DE102020203928A1 - Method and laser system for generating amplified pulse on demand output laser pulses and associated computer program product - Google Patents

Method and laser system for generating amplified pulse on demand output laser pulses and associated computer program product Download PDF

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Aleksander Budnicki
Markus Ginter
Raphael Scelle
Alexander Killi
Dirk Sutter
Rainer Flaig
Jonathan Brons
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Trumpf Laser GmbH
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Abstract

Zum Erzeugen mindestens zweier verstärkter Ausgangslaserpulse (21, 22), welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften aufweisen, an einem Ausgang (3) zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten (t1, t2) werden aus einer Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen (5), welche mit einer Eingangsfrequenz (f0) repetiert werden, diejenigen Eingangslaserpulse (51, 52), die am Ausgang jeweils zu den vorgegebenen Zeitpunkten ankommen, ausgewählt. Die ausgewählten Eingangslaserpulse (51, 52) werden mittels eines optischen Verstärkers (8) verstärkt, der eine vorgegebene, verstärkungsfreie Mindestzeitspanne (Tmin) und eine vorgegebene, verstärkungsfreie Höchstzeitspanne (Tmax) aufweist. In einem Grundbetriebsmodus, bei dem der zeitliche Pulsabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden, ausgewählten Eingangslaserpulsen mindestens der Mindestzeitspanne (Tmin) und höchstens der Höchstzeitspanne (Tmax) entspricht, werden die ausgewählten Eingangslaserpulse mit einer Grundbetriebsfrequenz repetiert. In einem Opferbetriebsmodus, bei dem der zeitliche Pulsabstand (Δt) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpulsen (51, 52) größer als der zeitliche Abstand bei der Grundbetriebsfrequenz ist, wird vor dem nachfolgenden der beiden aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpulse (51, 52) mindestens ein Opferlaserpuls (12), der von dem nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangspuls (52) um höchstens die Höchstzeitspanne (Tmax) beabstandet ist, in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse (51, 52) eingefügt und der verstärkte Opferlaserpuls (12') vor dem Ausgang aus der Pulsfolge der verstärkten Eingangslaserpulse (51', 52') ausgekoppelt. Im Opferbetriebsmodus werden die Pulsenergie und der zeitliche Abstand (ΔtV) des Opferlaserpulses (12) zum nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpuls (52) derart eingestellt, dass der verstärkte Ausgangslaserpuls (22) die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften wie die verstärkten Ausgangslaserpulse (2i, 2i+1) des Grundbetriebsmodus aufweist.To generate at least two amplified output laser pulses (21, 22), which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties, at an output (3) at individually specified times (t1, t2), a pulse sequence of the same input laser pulses (5), which are repeated with an input frequency (f0), those input laser pulses (51, 52) which arrive at the output at the predetermined times are selected. The selected input laser pulses (51, 52) are amplified by means of an optical amplifier (8) which has a predetermined, gain-free minimum time span (Tmin) and a predetermined, gain-free maximum time span (Tmax). In a basic operating mode in which the time interval between two consecutive selected input laser pulses corresponds to at least the minimum time span (Tmin) and at most the maximum time span (Tmax), the selected input laser pulses are repeated at a basic operating frequency. In a sacrificial operating mode, in which the time interval (Δt) between two successive input laser pulses (51, 52) to be amplified is greater than the time interval at the basic operating frequency, before the next one of the two successive input laser pulses (51, 52) to be amplified at least one sacrificial laser pulse (12), which is separated from the subsequent input pulse (52) to be amplified by at most the maximum time span (Tmax), inserted into the pulse sequence of the selected input laser pulses (51, 52) and the amplified sacrificial laser pulse (12 ') before the Output decoupled from the pulse train of the amplified input laser pulses (51 ', 52'). In the sacrificial operating mode, the pulse energy and the time interval (ΔtV) between the sacrificial laser pulse (12) and the subsequent input laser pulse (52) to be amplified are set in such a way that the amplified output laser pulse (22) has the same pulse energy and the same temporal pulse properties as the amplified output laser pulses (2i , 2i + 1) of the basic operating mode.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse, welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften aufweisen, an einem Ausgang zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten, sowie auch ein zum Durchführen des Verfahrens geeignetes Lasersystem und ein zugehöriges Steuerungsprogrammprodukt.The invention relates to a method for generating amplified output laser pulses which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties at an output at individually specified times, as well as a laser system suitable for performing the method and an associated control program product.

Ein derartiges Verfahren und ein derartiges Lasersystem sind beispielsweise durch die DE 10 2017 210 272 B3 bekannt geworden. Nach der Verstärkung eines Eingangslaserpulses muss die Inversion im Verstärkungsmedium des Verstärkers erst wieder aufgebaut werden, um eine Puls-zu-Puls-Stabilität zu gewährleisten. Bei zu langen Pulspausen wird die Verstärkung so groß, dass sich Pulsüberhöhungen einstellen. Ist der Pulsabstand daher zu lang, wird ein Opferlaserpuls eingefügt, der dann auf einen Absorber gelenkt wird. Als vorteilhaft ist angegeben, die Pulsenergien der Opferlaserpulse gleich der Pulsenergie der zu verstärkenden Eingangslaserpulse zu wählen.Such a method and such a laser system are for example by the DE 10 2017 210 272 B3 known. After an input laser pulse has been amplified, the inversion in the amplification medium of the amplifier must first be built up again in order to ensure pulse-to-pulse stability. If the pulse pauses are too long, the amplification becomes so great that pulse increases occur. If the pulse interval is too long, a sacrificial laser pulse is inserted, which is then directed to an absorber. It is indicated as advantageous to choose the pulse energies of the sacrificial laser pulses equal to the pulse energy of the input laser pulses to be amplified.

Bekannte Kurzpulslasersysteme (fs..ps Pulsdauern) haben eine taktratenabhängige Laserpulsenergie bei konstanter Pumpleistung und werden in der Regel mit konstanter Frequenz betrieben. Der Anwender möchte die Laserpulse mit freiwählbarer Triggerung (ns-Jitter) und konstanter einstellbarer Pulsenergie betreiben (Pulse on Demand = POD). Bisherige POD-Schemen konzentrieren sich auf konstante Pulsenergie. Bei einem nichtlinearen System muss man zusätzlich gleiche Nichtlinearitäten gewährleisten, um die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften, wie z.B. Pulsdauer, Pulsbreite und Chirp, zu erhalten. Dies ist besonders wichtig bei nachfolgender Frequenzkonversion oder anderen nichtlinearen Prozessen (z.B. Glasschneiden).Known short pulse laser systems (fs..ps pulse durations) have a clock rate-dependent laser pulse energy with constant pump power and are usually operated at a constant frequency. The user would like to operate the laser pulses with freely selectable triggering (ns jitter) and constant adjustable pulse energy (Pulse on Demand = POD). Previous POD schemes focus on constant pulse energy. In the case of a non-linear system, the same non-linearities must also be guaranteed in order to obtain the same temporal pulse properties, such as pulse duration, pulse width and chirp. This is particularly important for subsequent frequency conversion or other non-linear processes (e.g. glass cutting).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein POD (Pulse on Demand)-Verfahren und ein zugehöriges Lasersystem anzugeben, um verstärkte Ausgangslaserpulse, welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften aufweisen, an einem Ausgang zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten zu erzeugen.The present invention is based on the object of specifying a POD (Pulse on Demand) method and an associated laser system in order to generate amplified output laser pulses, which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties, at an output at individually specified times.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Lasersystem mit den Merkmalen von Anspruch 7. Statt eines einzigen ausgewählten Eingangslaserpulses können aus der Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen auch mehrere benachbarte Eingangslaserpulse jeweils als ein Laserburst ausgewählt werden, der am Ausgang jeweils als verstärkter Ausgangslaserburst ankommt.This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 and a laser system with the features of claim 7. Instead of a single selected input laser pulse, several adjacent input laser pulses can be selected from the pulse sequence of the same input laser pulses as a laser burst, which is generated at the output each arrives as an amplified output laser burst.

