DE10304401A1

DE10304401A1 - Lasersystem

Info

Publication number: DE10304401A1
Application number: DE2003104401
Authority: DE
Inventors: Angelika Beyertt; Adolf Giesen; Detlef Nickel
Original assignee: Forschungsgesellschaft fur Strahlwerkzeuge -Fgsw- Mbh; Institut fuer Strahlwerkzeuge Universitaet Stuttgart
Current assignee: Forschungsgesellschaft fur Strahlwerkzeuge -Fgsw- Mbh; Institut fuer Strahlwerkzeuge Universitaet Stuttgart
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-19
Also published as: WO2004068657A1

Abstract

Um ein Lasersystem zur Erzeugung von Ausgangslaserpulsen, umfassend einen Seed-Laser zur Erzeugung eines Seed-Laserpulses, aus welchem ein Einkoppellaserpuls erzeugbar ist, der in einen einen Resonator und ein in diesem angeordnetes steuerbares Kopplungselement sowie eine Festkörperscheibe als laseraktives Medium aufweisenden regenerativen Verstärker über ein Einkoppelelement einkoppelbar ist und in dem regenerativen Verstärker als Verstärkerlaserpuls durch mehrfache Umläufe so lange verstärkbar ist, bis der Verstärkerlaserpuls als Auskoppellaserpuls aus dem regenerativen Verstärker auskoppelbar ist, derart zu verbessern, daß Ausgangslaserpulse mit kurzen Pulsdauern mit möglichst wenig Aufwand erreichbar sind, wird vorgeschlagen, daß zur Erzeugung von Ausgangslaserpulsen im Bereich von weniger als fünf Pikosekunden der Einkoppellaserpuls relativ zum Seed-Laserpuls im wesentlichen frei von einer durch positive Dispersion bewirkten Pulsdauervergrößerung ist und daß in dem laseraktiven Medium die maximale Energiedichte pro Verstärkerlaserpuls kleiner als ein Joule pro Quadratzentimeter ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lasersystem zur Erzeugung von Ausgangslaserpulsen, umfassend einen Seed-Laser zur Erzeugung eines Seed-Laserpulses, aus welchem ein Einkoppellaserpuls erzeugbar ist, der in einen einen Resonator und ein in diesem angeordnetes steuerbares Kopplungselement sowie eine Festkörperscheibe mit laseraktivem Medium aufweisenden regenerativen Verstärker über ein Einkoppelelement einkoppelbar ist und in dem regenerativen Verstärker als Verstärkerlaserpuls durch mehrfache Umläufe so lange verstärkbar ist, bis der Verstärkerlaserpuls als Auskoppellaserpuls aus dem regenerativen Verstärker auskoppelbar ist.

Bei derartigen bekannten Lasersystemen wird der Einkoppellaserpuls bereits durch Elemente mit positiver Dispersion gegenüber dem Seed-Laserpuls pulsdauervergrößert, um in dem regenerativen Verstärker die Leistungsdichte pro Verstärkerlaserpuls zu reduzieren, so daß keine Beschädigung der einzelnen Komponenten des regenerativen Verstärkers beim Verstärken des Verstärkerlaserpulses auftritt.

Zu dieser Pulsdauervergrößerung addieren sich weitere Pulsdauervergrößerungen aufgrund von Elementen positiver Dispersion im regenerativen Verstärker, so daß insgesamt der Auskoppellaserpuls noch eine größere Pulsdauervergrößerung als der Einkoppellaserpuls aufweist, die schließlich zur Bildung eines Auskoppellaserpulses mit der gewünschten Pulsdauer durch Komprimieren mittels Elementen mit großer negativer Dispersion reduziert werden muß.

