CN115210968A - 具有用于脉冲式激光辐射的光谱展宽的光学系统的激光系统和用于脉冲式激光辐射的光谱展宽的方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光系统(1)包括用于提供脉冲式激光辐射(9)的激光辐射源(7)，其中，脉冲式激光辐射包括脉冲能量在1mJ至100J范围内或在10mJ至1J范围内并且脉冲持续时间在10fs至5ps范围内或在500fs至1.5ps范围内的激光脉冲(11)。激光系统(1)还包括用于脉冲式激光辐射(9)的光谱展宽的光学系统(3)。光学系统(3)包括：‑第一偏振调设光学器件(19)，该第一偏振调设光学器件调设脉冲式激光辐射(9)的圆偏振状态(17B)，以及‑多通池(5)，该多通池具有至少两个镜(25A，25B)，脉冲式激光辐射(9)穿过该多通池，形成多个中间聚焦区(29)，其中，多通池(5)填充有具有光学非线性的填充气体(5A)，其中，填充气体(5A)实现脉冲式激光辐射(9)在中间聚焦区(29)中的光谱展宽。此外，将填充气体(5A)的压强调设在压强范围内，在该压强范围内，存在填充气体(5A)在多光子电离的范畴中的电离性能，并且将中间聚焦区(29)的聚焦直径(d)调设成使得脉冲式激光辐射(9)在填充气体(5)不电离的情况下穿过多通池(5)。

Description

具有用于脉冲式激光辐射的光谱展宽的光学系统的激光系统 和用于脉冲式激光辐射的光谱展宽的方法
技术领域
本发明涉及具有用于脉冲式激光辐射的光谱展宽的光学系统的激光系统，并且涉及用于发射具有高脉冲能量的脉冲式激光辐射的激光系统、尤其超短脉冲(ultrashortpulse，USP)激光系统。此外，本发明涉及一种用于脉冲式激光辐射、尤其超短脉冲序列的光谱展宽的方法。
背景技术
DE 10 2014 007159 A1披露了一种用于非线性脉冲压缩的激光脉冲的光谱展宽的方法，该方法使用具有一系列非线性相互作用区段的布置，比如可以在例如以所谓的赫里奥特池(Herriott cell)的形式构造的多通池中提供的相互作用区段。在此，目标是激光脉冲的光谱展宽，即使在脉冲功率大于用于光谱展宽的非线性介质的临界功率的情况下，也可以进行该光谱展宽。
本发明的目的是提出可以在紧凑的结构中、甚至尤其在高脉冲能量和可选地高平均功率的情况下用于脉冲式激光辐射(例如超短脉冲序列)的光谱展宽的系统和方法。尤其，在此应利用填充气体中的非线性效应来影响具有高脉冲能量的激光脉冲在具有空间上尽可能小的布置中的光谱展宽。
发明内容
这些目的中的至少一个目的是通过根据权利要求1所述的激光系统和根据权利要求10所述的用于脉冲式激光辐射的光谱展宽的方法来实现的。从属权利要求中说明扩展方案。
在第一方面，激光系统包括用于提供脉冲式激光辐射的激光辐射源。脉冲式激光辐射包括脉冲能量在1mJ至100J的范围内、优选地在10mJ至1J的范围内并且脉冲持续时间在10fs至5ps的范围内、优选地在500fs至1.5ps的范围内的激光脉冲。此外，激光系统包括用于脉冲式激光辐射的光谱展宽的(至少一个)光学系统，该光学系统包括第一偏振调设光学器件和多通池，该第一偏振调设光学器件调设脉冲式激光辐射的圆偏振状态，该多通池具有至少两个镜。在构造多个中间聚焦区的情况下，以圆偏振状态存在的脉冲式激光辐射穿过多通池。多通池填充有具有光学非线性的填充气体，其中，填充气体实现脉冲式激光辐射在中间聚焦区中的光谱展宽。在多通池中，将填充气体的压强调设在压强范围内，在该压强范围内，存在填充气体的在多光子电离的范畴下的电离性能。此外，如此调设中间聚焦区的聚焦直径，使得脉冲式激光辐射在填充气体(在中间聚焦区中)不电离的情况下穿过多通池。
另一方面包括一种使用多通池的填充气体的非线性来对脉冲式激光辐射进行光谱展宽的方法，该多通池具有至少两个镜。多通池形成多个中间聚焦区。该方法包括以下步骤：
-产生脉冲式激光辐射，该脉冲式激光辐射包括脉冲能量在1mJ至100J的范围内、尤其在10mJ至1J的范围内并且脉冲持续时间在10fs至5ps的范围内、尤其在500fs至1.5ps的范围内的激光脉冲，
-调设脉冲式激光辐射的圆偏振状态以用于穿过多通池，
-将该脉冲式激光辐射耦合输入到多通池中，其中，该脉冲式激光辐射穿过多个中间聚焦区并且在中间聚焦区中与填充气体非线性地相互作用，从而实现脉冲式激光辐射在中间聚焦区中的光谱展宽，
-将该填充气体的压强调设在压强范围内，在该压强范围内，存在填充气体在多光子电离的范畴中的电离性能，
-如此调设这些中间聚焦区中的聚焦直径，使得脉冲式激光辐射在填充气体不电离的情况下穿过多通池，以及
-将光谱展宽的脉冲式激光辐射耦合输出出该多通池。
如果调设对于在多光子电离的范畴中的填充气体的电离性能的压强，则存在纯多光子电离，其中雪崩电离基本上不对气体的电离有贡献。调设聚焦几何形状使得在没有电离的情况下穿过中间聚焦区在这种情况下意味着，可能发生的电离仅在不干扰期望的光谱展宽的可执行性的范围内发生。
作为用于调设针对在多光子电离的范畴中的电离性能的、多通池的参数的条件，将压强调设在一定范围内，在该范围内，填充气体开始电离的激光脉冲的峰值强度(在此也被称为多光子电离(阈值)强度)与填充气体的压强基本上无关，或者随着填充气体压强的升高而不显著降低。(在此，不显著涉及一个量级的压强增加的范围，如力求非线性增加所需的范围。)
在一些实施方式中，多通池填充有氦气作为填充气体，该填充气体具有在100Pa至60000Pa的范围内、尤其在1000Pa至50000Pa的范围内的压强。在其他实施方式中，多通池填充有氩气作为填充气体，该填充气体具有在100Pa至50000Pa的范围内、尤其在1000Pa至40000Pa的范围内的压强。