Um die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften im Opferbetriebsmodus wie im Grundbetriebsmodus zu erreichen (was resultiert von konstanter Pulsenergie und nichtlinearer Phase), muss die während der Verstärkung akkumulierte nichtlineare Phase konstant gehalten werden. Dies wird erfindungsgemäß gewährleistet, indem z.B. der Inversionsverlauf entlang des optischen Verstärkers für jeden Eingangslaserpuls näherungsweise konstant gehalten wird. Der konstante Inversionsverlauf lässt sich durch die Variation des Opferlaserpulses hinsichtlich seiner Pulsenergie und des Pulsabstands zum nachfolgenden Eingangslaserpuls erreichen.In order to achieve the same temporal pulse properties in the sacrificial operating mode as in the basic operating mode (which results from constant pulse energy and non-linear phase), the non-linear phase accumulated during the amplification must be kept constant. This is ensured according to the invention by, for example, keeping the inversion curve along the optical amplifier approximately constant for each input laser pulse. The constant inversion curve can be achieved by varying the sacrificial laser pulse with regard to its pulse energy and the pulse distance to the subsequent input laser pulse.

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert allein durch die gezielte zeitliche Ansteuerung der ausgewählten Eingangs- und Opferlaserpulse. Dieses Vorgehen ist schneller als eine Pulsenergie-Regelung der Ausgangslaserpulse.The method according to the invention works solely through the targeted timing of the selected input and sacrificial laser pulses. This procedure is faster than a pulse energy regulation of the output laser pulses.

Vorzugsweise wird einer der Eingangslaserpulse als ein Opferlaserpuls in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse eingefügt. Prinzipiell ist es aber auch möglich, einen Fremdlaserpuls als Opferlaserpuls in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse einzufügen. Alternativ können auch mehrere benachbarte, in ihrer Pulsenergie reduzierte Eingangslaserpulse als ein Opferlaserburst in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse eingefügt werden. Nachfolgend können dann nur die verstärkten Eingangslaserpulse frequenzkonvertiert werden, um so die nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Opferlaserbursts mittels eines frequenzselektiven Filters aus der Folge von frequenzkonvertierten, verstärkten Eingangslaserpulsen auszukoppeln. Alternativ können die verstärkten Opferlaserpulse oder die verstärkten Opferlaserbursts auch mittels eines zeitlich ansteuerbaren, optischen Auskopplers aus der Folge von verstärkten Eingangslaserpulsen ausgekoppelt werden.One of the input laser pulses is preferably inserted as a sacrificial laser pulse into the pulse sequence of the selected input laser pulses. In principle, however, it is also possible to insert an external laser pulse as a sacrificial laser pulse in the pulse sequence of the selected input laser pulses. Alternatively, several adjacent input laser pulses with reduced pulse energy can also be inserted as a sacrificial laser burst into the pulse sequence of the selected input laser pulses. Subsequently, only the amplified input laser pulses can be frequency-converted in order to decouple the non-frequency-converted, amplified sacrificial laser bursts from the sequence of frequency-converted, amplified input laser pulses by means of a frequency-selective filter. Alternatively, the amplified sacrificial laser pulses or the amplified sacrificial laser bursts can also be decoupled from the sequence of amplified input laser pulses by means of an optical decoupler that can be controlled over time.

Vorzugsweise liegt die Eingangsfrequenz der Eingangslaserpulse im MHz-Bereich, z.B. im Bereich zwischen 10 MHz und 200 MHz, und die Grundbetriebsfrequenz, welche ein Vielfaches der Eingangsfrequenz ist, im Bereich zwischen 1kHz und 100 MHz. Für einen stabilen Laserbetrieb ist die Höchstzeitspanne bevorzugt ein Vielfaches der Mindestzeitspanne, vorzugsweise doppelt so lang wie die Mindestzeitspanne.The input frequency of the input laser pulses is preferably in the MHz range, e.g. in the range between 10 MHz and 200 MHz, and the basic operating frequency, which is a multiple of the input frequency, in the range between 1 kHz and 100 MHz. For stable laser operation, the maximum time span is preferably a multiple of the minimum time span, preferably twice as long as the minimum time span.

Bevorzugt weisen die Auswahl- und Auskoppeleinheiten jeweils einen zeitlich ansteuerbaren, akusto-optischen Modulator (AOM) oder einen elektro-optischen Modulator (EOM) auf. Alternativ kann die Auskoppeleinheit eine Frequenzkonversionseinrichtung zum Frequenzkonvertieren von verstärkten Eingangslaserpulsen, deren Pulsenergie jeweils oberhalb der für die Frequenzkonversion erforderlichen Mindestpulsenergie der Frequenzkonversionseinrichtung liegt, und einen frequenzselektiven Filter zum Auskoppeln von nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Eingangslaserpulsen aufweisen. In diesem Fall ist keine Ansteuerung der Auskoppeleinheit erforderlich.The selection and decoupling units preferably each have a time-controllable, acousto-optic modulator (AOM) or an electro-optic modulator (EOM). Alternatively, the decoupling unit can have a frequency conversion device for frequency converting amplified input laser pulses whose pulse energy is above the minimum pulse energy required for the frequency conversion Frequency conversion device is located, and have a frequency-selective filter for decoupling non-frequency-converted, amplified input laser pulses. In this case, no control of the decoupling unit is required.

Besonders bevorzugt weist der optische Verstärker eine optische Verstärkerfaser auf, die optisch gepumpt wird.The optical amplifier particularly preferably has an optical amplifier fiber which is optically pumped.

Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Steuerungsprogrammprodukt, welches Codemittel aufweist, die zum Durchführen aller Schritte des oben beschriebenen Verfahrens angepasst sind, wenn das Programm auf einer Steuereinheit eines Lasersystems abläuft.Finally, the invention also relates to a control program product which has code means which are adapted to carry out all the steps of the method described above when the program runs on a control unit of a laser system.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages and advantageous configurations of the subject matter of the invention emerge from the description, the claims and the drawing. The features mentioned above and those listed below can also be used individually or collectively in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for describing the invention.