Eine derartige Vorgehensweise ist nicht nur von der Art der eingesetzten Komponenten aufwendig, sondern hat auch den Nachteil, daß bei der sehr starken Komprimierung des Auskoppellaserpulses zur Formung des Ausgangslaserpulses hohe Energieverluste auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lasersystem der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß Ausgangslaserpulse mit kurzen Pulsdauern mit möglichst wenig Aufwand erreichbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Lasersystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung von Ausgangslaserpulsen im Bereich von weniger als fünf Pikosekunden der Einkoppellaserpuls relativ zum Seed-Laserpuls im wesentlichen frei von einer durch positive Dispersion bewirkten Pulsdauervergrößerung ist und daß in dem laseraktiven Medium die maximale Energiedichte pro Verstärkerlaserpuls kleiner als ein Joule pro Quadratzentimeter ist.

Insbesondere wird bei dem Betrachten der Pulsdauervergrößerung die Pulsdauer des Seed-Laserpulses nach Durchlaufen von üblicherweise verwendeten, nicht speziell auf Pulsdauervergrößerung ausgelegten Komponenten zugrunde gelegt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß durch das Vermeiden einer durch positive Dispersion bewirkten Pulsdauervergrößerung vor dem Einkoppeln des Einkoppellaserpulses in den regenerativen Verstärker und durch das Reduzieren der Energiedichte in dem regenerativen Verstärker die Möglichkeit besteht, Auskoppellaserpulse zu erhalten, deren Pulsdauervergrößerung weitaus geringer ist als die gemäß dem Stand der Technik, so daß selbst bei Kompression eines derartigen Auskoppellaserpulses der apparative Aufwand und die Energieverluste geringer sind als bei den bekannten Lösungen.

Eine noch vorteilhaftere Ausführungsform, bei der eine Beschädigung optischer Elemente im regenerativen Verstärker vermieden werden kann, sieht vor, daß die maximale Energiedichte pro Verstärkerlaserpuls kleiner als einhundert Millijoule ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung lassen sich derart geringe maximale Energiedichten bei einer Pulsdauer des Einkoppellaserpulses von weniger als einhundert Pikosekunden erreichen, so daß eine optisch nachteilige Pulsdauerverbreiterung auf größere Werte nicht notwendig ist.

Noch günstiger ist es für die optischen Randbedingungen, wenn die Pulsdauer des Einkoppellaserpulses weniger als fünfzig Pikosekunden beträgt.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß zur Bildung des Einkoppellaserpulses mindestens ein Dispersionselement mit negativer Dispersion vorgesehen ist, welches den Einkoppellaserpuls gegenüber dem Seed-Laserpuls durch seine negative Dispersion hinsichtlich seiner Pulsdauer verbreitert.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß die durch das Dispersionselement mit negativer Dispersion bewirkte Pulsdauervergrößerung wieder in dem regenerativen Verstärker dadurch kompensiert wird, daß der Verstärkerlaserpuls ständig Elemente des regenerativen Verstärkers mit positiver Dispersion durchläuft, so daß sich dann insgesamt im Auskoppellaserpuls eine Pulsdauervergrößerung aufgrund positiver Dispersion ergibt, die um die Auswirkungen des vor dem regenerativen Verstärker angeordneten Dispersionselements mit negativer Dispersion geringer ist.

Ferner ist der Vorteil dieser Lösung darin zu sehen, daß sämtliche Energieverluste, die durch das Dispersionselement mit negativer Dispersion zur Bildung des Einkoppellaserpulses entstehen, unproblematisch sind, da diese Leistungsverluste vor der Verstärkung in dem regenerativen Verstärker auftreten und somit problemlos durch eine Vergrößerung der Verstärkung kompensiert werden können.

