referenzfrequenz kann der Frequenz des Hochfrequenzsignals entsprechen. In diesem Fall ist keine Änderung der Frequenz zur Erzeugung des Hochfrequenzsignals notwendig.
Die Referenzfrequenz kann auch verschieden sein von der Frequenz des Hochfrequenzsignals, wobei in diesem Fall eine geeignete elektronische Schaltung (Frequenzteiler oder -vervielfacher = Frequenzwandler) für die Erzeugung der für den Modulator benötigten Hochfrequenz vorgesehen ist.
Ebenso kann die Referenzfrequenz mittels einem Frequenzteiler bzw. -vervielfacher geteilt oder vervielfacht werden zur Erzeugung eines hochfrequenten Signals, aus dem wiederum das Schaltsignal gewonnen wird. Der Frequenzteiler bzw. -vervielfacher (Schaltreferenzsignal) kann Bestandteil des Lasers sein.
Die gewünschten Schaltdauern für den ersten und zweiten Zustand sind in jedem Fall frei wählbar. Beispielsweise kann der Takt des Schaltreferenzsignals quasi gezählt werden, um daraus die Schaltzeitpunkte des Schaltsignals (bzw. Zeitpunkte der Schaltflanken des Schaltsignals) zu ermitteln, wobei dann die kleinste Schrittweite durch die reziproke Frequenz des Schaltreferenzsignals bzw. dessen Periodendauer gegeben ist.
Der Laser kann ferner eine Pumplichtquelle aufweisen, die das laseraktive Medium im Dauerstrichbetrieb pumpt. Es ist jedoch auch jede andere Art des Pumpens des laseraktiven Mediums möglich.
Die Steuereinheit kann insbesondere auch noch die Funktionen durchführen, die zum Betrieb des Lasers notwendig und dem Fachmann wohl bekannt sind.
Das laseraktive Medium kann beispielsweise ein kristalliner Festkörper sein. Es kann z.B. Nd:YAG, Yb:YAG oder Nd:YVO4 als Material verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Laser kann mit äußerst geringen Puls-zu-Puls-Schwankungen der Leistung und/oder Energie betrieben werden, selbst wenn die Pulswiederholfrequenz deutlich größer ist als die reziproke Fluoreszenzlebensdauer des oberen Laserniveaus. Gerade bei einem solchen Betrieb treten üblicherweise große Puls-zu-Puls-Schwankungen auf, die bei dem erfindungsgemäßen Laser nicht mehr vorhanden sind. So kann der Laser, wenn er als Lasermedium Nd:YVO4 aufweist, selbst bei Pulswiederholfrequenzen von oberhalb 100 kHz mit ausgezeichneter Puls-zu-Puls-Stabilität betrieben werden. Bei Yb:YAG als laseraktives Medium ist ein stabiler Betrieb selbst bei Pulswiederholungsfrequenzen von größer als 10 kHz möglich.
Der erfindungsgemäße Laser kann beispielsweise im gütegeschalteten Regime verwendet werden, bei dem im Zustand hoher Güte der gewünschte Laserpuls erzeugt wird. Es ist jedoch auch möglich, den erfindungsgemäßen Laser im Cavity-Dumping-Regime zu betreiben, bei dem im Zustand hoher Güte keine Laserstrahlung ausgekoppelt wird, sondern der Resonator als geschlossener Resonator betrieben wird, um eine starke Oszillation aufzubauen. Im Zustand niedriger Güte wird der Resonator schnell entleert, so daß der gewünschte Laserpuls ausgekoppelt wird.
Typische Pulslängen liegen im ns-Bereich bis µs-Bereich, wobei insbesondere Pulslängen von 10 - 1000 ns erzeugt werden.
Es wird ferner ein Verfahren zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung bei einem Laser mit einem Resonator, einem im Resonator angeordneten laseraktiven Medium, einem im Resonator angeordneten akustooptischen Modulator, der zur Einstellung der Resonatorgüte in einen ersten und einen zweiten Zustand bringbar ist, wobei die Resonatorgüte im ersten Zustand niedriger ist als im zweiten Zustand, bereitgestellt, wobei zur Erzeugung der gepulsten Laserstrahlung der Modulator in Abhängigkeit eines Schaltsignals periodisch zwischen den beiden Zuständen umgeschaltet und an den Modulator in einem der beiden Zustände ein vorbestimmtes Hochfrequenzsignal angelegt wird, um ein Schallfeld im Modulator zu erzeugen, wobei das Hochfrequenzsignal und das Schaltsignal phasenstarr gekoppelt werden.
