DE10063976A1

DE10063976A1 - Resonator, regenerativer Verstärker für ultrakurze Laserpulse und mehrschichtiger Spiegel

Info

Publication number: DE10063976A1
Application number: DE2000163976
Authority: DE
Inventors: Carsten Fallnich
Original assignee: LZH Laser Zentrum Hannover eV
Current assignee: LZH Laser Zentrum Hannover eV
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: DE10063976B4

Abstract

Ein Resonator (4) zur Verstärkung von Laserpulsen, insbesondere von ultrakurzen Laserpulsen, weist wenigstens zwei Spiegel (6, 8, 12) zur Reflexion der Laserpulse, ein zwischen den Spiegeln (6, 8, 12) angeordnetes optisches Verstärkungsmedium zur Verstärkung der Laserpulse und Mittel zur zeitlichen Dehnung der Laserpulse auf. Erfindungsgemäß sind die Mittel zur zeitlichen Dehnung durch wenigstens einen Spiegel gebildet, dessen bzw. deren Gruppengeschwindigkeitsdispersion so gewählt ist, daß eine zur Herabsetzung der Spitzenleistung erforderliche zeitliche Dehnung der Laserpulse erzielt ist. Bei einem erfindungsgemäßen regenerativen Verstärker weist der Spiegel vorzugsweise eine positive Gruppengeschwindigkeitsdispersion auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Resonator der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 genannten Art, ei nen regenerativen Verstärker der im Oberbegriff des Anspruchs 13 genannten Art für ultrakurze Laserpulse sowie einen mehrschichtigen Spiegel der im Oberbe griff des Anspruchs 15 genannten Art.

Ein Resonator der betreffenden Art ist allgemein bekannt. Er dient zur Verstärkung von ultrakurzen Laserpulsen in einem regenerativen Verstärker und weist wenigstens zwei Spiegel zur Reflexion der La serpulse auf, zwischen denen ein optisches Verstär kungsmedium, insbesondere ein Lasermedium, zur Ver stärkung der Laserpulse angeordnet ist. Bei Betrieb des bekannten Resonators werden von einem Seed-Laser Laserpulse in den Resonator injiziert, zwischen den Spiegeln hin- und herreflektiert und bei ihren Durch läufen durch das Lasermedium verstärkt. Da die Pulse hierbei eine hohe Verstärkung erfahren, besteht die Gefahr, daß die optischen Bauteile des Resonators bzw. des Verstärkers durch die auftretenden hohen Spitzenleistungen der Laserpulse beschädigt werden. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die ul trakurzen Laserpulse zeitlich zu dehnen, um sicher zustellen, daß die bei der Verstärkung auftretenden Spitzenleistungen die optischen Bauteil des Laser- Resonators und des regenerativen Verstärkers nicht beschädigen. Zu diesem Zweck weist der bekannte Reso nator Mittel zur zeitlichen Dehnung der Laserpulse auf, die beispielsweise durch einen außerhalb des Resonators angeordneten Gitter-Stretcher gebildet sind.

Ein Nachteil eines unter Verwendung des bekann ten Laser-Resonators aufgebauten Verstärkers für ul trakurze Laserpulse besteht darin, daß er aufwendig und damit teuer in der Herstellung sowie raumgreifend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laser-Resonator der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, der die Nachteile des be kannten Resonators nicht aufweist, der also den Auf bau eines Verstärkers für ultrakurze Laserpulse er möglicht, der im Vergleich zu den bekannten Verstär kern einfacher und damit kostengünstiger herstellbar ist und damit kompakter aufgebaut ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker für ultrakurze Laserpulse anzugeben, der einfach und kostengünstig herstellbar sowie kompakt ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Resonators durch die Lehre der Ansprüche 1 und 2 und hinsicht lich des Verstärkers durch die Lehre des Anspruchs 13 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Erzielung einer ausreichenden zeitlichen Dehnung der Laserpulse aufwendige optische Bauteile, bei spielsweise ein außerhalb des Resonators angeordneter Gitter-Stretcher, nicht erforderlich sind, sondern daß vielmehr auch einfache und kostengünstige opti sche Bauteile, wie sie in Resonatoren oder Verstär kern ohnehin vorhanden sind, zu diesem Zweck verwendet werden können, sofern deren Gruppengeschwindig keitsdispersion so gewählt wird, daß eine zur Her absetzung der Spitzenleistung in dem erforderlichen Maße erforderliche zeitliche Dehnung der Laserpulse durch diese Bauteile erzielt wird. Hierbei ist die Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) wie folgt definiert:

wobei λ die Wellenlänge der verwendeten Laserstrah lung, c die Lichtgeschwindigkeit und n = n(λ) der wel lenlängenabhängige Brechungsindex ist. Eine GVD < 0 wird als normale Dispersion und eine GVD < 0 als ano male Dispersion bezeichnet.

