DE102018109405B3 - Pulse length adjusting unit, laser system and method for pulse length adjustment of a laser pulse - Google Patents

Pulse length adjusting unit, laser system and method for pulse length adjustment of a laser pulse Download PDF

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Abstract

Eine Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') für einen gepulsten Laserstrahl (5) mit einer spektralen Breite umfasst ein erstes und ein zweites dispersives Element (11A, 11B) zur Erzeugung von Winkeldispersion in einem durch die dispersiven Elemente (11A, 11B) begrenzten Winkeldispersionsbereich (13). In dem Winkeldispersionsbereich (13) sind einzelnen Spektralkomponenten des Laserstrahls (5) optische Wege (13A, 13B) zugeordnet, die zumindest abschnittweise unter einem Winkel zueinander verlaufen. Ferner umfasst die Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') einen ersten und einem zweiten 3-Flächen-Reflektor (9A, 9B), wobei jeder der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) im Strahlengang zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element (11A, 11B) angeordnet ist und drei Reflexionsflächen (R1, R2, R3) aufweist. Der Laserstrahl (5) wird von jedem der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) durch jeweils drei aufeinanderfolgende Reflexionen des Laserstrahls (5) an den jeweiligen drei Reflexionsflächen (R1, R2, R3) reflektiert, wobei eine Richtungsumlenkung und ein Strahlversatz erfolgen.

Figure DE102018109405B3_0000
A pulse width adjusting unit (7, 7 ') for a pulsed laser beam (5) having a spectral width comprises a first and a second dispersive element (11A, 11B) for generating angular dispersion in an angular dispersion range bounded by the dispersive elements (11A, 11B) ( 13). In the angular dispersion region (13), individual spectral components of the laser beam (5) are assigned optical paths (13A, 13B) which extend at least in sections at an angle to one another. Furthermore, the pulse length adjusting unit (7, 7 ') comprises a first and a second 3-area reflector (9A, 9B), wherein each of the 3-area reflectors (9A, 9B) in the beam path between the first and the second dispersive element (9 11A, 11B) and having three reflecting surfaces (R1, R2, R3). The laser beam (5) is reflected by each of the three-surface reflectors (9A, 9B) by three successive reflections of the laser beam (5) on the respective three reflection surfaces (R1, R2, R3), wherein a directional deflection and a beam offset occur ,
Figure DE102018109405B3_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einheit zur Pulslängenanpassung durch Einstellen der Dispersion bei einem elektromagnetischen Strahl mit einer spektralen Breite, beispielsweise einem gepulsten Laserstrahl. Die Einheit zur Pulslängenanpassung kann beispielsweise als Pulskompressoreinheit und/oder als Pulsstreckereinheit eines Lasersystems ausgebildet sein.The present invention relates to a unit for pulse length adjustment by adjusting the dispersion in an electromagnetic beam having a spectral width, for example, a pulsed laser beam. The unit for pulse length adaptation can be designed for example as Pulskompressoreinheit and / or as a pulse-stretching unit of a laser system.

Laserpulse weisen eine spektrale Breite auf, die die erreichbare minimale Dauer der Laserpulse bestimmt. Je breiter das zugrundeliegende Frequenzspektrum ist, desto geringer kann die Pulsdauer des Laserpulses werden. Allerdings führt allgemein die Dispersion des durchlaufenen Materials und gegebenenfalls eine Selbstphasenmodulation bei großen Spitzenleistungen zu einem Auseinanderlaufen der spektralen Komponenten, so dass insbesondere für kurze und ultrakurze Laserpulse mit Pulsdauern im ps-Bereich und kürzer üblicherweise eine Dispersionsanpassung des optischen Weges vorgenommen wird. Optische Aufbauten, die einer dispersiven Verbreiterung der Pulsdauer entgegenwirken, werden hierin als Pulskompressoreinheiten bezeichnet. Beispiele derartiger Dispersionsanpassungseinheiten umfassen z.B. Gitterpaar- oder Prismenpaar-basierte Kompressoreinheiten (kurz: Gitter- oder Prismenkompressoren), die ein hierin als Winkeldispersion bezeichnetes Auffächern der spektralen Komponenten des Laserpulses in einer Ablenkrichtung der Gitter oder Prismen zur Erzeugung von unterschiedlichen optischen Weglängen nutzen.Laser pulses have a spectral width which determines the achievable minimum duration of the laser pulses. The wider the underlying frequency spectrum, the lower the pulse duration of the laser pulse can become. However, in general, the dispersion of the material passed through and possibly a self-phase modulation at high peak powers leads to a divergence of the spectral components, so that in particular for short and ultrashort laser pulses with pulse durations in the ps range and shorter usually a dispersion adjustment of the optical path is made. Optical structures that counteract dispersive broadening of the pulse duration are referred to herein as pulse compressor units. Examples of such dispersion adjusting units include e.g. Grating pair or prism pair-based compressor units (short: grating or prism compressors) that use a fanning of the spectral components of the laser pulse in a deflection direction of the gratings or prisms, referred to herein as angular dispersion, to produce different optical path lengths.

Ferner können verstärkte Pulse zu hohen Intensitäten führen, die unter anderem nichtlineare Effekte wie Selbstfokussierung z.B. im Verstärkerlasermedium hervorrufen können. Derartige nichtlineare optische Effekte können sich nachteilig auf die Strahl- und Pulsqualität und entsprechend auf den gesamten Verstärkungsvorgang auswirken. Entsprechend werden Verstärkerkonfigurationen derart ausgelegt, dass entweder ein aktiv gestreckter Laserpuls verstärkt wird oder die Pulsverlängerung während des Verstärkungsvorgangs eintritt. Optische Aufbauten derartiger Dispersionsanpassungseinheiten, die eine dispersive Verbreiterung der Pulsdauer eines Laserpulses bewirken, werden hierin als Pulsstreckereinheiten bezeichnet. Beispiele derartiger Dispersionsanpassungseinheiten umfassen z.B. Gitterpaar- oder Prismenpaar-basierte Streckereinheiten (kurz: Gitter- oder Prismenstrecker), die eine z.B. zu einer später eingesetzten Pulskompressoreinheit entgegengesetzte Winkeldispersion erzeugen, beispielsweise mit einem integrierten Linsensystem.Furthermore, amplified pulses can lead to high intensities, which include nonlinear effects such as self-focusing, e.g. in the amplifier laser medium can cause. Such non-linear optical effects can adversely affect the beam and pulse quality and accordingly the overall amplification process. Accordingly, amplifier configurations are designed such that either an actively stretched laser pulse is amplified or the pulse extension occurs during the amplification process. Optical structures of such dispersion-matching units, which cause a dispersive broadening of the pulse duration of a laser pulse, are referred to herein as pulse-stretching units. Examples of such dispersion adjusting units include e.g. Grid pair or prism pair-based span units (in short: grid or prism stretchers) comprising e.g. to produce a pulse compressor unit used opposite angular dispersion, for example, with an integrated lens system.

Grundlegender Parameter bei Gitter- oder Prismenkompressoren und Gitter- oder Prismenstreckern ist das Ausmaß der spektralen Auffächerung. Dies hängt z.B. von der Gitterkonstanten des verwendeten Gitters oder dem Brechungsindex des verwendeten Prismas sowie vom Abstand der Gitter oder der Prismen ab. Allgemein ist die Dispersion durch den Abstand der Gitter bzw. Prismen einstellbar, der die aufgrund der Winkeldispersion erzeugten Weglängenunterschiede bestimmt. Bei Gitterkompressoren oder -streckern trägt insbesondere die durch die Beugung akkumulierte Phase zur Dispersion bei. Allgemein gilt, je besser die Dispersion kompensiert werden kann, desto näher kann die Pulsdauer an die spektral erreichbare Pulsdauer herankommen.The fundamental parameter in grating or prism compressors and grating or prism stretchers is the extent of spectral fanning. This depends e.g. from the lattice constants of the grid used or the refractive index of the prism used and from the spacing of the gratings or prisms. In general, the dispersion can be set by the spacing of the gratings or prisms, which determines the path length differences produced as a result of the angular dispersion. In lattice compressors or stretchers, in particular, the phase accumulated by the diffraction contributes to the dispersion. Generally, the better the dispersion can be compensated, the closer the pulse duration can approach the spectrally achievable pulse duration.

Allgemein werden obige Konzepte zur Pulsstreckung und Pulskomprimierung bei der sogenannten CPA (chirped pulse amplification) eingesetzt, um ultrakurze Pulse mit hohen Pulsenergien zu erzeugen. So wird beispielsweise zur Erzeugung (ultra-) kurzer Pulse mit einem Faserlasersystem typischerweise ein Eingangslaserpuls eines Faserlasers zeitlich gestreckt (z.B. in einem Faser-basierten Strecker oder in einem Gitterstrecker), in einer Faserverstärkereinheit verstärkt und anschließend zeitlich komprimiert (z.B. in einem Gitterkompressor). Ähnliche Aufbauten zur Erzeugung (ultra-) kurzer Pulse können z.B. bei Werkzeugmaschinen auf Scheibenlasersystemen basieren. Typischerweise ist eine sehr exakte und technisch anspruchsvolle Komprimierung erforderlich, um das dispersive Auseinanderlaufen der spektralen Komponenten rückgängig zu machen.In general, the above concepts for pulse stretching and pulse compression in so-called CPA (chirped pulse amplification) are used to generate ultrashort pulses with high pulse energies. For example, to generate (ultra-) short pulses with a fiber laser system, typically an input laser pulse of a fiber laser is time stretched (e.g., in a fiber-based straightener or in a grating spacer), amplified in a fiber amplifier unit, and then time compressed (e.g., in a lattice compressor). Similar constructions for generating (ultra-) short pulses may e.g. in machine tools based on disk laser systems. Typically, very precise and technically sophisticated compression is required to reverse the dispersive divergence of the spectral components.

Im Stand der Technik sind verschiedene Ansätze zur genauen Dispersionskontrolle z.B. in Gitterkompressoren bekannt. Beispielsweise offenbaren WO 2015/117128 A1 und US 7,822,347 B1 Konzepte, bei denen die Änderung der Pulsdauer über den Gitterabstand des Streckers oder Kompressors geregelt und zusätzlich mithilfe eines „chirped“ FBGs (Fiber Bragg Grating) feinjustiert wird. Weitere Ansätze sind aus US 7,729,045 B2 , US 8,077,749 B2 sowie aus US 8,780,440 B2 bekannt. Ferner wird auf die Anmeldung DE 10 2016 110 947 A1 der Anmelderin verwiesen, die einen Ansatz zur Feinjustage der Dispersion offenbart.The prior art discloses various approaches to precise dispersion control, for example in lattice compressors. For example, disclose WO 2015/117128 A1 and US Pat. No. 7,822,347 B1 Concepts where the change in pulse duration is controlled by the grating pitch of the harvester or compressor and additionally fine-tuned using a chirped FBG (Fiber Bragg Grating). Further approaches are off US 7,729,045 B2 . US 8,077,749 B2 as well as out US 8,780,440 B2 known. Further, on the application DE 10 2016 110 947 A1 by the applicant, which discloses an approach for fine adjustment of the dispersion.

Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau bei der Dispersionsanpassung bei z.B. Gitterpaar- und Prismenpaar-basierten Pulslängenanpassungseinheiten bereitzustellen, bei dem die Strahlqualität des Ausgangsstrahls beibehalten wird. Einem weiteren Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dispersionseinstellung bei derartigen Pulslängenanpassungseinheiten zu ermöglichen, die eine möglichst geringe Auswirkung auf die Strahlqualität und den Strahlverlauf nach der Dispersionsanpassungseinheit aufweist. Ferner wird eine einfach ansteuerbare Einstellbarkeit der Dispersion angestrebt.One aspect of this disclosure is based on the object of providing a structure in the case of dispersion adaptation at e.g. Provide grating pair and prism pair-based pulse length adjusting units, wherein the beam quality of the output beam is maintained. A further aspect of the invention is based on the object of enabling a dispersion adjustment in the case of such pulse length adaptation units, which has the least possible effect on the beam quality and the beam path after the dispersion adaptation unit. Furthermore, an easily controllable adjustability of the dispersion is desired.

Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Pulslängenanpassungseinheit nach Anspruch 1, durch ein Lasersystem nach Anspruch 18 und durch ein Verfahren nach Anspruch 20. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. At least one of these objects is achieved by a pulse length adjusting unit according to claim 1, by a laser system according to claim 18 and by a method according to claim 20. Further developments are given in the subclaims.

In einem Aspekt umfasst eine Pulslängenanpassungseinheit für einen gepulsten Laserstrahl mit einer spektralen Breite ein erstes und ein zweites dispersives Element zur Erzeugung von Winkeldispersion in einem durch die dispersiven Elemente begrenzten Winkeldispersionsbereich. In dem Winkeldispersionsbereich sind einzelnen Spektralkomponenten des Laserstrahls optische Wege zugeordnet, die zumindest abschnittweise unter einem Winkel zueinander verlaufen. Die Pulslängenanpassungseinheit umfasst ferner einen ersten und einen zweiten 3-Flächen-Reflektor, wobei jeder der 3-Flächen-Reflektoren im Strahlengang zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element angeordnet ist. Jeder der 3-Flächen-Reflektoren weist drei Reflexionsflächen auf. Der Laserstrahl wird von jedem der 3-Flächen-Reflektoren durch jeweils drei aufeinanderfolgende Reflexionen des Laserstrahls an den jeweiligen drei Reflexionsflächen reflektiert. An jedem der 3-Flächen-Reflektoren erfolgen eine Richtungsumlenkung im Bereich von 150° bis 210° und ein Strahlversatz. Bei einer derartigen Richtungsumlenkung kann eine Drehung um die Strahlachse des Laserstrahls z.B. um einen Winkel im Bereich von 150° bis 210° erfolgen. Eine im Wesentlichen vollständige Richtungsumkehr kann bei der Verwendung eines corner-cube-Reflektors erfolgen. Des Weiteren können Richtungsumlenkungen im Bereich von 160° bis 200° oder im Bereich von 170° bis 190° eingesetzt werden, um insbesondere im Wesentlichen rückreflektionsartige Reflektoren bereitzustellen.In one aspect, a pulse width modulating unit for a pulsed laser beam having a spectral width includes first and second dispersive elements for producing angular dispersion in an angular dispersion range defined by the dispersive elements. In the angular dispersion region, individual spectral components of the laser beam are assigned optical paths which extend at least in sections at an angle to one another. The pulse length adjusting unit further comprises a first and a second 3-area reflector, wherein each of the 3-area reflectors is arranged in the beam path between the first and the second dispersive element. Each of the 3-surface reflectors has three reflection surfaces. The laser beam is reflected by each of the 3-plane reflectors by three successive reflections of the laser beam at the respective three reflection surfaces. At each of the 3-surface reflectors directional deflection in the range of 150 ° to 210 ° and a beam offset occur. In such directional deflection, rotation about the beam axis of the laser beam may be e.g. at an angle in the range of 150 ° to 210 °. Substantially complete reversal of direction may occur when using a corner cube reflector. Further, directional deflections in the range of 160 ° to 200 ° or in the range of 170 ° to 190 ° can be used to provide, in particular, substantially back reflection type reflectors.

In einem weiteren Aspekt weist ein Lasersystem eine Laserpulsquelle zum Erzeugen von spektral breiten Laserpulsen und mindestens eine wie zuvor beschriebene Pulslängenanpassungseinheit zur Pulskompression, zur Pulsstreckung und/oder zur Pulsoptimierung der spektral breiten Laserpulse auf.In a further aspect, a laser system has a laser pulse source for generating spectrally broad laser pulses and at least one pulse length adaptation unit as described above for pulse compression, pulse stretching and / or pulse optimization of the spectrally wide laser pulses.