在一些实施方式中，如此调设这些中间聚焦区的聚焦直径，使得在这些中间聚焦区中的激光脉冲的脉冲持续时间和脉冲能量的情况下得出的峰值强度处于多光子电离(阈值)强度的50％至110％的范围内。
在一些实施方式中，第一偏振调设光学器件可以包括第一波片，例如λ/4波片和/或λ/2波片。
在一些实施方式中，光学系统还可以包括以下光学部件中的至少一个光学部件：
-脉冲持续时间调设系统，该脉冲持续时间调设系统用于调设脉冲式激光辐射的激光脉冲的脉冲持续时间，
-第一光学望远镜布置，该第一光学望远镜布置设置用于以预给定的模式将该脉冲式激光辐射映射(abbilden)到该多通池中，并且，该第一光学望远镜布置可选地相对于该第一偏振调设光学器件沿射束在后地
Figure BDA0003817559540000031
布置，
-耦合输入镜，该耦合输入镜用于将该脉冲式激光辐射耦合到该多通池中，
-耦合输出镜，该耦合输出镜用于进一步引导从该多通池发出的脉冲式激光辐射，以及
-第二光学望远镜布置，该第二光学望远镜布置设置用于使从该多通池发出的脉冲式激光辐射准直。
在一些实施方式中，多通池可以构造为
-具有预确定或可调设数量的中间聚焦区，和/或
-具有中间聚焦区，这些中间聚焦区基本上具有相同的直径和相同的瑞利长度，和/或
-具有中间聚焦区，这些中间聚焦区彼此上下(aufeinander)、彼此相邻布置(nebeneinander)、可选地彼此部分重叠地布置，
-在至少两个镜的曲率半径尤其相同的谐振器结构中，可选地在共焦或同心布置中，和/或
-在至少两个镜的曲率半径尤其相同的类谐振器结构中，可选地在几乎共焦或几乎同心布置中，和/或
-在至少两个镜包括多个镜段的布置中，其中，在每两个镜段之间构造中间聚焦区，并且所述中间聚焦区被相继穿过，
-作为填充有比如氦气或氩气等稀有气体作为填充气体的池，其中，在这些中间聚焦区中的每个中间聚焦区中存在相同的压强，和/或
-用于对这些中间聚焦区中穿过的脉冲式激光辐射进行逐步非线性光谱展宽。
在一些实施方式中，激光系统还可以包括第二偏振调设光学器件，该第二偏振调设光学器件用于将圆偏振状态返回到线性偏振状态。第二偏振调设光学器件可以相对于多通池沿射束在后地布置，并且尤其包括第二波片、尤其消色差波片，例如λ/4波片和/或λ/2波片。
在一些实施方式中，激光系统还可以包括以下光学部件中的至少一个光学部件：
-脉冲持续时间调设系统，该脉冲持续时间调设系统用于调设激光脉冲的脉冲持续时间，
-光学脉冲持续时间压缩器系统，该光学脉冲持续时间压缩器系统用于补偿光学系统的色散贡献和/或用于时间上压缩在这些中间聚焦区中的至少一个中间聚焦区中已经经历非线性光谱展宽的激光辐射的激光脉冲，
-分束器，该分束器用于分离由该多通池输出的不同偏振状态，以及
-控制系统，该控制系统构造用于调设该多通池中的该填充气体的压强，以用于补偿由于调设的圆偏振而导致的该填充气体的非线性的降低。
在一些实施方式中，该方法还可以包括以下步骤中的至少一个步骤：
-提供氦气作为填充气体，并且将压强调设在100Pa至60000Pa的范围内、尤其在1000Pa至50000Pa的范围内，
-提供氩气作为填充气体，并且将压强调设在100Pa至50000Pa的范围内、尤其在1000Pa至40000Pa的范围内，以及
-为了增加非线性，如此增加填充气体的压强，使得，基于在相同压强的情况和线性偏振的情况下存在的该填充气体的非线性，补偿在圆偏振的情况下该填充气体的非线性的下降。
在一些实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：
-如此调设这些中间聚焦区的聚焦直径，使得在这些中间聚焦区中的激光脉冲的脉冲持续时间和脉冲能量的情况下得出的峰值强度处于多光子电离(阈值)强度的50％至110％的范围内。
在一些实施方式中，该方法还可以包括以下步骤中的至少一个步骤：
-为随后的射束路径调设光谱展宽的脉冲式激光辐射的偏振，以及
-对该光谱展宽的脉冲式激光辐射执行色散补偿。
此外，在该方法的一些实施方式中，可以调设多通池的以下参数中的至少一个参数：
-激光脉冲在多通池中积累的色散，
-这些中间聚焦区中的聚焦直径，以及
-这些中间聚焦区的瑞利长度。
根据本发明，通常建议使用充气多通池来对具有圆偏振的脉冲式激光辐射进行光谱展宽。这具有的优点是：充气多通池可以被构造成具有减小的长度。这是因为通过由于圆偏振激光辐射的入射而降低最大电场强度(也就是说，需要更多的脉冲能量来达到电离阈值)，可以在中间聚焦区中构造具有更小直径的多通池。这使得构造多通池的镜的曲率半径更小，并且因此导致例如共焦或同心构造的多通池的缩短(与用线性偏振运行的多通池相比)。优选地，多通池以多光子电离范围内的参数运行；即，在(电子)雪崩电离的范围之外，在雪崩电离中在电离过程期间产生非常多的自由电子。多光子电离是“稀疏”气体(比如在本文对稀有气体说明的压强下存在的气体)中主要的电离过程。
用表征多光子电离的电离过程的参数(尤其是密度、脉冲长度、脉冲能量)来运行多通池允许通过提高多通池中的压强来增加填充气体中的非线性，其中压强上升(在相同的脉冲持续时间和焦点大小以及圆偏振的情况下)基本上不影响电离所需的圆形击穿脉冲能量。对于作为填充气体的氦气，多光子电离发生在1013-1015瓦特/cm2的范围内，压强为1000Pa至几百毫巴(n*104Pa)，例如60000Pa。
在一些实施方式中，多通池的镜构造为凸的镜，其中，曲率半径尤其一致、和/或镜之间的间距位于曲率半径总和的95％至105％的范围内。替代性地或补充地，镜中的至少一个镜可以构造为色散镜，该色散镜的色散贡献补偿脉冲式激光辐射的激光脉冲至少一次通过(Durchgang)该多通池的色散贡献。替代性地或补充地，此外，镜中的至少一个镜可以包括多个镜段，在脉冲式激光辐射循环通过多通池时，脉冲式激光辐射至少一次照射在这些镜段上。