Nach der Lehre des Anspruchs 1 sind die Mittel zur zeitlichen Dehnung durch wenigstens einen Spiegel gebildet, dessen bzw. deren Gruppengeschwindigkeits dispersion so gewählt ist, daß eine zur Herabsetzung der Spitzenleistung erforderliche zeitliche Dehnung der Laserpulse erzielt ist.

Durch gezielte Wahl der Gruppengeschwindigkeits dispersion des Spiegels, beispielsweise bei einem mehrschichtigen Spiegel durch Wahl des Materiales bzw. der Dicke in Strahlrichtung aufeinanderfolgender Schichten des Spiegels, ist mit einfachen und kosten günstigen Mitteln die erforderliche zeitliche Dehnung der Laserpulse erzielbar.

Somit sind der erfindungsgemäße Resonator und der erfindungsgemäße Verstärker einfach und damit kostengünstig herstellbar.

Nach der Lehre des Anspruchs 2 ist die Gruppengeschwindigkeitsdispersion der resonatorinternen op tischen Bauteile des Resonators so gewählt, daß eine zur Herabsetzung der Spitzenleistung erforderliche zeitliche Dehnung der Laserpulse ausschließlich durch die optischen Bauteiles des Resonators erzielt ist. Somit bilden die resonatorinternen optischen Bauteile die Mittel zur zeitlichen Dehnung, so daß zusätzliche Bauteile nicht erforderlich sind und der Resonator besonders einfach und damit kostengünstig aufgebaut ist.

Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Lehre des Anspruchs 1 sieht vor, daß der Spiegel durch einen resonatorinternen Spiegel gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist zur Erzielung der ge wünschten Dehnung der Laserpulse ein separater Spie gel nicht erforderlich, so daß sich ein besonders kompakter Aufbau ergibt.

Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann jedoch der zu Dehnung der Laserpulse verwendete Spie gel auch durch einen außerhalb des Resonators ange ordneten separaten Spiegel gebildet sein, wie dies eine Ausführungsform vorsieht. Es kann auch sowohl resonatorintern als auch resonatorextern wenigstens ein Spiegel vorgesehen sein, der zur Pulsdehnung her angezogen wird.

Wenn die resonatorinternen optischen Bauteile des Resonators eine positive Gruppengeschwindigkeits dispersion aufweisen und somit ohnehin eine gewisse zeitliche Dehnung der Laserpulse bewirken, so ist es zur Erzielung einer darüber hinausgehenden zeitlichen Dehnung, die entsprechend den jeweiligen Anforderun gen zur Herabsetzung der Spitzenleistung in dem er forderlichen Maße erforderlich sein kann, zweckmäßig, daß der Spiegel eine positive Gruppengeschwindigkeitsdispersion aufweist. Auf diese Weise wird die durch die optischen Bauteile des Resonators einge führte zeitliche Dehnung der Laserpulse auf das er forderliche Maß verstärkt.

Wenn demgegenüber die optischen Bauteile des Resonators eine negative Gruppengeschwindigkeitsdis persion aufweisen, beispielsweise bei Verwendung be stimmter Lasermedien als optische Verstärkungsmedien, so ist es zur Erzielung der erforderlichen zeitlichen Dehnung der Laserpulse zweckmäßig, daß der Spiegel eine negative Gruppengeschwindigkeitsdispersion auf weist.