In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Pulslängenanpassung eines Laserpulses mit einer wie zuvor beschriebenen Pulslängenanpassungseinheit offenbart. Die Pulslängenanpassungseinheit weist ein erstes und ein zweites dispersives Element zur Erzeugung von Winkeldispersion und einen ersten und einen zweiten 3-Flächen-Reflektor auf, wobei jeder der 3-Flächen-Reflektoren im Strahlengang zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element angeordnet ist. Das Verfahren umfasst den Schritt: Verschieben des ersten und/oder des zweiten dispersiven Elements zur Einstellung der Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element. Optional kann die Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element in Abhängigkeit eines pulsdauerabhängigen Messsignals, eines Pulsleistungsparameters, eines Spitzen-Pulsleistungsparameters und/oder eines Pulsenergieparameters durch Verschieben mindestens eines der 3-Flächen-Reflektoren eingestellt werden.In another aspect, a method for pulse length adjustment of a laser pulse having a pulse length adjusting unit as described above is disclosed. The pulse length adjusting unit has a first and a second dispersive element for generating angular dispersion and a first and a second 3-area reflector, wherein each of the 3-area reflectors is arranged in the beam path between the first and the second dispersive element. The method comprises the step of displacing the first and / or the second dispersive element to adjust the path of the optical path between the first and the second dispersive element. Optionally, the path length of the optical path between the first and the second dispersive element can be adjusted as a function of a pulse duration-dependent measurement signal, a pulse power parameter, a peak pulse power parameter and / or a pulse energy parameter by displacing at least one of the 3-surface reflectors.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit weist mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren drei fest zueinander angeordnete reflektierende Flächen auf, die eine optische Reflektoreinheit bilden und derart zueinander angeordnet sind, dass der Laserstrahl drei aufeinanderfolgende Reflexionen an den drei reflektierenden Flächen erfährt. Diese bewirken die Richtungsumlenkung des Laserstrahls mit einem zweistufigen Strahlversatz. Zweistufig bezieht sich hier auf einen ersten Versatz zwischen den ersten beiden reflektierenden Flächen und einen zweiten Versatz zwischen den letzten beiden reflektierenden Flächen. Die beiden Versätze erfolgen offensichtlich in nicht-parallele Richtungen. Der Strahlversatz ist derart, dass der auf den mindestens einen der 3-Flächen-Reflektoren einfallende Laserstrahl und der von dem mindestens einen der 3-Flächen-Reflektoren austretende Laserstrahl (insbesondere die zugehörigen Strahlachsenabschnitte der Zentralwellenlänge des Laserpulses) im Rahmen des Aufbaus als zurückreflektiert anzusehen sind. Beispielsweise ist dies der Fall, wenn die Strahlachsenabschnitte (bei unter 90° zueinander ausgerichteten reflektierenden Flächen) zueinander parallel verlaufen. Ferner ist dies der Fall, wenn sich die Strahlachsenabschnitte in einem Schnittwinkelbereich von 0° bis 30° schneiden. Ferner können die Strahlachsenabschnitte zueinander windschief verlaufen, wobei die windschiefe Anordnung derart ist, dass eine Verschiebung einer der beiden Laserstrahlen in Richtung des Abstands der Laserstrahlen zu sich schneidenden Strahlen in einem Winkelbereich von 0° bis 30° führt.In some embodiments of the pulse length adjusting unit, at least one of the 3-plane reflectors has three mutually fixed reflecting surfaces which form an optical reflector unit and are arranged relative to each other such that the laser beam experiences three successive reflections at the three reflecting surfaces. These cause the directional deflection of the laser beam with a two-stage beam offset. Two-stage here refers to a first offset between the first two reflective surfaces and a second offset between the last two reflective surfaces. The two offsets are obviously in non-parallel directions. The beam offset is such that the laser beam incident on the at least one of the three-surface reflectors and the laser beam emerging from the at least one of the three-surface reflectors (in particular the associated beam axis sections of the central wavelength of the laser pulse) are considered to be reflected back within the scope of the design are. This is the case, for example, when the beam axis sections (with reflective surfaces oriented at 90 ° to one another) run parallel to one another. Furthermore, this is the case when the beam axis sections intersect in an intersection angle range of 0 ° to 30 °. Furthermore, the beam axis sections can be skewed to one another, the skewed arrangement being such that a displacement of one of the two laser beams in the direction of the distance of the laser beams leads to intersecting beams in an angle range of 0 ° to 30 °.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit weist mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren paarweise im Wesentlichen orthogonal zueinander verlaufende reflektierende Flächen auf. Dabei kann mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren als ein an einer Seitenfläche modifiziertes Prisma ausgebildet sein, das eine Strahlein- und Strahlaustrittsfläche, eine reflektierende plane Seitenfläche und einen als reflektierendes Dachkantenprisma ausgebildeten Bereich aufweist. Optional kann es ferner sich im Wesentlichen entlang der Ablenkrichtung erstreckende Ober- und Unterseiten aufweisen. Ferner kann das modifizierte Prisma als Rechteckprisma ausgebildet sein und zwei reflektierende Seitenflächen des Dachkantenprismas sind senkrecht zueinander und senkreckt zur planen Seitenfläche ausgebildet. In some embodiments of the pulse length adjusting unit, at least one of the 3-surface reflectors has reflecting surfaces extending in pairs substantially orthogonal to each other. In this case, at least one of the 3-surface reflectors can be formed as a prism modified on a side surface, which has a beam inlet and outlet surface, a reflective planar side surface and a region designed as a reflective roof edge prism. Optionally, it may further comprise upper and lower sides extending substantially along the deflection direction. Further, the modified prism may be formed as a rectangular prism and two reflective side surfaces of the roof edge prism are formed perpendicular to each other and perpendicular to the plane side surface.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit sind möglichst viele der Reflexionsflächen, d.h., beispielsweise die plane Seitenfläche und die Seitenflächen des Dachkantenprismas, derart reflektierend beschichtet, dass möglichst die spektrale Breite des Laserstrahls vollständig reflektiert wird. Ferner kann die Strahlein- und Strahlaustrittsfläche antireflektiv beschichtet sein, um beim Durchtritt die Verluste zu reduzieren. Des Weiteren können diese Flächen, insbesondere die Reflexionsflächen die Phase beeinflussend (z.B. ähnlich einem λ/4-Plättchen oder einem λ/2-Plättchen wirkend) beschichtet sein, um auf die Polarisation Einfluss zu nehmen.In some embodiments of the pulse length adjusting unit, as many reflecting surfaces as possible, i.e., for example, the flat side surface and the side surfaces of the roof edge prism, are coated in such a reflective manner that, if possible, the spectral width of the laser beam is completely reflected. Furthermore, the jet inlet and outlet surface can be coated antireflective to reduce the losses during passage. Furthermore, these surfaces, in particular the reflection surfaces, may be phase-influencing (e.g., acting similar to a λ / 4 plate or a λ / 2 plate) to affect polarization.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit ist mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren als eine Spiegeleinheit ausgebildet, die drei räumlich fix (in anderen Worten räumlich fest, insbesondere als ein Bauteil ausgebildet oder aus geklebten bzw. geschweißten Flächen) zueinander angeordnete Spiegel aufweist, deren Spiegelflächen die drei Reflexionsflächen bilden. Optional bilden zwei der Spiegelflächen einen Dachkantenspiegel, insbesondere einen 90°- Dachkantenspiegel, aus.In some embodiments of the pulse length adaptation unit, at least one of the three-surface reflectors is designed as a mirror unit which has three mirrors which are fixed in space (in other words spatially fixed, in particular as a component or made of glued or welded surfaces) form the three reflection surfaces. Optionally, two of the mirror surfaces form a roof edge mirror, in particular a 90 ° roof edge mirror.

In einigen Ausführungsformen weist die Pulslängenanpassungseinheit ferner ein erstes Verzögerungsplättchen zur Phasenbeeinflussung, insbesondere zur Polarisationsbeeinflussung, bevorzugt zur Polarisationskompensation, beispielsweise ein λ/4-Plättchen, λ/2-Plättchen oder eine Kombination mehrerer Verzögerungsplättchen, auf, das zwischen dem ersten dispersiven Element und dem ersten 3-Flächen-Reflektor im Strahlengang eines auf den ersten 3-Flächen-Reflektor einfallenden Laserstrahls angeordnet ist.In some embodiments, the pulse length adjusting unit further comprises a first retardation plate for influencing the phase, in particular for influencing the polarization, preferably for polarization compensation, for example a λ / 4 plate, λ / 2 plate or a combination of multiple retardation plates, which lies between the first dispersive element and the first 3-plane reflector in the beam path of an incident on the first 3-surface reflector laser beam is arranged.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit sind die Reflexionsflächen oder die die Strahlein- und Strahlaustrittsfläche phasenbeeinflussend beschichtet, beispielsweise derart, dass die Polarisation nach Austritt aus dem Reflektor gleich der Polarisation des in den Reflektor eintretenden Strahls ist.In some embodiments of the pulse length adjusting unit, the reflecting surfaces or the beam inlet and outlet surface are phase-influencing, for example such that the polarization after exiting the reflector is equal to the polarization of the beam entering the reflector.

In einigen Ausführungsformen weist die Pulslängenanpassungseinheit ferner mindestens ein Reflexionselement auf. Das Reflexionselement kann eine Rückführung des optischen Weges durch die dispersiven Elemente und die 3-Flächen-Reflektoren bewirken. Das Reflexionselement ist optional ein Dachkantenspiegel oder einem Umlenkprisma. In einigen Ausführungsformen kann das Reflexionselement eine senkrecht zu einer, einer Ablenkrichtung der dispersiven Element zugeordneten, Ablenkebene parallelversetzten Rückreflexion der optischen Wege führen. Allgenmein kann die Rückführung optional bei einem Rückweg zu einer invertierten Reihenfolge der Reflexionen an den Reflexionsflächen bezüglich des Hinwegs führen. Allgemein sind mehrfache Durchgänge in mehreren Ebenen bei Verwendung entsprechend großer Bauteile möglich. Beispielsweise kann das Reflexionselement als Dachkantenprisma ausgebildet und mit einem weiteren optischen Reflektor kombiniert werden, sodass ein weiterer Versatz vertikal oder horizontal erzeugt werden kann.In some embodiments, the pulse length adjusting unit further comprises at least one reflecting element. The reflection element can cause a return of the optical path through the dispersive elements and the 3-surface reflectors. The reflection element is optionally a roof edge mirror or a deflection prism. In some embodiments, the reflective element may provide back reflection of the optical paths parallel to a deflection plane associated with a direction of deflection of the dispersive element. In general, the return may optionally result in a return path to an inverted order of the reflections on the reflection surfaces with respect to the outward path. In general, multiple passes in multiple levels when using correspondingly large components are possible. For example, the reflection element can be formed as a roof edge prism and combined with another optical reflector, so that a further offset can be generated vertically or horizontally.

In einigen Ausführungsformen weist die Pulslängenanpassungseinheit ferner ein zweites Verzögerungsplättchen zur Phasenbeeinflussung, insbesondere zur Polarisationsbeeinflussung, bevorzugt zur Polarisationskompensation, beispielsweise ein λ/4-Plättchen, λ/2-Plättchen oder eine Kombination mehrerer Verzögerungsplättchen, auf, das zwischen dem ersten 3-Flächen-Reflektor und dem ersten dispersiven Element im Strahlengang eines vom ersten 3-Flächen-Reflektor austretenden Laserstrahls angeordnet ist.In some embodiments, the pulse length adjustment unit further comprises a second retardation plate for phase influencing, in particular for influencing the polarization, preferably for polarization compensation, for example a λ / 4 plate, λ / 2 plate or a combination of multiple retardation plates, which is arranged between the first 3 area Reflector and the first dispersive element in the beam path of the first 3-plane reflector emerging laser beam is arranged.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit ist das erste dispersive Elemente dazu ausgebildet, die Spektralkomponenten in einer Ablenkrichtung um wellenlängenabhängige Winkel abzulenken, sodass der Strahlquerschnitt des Laserstrahls vor der ersten Reflexion am ersten 3-Flächen-Reflektor in der Ablenkrichtung verformt ist, und die 3-Flächen-Reflektoren sind derart bezüglich der Ablenkrichtung des ersten dispersiven Elements angeordnet, dass die Verformung des Strahlquerschnitts des Laserstrahls nach der Reflexion am zweiten 3-Flächen-Reflektor wieder in der Ablenkrichtung des ersten dispersiven Elements vorliegt und der Laserstrahl nach dem zweiten 3-Flächen-Reflektor bezüglich des Laserstrahls vor der ersten Reflexion am ersten 3-Flächen-Reflektor in der Ablenkrichtung versetzt verläuft.In some embodiments of the pulse length adjusting unit, the first dispersive element is configured to deflect the spectral components in a deflection direction about wavelength dependent angles such that the beam cross section of the laser beam is deformed in the deflection direction prior to the first reflection at the first 3-plane reflector and the 3-faces Reflectors are arranged with respect to the deflection of the first dispersive element such that the deformation of the beam cross section of the laser beam after reflection at the second 3-plane reflector again in the deflection of the first dispersive element and the laser beam after the second 3-plane reflector is offset with respect to the laser beam before the first reflection at the first 3-plane reflector in the deflection direction.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit sind die 3-Flächen-Reflektoren identisch ausgebildet, sind aber in der Reihenfolge der Reflexionen an den Reflexionsflächen invertiert im Strahlengang zwischen den dispersiven Element angeordnet.In some embodiments of the pulse length adjusting unit, the 3-plane reflectors are identically formed, but are arranged in the order of the reflections on the reflection surfaces inverted in the beam path between the dispersive element.

In einigen Ausführungsformen weist die Pulslängenanpassungseinheit ferner eine Translationsvorrichtung zur Einstellung des Abstands zwischen den 3-Flächen-Reflektoren, und damit zur Einstellung der Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element auf. Die Translationsvorrichtung kann optional zur Verschiebung eines der 3-Flächen-Reflektoren entlang eines Strahlachsenabschnitts des Laserstrahls (gegeben durch die zentrale Wellenlänge des Laserpulses) zwischen den 3-Flächen-Reflektoren ausgebildet sein.In some embodiments, the pulse length adjusting unit further comprises a translation device for adjusting the distance between the 3-plane reflectors, and thus for adjusting the path length of the optical path between the first and the second dispersive element. The translation device may optionally be configured to displace one of the 3-plane reflectors along a beam axis section of the laser beam (given by the central wavelength of the laser pulse) between the 3-plane reflectors.

In einigen Ausführungsformen ist die Translationsvorrichtung dazu ausgebildet, einen der 3-Flächen-Reflektoren derart zu bewegen, dass der Eintrittswinkel und/oder die Eintrittsposition der optischen Wege bezüglich einer zuerst reflektierenden der drei Reflexionsflächen des bewegten 3-Flächen-Reflektors und der Austrittswinkel beibehalten werden.In some embodiments, the translation device is configured to receive one of the 3- To move surface reflectors such that the entrance angle and / or the entry position of the optical paths with respect to a first reflective of the three reflection surfaces of the moving 3-surface reflector and the exit angle are maintained.

In einigen Ausführungsformen weist die Pulslängenanpassungseinheit ferner eine Steuerungsvorrichtung zum Ansteuern der Translationsvorrichtung auf, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element in Abhängigkeit eines pulsdauerabhängigen Messsignals, eines Pulsleistungsparameters, eines Spitzen-Pulsleistungsparameters und/oder eines Pulsenergieparameters durch Verschieben mindestens eines der 3-Flächen-Reflektoren einzustellen.In some embodiments, the pulse length adjusting unit further comprises a control device for driving the translating device, wherein the control device is designed to determine a path length of the optical path between the first and the second dispersive element as a function of a pulse duration-dependent measuring signal, a pulse power parameter, a peak pulse power parameter and / or adjusting a pulse energy parameter by shifting at least one of the 3-plane reflectors.

In einigen Ausführungsformen weist die Pulslängenanpassungseinheit ferner zwei eine optische Teleskopanordnung bildende Fokussierelemente, optional Linsen oder Spiegeln, auf. Jeweils eines der Fokussierelemente ist zwischen dem ersten dispersiven Element und dem ersten 3-Flächen-Reflektor und zwischen dem zweiten 3-Flächen-Reflektor und dem zweiten dispersiven Element angeordnet.In some embodiments, the pulse length adjusting unit further comprises two focusing elements forming an optical telescope arrangement, optionally lenses or mirrors. In each case one of the focusing elements is arranged between the first dispersive element and the first 3-area reflector and between the second 3-area reflector and the second dispersive element.

In einigen Ausführungsformen weist die Pulslängenanpassungseinheit ferner ein im Winkeldispersionsbereich angeordnetes, den elektromagnetischen Strahl transmittierendes optisches Element auf, das einen eintrittswinkelabhängigen Parallelversatz der einzelnen Spektralkomponenten des Laserstrahls bezüglich der Ausbreitung der einzelnen Spektralkomponenten vor und nach dem optischen Element bewirkt. Ferner kann die Pulslängenanpassungseinheit eine Einstellvorrichtung zur Ausrichtung des optischen Elements aufweisen, wobei die Einstellvorrichtung insbesondere zum Verändern des Parallelversatzes der einzelnen Spektralkomponenten ansteuerbar ist.In some embodiments, the pulse length adjusting unit further comprises an optical element transmitting the electromagnetic beam in the angular dispersion range, causing an incident angle-dependent parallel displacement of the individual spectral components of the laser beam with respect to the propagation of the individual spectral components before and after the optical element. Furthermore, the pulse length adjustment unit can have an adjustment device for aligning the optical element, wherein the adjustment device can be controlled in particular for changing the parallel offset of the individual spectral components.