在一些实施方式中，如此构造多通池，使得脉冲式激光辐射的激光脉冲(该脉冲的光谱应在光学系统中被展宽)在中间聚焦区中基本上不经历脉冲持续时间和/或脉冲能量的变化。
光谱展宽可以可选地与例如随后的脉冲持续时间压缩相结合，以便产生具有短脉冲持续时间和高峰值强度的脉冲式激光辐射。
附图说明
在此公开允许至少部分地改进现有技术的方面的构思。尤其通过基于附图对实施方式的以下描述，得出另外的特征及其符合目的性。在附图中示出：
图1示出了具有用于光谱展宽的光学系统的激光系统的示例性示意图，
图2A至图2C示出了用于说明赫里奥特池作为多通池的示例的示例性示意图，以及
图3示出了用于阐述光谱展宽的示例性方法的示意性流程图。
具体实施方式
本文描述的各方面部分地基于这样的认识，即，用于高强度激光辐射的光谱展宽的多通池的缩短可以通过由于以具有圆偏振的高强度激光辐射辐射通过(Durchstrahlung)而降低最大电场强度来成功地实现。这里已经认识到，为了有利地使用圆偏振，用于相应填充气体的激光辐射的参数优选地处于多光子电离的范围内，使得压强的增加(以及因此多通池中的气体密度的增加)不影响或仅略微影响电离所需的电场强度。
众所周知，在圆偏振激光辐射的情况下，填充气体电离所需的脉冲能量显著增加，例如增加到3到10倍。此外，对于圆偏振激光辐射，中间聚焦区中存在的填充气体的折射率的非线性部分较小，因此期望的非线性效应仅在强度/脉冲能量较高时出现。作为示例，圆偏振情况下的非线性降低到线性偏振情况下存在的非线性值的三分之一。
为了补偿降低的非线性，建议将多通池中的气体压强提高至补偿因子倍数(例如因子3)。
在本上下文中已经认识到，对于氦气，对于例如在多光子吸收范围内的超短激光脉冲，多通池能够在大约或低于一巴(100000Pa)的范围内压强的情况下运行，其中电离所需的脉冲能量几乎与压强无关。相应地，可以增加多通池中的压强而对电离性能没有任何显著影响，并且因此可以补偿由于圆偏振而降低的非线性。
换言之，对于充气多通池，有可能如此调设光束路径的配置(基本上关于由中间聚焦区的参数给出的光谱展宽)和填充气体的参数(基本上由取决于气体种类的多光子吸收范围内的气体压强给出)，即，在使用圆偏振的情况下，在尽可能短且紧凑的多通池结构中实现所寻求的光谱展宽。
估计多通池的长度与线性偏振情况下电离所需的脉冲能量与圆偏振情况下电离所需的脉冲能量之比的平方根成比例，借助该估计，多通池可以以这种方式显著缩短。这导致大约可能缩短到1/√3。换言之，例如赫里奥特池的长度可以通过针对要被光谱展宽的激光辐射调设圆偏振来缩短，其中可以同时保持边界条件：赫里奥特池为了非线性相互作用“尽可能接近电离阈值”地运行。
多通池可以由镜对(例如下面结合附图解释的赫里奥特池)构成。通常，多通池提供了多次通过中间聚焦区。中间聚焦区可以形成在光学元件之间，例如在镜/镜段上的反射之间。对此，也参见引言中引用的DE 10 2014007159A1。例如也可以在具有多个镜段的类似赫里奥特池的模块化结构中构造多个中间聚焦区。在多通池中，射束路径可以折叠一次或多次。
图1示出了具有用于光谱展宽的光学系统3的激光系统1。光学系统3基于使用填充有填充气体4的多通池5(例如赫里奥特池)，其中，填充气体4用作非线性(克尔)介质。作为示例，稀有气体被用作填充气体。在非常高的强度下，可以使用具有高电离阈值的氦气(电离阈值大约是氩气的3倍高)。在多通池5中强度较低但仍然很高的情况下，例如氩气或一些其他稀有气体可以被用作非线性介质。
激光系统1通常包括激光辐射源7，该激光辐射源输出激光辐射9。激光辐射9包括(初级)激光脉冲11，这些激光脉冲的脉冲能量在几mJ(例如至少20mJ，例如几百毫焦耳)的范围内，并且脉冲持续时间Δt在几百飞秒(FWHM脉冲持续时间)或更短的范围(例如500fs)内。例如，激光脉冲11构造超短脉冲序列。
取决于激光辐射源7，激光辐射9还可以包括低能量激光辐射13，该低能量激光辐射在图1中例如示出为(次级)前脉冲13A或后脉冲13B。
此外，激光辐射源7可以可选地具有用于调设激光脉冲11的脉冲持续时间的脉冲持续时间调设系统15，其中，脉冲持续时间调设系统15也可以分配给光学系统3，如图1示出。
在本示例中假设：在脉冲持续时间调设系统15的输出处或在激光辐射源7的输出处，存在具有线性偏振17A的激光辐射9，线性偏振的偏振矢量例如在图1中被给定为正交于附图平面。也就是说，不仅激光脉冲11、而且可能存在的低能量激光辐射13都是线性偏振的。
光学系统3具有第一偏振调设光学器件19。在第一偏振调设光学器件中，激光辐射9是圆偏振的。通常可以借助于多通池5/赫里奥特池前方的射束路径中的波片(例如借助于零阶或少阶波片)来调设圆偏振。为了调设激光辐射9的圆偏振状态，图1中的第一偏振调设光学器件19包括例如第一λ/4波片19A。图1在第一偏振调设光学器件19的输出处示出圆形循环电场矢量，以便阐明圆偏振状态17B。
替代性地，可以通过法拉第旋转器、普克耳斯盒或其他合适的偏振影响元件来调设圆偏振。如果波片以各向异性的折射率工作，例如以双折射晶体工作，则第一偏振调设光学器件19中的偏振调设可以优选地独立于强度来实现。
例如，为了调设激光辐射9的圆偏振状态，第一λ/4波片19A相对于激光辐射9的偏振平面如此调设成在λ/4波片的快轴与偏振平面之间具有角度：该角度为大约45°。例如，该角度在42°-48°的范围内，使得可能存在偏振的(例如，也是由调整决定的剩余)椭圆率。
此外，图1示出了望远镜布置21，用于在借助于耦合输入镜23耦合输入到多通池5之前匹配脉冲式激光辐射9的模式(通常是射束参数，比如射束直径和射束发散度)。