Um die Gruppengeschwindigkeitsdispersion ent sprechend den jeweiligen Anforderungen wählen zu kön nen, ist der Spiegel zweckmäßigerweise als mehr schichtiger Spiegel ausgebildet, wobei die Dicke und/oder das Material aufeinanderfolgender, auf ein Substrat aufgebrachter Schichten des Spiegels aus dielektrischem Material derart gewählt ist, daß der Spiegel die gewünschte Gruppengeschwindigkeitsdisper sion aufweist. Falls der Spiegel eine negative Grup pengeschwindigkeitsdispersion aufweisen soll, so kann beispielsweise ein "gechirpter" oder "doppelt ge chirpter" Spiegel verwendet werden, bei dem die Dicke aufeinanderfolgender, auf ein Substrat aufgebrachter Schichten von der freien Seite des Spiegels zum Sub strat hin zunimmt. Derartige Spiegel zur Erzielung einer negativen Gruppengeschwindigkeitsdispersion sind beispielsweise durch den Aufsatz "Theory of Dou ble-chirped Mirrors" von Nicolai Matuschek, Franz X. Kärtner, Ursula Keller in IEEE Journal of Selected Topics in Quant. Electron. 4, 197/1998 bekannt. Um eine positive Gruppengeschwindigkeitsdispersion zu erzielen, schlägt die Erfindung erstmals einen gechirpten Spiegel vor, bei dem die Schichtenfolge ge genüber den bekannten gechirpten Spiegeln invertiert ist, bei dem also die Dicke aufeinanderfolgender Schichten von der freien Seite des Spiegels zum Sub strat hin abnimmt. Bei einem solchen Spiegel, der nachfolgend auch als invertiert gechirpter bzw. in vertiert doppelt gechirpter Spiegel bezeichnet wird, werden die langwelligen Frequenzkomponenten des La serpulses bevorzugt in den in Strahlrichtung vorde ren, von dem Substrat weiter entfernten Schichten des Spiegels reflektiert, da deren größere Schichtdicke an die größere Wellenlänge angepaßt ist. Entsprechend werden die kürzerwelligen Frequenzkomponenten bevor zugt in den näher am Substrat liegenden, dünneren Schichten reflektiert, da erst dort durch die abneh mende Schichtdicke der Schichten für kürzere Wellen längen die Reflektivität zunimmt. Durch die unter schiedlichen Reflexionsorte der verschiedenen spek tralen Anteile der Laserpulse kommt es zu zeitlichen Verzögerungen bzw. Phasenverschiebungen, so daß die Pulsvorderflanke früher und die Pulsrückflanke später reflektiert wird. Hierdurch wird der Puls zeitlich gedehnt und gleichzeitig phasenmoduliert, so daß die Pulsspitzenleistung mit zunehmender Pulsdauer ab nimmt.

Dementsprechend ist es zur Erzielung einer posi tiven Gruppengeschwindigkeitsdispersion zweckmäßig, daß die Dicke der Schichten des Spiegels von seiner freien Seite zum Substrat hin abnimmt.

Eine andere außerordentlich vorteilhafte Weiter bildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß der Resonator Mittel aufweist, die unterschiedliche Spektralanteile der Laserpulse räumlich voneinander trennen. Auf diese Weise läßt sich die Spitzenleistung der Laserpulse weiter verringern, insbesondere in Kombination mit der erfindungsgemäß vorgesehenen zeitlichen Dehnung der Laserpulse. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Pulsspitzenleistung nicht die Zerstörungsschwelle der optischen Bauteile des Resonators überschreitet. Aufgrund der räumlichen Trennung unterschiedlicher Spektralanteile der Laser strahlung werden diese Spektralanteile räumlich ge trennt verstärkt. Auf diese Weise ist die spektrale Einschnürung (spectral gain narrowing) deutlich ver ringert, so daß sich auch besonders kurze Pulse ver stärken lassen. Ein weiterer Vorteil dieser Ausfüh rungsform besteht darin, daß sich aufgrund der räum lichen Trennung unterschiedlicher Spektralanteile der Laserstrahlung voneinander der zeitliche Pulsverlauf weitergehend kontrollieren läßt.

Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungs form sieht vor, daß die Mittel, die unterschiedliche Spektralanteile der Laserpulse räumlich voneinander trennen, wenigstens eine refraktive Optik, beispiels weise ein Prisma, und/oder wenigstens eine diffrakti ve Optik, beispielsweise ein Beugungsgitter, und/oder wenigstens eine refraktiv-diffraktive Optik, bei spielsweise ein sogenanntes GRISM (granting on prism), aufweisen. Derartige Optiken stehen als ein fache und kostengünstige Standardbauteile zur Verfü gung, so daß der Aufbau des erfindungsgemäßen Resona tors bzw. des erfindungsgemäßen Verstärkers einfach und kostengünstig gestaltet ist.