Durch die phasenstarre Kopplung von Hochfrequenzsignal und Schaltsignal werden unerwünschte Puls-zu-Puls-Schwankungen unterdrückt.
Bei dem Verfahren kann das Schaltsignal abwechselnd erste Schaltflanken, um den Modulator vom zweiten in den ersten Zustand zu schalten, und zweite Schaltflanken aufweisen, um den Modulator vom ersten Zustand in den zweiten Zustand zu schalten, wobei sowohl die ersten Schaltflanken als auch die zweiten Schaltflanken phasenstarr mit dem Hochfrequenzsignal gekoppelt werden.
Durch diese phasenstarre Kopplung können die tatsächlichen Ein- und Ausschaltzeitdauern des akustooptischen Modulators äußerst stabil umgesetzt werden, so daß keine Puls-zu-Puls-Schwankungen hervorgerufen werden.
Bei dem Verfahren wird sowohl das Hochfrequenzsignal als auch das Schaltsignal von einem einzigen Referenzsignal mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz abgeleitet. In dieser Art und Weise ist es äußerst einfach möglich, die phasenstarre Kopplung zu erzielen. Insbesondere muß auch nur ein einziger Frequenzgenerator vorgesehen werden, um das notwendige einzige Referenzsignal zeitstabil zu erzeugen.
Insbesondere kann die Referenzfrequenz der Frequenz des Hochfrequenzsignals entsprechen. In diesem Fall kann man beispielsweise den Frequenzgenerator, der bei der Ansteuerelektronik eines akustooptischen Modulators üblicherweise enthalten ist, als Frequenzgenerator zur Erzeugung des Referenzsignals verwenden.
Die Referenzfrequenz kann auch verschieden sein von der Frequenz des Hochfrequenzsignals, wobei in diesem Fall eine Frequenzteilung oder -vervielfachung zur Erzeugung des Hochfrequenzsignals für den Modulator durchgeführt wird.
Ferner kann die Referenzfrequenz geteilt oder vervielfacht werden, um ein hochfrequentes Signal (Schaltreferenzsignal) zu erzeugen, aus dem wieder nur das Schaltsignal gewonnen wird.
Somit sind in jedem Fall die Schaltdauern für den ersten und zweiten Zustand frei wählbar. Wenn die Schaltdauer des Schaltsignals durch Zählen des Taktes des Schaltreferenzsignals ermittelt wird, ist die kleinste Schrittdauer (für die Schaltdauer) durch die reziproke Frequenz des Schaltreferenzsignals bzw. dessen Periodendauer gegeben.
Das laseraktive Medium kann optisch im Dauerstrichbetrieb gepumpt werden. Es ist jedoch auch jede andere Art des Pumpens des laseraktiven Mediums möglich.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung;
2 eine Darstellung zur Erläuterung der phasenstarren Kopplung des Schaltsignals mit dem Hochfrequenzsignal sowie der Ein- und Ausschaltzeiten des akustooptischen Modulators
3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers, und
4 eine Darstellung zur Erläuterung der bei einem herkömmlichen Laser mit akustooptischem Modulator auftretenden Puls-zu-Puls-Schwankungen.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt der Laser 1 zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung 2 einen Resonator 3, der hier durch einen hochreflektiven Endspiegel 4 sowie einen Auskoppelspiegel 5 gebildet ist.
Im Resonator 3 sind ein laseraktives Medium 6 (das z.B. ein kristalliner Festkörper ist) und ein akustooptischer Modulator 7 angeordnet. Optional kann ferner im Resonator 3 beispielsweise ein nicht-lineares optisches Element 8 zur Frequenzvervielfachung angeordnet sein. Das Element 8 ist hier gestrichelt eingezeichnet.
Zum Pumpen des laseraktiven Mediums 6 ist eine Pumplichtquelle 9 (z.B. ein Diodenlaser) vorgesehen, die das laseraktive Medium 6 im Dauerstrichbetrieb pumpt, wie durch den Pfeil 10 angedeutet ist.
Der Laser umfaßt ferner eine Steuereinheit 11, die einen hochstabilen Frequenzgenerator 12, einen Hochfrequenzverstärker 13 sowie einen Schaltflankengenerator 14 enthält.
Der Laser 1 wird mittels des akustooptischen Modulators 7 im gütegeschalteten Regime betrieben, um die gewünschten Laserpulse zu erzeugen. Dazu erzeugt der Frequenzgenerator 12 der Steuereinheit 11 ein Referenzsignal S_Ref , das eine vorbestimmte Referenzfrequenz f_ref aufweist, die hier beispielsweise 30 MHz beträgt. Das Referenzsignal S_Ref wird sowohl an den Hochfrequenzverstärker 13 als auch an den Schaltflankengenerator 14 angelegt, wobei daraus, wie nachfolgend noch beschrieben wird, im Hochfrequenzverstärker 13 ein Hochfrequenzsignal S_HF und im Schaltflankengenerator 14 ein Schaltreferenzsignal S_SR erzeugt wird.