Besonders günstig ist es bei dieser Lösung, wenn das mindestens eine Dispersionselement eine derart große negative Dispersion aufweist, daß der Auskoppellaserpuls gegenüber dem Seed-Laserpuls maximal um einen Faktor fünf pulsdauervergrößert ist, das heißt, daß sich sämtliche Effekte von positiver Dispersion im regenerativen Verstärker aufgrund der vorausgehenden negativen Dispersion nur im Sinne einer Pulsdauervergrößerung um einen Faktor fünf auswirken, die bei einigen Ausführungsformen als solche ohne zusätzliche Maßnahmen tolerierbar ist und bei anderen Ausführungsformen, bei denen eine derartige Pulsdauervergrößerung nicht toleriert werden kann, nur wenig aufwendige Maßnahmen zur weiteren Kompensation dieser Pulsdauervergrößerung erfordern.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß das mindestens eine Dispersionselement zur Bildung des Einkoppellaserpulses eine derart große negative Dispersion aufweist, daß dieses während der Anzahl der Umläufe des Verstärkerlaserpulses im regenerativen Verstärker durch die positive Dispersion des Kopplungselements bedingte Pulsdauervergrößerungen im wesentlichen kompensiert, so daß die Auswirkungen einer wesentlich zu Pulsdauervergrößerungen im Auskoppellaserpuls führenden Komponente des regenerativen Verstärkers weitgehend kompensiert werden können.

Noch vorteilhafter ist es, wenn das mindestens eine Dispersionselement zur Bildung des Einkoppellaserpulses eine derart große negative Dispersion aufweist, daß dieses während der Anzahl der Umläufe des Verstärkerlaserpulses in dem regenerativen Verstärker auftretende, durch positive Dispersion bedingte Pulsdauervergrößerungen im wesentlichen kompensiert.

Hinsichtlich der Anordnung des zur Bildung des Einkoppellaserpulses beitragenden und eine negative Dispersion aufweisenden Dispersionselements wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß das mindestens eine Dispersionselement zwischen einem optischen Isolator und dem regenerativen Verstärker angeordnet ist.

Noch vorteilhafter ist es, wenn das mindestens eine Dispersionselement zwischen dem regenerativen Verstärker und einer Modenanpassungseinheit angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß das mindestens eine Dispersionselement auf einen Pulsselektor folgend angeordnet ist, so daß das Dispersionselement nur von den vom Pulsselektor selektierten Laserpulsen durchsetzt wird.

Prinzipiell wäre es denkbar, das mindestens eine Dispersionselement mit negativer Dispersion zur Formung des Einkoppellaserpulses so anzuordnen, daß dieses auch vom Auskoppellaserpuls durchlaufen wird und somit zweifach, nämlich einmal durch Formung des Einkoppellaserpulses aus dem Seed-Laserpuls und ein andermal durch Formung des Ausgangslaserpulses aus dem Auskoppellaserpuls wirksam wird.

Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß das Dispersionselement für die Leistungen des Auskoppellaserpulses ausgelegt sein muß.

Aus diesem Grund sieht eine besonders günstige Lösung vor, daß das Dispersionselement vor einem Pulsseparator angeordnet ist, welcher den Auskoppellaserpuls von dem Einkoppellaserpuls trennt, so daß der Auskoppellaserpuls das Dispersionselement zur Bildung des Einkoppellaserpulses nicht mehr durchsetzt.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß der Auskoppellaserpuls gegenüber dem Seed-Laserpuls eine Pulsdauervergrößerung von maximal einem Faktor einhundert aufweist, so daß die zur Kompression des Auskoppellaserpulses erforderlichen Maßnahmen weit einfacher realisierbar sind als beim Stand der Technik, bei welchem üblicherweise Pulsdauervergrößerungen von einem Faktor tausend gegenüber dem Seed-Laserpuls vorliegen.

Aus diesem Grund ist bei dieser Lösung beispielsweise vorgesehen, daß der Auskoppellaserpuls durch mindestens ein auf den regenerativen Verstärker nachfolgend angeordnetes Dispersionselement mit negativer Dispersion eine Pulsdauerverkürzung erfährt.

Eine derartige geringe Pulsdauerverkürzung ist einfach und mit geringem Aufwand realisierbar.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Pulsdauerverkürzung um maximal einen Faktor einhundert erfolgt.