Zur Kompensation von Phasenfehlern der Resona torkomponenten kann wenigstens eine Amplitudenmaske und/oder wenigstens eine Phasenmaske vorgesehen sein, die in der Fourier-Ebene angeordnet ist bzw. sind, wie dies eine Weiterbildung vorsieht.

Das Verstärkungsmedium kann ein Laser-Medium oder ein optisch-parametrisch verstärkendes Medium sein, wie dies Ausführungsformen vorsehen. Insbeson dere bei der Ausführungsform mit der räumlichen Tren nung unterschiedlicher Spektralanteile der Laserpulse voneinander kann das Verstärkungsmedium beispiels weise durch einen flachen Laserkristall gebildet sein, der sich besonders einfach kühlen läßt. Durch aktive Lasermedien, beispielsweise Nd:YVO-, Yb:Glas- oder Cr:LiCAF-Kristalle, ist eine hohe Verstärkung der Laserpulse erzielbar.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver stärkers ist im Anspruch 14 angegeben. Gemäß dieser Weiterbildung ist dem Verstärker wenigstens ein op tisch-parametrisch verstärkendes Medium oder ein pe riodisch gepolter Kristall nachgeordnet. Bei einem periodisch gepolten Kristall, beispielsweise einem Kristall, bei dem invertierte Domänen fächerartig angeordnet sind, ist bei räumlicher Trennung der Spektralanteile der Laserpulse, wie sie bei der Aus führungsform des erfindungsgemäßen Resonators gemäß Anspruch 9 erzielt ist, eine breitbandige Frequenz konversion der Laserpulse, beispielsweise durch Er zeugung der zweiten Harmonischen, ermöglicht. Darüber hinaus kann der Kristall mit in Strahlrichtung ver laufenden Elektroden versehen sein. Durch Anlegen einer Hochspannung an diese Elektroden ist dann die Phasenlage der verschiedenen, in den Laserpulsen ent haltenen Wellenlängen getrennt voneinander beein flussbar, so daß eine adaptive Optik gebildet ist. Auf diese Weise ist eine Verstärkung mit hoher Band breite und gleichzeitig eine Steuerung der räumlich voneinander getrennten Spektralanteile der Laserpul se, beispielsweise hinsichtlich ihrer Phasenlage, ermöglicht.

Ein erfindungsgemäßer mehrschichtiger Spiegel mit positiver Gruppengeschwindigkeitsdispersion ist im Anspruch 15 angegeben.

Zur Erzielung einer positiven Gruppengeschwin digkeitsdispersion ist es hierbei zweckmäßig, wenn die Dicke der Schichten des Spiegels von seiner frei en Seite zum Substrat hin abnimmt, wie dies eine Wei terbildung vorsieht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der bei gefügten Zeichnung näher erläutert, in der Ausfüh rungsbeispiele dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild ei nes ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen regenerativen Ver stärkers für ultrakurze Laserpulse,

Fig. 2 in stark schematischer Schnittansicht einen in dem Resonator des Verstärkers gemäß Fig. 1 verwendeten Spiegel,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Ein zelheit im Bereich des Laserkristalls bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1,

Fig. 4 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel eines er findungsgemäßen Verstärkers und

Fig. 5 eine stark schematische Schnittansicht eines periodisch gepolten Kristalls zur breitbandigen Frequenzkonversion.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein Verstärker 2 für ultrakurze Laserpulse dargestellt, der einen Resonator 4 auf weist, der einen ersten als Endspiegel ausgebildeten Spiegel 6 und einen zweiten als Endspiegel ausgebil deten Spiegel 8 aufweist, zwischen denen ein Laserme dium in Form eines Laserkristalls 10 angeordnet ist. Der Resonator weist ferner einen weiteren Spiegel 12 sowie ein Paar von Prismen 14, 16 auf.

Zum Pumpen des Laserkristalls 10 ist ein Dioden laser 18 vorgesehen, der über zwei bei diesem Aus führungsbeispiel zur Modenanpassung dienende Linsen 20, 22 Laserlicht in den Laserkristall 10 einstrahlt.