Es zeigen:

  • 1a, 1b schematisch das erfindungsgemäße Lasersystem zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse mit gleicher Pulsenergie und gleichen zeitlichen Pulseigenschaften in einem Opferbetriebsmodus (1a) und in einem Grundbetriebsmodus (1b);
  • 2a den über die Faserlänge aufgetragenen Inversionsverlauf einer optischen Verstärkerfaser in einem erfindungsgemäß und in einem nicht erfindungsgemäß eingestellten Opferbetriebsmodus;
  • 2b die über die Faserlänge aufgetragene Pulsenergie eines in der optischen Verstärkerfaser verstärkten Eingangslaserpulses in einem erfindungsgemäß und in einem nicht erfindungsgemäß eingestellten Opferbetriebsmodus;
  • 2c den zugehörigen zeitlichen Pulsverlauf (Pulsform) der entsprechend 2a und 2b verstärkten Eingangslaserpulse nach einer Pulskompression;
  • 3 schematisch eine modifizierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasersystems in einem Opferbetriebsmodus; und
  • 4 eine Auskoppeleinheit in Form einer Frequenzkonversionseinrichtung.
Show it:
  • 1a , 1b schematically the laser system according to the invention for generating amplified output laser pulses with the same pulse energy and the same temporal pulse properties in a sacrificial operating mode ( 1a) and in a basic operating mode ( 1b) ;
  • 2a the inversion profile of an optical amplifier fiber plotted over the fiber length in a sacrificial operating mode set according to the invention and in a sacrificial operating mode set not according to the invention;
  • 2 B the pulse energy plotted over the fiber length of an input laser pulse amplified in the optical amplifier fiber in a sacrificial operating mode set according to the invention and in a sacrificial operating mode set not according to the invention;
  • 2c the associated temporal pulse course (pulse shape) of the corresponding 2a and 2 B amplified input laser pulses after pulse compression;
  • 3 schematically a modified embodiment of the laser system according to the invention in a sacrificial operating mode; and
  • 4th a decoupling unit in the form of a frequency conversion device.

Das in 1a gezeigte Lasersystem 1 dient zum Erzeugen mehrerer (hier lediglich beispielhaft zweier) verstärkter Ausgangslaserpulse 21 , 22 , welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften, wie z.B. die gleiche Pulsbreite, aufweisen, an einem Ausgang 3 zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten t1 , t2 (Pulse on Demand = POD).This in 1a shown laser system 1 serves to generate several (here only two as an example) amplified output laser pulses 2 1 , 2 2 , which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties, such as the same pulse width, at one output 3 at individually specified times t 1 , t 2 (Pulse on Demand = POD).

Das Lasersystem 1 umfasst eine Pulsquelle 4 zum Bereitstellen einer Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen 5, welche mit einer Eingangsfrequenz f0 repetiert werden. Diese Eingangsfrequenz der Eingangslaserpulse 5 ist fest eingestellt und liegt insbesondere im MHz-Bereich, z.B. im Bereich zwischen 10 MHz und 200 MHz.The laser system 1 includes a pulse source 4th for providing a pulse train of identical input laser pulses 5 , which with an input frequency f 0 be repeated. This input frequency of the input laser pulses 5 is permanently set and is in particular in the MHz range, for example in the range between 10 MHz and 200 MHz.

Das Lasersystem 1 umfasst eine optische Auswahleinrichtung (Pulspicker) 6, z.B. in Form eines eingangsseitigen AOM (akusto-optischer Modulator) oder EOM (elektro-optischer Modulator), zum gezielten Auswählen bzw. Durchlassen und ggf. zum gezielten Reduzieren der Pulsenergie einiger der Eingangslaserpulse 5. Die ausgewählten Eingangslaserpulse 51 , 52 werden vom Pulspicker 6 unabgelenkt durchgelassen, während die nicht ausgewählten Eingangslaserpulse 5 vom Pulspicker 6 ausgekoppelt und auf einen Absorber 7 gelenkt werden.The laser system 1 includes an optical selection device (pulse picker) 6th , for example in the form of an input-side AOM (acousto-optical modulator) or EOM (electro-optical modulator), for targeted selection or passage and, if necessary, for targeted reduction of the pulse energy of some of the input laser pulses 5 . The selected input laser pulses 5 1 , 5 2 are from the pulse picker 6th transmitted undeflected while the unselected input laser pulses 5 from the pulse picker 6th decoupled and on an absorber 7th be steered.

Das Lasersystem 1 umfasst weiterhin einen optischen Verstärker 8, z.B. in Form einer gepumpten optischen Verstärkerfaser, zum Verstärken der ausgewählten Eingangslaserpulse 51 , 52 sowie eine optische Auskoppeleinheit (Auskoppler) 9, z.B. in Form eines ausgangsseitigen AOM oder EOM, zum Auskoppeln der verstärkten, ausgewählten Eingangslaserpulsen 51', 52'. Dabei weist der Verstärker 8 eine verstärkungsfreie Mindestzeitspanne Tmin , die durch den für eine Mindestverstärkung im Verstärker 8 erforderlichen Inversionsaufbau vorgegeben ist, und eine Höchstzeitspanne Tmax , die durch den für eine zulässige Höchstverstärkung im Verstärker 8 erforderlichen Inversionsaufbau vorgegeben ist, auf. Die Mindestzeitspanne Tmin beruht auf der Tatsache, dass nach einer Pulsverstärkung die Inversion im Verstärkungsmedium des Verstärkers 8 erst wieder aufgebaut werden muss, um eine Puls-zu-Puls-Stabilität zu gewährleisten. Die Höchstzeitspanne Tmax verhindert zu lange Pulspausen und somit zu große Verstärkungen, die zu unerwünschten Pulsüberhöhungen führen (z.B. zu Pulsüberhöhungen, welche die optischen Elemente des Verstärkers 8 beschädigten könnten, oder zu nichtlinearen Prozessen im aktiven Medium, welche Pulsformänderungen hervorrufen oder thermische Effekte an den optischen Elementen des Verstärkers 8 verursachen). Die verstärkten Eingangslaserpulse 51', 52' kommen am Ausgang 3 zu den Zeitpunkten t1 , t2 als verstärkte Ausgangslaserpulse 21 , 22 an. Bevorzugt beträgt die Höchstzeitspanne Tmax ein Vielfaches von Tmin , und besonders bevorzugt ist Tmax = 2*Tmin.The laser system 1 further comprises an optical amplifier 8th , for example in the form of a pumped optical amplifier fiber, for amplifying the selected input laser pulses 5 1 , 5 2 as well as an optical decoupling unit (decoupler) 9 , for example in the form of an AOM or EOM on the output side, for decoupling the amplified, selected input laser pulses 5 1 ' , 5 2 ' . In doing so, the amplifier points 8th a reinforcement-free minimum period of time T min that by the for a minimum gain in the amplifier 8th required inversion structure is given, and a maximum period of time T max by the for a permissible maximum gain in the amplifier 8th required inversion structure is given. The minimum amount of time T min is based on the fact that after a pulse amplification the inversion in the amplification medium of the amplifier 8th must first be rebuilt in order to ensure pulse-to-pulse stability. The maximum amount of time T max prevents excessively long pulse pauses and thus excessively large amplifications, which lead to undesired pulse increases (e.g. to pulse increases that affect the optical elements of the amplifier 8th or to non-linear processes in the active medium, which cause pulse shape changes or thermal effects on the optical elements of the amplifier 8th cause). The amplified input laser pulses 5 1 ' , 5 2 ' come at the exit 3 at the times t 1 , t 2 as amplified output laser pulses 2 1 , 2 2 at. The maximum period of time is preferred T max a multiple of T min , and it is particularly preferred that T max = 2 * T min .

