AT506600B1 - ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL REINFORCEMENT OF LIGHT PULSES - Google Patents

ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL REINFORCEMENT OF LIGHT PULSES Download PDF

Info

Publication number
AT506600B1
AT506600B1 AT6962008A AT6962008A AT506600B1 AT 506600 B1 AT506600 B1 AT 506600B1 AT 6962008 A AT6962008 A AT 6962008A AT 6962008 A AT6962008 A AT 6962008A AT 506600 B1 AT506600 B1 AT 506600B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
sagnac interferometer
loop
light pulses
subordinate
ground loop
Prior art date
Application number
AT6962008A
Other languages
German (de)
Other versions
AT506600A4 (en
Inventor
Stefan Dipl Ing Roither
Aart-Johannes Dr Verhoef
Oliver D Dr Muecke
Georg A Dr Reider
Audrius Dr Pugzlys
Andrius Dr Baltuska
Original Assignee
Univ Wien Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Wien Tech filed Critical Univ Wien Tech
Priority to AT6962008A priority Critical patent/AT506600B1/en
Priority to PCT/AT2009/000181 priority patent/WO2009132375A1/en
Application granted granted Critical
Publication of AT506600A4 publication Critical patent/AT506600A4/en
Publication of AT506600B1 publication Critical patent/AT506600B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H01S3/2325Multi-pass amplifiers, e.g. regenerative amplifiers
    • H01S3/2333Double-pass amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10076Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating using optical phase conjugation, e.g. phase conjugate reflection

Description

österreichisches Patentamt AT506 600 B1 2009-10-15Austrian Patent Office AT506 600 B1 2009-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optischen Verstärkung von Lichtpulsen.Description [0001] The invention relates to an arrangement for the optical amplification of light pulses.

[0002] Optische Verstärkung durch optisches Pumpen, z.B. mit intensiven Pumppulsen im Bereich von 10 ns bis 50 ns, und dadurch hervorgerufene stimulierte Emission findet sowohl im wissenschaftlichen als auch im technischen Bereich immer mehr Anwendung.Optical amplification by optical pumping, e.g. with intense pump pulses in the range of 10 ns to 50 ns, and stimulated emission caused thereby is used more and more in both the scientific and the technical field.

[0003] Das Hauptproblem bei der direkten optischen Verstärkung auf hohe Energien ist das Auftreten von parasitären Nichtlinearitäten (hohes B-Integral), welche die Energieskalierbarkeit begrenzen.The main problem with direct optical amplification to high energies is the occurrence of parasitic nonlinearities (high B integral) which limit energy scalability.

[0004] Einen Lösungsansatz, um zu hohe Leistungen in einem verstärkenden optischen Element zu gelangen, bietet die „Chirped Pulse Amplification"-Methode. Dabei wird das Spektrum eines kurzen Laserpulses, z.B. an einer Sequenz von Beugungsgittern gebeugt und auf diese Weise der Puls zeitlich gestreckt. Der nun deutlich längere Puls kann vergleichsweise einfach mit herkömmlichen Kristallen verstärkt und der verstärkte Puls mit Hilfe einer zweiten Sequenz von Beugungsgittern wieder komprimiert werden. Die Energie des Pulses bleibt dabei annähernd unverändert, was in einer deutlich höheren Pulsleistung resultiert. Durch Nichtlinearitäten in der Verstärkung sind auch in diesem Fall die erzielbaren Leistungen limitiert. Um dem entgegen zu wirken, wurden die Strahl- und Verstärkerkristallquerschnitte erhöht. Der erreichbaren Verstärkungsleistung sind aber auch hier durch die maximale thermische Belastbarkeit des Verstärkerkristalls Grenzen gesetzt.One approach to providing high power in a amplifying optical element is the "Chirped Pulse Amplification" method. Thereby the spectrum of a short laser pulse, e.g. diffracted at a sequence of diffraction gratings and in this way the pulse is stretched in time. The now significantly longer pulse can be relatively easily amplified with conventional crystals and the amplified pulse can be compressed again with the aid of a second sequence of diffraction gratings. The energy of the pulse remains almost unchanged, resulting in a much higher pulse power. Due to nonlinearities in the gain, the achievable powers are limited in this case as well. To counteract this, the beam and amplifier crystal cross sections were increased. The achievable gain power but are also set here by the maximum thermal capacity of the amplifier crystal limits.

[0005] Eine weitere Verbesserung wurde mit der „Tilted Pulse Amplification" angestrebt, bei der aber die Anwendung von Beugungsgittern keine praktische Umsetzung ermöglicht.Another improvement has been made with the "Tilted Pulse Amplification". however, the application of diffraction gratings does not allow for practical implementation.

[0006] Des weiteren wurde die sogenannte „Divided Pulse Amplification" (DPA) vorgeschlagen, bei welcher Stapel von doppelbrechenden Kristallen durchlaufen werden. Hier besteht der Nachteil, dass diese Stapel bzw. die Kristalle mit jeder Pulsteilung exponentiell dicker werden, sodass rasch die materialtechnische Grenze erreicht ist.Furthermore, the so-called "Divided Pulse Amplification" has been introduced. (DPA) proposed to run through which stacks of birefringent crystals. Here there is the disadvantage that these stacks or the crystals become exponentially thicker with each pulse division, so that the material-technical limit is reached quickly.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur optischen Verstärkung von Lichtpulsen anzugeben, die mit konstruktiv einfachen Mitteln realisierbar ist und ohne die übermäßige Anwendung von nichtlinearem Material in der Verstärkerkette auskommt.The object of the invention is therefore to provide an arrangement for the optical amplification of light pulses, which can be realized with structurally simple means and manages without the excessive use of non-linear material in the amplifier chain.

[0008] Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung zur optischen Verstärkung von Lichtpulsen eine Lichtquelle zur Aussendung von Lichtpulsen, eine Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife mit einer Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit, die mit der Lichtquelle verbunden ist, um jeden gesendeten Lichtpuls in zwei Lichtpulse aufzuteilen und diese in entgegengesetzten Richtungen in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife einzukoppeln und welche Eingangs/Ausgangs-kopplungs-Einheit geeignet ist, die aufgeteilten Lichtpulse nach dem Durchlaufen der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife in entgegengesetzten Richtungen als rekombinierte Lichtpulse wieder auszukoppeln, [0009] gegebenenfalls zumindest eine in Bezug auf die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife, welche in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife geschaltet ist, wobei die zumindest eine untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife ihrerseits jeweils eine gegenüber dieser untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife beinhalten kann, welche beliebig oft mit weiteren untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleifen verschachtelt sein kann, [0010] und zumindest ein optisches Verstärkungselement, das innerhalb der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife oder innerhalb der zumindest einen untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife oder den weiteren untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleifen an einer asymmetrischen Position angeordnet ist, um von [0011] den aufgeteilten Lichtpulsen zeitlich voneinander getrennt in entgegengesetzter Richtung zumindest einmal durchlaufen zu werden. 1/20 österreichisches Patentamt AT506 600B1 2009-10-15 [0012] Die Erfindung wendet somit als Grundbaustein zur Erzielung einer Pulsteilung ein Sagnac-Interferometer an, wobei die zeitliche Separation der zwei auf diese Weise geteilten, gegenläufigen Pulse beim Durchlaufen des optischen Verstärkungselements durch jeweils unterschiedliche Wegstrecken zwischen der Eingangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit und dem optischen Verstärkungselement erzielt wird. Dies wird durch die asymmetrische Anordnung des optischen Verstärkungselements in der Sagnac-Interferometer -Grund-Schleife oder einer der weiteren untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleifen ermöglicht.According to the invention, the arrangement for optical amplification of light pulses comprises a light source for emitting light pulses, a Sagnac interferometer ground loop with an input / output coupling unit which is connected to the light source to divide each transmitted light pulse into two light pulses and couple them in opposite directions into the Sagnac interferometer ground loop and which input / output coupling unit is adapted to decouple the split light pulses in opposite directions as recombined light pulses after passing through the Sagnac interferometer ground loop, Optionally at least one with respect to the Sagnac interferometer ground loop subordinate Sagnac interferometer loop, which is connected in the Sagnac interferometer ground loop, wherein the at least one subordinate Sagnac interferometer loop in turn each one towards this subordinate Sagnac-I [0010] and at least one optical amplifying element which may be interleaved within the Sagnac interferometer ground loop or within the at least one subordinate Sagnac interferometer loop, which may be interleaved as often as desired with other subordinate Sagnac interferometer loops. Loop or the other subordinate Sagnac interferometer loops is arranged at an asymmetric position in order to be traversed by the split light pulses at least once separated in the opposite direction of [0011]. The invention thus employs a Sagnac interferometer as the basic building block for achieving a pulse division, wherein the temporal separation of the two counter-pulses divided in this way passes through the optical amplification element each different distances between the input / output coupling unit and the optical amplifying element is achieved. This is made possible by the asymmetric arrangement of the optical amplifying element in the Sagnac interferometer ground loop or one of the other subordinate Sagnac interferometer loops.