Zur Auskopplung verstärkter Laserpulse aus dem Resonator 4 sind optische Schaltermittel vorgesehen, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Pok kelszelle 24 und einen Dünnschichtpolarisator 26 ge bildet sind. Die optischen Schaltermittel sind für sich genommen allgemein bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.

Der Verstärker 2 dient zur Verstärkung ultra kurzer Laserpulse, die von einem Seed-Laser 28 über einen Einkoppelspiegel 30 in den Verstärker 2 einge strahlt werden. Zur Modenanpassung ist zwischen dem Seed-Laser 28 und dem Spiegel 30 bei diesem Ausfüh rungsbeispiel ein Paar von Linsen 32, 34 vorgesehen.

Zur Entkopplung des Seed-Strahles von aus dem Resonator 4 ausgekoppelter, verstärkter Laserstrah lung in Form von Laserpulsen ist ein optischer Isola tor 36 vorgesehen, der für sich genommen allgemein bekannt ist und daher hier nicht näher erläutert wird.

Der Resonator 4 weist erfindungsgemäß Mittel auf, die die von dem Seed-Laser 28 in den Resonator 4 injizierten Laserpulse zeitlich dehnen. Diese Mittel sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch die Spiegel 6, 8, 12 gebildet, die als invertiert doppelt gechirpte Spiegel ausgebildet sind. Um eine zeitliche Dehnung der Laserpulse zu erzielen, ist die Dicke aufeinanderfolgender auf ein Substrat aufge brachter Schichten der Spiegel 6, 8, 12 derart ge wählt, daß die Spiegel 6, 8, 12 für die Laserstrah lung der verwendeten Wellenlänge eine positive Grup pengeschwindigkeitsdispersion (GVD) aufweisen, die über die spektrale Bandbreite der Laserpulse im we sentlichen konstant ist.

In Fig. 2 ist schematisch eine Schnittansicht durch den Spiegel 6 dargestellt, der ein Substrat 38 aufweist, auf das mehrere aufeinanderfolgende Schich ten aus dielektrischem Material aufgebracht sind, von denen in Fig. 2 lediglich zwei Schichten mit den Be zugszeichen 40, 42 versehen sind. Zur Veranschauli chung ist die Dicke der Schichten 40, 42 überhöht dargestellt. Die Dicke der aufeinanderfolgenden Schichten 40, 42 des Spiegels 6 nimmt von einer frei en Seite 43 des Spiegels 6 zum Substrat hin ab, so daß der Spiegel 6 für die Laserstrahlung der verwen deten Wellenlänge eine positive Gruppengeschwindig keitsdispersion aufweist. Infolgedessen werden die von dem Seed-Laser 28 in den Resonator 4 eingestrahl ten Laserpulse bei Reflexion an dem Spiegel 6 zeit lich gedehnt. In Fig. 2 ist links ein Impuls 44 dar gestellt, der bei Reflexion an dem Spiegel 6 zeitlich gedehnt wird, wie dies in Fig. 2 bei 44' angedeutet ist. Die Dehnung des Impulses beruht darauf, daß die Spektralanteile größerer Wellenlänge bevorzugt an den in Strahlrichtung vorderen, von dem Substrat 38 wei ter entfernten Schichten des Spiegels 6 reflektiert werden, da die Dicke dieser Schichten an die Refle xion der Spektralanteile größerer Wellenlänge ange paßt ist. Demgegenüber werden die Spektralanteile geringerer Wellenlänge bevorzugt an den in Strahl richtung hinteren, näher an dem Substrat 38 angeord neten dünneren Schichten reflektiert, da die Dicke dieser Schichten an die Reflexion der Spektralanteile geringerer Wellenlänge angepaßt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Reflexionsorte unterschiedlicher Spektralanteile wird die Pulsvorderflanke früher und die Pulsrückflanke später reflektiert, so daß der Puls zeitlich gedehnt wird.

Die Spiegel 8, 12 des Resonators 4 sind in ent sprechender Weise als invertiert gechirpte Spiegel mit positiver Gruppengeschwindigkeitsdispersion auf gebaut.