Zwischen dem Auskoppler 9 und dem Ausgang 3 ist optional noch eine Kompressionseinheit 20 zur Pulskompression der verstärkten Eingangslaserpulse 51', 52', z.B. in Form eines Gitterkompressors, angeordnet. Zwischen der optischen Auswahleinrichtung 6 und dem Verstärker 8 kann optional noch eine Pulsstreckeinrichtung, z.B. in Form eines als Faser-Bragg Gitter ausgebildeten Faserabschnitts, angeordnet sein.Between the decoupler 9 and the exit 3 there is also an optional compression unit 20th for pulse compression of the amplified input laser pulses 5 1 ' , 5 2 ' , for example in the form of a grid compressor, arranged. Between the optical selection device 6th and the amplifier 8th A pulse stretching device, for example in the form of a fiber section designed as a fiber Bragg grating, can optionally also be arranged.

Das Lasersystem 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 10, die den Pulspicker 6 und den Auskoppler 9 zeitlich entsprechend einer Anwenderanforderung 11 ansteuert, welche am Ausgang 3 verstärkte Ausgangslaserpulse 21 , 22 zu individuell einstellbaren Zeitpunkten t1 , t2 anfordert.The laser system 1 further comprises a control unit 10 who have favourited the pulse picker 6th and the decoupler 9 in time according to a user requirement 11 controls which at the output 3 amplified output laser pulses 2 1 , 2 2 at individually adjustable times t 1 , t 2 requests.

In einem in 1b gezeigten Grundbetriebsmodus steuert die Steuereinheit 10 den Pulspicker 6 mit solch einer Grundbetriebsfrequenz fG (Grundtakt), welche ein Vielfaches der Eingangsfrequenz f0 ist, an, dass der zeitliche Pulsabstand ΔtG zwischen zwei aufeinanderfolgenden, ausgewählten Eingangslaserpulsen 5i , 5i+1 mindestens der Mindestzeitspanne Tmin und höchstens der Höchstzeitspanne Tmax entspricht (Tmin ≤ ΔtG ≤ Tmax). Die ausgewählten Eingangspulse 5i , 5i+1 werden also mit der Grundbetriebsfrequenz fG repetiert, die bevorzugt im Bereich zwischen 1 kHz und 100 MHz liegt. Der Auskoppler 9 wird ebenfalls mit der Grundbetriebsfrequenz fG angesteuert, so dass am Ausgang 3 verstärkte Ausgangslaserpulse 2i , 2i+1 , welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften aufweisen, mit der Grundbetriebsfrequenz fG bzw. im Grundtakt (z.B. 5 µs) zu den Zeitpunkten ti , ti+1 ankommen.In an in 1b The basic operating mode shown controls the control unit 10 the pulse picker 6th with such a basic operating frequency f G (basic clock), which is a multiple of the input frequency f 0 is, that the time interval between the pulses Δt G between two consecutive selected input laser pulses 5 i , 5 i + 1 at least the minimum period T min and at most the maximum period of time T max corresponds to (T min ≤ Δt G ≤ T max ). The selected input pulses 5 i , 5 i + 1 are thus repeated with the basic operating frequency f G , which is preferably in the range between 1 kHz and 100 MHz. The decoupler 9 is also controlled with the basic operating frequency f G , so that at the output 3 amplified output laser pulses 2 i , 2 i + 1 , which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties, with the basic operating frequency f G or in the basic cycle (eg 5 microseconds) at the points in time t i , t i + 1 arrive.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des Lasersystems 1 in einem in 1a gezeigten Opferbetriebsmodus beschrieben. In diesem Opferbetriebsmodus werden von der Anwenderanforderung 11 am Ausgang 3 zwei verstärkte Ausgangslaserpulse 21 , 22 mit der gleichen Pulsenergie und den gleichen zeitlichen Pulseigenschaften zu zwei Zeitpunkten t1 , t2 angefordert, deren zeitlicher Pulsabstand Δt größer als der Pulsabstand ΔtG, insbesondere größer als die Höchstzeitspanne Tmax , ist (Δt > ΔtG bzw. Δt > Tmax).The following is how the laser system works 1 in an in 1a victim mode of operation shown. In this sacrificial operating mode, the user request 11 at the exit 3 two amplified output laser pulses 2 1 , 2 2 with the same pulse energy and the same temporal pulse properties at two points in time t 1 , t 2 requested whose time pulse interval Δt is greater than the pulse interval Δt G , in particular greater than the maximum time span T max , is (Δt> Δt G or Δt> T max ).

Die Steuereinheit 10 steuert den Pulspicker 6 zeitlich derart an, dass aus den Eingangslaserpulsen 5 nur diejenigen zwei durchgelassen werden, die am Ausgang 3 zu den jeweils angeforderten Zeitpunkten t1 , t2 ankommen. Da der Pulsabstand Δt zwischen den beiden zu verstärkenden Eingangslaserpulsen 51 , 52 größer als die Höchstzeitspanne Tmax ist, wäre die im Verstärker 8 aufgebaute Inversion größer als zulässig. Daher wird von der Steuereinheit 10 in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse 51 , 52 mindestens ein weiterer, ggf. energiereduzierter Eingangslaserpuls 5 als Opferlaserpuls 12 eingefügt, der von dem zweiten zu verstärkenden Eingangspuls 52 um mindestens die Mindestzeitspanne Tmin und um höchstens die Höchstzeitspanne Tmax beabstandet ist. Diese Vorlaufzeitspanne ist in 1a mit Δtv bezeichnet (Tmin ≤ ΔtV ≤ Tmax). Die Pulsenergie des Opferlaserpulses 12 kann durch entsprechend zeitgesteuertes Teilauskoppeln des zugrundeliegenden Eingangslaserpulses 5 am Pulspicker 6 beliebig reduziert werden.The control unit 10 controls the pulse picker 6th timed in such a way that from the input laser pulses 5 only those two will be let through at the exit 3 at the requested times t 1 , t 2 arrive. Since the pulse spacing Δt between the two input laser pulses to be amplified 5 1 , 5 2 greater than the maximum period T max is, that would be in the amplifier 8th built-up inversion greater than permissible. Therefore, from the control unit 10 into the pulse train of the selected input laser pulses 5 1 , 5 2 at least one further, possibly energy-reduced input laser pulse 5 as a sacrificial laser pulse 12th inserted that of the second input pulse to be amplified 5 2 by at least the minimum period of time T min and by no more than the maximum period of time T max is spaced. This lead time is in 1a denoted by Δt v (T min ≤ Δt V ≤ T max ). The pulse energy of the sacrificial laser pulse 12th can by appropriately time-controlled partial decoupling of the underlying input laser pulse 5 at the pulse picker 6th can be reduced as required.