多通池5包括两个凹曲面镜25A、25B，这两个凹曲面镜形成在充气环境中在镜25A、25B之间重复地来回行进的射束路径5A。在镜25A、25B之间，在每一次通过中，脉冲式激光辐射穿过聚焦区区域，在该聚焦区区域中形成具有对应高强度的脉冲式激光辐射的中间聚焦区。在中间聚焦区中发生激光辐射与引入到多通池中的填充气体的相互作用，并导致非线性效应，例如预期的光谱展宽，或者在中间聚焦区中尽可能避免过高强度的情况下导致填充气体的光学击穿/过强电离。多通池的运行因此在激光辐射的充分发生的光谱展宽与避免激光辐射上的电离效应的冲突(Spannungsfeld)中进行的。
通过分别在中间聚焦区中存在的高强度并且通过多通池5中气态介质的折射率的非线性实现了逐步的非线性光谱展宽。
赫里奥特池是多通池的一个示例，脉冲式激光辐射可以耦合到多通池中用于多次通过。赫里奥特池由两个凹面镜形成，这两个凹面镜以例如同心或共焦谐振器布置(或几乎以同心或共焦的类似谐振器布置，其与理想的同心或共焦布置的偏差最多几毫米)、通常也以一些其他谐振器构型沿着公共光轴27(由特定的布置给出)彼此定向。在这种情况下，镜25A、25B也被称为赫里奥特镜或端镜。如果激光辐射9以相对于光轴27偏移的方式被引入到多通池5中，则激光辐射9将在那里多次往复地、以预给定的通常椭圆(圆形)图案循环。
图2A示意性地展示了构造中间聚焦区29情况下的镜25A、25B(两个镜段)之间的射束路径，假定耦合输入激光辐射9的对应匹配模式。中间聚焦区29具有例如聚焦直径d和瑞利长度Lr并且位于在图1的示例中以同心方式构造的谐振器布置的对称平面31的区域中。
图2B和图2C示出了镜25A、25B的平面视图，其中，示意性地示出在镜表面上圆形布置的照射区域33。在激光辐射从照射区域再次反射回多通池5/谐振器布置的中心方向之前，激光辐射9尽可能居中地照射在照射区域33中。此外，图2B和图2C中可以看到耦合输入开口35A以及耦合输出开口35B。镜25A、25B的表面上可用于反射的区域是直径为D的圆形区域区段。原则上，循环(中间聚焦区29)的数量可以是任意大小；例如，可以穿过5到100个中间聚焦区；也就是说，在多通池中穿过多个中间聚焦区。此外，镜25A、25B中的至少一个镜也可以由单个的分立镜元件构成，其中反射可以(照射区域33)优选发生在一个单个的镜元件上。例如，穿过十二个中间聚焦区29。
作为通过镜中的开口的射束耦合输入和射束耦合输出的替代，可以使用嵌接在多通池中的更小的镜元件，并且将这些镜元件定位在例如开口35A、35B的位置处。
参考图1中所说明的射束路径5A，脉冲式激光辐射9被重复地引导通过多通池5中心的中间聚焦区。由于在激光脉冲11的脉冲持续时间Δt期间激光脉冲的聚焦，在中间聚焦区形成高强度，并且高强度导致了气体4的折射率的非线性性能。气体4的折射率的非线性性能可以用于脉冲式激光辐射9的光谱展宽。
在穿过多通池5预确定次数之后，激光辐射9离开多通池5并照射在输出镜37上，该输出镜反射经耦合输出的激光辐射。输出镜37引导激光辐射9通过第二望远镜布置39，该第二望远镜布置使激光辐射9重新准直。
用于非线性压缩的多通池的长度由镜25A、25B之间的间距给出。在径向方向上，多通池的尺寸取决于所设置的循环次数。
多通池的长度对于将多通池集成到光学结构中很重要，因为多通池可以是几米(例如，高达10m或更长)。多通池的长度由两个因素决定：
-端镜(Endspiegel)的破坏阈值。对于预给定的射束强度，破坏阈值规定端镜上反射的激光射束的最小大小(“最小可调设射束直径”)。对于单次通过，该最小大小与端镜的曲率一起决定了中间聚焦区的聚焦直径。(连同所需的反射区的数量，端镜上反射的激光射束的最小大小还定义端镜的直径。)
-多通池中存在的填充气体的电离阈值。电离阈值限制了可引入中间聚焦区的强度，即，可以用于非线性相互作用的强度。电离阈值因此针对中间聚焦区的预给定参数确定“能够耦合输入的最大射束强度”。如果发生电离在中间聚焦区中的增加，则行进穿过多通池的激光辐射可能被干扰，并且出现例如偏离高斯射束轮廓的强度分布，或降低的透射。
由这两个边界条件(其允许端镜上的射束直径，并且允许多通池的中心应该存在的聚焦直径以及因此的强度)得出多通池的长度。
如果电离所需的脉冲能量被成功地提高，例如通过使用在此提出的圆偏振，则可以构建更短的多通池并且将该更短的多通池用于光谱展宽。更短的多通池对应于更短的焦距(即，例如，对应于赫里奥特池的端镜的更小的曲率半径)，因此在中间聚焦区中得到更小的聚焦直径，那么在这些中间聚焦区中，借助所存在的脉冲能量和脉冲持续时间不能够实现或者不允许显著超过电离所需的强度。
由于圆偏振而减小的、激光辐射在穿过多通池时所经历的非线性通过使填充气体压强的升高而得到补偿。
关于要使用的脉冲能量，如此选择预给定的脉冲持续时间和聚焦几何形状，使得在中间聚焦区中出现在初始多光子电离范围内或略微低于初始多光子电离的(脉冲)峰值强度。(脉冲)峰值强度位于上限，例如比分配给电离阈值的强度高最多10％；分配给多光子电离范围内的电离阈值的强度在本文中被称为多光子电离强度。例如，考虑到激光参数的波动，调设的(脉冲)峰值强度可以降低，例如降低到多光子电离强度的一半(脉冲峰值强度的下限)。换言之，多通池的几何形状与存在的激光脉冲的峰值强度(脉冲能量/脉冲持续时间/圆偏振)如此相协调，使得在圆偏振激光脉冲的脉冲持续时间和脉冲能量的情况下，在中间聚焦区中得到在多光子电离强度的50％至110％范围内的脉冲峰值强度——在实现填充气体电离的(最小)电离脉冲能量的情况下，多光子电离强度在中间聚焦区中得到圆偏振激光脉冲。尤其，对于圆偏振，峰值强度可以在多光子电离强度的50％至100％的范围内，或者在60％至105％的范围内，或者在60％至95％的范围内，或者在70％至90％的范围内。