In einigen Ausführungsformen weist das Lasersystem ferner eine Steuerungsvorrichtung und eine Positioniereinheit, auf der einer der 3-Flächen-Reflektoren angeordnet ist und die mit der Steuerungsvorrichtung zur Ansteuerung von Translationsbewegungen des 3-Flächen-Reflektors in Verbindung steht, auf. Die Positioniereinheit kann z.B. eine Translationsvorrichtung zur Verschiebung des 3-Flächen-Reflektors optional entlang einer Strahlachse eines einfallenden Laserstrahls umfassen. Ferner kann das Lasersystem optional eine Pulsdauermessvorrichtung zum Ausgeben eines pulsdauerabhängigen Messsignals an die Steuerungsvorrichtung zum Ansteuern der Positioniereinheit aufweisen.In some embodiments, the laser system further comprises a control device and a positioning unit, on which one of the three-surface reflectors is arranged, and which is in communication with the control device for controlling translational movements of the three-surface reflector. The positioning unit may e.g. a translation device for displacing the 3-plane reflector optionally along a beam axis of an incident laser beam. Furthermore, the laser system can optionally have a pulse duration measuring device for outputting a pulse duration-dependent measuring signal to the control device for activating the positioning unit.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit kann das erste dispersive Elemente dazu ausgebildet sein, die Spektralkomponenten in einer Ablenkrichtung um wellenlängenabhängige Winkel abzulenken, sodass der Strahlquerschnitt des Laserstrahls vor der ersten Reflexion an einem z.B. ersten corner-cube-Reflektor in der Ablenkrichtung verformt ist.In some embodiments of the pulse length adjusting unit, the first dispersive element may be configured to deflect the spectral components in a deflection direction about wavelength-dependent angles, such that the beam cross-section of the laser beam prior to the first reflection at a e.g. first corner cube reflector is deformed in the deflection direction.

Allgemein können die Reflexionsflächen derart in der Ablenkrichtung dimensioniert und angeordnet sein, dass der Laserstrahl jeweils als Ganzes von jeder der Reflexionsflächen reflektiert wird, und insbesondere dass alle Spektralkomponenten von den Reflexionsflächen in der gleichen Reihenfolge reflektiert werden.Generally, the reflection surfaces may be sized and arranged in the deflection direction such that the laser beam is reflected as a whole from each of the reflection surfaces, and in particular that all the spectral components are reflected by the reflection surfaces in the same order.

In einigen Ausführungsformen der Pulslängenanpassungseinheit kann einer Ablenkrichtung der dispersiven Elemente eine Ablenkebene mit einer Normalenrichtung zugeordnet sein. Die Pulslängenanpassungseinheit kann ferner ein oder mehrere Winkeleinstellvorrichtungen aufweisen, die den Versatz beeinflussen. Beispielsweise kann eine erste Winkeleinstellvorrichtung, die zur Ausrichtung eines der 3-Flächen-Reflektoren um die Normalenrichtung zur Einstellung einer Versatzkomponente des Strahlversatzes in der Ablenkebene ausgebildet ist, vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine zweite Winkeleinstellvorrichtung, die zur Ausrichtung des 3-Flächen Reflektors bezüglich der Ablenkebene zur Einstellung einer Versatzkomponente des Strahlversatzes in der Normalenrichtung ausgebildet ist, vorgesehen werden.In some embodiments of the pulse length adjusting unit, a deflecting direction of the dispersive elements may be associated with a deflecting plane having a normal direction. The pulse length adjusting unit may further include one or more angle adjusting devices that affect the offset. For example, a first angle adjusting device configured to align one of the 3-plane reflectors about the normal direction to adjust an offset component of the beam displacement in the deflection plane may be provided. Alternatively or additionally, a second Winkeleinstellvorrichtung, which is designed to align the 3-plane reflector with respect to the deflection plane for adjusting an offset component of the beam offset in the normal direction, are provided.

Die hierin offenbarten Ausführungsformen können u.a. folgende Vorteile aufweisen:The embodiments disclosed herein may include i.a. have the following advantages:

Die Verwendung von 3-Flächen-Reflektoren, beispielsweise ein Winkelreflektor mit drei (räumlich) fest zueinander stehenden reflektierenden Flächen (im Fall von 90°-Winkeln zwischen je zwei Flächen als sogenannter corner-cube-Reflektor bekannt; hierein auch als 3-Flächen-Retroreflektor bezeichnet) kann den Aufbau von Dispersionsanpassungseinheiten vereinfachen, da Freiheitsgrade entfallen, die z.B. bei planen Umlenkspiegeln vorliegen. Wenn die Flächen des 3-Flächen-Reflektors nicht rechtwinklig zueinander stehen, ist eine entsprechende Positionierung eines nachfolgenden 3-Flächen-Reflektors unter einem entsprechend angepassten Winkel vorzunehmen. Somit wird insbesondere auch die Justage von Gitter- oder Prismenstreckern bzw. Gitter- oder Prismenkompressoren vereinfacht. Dies beruht unter anderem darauf, dass eine Winkelinvarianz bei der Einstellung eines optischen Weges möglich wird. Die Invarianz gegenüber Winkelfehlern kann Astigmatismus und/oder eine Unrundheit des Strahlprofils reduzieren oder sogar vermeiden.The use of 3-surface reflectors, for example an angle reflector with three (spatially) mutually fixed reflecting surfaces (in the case of 90 ° angles between each two surfaces known as a so-called corner-cube reflector, here also as a 3-surface reflector Retroreflector) can simplify the construction of dispersion adjustment units, since it eliminates degrees of freedom, for example present at plan deflecting mirrors. If the surfaces of the 3-plane reflector are not perpendicular to each other, then an appropriate positioning of a subsequent 3-plane reflector at a correspondingly adapted angle. Thus, in particular the adjustment of grating or prism stretchers or grating or prism compressors is simplified. This is based inter alia on the fact that an angle invariance in the setting of an optical path is possible. The invariance to angular errors can reduce or even avoid astigmatism and / or out-of-roundness of the beam profile.

Mit anderen Worten können die hierin beschriebenen Anordnungen mechanische Toleranzen kompensieren, da Freiheitsgrade in der Faltung entfallen, wodurch CPA-Systeme robuster und kostengünstiger ausgeführt werden können. In den stabileren Systemen wandert der Laserstrahl weniger auf z.B. dem zweiten Gitter, sodass insbesondere der Winkel gleich bleibt und somit eine geringere Beeinflussung der Dispersion durch thermisch-mechanische Veränderungen der Komponenten auftreten kann. In other words, the arrangements described herein can compensate for mechanical tolerances since degrees of freedom in the folding are eliminated, which makes CPA systems more robust and cost effective. In the more stable systems, the laser beam moves less on, for example, the second grating, so that in particular the angle remains the same and thus less influence of the dispersion by thermal-mechanical changes of the components can occur.

Werden in den hierin offenbarten Konzepten die 3-Flächen-Reflektoren nur um einen relativ geringen Winkel rotiert, können für die Pulslängenverstellung hochdynamische Antriebe verwendet werden. Beispielsweise kann das Drehen eines 3-Flächen-Reflektors mittels eines Motors oder Piezoelements aktiv nachgeregelt bzw. variiert werden kann.If in the concepts disclosed herein, the 3-plane reflectors are rotated only by a relatively small angle, highly dynamic drives can be used for the pulse length adjustment. For example, the rotation of a 3-area reflector can be actively readjusted or varied by means of a motor or piezoelectric element.

Ferner ist im Falle eines Gitterkompressors die Strahlqualität sehr sensitiv auf die Ausrichtung der Gitterstrukturen. Deshalb erfordert das Einstellen der Pulsdauer in derartigen Stand der Technik-Systemen einen komplex aufgebauten Gitterhalter, durch den sich das Gitter sehr exakt verschieben lassen sollte, ohne dabei die Orientierung der Gitterstruktur zu beeinflussen. Die hierin offenbarten Aufbauten reduzieren die Auswirkung auf Fehler oder Änderungen in der Ausrichtung.Furthermore, in the case of a lattice compressor, the beam quality is very sensitive to the alignment of the lattice structures. Therefore, adjusting the pulse duration in such prior art systems requires a complex grid holder that would allow the grid to translate very accurately without affecting the orientation of the grid structure. The structures disclosed herein reduce the effect on errors or changes in alignment.

Die hierin offenbarten optischen Anordnungen erlauben allgemein eine Längenanpassung im Strahlengang eines Lasersystems, bei der während der Anpassung möglichst wenige, bevorzugt keine, Winkelvariationen im Strahlengang auftreten.The disclosed herein optical arrangements generally allow a length adjustment in the beam path of a laser system in which occur during the adjustment as few, preferably no, angular variations in the beam path.

Allgemein erlauben die hierin vorgeschlagenen Konzepte es, den benötigten Bauraum für eine Dispersionsanpassungseinheit zu reduzieren.In general, the concepts proposed herein allow to reduce the space required for a dispersion adjusting unit.

Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Aufsicht auf ein Lasersystem mit einer auf einem Paar von corner-cube-Reflektoren basierenden Pulslängenanpassungseinheit zur Pulsdauerkomprimierung (Kompressor),
  • 2 eine schematische Perspektivansicht auf die Pulslängenanpassungseinheit der 1,
  • 3 eine schematische Perspektivansicht auf den Strahlengang zwischen zwei corner-cube-Reflektoren einer allgemein einsetzbaren Weglängenanpassungseinheit,
  • 4 eine schematische Darstellung einer auf einem Paar von corner-cube-Reflektoren basierenden Pulslängenanpassungseinheit zur Pulsdauerstreckung (Strecker) und
  • 5 eine schematische Perspektivansicht auf eine Pulslängenanpassungseinheit mit Polarisationsanpassung beispielhaft für ein 3-Flächen-Reflektor mit nicht-orthogonal angeordneten, reflektierenden Flächen.
Herein, concepts are disclosed that allow to at least partially improve aspects of the prior art. In particular, further features and their expediencies emerge from the following description of embodiments with reference to the figures. From the figures show:
  • 1 a schematic plan view of a laser system with a on a pair of corner-cube reflectors based pulse length adjustment unit for pulse duration compression (compressor),
  • 2 a schematic perspective view of the pulse length adjusting unit of 1 .
  • 3 3 is a schematic perspective view of the beam path between two corner cube reflectors of a general-purpose path length adaptation unit;
  • 4 a schematic representation of a based on a pair of corner-cube reflectors pulse length adjustment unit for pulse duration stretching (Strecker) and
  • 5 a schematic perspective view of a pulse width adjusting unit with polarization adjustment, for example, for a 3-plane reflector with non-orthogonally arranged reflecting surfaces.

Wie eingangs erläutert kann bei CPA-Systemen der Kompressionsgrad der Laserpulse über den Abstand zweier Beugungsgitter (oder Prismen) realisiert werden. Es ist bekannt, weglängenverändernde Komponenten wie Faltungsspiegel oder Rechteckprismen einzusetzen, um die Propagationslänge zwischen den beiden Gittern zu modifizieren.As explained above, in CPA systems, the degree of compression of the laser pulses can be realized over the distance between two diffraction gratings (or prisms). It is known to use path length changing components such as folding mirrors or rectangular prisms to modify the propagation length between the two gratings.

Die hierin beschriebenen Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass Ausrichtungsänderungen der weglängenverändernden Komponenten Winkelfehler auf dem zweiten Gitter hervorrufen können. Es wurde erkannt, dass diese beim Durchgang durch ein CPA-System einen Astigmatismus verursachen, der die Strahlqualität nachteilig beeinflussen kann.The aspects described herein are based in part upon the insight that alignment changes of the path-length changing components can cause angular errors on the second grid. It has been found that these, when passing through a CPA system, cause astigmatism that can adversely affect beam quality.

Die Erfinder haben nun erkannt, dass mit einem Paar von 3-Flächen-(Retro-)Reflektoren eine Weglängenveränderung umgesetzt werden kann. Ein Beispiel für einen 3-Flächen-Retroreflektor ist ein Rechteckprisma, an dessen jeweils einer der beiden Ankatheten ein 90°-Dachkantenprisma vorgesehen ist.The inventors have now recognized that a path length change can be implemented with a pair of 3-area (retro) reflectors. An example of a 3-area retroreflector is a rectangular prism, to each of which one of the two Ankatheten a 90 ° roof edge prism is provided.

Im Gegensatz zu Dachkantenprismen, die einen Laserstrahl mit einem Strahlversatz und einer Spiegelung bezüglich einer Achse reflektieren, kann eine (vollkommene) Rauminversion, welche für ein transversales Strahlprofil einer Drehung um 180° entspricht, mit einem corner-cube-Reflektor als Beispiel eines 3-Flächen-Retroreflektors erzielt werden. Ein corner-cube-Reflektor reflektiert einen Laserstrahl an drei jeweils orthogonal zueinander angeordneten Flächen (entsprechend den drei Seiten einer Würfelecke), wobei bei einem Einfall des Laserstrahls auf eine der drei Reflexionsflächen mit Abstand zum Schnittpunkt und den Schnittlinien der drei Flächen ein paralleler Strahlversatz und eine Rauminvertierung des Laserstrahls erfolgt. Somit bleibt in Propagationsrichtung gesehen bei einem spektral aufgespaltenen Strahl (z. B. nach einer Beugung am Gitter) die spektrale Verteilung gleich, beispielsweise auf der in Propagationsrichtung gesehen linken Seite der langwelligere Spektralbereich und in Propagationsrichtung gesehen auf der rechten Seite der kurzwelligere Spektralbereich.In contrast to roof prisms, which reflect a laser beam with a beam offset and a reflection with respect to an axis, a (perfect) space inversion, which corresponds to a 180 ° rotation for a transverse beam profile, can be used with a corner-cube reflector as an example. Area retroreflectors are achieved. A corner cube reflector reflects a laser beam at three mutually orthogonal surfaces (corresponding to the three sides of a cube corner), wherein at an incidence of the laser beam on one of the three reflection surfaces with distance to the intersection and the intersection lines of the three surfaces, a parallel beam offset and a space inversion of the laser beam takes place. Thus, in the propagation direction, the spectral distribution remains the same for a spectrally split beam (eg after diffraction at the grating), for example on the left side in the propagation direction the longer wavelength spectral range and in the propagation direction on the right side the shorter wavelength spectral range.

Eine beispielhafte Ausführungsform eines corner-cube-Reflektors ist ein modifiziertes Rechteckprisma, das an einer der Ankathetenseiten eine der drei Reflexionsflächen bereitstellt und mit einer an der anderen Ankathetenseite vorgesehenen 90°-Dachkantenstruktur die verbliebenden zwei der drei orthogonal zueinander angeordneten Reflexionsflächen bereitstellt.An exemplary embodiment of a corner cube reflector is a modified one Rectangular prism, which provides one of the three reflective surfaces on one of the Ankathetenseiten and provides with a provided on the other Ankathetenseite 90 ° roof edge structure, the remaining two of the three orthogonal mutually arranged reflecting surfaces.

Die Eigenschaften der corner-cube-Reflektoren, und allgemein von 3-Flächen-Retroreflektoren, machen die Längenveränderung des Strahlwegs invariant gegenüber Winkelfehlern. So können aufgrund der (Retro-)Reflektor-Eigenschaft angulare Justagefreiheitsgrade entfallen. Da bei sehr großen Kompressionsgraden die Winkelempfindlichkeit und die Justageauflösung besonders sensibel sein kann, können die hierin offenbarten optischen Anordnungen den Einfluss von Winkelfehlern maßgeblich reduzieren und unter Umständen sogar ganz eliminieren.The properties of the corner-cube reflectors, and generally of 3-area retroreflectors, make the beam path length change invariant to angular errors. Thus, due to the (retro) reflector property, angular adjustment degrees of freedom can be dispensed with. Since at very high compression levels, the angular sensitivity and the adjustment resolution can be particularly sensitive, the optical arrangements disclosed herein can significantly reduce the influence of angular errors and even eliminate them altogether.

Wie nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren erläutert wird, wird hierin vorgeschlagen, in einer beispielhaften Ausführungsform einer Pulslängenanpassungseinheit zwischen zwei dispersiven Elementen - wie optischen Gittern, Prismen oder Grisms eines Kompressors oder Streckers - zwei 3-Flächen-Retroreflektoren vorzusehen. Eine Winkelverkippung in allen drei Achsen des einfallenden Strahls oder des 3D-Retroreflektors selbst wird durch die Funktionsweise des 3-Flächen-Retroreflektors kompensiert, sodass der Ausgangsstrahl trotz beispielsweise Verkippen des 3-Flächen-Retroreflektors im Wesentlichen keine Winkelveränderungen erfährt. D.h., der Ausgangsstrahl verläuft stets im Wesentlichen parallel zum Eingangsstrahl.As will be explained below in connection with the figures, it is proposed herein, in an exemplary embodiment of a pulse length adjustment unit, to provide two 3-area retroreflectors between two dispersive elements, such as optical grids, prisms or grisms of a compressor or extender. An angle tilting in all three axes of the incident beam or the 3D retroreflector itself is compensated by the operation of the 3-area retroreflector, so that the output beam undergoes substantially no angular changes despite, for example, tilting the 3-area retroreflector. That is, the output beam is always substantially parallel to the input beam.

Jedoch wird durch die Funktionsweise des 3-Flächen-Retroreflektors nach jedem 3-Flächen-Retroreflektor das Strahlprofil um im Wesentlichen 180° gedreht und der Strahl erfährt jeweils einen Lateralversatz. Durch die Verwendung zweier 3-Flächen-Retroreflektoren wird das Bild zweimal um im Wesentlichen 180° gedreht, so dass effektiv keine Änderung des Strahls am Ausgang des zweiten 3-Flächen-Retroreflektors vorliegt.However, by the operation of the 3-area retroreflector after each 3-area retroreflector, the beam profile is rotated substantially 180 degrees and the beam experiences a lateral offset each time. By using two 3-area retroreflectors, the image is rotated twice by substantially 180 ° so that there is effectively no change in the beam at the output of the second 3-area retroreflector.