Die beiden ausgewählten Eingangslaserpulse 51 , 52 und der Opferlaserpuls 12 werden mittels des Verstärkers 8 zu den verstärkten Eingangslaserpulsen 51', 52' und zu dem verstärkten Opferlaserpuls 12' verstärkt. Der Auskoppler 9 wird von der Steuereinheit 10 zeitlich derart angesteuert, dass nur die beiden verstärkten Eingangslaserpulse 5'1 , 5'2 durchgelassen werden und dass der verstärkte Opferlaserpuls 12' ausgekoppelt und auf einen Absorber 13 gelenkt wird. Die beiden verstärkten Eingangslaserpulse 5'1 , 5'2 kommen dann zu den Zeitpunkten t1 , t2 am Ausgang 3 an. Dabei sind die Vorlaufzeitspanne ΔtV und die Pulsenergie des Opferlaserpulses 12 derart aufeinander abgestimmt, dass der zweite verstärkte Ausgangslaserpuls 22 die gleiche Pulsenergie wie die verstärkten Ausgangslaserpulse 2i , 2i+1 des Grundbetriebsmodus aufweist. Dabei gilt: Je kürzer die Vorlaufzeitspanne ΔtV gewählt wird, desto geringer muss die Pulsenergie des Opferlaserpulses 12 gewählt sein, wie dies in 1a durch einen in seiner Pulsenergie reduzierten Opferlaserpuls 12 gestrichelt dargestellt ist. Prinzipiell gibt es also für den Opferlaserpuls 12 unzählig viele Wertepaare von Vorlaufzeitspannen ΔtV und Pulsenergien, um eine vorgegebene Pulsenergie des zweiten verstärkten Ausgangslaserpulses 22 zu erreichen.The two selected input laser pulses 5 1 , 5 2 and the sacrificial laser pulse 12th are by means of the amplifier 8th to the amplified input laser pulses 5 1 ' , 5 2 ' and to the amplified sacrificial laser pulse 12 ' reinforced. The decoupler 9 is controlled by the control unit 10 timed in such a way that only the two amplified input laser pulses 5 ' 1 , 5 ' 2 are allowed through and that the amplified sacrificial laser pulse 12 ' decoupled and on an absorber 13th is steered. The two amplified input laser pulses 5 ' 1 , 5 ' 2 then come to the times t 1 , t 2 at the exit 3 at. Here are the lead times Δt V and the pulse energy of the sacrificial laser pulse 12th coordinated in such a way that the second amplified output laser pulse 2 2 the same pulse energy as the amplified output laser pulses 2 i , 2 i + 1 of the basic operating mode. The following applies: the shorter the lead time Δt V is selected, the lower the pulse energy of the sacrificial laser pulse has to be 12th be chosen as shown in 1a by a sacrificial laser pulse with reduced pulse energy 12th is shown in dashed lines. In principle there is therefore for the sacrificial laser pulse 12th innumerable value pairs of lead time spans Δt V and pulse energies to a predetermined pulse energy of the second amplified output laser pulse 2 2 to reach.

Erfindungsgemäß wurde nun für den Fall, dass im Verstärker 8 Nichtlinearitäten auftreten, festgestellt, dass die für die vorgegebene Pulsenergie des zweiten verstärkten Ausgangslaserpulses 22 möglichen Wertepaare von Vorlaufzeitspannen ΔtV und Pulsenergien des Opferlaserpulses 12 zu unterschiedlichen zeitlichen Pulseigenschaften, insbesondere zu unterschiedlichen Pulsbreiten, des zweiten verstärkten Ausgangslaserpulses 22 führen. Erfindungsgemäß sind daher die Vorlaufzeitspanne ΔtV und die Pulsenergie des Opferlaserpulses 12 zusätzlich derart aufeinander abgestimmt, dass der zweite verstärkte Ausgangslaserpuls 22 die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften wie die verstärkten Ausgangslaserpulse 2i , 2i+1 des Grundbetriebsmodus aufweist. Im Ergebnis werden am Ausgang 3 sowohl im Grundbetriebsmodus als auch im Opferbetriebsmodus verstärkte Ausgangslaserpulse 2i , 2i+1 , 21 ', 22 ' mit der gleichen Pulsenergie und den gleichen zeitlichen Pulseigenschaften erzeugt. Das beschriebenen Verfahren funktioniert allein durch die zeitliche Ansteuerung des Pulspickers 6 und, sofern zeitlich angesteuert, auch des Auskopplers 9 durch die Steuereinheit 10, d. h., es wird nicht geregelt.According to the invention was now for the case that in the amplifier 8th Nonlinearities occur, found that for the predetermined pulse energy of the second amplified output laser pulse 2 2 possible value pairs of lead times Δt V and pulse energies of the sacrificial laser pulse 12th to different temporal pulse properties, in particular to different pulse widths, of the second amplified output laser pulse 2 2 to lead. The lead times are therefore according to the invention Δt V and the pulse energy of the sacrificial laser pulse 12th additionally coordinated in such a way that the second amplified output laser pulse 2 2 the same temporal pulse properties as the amplified output laser pulses 2 i , 2 i + 1 of the basic operating mode. The result will be at the exit 3 amplified output laser pulses both in the basic operating mode and in the sacrificial operating mode 2 i , 2 i + 1 , 2 1 ', 2 2 'with the same pulse energy and the same temporal pulse properties generated. The method described works solely through the timing of the pulse picker 6th and, if timed, also the decoupler 9 by the control unit 10 , that is, it is not regulated.