为了光谱展宽之后的激光辐射9的偏振匹配，激光系统1可以具有一个或多个波片(例如λ/4波片、λ/8波片、λ/2波片、λ波片)的布置。例如图1中所示的实施方式包括第二(消色差)λ/4波片43。第二λ/4波片43将以圆偏振状态出现的激光辐射再次转换成线性偏振。可选地，可以附加地设置(多个)波片(例如λ/2波片)，用于第二λ/4波片43的前方或下游的偏振平面的定向。
可选地，光学系统3还可以具有光学射束分离系统41。在例如图1中所示的实施方式中，光学射束分离系统41包括第二λ/4波片43和分束器45，该分束器被展示为分束器立方体。用于分离不同偏振的其他光学元件包括薄膜偏振器和例如渥拉斯顿棱镜布置。分束器45可以用于对可能在多通池5中产生的、具有其他(非圆)偏振状态的射束部分进行射束净化。例如这可能在多通池5中可能出现例如低能量激光辐射13和不完全圆偏振的情况下出现，如果在多通池的输出处略微椭圆偏振的激光脉冲11与略微椭圆偏振的低能量激光辐射13的主轴线的定向由于在多通池5的焦点处的椭圆偏振状态的强度相关的旋转而不同。从现有技术已知用于分离具有不同椭圆偏振状态的射束部分的其他结构。
基于多通池5中气态克尔介质的折射率n的非线性得到针对激光脉冲11出现光谱展宽，即，对于强度相关的折射率n＝n_0+n_2*I(r；t)，其中参数n_0和n_2为气体特定的折射率，I(r；t)为中间聚焦区中的强度分布。
图1示出例如有用射束部分9A的激光脉冲11’，在这里已经示例性地从中去除了前脉冲和后脉冲。
为了随后使用已经被光谱展宽的激光脉冲11’，激光脉冲11’可以被提供给例如压缩器49。压缩器49在图1中例如被呈现为啁啾式镜压缩器。在激光系统1的输出处因此可以输出包括压缩激光脉冲11”序列的有用激光辐射9A’。
与使用HCF的现有技术中已知的调设结构相比，在此提出的通过使用例如赫里奥特池的配置可以实现穿过预确定/可调设数量的中间聚焦区29。此外，中间聚焦区中的聚焦直径d是可调设的，并且例如还可以通过镜25A、25B的曲率半径Rm与激光功率、脉冲持续时间等以及气体4来协调。例如，两个镜的曲率半径Rm相同，或至少具有相同的量级。
除了中间聚焦区29的大小的可调设性(例如通过镜25A、25B的曲率半径并且还通过可以连接在多通池前方的用于模式匹配的对应望远镜布置)之外，气体压强还关于非线性进行调设。应注意，在多通池中穿过的各种中间聚焦区存在高空间接近性的情况下，则在中间聚焦区中的每个中间聚焦区中给出相同的气体压强。优选地，各个中间聚焦区中的光束参数和射束特性非常相似，使得是也存在相似的非线性效应。
如果镜25A、25B形成同心谐振器(在相同曲率半径Rm的情况下，镜之间的间距大约为2*Rm)，则中间聚焦区29基本上都具有相同的直径d并且具有相应相同的瑞利长度Lr。通常，镜25A、25B之间的间距位于曲率半径总和的95％至105％的范围内。强的激光脉冲11顺序传播通过这些中间聚焦区29，并且在该过程中在以下电场强度下与气体4重复地相互作用：该电场强度可能实现折射率n的非线性效应，并且因此实现激光脉冲11的光谱的非线性效应。
在设计中间聚焦区和其中存在的非线性条件时，在此描述的赫里奥特结构的使用提供了各种参数，这些参数可预先定义和/或在运行期间可调设。为了调设参数，光学系统3可以具有控制系统61，例如，该控制系统通过控制连接件63与脉冲持续时间调设系统15连接，可选地与偏振调设光学器件19(尤其用于调设第一λ/4波片19A和可选地λ/2波片的角位置)、望远镜布置21、39(尤其用于调设望远镜透镜21A、21B之间的间距)、用于调设气体压强(见图1)的压强调设装置65和/或随后的波片(例如用于调设第二(消色差的)λ/4波片43的角位置)连接，以及可选地与光学射束分离系统41连接。
例如，可以借助控制系统3来调设以下：
-脉冲式激光辐射9的激光脉冲11的脉冲持续时间Δt和/或色散和/或光谱带宽，
-脉冲式激光辐射9的激光脉冲11的脉冲能量，
-脉冲式激光辐射9的圆偏振，
-中间聚焦区29中的聚焦直径d，
-中间聚焦区29的瑞利长度Lr，以及
-中间聚焦区29中的填充气体4的气体压强。
如图2B和图2C所示，激光辐射9重复地照射在镜25A、25B上(在每种情况下多次)。这些镜可以补充地用于色散匹配，其方式是将其构造为色散镜。如果镜25A、25B至少在反射之一中具有色散效应，则可能直接影响色散，并且因此影响激光脉冲11的脉冲持续时间。作为示例，照射区域33中的一个或多个照射区域可以设有色散层。例如在图2A中，以虚线方式示出用于镜25B的色散涂层51。而且，镜25A、25B中的每个镜可以由具有预确定色散特性的多个镜段构成，这些镜段中的每个镜段的色散与穿过多通池5的期望脉冲持续时间相匹配。相应地，多通池5中存在的色散由色散镜的色散贡献和沿射束路径5A的充气体积中的色散贡献组成。
图1中示出一种示例性镜段53。在脉冲式激光辐射循环通过多通池时，激光辐射至少一次照射(取决于镜段的大小)在镜段上，该镜段通常至少具有镜表面上射束直径D的量级的尺寸。
换言之，本文中提出的构思允许在穿过充气体积期间积累的色散至少部分地通过合适的色散镜涂层(啁啾式镜)来补偿，以便例如在中间聚焦区中维持相当的脉冲持续时间或针对性地改变脉冲持续时间。
由于非线性光谱展宽，脉冲光谱可以从中间聚焦区到中间聚焦区地变化，具体地基本上具有恒定的脉冲持续时间和恒定的脉冲能量。如果多通池5借助于啁啾式镜构造，则此外可以调设脉冲持续时间。作为示例，脉冲持续时间可以从一次通过到另一次通过地变化(缩短或延长)。相应地，即使在非线性光谱展宽的情况下，中间聚焦区中的峰值强度也基本保持恒定。
如果在多通池中使用具有圆偏振的激光辐射，则可以产生结合非线性光谱展宽的另一优点。如此，光谱展宽本身可能跨越频谱更平滑地实现，使得可能出现较少的结构化光谱。这可以对随后的脉冲成形和/或脉冲压缩产生积极影响。
图2A示出了在采用曲面赫里奥特镜的情况下赫里奥特池中的中间聚焦区的构造。下面考虑在本文中提出的构思的范畴中用于实现多通池的几何参数。