In einer Ausführungsform der Pulslängenanpassungseinheit kann durch die Einstellung des Abstands zwischen den 3-Flächen-Reflektoren die Weglänge, und damit der spektralen Aufweitung des Laserpulses, eine Dispersionseinstellung vorgenommen werden.In one embodiment of the pulse length adjusting unit, by setting the distance between the 3-plane reflectors, the path length, and thus the spectral broadening of the laser pulse, a dispersion adjustment can be made.

In einer weiteren Ausführungsform der Pulslängenanpassungseinheit kann ferner die Veränderbarkeit des lateralen Versatzes gezielt dazu genutzt werden, die Pulslänge zu variieren. So kann der Lateralversatz durch eine gezielte Winkelverkippung des 3-Flächen-Reflektors beeinflusst werden, wodurch die Propagationslänge zwischen den dispersiven Elementen verändert wird.In a further embodiment of the pulse length adaptation unit, the variability of the lateral offset can furthermore be used selectively to vary the pulse length. Thus, the lateral offset can be influenced by a specific angular tilting of the 3-area reflector, whereby the propagation length between the dispersive elements is changed.

Hinsichtlich der Winkelverkippung des 3-Flächen-Reflektors weist die Pulslängenanpassung zwei unterschiedliche Empfindlichkeiten auf:With regard to the angle tilting of the 3-area reflector, the pulse length adaptation has two different sensitivities:

Eine Verkippung kann um die Öffnungsseite des 3-Flächen-Reflektors, beispielsweise die lange Frontseite eines modifizierten Rechteckprismas, erfolgen. Im Fall eines quasisymmetrischen Aufbaus wird z.B. um die Hypotenuse der zugrundeliegenden Dreiecksform des Rechteckprismas gekippt. Diese wird bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Ablenkrichtung/spektralen Auffächerung des Laserstrahls ausgerichtet. Diese Art der Verkippung kann dazu genutzt werden, den vertikalen Abstand der beiden lateral versetzt und horizontal übereinander liegenden Ein- und Ausgangsstrahlen zu justieren. Eine derartige Verkippung kann jedoch nicht nur zum Einstellen des vertikalen Separationsabstands eines reflektierten Laserstrahls verwendet werden, sondern sie kann auch zum Aufsuchen des Pulslängenminimums eingesetzt werden. Diese Verkippung hat dabei nur einen geringen Einfluss auf die Weglänge zwischen den beiden 3-Flächen-Reflektoren. Somit kann eine Feineinstellung der Pulslänge durch eine derartige Verkippung vorgenommen werden.Tilting can be done around the opening side of the 3-plane reflector, for example, the long front side of a modified rectangular prism. In the case of a quasi-symmetrical structure, e.g. tipped around the hypotenuse of the underlying triangular shape of the rectangular prism. This is preferably aligned substantially parallel to the deflection / spectral fanning of the laser beam. This type of tilt can be used to adjust the vertical distance of the two laterally offset and horizontally superimposed input and output beams. However, such a tilt can not only be used to adjust the vertical separation distance of a reflected laser beam, but it can also be used to search the pulse length minimum. This tilting has only a small influence on the path length between the two 3-area reflectors. Thus, a fine adjustment of the pulse length can be made by such a tilt.

Im Gegensatz zur vorausgehenden Verkippung hat eine Drehung um eine senkrecht zur spektralen Auffächerungsebene verlaufende Rotationsachse (hierin auch als Gierachse des 3-Flächen-Reflektors bezeichnet) einen größeren Einfluss auf die Weglänge und somit auf die Pulsdauer. Wird ein 3-Flächen-Reflektor entsprechend im Gierwinkel variiert, kann unter Umständen auf weitere Dispersionsanpassungsmöglichkeiten, wie die mittels einer planparallelen Platte, verzichtet werden.In contrast to the preceding tilting, a rotation about an axis of rotation perpendicular to the spectral fan-out plane (also referred to herein as the yaw axis of the 3-plane reflector) has a greater influence on the path length and thus on the pulse duration. If a 3-area reflector varies in accordance with the yaw angle, it may be possible to dispense with further dispersion adjustment options, such as those using a plane-parallel plate.

Derartige Winkeleinstellungen der Kippung und/oder Drehung können beispielsweise über einen motorischen Exzentertrieb, Galvoantrieb und/oder Piezosteller mit einer hohen Winkelauflösung zur genauen Pulslängenanpassung vorgenommen werden.Such angular adjustments of the tilt and / or rotation can be made, for example, via a motorized eccentric drive, galvo drive and / or piezoelectric actuator with a high angular resolution for accurate pulse length adjustment.

Vorteilhaft können die für eine derartige Feineinstellung benötigten absoluten Winkeleinstellungen deutlich geringer sein als z.B. bei einer Drehung einer planparallelen Platte, wie sie in der eingangs erwähnten Anmeldung DE 10 2016 110 947 der Anmelderin erläutert wird.Advantageously, the absolute angle settings required for such a fine adjustment can be significantly lower than, for example, in the case of a rotation of a plane-parallel plate, as described in the aforementioned application DE 10 2016 110 947 the applicant is explained.

Die Winkelstabilität hinsichtlich Gitterkompressoren erlaubt es, Pulslängen von z.B. 300 fs über einen langen Zeitraum bereitzustellen, ohne dass diese sich durch Veränderungen in der Justage zu ps-Pulsen verlängern. Letztere können in Stand der Technik-Kompressoren leicht z.B. durch Setzbewegungen von optischen Elementen (z.B. planer Umlenkspiegel) hervorgerufen werden, welche durch thermisch-mechanische Dejustage von beispielsweise Justierschrauben erzeugt werden.The angular stability with regard to grating compressors makes it possible to provide pulse lengths of, for example, 300 fs over a long period of time, without these being prolonged by changes in the adjustment to ps pulses. The latter can easily be caused, for example, by setting movements of optical elements (eg flat deflection mirrors) in state of the art compressors thermal-mechanical misalignment of example adjusting screws are generated.

Nachfolgend wird in Verbindung mit den 1 und 2 eine Pulslängenanpassung bei einem Ultrakurzpulssystem 1 zur Pulsdauerkomprimierung beschrieben. Das Ultrakurzpulssystem 1 steht beispielhaft für gepulste Lasersysteme, die üblicherweise eine Dispersionsanpassung vornehmen.The following is in conjunction with the 1 and 2 a pulse length adjustment in a ultrashort pulse system 1 described for pulse duration compression. The ultrashort pulse system 1 is exemplary of pulsed laser systems, which usually make a dispersion adjustment.

Das Ultrakurzpulssystem 1 ist in 1 schematisch dargestellt. Es umfasst eine Laserpulsquelle 3 zum Erzeugen eines Laserstrahls 5 aus spektral breiten Laserpulsen und eine Pulslängenanpassungseinheit 7 zur Pulsdauerkomprimierung der Laserpulse. Ein langer (für den Fall des Einsatzes als Pulskompressor nicht-komprimierter) Laserpuls 5A ist schematisch für den Eingangsstrahl angedeutet. Wie nachfolgend erläutert umfasst die Pulslängenanpassungseinheit 7 zwei speziell angeordnete Faltungselemente: einen ersten corner-cube-Reflektor 9A und einen zweiten corner-cube-Reflektor 9B, die zusammen eine Weglängenanpassungseinheit bilden. Mit Verweis auf 4 kann z.B. eine ähnlich aufgebaute Pulslängenanpassungseinheit für eine Pulsstreckung in der Laserpulsquelle 3 integriert sein.The ultrashort pulse system 1 is in 1 shown schematically. It includes a laser pulse source 3 for generating a laser beam 5 from spectrally wide laser pulses and a pulse length adjustment unit 7 for pulse duration compression of the laser pulses. A long (in the case of use as a pulse compressor non-compressed) laser pulse 5A is schematically indicated for the input beam. As explained below, the pulse length adjusting unit comprises 7 two specially arranged folding elements: a first corner-cube reflector 9A and a second corner-cube reflector 9B, which together form a path length adjusting unit. With reference to 4 For example, a similarly constructed pulse length adjusting unit for pulse stretching in the laser pulse source 3 be integrated.

Die Laserpulsquelle 3 kann beispielsweise als Laseroszillator oder Laseroszillator-Verstärker-Kombination ausgebildet sein. Im Ultrakurzpulssystem 1 werden Laserpulse mit spektralen Breiten von z.B. 1 nm und größer und Pulsenergien von z.B. 0,1 µJ und größer erzeugt. Diese werden der Pulslängenanpassungseinheit 7 zugeführt. Die spektrale Breite der Laserpulse bedingt die Notwendigkeit einer Dispersionsanpassung des Strahlengangs, um an einem Zielort eine bestimmte Pulsform (Intensitätsverlauf) der Laserpulse mit einer gewünschten, beispielsweise der kürzest möglichen oder einer an ein Bearbeitungsverfahren angepassten, Pulsdauer bereitzustellen. Die hierin beschriebenen Konzepte können insbesondere bei Ultrakurzpulssystemen eingesetzt werden, die Pulsdauern von z.B. einigen 100 fs für die Materialbearbeitung bereitstellen. Die Anwendungsbereiche derartiger Lasersysteme umfassen Glasschneiden (z.B. Schneiden von Displays und Medizinprodukten), Beschriften, medizinische Anwendungen wie z.B. Augenoperationen, Bohren von beispielsweise Einspritzdüsen und das Durchführen wissenschaftlicher Experimente.The laser pulse source 3 may be formed for example as a laser oscillator or laser oscillator-amplifier combination. In the ultrashort pulse system 1 For example, laser pulses with spectral widths of, for example, 1 nm and greater and pulse energies of, for example, 0.1 .mu.J and greater are generated. These become the pulse length adjustment unit 7 fed. The spectral width of the laser pulses necessitates a dispersion adaptation of the beam path in order to provide a specific pulse shape (intensity profile) of the laser pulses at a target location with a desired, for example the shortest possible or a pulse duration adapted to a processing method. The concepts described herein can be used in particular in ultrashort pulse systems which provide pulse durations of, for example, a few 100 fs for material processing. The applications of such laser systems include glass cutting (eg, cutting displays and medical devices), labeling, medical applications such as eye surgery, drilling of, for example, injectors, and conducting scientific experiments.

Die Pulslängenanpassungseinheit 7 ist beispielhaft als gefalteter Gitterkompressor aufgebaut. Der Gitterkompressor umfasst ein Paar von dispersiven Elementen in Form eines ersten Gitters 11A und eines zweiten Gitters 11B, die zwei Wechselwirkungsbereiche der Gitter 11A, 11B mit dem Laserstrahl bereitstellen. Die spektral abhängigen Beugungsbedingungen erzeugen eine Winkeldispersion nach dem ersten Gitter 11A. D.h., in einem Winkeldispersionsbereich 13 zwischen den dispersiven Elementen (Gitter 11A und 11B) verlaufen die optischen Wege für die einzelnen Spektralkomponenten in einer Ablenkebene (hier in der Zeichenebene) zumindest teilweise unter einem Winkel zueinander. In 1 sind die Gitter 11A, 11B parallel zueinander ausgerichtete Transmissionsgitter. Alternativ können beispielsweise Reflexionsgitter, Prismen oder Grisms eingesetzt werden.The pulse length adjusting unit 7 is exemplary constructed as a folded grid compressor. The grid compressor comprises a pair of dispersive elements in the form of a first grid 11A and a second grid 11B , the two interaction areas of the grid 11A . 11B deploy with the laser beam. The spectrally dependent diffraction conditions produce an angular dispersion after the first grating 11A , That is, in an angular dispersion range 13 between the dispersive elements (grid 11A and 11B) The optical paths for the individual spectral components in a deflection plane (here in the plane of the drawing) extend at least partially at an angle to one another. In 1 are the grids 11A . 11B parallel aligned transmission grating. Alternatively, for example, reflection grids, prisms or grisms can be used.

Für eine Faltung des Strahlengangs umfasst der Gitterkompressor ferner ein Reflektorelement 15, das beispielsweise als (Umlenk-) Dachkantenprisma oder als Dachspiegel ausgebildet ist. Somit werden ein optischer Hinweg 16A und ein optischer Rückweg 16B durch den Gitterkompressor bereitgestellt, die zueinander abschnittsweise in der Höhe versetzt sind. Nach dem Zweifachdurchgang durch die Gitteranordnung ermöglicht der Höhenversatz eine Trennung der komprimierten Laserpulse von den eingekoppelten Laserpulsen an einem Scraperspiegel 17 zur Ausgabe eines Ausgangsstrahls 19. Beispielhaft für den Fall des Einsatzes als Pulskompressor ist ein kurzer (komprimierter) Laserpuls 19A schematisch für den Ausgangsstrahl 19 in 1 dargestellt. Das Reflektorelement 15 erlaubt zusammen mit der speziellen Anordnung der corner-cube-Reflektoren 9A, 9B, dass im Wesentlichen die gleichen optischen Bedingungen für den Hinweg 16A und den Rückweg 16B des Laserstrahls durch die Gitteranordnung vorliegen.For a folding of the beam path, the lattice compressor further comprises a reflector element 15 , which is designed for example as (deflecting) roof edge prism or roof mirror. Thus, an optical way 16A and an optical return path 16B provided by the grid compressor, which are offset from one another in sections in height. After the double pass through the grating arrangement, the height offset allows separation of the compressed laser pulses from the coupled-in laser pulses on a scraper mirror 17 for outputting an output beam 19 , An example of the case of use as a pulse compressor is a short (compressed) laser pulse 19A schematically for the output beam 19 in 1 shown. The reflector element 15 allows, together with the special arrangement of the corner-cube reflectors 9A, 9B, substantially the same optical conditions for the way out 16A and the way back 16B of the laser beam through the grating arrangement.

In der Aufsicht der 1 wird nur der Hinweg 16A beispielhaft anhand zweier optischer Wege 13A, 13B im Winkeldispersionsbereich 13 für Spektralkomponenten mit einer längeren (gestrichelte Linie: λ> λ0) und einer kürzeren (durchgezogene Linie: λ< λ0) Wellenlänge bezüglich einer Zentralwellenlänge λ0 des Laserpulses eingezeichnet. Es sei angemerkt, dass der optische Weg der Zentralwellenlänge λ0 üblicherweise die Strahlachse des Laserstrahls definiert.In the supervision of the 1 will only be the way 16A by way of example with reference to two optical paths 13A . 13B in the angular dispersion range 13 for spectral components with a longer (dashed line: λ> λ 0 ) and a shorter (solid line: λ <λ 0 ) wavelength with respect to a central wavelength λ 0 of the laser pulse plotted. It should be noted that the optical path of the center wavelength λ 0 usually defines the beam axis of the laser beam.

In 1 sind beispielhaft Strahlachsenabschnitte 20A, 20B, 20C mit Pfeilen angedeutet, wobei die Strahlachse und damit die Strahlachsenabschnitte durch den Strahlengang einer zentralen Wellenlänge gegeben sind. Da die reflektierenden Flächen der corner-cube-Reflektoren 9A, 9B orthogonal zueinander ausgerichtet sind, verlaufen die Strahlachsenabschnitte 20A, 20B der in die corner-cube-Reflektoren 9A, 9B eintretenden Strahlen parallel zu den entsprechenden Strahlachsenabschnitten 20B, 20C der aus den corner-cube-Reflektoren 9A, 9B austretenden Strahlen. Mit anderen Worten verlaufen der Strahlachsenabschnitt 20A und der Strahlachsenabschnitt 20B bzw. der Strahlachsenabschnitt 20B und der Strahlachsenabschnitt 20C bei idealer Ausbildung unter keinem Winkel zueinander. Bei ideal ausgebildeten corner-cube-Reflektoren gilt dies allgemein für alle spektralen Komponenten.In 1 are exemplary beam axis sections 20A . 20B . 20C indicated by arrows, wherein the beam axis and thus the beam axis sections are given by the beam path of a central wavelength. Since the reflecting surfaces of the corner-cube reflectors 9A, 9B are aligned orthogonal to each other, the beam axis sections extend 20A . 20B the rays entering the corner cube reflectors 9A, 9B are parallel to the respective beam axis sections 20B . 20C the rays emerging from the corner cube reflectors 9A, 9B. In other words, the beam axis section run 20A and the beam axis section 20B or the beam axis section 20B and the beam axis section 20C Ideal training at no angle to each other. at Ideally designed corner-cube reflectors generally apply to all spectral components.

Dagegen verlaufen die optischen Wege der verschiedenen Wellenlängen aufgefächert, d.h., unter einem Winkel, zueinander. Man erkennt, dass das zweite Gitter 11B eine Ausrichtung/ Parallelisierung der optischen Wege 13A, 13B bewirkt, bevor diese auf das Reflektorelement 15 treffen.In contrast, the optical paths of the different wavelengths fanned out, ie, at an angle to each other. It can be seen that the second grid 11B an alignment / parallelization of the optical paths 13A . 13B causes, before this on the reflector element 15 to meet.