[0013] Dabei kann das Verstärkungselement von den geteilten Lichtpulsen mehrmals durchlaufen werden.In this case, the reinforcing element can be traversed several times by the divided light pulses.

[0014] Mit anderen Worten wird, um die bei der optischen Verstärkung erzeugte Spitzenleistung im optischen Verstärkungselement herabzusetzen, der über die Eingangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit eingekoppelte Lichtpuls geteilt und durch die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife mit unterschiedlicher Weglänge in Bezug auf das optische Verstärkungselement im Vorwärts- und im Rückwärtskreis gesendet, um dann in der Eingangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit wieder rekombiniert zu werden.In other words, to reduce the peak power generated in the optical amplification in the optical amplifying element, the light pulse coupled via the input / output coupling unit is divided and divided by the Sagnac interferometer fundamental loop having different path length the optical amplifying element is sent in the forward and in the reverse circuit to be recombined in the input / output coupling unit.

[0015] Eine weitere Reduktion der Belastung des optischen Verstärkungselements ergibt sich, wenn die eine oder mehreren untergeordnete(n) Sagnac-Interferometer-Schleifen in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife eingesetzt werden, sodass die geteilten Pulse jeweils nochmals geteilt werden.A further reduction in the loading of the optical gain element results when the one or more subordinate Sagnac interferometer loops are inserted into the Sagnac interferometer ground loop, so that the divided pulses are each divided again.

[0016] Eine Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass das optische Verstärkungselement ein Laser-Kristall ist, wobei der Laser-Kristall ein isotroper Laser-Kristall sein kann. Auf diese Weise kann innerhalb bestimmter Anwendungsgrenzen eine nennenswerte optische Verstärkung erzielt werden. Bei Anwendung mehrerer erfindungsgemäß verschachtelter Sagnac-Interferometer-Schleifen kann die optische Verstärkung entsprechend erhöht werden, ohne die für das optische Verstärkungselement maximal zulässige Spitzenleistung zu überschreiten.An embodiment of the invention may be that the optical amplifying element is a laser crystal, wherein the laser crystal may be an isotropic laser crystal. In this way, appreciable optical amplification can be achieved within certain application limits. By using a plurality of Sagnac interferometer loops nested in accordance with the invention, the optical gain can be correspondingly increased without exceeding the maximum allowable peak power for the optical gain element.

[0017] Es kann der Laser-Kristall auch als ein doppelbrechender Laser-Kristall vorgesehen sein, wobei entsprechende Vorkehrungen getroffen werden müssen, um den Einfluss der Doppelbrechung auf die den Laser-Kristall durchlaufenden Teil-Lichtpulse zu kompensieren.It can also be provided as a birefringent laser crystal, the laser crystal, with appropriate precautions must be taken to compensate for the influence of birefringence on the laser crystal passing through partial light pulses.

[0018] Darüber hinaus ist das im Rahmen der Erfindung ersetzbare optische Verstärkungselement aber nicht auf Verstärkung basierend auf stimulierter Emission beschränkt, weshalb das optische Verstärkungselement beispielsweise auch ein optisch parametrischer Verstärker-Kristall sein kann.In addition, however, the optical amplifying element replaceable within the scope of the invention is not limited to amplification based on stimulated emission, which is why the optical amplifying element may be, for example, an optical parametric amplifier crystal.

[0019] Die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife kann eine oder mehrere untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleifen beinhalten, die als Teil des optischen Pfades von allen Teil-Lichtpulsen vollständig durchlaufen werden, wobei dabei wieder eine Aufspaltung in Teil-Lichtpulse vorgenommen wird.The Sagnac interferometer ground loop may include one or more subordinate Sagnac interferometer loops that are completely traversed as part of the optical path of all sub-light pulses, again splitting into sub-light pulses.

[0020] Dies kann gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung für eine untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife dadurch umgesetzt sein, dass die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife einen Teilungs/Rekombinierungsknoten aufweist, über den in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife geschaltet ist, sodass die die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife in eine erste Richtung durchlaufenden Teil-Lichtpulse über den Teilungs/Rekombinierungsknoten nach Durchlaufen der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife durch Aufteilen und Rekombinieren in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife wiedereintreten und diese in der ersten Richtung weiter durchlaufen und die die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife in eine zweite, entgegengesetzte Richtung durchlaufenden Teil-Lichtpulse überden Teilungs/Rekombinierungsknoten nach Durchlaufen der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife durch Aufteilen und Rekombinieren in die übergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife wiedereintreten und diese in der zweiten, entgegengesetzten Richtung weiter durchlaufen.This may be implemented in accordance with a further embodiment of the invention for a subordinate Sagnac interferometer loop, in that the Sagnac interferometer ground loop comprises a divide / recombine node, via which into the Sagnac interferometer ground loop the subordinate Sagnac interferometer loop so that the partial Sagnac interferometer ground loop passes through the split / recombine node in a first direction after passing through the subordinate Sagnac interferometer loop by splitting and recombining into the Sagnac interferometer loop. Basic loop and continue to travel in the first direction and the Sagnac interferometer ground loop in a second, opposite direction passing partial light pulses over the division / recombination node after passing through the subordinate Sagnac interferometer loop by splitting and recombining in the above re-enter the ordered Sagnac interferometer loop and continue through it in the second, opposite direction.

[0021] Der Teilungs/Rekombinierungsknoten kann durch zwei polarisierende Strahlteiler und 2/20 österreichisches Patentamt AT506 600 B1 2009-10-15 ein Lambda-Viertel-Element oder ein Lambda-Halbe-Element oder einen Faraday-Rotator gebildet sein, die über einen optischen Pfad direkt miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise können die in die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife eintretenden Teil-Lichtpulse erneut aufgeteilt und nach dem Durchlaufen wieder zu Teil-Lichtpulsen rekombiniert werden, die dann den Durchlauf der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife fortsetzen.The dividing / recombining node can be formed by two polarizing beam splitters and a lambda-quarter element or a half-wave element or a Faraday rotator, which are connected via a polarizing beam splitter and a 2/20 Austrian Patent Office AT506 600 B1 2009-10-15 optical path are directly coupled together. In this way, the sub-light pulses entering the subordinate Sagnac interferometer loop can be redivided and recombined, after passing through, back into sub-light pulses, which then continue to travel through the Sagnac interferometer ground loop.