由于避免激光诱导的(赫里奥特)镜的损坏以及由于所使用的气体的电离阈值，导致了限制可以借助于多通池光谱展宽(并且可选地在对比度方面增加)的激光脉冲的脉冲能量。在多通池5中使用氦气作为气体4的情况下，最高可能的电离阈值约为3.42 10^14W/cm2。
激光诱导的镜25A、25B的损坏决定了曲面镜25A、25B上的激光辐射9的最小直径。电离阈值确定了中间聚焦区29中关于避免气体4电离的最小可能聚焦直径d。两个参数共同定义了多通池5的所需长度，即，例如构造同心谐振器的镜之间的间距，以及其曲率半径。
与填充气体的非线性相互作用对于光谱展宽是至关重要的，正如已经讨论过的，在圆偏振的情况下，这种相互作用减少。较低的非线性通过压强增加来补偿。
众所周知，压强的增加可能会影响电离过程。这里在多光子电离的范围(低压强/低密度、短脉冲)与雪崩电离的范围(更高压强/更高密度、长脉冲)之间进行了区分。在多光子电离的范围内，对于作为填充气体的氦气，电离所需的能量可以基本上被认为与多通池中的气体压强无关。对于其他稀有气体，存在呈轻微下降(Abnahme)形式的相关性，其中，如果气体压强降低，下降变得更小。在雪崩电离的范围内，随着气体压强的升高，电离所需的能量出现大幅的下降，因为密度更大的气体促进了电子雪崩的形成。
如果在多光子电离的范围中，从线性偏振到圆偏振的变化可能会导致多通池(例如赫里奥特池)的显著缩短。与氩气相比，氦气具有较低的非线性，但是具有高得多的电离阈值。由于高电离阈值，可以使用氦气作为多通池中的填充气体，用于脉冲能量大于20mJ的超短脉冲的光谱展宽，其中，电离阈值例如在500fs和压强小于100000Pa的情况下在多光子电离的范围内。
发明人已经认识到，在以20mJ或更大范围内的脉冲能量运行的多通池的情况下，对于氦气，压强增加对电离所需的脉冲能量几乎没有任何影响，使得可以使用氦气作为填充气体结合圆偏振来缩短赫里奥特池。
为了缩短说明，假设脉冲能量为几个10mJ、例如200mJ的线性偏振超短激光脉冲被耦合输入到填充有He的多通池中。为了在多通池中在这些高脉冲能量下提供足够的非线性相互作用，例如，有必要将压强调设在10000Pa至20000Pa的范围内。那么多通池的长度例如为大约10m。
相比之下，如果对于脉冲能量为几个10mJ、例如200mJ的超短激光脉冲调设圆偏振，则电离所需的能量增加，但是非线性也降低。通过将多通池的长度减小到例如5m，多通池然后可以在相对接近电离阈值的情况下运行，即，可以在中间聚焦区调设更高的峰值强度。已知在氦气的情况下，在这种脉冲能量下的压强对电离阈值几乎没有影响，为了提供足够非线性的相互作用，可以将压强从例如20000Pa提高到40000Pa。如果多通池因此在多光子电离的参数范围内运行，则可以(几乎完全)利用由于圆偏振导致的电离阈值的上升的正面效应。
本文中提出的在多通池中使用氦气作为填充气体和圆偏振的构思清楚地示出在至少20mJ的脉冲能量和500fs的脉冲持续时间的情况下减小多通池长度的可能性。
类似地，对于比如Xe、Kr、Ar或Ne气体等其他填充气体，存在对应的参数范围，在这些参数范围内，圆偏振使得可以缩短在多光子电离范围内运行的多通池的长度。然而，这里应该考虑的是，取决于多通池在多光子电离范围内的哪个运行点运行，压强相关性可能会出现小幅下降。
如果假设对于填充有氩气的多通池，由于圆偏振，电离所需的脉冲能量增加到3倍，则多通池的长度变短到大约1/1.7(“1/√3”)。为了补偿由于圆偏振而降低的非线性，例如氩气的压强例如从15 000Pa(在未缩短的结构中)增加到45 000Pa(在缩短的结构中)。
应注意，如果要进行的压强增加(例如对于氩气)发生在多光子电离的范围之外并且在类似雪崩的电离过程的范围内，则电离所需的脉冲能量可能会随着压强增加而下降。由于圆偏振，这抵消了电离所需的脉冲能量的期望增加。
对于在此提出的更紧凑的多通池结构，重要的是，与线性偏振光相比，对于圆(可能略微椭圆修正的圆)偏振光电离所需的电场强度增加，使得对于镜25A、25B上可比较的射束直径D，可以将中间聚焦区29中可能的聚焦直径d选择得更小。由此，与用线性偏振运行的多通池相比，对于圆偏振通常得到减小镜间距(例如镜25A、25B之间的间距，其缩短到1/√3，即缩短到大约1/2)的可能性。
在借助于光谱展宽进行非线性压缩的情况下，较短的结构使得成本节约。
对于高强度激光辐射的应用，并且考虑到镜的破坏阈值，镜可能需要承受几个100fs脉冲持续时间下的(例如500fs或更短)几个100mJ的脉冲能量。对于超短脉冲，镜还应该是宽带设计，例如设计为例如用于来自钛-蓝宝石激光器的超短脉冲为例如700nm至1100nm的波长范围，或者用于来自发射大约1000nm的激光器(比如Nd:YAG或Yb:YAG)的超短脉冲为900nm至1100nm的波长范围。此外，镜可能会或可能不会提供色散贡献，并且因此可能还应考虑色散涂层。
下面参考图2A到图2C解释多通池及其所基于的镜的示例性参数。对于涂层镜，在脉冲持续时间为大约500fs的情况下，可以测量出例如大约0.5J/cm2的激光诱导的损坏阈值。此阈值通常分配给射束中心。假设是高斯射束，例如因此针对大约500fs的激光脉冲，阈值大约为0.1J/cm2，并且因此在安全系数为3的情况下，例如，最大允许通量大约为0.03J/cm2。
基于此，这导致例如对于200mJ脉冲大约9mm的射束半径，或者在镜25A、25B上大约13mm的转换的1/e2射束直径。这种估计可以近似等同地应用于线性偏振以及还有圆偏振。
对于圆偏振光(与线性偏振光相比，具有减小的(最大)电场强度)，如所解释的，假设镜上存在相同的射束直径，在镜25A、25B的相应更小的曲率半径情况下，可以实现减小的镜的间距/缩短的多通池长度/谐振器长度L。