In der in 2 gezeigten Perspektivansicht der Pulslängenanpassungseinheit 7 erkennt man verschiedene Abschnitte des Hinwegs 16A und des Rückwegs 16B des Laserstrahls. Der Laserstrahl weist aufgrund der spektralen Auffächerung in der Ablenkrichtung des Gitters 7A ein elliptisch angedeutetes Strahlprofil auf. Die verschiedenen Abschnitte verlaufen in der Höhe (d.h., senkrecht zur Auffächerungsebene) zueinander versetzt. Der von der Laserpulsquelle 3 (nicht in 2 gezeigt) emittierte Laserstrahl 5 liegt unterhalb des Ausgangsstrahls 19. Die corner-cube-Reflektoren 9A, 9B bewirken jeweils einen Versatz in der Höhe, so dass zwischen den corner-cube-Reflektoren 9A, 9B der optische Hinweg 16A oberhalb des optischen Rückwegs 16B verläuft.In the in 2 shown perspective view of the pulse length adjusting unit 7 you can see different parts of the way 16A and the way back 16B of the laser beam. Due to the spectral fanning, the laser beam points in the deflection direction of the grating 7A an elliptically indicated beam profile. The different sections extend in height (ie, perpendicular to the fanning plane) offset from one another. The one from the laser pulse source 3 (not in 2 shown) emitted laser beam 5 is below the output beam 19 , The corner cube reflectors 9A, 9B each cause an offset in height, so that between the corner cube reflectors 9A, 9B, the optical way 16A above the optical return path 16B runs.

In der in den 1 und 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Pulslängenanpassungseinheit 7 den ersten corner-cube-Reflektor 9A und den zweiten corner-cube-Reflektor 9B. Wie nachfolgend erläutert wird, ermöglichen die corner-cube-Reflektoren mehrere Vorgehensweisen zur Einstellung der Dispersion im Gitterkompressor.In the in the 1 and 2 The exemplary embodiment shown includes the pulse length adjusting unit 7 the first corner-cube reflector 9A and the second corner-cube reflector 9B. As discussed below, the corner-cube reflectors provide several approaches to adjusting the dispersion in the lattice compressor.

In der beispielhaft gezeigten Ausführungsform ist jeder der corner-cube-Reflektoren 9A, 9B als Rechteckprisma ausgebildet, wobei die Rechteckprismen derart modifiziert sind, dass auf einer Seite des Rechtecks nicht eine plane Fläche, sondern ein um 90°-gedrehter (90°-) Dachkantenprismabereich vorgesehen ist. Somit ergeben sich für dieses Beispiel eines 3-Flächen-Refelktors drei räumlich fest zueinander angeordnete reflektierende Flächen.In the embodiment shown by way of example, each of the corner cube reflectors 9A, 9B is designed as a rectangular prism, wherein the rectangular prisms are modified such that on one side of the rectangle not a plane surface but a 90 ° rotated (90 °) Dachkantenprismabereich is provided. Thus, for this example of a 3-surface reflector three spatially fixed to each other arranged reflective surfaces.

Allgemein umfassen die modifizierten Rechteckprismen jeweils eine Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 (Frontfläche). Dabei verläuft die Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 entlang der Hypotenuse der dreieckigen Grundform des Rechteckprismas. Ein 90°-Winkel der Grundform eines rechtwinkligen Dreiecks ist in 1 für corner-cube-Reflektor 9B angedeutet. Die Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 ist im Wesentlichen als Rechteck ausgebildet, dessen lange Seite sich entlang der Ablenkebene erstreckt. Ferner umfassen die modifizierten Rechteckprismen sich im Wesentlichen in der Ablenkrichtung erstreckende Ober- und Unterseiten 23, die nicht durchstrahlt werden und auch nicht als Reflexionsflächen dienen.In general, the modified rectangular prisms each comprise a beam entry and exit surface 21 (Front surface). In this case, the jet inlet and outlet surface runs 21 along the hypotenuse of the triangular basic shape of the rectangular prism. A 90 ° angle of the basic shape of a right triangle is in 1 for corner cube reflector 9B indicated. The jet inlet and jet exit surface 21 is essentially formed as a rectangle whose long side extends along the deflection plane. Furthermore, the modified rectangular prisms comprise upper and lower sides extending substantially in the deflection direction 23 , which are not irradiated and do not serve as reflection surfaces.

Der Aufbau der modifizierten Rechteckprismen und die daraus resultierende Strahlführung werden nachfolgend beispielhaft am ersten corner-cube-Reflektor 9A beschrieben.The construction of the modified rectangular prisms and the resulting beam guidance are described below by way of example at the first corner-cube reflector 9A.

Wie in 2 gezeigt, tritt der aufgefächerte Laserstrahl beim Hinweg unten auf einer (linken) Hälfte der Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 des ersten corner-cube-Reflektors 9A ein und er tritt um 180° gedreht oben auf der anderen (rechten) Hälfte der Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 aus. Für diese Richtungsumkehr des Laserstrahls umfasst das Rechteckprisma drei (z.B. breitbandig reflektierend beschichtete) Reflexionsflächen R1, R2, R3.As in 2 As shown, the fanned-out laser beam on the way down on a (left) half of the beam entrance and exit surface 21 of the first corner-cube reflector 9A, and it turns 180 ° on top of the other (right) half of the beam entrance and exit surfaces 21 out. For this reversal of the direction of the laser beam, the rectangular prism comprises three reflection surfaces (coated, for example, with broadband reflection) R1 . R2 . R3 ,

Die Reflexionsflächen R1 und R2 (hierin auch als untere und obere (Dachkanten-) Reflexionsflächen bezeichnet) werden durch den Dachkantenprismabereich gebildet, wobei die Reflexionsflächen des Dachkantenprismabereichs senkrecht zueinander ausgebildet sind (siehe auch den in 2 für den corner-cube-Reflektor 9B angedeuteten 90°-Winkel). In der abgebildeten Ausrichtung des corner-cube-Reflektors 9A verlaufen die Reflexionsflächen im Wesentlichen jeweils unter einem 45°-Winkel zur Ablenkebene. Der spektral aufgefächerte einfallende Laserstrahl wird von der unteren Reflexionsfläche R1 auf die obere Reflexionsfläche R2 abgelenkt. In 1 und 2 ist der elliptische Auftreffbereich 22A auf der Reflexionsfläche R2 angedeutet. Von dort wird der Laserstrahl auf die obere Hälfte der planen, als Reflexionsfläche R3 wirkenden Seitenfläche des modifizierten Rechteckprismas weitergelenkt. Von der Reflexionsfläche R3 wird der Laserstrahl entgegen der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung, räumlich versetzt und im Strahl querschnitt um 180° gedreht durch den oberen (rechten) Bereich der Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 aus dem Rechteckprisma ausgekoppelt.The reflection surfaces R1 and R2 (Also referred to herein as lower and upper (roof edge) reflecting surfaces) are formed by the roof edge prism area, wherein the reflecting surfaces of the roof edge prism area are formed perpendicular to each other (see also the 2 for the corner cube reflector 9B indicated 90 ° angle). In the illustrated orientation of the corner-cube reflector 9A, the reflective surfaces are substantially each at a 45 ° angle to the deflection plane. The spectrally fanned out incident laser beam is from the lower reflection surface R1 on the upper reflection surface R2 distracted. In 1 and 2 is the elliptical impact area 22A on the reflection surface R2 indicated. From there, the laser beam is projected onto the upper half of the, as a reflection surface R3 acting side surface of the modified rectangular prism further. From the reflection surface R3 The laser beam is opposite to the original direction of propagation, spatially offset and cross-section in the beam cross-section rotated by 180 ° through the upper (right) area of the beam inlet and outlet surface 21 decoupled from the rectangular prism.

Entsprechend bewirkt der erste corner-cube-Reflektor 9A für alle optischen Wege vom Eintrittswinkel und von der Eintrittsposition abhängige erste Parallelversätze V1, wobei alle Parallelversätze der Spektralkomponenten im Ergebnis eine Drehung des Laserstrahls um 180° um die Strahlachse des Laserstrahls bewirken.Correspondingly, the first corner-cube reflector 9A effects first parallel offsets dependent on the entrance angle and on the entry position for all optical paths V1 in which all parallel offsets of the spectral components result in a rotation of the laser beam through 180 ° about the beam axis of the laser beam.

Zum Einstellen des Eintrittswinkels, der Eintrittsposition sowie des Abstands vom ersten Gitter 11A ist der erste corner-cube-Reflektor 9A auf einer Positioniereinheit 25 angeordnet, die Translations- und/oder Rotationsachsen aufweist. Zur Ansteuerung der Positioniereinheit 25 kann das Lasersystem 1 ferner eine Steuerungsvorrichtung 27 und eine Pulsdauermessvorrichtung 29 aufweisen, die über Steuerungsleitungen 31 miteinander und mit dem Ultrakurzpulssystem 1 verbunden sind. Die Steuerungsvorrichtung 27 ist beispielsweise dazu ausgebildet, Weglängen des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element in Abhängigkeit eines pulsdauerabhängigen Messsignals, eines Pulsleistungsparameters, eines Spitzen-Pulsleistungsparameters und/oder eines Pulsenergieparameters einzustellen.For adjusting the entry angle, the entry position and the distance from the first grid 11A is the first corner-cube reflector 9A on a positioning unit 25 arranged, the translation and / or rotation axes has. For controlling the positioning unit 25 can the laser system 1 Further, a control device 27 and a pulse duration measuring device 29 have, via control lines 31 with each other and with the ultrashort pulse system 1 are connected. The control device 27 For example, it is designed to be path lengths of the optical path between the first and the second dispersive element as a function of a pulse duration-dependent measurement signal, a pulse power parameter, a peak pulse power parameter and / or a pulse energy parameter set.

Beispielsweise ist die Pulsdauermessvorrichtung 29 zur Ausgabe eines Pulsdauer-abhängigen Messsignals (z.B. eines Autokorrelationssignals) ausgebildet. Wie in 1 schematisch angedeutet ist, wird der Pulsdauermessvorrichtung 29 ein an einem Plättchen 30 abgegriffener (nicht-transmittierter) Anteil des Ausgangsstrahls 19 zugeführt. Die Pulsdauermessvorrichtung 29 leitet daraus das Pulsdauer-abhängige Messsignal ab und gibt es an die Steuerungsvorrichtung 27 ab. Die Steuerungsvorrichtung 27 gibt ihrerseits ein daraus erzeugtes Steuerungssignal an die Positioniereinheit 25 zum Verschieben oder Ausrichten, wie Verdrehen oder Verkippen, des von der Positioniereinheit 25 gelagerten corner-cube-Reflektors aus. Die Steuerungsvorrichtung 27 verwendet beispielsweise einen Optimierungsalgorithmus, um für eine oder beide corner-cube-Reflektoren 9A, 9B die Winkelstellung und/oder den Abstand von den dispersiven Elementen zur Pulsdauerverkürzung zu variieren und hinsichtlich einer kürzesten Pulsdauer oder einer für eine spezielle Anwendung bei der Materialbearbeitung benötigte Pulsdauer (oder Pulsform) eine entsprechende Einstellung vorzunehmen.For example, the pulse duration measuring device 29 designed to output a pulse duration-dependent measurement signal (eg an autocorrelation signal). As in 1 is indicated schematically, the pulse duration measuring device 29 one on a slide 30 tapped (non-transmitted) portion of the output beam 19 fed. The pulse duration measuring device 29 derives therefrom the pulse duration-dependent measurement signal and gives it to the control device 27 from. The control device 27 in turn gives a control signal generated therefrom to the positioning unit 25 for moving or aligning, such as twisting or tilting, of the positioning unit 25 mounted corner cube reflector off. The control device 27 For example, it uses an optimization algorithm to look for one or both corner-cube reflectors 9A . 9B to vary the angular position and / or the distance from the dispersive elements for pulse duration shortening and to make a corresponding adjustment with regard to a shortest pulse duration or a pulse duration (or pulse shape) required for a specific application in material processing.

Eine größere Änderung der optischen Wege zwischen den Gittern 11A, 11B kann z.B. durch eine Translation des ersten corner-cube-Reflektors 9A vorgenommen werden. Dazu kann die Positioniereinheit 25 eine Translationsvorrichtung zur Einstellung des Abstands zwischen den corner-cube-Reflektoren 9A, 9B umfassen. Die Translationsvorrichtung kann optional, wie in 1 schematisch mit Doppelpfeilen 33A, 33B angedeutet, zur Verschiebung eines der corner-cube-Reflektoren 9A, 9B entlang einer Strahlachse des Laserstrahls zwischen den corner-cube-Reflektoren 9A, 9B ausgebildet sein.A major change in the optical paths between the grids 11A . 11B can eg by a translation of the first corner cube reflector 9A be made. For this purpose, the positioning unit 25 a translation device for adjusting the distance between the corner cube reflectors 9A . 9B include. The translation device may optionally, as in 1 schematic with double arrows 33A . 33B hinted at moving one of the corner cube reflectors 9A . 9B along a beam axis of the laser beam between the corner cube reflectors 9A . 9B be educated.

Insbesondere kann die Translationsvorrichtung dazu ausgebildet sein, einen der corner-cube-Reflektoren 9A, 9B derart zu bewegen, dass der Eintrittswinkel und/oder die Eintrittsposition der optischen Wege 13A, 13B bezüglich einer zuerst reflektierenden der drei Reflexionsflächen R1, R2, R3 des bewegten corner-cube-Reflektors 9A, 9B - in 1 der Reflexionsfläche R1 des bewegten corner-cube-Reflektors 9A - beibehalten wird/werden.In particular, the translation device can be designed to be one of the corner cube reflectors 9A . 9B to move such that the entrance angle and / or the entry position of the optical paths 13A . 13B with respect to a first reflecting of the three reflecting surfaces R1 . R2 . R3 moving corner cube reflector 9A . 9B - in 1 the reflection surface R1 moving corner cube reflector 9A - is / will be maintained.

Die Translationsvorrichtung kann beispielsweise eine motorisierte und/oder über ein Piezostellelement verschiebbare Halterung des corner-cube-Reflektors 9A sein, wodurch eine, insbesondere stufenlose, Positionseinstellung entlang einer Translationsachse umgesetzt wird. Die Translationsvorrichtung und die Steuerungsvorrichtung erlauben somit eine Einstellung, insbesondere Regelung, der Pulsdauer durch eine aktiv angesteuerte, insbesondere geregelte, Abstandsanpassung.The translation device may, for example, a motorized and / or displaceable via a piezoelectric actuator element of the corner-cube reflector 9A be, whereby a, in particular stepless, position adjustment is implemented along a translation axis. The translation device and the control device thus permit adjustment, in particular regulation, of the pulse duration by means of an actively controlled, in particular controlled, distance adjustment.

Die Erfinder haben ferner erkannt, dass auch eine Drehung beispielsweise des ersten corner-cube-Reflektors 9A die optischen Wege 13A, 13B zwischen den Reflexionsflächen R1, R2, R3 und somit auch die Weglängenunterschiede zwischen den Spektralkomponenten ändert. Entsprechend beeinflusst auch solch eine Drehung die Dispersionseigenschaften der Pulslängenanpassungseinheit 7 und die Pulsdauer der Laserpulse im Ausgangsstrahl 19 kann z.B. durch die Drehung des ersten corner-cube-Reflektors 9A eingestellt werden.The inventors have also recognized that rotation of, for example, the first corner-cube reflector 9A the optical paths 13A . 13B between the reflective surfaces R1 . R2 . R3 and thus also changes the path length differences between the spectral components. Accordingly, such rotation also affects the dispersion characteristics of the pulse length adjusting unit 7 and the pulse duration of the laser pulses in the output beam 19 can eg by the rotation of the first corner-cube reflector 9A be set.

Dabei ergeben sich zwei mögliche Drehbewegungen, die sich unterschiedlich auf den Strahlengang im corner-cube-Reflektor auswirken.This results in two possible rotational movements, which have different effects on the beam path in the corner-cube reflector.

In 1 ist der Ablenkrichtung durch die Gitter 7A, 7B eine Ablenkebene (hier die Zeichenebene der 1) mit einer Normalenrichtung n zugeordnet.In 1 is the deflection direction through the grids 7A . 7B a deflection plane (here the drawing plane of the 1 ) associated with a normal direction n.

Die Positioniereinheit 25 kann eine erste Winkeleinstellvorrichtung umfassen, die zur Ausrichtung des corner-cube-Reflektors 9A um die Normalenrichtung n ausgebildet ist. Durch Drehen des corner-cube-Reflektors 9A um die Normalenrichtung n werden die Versatzkomponenten der Strahlversätze V1 in der Ablenkebene eingestellt. Derartige Winkeleinstellvorrichtungen sind in den 1 und 2 schematisch durch Drehachsen 35A, 35B für die corner-cube-Reflektoren 9A, 9B angedeutet.The positioning unit 25 may include a first angle adjusting device for aligning the corner cube reflector 9A is formed around the normal direction n. Turn the corner cube reflector 9A around the normal direction n become the offset components of the beam offsets V1 set in the deflection plane. Such Winkeleinstellvorrichtungen are in the 1 and 2 schematically by axes of rotation 35A . 35B for the corner cube reflectors 9A . 9B indicated.