[0022] Analog dazu kann die Eingangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit ein Lambda-Viertel-Element oder ein Lambda-Halbe-Element oder einen Faraday-Rotator sowie einen polarisierenden Strahlteiler umfassen, die über einen optischen Pfad direkt miteinander gekoppelt sind. Damit ist die Funktion der Eingangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit, die im Aufteilen von in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife gesendeten Lichtpulsen und Rekombinieren von aus der Schleife austretenden Teil-Lichtpulsen besteht, auf einfache Weise gewährleistet.Similarly, the input / output coupling unit may comprise a quarter-wave element or a half-wave element or a Faraday rotator and a polarizing beam splitter, which are coupled directly to one another via an optical path. Thus, the function of the input / output coupling unit, which consists in splitting light pulses transmitted into the Sagnac interferometer ground loop and recombining part light pulses emerging from the loop, is easily ensured.

[0023] Alternativ dazu kann die Eingangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit ein Lambda-Viertel-Element oder einen Faraday-Rotator sowie zwei polarisierende Strahlteiler umfassen, die über einen optischen Pfad direkt miteinander gekoppelt sind.Alternatively, the input / output coupling unit may comprise a quarter-wave element or a Faraday rotator and two polarizing beam splitters, which are directly coupled together via an optical path.

[0024] Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele eingehend erläutert. Es zeigt dabei [0025] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur optischen Verstärkung; [0026] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0027] Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0028] Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0029] Fig. 5 eine schematische Darstellung einerweiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0030] Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0031] Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; der erfindungs- [0032] Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform gemäßen Anordnung; [0033] Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0034] Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0035] Fig. 11 ein Diagramm der spektralen Intensität der verstärkten Teil-Lichtpulse sowie des rekombinierten Lichtpulses; [0036] Fig. 12 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; [0037] Fig. 13 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung und [0038] Fig. 14 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.The invention will be explained in detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings. FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the optical amplification arrangement according to the invention; FIG. FIG. 2 shows a schematic illustration of a further embodiment of the arrangement according to the invention; FIG. Fig. 3 is a schematic representation of another embodiment of the arrangement according to the invention; 4 shows a schematic illustration of a further embodiment of the arrangement according to the invention; 5 shows a schematic representation of a further embodiment of the arrangement according to the invention; Fig. 6 is a schematic representation of another embodiment of the arrangement according to the invention; 7 shows a schematic representation of a further embodiment of the arrangement according to the invention; FIG. 8 is a schematic representation of a further embodiment according to the invention; FIG. 9 shows a schematic illustration of a further embodiment of the arrangement according to the invention; 10 shows a schematic representation of a further embodiment of the arrangement according to the invention; 11 shows a diagram of the spectral intensity of the amplified partial light pulses and of the recombined light pulse; 12 shows a schematic illustration of a further embodiment of the arrangement according to the invention; 13 shows a schematic representation of a further embodiment of the arrangement according to the invention, and [0038] FIG. 14 shows a representation of a further embodiment of the arrangement according to the invention.

[0039] Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur optischen Verstärkung von Lichtpulsen unter Zuhilfenahme eines Sagnac-Interferometer-Strahlengangs. 3/20 österreichisches Patentamt AT506 600 B1 2009-10-15 [0040] Zu diesem Zweck ist eine Lichtquelle 1 zur Aussendung von Lichtpulsen und eine Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 vorgesehen, die über eine Eingangs/Ausgangs-kopplungs-Einheit 2 miteinander gekoppelt sind. Die Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 teilt jeden über einen Eingang 17 gesendeten Lichtpuls (Pfeil 32) in zwei Teil-Lichtpulse (Pfeil 30 und 31) auf und koppelt diese in entgegengesetzten Richtungen in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 ein.Fig. 1 shows an arrangement for the optical amplification of light pulses with the aid of a Sagnac interferometer beam path. 3/20 Austrian Patent Office AT506 600 B1 2009-10-15 For this purpose, a light source 1 for emitting light pulses and a Sagnac interferometer ground loop 3 are provided, which are connected via an input / output coupling unit 2 coupled together. The input / output coupling unit 2 divides each light pulse (arrow 32) sent via an input 17 into two partial light pulses (arrows 30 and 31) and couples them into the Sagnac interferometer ground loop 3 in opposite directions.

[0041] Auf welche Weise die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 realisiert ist, z.B. mit einer kreisförmig geführten Glasfaser-Leitung (Fig. 12) oder mit einem über Spiegeln umgelenkten, optischen Pfad, unterliegt im Rahmen der Erfindung keinerlei Einschränkungen. In der Prinzipskizze gemäß Fig. 1 sind an den Umlenkstellen des optischen Pfads keine dafür geeigneten Vorrichtungen eingezeichnet, diese können aber z.B. durch Spiegel-Elemente verwirklicht sein.In what way the Sagnac interferometer ground loop 3 is realized, e.g. with a circular guided glass fiber line (FIG. 12) or with an optical path deflected by means of mirrors is not subject to any restrictions within the scope of the invention. In the schematic diagram according to FIG. 1, no suitable devices are shown at the deflection points of the optical path; be realized by mirror elements.

[0042] Eine geeignete Lichtquelle 1 ist beispielsweise eine Lichtquelle, die ultrakurze Lichtpulse mit der Dauer von 10 ps bis 50 ps und einer Wiederholfrequenz von 1000 Hz aussendet.A suitable light source 1 is, for example, a light source which emits ultrashort light pulses with a duration of 10 ps to 50 ps and a repetition frequency of 1000 Hz.

[0043] Der eine Teil-Lichtpuls, symbolisiert durch Pfeil 30, durchläuft dabei die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 im Uhrzeigersinn, während der andere Teil-Lichtpuls gemäß Pfeil 31 sie im Gegen-Uhrzeigersinn durcheilt.The one partial light pulse, symbolized by arrow 30, thereby passes through the Sagnac interferometer ground loop 3 in the clockwise direction, while the other partial light pulse according to arrow 31 lapses them in the counterclockwise direction.

[0044] Nachdem die Teil-Lichtpulse die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 durchlaufen haben, treffen diese bei der Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 wieder aufeinander, welche geeignet ist, die aufgeteilten Lichtpulse als rekombinierten Lichtpuls, der in Fig. 1 durch Pfeil 33 angedeutet ist, wieder auszukoppeln. Dieser rekombinierte Lichtpuls ist optisch verstärkt und erscheint daher am Ausgang 18 mit höherer Intensität auf als der in den Eingang 17 gesendete Lichtpuls.After the partial light pulses have passed through the Sagnac interferometer ground loop 3, they meet again in the input / output coupling unit 2, which is suitable, the divided light pulses as a recombined light pulse, the in Fig. 1 by Arrow 33 is indicated to decouple again. This recombined light pulse is optically amplified and therefore appears at the output 18 with a higher intensity than the light pulse sent into the input 17.