将参考图3中所示的流程图来解释本文提出的使用以圆偏振穿过的多通池对脉冲式激光辐射进行光谱展宽的方法中的步骤。
在步骤71中，产生脉冲式激光辐射，该脉冲式激光辐射包括脉冲能量在1mJ至100J的范围内、优选地在10mJ至1J的范围内并且脉冲持续时间在10fs至5ps的范围内、优选地在500fs至1.5ps的范围内的激光脉冲。
步骤73包括使脉冲式激光辐射——即，通常在进入多通池之前——圆偏振以穿过多通池。
在步骤75中，进行脉冲式激光辐射的光谱展宽。为此，脉冲式激光辐射被耦合输入到多通池中。多通池由例如至少2个凹面镜形成，这些凹面镜限定了中间聚焦区的多次通过；例如形成(尤其同心或共焦的)谐振器或类似谐振器的布置。在步骤75中，在构造多个中间聚焦区的情况下重复地穿过多通池。多通池填充有具有光学非线性的填充气体，该非线性实现脉冲式激光辐射在中间聚焦区中的光谱展宽。
步骤77包括将光谱展宽的脉冲式激光辐射从多通池耦合输出。
在步骤79中，例如可以调设光谱展宽的脉冲式激光辐射的线性偏振，和/或例如可以进行光谱展宽的脉冲式激光辐射的压缩。
此外，为了能够在所寻求的光谱展宽的情况下利用激光系统(尤其具有短长度的多通池)的紧凑结构，在步骤81A中，将多通池的填充气体的压强调设在以下压强范围内，在该压强范围内，在多光子电离过程的范畴中，借助其脉冲持续时间与要被光谱展宽的激光脉冲的脉冲持续时间相当的激光脉冲来电离填充气体。也就是说，存在填充气体在多光子电离的范畴中的电离性能。这允许：为了增加非线，将填充气体的压强调设得如此高，使得，基于在相同压强的情况下和线性偏振的情况下存在的填充气体的非线性，补偿在圆偏振的情况下填充气体的非线性的下降。
此外，为了所寻求的光谱展宽，中步骤81B如此调设中间聚焦区中的聚焦直径(例如，通过选择多通池的镜的曲率半径和镜上的射束直径)，使得脉冲式激光辐射在填充气体不电离的情况下穿过多通池。在此，中间聚焦区中的聚焦直径被选择为尽可能小，但是在对镜的光学损坏和避免填充气体的(相对强的)电离方面具有安全裕度。
此外，激光辐射能够依次穿过一系列相继的多通池。这允许以不同的方式调设气体条件、镜配置和在各个多通池中分别存在的中间聚焦区的组上的色散分布，其中，也可以在各个多通池之间设置“中间压缩”。
明确地强调，出于原始披露的目的以及同样出于独立于实施方式和/或权利要求中的特征组合来限制要求保护的发明的目的，在说明书和/或权利要求书中披露的所有特征应被视为单独的且彼此独立。明确指出，出于最初披露的目的并且同样出于限制要求保护的发明的目的、尤其也限制范围说明的目的，所有范围说明或单位组的说明都披露了任何可能的中间值或单元的子组。

Claims (14)

1.一种激光系统(1)，包括：
-激光辐射源(7)，所述激光辐射源用于提供脉冲式激光辐射(9)，其中，所述脉冲式激光辐射包括脉冲能量在1mJ至100J范围内或在10mJ至1J范围内并且脉冲持续时间在10fs至5ps范围内或在500fs至1.5ps范围内的激光脉冲(11)，以及
-光学系统(3)，所述光学系统用于所述脉冲式激光辐射(9)的光谱展宽，所述光学系统包括：
-第一偏振调设光学器件(19)，所述第一偏振调设光学器件调设脉冲式激光辐射(9)的圆偏振状态(17B)，以及
-多通池(5)，所述多通池具有至少两个镜(25A，25B)，在构造多个中间聚焦区(29)的情况下，所述脉冲式激光辐射(9)穿过所述多通池，其中，所述多通池(5)填充有具有光学非线性的填充气体(5A)，其中，所述填充气体(5A)实现所述脉冲式激光辐射(9)在所述中间聚焦区(29)中的光谱展宽，其中，
将所述填充气体(5A)的压强调设在以下压强范围内：在所述压强范围内，存在所述填充气体(5A)在多光子电离的范畴中的电离性能，并且
如此调设所述中间聚焦区(29)的聚焦直径(d)，使得所述脉冲式激光辐射(9)在所述填充气体(5)不电离的情况下穿过所述多通池(5)。
2.根据权利要求1所述的激光系统(1)，其中，
所述多通池(5)填充有氦气作为填充气体，所述填充气体的压强在100Pa至60000Pa的范围内、尤其在1000Pa至50000Pa的范围内。
3.根据权利要求1所述的激光系统(1)，其中，
所述多通池(5)填充有氩气作为填充气体，所述填充气体的压强在100Pa至50000Pa的范围内、尤其在1000Pa至40000Pa的范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统(1)，其中，
如此调设所述中间聚焦区(29)的聚焦直径(d)，使得在所述中间聚焦区(29)中的所述激光脉冲(11)的所述脉冲持续时间和所述脉冲能量的情况下得出的峰值强度处于多光子电离强度的50％至110％的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统(1)，其中，
所述第一偏振调设光学器件(19)包括第一波片(19A)，可选地λ/4波片(19A)和/或λ/2波片(19B)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统(1)，其中，
所述光学系统(3)还包括以下光学部件中的至少一个光学部件：
-脉冲持续时间调设系统(15)，所述脉冲持续时间调设系统用于调设所述脉冲式激光辐射(9)的激光脉冲(11)的脉冲持续时间(Δt)，
-第一光学望远镜布置(21)，所述第一光学望远镜布置设置用于以预给定的模式将所述脉冲式激光辐射(9)映射到所述多通池(5)中，并且所述第一光学望远镜布置可选地相对于所述第一偏振调设光学器件(19)沿射束在后地布置，
-耦合输入镜(23)，所述耦合输入镜用于将所述脉冲式激光辐射(9)耦合到所述多通池(5)中，