Alternativ oder ergänzend kann die Positioniereinheit 25 eine zweite Winkeleinstellvorrichtung umfassen. Diese ist zur Ausrichtung des corner-cube-Reflektors bezüglich der Ablenkebene ausgebildet. Die weite Winkeleinstellvorrichtung erlaubt somit das Einstellen der Versatzkomponenten der Strahlversätze V1 in der Normalenrichtung n. Derartige Winkeleinstellvorrichtungen sind in 2 schematisch durch Drehachsen 37A, 37B für die corner-cube-Reflektoren 9A, 9B angedeutet.Alternatively or additionally, the positioning unit 25 a second angle adjustment device. This is designed to align the corner cube reflector with respect to the deflection plane. The wide Winkeleinstellvorrichtung thus allows the adjustment of the offset components of the beam offsets V1 in the normal direction n. Such Winkeleinstellvorrichtungen are in 2 schematically by axes of rotation 37A . 37B for the corner cube reflectors 9A . 9B indicated.

Die Winkeleinstellvorrichtungen können beispielsweise motorisierte und/oder über Piezostellelemente drehbare Halterungen des corner-cube-Reflektors 9A, 9B sein, die eine, insbesondere stufenlose, Einstellung des Drehwinkels erlauben. Die Winkeleinstellvorrichtungen und die Steuerungsvorrichtung erlauben somit eine Einstellung, insbesondere Regelung, der Pulsdauer durch eine aktiv angesteuerte, insbesondere geregelte, Ausrichtung des jeweiligen corner-cube-Reflektors 9A, 9B.The Winkeleinstellvorrichtungen can, for example, motorized and / or piezoelectric elements rotatable brackets of the corner-cube reflector 9A . 9B be, which allow one, in particular stepless, adjustment of the rotation angle. The Winkeleinstellvorrichtungen and the control device thus allow adjustment, in particular control, the pulse duration by an actively controlled, in particular controlled, alignment of the respective corner cube reflector 9A . 9B ,

Ist mindestens einer der corner-cube-Reflektoren 9A, 9B um die Normalenrichtung n und/oder bezüglich der Ablenkebene zum Einstellen der Versatzkomponenten drehbar gelagert, können der Eintrittswinkel und die Eintrittslage der optischen Wege 13A, 13B bezüglich einer als erstes reflektierenden der drei Reflexionsflächen und der Austrittswinkel und die Austrittslage der optischen Wege 13A, 13B bezüglich einer als letztes reflektierenden der drei Reflexionsflächen eingestellt werden.Is at least one of the corner cube reflectors 9A . 9B around the normal direction n and / or rotatably mounted with respect to the deflection plane for adjusting the offset components, the entrance angle and the entry position of the optical paths 13A . 13B with respect to a first reflecting of the three reflecting surfaces and the exit angle and the exit position of the optical paths 13A . 13B can be adjusted with respect to a last reflective of the three reflection surfaces.

Bei jedem der corner-cube-Reflektoren 9A, 9B wird - unabhängig von Eintrittswinkel, Eintrittsposition und Abstand vom ersten Gitter 11A - der zurückreflektierte Laserstrahl parallel zum einfallenden Strahl verlaufen. Entsprechend sind die Freiheitsgrade in der Strahlführung der hierin offenbarten Pulslängenanpassungseinheiten reduziert und der optische Strahlengang ist unempfindlicher gegenüber Änderungen (beispielsweise thermischen Änderungen) in der Halterung der als Faltungsspiegel dienenden corner-cube-Reflektoren.At each of the corner cube reflectors 9A . 9B is - regardless of entrance angle, entry position and distance from the first grid 11A - The reflected back laser beam parallel to the incident beam. Accordingly, the degrees of freedom in the beam guidance of the pulse length adjusting units disclosed herein are reduced, and the optical beam path is less sensitive to changes (such as thermal changes) in the mount of corner-cube reflectors serving as folding mirrors.

Es sei erwähnt, dass aufgrund der Einfallswinkel auf die Reflexionsflächen des corner-cube-Reflektors 9A die Polarisation des rückreflektierten Strahls beeinflusst werden kann. Der in der 5 gezeigte Aufbau kann derartigen Änderungen in der Polarisation durch Vorsehen von z.B. λ/4-Platten, λ/2-Platten (alternativ oder ergänzend durch Vorsehen einer entsprechen reflektierenden Beschichtung) entgegen wirken.It should be noted that due to the angle of incidence on the reflective surfaces of the corner-cube reflector 9A the polarization of the back-reflected beam can be influenced. The Indian 5 The design shown may counteract such changes in polarization by providing, for example, λ / 4 plates, λ / 2 plates (alternatively or additionally by providing a correspondingly reflective coating).

Wie in 1 gezeigt durchläuft der Laserstrahl die Reflexionsflächen R1, R2, R3 des zweiten corner-cube-Reflektors 9B in umgedrehter Reihenfolge. D.h., der (nun erheblich weiter) aufgefächerte Laserstrahl tritt beim Hinweg oben auf einer (rechten) Hälfte der Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 des zweiten corner-cube-Reflektors 9B ein. Da der zweite corner-cube-Reflektor 9B bezüglich des ersten corner-cube-Reflektors 9A in der Ablenkebene um 180° gedreht ist, entspricht diese Eintrittsposition der Austrittsposition aus dem ersten corner-cube-Reflektor 9A.As in 1 The laser beam passes through the reflection surfaces R1 . R2 . R3 the second corner cube reflector 9B in reverse order. That is, the (now considerably further) fanned laser beam occurs on the way up on a (right) half of the beam inlet and outlet surface 21 the second corner cube reflector 9B on. Because the second corner cube reflector 9B regarding the first corner cube reflector 9A rotated in the deflection plane by 180 °, this entry position corresponds to the exit position of the first corner cube reflector 9A ,

Zur (zweiten) Richtungsumkehr des Laserstrahls umfasst das Rechteckprisma des zweiten corner-cube-Reflektors 9B ebenfalls drei reflektierend beschichtete Reflexionsflächen R1, R2, R3. Die Reflexionsflächen R1 und R2 sind auch hier durch einen Dachkantenprismabereich gebildet, wobei die Reflexionsflächen des Dachkantenprismabereichs senkrecht zueinander und jeweils wiederum im Wesentlichen unter einem 45°-Winkel zur Ablenkebene ausgerichtet sind.For the (second) direction reversal of the laser beam comprises the rectangular prism of the second corner cube reflector 9B also three reflective coated reflective surfaces R1 . R2 . R3 , The reflection surfaces R1 and R2 are also formed here by a roof edge prism area, wherein the reflection surfaces of the roof edge prism area are aligned perpendicular to each other and each again substantially at a 45 ° angle to the deflection plane.

Bezugnehmend auf 2 wird der vom ersten corner-cube-Reflektor 9A kommende Laserstrahl somit zuerst von der oberen Hälfte der planen, als Reflexionsfläche R3 wirkenden Seitenfläche des modifizierten Rechteckprismas in der Ablenkebene auf die obere Reflexionsfläche R2 und von dort auf die untere Reflexionsfläche R1 abgelenkt. In 2 erkennt man entsprechend größere elliptische Auftreffbereiche 22B auf den Reflexionsflächen R3 und R2, wobei auf der Reflexionsfläche R3 die Auftreffbereiche 22B von Hin- und Rückweg angedeutet sind.Referring to 2 becomes the first corner cube reflector 9A Thus, the incoming laser beam is first of the upper half of the plan, as a reflection surface R3 acting side surface of the modified rectangular prism in the deflection plane on the upper reflection surface R2 and from there to the lower reflection surface R1 distracted. In 2 one recognizes correspondingly larger elliptical impact areas 22B on the reflection surfaces R3 and R2 , being on the reflection surface R3 the impact areas 22B are indicated by way and way back.

An der Reflexionsfläche R1 wird der Laserstrahl entgegen der Ausbreitungsrichtung zwischen den corner-cube-Reflektoren 9A, 9B und damit parallel zum Laserstrahl, wie er vom ersten Gitter 7A abgelenkt wurde, durch den unteren Bereich der Strahlein- und Strahlaustrittsfläche 21 ausgegeben. Dabei erfahren die Strahlkomponenten wiederum vom Eintrittswinkel und von der Eintrittsposition abhängige räumliche Parallelversätze V2, durch die der Laserstrahl um 180° um die Strahlachse gedreht wird.At the reflection surface R1 the laser beam is directed against the propagation direction between the corner cube reflectors 9A . 9B and thus parallel to the laser beam, as seen from the first grid 7A was deflected, through the lower portion of the jet inlet and outlet surface 21 output. In this case, the beam components in turn experience the entry angle and the entry position dependent spatial parallel offsets V2 by which the laser beam is rotated by 180 ° around the beam axis.

Der aufgrund der sich anschließenden Propagation noch weiter aufgefächerte Laserstrahl trifft somit derart in einer Orientierung und Winkelverteilung auf das zweite Gitter 7B, als ob der Laserstrahl direkt vom ersten Gitter 7A kommen würde. Am Gitter 7B wird der Laserstrahl wiederum gebeugt, um mit parallelen Strahlen auf das Reflektorelement 15 zu treffen.The further fanned due to the subsequent propagation laser beam thus thus meets in an orientation and angular distribution on the second grid 7B as if the laser beam directly from the first grid 7A would come. At the grid 7B In turn, the laser beam is diffracted to face with parallel rays on the reflector element 15 hold true.

In alternativen Anordnungen der beiden 3-Flächen-Reflektoren können diese insbesondere treppenweise in der Höhe geschachtelt werden.In alternative arrangements of the two 3-area reflectors they can be nested in particular staircase in height.

Ergänzend kann die vorausgehend beschriebene Pulslängenanpassungseinheit mit weiteren Maßnahmen zur Feinabstimmung der Dispersion ausgestattet werden. Bezugnehmend auf die eingangs erwähnte deutsche Patentanmeldung DE 10 2016 110 947 A1 der Anmelderin zeigen die 1 und 2 gestrichelt eine plan-parallele Glasplatte 39, die im Winkeldispersionsbereich 13 angeordnet ist. Die Glasplatte 39 kann um eine Drehachse 41, die parallel zur Normalen n verläuft, gedreht werden, um den Einfallswinkel des Laserstrahls auf die Glasplatte 39 zur Pulsdauereinstellung einzustellen. Die mögliche Variation der Pulsdauer ist u.a. von der Dicke und dem Material der Glasplatte (bei gegebenem Verstellbereich des Drehwinkels) abhängig.In addition, the previously described pulse length adjustment unit can be equipped with further measures for fine-tuning the dispersion. With reference to the aforementioned German patent application DE 10 2016 110 947 A1 the applicant show the 1 and 2 Dashed a plane-parallel glass plate 39 , which are in the angular dispersion range 13 is arranged. The glass plate 39 can be about a rotation axis 41 , which is parallel to the normal n, are rotated to the angle of incidence of the laser beam on the glass plate 39 to set the pulse duration setting. The possible variation of the pulse duration depends inter alia on the thickness and the material of the glass plate (for a given adjustment range of the rotation angle).

3 zeigt allgemein eine Weglängenanpassungseinheit 43, die zwei corner-cube-Reflektoren umfasst und z.B. in Pulslängenanpassungseinheiten wie Kompressoreinheiten oder Streckereinheiten eingesetzt werden kann. Die Weglängenanpassungseinheit 43 kann für einen einfallenden Laserstrahl 45A variabel einstellbare Weglängen bereitstellen, wobei der austretende Laserstrahl 45B parallel zum in Y-Richtung einfallenden Laserstrahl 45A verläuft und in X-Richtung versetzt ist, aber ansonsten das Strahlprofil des einfallenden Laserstrahls 45A aufweist (abgesehen von beispielsweise einer propagationsbedingten Aufweitung oder Verjüngung des Strahls). 3 generally shows a path length adjusting unit 43 which includes two corner cube reflectors and can be used, for example, in pulse length adjusting units such as compressor units or rack units. The path length adjustment unit 43 can for an incident laser beam 45A provide variably adjustable path lengths, wherein the exiting laser beam 45B parallel to the incident in the Y direction laser beam 45A extends and is offset in the X direction, but otherwise the beam profile of the incident laser beam 45A (except, for example, a propagation-induced widening or rejuvenation of the beam).

Der Verlauf des Laserstrahls in der Weglängenanpassungseinheit 43 wird durch einen zentralen optischen Weg 47, der der Strahlachse entspricht, und optische Wege 47A, 47B verdeutlicht. The course of the laser beam in the path length adjustment unit 43 is through a central optical path 47 , which corresponds to the beam axis, and optical paths 47A . 47B clarified.

In der beispielhaften Ausführungsform der 3 sind die corner-cube-Reflektoren als Spiegeleinheiten 49A, 49B ausgebildet, von denen nur die Reflexionsflächen (nachfolgend als Spiegelflächen bezeichnet) schematisch skizziert sind. Jede der Spiegeleinheiten 49A, 49B umfasst drei Spiegelflächen 49-1, 49-2, 49-3, wobei jede der Spiegelflächen senkrecht zu den beiden anderen Spiegelflächen angeordnet ist. Die Spiegelflächen 49-2, 49-3 bilden eine Dachkantenformation und sind optional durch einen Dachkantenspiegel ausgebildet.In the exemplary embodiment of the 3 are the corner cube reflectors as mirror units 49A . 49B formed, of which only the reflection surfaces (hereinafter referred to as mirror surfaces) are schematically sketched. Each of the mirror units 49A . 49B includes three mirror surfaces 49-1 . 49-2 . 49-3 wherein each of the mirror surfaces is arranged perpendicular to the other two mirror surfaces. The mirror surfaces 49-2 . 49-3 form a roof edge formation and are optionally formed by a roof edge mirror.

Im Unterschied zur Anordnung der Reflexionsflächen in den 1 und 2 sind die Spiegelflächen 49-1, 49-2, 49-3 derart angeordnet, dass der einfallende Laserstrahl 45A zuerst auf die senkrecht zur X-Y-Ebene ausgerichtete Spiegelfläche 49-1 (entsprechend R3 in 1) trifft, von dort auf die untere Spiegelfläche 49-2 (entsprechend R2 in 1) der Dachkantenformation reflektiert wird und dann von dieser auf die obere Spiegelfläche 49-3 (entsprechend R1 in 1) der Dachkantenformation umgelenkt wird. Entsprechend verläuft der Laserstrahl mit einem Höhenversatz in Z-Richtung bezüglich des einfallenden Laserstrahls zur zweiten Spiegeleinheit 47B. Diese entspricht der ersten Spiegeleinheit 47A, ist aber um 180° um die Z-Achse gedreht. Die Spiegelflächen 49-1, 49-2, 49-3 der zweiten Spiegeleinheit 47B werden in umgekehrter Reihenfolge passiert, sodass sich am Ende nur ein Strahlversatz in X-Richtung ergibt.In contrast to the arrangement of the reflection surfaces in the 1 and 2 are the mirror surfaces 49-1 . 49-2 . 49-3 arranged such that the incident laser beam 45A first on the plane perpendicular to the XY plane mirror surface 49-1 (corresponding R3 in 1 ), from there on the lower mirror surface 49-2 (corresponding to R2 in 1 ) of the roof edge formation is reflected and then from this to the upper mirror surface 49-3 (corresponding to R1 in 1 ) of the roof edge formation is deflected. Accordingly, the laser beam with a height offset in the Z direction with respect to the incident laser beam to the second mirror unit 47B , This corresponds to the first mirror unit 47A , but is rotated by 180 ° around the Z-axis. The mirror surfaces 49-1 . 49-2 . 49-3 the second mirror unit 47B are done in reverse order so that at the end there is only a beam offset in the X-direction.

Bezugnehmend auf die vorausgehende Diskussion der 1 und 2 erkennt man, dass jeder der einzelnen optischen Wege 47, 47A, 47B durch die aufeinanderfolgenden Reflexionen an den drei Spiegelflächen in jeder Spiegeleinheit 49A, 49B einen eigenen Parallelversatz erfährt. Die Parallelversätze sind derart, dass das gesamte Strahlprofil neben einer Richtungsumlenkung und einem Versatz in X- und Y-Richtung eine 180°-Drehung erfährt. Da die zweite Spiegeleinheit 49B einen entsprechenden Versatz in (-Y)-Richtung bewirkt, ansonsten aber einer weiteren Rotation um 180° (oder um -180°) verursacht, stellt die Weglängenanpassungseinheit 43 eine kompakte Einheit dar, mit der zu durchlaufende Weglängen durch Verschieben oder wie zuvor diskutiert Ausrichten der Spiegeleinheit 49A, 49B grob und fein justiert werden können.Referring to the previous discussion of 1 and 2 one recognizes that each of the individual optical paths 47 . 47A . 47B by the successive reflections on the three mirror surfaces in each mirror unit 49A . 49B experiences its own parallel offset. The parallel offsets are such that the entire beam profile in addition to a directional deflection and an offset in the X and Y directions undergoes a 180 ° rotation. Because the second mirror unit 49B causes a corresponding offset in (-Y) direction, but otherwise causes a further rotation by 180 ° (or -180 °), represents the path length adjustment unit 43 a compact unit with the path lengths to be traversed by shifting or, as previously discussed, aligning the mirror unit 49A . 49B coarse and fine can be adjusted.