[0045] Um die optische Verstärkung zu erreichen, ist ein optisches Verstärkungselement 4, das z.B. durch einen Laser-Kristall 5 gebildet sein kann, innerhalb der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 an einer asymmetrischen Position angeordnet, um von den aufgeteilten Lichtpulsen zeitlich voneinander getrennt in entgegengesetzter Richtung zumindest einmal durchlaufen zu werden. Das optische Verstärkungselement ist aber nicht auf das Prinzip der Verstärkung basierend auf stimulierter Emission beschränkt, sondern es kann z.B. auch ein optisch parametrischer Verstärker-Kristall Anwendung finden, mit dem eine parametrische Verstärkung ausgeführt wird.In order to achieve the optical amplification, an optical amplifying element 4, e.g. may be formed by a laser crystal 5, arranged within the Sagnac interferometer ground loop 3 at an asymmetric position to be traversed by the split light pulses at least once in the opposite direction in the opposite direction. However, the optical amplifying element is not limited to the principle of amplification based on stimulated emission, but it may be e.g. also find an optical parametric amplifier crystal application, with which a parametric amplification is performed.

[0046] Unter asymmetrischer Position sind dabei alle Stellen zu verstehen, die gegenüber der symmetrischen Position 89 nennenswert versetzt sind, sodass sich eine zeitliche Separation der aufgeteilten Lichtpulse im optischen Verstärkungselement 4 ergibt.In this context, the term asymmetric position means all positions that are appreciably offset from the symmetrical position 89, so that a temporal separation of the divided light pulses in the optical amplification element 4 results.

[0047] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist daher innerhalb der Sagnac-Grund-Schleife 3 aus geometrischen Gründen der Weg zum optischen Verstärkungselement 4 für den im Uhrzeigersinn umlaufenden Lichtpuls 30 länger als für den im Gegen-Uhrzeigersinn umlaufenden Lichtpuls 31. Auf diese Weise kommt der eine Lichtpuls später beim optischen Verstärkungselement 4 an als der gegenläufige und eine zeitliche Separation beim Durchlaufen des optischen Verstärkungselements wird erreicht.As can be seen from Fig. 1, therefore, within the Sagnac basic loop 3 for geometric reasons, the path to the optical amplifying element 4 for the circulating in the clockwise light pulse 30 longer than for the counterclockwise rotating light pulse 31. On this Way, the one light pulse arrives later in the optical gain element 4 as the opposite and a temporal separation when passing through the optical gain element is achieved.

[0048] Fig.2 zeigt eine äquivalente Anordnung, in welcher die Lichtein- und -auskopplung in umgekehrter Weise erfolgt.Fig. 2 shows an equivalent arrangement in which the light input and output takes place in the reverse manner.

[0049] Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, in der das erfindungsgemäße Prinzip verwirklicht ist, indem in der Sagnac-Interferometer-Grundschleife 3 eine in Bezug auf diese untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3' verschachtelt angeordnet ist, wobei der von der Lichtquelle 1 in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 gesendete Lichtpuls in zwei Teil-Lichtpulse 30, 31 aufgeteilt wird, deren Weg innerhalb der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 in der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' fortgeführt wird.3 shows a further embodiment of the arrangement according to the invention, in which the principle according to the invention is realized by in the Sagnac interferometer ground loop 3 is arranged with respect to this subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', wherein the divided by the light source 1 in the Sagnac interferometer ground loop 3 light pulse is divided into two partial light pulses 30, 31 whose path continued within the Sagnac interferometer ground loop 3 in the subordinate Sagnac interferometer loop 3 ' becomes.

[0050] Bei Eintritt in die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3' wird jeder aus der 4/20 österreichisches Patentamt AT506 600B1 2009-10-15Upon entry into the subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', each of the 4/20 Austrian Patent Office AT506 600B1 2009-10-15

Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 kommende Teil-Lichtpuls 30, 31 wieder in jeweils zwei gegenläufige, also insgesamt vier Lichtpulse 300, 310 aufgeteilt, die die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3' in entgegengesetzten Richtungen durchlaufen, um dann wieder zu jeweils einem Lichtpuls rekombiniert zu werden, der aus der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' wieder austritt und seinen Weg in der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 weiter fortsetzt, um wieder zur Eingangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit 2 zu gelangen.Sagnac interferometer ground loop 3 coming partial light pulse 30, 31 again divided into two opposing, ie a total of four light pulses 300, 310, which pass through the subordinate Sagnac interferometer loop 3 'in opposite directions, and then again to each to recombine a light pulse which exits the Sagnac subordinate interferometer loop 3 'and continues its path in the Sagnac interferometer ground loop 3 to return to the input / output coupling unit 2.

[0051] Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das optische Verstärkungselement 4 an einer asymmetrischen Position innerhalb der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' angeordnet, sodass vier zeitlich versetzte Teil-Lichtpulse durch das optische Verstärkungselement 4 hindurchtreten.In the embodiment according to FIG. 3, the optical amplifying element 4 is arranged at an asymmetric position within the subordinate Sagnac interferometer loop 3 'such that four time-shifted partial light pulses pass through the optical amplifying element 4.

[0052] Die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3' kann ihrerseits eine gegenüber dieser untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife beinhalten (in Fig. 3 nicht dargestellt), welche beliebig oft mit weiteren untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleifen verschachtelt sein kann.The subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', in turn, may include a subordinate Sagnac interferometer loop (not shown in FIG. 3) which may be interleaved as often as desired with further subordinate Sagnac interferometer loops.

[0053] Zum Zwecke des Übertritts zwischen der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 und der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' weist die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 einen Teilungs/Rekombinierungsknoten 8 auf, überden die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3' in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 geschaltet ist, sodass die die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 in eine erste Richtung (Pfeil 30) durchlaufenden Teil-Lichtpulse über den Teilungs/Rekombinierungsknoten 8 nach Durchlaufen der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' durch Aufteilen und Rekombinieren in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 wiedereintreten und diese in der ersten Richtung weiter durchlaufen und die die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 in eine zweite, entgegengesetzte Richtung (Pfeil 31) durchlaufenden Teil-Lichtpulse über den Teilungs/Rekombinierungsknoten 8 nach Durchlaufen der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' durch Aufteilen und Rekombinieren in die übergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3 wiedereintreten und diese in der zweiten, entgegengesetzten Richtung weiter durchlaufen.For the purpose of transferring between the Sagnac interferometer ground loop 3 and the subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', the Sagnac interferometer ground loop 3 has a split / recombine node 8, via which the subordinate Sagnac interferometers Loop 3 'is connected in the Sagnac interferometer ground loop 3 so that the Sagnac interferometer ground loop 3 in a first direction (arrow 30) passing through partial light pulses via the division / recombination node 8 after passing through the subordinate Sagnac interferometer loop 3 're-enter into the Sagnac interferometer ground loop 3 by splitting and recombining, and continue in the first direction, passing the Sagnac interferometer ground loop 3 in a second, opposite direction (arrow 31) ) passing through the partial / recombination node 8 after passing through the subordinate Sagnac interferometer loop 3 'by up divide and recombine into the superordinate Sagnac interferometer loop 3 and continue through it in the second, opposite direction.

[0054] Eine zu Fig. 3 äquivalente Ausführungsform ist in Fig. 13 gezeigt.An embodiment equivalent to Fig. 3 is shown in Fig. 13.

[0055] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3, in der das Verstärkungselement 4 als optisch isotroper Laser-Kristall 70 in asymmetrischer Position angeordnet ist. Der Strahlengang innerhalb der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 ist dabei so eingerichtet, dass jeder Teil-Lichtpuls den Laser-Kristall 70 zweimal durchläuft (Zweifach-Durchgang), bevor beide Teil-Lichtpulse in der Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 wieder zu einem Lichtpuls rekombiniert werden.Fig. 4 shows an embodiment of the inventive arrangement with a Sagnac interferometer ground loop 3, in which the reinforcing element 4 is arranged as an optically isotropic laser crystal 70 in an asymmetrical position. The beam path within the Sagnac interferometer ground loop 3 is set up so that each partial light pulse passes through the laser crystal 70 twice (twice-pass) before both partial light pulses in the input / output coupling unit 2 close again be recombined a light pulse.