-耦合输出镜(37)，所述耦合输出镜用于进一步引导从所述多通池(5)发出的脉冲式激光辐射(9)，以及
-第二光学望远镜布置(39)，所述第二光学望远镜布置设置用于准直从所述多通池(5)发出的所述脉冲式激光辐射(9)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统(1)，其中，所述多通池(5)构造为-具有预确定数量或可调设数量的中间聚焦区(29)，和/或
-具有以下中间聚焦区(29)：所述中间聚焦区基本上具有相同的直径(d)和相同的瑞利长度(Lr)，和/或
-具有以下中间聚焦区(29)：所述中间聚焦区彼此上下、彼此相邻布置、可选地彼此部分地重叠地布置，
-在具有所述至少两个镜(25A，25B)的尤其相同的曲率半径的谐振器结构中，可选地在共焦或同心布置中，和/或
-在具有所述至少两个镜(25A，25B)的尤其相同的曲率半径的类谐振器结构中，可选地在几乎共焦或几乎同心布置中，和/或
-在所述至少两个镜(25A，25B)包括多个镜段的布置中，其中，在每两个镜段之间构造一个中间聚焦区(29)，并且所述中间聚焦区(29)被相继穿过，
-作为填充有如氦气或氩气的稀有气体作为填充气体的池，其中，在所述中间聚焦区(29)中的每个中间聚焦区中存在相同的压强，和/或
-用于所述中间聚焦区(29)中穿过的脉冲式激光辐射(9)的逐步非线性光谱展宽。
8.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统(1)，还具有：
第二偏振调设光学器件，所述第二偏振调设光学器件用于将所述圆偏振状态返回到线性偏振状态(47A，47B)，其中，所述第二偏振调设光学器件相对于所述多通池(5)沿射束在后地布置，并且
其中，所述第二偏振调设光学器件尤其包括第二波片(43)、尤其是消色差波片，可选地λ/4波片(43)和/或λ/2波片。
9.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统(1)，其中，所述激光系统(1)还包括以下光学部件中的至少一个光学部件：
-脉冲持续时间调设系统(15)，所述脉冲持续时间调设系统用于调设所述激光脉冲(11)的脉冲持续时间(Δt)，
-光学脉冲持续时间压缩器系统(49)，所述光学脉冲持续时间压缩器系统用于补偿所述光学系统(9)的色散贡献，并且用于时间上压缩在所述中间聚焦区(29)中的至少一个中间聚焦区中已经经历所述非线性光谱展宽的激光辐射的激光脉冲(11)，
-分束器(45)，所述分束器用于分离由所述多通池(5)输出的不同偏振状态，以及
-控制系统(61)，所述控制系统构造用于调设所述多通池(5)中的所述填充气体(4)的压强，以用于补偿由于所调设的圆偏振而导致的所述填充气体的非线性的降低。
10.一种用于通过使用多通池(5)的填充气体的非线性来对脉冲式激光辐射(9)进行光谱展宽的方法，所述多通池具有至少两个镜(25A，25B)，所述至少两个镜构造多个中间聚焦区(29)，所述方法具有步骤：
-产生脉冲式激光辐射(9)，所述脉冲式激光辐射包括脉冲能量在1mJ至100J范围内或在10mJ至1J范围内并且脉冲持续时间在10fs至5ps范围内或在500fs至1.5ps范围内的激光脉冲，
-调设所述脉冲式激光辐射(9)的圆偏振状态(17A)以用于穿过所述多通池(5)，
-将所述脉冲式激光辐射(9)耦合输入到所述多通池(5)中，其中，所述脉冲式激光辐射(9)穿过所述多个中间聚焦区(29)并且在所述中间聚焦区(29)中与所述填充气体(4)非线性地相互作用，从而在所述中间聚焦区(29)中实现所述脉冲式激光辐射(9)的光谱展宽，
-将所述填充气体(5A)的压强调设在以下压强范围内：在所述压强范围内，存在所述填充气体(5A)在多光子电离的范畴中的电离性能，
-如此调设所述中间聚焦区(29)中的聚焦直径(d)，使得所述脉冲式激光辐射(9)在没有所述填充气体(5)的电离的情况下穿过所述多通池(5)，以及
-将经光谱展宽的脉冲式激光辐射(9)从所述多通池(5)耦合输出。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还具有以下步骤中的至少一个步骤：
-提供氦气作为填充气体，并且将压强调设在100Pa至60000Pa的范围内、尤其在1000Pa至50000Pa的范围内，以及
-提供氩气作为填充气体，并且将压强调设在100Pa至50000Pa的范围内、尤其在1000Pa至40000Pa的范围内，
-如此增加所述填充气体的压强以便增加非线性：基于在相同压强的情况下和线性偏振的情况下存在的、所述填充气体的非线性，补偿在圆偏振的情况下所述填充气体的非线性的下降。
12.根据权利要求10或11所述的方法，所述方法还具有：
-如此调设所述中间聚焦区(29)的聚焦直径(d)，使得在所述中间聚焦区(29)中的所述激光脉冲(11)的所述脉冲持续时间和所述脉冲能量的情况下得出的峰值强度处于多光子电离强度的50％至110％的范围内。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，所述方法还具有：
-为随后的射束路径调设所述经光谱展宽的脉冲式激光辐射(9)的偏振，和/或
-对所述经光谱展宽的脉冲式激光辐射(9)执行色散补偿。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，所述方法还具有调设所述多通池(5)的以下参数中的至少一个参数：
-所述激光脉冲(11)在所述多通池(5)中积累的色散，
-所述中间聚焦区(29)的聚焦直径(d)，以及
-所述中间聚焦区(29)的瑞利长度(Lr)。
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