4 zeigt eine beispielhafte Implementierung der hierin offenbarten Konzepte der Dispersionsanpassung in einer als Gitterstrecker ausgebildeten Pulslängenanpassungseinheit 7' mit einer Weglängenanpassungseinheit 51, die zwei corner-cube-Reflektoren 9A, 9B umfasst. Im Unterschied zum in den 1 und 2 gezeigten Kompressor sind in 4 beispielhaft zwei Prismen 53A, 53B als dispersive Elemente eingesetzt. Alternativ hierzu können z.B. Reflexionsgitter oder Grisms eingesetzt werden. Im Strahlengang zwischen den beiden Prismen 53A, 53B sind die beiden corner-cube-Reflektoren 9A, 9B zur Weglängenanpassung angeordnet. 4 FIG. 12 shows an exemplary implementation of the dispersion adjustment concepts disclosed herein in a pulse length adjusting unit configured as a grating spacer. FIG 7 ' with a path length adjustment unit 51 , the two corner cube reflectors 9A . 9B includes. Unlike in the 1 and 2 shown compressor are in 4 exemplary two prisms 53A . 53B used as dispersive elements. Alternatively, for example, reflection grids or grisms can be used. In the beam path between the two prisms 53A . 53B are the two corner cube reflectors 9A . 9B arranged for path length adjustment.

Um invertierte Winkeldispersionsbeiträge zu erreichen, wird im beispielhaften Prismenstrecker ein Linsensystem (z.B. eine Teleskopanordnung) im Strahlengang zwischen den beiden Prismen 53A, 53B vorgesehen. Beispielhaft ist in 4 eine Teleskopanordnung 55 mit zwei Linsen 55A, 55B gezeigt. Die Teleskopanordnung 55 bewirkt eine Abbildung des ersten Prismas 53A, so dass die aufgefächerten spektralen Komponenten nach dem Linsensystem bei dem zweiten Prisma 53B zusammenlaufen.In order to achieve inverted angular dispersion contributions, in the exemplary prism extender a lens system (eg a telescope arrangement) in the beam path between the two prisms 53A . 53B intended. Exemplary is in 4 a telescope arrangement 55 with two lenses 55A . 55B shown. The telescope arrangement 55 causes an image of the first prism 53A such that the fanned-out spectral components follow the lens system at the second prism 53B converge.

Wie in 1 ist die Pulslängenanpassungseinheit 7' mit einem Reflektorelement 15 gefaltet, um einen Hinweg und einen Rückweg durch die Prismen 53A, 53B in einem Aufbau bereitzustellen.As in 1 is the pulse length adjusting unit 7 ' with a reflector element 15 folded to a way out and a way back through the prisms 53A . 53B to provide in a structure.

Im Unterschied zur Kompressoranordnung der 1 sind die zwei corner-cube-Reflektoren 9A, 9B in einem spektral aufgefächerten, aber kollimierten Bereich des Winkeldispersionsbereichs 13 angeordnet. D.h., ähnlich der Darstellung in 3 verlaufen die optischen Wege der verschiedenen Spektralkomponenten im Wesentlichen parallel durch die Weglängenanpassungseinheit 51.In contrast to the compressor arrangement of 1 are the two corner cube reflectors 9A . 9B in a spectrally fanned but collimated region of the angular dispersion range 13 arranged. That is, similar to the representation in 3 The optical paths of the various spectral components are substantially parallel through the path length adjusting unit 51 ,

Die im Vorausgehenden in Zusammenhang mit den 1 bis 3 dargelegten Erläuterungen zum Strahlengang sind entsprechend auf den Verlauf des Laserstrahls durch die Weglängenanpassungseinheit 51 übertragbar. Insbesondere lassen sich die zuvor hinsichtlich der Kompressoranordnung beschriebenen Einstellmöglichkeiten (Translation, Ausrichtung, insbesondere Verdrehung um ein oder zwei Achsen) allgemein auf Strecker und insbesondere auf die Streckanordnung der 4 übertragen.The above in connection with the 1 to 3 Explanations to the beam path explained are corresponding to the course of the laser beam through the path length adjustment unit 51 transferable. In particular, the adjustment options described above with respect to the compressor arrangement (translation, alignment, in particular rotation about one or two axes) can generally be applied to straighteners and, in particular, to the stretching arrangement of FIGS 4 transfer.

Ferner kann auch im Strecker eine plan-parallele Platte 39 als weiteres optisches Element vor oder nach der Teleskopanordnung 55 im Winkeldispersionsbereich vorgesehen werden, um eine weitere Anpassungsmöglichkeit der Dispersion bereitzustellen.Furthermore, a plane-parallel plate can also be used in the straightener 39 as a further optical element before or after the telescope arrangement 55 be provided in the angular dispersion range to provide a further adjustment possibility of the dispersion.

5 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Pulslängenanpassungseinheit 61, die beispielhaft auf zwei 3-Flächen-Reflektoren 63A, 63B mit nicht-orthogonalen reflektierenden Flächen basiert. Optische Elemente sowie die Abschnitte des Strahlengangs, wie sie in Zusammenhang mit z. B. den 1 und 2 erläutert wurden, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. 5 shows a schematic perspective view of a pulse length adjusting unit 61 that exemplifies two 3-area reflectors 63A . 63B based on non-orthogonal reflective surfaces. Optical elements and the portions of the beam path, as in connection with z. B. the 1 and 2 have been explained, are provided with the same reference numerals.

Entsprechend breitet sich ein Laserstrahl 5, der von einem ersten Gitter 11A spektral aufgeweitet wurde, entlang eines Hinwegs 16A durch die Pulslängenanpassungseinheit 61 aus. Dabei verläuft der Hinweg in 5 zwischen dem ersten Gitter 11A und dem 3-Flächen-Reflektor 63A unterhalb eines Rückwegs 16B, zwischen dem ersten 3-Flächen-Reflektor 63A und dem zweiten 3-Flächen-Reflektor 63A oberhalb des Rückwegs 16B und zwischen einem zweiten Gitter, das zusammen mit einem Rückreflektor in 5 nicht gezeigt ist (siehe z. B. 1) wieder unterhalb des Rückwegs 16B. Zur Verdeutlichung wurde der Strahl des Hinwegs 16A durchgezogen und der Strahl des Rückwegs 16B gestrichelt dargestellt.Accordingly, a laser beam spreads 5 that of a first grid 11A spectrally expanded, along a way 16A through the pulse length adjusting unit 61 out. The way goes in 5 between the first grid 11A and the 3-area reflector 63A below a return route 16B , between the first 3-area reflector 63A and the second 3-area reflector 63A above the return route 16B and between a second grid, which together with a back reflector in 5 not shown (see eg. 1 ) again below the return route 16B , To clarify, the ray of the way out became 16A pulled through and the beam of the return path 16B shown in dashed lines.

Da die reflektierenden Flächen der 3-Flächen-Reflektoren 63A, 63B nicht-orthogonal zueinander ausgerichtet sind, verlaufen Strahlachsenabschnitte 65A, 65B der in die 3-Flächen-Reflektoren 63A, 63B eintretenden Strahlen (wobei die Strahlachse und damit die Strahlachsenabschnitte wieder durch den Strahlengang einer zentralen Wellenlänge gegeben sind) nicht parallel zu den entsprechenden Strahlachsenabschnitten 65B, 65C der aus den 3-Flächen-Reflektoren 63A, 63B austretenden Strahlen. Mit anderen Worten verlaufen der Strahlachsenabschnitt 65A und der Strahlachsenabschnitt 65B bzw. der Strahlachsenabschnitt 65B und der Strahlachsenabschnitt 65C unter einem Winkel zueinander (beispielsweise wird der Winkel primär parallel zur Aufspaltungsebene aufgespannt) oder die jeweiligen Strahlachsenabschnitte verlaufen windschief zueinander.Because the reflective surfaces of the 3-surface reflectors 63A . 63B are aligned non-orthogonal to each other, run beam axis sections 65A . 65B in the 3-area reflectors 63A . 63B entering beams (the beam axis and thus the beam axis sections are again given by the beam path of a central wavelength) not parallel to the corresponding beam axis sections 65B . 65C the one from the 3-area reflectors 63A . 63B emerging rays. In other words, the beam axis section run 65A and the beam axis section 65B or the beam axis section 65B and the beam axis section 65C at an angle to each other (for example, the angle is spanned primarily parallel to the splitting plane) or the respective beam axis sections are skewed.

Man erkennt ferner eine drehbar gehaltene Glasplatte 39, die in der Pulslängenanpassungseinheit 61 zwischen dem ersten Gitter 11A und dem ersten 3-Flächen-Reflektor 63A optional zur zusätzlichen Pulslängenanpassung vorgesehen werden kann.It also recognizes a rotatably held glass plate 39 included in the pulse length adjustment unit 61 between the first grid 11A and the first 3-area reflector 63A Optionally for additional pulse length adjustment can be provided.

Des Weiteren ist in 5 ein erstes Verzögerungsplättchen 67Azur Polarisationskompensation (z.B. ein λ/4-Plättchen, ein λ/2-Plättchen, allgemein kann eine Kombination mehrerer Verzögerungsplättchen vorgesehen werden) zwischen dem ersten Gitter 11A und dem ersten 3-Flächen-Reflektor 63A angeordnet. Beim Einsatz von 3-Flächen-Reflektoren können sich die Reflexionen an den Flächen der 3-Flächen-Reflektoren, auf die der Laserstrahl 5 mit unterschiedlichen Einfallswinkeln/Einfallsorientierungen trifft, auf die Polarisation auswirken. Dies betrifft sowohl 3-Flächen-Reflektoren mit orthogonalen als auch nicht-orthogonalen reflektierenden Flächen. Die Verwendung des λ/4-Plättchen 67A wirkt nun einem derartigen Polarisationsfehler der 3-Flächen-Reflektoren 63A, 63B entgegen. Insbesondere wird ein Phasenversatz zwischen den S- und P-Polarisationsanteilen, ausgeglichen.Furthermore, in 5 a first retardation plate 67A for polarization compensation (eg, a λ / 4 plate, a λ / 2 plate, generally a combination of multiple retardation plates may be provided) between the first grid 11A and the first 3-area reflector 63A arranged. When using 3-surface reflectors, the reflections on the surfaces of the 3-surface reflectors, to which the laser beam 5 with different angles of incidence / incidence orientation that affect polarization. This applies to both 3-plane reflectors with orthogonal and non-orthogonal reflective surfaces. The use of the λ / 4 plate 67A now acts such a polarization error of the 3-surface reflectors 63A . 63B opposite. In particular, a phase offset between the S and P polarization components is compensated.

Bei dem gefalteten Aufbau der 5 kann ein zweites Verzögerungsplättchen 67B zur Phasenbeeinflussung und bevorzugt zur Polarisationskompensation (üblicherweise ein entsprechendes λ/4-Plättchen, λ/2-Plättchen oder eine entsprechende Kombination mehrerer Verzögerungsplättchen) am Ende des Rückwegs 16B vorgesehen werden, beispielsweise zwischen dem ersten 3-Flächen-Reflektor 63A und dem ersten Gitter 11A. Entsprechend weisen der einfallende Laserstrahl 5 und der austretende Laserstrahl 19 eine im Wesentlichen ähnliche Polarisation auf.In the folded structure of 5 can be a second delay tile 67B for influencing the phase and preferably for polarization compensation (usually a corresponding λ / 4 plate, λ / 2 plate or a corresponding combination of several retardation plates) at the end of the return path 16B be provided, for example, between the first 3-area reflector 63A and the first grid 11A , Accordingly, the incident laser beam 5 and the outgoing laser beam 19 a substantially similar polarization.

Alternativ oder als Ergänzung zu dem Einsatz von Verzögerungsplättchen können ein oder mehrere der Reflexionsflächen mit einer entsprechenden Beschichtung 69 zur Beeinflussung der Polarisation des eintretenden und austretenden Strahls versehen werden. Die Beschichtung 69 ist z.B. derart ausgebildet, dass die Polarisation in die für das Gitter entsprechend benötigte Polarisation gedreht wird. Dazu können z.B. metallische Beschichtungen (wie Gold- oder Silberbeschichtungen) zur Erzeugung eines gewünschten Phasensprungs (z.B. λ/4) eingesetzt werden.Alternatively or in addition to the use of retardation plates, one or more of the reflective surfaces may be coated with a corresponding coating 69 be provided to influence the polarization of the incoming and outgoing beam. The coating 69 For example, it is designed in such a way that the polarization is rotated into the polarization required for the grating. For this example, metallic coatings (such as gold or silver coatings) for generating a desired phase jump (eg λ / 4) can be used.

Durch Verändern des Abstandes zwischen den 3-Flächen-Reflektoren 63A, 63B kann die optische Weglänge zwischen den dispersiven Elementen, und damit die auftretende Winkeldispersion, eingestellt werden.By changing the distance between the 3-surface reflectors 63A . 63B For example, the optical path length between the dispersive elements, and thus the angular dispersion occurring, can be set.

Weitere Konfigurationen von Pulslängenanpassungseinheiten, wie sie bespielhaft in den 1, 2, 4 und 5 gezeigt wurden, umfassen nicht gefaltete Anordnungen mit zwei sequentiell durchstrahlten Paaren von dispersiven Elementen, so dass der Hinweg und der Rückweg nicht wie in 2 oder 4 in einem Aufbau, sondern in getrennten Pulslängenanpassungseinheiten umgesetzt werden. Ferner können Strecker- und Kompressoranordnungen hinsichtlich der dispersiven Elemente aufeinander abgestimmt werden.Other configurations of pulse length adjusting units, as they play in the 1 . 2 . 4 and 5 include non-folded assemblies with two sequentially irradiated pairs of dispersive elements, so that the way-out and return paths are not as in FIG 2 or 4 in a structure but implemented in separate pulse length adjusting units. Furthermore, straightener and compressor arrangements can be matched with respect to the dispersive elements.

Die beispielhaften Ausführungsformen wurden unter Bezug auf Laserlicht insbesondere im erweiterten spektralen Bereich von Ultrakurzpulslasern (üblicherweise im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 10 µm je nach Anwendung) beschrieben. Eine Anwendung der hierin offenbarten Konzepte ist jedoch allgemein auf elektromagnetische Strahlung mit einer spektralen Breite übertragbar.The exemplary embodiments have been described with reference to laser light, in particular in the extended spectral range of ultrashort pulse lasers (usually in the wavelength range from 200 nm to 10 μm, depending on the application). However, application of the concepts disclosed herein is generally applicable to electromagnetic radiation having a spectral width.

Die hierein beschriebenen Ausführungsformen von Pulslängenanpassungseinheit können wie beschrieben im Einfach- oder Mehrfachdurchgang eingesetzt werden und/oder bei Oszillator-Systemen mit Freistrahlkompressoren und/oder -streckern Anwendung finden.The embodiments of pulse length adjusting unit described herein can be used as described in single or multiple passes and / or find application in oscillator systems with free-jet compressors and / or stretchers.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.It is explicitly pointed out that all features disclosed in the description and / or the claims are considered separate and independent of each other for the purpose of original disclosure as well as for the purpose of limiting the claimed invention independently of the feature combinations in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range indications or indications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as the limit of a range indication.