[0056] Die Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 ist in der Ausführungsform gemäß Fig.4 aus einem Lambda-Halbe-Element 20 und einem polarisierenden Strahlteiler 21 zusammengesetzt. Das Lambda-Halbe-Element 20, das z.B. durch eine Lambda-Halbe-Platte realisiert ist, bewirkt eine Rotation der Polarisation des einfallenden, linear polarisierten Lichtpulses um 45 Grad. Der in Strahlrichtung nachfolgende polarisierende Strahlteiler 21 spaltet den Lichtpuls in einen reflektierten s-polarisierten Teil-Lichtpuls und einen transmittierten p-polarisierten Teil-Lichtpuls auf, wodurch der p-polarisierte Teil-Lichtpuls aufgrund des Wegunterschieds zuerst durch den Laserkristall 70 hindurchtritt und dann erst der s-polarisierte Teil-Lichtpuls. Der zweite Durchlauf erfolgt in der gleichen Reihenfolge. Damit koppelt die Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 für jeden gesendeten Lichtpuls zwei in entgegengesetzte Richtungen sich ausbreitende Teil-Lichtpulse in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife ein.In the embodiment according to FIG. 4, the input / output coupling unit 2 is composed of a half-wave element 20 and a polarizing beam splitter 21. The half-wave element 20, which is e.g. is realized by a half-wave plate causes a rotation of the polarization of the incident, linearly polarized light pulse by 45 degrees. The polarizing beam splitter 21 following in the beam direction splits the light pulse into a reflected s-polarized partial light pulse and a transmitted p-polarized partial light pulse, whereby the p-polarized partial light pulse first passes through the laser crystal 70 due to the path difference and only then the s-polarized partial light pulse. The second pass is in the same order. Thus, for each transmitted light pulse, the input / output coupling unit 2 couples two counter-propagating partial light pulses into the Sagnac interferometer ground loop.

[0057] Nach vollständigem Durchlauf werden die zwei gegenläufigen Teil-Lichtpulse in der Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 wieder zu einem austretenden Lichtpuls rekombiniert. Ein in den Strahlengang eingesetzter Doppelbrechungs-Phasenkompensator 22, der mit seinen Hauptachsen parallel zu der p- und s-Polarisation liegt, sorgt für die erforderliche Phasenkorrektur. 5/20 österreichisches Patentamt AT506 600 B1 2009-10-15 [0058] Fig. 11 zeigt die spektrale Intensität für den p-polarisierten und den s-polarisiertenTeil-Lichtpuls nach ihrer Verstärkung sowie die spektrale Intensität des rekombinierten Teil-Lichtpulses am Ausgang 18, die der Summe der beiden Teil-Intensitäten entspricht.After complete passage, the two counter-rotating partial light pulses are recombined in the input / output coupling unit 2 again to an outgoing light pulse. An inserted into the beam path birefringence phase compensator 22, which lies with its major axes parallel to the p and s polarization, provides the required phase correction. FIG. 11 shows the spectral intensity for the p-polarized and the s-polarized partial light pulses after their amplification and the spectral intensity of the recombined partial light pulse at the output 18 , which corresponds to the sum of the two partial intensities.

[0059] Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, in welcher der Laserkristall 5 durch einen - intrinsisch oder thermisch induzierten -doppelbrechenden Laser-Kristall 71 gebildet ist, der in der Sagnac-interferometer-Grund-Schleife 3 asymmetrisch angeordnet ist.Fig. 5 shows a further embodiment of the arrangement according to the invention, in which the laser crystal 5 is formed by an - intrinsically or thermally induced birefringent laser crystal 71, which is arranged asymmetrically in the Sagnac interferometer ground loop 3.

[0060] Hier ist die Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 durch einen polarisierenden Ein-gangs-Ausgangs-Strahlteiler 28, ein Lambda-Viertel-Element 29 und den polarisierenden Strahlteiler 21 gebildet, die über einen optischen Pfad miteinander gekoppelt sind. Das Lamda-Viertel-Element 29, z.B. eine Lambda-Viertel-Platte, kann auch durch einen Faraday-Rotator, der die Polarisation um 45 Grad dreht, ersetzt sein.Here, the input / output coupling unit 2 is constituted by a polarizing input-output beam splitter 28, a quarter-wave element 29, and the polarizing beam splitter 21, which are coupled to each other via an optical path. Lamda quarter element 29, e.g. a quarter-wave plate can also be replaced by a Faraday rotator that rotates the polarization by 45 degrees.

[0061] Der Eingangs-Ausgangs-Strahlteiler 28 lässt einen aus der Lichtquelle 1 gesendeten, p-polarisierten Lichtpuls ungehindert zum nachfolgenden Lambda-Viertel-Element 29 durchtreten, wo der Lichtpuls in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teil-Lichtpulse p und s aufgespaltet wird, die einen Gangunterschied von einer Viertel-Wellenlänge haben. Der in Einfallsrichtung nachfolgende polarisierende Strahlteiler 21 koppelt den p-Teil-Lichtpuls im Gegen-Uhrzeigersinn und den s-Teil-Lichtpuls im Uhrzeigersinn in die Sagnac-Interferometer-Grundschleife 3 ein. Nach zweifachem Durchlauf durch den doppelbrechenden Laser-Kristall 71 wird der p-T eil-Lichtpuls durch ein Lambda-Halbe-Element 23 in einen s-polarisierten Teil-Lichtpuls umgewandelt, der dann am polarisierenden Strahlteiler 21 in Richtung des Lambda-Viertel-Elements 29 rückreflektiert wird.The input-output beam splitter 28 allows a p-polarized light pulse transmitted from the light source 1 to pass unhindered to the subsequent quarter-wave element 29, where the light pulse is split into two mutually polarized partial light pulses p and s, which have a retardation of a quarter-wavelength. The polarizing beam splitter 21 following in the direction of incidence couples the p-part light pulse counterclockwise and the s-part light pulse clockwise into the Sagnac interferometer base loop 3. After passing through the birefringent laser crystal 71 twice, the pT eil light pulse is converted by a half-wave element 23 into an s-polarized partial light pulse, which then reflects back at the polarizing beam splitter 21 in the direction of the quarter-wave element 29 becomes.

[0062] Im Gegensatz dazu wird der s-T eil-Lichtpuls bereits vor dem Hindurchtreten durch den Laser-Kristall 71 mit Hilfe des Lambda-Halbe-Elements 23 zu einem p-T eil-Lichtpuls umgewandelt, um nach zweimaligem Durchlauf durch den Laser-Kristall 71 unabgelenkt durch den polarisierenden Strahlteiler hindurch geleitet zu werden. Beide aus der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 ausgekoppelten Teil-Lichtpulse werden im Lambda-Viertel-Element 29 wieder zu einem verstärkten Lichtpuls mit s-Polarisierung rekombiniert und über Reflexion am Eingangs-Ausgangs-Strahlteiler 28 zum Ausgang 18 geführt. Da der doppelbrechende Laser-Kristall 71 von allen Teil-Lichtpulsen mit p-Polarisation durchlaufen wird, wird der Einfluss der Doppelbrechung kompensiert.In contrast, the sT eil light pulse is already converted before passing through the laser crystal 71 by means of the half-wave element 23 to a pT eil light pulse to undistracted after passing through the laser crystal 71 twice to be passed through the polarizing beam splitter. Both partial light pulses decoupled from the Sagnac interferometer ground loop 3 are recombined in the quarter-wave element 29 to form an amplified light pulse with s polarization and guided to the output 18 via reflection at the input-output beam splitter 28. Since the birefringent laser crystal 71 is traversed by all the p-polarization partial light pulses, the influence of the birefringence is compensated.