Der Hochfrequenzverstärker 13 verstärkt das Referenzsignal S_Ref und erzeugt somit das gewünschte Hochfrequenzsignal S_HF , das, wenn es an den akustooptischen Modulator 7 angelegt wird, dazu führt, daß ein vorbestimmtes Schallfeld im Modulator 7 erzeugt wird. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel koppelt der akustooptische Modulator bei angelegtem Hochfrequenzsignal S_HF Strahlung aus dem Resonator 3 aus, so daß die Resonatorgüte niedrig ist. Wenn kein Hochfrequenzsignal S_HF am akustooptischen Modultor 7 angelegt ist, wird keine Strahlung ausgekoppelt, so daß die Resonatorgüte höher ist.
Das Ein- und Ausschalten des an den akustooptischen Modulator 7 angelegten Hochfrequenzsignals S_HF kann systembedingt (aus technisch-physikalischen Gründen) nur zu den Zeitpunkten erfolgen, bei denen die Spannung des Hochfrequenzsignals S_HF gerade Null ist. Akustooptische Modulatoren werden daher im allgemeinen bei einer ganz bestimmten Phasenlage, nämlich dem sogenannten Nulldurchgang geschaltet.
Das Hochfrequenzsignal S_HF wird in Abhängigkeit des Schaltsignals S_Schalt , das im Schaltflankengenerator 14 auf der Basis des Schaltreferenzsignals S_SR erzeugt wird, an den akustooptischen Modulator 7 angelegt. Wenn das Schaltsignal S_Schalt von niedrig (L) auf hoch (H) wechselt (Einschaltflanke F1), wie in 2 gezeigt ist, wird das Hochfrequenzsignal S_HF beim nächsten Nulldurchgang des Hochfrequenzsignals S_HF an den akustooptischen Modulator 7 angelegt, so daß der akustooptische Modulator 7 in seinem ersten Zustand Z1 ist, bei dem die Resonatorgüte gering ist. In 2 sind dazu die tatsächlichen Zeitdauern T1, T2, während denen das Hochfrequenzsignal S_HF am Modulator 7 anliegt (T1) und nicht anliegt (T2), als Signal 15 eingezeichnet.
Wenn das Schaltsignal S_Schalt danach auf niedrig (L) umgeschaltet wird (Ausschaltflanke F2), wird das Hochfrequenzsignal S_HF beim nächsten Nulldurchgang des Hochfrequenzsignals S_HF nicht (mehr) an den akustooptischen Modulator 7 angelegt, so daß die Resonatorgüte höher ist (zweiter Zustand Z2 des Modulators 7), wodurch dann in bekannter Weise ein Laserpuls P erzeugt wird, der in 2 gestrichelt eingezeichnet ist.
Danach folgt wieder eine Einschaltflanke F1. Die Zeitdauer zwischen einer Einschaltflanke F1 und der nachfolgenden Ausschaltflanke F2 beträgt T1' und die Zeitdauer zwischen einer Ausschaltflanke F2 und der nachfolgenden Einschaltflanke F1 beträgt T2'. Wie in 2 angedeutet ist, sind die Zeitdauern T1 und T2 der beiden Zustände der Güte des Resonators 3 verschieden von den Zeitdauern T1' und T2'. Jedoch sind die Zeitdauern T1 und T2, wie nachfolgend noch erläutert wird, von Schaltzyklus zu Schaltzyklus gleich, so daß die unerwünschten Puls-zu-Puls-Schwankungen nicht mehr auftreten.
Das Schaltsignal S_Schalt wird aus dem periodischen Takt des Schaltreferenzsignals S_SR , das hier dem des Referenzsignals S_Ref entspricht, erzeugt, wobei die Abstände (T1' und T2') zwischen den Schaltflanken F1, F2 des Schaltsignals S_Schalt so gewählt werden, daß die gewünschte Pulswiederholfrequenz f_rep erreicht wird. Die Pulswiederholfrequenz ist hier der Kehrwert der Summe der Zeitdauern T1 und T2 (2). Sie liegt abhängig vom Lasertyp und der Anwendung im Kilohertzbereich (also 1 bis einige 100 kHz).