Claims (20)

Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') für einen gepulsten Laserstrahl (5) mit einer spektralen Breite, mit einem ersten und einem zweiten dispersiven Element (11A, 53A, 11B, 53B) zur Erzeugung von Winkeldispersion in einem durch die dispersiven Elemente (11A, 53A, 11B, 53B) begrenzten Winkeldispersionsbereich (13), wobei in dem Winkeldispersionsbereich (13) einzelnen Spektralkomponenten des Laserstrahls (5) optische Wege (13A, 13B) zugeordnet sind, die zumindest abschnittweise unter einem Winkel zueinander verlaufen, und einem ersten und einem zweiten 3-Flächen-Reflektor (9A, 9B), wobei jeder der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) im Strahlengang zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element (11A, 53A, 11B, 53B) angeordnet ist und drei Reflexionsflächen (R1, R2, R3) aufweist und der Laserstrahl (5) von jedem der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) durch jeweils drei aufeinanderfolgende Reflexionen des Laserstrahls (5) an den jeweiligen drei Reflexionsflächen (R1, R2, R3) reflektiert wird, wobei an jedem der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) eine Richtungsumlenkung im Bereich von 150° bis 210° und ein Strahlversatz erfolgen.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') for a pulsed laser beam (5) having a spectral width, with a first and a second dispersive element (11A, 53A, 11B, 53B) for generating angular dispersion in an angular dispersion region (13) bounded by the dispersive elements (11A, 53A, 11B, 53B), individual spectral components being present in the angular dispersion region (13) the laser beam (5) are associated with optical paths (13A, 13B), which extend at least in sections at an angle to each other, and a first and a second 3-surface reflector (9A, 9B), wherein each of the 3-surface reflectors (9A, 9B) in the beam path between the first and the second dispersive element (11A, 53A, 11B, 53B) is arranged and three reflecting surfaces (R1, R2, R3), and the laser beam (5) of each of the 3-surface reflectors (9A, 9B) is reflected by three successive reflections of the laser beam (5) on the respective three reflecting surfaces (R1, R2, R3) is reflected, wherein at each of the 3-surface reflectors (9A, 9B), a directional deflection in the range of 150 ° to 210 ° and a beam offset occur. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) drei fest zueinander angeordnete reflektierende Flächen aufweist, die eine optische Reflektoreinheit bilden und derart zueinander angeordnet sind, dass der Laserstrahl (5) drei aufeinanderfolgende Reflexionen an den drei reflektierenden Flächen erfährt, die die Richtungsumlenkung des Laserstrahls (5) mit einem zweistufigen Strahlversatz bewirken, wobei der Strahlversatz derart ist, dass der auf den mindestens einen der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) einfallende Laserstrahl und der von dem mindestens einen der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) austretende Laserstrahl zueinander parallel verlaufen, sich in einem Schnittwinkelbereich von 0° bis 30° schneiden oder zueinander windschief verlaufen, wobei die windschiefe Anordnung derart ist, dass eine Verschiebung einer der beiden Laserstrahlen in Richtung des Abstands der Laserstrahlen zu sich schneidenden Strahlen in einem Winkelbereich von 0° bis 30° führt.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') after Claim 1 in which at least one of the 3-surface reflectors (9A, 9B) has three mutually fixed reflective surfaces which form an optical reflector unit and are arranged relative to one another so that the laser beam (5) experiences three successive reflections at the three reflective surfaces, which cause the directional deflection of the laser beam (5) with a two-stage beam offset, wherein the beam offset is such that the incident on the at least one of the 3-surface reflectors (9A, 9B) laser beam and the at least one of the 3-area Reflectors (9A, 9B) extending laser beam parallel to each other, intersect in a cutting angle range of 0 ° to 30 ° or skewed to each other, the skewed arrangement is such that a displacement of one of the two laser beams in the direction of the distance of the laser beams to itself cutting rays in an angle range of 0 ° to 30 ° leads. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) paarweise im Wesentlichen orthogonal zueinander verlaufende reflektierende Flächen aufweist.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the 3-surface reflectors (9A, 9B) in pairs has substantially orthogonal to each other extending reflective surfaces. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach Anspruch 3, wobei mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) als ein an einer Seitenfläche modifiziertes Prisma ausgebildet ist, das eine Strahlein- und Strahlaustrittsfläche (21), eine reflektierende plane Seitenfläche (R3), einen als reflektierendes Dachkantenprisma ausgebildeten Bereich und optional sich im Wesentlichen entlang der Ablenkrichtung erstreckende Ober- und Unterseiten (23) aufweist, und wobei optional das modifizierte Prisma als Rechteckprisma ausgebildet ist und zwei reflektierende Seitenflächen (R1, R2) des Dachkantenprismas senkrecht zueinander und senkrecht zur planen Seitenfläche ausgebildet sind.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') after Claim 3 wherein at least one of the 3-surface reflectors (9A, 9B) is formed as a side face modified prism comprising a beam entrance and exit surface (21), a reflective planar side surface (R3), a roof edge prism reflective portion, and optionally has substantially along the deflection extending upper and lower sides (23), and wherein optionally the modified prism is formed as a rectangular prism and two reflective side surfaces (R1, R2) of the roof edge prism perpendicular to each other and perpendicular to the flat side surface. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach Anspruch 4, wobei die plane Seitenfläche (R3) und die Seitenflächen (R1, R2) des Dachkantenprismas die spektrale Breite des Laserstrahls reflektierend und/oder die Phase beeinflussend beschichtet sind und/oder die Strahlein- und Strahlaustrittsfläche (21) antireflektiv beschichtet ist.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') after Claim 4 , wherein the planar side surface (R3) and the side surfaces (R1, R2) of the roof edge prism are reflective coated the spectral width of the laser beam and / or the phase and / or the beam inlet and outlet surface (21) is coated antireflective. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei mindestens einer der 3-Flächen-Reflektoren als eine Spiegeleinheit (49A, 49B) ausgebildet ist, die drei räumlich fix zueinander angeordnete Spiegel aufweist, deren Spiegelflächen (49-1, 49-2, 49-3) die drei Reflexionsflächen (R1, R2, R3) bilden, und wobei optional zwei der Spiegelflächen (49-2, 49-3) einen Dachkantenspiegel, insbesondere einen 90°- Dachkantenspiegel, bilden.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of Claims 1 and 2 , wherein at least one of the 3-surface reflectors is formed as a mirror unit (49A, 49B) having three spatially fixed mutually arranged mirror whose mirror surfaces (49-1, 49-2, 49-3), the three reflection surfaces (R1 , R2, R3), and wherein optionally two of the mirror surfaces (49-2, 49-3) form a roof edge mirror, in particular a 90 ° roof edge mirror. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem ersten phasenbeeinflussenden Verzögerungsplättchen , das zwischen dem ersten dispersiven Element (53A) und dem ersten 3-Flächen-Reflektor (9A) im Strahlengang eines auf den ersten 3-Flächen-Reflektor (9A) einfallenden Laserstrahls angeordnet ist.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, further comprising a first phase-influencing retardation plate which is arranged between the first dispersive element (53A) and the first 3-area reflector (9A) in the beam path of a first 3-area reflector. Reflector (9A) incident laser beam is arranged. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Reflexionsflächen eine Beschichtung (69) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die Polarisation beeinflusst wird, und dass optional die Polarisation des aus dem 3-Flächen-Reflektor (9A) austretenden Strahls gleich der Polarisation des in den 3-Flächen-Reflektor (9A) einfallenden Strahls ist.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, wherein at least one of the reflection surfaces has a coating (69) which is formed such that the Polarization is influenced, and that optionally, the polarization of the emerging from the 3-surface reflector (9A) beam is equal to the polarization of the incident in the 3-surface reflector (9A) beam. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit mindestens einem Reflexionselement (15), das eine Rückführung des optischen Wegs (13A, 13B) durch die dispersiven Elemente (11A, 53A, 11B, 53B) und die 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) bewirkt, wobei das Reflexionselement (15) optional als Dachkantenspiegel oder Umlenkprisma ausgebildet ist, und wobei ferner optional eine invertierte Reihenfolge der Reflexionen an den Reflexionsflächen (R1, R2, R3) bei einem Rückweg (16B) im Vergleich zur Reihenfolge des Hinwegs (16A) vorliegt.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, further comprising at least one reflection element (15), which is a return of the optical path (13A, 13B) by the dispersive elements (11A, 53A, 11B, 53B) and the 3 Surface reflectors (9A, 9B) causes, wherein the reflection element (15) is optionally formed as a roof edge mirror or deflection prism, and further optionally an inverted order of the reflections on the reflection surfaces (R1, R2, R3) in a return path (16B) in Comparison to the order of the way out (16A) is present. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach Anspruch 9, ferner mit einem zweiten phasenbeeinflussenden Verzögerungsplättchen, das zwischen dem ersten 3-Flächen-Reflektor (9A) und dem ersten dispersiven Element (53A) im Strahlengang eines vom ersten 3-Flächen-Reflektor (9A) austretenden Laserstrahls angeordnet ist.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') after Claim 9 , further comprising a second phase-affecting retardation plate disposed between the first 3-plane reflector (9A) and the first dispersive element (53A) in the beam path of a laser beam emerging from the first 3-surface reflector (9A). Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste dispersive Element (11A, 53A) dazu ausgebildet ist, die Spektralkomponenten in einer Ablenkrichtung um wellenlängenabhängige Winkel abzulenken, sodass der Strahlquerschnitt des Laserstrahls (5) vor der ersten Reflexion am ersten 3-Flächen-Reflektor (9A) in der Ablenkrichtung verformt ist, und die 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) derart bezüglich der Ablenkrichtung des ersten dispersiven Elements (11A, 53A) angeordnet sind, dass die Verformung des Strahlquerschnitts des Laserstrahls (5) nach der Reflexion am zweiten 3-Flächen-Reflektor (9B) wieder in der Ablenkrichtung des ersten dispersiven Elements (11A, 53A) vorliegt und der Laserstrahl (5) nach dem zweiten 3-Flächen-Reflektor (9B) bezüglich des Laserstrahls (5) vor der ersten Reflexion am ersten 3-Flächen-Reflektor (9A) in der Ablenkrichtung versetzt verläuft.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, wherein the first dispersive element (11A, 53A) is adapted to deflect the spectral components in a deflection direction by wavelength-dependent angles, so that the beam cross-section of the laser beam (5) before the first reflection on the first 3-plane reflector (9A) is deformed in the deflection direction, and the 3-plane reflectors (9A, 9B) are arranged with respect to the deflection direction of the first dispersive element (11A, 53A) such that the deformation of the beam cross section of the laser beam (5) after reflection on the second 3-plane reflector (9B) again in the deflection direction of the first dispersive element (11A, 53A) and the laser beam (5) after the second 3-plane reflector (9B) with respect to the laser beam (5) is offset in the deflection direction before the first reflection at the first 3-area reflector (9A). Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) identisch ausgebildet sind, aber in der Reihenfolge der Reflexionen an den Reflexionsflächen (R1, R2, R3) invertiert im Strahlengang zwischen den dispersiven Elementen (11A, 53A, 11B, 53B) angeordnet sind.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, wherein the 3-surface reflectors (9A, 9B) are identical, but in the order of the reflections on the reflection surfaces (R1, R2, R3) inverted in the beam path between the dispersive elements (11A, 53A, 11B, 53B) are arranged. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Translationsvorrichtung zur Einstellung des Abstands zwischen den 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B), und damit zur Einstellung der Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element (11A, 53A, 11B, 53B), wobei die Translationsvorrichtung optional zur Verschiebung eines der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) entlang einer Strahlachse des Laserstrahls (5) zwischen den 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) ausgebildet ist.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, further comprising a translation device for adjusting the distance between the 3-surface reflectors (9A, 9B), and thus for adjusting the path length of the optical path between the first and the second dispersive Element (11A, 53A, 11B, 53B), wherein the translating device is optionally designed to displace one of the 3-plane reflectors (9A, 9B) along a beam axis of the laser beam (5) between the 3-plane reflectors (9A, 9B) is. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach Anspruch 13, wobei die Translationsvorrichtung dazu ausgebildet ist, einen der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) derart zu bewegen, dass der Eintrittswinkel und/oder die Eintrittsposition der optischen Wege (13A, 13B) bezüglich einer zuerst reflektierenden der drei Reflexionsflächen (R1, R2, R3) des bewegten 3-Flächen-Reflektors (9A, 9B) und der Austrittswinkel beibehalten werden.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') after Claim 13 wherein the translation device is adapted to move one of the 3-surface reflectors (9A, 9B) such that the entrance angle and / or the entry position of the optical paths (13A, 13B) relative to a first reflecting one of the three reflection surfaces (R1, R2, R3) of the moving 3-surface reflector (9A, 9B) and the exit angle are maintained. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der Ansprüche 13 oder 14, ferner mit einer Steuerungsvorrichtung (27) zum Ansteuern der Translationsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung (27) dazu ausgebildet ist, eine Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element (11A, 53A, 11B, 53B) in Abhängigkeit eines pulsdauerabhängigen Messsignals, eines Pulsleistungsparameters, eines Spitzen-Pulsleistungsparameters und/oder eines Pulsenergieparameters durch Verschieben mindestens eines der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) einzustellen.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of Claims 13 or 14 further comprising a control device (27) for driving the translation device, wherein the control device (27) is adapted to a path length of the optical path between the first and the second dispersive element (11A, 53A, 11B, 53B) in response to a pulse duration-dependent measurement signal , a pulse power parameter, a peak pulse power parameter and / or a pulse energy parameter by shifting at least one of the 3-plane reflectors (9A, 9B). Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit zwei eine optische Teleskopanordnung (55) bildenden Fokussierelementen, optional Linsen (55A, 55B) oder Spiegeln, die jeweils zwischen dem ersten dispersiven Element (53A) und dem ersten 3-Flächen-Reflektor (9A) und dem zweiten 3-Flächen-Reflektor (9B) und dem zweiten dispersiven Element (53B) angeordnet sind.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, further comprising two focusing elements forming an optical telescope arrangement (55), optionally lenses (55A, 55B) or mirrors, each between the first dispersive element (53A) and the first 3 Surface reflector (9A) and the second 3-surface reflector (9B) and the second dispersive element (53B) are arranged. Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem im Winkeldispersionsbereich (13) angeordneten, den elektromagnetischen Strahl transmittierenden optischen Element (39), das einen eintrittswinkelabhängigen Parallelversatz der einzelnen Spektralkomponenten des Laserstrahls bezüglich der Ausbreitung der einzelnen Spektralkomponenten vor und nach dem optischen Element (39) bewirkt, und einer Einstellvorrichtung zur Ausrichtung des optischen Elements (39), wobei die Einstellvorrichtung zum Verändern des Parallelversatzes der einzelnen Spektralkomponenten ansteuerbar ist.Pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims, further comprising a in the angular dispersion region (13) arranged, the electromagnetic beam transmitting optical element (39) which causes an entrance angle dependent parallel displacement of the individual spectral components of the laser beam with respect to the propagation of the individual spectral components before and after the optical element (39), and an adjusting device for aligning the optical element (39), wherein the adjusting device for changing the parallel offset of the individual spectral components is controllable. Lasersystem (1) mit einer Laserpulsquelle (3) zum Erzeugen von spektral breiten Laserpulsen und mindestens einer Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Pulskompression, zur Pulsstreckung und/oder zur Pulsoptimierung der spektral breiten Laserpulse.Laser system (1) with a laser pulse source (3) for generating spectrally wide laser pulses and at least one pulse length adjusting unit (7, 7 ') according to one of the preceding claims Pulse compression, pulse stretching and / or pulse optimization of the spectrally wide laser pulses. Lasersystem (1, 1') nach Anspruch 18, ferner mit einer Steuerungsvorrichtung (27), einer Positioniereinheit (25), auf der einer der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) angeordnet ist und die mit der Steuerungsvorrichtung (27) zur Ansteuerung von Translationsbewegungen des 3-Flächen-Reflektors (9A, 9B) in Verbindung steht, wobei die Positioniereinheit (25) eine Translationsvorrichtung zur Verschiebung des 3-Flächen-Reflektors (9A, 9B) optional entlang einer Strahlachse eines einfallenden Laserstrahls (5) umfasst, und optional einer Pulsdauermessvorrichtung (29) zum Ausgeben eines pulsdauerabhängigen Messsignals an die Steuerungsvorrichtung (27) zum Ansteuern der Positioniereinheit (25).Laser system (1, 1 ') after Claim 18 further comprising a control device (27), a positioning unit (25) on which one of the three-surface reflectors (9A, 9B) is arranged and which is connected to the control device (27) for controlling translational movements of the 3-surface reflector (27). 9A, 9B), the positioning unit (25) comprising a translation device for displacing the 3-plane reflector (9A, 9B) optionally along a beam axis of an incident laser beam (5), and optionally a pulse duration measuring device (29) for outputting a pulse duration-dependent measurement signal to the control device (27) for driving the positioning unit (25). Verfahren zur Pulslängenanpassung eines Laserpulses mit einer Pulslängenanpassungseinheit (7, 7') nach einem der Ansprüche 1 bis 17, die ein erstes und ein zweites dispersives Element (11A, 11B) zur Erzeugung von Winkeldispersion und einen ersten und einen zweiten 3-Flächen-Reflektor (9A, 9B) aufweist, wobei jeder der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) im Strahlengang zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element (11A, 53A, 11B, 53B) angeordnet ist, mit dem Schritt: Verschieben des ersten und/oder des zweiten dispersiven Elements (11A, 53A, 11B, 53B) zur Einstellung der Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element (11A, 53A, 11B, 53B), wobei optional die Weglänge des optischen Weges zwischen dem ersten und dem zweiten dispersiven Element (11A, 53A, 11B, 53B) in Abhängigkeit eines pulsdauerabhängigen Messsignals, eines Pulsleistungsparameters, eines Spitzen-Pulsleistungsparameters und/oder eines Pulsenergieparameters durch Verschieben mindestens eines der 3-Flächen-Reflektoren (9A, 9B) eingestellt wird.Method for the pulse length adjustment of a laser pulse with a pulse length adjustment unit (7, 7 ') according to one of Claims 1 to 17 comprising first and second dispersive elements (11A, 11B) for producing angular dispersion and first and second 3-plane reflectors (9A, 9B), each of said 3-plane reflectors (9A, 9B) in Beam path between the first and the second dispersive element (11A, 53A, 11B, 53B) is arranged, with the step: shifting the first and / or the second dispersive element (11A, 53A, 11B, 53B) for adjusting the path length of the optical Way between the first and the second dispersive element (11A, 53A, 11B, 53B), wherein optionally the path length of the optical path between the first and the second dispersive element (11A, 53A, 11B, 53B) in dependence of a pulse duration-dependent measuring signal, a Pulse power parameter, a peak pulse power parameter and / or a pulse energy parameter by shifting at least one of the 3-surface reflectors (9A, 9B) is set.
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