[0063] Weiter unten wird anhand des in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiels eine Variante der Erfindung erläutert, bei der anstelle des Lambda-Viertel-Elements 29 eine Pockels-Zelle sowie ein Lambda-Halbe-Element eingesetzt wird.Below, a variant of the invention will be explained with reference to the embodiment shown in Fig. 14, in which instead of the quarter-wave element 29, a Pockels cell and a lambda half-element is used.

[0064] Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel verwirklicht eine asymmetrische Anordnung des doppelbrechenden Laser-Kristalls 71 mit einem jeweils einfachen Durchlauf der beiden Teil-Lichtpulse mit p- und s-Polarisierung, die durch dieselbe Form der Ein-gangs/Ausgangskopplungs-Einheit 2 erreicht wird wie in der Ausführungsform gemäß Fig.4. Hier wird durch Anordnung eines Faraday-Rotators 60, der in beiden Richtungen eine Drehung der Polarisationsrichtung um 45° verursacht, im Kreuzungsmittelpunkt der Sagnac-Interferometer-Äste und durch Anordnen von einem Lambda-Halbe-Element 61, 62 jeweils in beiden Laufrichtungen zwischen dem polarisierenden Strahlteiler 21 und dem Faraday-Rotator 60 erreicht, dass sowohl der p-polarisierte Teil-Lichtpuls als auch der s-polarisierte Teil-Lichtpuls mit p-Polarisierung durch den doppelbrechenden Laser-Kristall 71 geführt werden, um den Einfluss der Doppelbrechung zu eliminieren.The embodiment shown in Fig. 6 realizes an asymmetrical arrangement of the birefringent laser crystal 71 with a single pass of the two partial light pulses with p and s polarization, by the same form of the input / output coupling unit 2 is achieved as in the embodiment of Figure 4. Here, by arranging a Faraday rotator 60 which causes rotation of the polarization direction by 45 ° in both directions, at the crossing center of the Sagnac interferometer branches and by arranging a half-wave element 61, 62 respectively in both directions of travel between the polarizing beam splitter 21 and the Faraday rotator 60 accomplishes that both the p-polarized sub-light pulse and the s-polarized sub-light pulse with p-polarization are passed through the birefringent laser crystal 71 to eliminate the influence of the birefringence ,

[0065] Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 gemäß Fig.4 eine in Bezug auf diese untergeordnete Sagnac-Interferometerschleife 3' geschaltet ist. Dies entspricht der Anordnung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.FIG. 7 shows an exemplary embodiment in which a Sagnac interferometer loop 3 'is connected to the Sagnac interferometer ground loop 3 according to FIG. 4. This corresponds to the arrangement as shown in Fig. 3.

[0066] Anstelle des Doppelbrechungs-Phasenkompensators 22, wie er in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 angewandt wird, tritt eine variable optische Verzögerungseinheit 50.Instead of the birefringence phase compensator 22, as used in the embodiment according to FIG. 4, a variable optical delay unit 50 occurs.

[0067] Beim Übertritt in die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3' werden sowohl 6/20 österreichisches Patentamt AT506 600B1 2009-10-15 der p-polarisierte Teil-Lichtpuls als auch der s-polarisierte Teil-Lichtpuls über das Lambda-Halbe-Element 20' wieder in jeweils zwei s- und p-Teil-Lichtpulse, nämlich s1, s2' und pT, p2' aufgespaltet, welche durch einen polarisierenden Strahlteiler 41 und eine Spiegelanordnung 42, 43, 44 so durch das optische Verstärkungselement 4 geleitet werden, dass alle vier Teil-Lichtpulse durch das Verstärkungselement 4 hindurchtreten und danach rückreflektiert werden und nochmals durch dieses geleitet werden, woraus sich insgesamt acht Durchgänge ergeben. Um den Strahlengang zu vereinfachen, ist der Spiegel 44 als ein vertikaler V-Retroreflektor ausgeführt, aus dem der reflektierte Strahl gegenüber dem in diesen eintretenden Strahl höhenversetzt austritt. Auch in der variablen optischen Verzögerungseinheit 50' wird ein derartiger Spiegel eingesetzt.When entering the subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', both the p-polarized sub-light pulse and the s-polarized sub-light pulse are transmitted via the half-wave Element 20 'again split into respectively two s and p-part light pulses, namely s1, s2' and pT, p2 ', which are guided through the optical amplifying element 4 by a polarizing beam splitter 41 and a mirror arrangement 42, 43, 44 be that all four partial light pulses pass through the reinforcing element 4 and are then reflected back and again passed through this, resulting in a total of eight passes. In order to simplify the beam path, the mirror 44 is embodied as a vertical V-retro reflector, from which the reflected beam emerges offset in height with respect to the beam entering it. Also, in the variable optical delay unit 50 ', such a mirror is used.

[0068] Das Lambda-Halbe-Element 51 dreht die Polarisation der einfallenden s-polarisierten Teil-Pulse sT s2' um 90 Grad, so dass alle Teil-Lichtpulse das Verstärkungselement 4 mit p-Polarisation durchlaufen, und dreht die Polarisation der verstärkten Teil-Lichtpulse pT, p2' um 90 Grad zur s-Polarisation.The half-wave element 51 rotates the polarization of the incident s-polarized sub-pulses sT s2 'by 90 degrees so that all the sub-light pulses pass through the reinforcing element 4 with p-polarization, and rotates the polarization of the amplified portion Light pulses pT, p2 'by 90 degrees to the s-polarization.

[0069] Nach den acht Durchgängen werden die Teil-Lichtpulse sT, s2' und pT, p2' aus der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' kommend im polarisierenden Strahlteiler 21' rekombiniert und als Teil-Lichtpulse s und p in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 eingekoppelt, welche sie nun bis zum Ende durchlaufen. Der Teilungs/Rekombinierungsknoten 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch das Lamba-Halbe-Element 20' und den polarisierenden Strahlteiler 21' gebildet.After the eight passes, the partial light pulses sT, s2 'and pT, p2' are recombined coming from the subordinate Sagnac interferometer loop 3 'in the polarizing beam splitter 21' and transmitted as partial light pulses s and p into the Sagnac. Interferometer ground loop 3 coupled, which they now go through to the end. The dividing / recombining node 8 is formed in this embodiment by the half lamb element 20 'and the polarizing beam splitter 21'.

[0070] Analog dazu zeigt Fig. 8 eine Ausführungsform, bei der in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3', und in diese wiederum eine weitere untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3" geschaltet ist. Die verwendete Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 ist mit den in Zusammenhang mit Fig. 5 erläuterten Komponenten aufgebaut, ebenso wie die beiden untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleifen 3', 3". Der Strahlengang ist dabei wegen seiner Kompliziertheit vereinfacht dargestellt.Similarly, FIG. 8 shows an embodiment in which the Sagnac interferometer ground loop 3 has the subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', and in turn another Sagnac subordinate interferometer loop 3 " is switched. The Sagnac interferometer ground loop 3 used is constructed with the components explained in connection with Figure 5, as well as the two subordinate Sagnac interferometer loops 3 ', 3 ". The beam path is shown simplified because of its complexity.