Da sowohl das Schaltsignal S_Schalt als auch das Hochfrequenzsignal S_HF von dem gleichen Referenzsignal S_Ref abgeleitet werden, sind das Schaltsignal S_Schalt und das Hochfrequenzsignal S_HF phasenstarr miteinander gekoppelt.
Damit wird vorteilhaft erreicht, daß auch die Einschaltflanken bzw. erste Schaltflanken F1 und die Ausschaltflanken bzw. zweite Schaltflanken F2 phasenstarr mit dem Hochfrequenzsignal S_HF gekoppelt sind, so daß die Zeitdauern T1 und T2 äußerst stabil sind und keine Puls-zu-Puls-Schwankungen auftreten. Obwohl die Zeitdauer T1' ungleich T1 und T2' ungleich T2 ist, wird durch die phasenstarre Kopplung erreicht, daß T1 und T2 (also die tatsächlichen Schaltzeiten) von Schaltzyklus zu Schaltzyklus immer gleich sind. Selbst wenn die Phase zwischen dem Schaltsignal S_Schalt und dem Hochfrequenzsignal S_HF nicht Null betragen sollte, wovon in 2 ausgegangen wird, ist sie durch die phasenstarre Kopplung der beiden Signale konstant, so daß die Schaltflanken F1 und F2 des Schaltsignals S_Schalt das Hochfrequenzsignal S_HF immer bei gleicher Phasenlage schalten.
Die erfindungsgemäße phasenstarre Kopplung des Schaltsignals S_Schalt und des Hochfrequenzsignals S_HF führt somit zu einer Minimierung des unerwünschten zeitlichen Jitters, obwohl, wie bereits erwähnt, ein Hochfrequenzverstärker 13 für akustooptische Modulatoren in der Regel ein Aus- oder Einschalten nur bei ganz bestimmter Phasenlage des Hochfrequenzsignals S_HF (bevorzugt Nulldurchgang) zuläßt.
In 4 sind in gleicher Weise wie in 2 das Hochfrequenzsignal S_HF , ein angelegtes Schaltsignal S_Schalt' mit den Zeitdauern T3 und T4 sowie ein Signal 15', das die tatsächlichen Zeitdauern der beiden Zustände Z1 und Z2 anzeigt, eingezeichnet. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß das angelegte Schaltsignal S_Schalt' , wie bisher im Stand der Technik üblich, nicht phasenstarr mit dem Hochfrequenzsignal S_HF gekoppelt ist, da das Schaltsignal S_Schalt' von dem Referenzsignal eines separaten Frequenzgenerators (nicht gezeigt) abgeleitet ist. Dies führt dann dazu, daß die Schaltflanken des Schaltsignals S_Schalt' das Hochfrequenzsignal S_HF bei verschiedenen Phasenlagen treffen, wodurch sich die tatsächlichen Schaltzeitpunkte des Modulators 7 verschieben und somit die Zeitdauern T5, T6; T7, T8 und T9, T10 von Pulserzeugung zu Pulserzeugung variieren. Daraus resultiert ein unerwünschtes zeitliches Jitter, das maximal so groß wie die Periodendauer des Hochfrequenzsignals S_HF ist. Dieser zeitliche Jitter kann gemäß der erfindungsgemäßen phasenstarren Kopplung von Hochfrequenzsignal S _{HF_} und Schaltsignal S_Schalt minimiert werden.
In 3 ist eine Abwandlung des Lasers von 1 dargestellt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Im Unterschied zu der Ausführungsform von 1 ist bei dem Laser von 3 zwischen dem Frequenzgenerator 12 und dem Hochfrequenzverstärker 13 ein erster Frequenzwandler 16 und zwischen dem Frequenzgenerator 12 und dem Schaltflankengenerator 14 ein zweiter Frequenzwandler 17 vorgesehen. Dadurch ist es möglich, daß die Frequenz für das Hochfrequenzsignal S_HF sowie die Frequenz für das Schaltreferenzsignal S_SR und damit für das Schaltsignal S_Schalt unabhängig voneinander und verschieden von der Frequenz des Referenzsignals S_Ref gewählt werden können. Die beiden Frequenzwandler 16, 17 können die Frequenz des Referenzsignals S_Ref teilen oder vervielfachen.
Neben dem beschriebenen gütegeschalteten Regime zur Erzeugung der Pulse kann der erfindungsgemäße Laser auch im sogenannten Cavity-Dumping-Regime betrieben werden. Bei diesem Regime wird mittels dem Modulator 7 zwischen einem Zustand mit sehr hoher Güte, die sich beispielsweise durch nahezu 100 %-iger Reflexion aller Resonatorspiegel auszeichnet, und einem Zustand sehr hoher Auskopplung (geringer Güte), bei dem hohe Resonatorverluste auftreten, umgeschaltet. Die ausgekoppelte Laserstrahlung bildet den gewünschten Laserpuls.