Bei Betrieb des erfindungsgemäßen regenerativen Verstärkers werden die von dem Seed-Laser 28 in den Resonator 4 eingestrahlten Laserpulse in dem Resona tor 4 verstärkt, wobei die Laserpulse bei Reflexion an den eine positive Gruppengeschwindigkeitsdisper sion aufweisenden Spiegeln 6, 8, 12 zeitlich gedehnt werden. Durch die zeitliche Dehnung der Laserpulse wird die Pulsspitzenleistung herabgesetzt, so daß eine Beschädigung der Bauteile des Verstärkers 2 ver mieden und gleichzeitig eine hohe Verstärkung der Laserpulse ermöglicht ist.

Das Prismenpaar 14, 16 bewirkt hierbei eine räumliche Trennung unterschiedlicher Spektralanteile der Laserpulse voneinander, wie dies in Fig. 3 ange deutet ist. Aufgrund der räumlichen Trennung unter schiedlicher Spektralkomponenten ist einerseits die Pulsspitzenleistung der Laserpulse weiter reduziert. Andererseits werden auf diese Weise die unterschiedlichen Spektralanteile der Laserpulse räumlich ge trennt verstärkt, so daß die spektrale Einschnürung (spectral gain narrowing) deutlich reduziert ist.

Dadurch, daß die erforderliche zeitliche Deh nung der Laserpulse durch die ohnehin in dem Resona tor 4 vorhandenen Spiegel 6, 8, 12 erzielt wird, sind zusätzliche Mittel zur zeitlichen Dehnung der Pulse nicht erforderlich, so daß der Verstärker 2 einfach im Aufbau und damit kostengünstig sowie kompakt ist. Er ermöglicht darüber hinaus eine hohe Verstärkung der Laserpulse.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen regenerativen Verstärkers 2 für ultrakurze Laserpulse dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dadurch unter scheidet, daß die Pockelszelle 24 zwischen dem Laser kristall 10 und dem Prisma 16 angeordnet ist und daß der Dünnschichtpolarisator 26 nicht als separates Bauteil ausgebildet, sondern auf das Prisma 16 aufge dampft ist.

In Fig. 5 ist stark schematisiert eine Schnitt ansicht eines Kristalls 46 dargestellt, der in dem Fachmann allgemein bekannter Weise invertierte Domä nen aufweist, von denen in Fig. 5 lediglich eine Do mäne mit dem Bezugszeichen 48 versehen ist. Die Domä nen 48 verlaufen im wesentlichen quer zur Strahlrich tung der Laserpulse und sind fächerartig angeordnet. Der Kristall 46 ist bei Betrieb einem erfindungsgemä ßen Verstärker, beispielsweise dem Verstärker 2 gemäß Fig. 1, nachgeordnet, an dessen Ausgang die unter schiedlichen Spektralanteile der Laserpulse räumlich getrennt voneinander vorliegen. Diese unterschiedli chen Spektralanteile treten somit räumlich vonein ander getrennt in den Kristall 46 ein, wie dies in Fig. 5 für drei Wellenlängen WL_1, WL_2 und WL_3 an gedeutet ist. Mittels des Kristalls 46 ist eine breitbandige Frequenzkonversion der Laserpulse, bei spielsweise durch Erzeugung der zweiten Harmonischen bzw. durch optisch-parametrische Verstärkung, ermög licht. Darüber hinaus kann der Kristall 46 mit in Strahlrichtung verlaufenden in der Zeichnung nicht dargestellten Elektroden versehen sein. Durch Anlegen einer Hochspannung an diese Elektroden ist dann die Phasenlage der verschiedenen, in den Laserpulsen ent haltenen Wellenlängen getrennt voneinander beein flussbar, so daß eine adaptive Optik gebildet ist. Auf diese Weise ist eine Verstärkung mit hoher Band breite und gleichzeitig eine Steuerung der räumlich voneinander getrennten Spektralanteile der Laserpul se, beispielsweise hinsichtlich ihrer Phasenlage, ermöglicht. Die Art und Weise, wie die Elektroden an dem Kristall 46 angebracht sind, ist dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.