[0071] Ebenso unter Anwendung der Sagnac-Interometer-Grund-Schleife 3 gemäß Fig. 5 ist die in Fig.9 gezeigte Ausführungsvariante aufgebaut, mit dem Unterschied gegenüber Fig. 5, dass beim Übergang zwischen der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 und der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife 3' der Strahlengang des s-polarisierten Teil-Lichtpulses und des p-polarisierten Teil-Lichtpulses über zwei getrennte Strahlteiler 28', die über einen optischen Pfad 60 direkt miteinander verbunden sind, und in weiterer Folge über vier weitere Strahlteiler 28", von denen jeweils zwei über einen optischen Pfad 60' direkt miteinander verbunden sind, aufgeteilt werden. Wie in Fig.9 schematisch gezeigt, bewirkt jede weitere untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife 3', 3" eine Aufteilung der Intensität der Teil-Lichtpulse auf die Hälfte gegenüber der jeweils übergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife.5, the embodiment variant shown in FIG. 9 is constructed, with the difference from FIG. 5, that at the transition between the Sagnac interferometer ground loop 3 and the subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', the beam path of the s-polarized partial light pulse and the p-polarized partial light pulse via two separate beam splitters 28', which are directly connected to each other via an optical path 60, and subsequently via four further beam splitters 28 ", two of which are directly connected to each other via an optical path 60 ', are split. As shown schematically in Fig. 9, each additional subordinate Sagnac interferometer loop 3 ', 3 " a division of the intensity of the partial light pulses in half relative to the superordinate Sagnac interferometer loop.

[0072] Ein ähnlicher Strahlengang wie in den Anordnungen gemäß Fig. 8 und 9 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 10 gewählt. Wiederum sind eine Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife 3 und zwei untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleifen 3', 3" vorgesehen, wobei sich von Schleife zu Schleife die Anzahl der aufgespalteten Teil-Lichtpulse verdoppelt, sodass das asymmetrisch angeordnete optische Verstärkungselement 4 insgesamt von acht Teil-Lichtpulsen zweifach durchlaufen wird.A similar optical path as in the arrangements according to FIGS. 8 and 9 is selected in the embodiment according to FIG. Again, a Sagnac interferometer ground loop 3 and two Sagnac subordinate interferometer loops 3 ', 3 " is provided, with the number of split partial light pulses doubled from loop to loop, so that the asymmetrically arranged optical amplifying element 4 is traversed twice in total of eight partial light pulses.

[0073] Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der gegenüber der in Fig. 8 gezeigten Variante anstelle der Lambda-Viertel-Elemente 29, 29', 29" jeweils eine Lambda-Halbe-Pockels-Zelle 290, 290', 290" und ein Lambda-Halbe-Element 291, 29T, 291" zum Einsatz gelangen. Die Pockels-Zelle 290, 290', 290" dreht bei Anlegen eines elektrischen Feldes die Polarisationsebene um 90 Grad. Die Pockels-Zelle ist eingeschaltet, während die Lichtpulse eintreten und ist ausgeschaltet, während die Lichtpulse austreten, wodurch eine 90Grad-Drehung der Polarisationsebene des Ausgangssignals in Bezug auf das Eingangssignal entsteht.Fig. 14 shows an embodiment of the invention in which, in place of the variant shown in Fig. 8, instead of the quarter-wave elements 29, 29 ', 29 " each a half-wave Pockels cell 290, 290 ', 290 " and a half-lambda element 291, 29T, 291 " to be used. The Pockels cell 290, 290 ', 290 " rotates the polarization plane by 90 degrees when applying an electric field. The Pockels cell is on while the light pulses enter and is off as the light pulses exit, resulting in a 90 degree rotation of the polarization plane of the output signal relative to the input signal.

[0074] Alternativ kann auch die Pockels-Zelle ausgeschaltet sein, während die Lichtpulse ein- 7/20Alternatively, the Pockels cell may be turned off while the light pulses are on

Claims (9)