Um die Erfindung zu verdeutlich zeigt 2a den über die Faserlänge aufgetragenen Inversionsverlauf des als optische Verstärkerfaser ausgeführten optischen Verstärkers 8, kurz bevor der zu verstärkende Eingangslaserpuls 52 in die Verstärkerfaser eingekoppelt wird, und zwar für einen erfindungsgemäß eingestellten Opferbetriebsmodus A und für einen nicht-erfindungsgemäß eingestellten Opferbetriebsmodus B. Für den erfindungsgemäß eingestellten Opferbetriebsmodus A ist der Inversionsverlauf im Optimalfall identisch zum Inversionsverlauf im Grundbetriebsmodus (o). Der zu verstärkende Eingangslaserpuls 52 wird in das in 1a linke Faserende ein- und aus dem rechten Faserende als verstärkter Ausgangslaserpuls 51', 52' ausgekoppelt. Im gezeigten Beispiel wird die Verstärkerfaser über das rechte Faserende optisch gepumpt und der nicht-erfindungsgemäß eingestellten Opferlaserpuls 12 hat einen kürzeren zeitlichen Abstand zum verstärkende Eingangslaserpuls 52 als der erfindungsgemäß eingestellte Opferlaserpuls 12. Dies führt im Opferbetriebsmodus B im Vergleich zum Opferbetriebsmodus A zu längerem optischen Pumpen zwischen den Opferlaserpuls 12 und dem Eingangslaserpuls 51 und damit zu einer höheren Inversion, vor allem am linken Faserende. Damit der zu verstärkende Eingangslaserpuls 52 nach der Verstärkung die gleiche Pulsenergie wie im Grundbetriebsmodus bzw. wie im Opferbetriebsmodus A besitzt, muss daher für den dargestellten Opferbetriebsmodus B die Pulsenergie des Opferlaserpulses im Vergleich zum Opferbetriebsmodus A reduziert werden. Durch die geringe Pulsenergie wird der Opferlaserpuls 12 am linken Faserende weniger verstärkt und damit die Inversion geringfügiger abgebaut. Am rechten Faserende ist der Abbau der Inversion vergleichbar, da der Opferlaserpuls 12 zuvor in der Verstärkerfaser verstärkt wurde. Da die verbleibende Zeitdauer für das optische Pumpen zwischen dem Opferlaserpuls 12 und dem Eingangslaserpuls 52 im Opferbetriebsmodus B kleiner ist als im Opferbetriebsmodus A ist, wird die Inversion entlang der Verstärkerfaser weniger aufgebaut, bevor der Eingangslaserpuls 52 verstärkt wird. Dies führt dazu, dass im dargestellten Opferbetriebsmodus B mit einem kürzeren zeitlichen Abstand des Opferlaserpulses 12 zum zu verstärkenden Eingangslaserpuls 52 die Inversion am linken Faserende größer und am rechten Faserende kleiner als im Opferbetriebsmodus A ist.To illustrate the invention shows 2a the inversion curve of the optical amplifier designed as an optical amplifier fiber, plotted over the fiber length 8th , just before the input laser pulse to be amplified 5 2 is coupled into the amplifier fiber, specifically for a victim operating mode A set according to the invention and for a victim operating mode B not set according to the invention. The input laser pulse to be amplified 5 2 is in the in 1a left fiber end in and out of the right fiber end as an amplified output laser pulse 5 1 ' , 5 2 ' decoupled. In the example shown, the amplifier fiber is optically pumped via the right fiber end and the sacrificial laser pulse not set according to the invention 12th has a shorter time interval to the amplifying input laser pulse 5 2 than the sacrificial laser pulse set according to the invention 12th . In the sacrificial operating mode B, this leads to longer optical pumping between the sacrificial laser pulses compared to the sacrificial operating mode A 12th and the input laser pulse 5 1 and thus to a higher inversion, especially at the left end of the fiber. So that the input laser pulse to be amplified 5 2 has the same pulse energy after the amplification as in the basic operating mode or as in the victim operating mode A, the pulse energy of the victim laser pulse must therefore be reduced in comparison to the victim operating mode A for the victim operating mode B shown. The sacrificial laser pulse is due to the low pulse energy 12th less reinforced at the left end of the fiber and thus the inversion is less degraded. At the right end of the fiber, the degradation of the inversion is comparable, since the sacrificial laser pulse 12th was previously amplified in the amplifier fiber. As the remaining time for optical pumping between the sacrificial laser pulse 12th and the input laser pulse 5 2 is smaller in sacrificial operating mode B than in sacrificial operating mode A, the inversion is less built up along the amplifier fiber before the input laser pulse 5 2 is reinforced. This leads to the situation in the depicted sacrificial operating mode B with a shorter time interval between the sacrificial laser pulse 12th to the input laser pulse to be amplified 5 2 the inversion at the left fiber end is larger and at the right fiber end smaller than in the sacrificial operating mode A.

2b zeigt den zum Inversionsverlauf entsprechenden Verlauf der Pulsenergie für den Eingangslaserpuls 52 Für beide Opferbetriebsmodi A, B ist die Pulsenergie des verstärkten Eingangslaserpulses 52 am rechten Faserende gleich. Wie aus 2b erkennbar, weist der Opferbetriebsmodus B einen entlang der Verstärkerfaser energiereicheren Verlauf der Pulsenergie entlang der Verstärkerfaser auf als der Opferbetriebsmodus A, so dass im Opferbetriebsmodus B höhere Intensitäten und damit mehr Selbstphasenmodulation als im Opferbetriebsmodus A auftreten. Die zeitlichen Pulseigenschaften werden durch Selbstphasenmodulation geändert. Im Falle eines CPA(chirped-pulse amplification)-Systems 20 unterscheiden sich dann die Pulsdauer von Puls 21 (im Grundbetriebsmodus) und 22 (im Opferbetriebsmodus B) nach der Kompression. Was sich sowohl für das CPA als auch für ein nicht-CPA-System ändert, ist der zeitliche Chirp. Im Opferbetriebsmodus A dagegen sind die Pulsenergie und der zeitliche Abstand ΔtV des Opferlaserpulses 12 zum nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpuls 52 derart eingestellt, dass der verstärkte Ausgangslaserpuls 22 nicht nur die gleiche Pulsenergie, sondern auch die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften (z.B. Pulsbreite) wie die verstärkten Ausgangslaserpulse 2i , 2i+1 des Grundbetriebsmodus aufweist. 2 B shows the course of the pulse energy corresponding to the inversion course for the input laser pulse 5 2 For both victim operating modes A, B is the pulse energy of the amplified input laser pulse 5 2 the same at the right end of the fiber. How out 2 B As can be seen, the victim operating mode B has a more energetic course of the pulse energy along the amplifier fiber than the victim operating mode A, so that in the victim operating mode B higher intensities and thus more self-phase modulation than in the victim operating mode A occur. The temporal pulse properties are changed by self-phase modulation. In the case of a CPA (chirped-pulse amplification) system 20th then the pulse duration differs from the pulse 2 1 (in basic operating mode) and 2 2 (in sacrificial mode B) after compression. What changes for both the CPA and a non-CPA system is the temporal chirp. In sacrificial operating mode A, on the other hand, there are the pulse energy and the time interval Δt V of the sacrificial laser pulse 12th to the subsequent input laser pulse to be amplified 5 2 adjusted so that the amplified output laser pulse 2 2 not only the same pulse energy, but also the same temporal pulse properties (e.g. pulse width) as the amplified output laser pulses 2 i , 2 i + 1 of the basic operating mode.

Wie in 2c für Kompressionseinheit 20, eingestellt auf minimale Pulsdauer für den Eingangslaserpuls 51 , gezeigt, weist der verstärkte Eingangslaserpuls 52 im Opferbetriebsmodus A nach der Pulskompression eine geringere Pulsbreite wA, die der Pulsbreite der verstärkten Ausgangslaserpulse 2i , 2i+1 des Grundbetriebsmodus entspricht, als im Opferbetriebsmodus B (Pulsbreite wB) auf.As in 2c for compression unit 20th , set to the minimum pulse duration for the input laser pulse 5 1 , shown, the amplified input laser pulse 5 2 in the sacrificial operating mode A, after the pulse compression, a smaller pulse width w A , that of the pulse width of the amplified output laser pulses 2 i , 2 i + 1 corresponds to the basic operating mode than in the victim operating mode B (pulse width w B ).