Claims

1. Resonator zur Verstärkung von Laserpulsen, ins besondere von ultrakurzen Laserpulsen,
mit wenigstens zwei Spiegeln zur Reflexion der Laser pulse,
mit einem zwischen den Spiegeln angeordneten opti schen Verstärkungsmedium zur Verstärkung der Laser pulse und
mit Mitteln zur zeitlichen Dehnung der Laserpulse
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur zeitlichen Dehnung durch wenig stens einen Spiegel (6, 8, 12) gebildet sind, dessen bzw. deren Gruppengeschwindigkeitsdispersion so ge wählt ist, daß eine zur Herabsetzung der Spitzenlei stung erforderliche zeitliche Dehnung der Laserpulse erzielt ist.

2. Resonator zur Verstärkung von Laserpulsen, ins besondere von ultrakurzen Laserpulsen,
mit wenigstens zwei Spiegeln zur Reflexion der Laser pulse,
mit einem zwischen den Spiegeln angeordneten opti schen Verstärkungsmedium zur Verstärkung der Laser pulse und
mit Mittel zur zeitlichen Dehnung der Laserpulse,
dadurch gekennzeichnet,
die Gruppengeschwindigkeitsdispersion der resonator internen optischen Bauteile des Resonators (4) so gewählt ist, daß eine zur Herabsetzung der Spitzen leistung erforderliche zeitliche Dehnung der Laser pulse erzielt ist, derart, daß die Mittel zur zeitli chen Dehnung der Laserpulse durch die resonatorinter nen optischen Bauteile des Resonators (4) gebildet sind.

3. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, der Spiegel bzw. die Spiegel zur zeitlichen Deh nung der Laserpulse durch einen resonatorinternen Spiegel bzw. resonatorinterne Spiegel (6, 8, 12) ge bildet ist bzw. sind.

4. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Spiegel zur zeitlichen Dehnung der La serpulse durch einen außerhalb des Resontors angeord neten separaten Spiegel gebildet ist.

5. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Spiegel (6, 8, 12) eine positive Grup pengeschwindigkeitsdispersion (GVD) aufweist.

6. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Spiegel eine negative Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) aufweist.

7. Resonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens einer der Spiegel (6, 8, 12) als mehrschichtiger Spiegel ausgebildet ist, wobei die Dicke und/oder das Material aufeinanderfolgender, auf ein Substrat (38) aufgebrachter Schichten (40, 42) des Spiegels (6, 8, 12) derart gewählt ist, daß der Spiegel (6, 8, 12) eine positive Gruppengeschwindig keitsdispersion aufweist.

8. Resonator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Dicke der Schichten (40, 42) des Spie gels von seiner freien Seite (43) zum Substrat (38) hin abnimmt.

9. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Resonator (4) Mittel aufweist, die un terschiedliche Spektralanteile der Laserpulse räum lich voneinander trennen.

10. Resonator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel, die unterschiedliche Spektral anteile der Laserpulse räumlich voneinander trennen, wenigstens eine refraktive Optik, beispielsweise ein Prisma (14, 16), und/oder wenigstens eine diffraktive Optik, beispielsweise ein Beugungsgitter, und/oder wenigstens eine refraktiv-diffraktive Optik, bei spielsweise ein sogenanntes GRISM (grating on prism), aufweisen

11. Resonator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens eine Amplitudenmaske und/oder wenigstens eine Phasenmaske vorgesehen, die in der Fourierebene angeordnet ist bzw. sind.

12. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Verstärkungsmedium ein Laser-Medium (10) oder ein optisch-parametrisch verstärkendes Medium ist.

13. Regenerativer Verstärker für ultrakurze Laser pulse, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Resonator (4) nach einem der vorherge henden Ansprüche aufweist.

14. Verstärker nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Verstärker (2) wenigstens ein op tisch-parametrisch verstärkendes Medium oder ein pe riodisch gepolter Kristall (46) nachgeordnet ist.

15. Mehrschichtiger Spiegel zur Reflexion von Laser pulsen, insbesondere zur Verwendung in einem Laser- Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder einem Verstärker nach einem der vorhergehen den Ansprüche,
mit mehreren, auf ein Substrat aufgebrachten Schich ten aus dielektrischem Material,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke und/oder das Material aufeinanderfol gender Schichten (40, 42) derart gewählt ist, daß der Spiegel eine positive Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) aufweist.

16. Spiegel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke aufeinanderfolgender Schichten (40, 42) des Spiegels (6) von seiner freien Seite (43) zum Substrat (38) hin abnimmt.