österreichisches Patentamt AT506 600B1 2009-10-15 treten und eingeschaltet sein, während die Lichtpulse austreten. Mit anderen Worten wird der Zustand der Pockels-Zelle 290, 290', 290" geändert, während die Teil-Lichtpulse die jeweilige Sagnac-Interferometer-Schleife 3, 3', 3" durchlaufen. Patentansprüche 1. Anordnung zur optischen Verstärkung von Lichtpulsen, die Folgendes umfasst: - eine Lichtquelle (1) zur Aussendung von Lichtpulsen, - eine Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) mit einer Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit (2), die mit der Lichtquelle (1) verbunden ist, um jeden gesendeten Lichtpuls in zwei Lichtpulse aufzuteilen und diese in entgegengesetzten Richtungen in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) einzukoppeln und welche Eingangs/Ausgangskopplungs-Einheit (2) geeignet ist, die aufgeteilten Lichtpulse nach dem Durchlaufen der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) in entgegengesetzten Richtungen als rekombinierten Lichtpuls wieder auszukoppeln, - gegebenenfalls zumindest eine in Bezug auf die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife (3', 3"), welche in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) geschaltet ist, wobei die zumindest eine untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife (3', 3") ihrerseits jeweils eine gegenüber dieser untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife beinhalten kann, welche beliebig oft mit weiteren untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleifen verschachtelt sein kann, und - zumindest ein optisches Verstärkungselement (4), das innerhalb der Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) oder innerhalb der zumindest einen untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife (3', 3") oder den weiteren untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleifen an einer asymmetrischen Position angeordnet ist, um von den aufgeteilten Lichtpulsen zeitlich voneinander getrennt in entgegengesetzter Richtung zumindest einmal durchlaufen zu werden.Austrian Patent Office AT506 600B1 2009-10-15 and be switched on while the light pulses escape. In other words, the state of the Pockels cell 290, 290 ', 290 " changed while the partial light pulses the respective Sagnac interferometer loop 3, 3 ', 3 " run through. 1. Arrangement for the optical amplification of light pulses, comprising: - a light source (1) for emitting light pulses, - a Sagnac interferometer ground loop (3) with an input / output coupling unit (2) with the light source (1) is connected to split each transmitted light pulse into two light pulses and to couple them in opposite directions in the Sagnac interferometer ground loop (3) and which input / output coupling unit (2) is suitable, the split light pulses after passing through the Sagnac interferometer ground loop (3) in opposite directions as coupled recombined light pulse, - optionally at least one with respect to the Sagnac interferometer ground loop (3) subordinate Sagnac interferometer loop (3 '. 3 "), which is connected in the Sagnac interferometer ground loop (3), wherein the at least one subordinate Sagnac interferometer loop (3 ', 3 ") may each include, in turn, a subordinate Sagnac interferometer loop which may be interleaved with other subordinate Sagnac interferometer loops as often as desired, and at least one optical gain element (4) within the Sagnac interferometer ground Loop (3) or within the at least one subordinate Sagnac interferometer loop (3 ', 3 ") or the further subordinate Sagnac interferometer loops is arranged at an asymmetric position to be temporally separated from the split light pulses in the opposite direction to go through at least once. 2. Anordnung zur optischen Verstärkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Verstärkungselement (4) ein Laser-Kristall (5) ist.2. Arrangement for optical amplification according to claim 1, characterized in that the optical amplifying element (4) is a laser crystal (5). 3. Anordnung zur optischen Verstärkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser-Kristall (5) ein isotroper Laser-Kristall (70) ist.3. Arrangement for optical amplification according to claim 2, characterized in that the laser crystal (5) is an isotropic laser crystal (70). 4. Anordnung zur optischen Verstärkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser-Kristall (5) ein doppelbrechender Laser-Kristall (71) ist.4. An optical amplification arrangement according to claim 2, characterized in that the laser crystal (5) is a birefringent laser crystal (71). 5. Anordnung zur optischen Verstärkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Verstärkungselement (4) ein optisch parametrischer Verstärker-Kristall (7) ist.An optical amplification device according to claim 1, characterized in that the optical amplifying element (4) is an optical parametric amplifier crystal (7). 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) einen Teilungs/Rekombinierungsknoten (8) aufweist, über den in die Sagnac- Interferometer-Grund-Schleife (3) die untergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife (3', 3") geschaltet ist, sodass die die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) in eine erste Richtung durchlaufenden Teil-Lichtpulse über den Teilungs/Rekombinierungsknoten (8) nach Durchlaufen der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife (3', 3") durch Aufteilen und Rekombinieren in die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) wiedereintreten und diese in der ersten Richtung weiter durchlaufen und die die Sagnac-Interferometer-Grund-Schleife (3) in eine zweite, entgegengesetzte Richtung durchlaufenden Teil-Lichtpulse über den Teilungs/Rekombinierungsknoten (8) nach Durchlaufen der untergeordneten Sagnac-Interferometer-Schleife (3',, 3") durch Aufteilen und Rekombinieren in die übergeordnete Sagnac-Interferometer-Schleife (3) wiedereintreten und diese in der zweiten, entgegengesetzten Richtung weiter durchlaufen.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Sagnac interferometer ground loop (3) has a division / recombination node (8) via which in the Sagnac interferometer ground loop (3) the subordinate Sagnac interferometer loop (3 ', 3 "), so that the sub-light pulses passing through the Sagnac interferometer ground loop (3) in a first direction are passed through the split / recombine node (8) after passing through the subordinate Sagnac -Interferometer loop (3 ', 3 ") by dividing and recombining in the Sagnac interferometer ground loop (3) to re-enter and continue in the first direction and the Sagnac interferometer ground loop (3) in passing a second, opposite direction, passing partial light pulses across the divide / recombine node (8) after passing through the subordinate Sagnac interferometer loop (3 ', 3 ") by splitting and recombining into the transitions To return, place the Sagnac interferometer loop (3) and continue in the second, opposite direction. 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungs/Rekombinierungsknoten (8) durch zwei polarisierende Strahlteiler (21') und ein Lambda-Viertel-Element oder ein Lambda-Halbe-Element (20') oder einen Faraday-Rotator gebildet ist, die über einen optischen Pfad direkt miteinander gekoppelt sind. 8/20 österreichisches Patentamt AT506 600B1 2009-10-157. Arrangement according to claim 5, characterized in that the division / recombination node (8) by two polarizing beam splitter (21 ') and a quarter-wave element or a half-wave element (20') or a Faraday rotator formed is directly coupled to each other via an optical path. 8/20 Austrian Patent Office AT506 600B1 2009-10-15 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-gangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit (2) ein Lambda-Viertel-Element oder ein Lambda-Halbe-Element (20) oder einen Faraday-Rotator sowie einen polarisierenden Strahlteiler (21) umfasst, die über einen optischen Pfad direkt miteinander gekoppelt sind.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the input / output coupling unit (2) has a quarter-wave element or a half-wave element (20) or a Faraday rotator and a polarizing beam splitter (21), which are directly coupled together via an optical path. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-gangs/Ausgangs-Kopplungs-Einheit (2) ein Lambda-Viertel-Element oder einen Faraday-Rotator sowie zwei polarisierende Strahlteiler umfasst, die über einen optischen Pfad direkt miteinander gekoppelt sind. Hierzu 11 Blatt Zeichnungen 9/209. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the input / output coupling unit (2) comprises a quarter-wave element or a Faraday rotator and two polarizing beam splitter, which via an optical path are directly coupled with each other. For this 11 sheets drawings 9/20
AT6962008A 2008-05-02 2008-05-02 ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL REINFORCEMENT OF LIGHT PULSES AT506600B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT6962008A AT506600B1 (en) 2008-05-02 2008-05-02 ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL REINFORCEMENT OF LIGHT PULSES
PCT/AT2009/000181 WO2009132375A1 (en) 2008-05-02 2009-04-30 Arrangement for the optical amplification of light pulses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT6962008A AT506600B1 (en) 2008-05-02 2008-05-02 ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL REINFORCEMENT OF LIGHT PULSES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT506600A4 AT506600A4 (en) 2009-10-15
AT506600B1 true AT506600B1 (en) 2009-10-15

Family

ID=41119814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT6962008A AT506600B1 (en) 2008-05-02 2008-05-02 ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL REINFORCEMENT OF LIGHT PULSES

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT506600B1 (en)
WO (1) WO2009132375A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2977988B1 (en) * 2011-07-11 2014-03-07 Ecole Polytech PASSIVE DEVICE AND METHOD FOR COHERENT COMBINATION OF TWO OPTICALLY AMPLIFIED AND / OR SPECIFALLY EXTENDED OPTICAL BEAMS.
LT5968B (en) * 2012-01-27 2013-10-25 Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras Method and device for sum-frequency generation of light pulses
US9531147B2 (en) 2014-11-21 2016-12-27 Photonics Industries Int'l. Pulse picking laser

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6990281B2 (en) * 2002-08-22 2006-01-24 Prima Luci, Inc. All optical logic gates
US6967767B2 (en) * 2003-03-18 2005-11-22 Fitel Usa Corp Swept wavelength broadband Raman pump source

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009132375A1 (en) 2009-11-05
AT506600A4 (en) 2009-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2147488B1 (en) Tunable laser
DE19812203A1 (en) Optical pulse amplification system
EP0314171A2 (en) Mode-locked laser
DE2140440A1 (en) Light modulation system
EP2340590A1 (en) Polarization coupler
DE102009047098A1 (en) Optical arrangement for homogenizing a laser pulse
DE2306282C3 (en) Q-circuit laser
EP3864726A1 (en) Multi-aperture laser system
EP1687876B1 (en) Highly repetitive laser system having a compact structure
AT506600B1 (en) ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL REINFORCEMENT OF LIGHT PULSES
DE102014001252A1 (en) Optical arrangement with beam splitting
DE3530259A1 (en) Laser controller
DE2020104C3 (en) Amplifier chain stage for laser light pulses
DE102010018035A1 (en) Parametric oscillator and method for generating ultrashort pulses
WO2016207042A1 (en) Amplifier arrangement
DE3301092A1 (en) Multicolour laser
EP3954005A1 (en) Method and device for generating laser pulses
DE102007002472B4 (en) Multi-channel laser
DE102015106633A1 (en) Fiber-optic laser generator
DE1774161C3 (en) High speed scanning laser
WO2014108143A1 (en) Regenerative laser amplifier applications
DE102020115753B3 (en) Short pulse laser system
DE19634489C2 (en) Device for the synchronization of ultrashort optical laser pulses
DE102016107570A1 (en) Ultra short pulse pump source for generating a plurality of pump pulses
DE102012222544A1 (en) Laser system i.e. titanium-sapphire laser, for delivering laser light, has splitter surface is aligned such that backreflected portion is divided into beams, and amplifier medium arranged in one of beams against reflected portion of path

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20130531