Von 1 unterscheidet sich das in 3 gezeigte Lasersystem 1 dadurch, dass hier von der Steuereinheit 10 mindestens ein Opferlaserburst 14, bestehend aus mehreren, hier lediglich beispielhaft vier, energiereduzierten benachbarten Eingangslaserpulsen 151-154 , ausgewählt wird, der dann im optischen Verstärker 8 zu einem Opferlaserburst 14', bestehend aus den verstärkten, energiereduzierten Eingangslaserpulsen 151'-154', verstärkt wird. Der verstärkte Opferlaserburst 14' wird mittels des Auskopplers 9 ausgekoppelt, der entweder als AOM oder EOM ausgebildet sein kann oder aber, wie in 4 gezeigt, eine Frequenzkonversionseinrichtung 16 mit nachgeschaltetem frequenzselektivem Filter 17 aufweist. Die für die Frequenzkonversion erforderliche Mindestpulsleistung liegt unterhalb der Maximalleistung der verstärkten Eingangslaserpulse 51', 52', aber oberhalb der Maximalleistung der verstärkten, energiereduzierten Eingangslaserpulse 151'-154', so dass nur die verstärkten Eingangslaserpulse 51', 52', aber nicht die verstärkten, energiereduzierten Eingangslaserpulsen 151'-154', frequenzkonvertiert werden. from 1 does it differ in 3 shown laser system 1 by being here from the control unit 10 at least one sacrificial laser burst 14th , consisting of several, here only by way of example four, energy-reduced adjacent input laser pulses 15 1 -15 4 , which is then selected in the optical amplifier 8th to a sacrificial laser burst 14 ' , consisting of the amplified, energy-reduced input laser pulses 15 1 '-15 4 ' , is amplified. The amplified sacrificial laser burst 14 ' is made by means of the decoupler 9 coupled out, which can be designed either as an AOM or EOM or, as in 4th shown, a frequency conversion device 16 with downstream frequency-selective filter 17th having. The minimum pulse power required for frequency conversion is below the maximum power of the amplified input laser pulses 5 1 ' , 5 2 ' , but above the maximum power of the amplified, energy-reduced input laser pulses 15 1 '-15 4 ' so that only the amplified input laser pulses 5 1 ' , 5 2 ' , but not the amplified, energy-reduced input laser pulses 15 1 '-15 4 ' , be frequency converted.

Mittels des frequenzselektiven Filters 17 werden die nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Ausgangslaserpulse 151'-154' aus der Folge von frequenzkonvertierten, verstärkten Ausgangslaserpulsen 51'', 52'' ausgekoppelt, die dann am Ausgang 3 zu den vorgegebenen Zeitpunkten t1 , t2 ankommen. Das beschriebene Verfahren funktioniert allein durch die zeitliche Ansteuerung des Pulspickers 6 durch die Steuereinheit 10, d. h., es wird nicht geregelt.Using the frequency selective filter 17th are the non-frequency-converted, amplified output laser pulses 15 1 '-15 4 ' from the sequence of frequency-converted, amplified Output laser pulses 5 1 ' ', 5 2 ' 'decoupled that then at the exit 3 at the given times t 1 , t 2 arrive. The method described works solely through the timing of the pulse picker 6th by the control unit 10 , that is, it is not regulated.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017210272 B3 [0002]DE 102017210272 B3 [0002]

Claims (12)