Claims

Laser zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung, mit einem Resonator (3), einem im Resonator (3) angeordneten laseraktiven Medium (6), einem im Resonator (3) angeordneten akustooptischen Modulator (7), der zur Einstellung der Resonatorgüte in einen ersten und einen zweiten Zustand bringbar ist, wobei die Resonatorgüte im ersten Zustand niedriger ist als im zweiten Zustand, und mit einer Steuereinheit (11) zur Ansteuerung des Modulators (7), wobei die Steuereinheit (11) ein in einem der beiden Zustände an den Modulator (7) anzulegendes Hochfrequenzsignal (S_HF), um ein vorbestimmtes Schallfeld im Modulator (7) zu erzeugen, und ein Schaltsignal (S_Schalt), um den Modulator (7) periodisch zwischen den beiden Zuständen umzuschalten, phasenstarr koppelt, wobei die Steuereinheit (11) sowohl das Hochfrequenzsignal (S_HF) als auch das Schaltsignal (S_Schalt) von einem einzigen Referenzsignal (S_Ref) mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz (f_ref) ableitet.
Laser nach Anspruch 1, bei dem das Schaltsignal (S_Schalt) abwechselnd erste Schaltflanken (F1), um den Modulator (7) vom zweiten in den ersten Zustand zu schalten, und zweite Schaltflanken (F2) aufweist, um den Modulator (7) vom ersten Zustand in den zweiten Zustand zu schalten, wobei die Steuereinheit (11) sowohl die ersten Schaltflanken (F1) als auch die zweiten Schaltflanken (F2) phasenstarr mit dem Hochfrequenzsignal (S_HF) koppelt.
Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Laser einen Frequenzgenerator (12) umfaßt, der das Referenzsignal (S_Ref) erzeugt.
Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Laser einen ersten Frequenzwandler (16) enthält, der aus dem Referenzsignal (S_Ref) die Frequenz des Hochfrequenzsignals (S_HF) gewinnt.
Laser nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Laser einen zweiten Frequenzwandler (17) enthält, der aus dem Referenzsignal (S_Ref) die Frequenz eines Schaltreferenzsignals (S_SR) gewinnt, das zur Erzeugung des Schaltsignals (S_Schalt) eingesetzt wird.
Laser einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Referenzfrequenz (f_ref) der Frequenz des Hochfrequenzsignals (S_HF) entspricht.
Laser nach einem der obigen Ansprüche, mit einer Pumplichtquelle (9), die das laseraktive Medium (6) im Dauerstrichbetrieb pumpt.
Verfahren zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung bei einem Laser mit einem Resonator (3), einem im Resonator (3) angeordneten laseraktiven Medium (6), einem im Resonator (3) angeordneten akustooptischen Modulator (7), der zur Einstellung der Resonatorgüte in einen ersten und einen zweiten Zustand bringbar ist, wobei die Resonatorgüte im ersten Zustand niedriger ist als im zweiten Zustand, wobei zur Erzeugung der gepulsten Laserstrahlung der Modulator (3) in Abhängigkeit eines Schaltsignals (S_Schalt) periodisch zwischen den beiden Zuständen umgeschaltet und an den Modulator in einem der beiden Zustände ein vorbestimmtes Hochfrequenzsignal (S_HF) angelegt wird, um ein Schallfeld im Modulator (3) zu erzeugen, wobei das Hochfrequenzsignal (S_HF) und das Schaltsignal (S_Schalt) phasenstarr gekoppelt werden, wobei sowohl das Hochfrequenzsignal (S_HF) als auch das Schaltsignal (S_Schalt) von einem einzigen Referenzsignal (S_Ref) mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz (f_ref) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Schaltsignal (S_Schalt) abwechselnd erste Schaltflanken (F1), um den Modulator vom zweiten in den ersten Zustand zu schalten, und zweite Schaltflanken (F2) aufweist, um den Modulator (3) vom ersten Zustand in den zweiten Zustand zu schalten, wobei sowohl die ersten Schaltflanken (F1) als auch die zweiten Schaltflanken (F2) phasenstarr mit dem Hochfrequenzsignal (S_HF) gekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Frequenz des Hochfrequenzsignals (S_HF) durch Frequenzwandlung aus dem Referenzsignal (S_Ref) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem die Frequenz des Schaltsignals (S_Schalt) durch Frequenzwandlung aus dem Referenzsignal (S_Ref) abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das laseraktive Medium (6) optisch im Dauerstrichbetrieb gepumpt wird.