Verfahren zum Erzeugen mindestens zweier verstärkter Ausgangslaserpulse (21, 22), welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften aufweisen, an einem Ausgang (3) zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten (t1, t2), wobei aus einer Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen (5), welche mit einer Eingangsfrequenz (f0) repetiert werden, diejenigen Eingangslaserpulse (51, 52), die am Ausgang (3) jeweils zu den vorgegebenen Zeitpunkten (t1, t2) oder am nächsten zu den vorgegebenen Zeitpunkten ankommen, ausgewählt werden und die ausgewählten Eingangslaserpulse (51, 52) mittels eines optischen Verstärkers (8), der eine vorgegebene, verstärkungsfreie Mindestzeitspanne (Tmin) und eine vorgegebene, verstärkungsfreie Höchstzeitspanne (Tmax) aufweist, verstärkt werden, wobei in einem Grundbetriebsmodus, bei dem der zeitliche Pulsabstand (ΔtG) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, ausgewählten Eingangslaserpulsen (5i, 5i+1) mindestens der Mindestzeitspanne (Tmin) und höchstens der Höchstzeitspanne (Tmax) entspricht, die ausgewählten Eingangslaserpulse (5i, 5i+1) mit einer Grundbetriebsfrequenz (fG) repetiert werden, wobei in einem Opferbetriebsmodus, bei dem der zeitliche Pulsabstand (Δt) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpulsen (51, 52) größer als der zeitliche Abstand (ΔtG) bei der Grundbetriebsfrequenz (fG), insbesondere größer als die Höchstzeitspanne (Tmax), ist, vor dem nachfolgenden der beiden aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpulse (51, 52) mindestens ein Opferlaserpuls (12; 14), der von dem nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangspuls (52) um höchstens die Höchstzeitspanne (Tmax) beabstandet ist, in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse (51, 52) eingefügt wird und der verstärkte Opferlaserpuls (12'; 14') vor dem Ausgang (3) aus der Pulsfolge der verstärkten Eingangslaserpulse (51', 52') ausgekoppelt wird, und wobei im Opferbetriebsmodus die Pulsenergie und der zeitliche Abstand (ΔtV) des Opferlaserpulses (12, 14) zum nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpuls (52) derart eingestellt werden, dass der verstärkte Ausgangslaserpuls (22) die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften wie die verstärkten Ausgangslaserpulse (2i, 2i+1) des Grundbetriebsmodus aufweist.Method for generating at least two amplified output laser pulses (2 1 , 2 2 ), each of which has the same pulse energy and the same temporal pulse properties, at an output (3) at individually specified times (t 1 , t 2 ), with a pulse sequence of the same input laser pulses (5), which are repeated with an input frequency (f 0 ), those input laser pulses (5 1 , 5 2 ) that arrive at the output (3) at the specified times (t 1 , t 2 ) or the closest to the predetermined times arrive, are selected and the selected input laser pulses (5 1 , 5 2 ) are amplified by means of an optical amplifier (8) which has a predetermined, amplification-free minimum time span (T min ) and a predetermined, amplification-free maximum time span (T max ), wherein in a basic operating mode in which the time interval (Δt G ) between two successive, selected input laser pulses (5 i , 5 i + 1 ) is at least corresponds to the minimum time span (T min ) and at most the maximum time span (T max ), the selected input laser pulses (5 i , 5 i + 1 ) are repeated with a basic operating frequency (f G ), with a sacrificial operating mode in which the temporal pulse interval (Δt ) between two successive input laser pulses (5 1 , 5 2 ) to be amplified is greater than the time interval (Δt G ) at the basic operating frequency (f G ), in particular greater than the maximum period of time (T max ), before the next of the two successive ones , input laser pulses (5 1 , 5 2 ) to be amplified, at least one sacrificial laser pulse (12; 14), which is separated from the subsequent input pulse (5 2 ) to be amplified by at most the maximum time span (T max ), is inserted into the pulse sequence of the selected input laser pulses (5 1 , 5 2 ) and the amplified sacrificial laser pulse (12 '; 14 ') is decoupled from the pulse sequence of the amplified input laser pulses (5 1 ', 5 2 ') in front of the output (3), and in the sacrificial operating mode the pulse energy and the time interval (Δt V ) of the sacrificial laser pulse (12, 14) to the following, to be amplified input laser pulse (5 2 ) are set such that the amplified output laser pulse (2 2 ) has the same pulse energy and the same temporal pulse properties as the amplified output laser pulses (2 i , 2 i + 1 ) of the basic operating mode. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Eingangslaserpulse (5) als ein Opferlaserpuls (12) in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse (51, 52) eingefügt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that one of the input laser pulses (5) is inserted as a sacrificial laser pulse (12) in the pulse sequence of the selected input laser pulses (5 1 , 5 2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere benachbarte, in ihrer Pulsenergie reduzierte Eingangslaserpulse (151-154) als ein Opferlaserburst (14) in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse (51, 52) eingefügt werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that several adjacent input laser pulses (15 1 -15 4 ) with reduced pulse energy are inserted as a sacrificial laser burst (14) into the pulse sequence of the selected input laser pulses (5 1 , 5 2 ). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur die verstärkten Eingangslaserpulse (51', 52') frequenzkonvertiert werden und dass die nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Opferlaserbursts (14') mittels eines frequenzselektiven Filters (17) aus der Folge von frequenzkonvertierten, verstärkten Eingangslaserpulsen (51'', 52'') ausgekoppelt werden.Procedure according to Claim 3 , characterized in that only the amplified input laser pulses (5 1 ', 5 2 ') are frequency-converted and that the non-frequency-converted, amplified sacrificial laser bursts (14 ') from the sequence of frequency-converted, amplified input laser pulses (5 1 '', 5 2 '') can be decoupled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkten Opferlaserpulse (12') oder die verstärkten Opferlaserbursts (14') mittels einer ansteuerbaren optischen Auskoppeleinheit (9) aus der Folge von verstärkten Eingangslaserpulsen (51', 52') ausgekoppelt werden.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the amplified sacrificial laser pulses (12 ') or the amplified sacrificial laser bursts (14') are decoupled from the sequence of amplified input laser pulses (5 1 ', 5 2') by means of a controllable optical decoupling unit (9). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen (5) mehrere benachbarte Eingangslaserpulse jeweils als ein Laserburst ausgewählt werden, der am Ausgang (3) jeweils als verstärkter Ausgangslaserburst ankommt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the pulse sequence of the same input laser pulses (5) several adjacent input laser pulses are each selected as a laser burst that arrives at the output (3) as an amplified output laser burst. Lasersystem (1) zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse (21, 22), welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften, insbesondere die gleiche Pulsbreite, aufweisen, an einem Ausgang (3) zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten (t1, t2), mit einer Pulsquelle (4) zum Erzeugen von gleichen Eingangslaserpulsen (5), welche mit einer Eingangsfrequenz (f0) repetiert werden, mit einer Auswahleinheit (6) zum Auswählen einiger der Eingangslaserpulse (5) und zum Reduzieren der Pulsenergie von ausgewählten Eingangslaserpulsen (5), mit einem optischen Verstärker (8) zum Verstärken der ausgewählten Eingangslaserpulse (51, 52), der eine vorgegebene, verstärkungsfreie Mindestzeitspanne (Tmin) und eine vorgegebene, verstärkungsfreie Höchstzeitspanne (Tmax) aufweist, mit einer Auskoppeleinheit (9) zum Auskoppeln von verstärkten Eingangslaserpulsen (51', 52'), und mit einer Steuereinheit (10), die programmiert ist, zumindest die Auswahleinheit (6), insbesondere die Auswahleinheit (6) und die Auskoppeleinheit (9), gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zeitlich anzusteuern.Laser system (1) for generating amplified output laser pulses (2 1 , 2 2 ), which each have the same pulse energy and the same pulse characteristics over time, in particular the same pulse width, at an output (3) at individually specified times (t 1 , t 2 ), with a pulse source (4) for generating identical input laser pulses (5), which are repeated with an input frequency (f 0 ), with a selection unit (6) for selecting some of the input laser pulses (5) and for reducing the pulse energy of selected input laser pulses (5), with an optical amplifier (8) for amplifying the selected input laser pulses (5 1 , 5 2 ), which has a predetermined, amplification-free minimum time span (T min ) and a predetermined, amplification-free maximum time span (T max ), with a decoupling unit ( 9) for decoupling amplified input laser pulses (5 1 ', 5 2 '), and with a control unit (10) which is programmed, at least the selection unit ( 6), in particular the selection unit (6) and the decoupling unit (9), to be controlled over time according to the method according to one of the preceding claims. Lasersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinheit (6) einen zeitlich ansteuerbaren AOM oder EOM aufweist.Laser system according to Claim 7 , characterized in that the selection unit (6) has a time-controllable AOM or EOM. Lasersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, die Auskoppeleinheit (9) einen zeitlich ansteuerbaren AOM oder EOM aufweist.Laser system according to Claim 7 or 8th , characterized in that the decoupling unit (9) has a time-controllable AOM or EOM. Lasersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeleinheit (9) eine Frequenzkonversionseinrichtung (16) zum Frequenzkonvertieren von verstärkten Eingangslaserpulsen (51', 52'), deren Pulsenergie jeweils oberhalb der für Frequenzkonversion erforderlichen Mindestpulsenergie der Frequenzkonversionseinrichtung (16) liegt, und einen frequenzselektiven Filter (17) zum Auskoppeln von nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Eingangslaserpulsen (151'-154') aufweist.Laser system according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that the decoupling unit (9) has a frequency conversion device (16) for frequency converting amplified input laser pulses (5 1 ', 5 2 '), the pulse energy of which is above the minimum pulse energy of the frequency conversion device (16) required for frequency conversion, and a frequency-selective filter (17) for decoupling non-frequency-converted, amplified input laser pulses (15 1 '-15 4 '). Lasersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Verstärker (8) mindestens eine optische Verstärkerfaser aufweist.Laser system according to one of the Claims 7 until 10 , characterized in that the optical amplifier (8) has at least one optical amplifier fiber. Steuerungsprogrammprodukt, welches Codemittel aufweist, die zum Durchführen aller Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angepasst sind, wenn das Programm auf einer Steuereinheit (10) eines Lasersystems (1) abläuft.Control program product which has code means which are used to carry out all steps of the method according to one of the Claims 1 until 6th are adapted when the program runs on a control unit (10) of a laser system (1).
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