Noch vorteilhafter ist diese Lösung, wenn bei dieser eine Pulsdauerverkürzung maximal um einen Faktor fünfzig, noch vorteilhafter von maximal um einen Faktor zwanzig, erfolgt.

Hinsichtlich der Ausbildung des zur Bildung des Einkoppellaserpulses und/oder zur Bildung des Ausgangslaserpulses eingesetzten mindestens einen Dispersionselements wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß das mindestens eine Dispersionselement mindestens ein Gitterpaar umfaßt.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß das mindestens eine Dispersionselement ein Prismenpaar umfaßt.

Vorzugsweise umfaßt das Prismenpaar Brewsterprismen.

Besonders günstige optische und Verstärkungsverhältnisse lassen sich bei der erfindungsgemäßen Lösung dann erreichen, wenn der Einkoppellaserpuls und/oder der Auskoppellaserpuls keine all zu großen Pulsdauern aufweisen.

So ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Einkoppellaserpuls eine Pulsdauer von weniger als zwanzig Pikosekunden aufweist.

Noch besser ist es, wenn die Pulsdauer des Einkoppellaserpulses weniger als zehn Pikosekunden beträgt.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Auskoppellaserpuls eine Pulsdauer von weniger als zwanzig Pikosekunden aufweist.

Noch günstiger ist es, wenn der Auskoppellaserpuls eine Pulsdauer von weniger als zehn Pikosekunden aufweist.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele wurde nur darauf eingegangen, wie die Auswirkungen der positiven Dispersion von Komponenten des regenerativen Verstärkers durch Dispersionselemente vor oder nach dem regenerativen Verstärker kompensiert werden können.

Ergänzend oder alternativ zu den vorstehend beschriebenen Möglichkeiten ist bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß in dem Resonator mindestens ein von dem mehrfach umlaufenden Verstärkerlaserpuls bei jedem Umlauf durchsetztes Dispersionskompensationselement mit negativer Dispersion vorgesehen ist, welches einer pulsdauerverbreiternden positiven Dispersion von Komponenten des regenerativen Verstärkers entgegenwirkt. Mit dieser Lösung besteht die Möglichkeit, zusätzlich den Auswirkungen der positiven Dispersion auf die Verstärkerlaserpulse noch entgegenzuwirken, wobei diese Lösung den Vorteil hat, daß das mindestens eine Dispersionskompensationselement im regenerativen Verstärker bei jedem Umlauf des Verstärkerlaserpulses durchsetzt wird und somit bei jedem Umlauf zur Kompensation der positiven Dispersion der Komponenten des regenerativen Verstärkers, die ebenfalls bei jedem Umlauf durchsetzt werden, entgegenwirkt.

Vorteilhafterweise ist dabei, wenn dieses Dispersionskompensationselement bei jedem Umlauf des Verstärkerlaserpulses im Resonator eine positive Dispersion von optischen Resonatorkomponenten zumindest teilweise kompensiert.

Besonders günstig ist es, wenn das mindestens eine Dispersionskompensationselement eine positive Dispersion des steuerbaren Kopplungselements zumindest teilweise kompensiert.

Hinsichtlich der Ausbildung des Dispersionskompensationselements selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So wäre es beispielsweise denkbar, als Dispersionskompensationselemente Gitterpaare zu verwenden.

Insbesondere Gitterpaare haben jedoch hohe optische Verluste.

Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn das mindestens eine Dispersionskompensationselement als Interferometer ausgebildet ist.

Derartige Interferometer sind vorzugsweise Gires Tournois Interferometer, die aus der Literatur bekannt sind.

Besonders günstig ist es, insbesondere um die notwendige Resonatorlänge mit günstiger kompakter Bauweise des Resonators zu erreichen, wenn das mindestens eine Dispersionskompensationselement in Reflexion arbeitet.

Alternativ zum Vorsehen eines Interferometers als Dispersionskompensationselement ist es ebenfalls möglich, ein Prismenpaar als Dispersionskompensationselement einzusetzen.

Vorzugsweise ist dabei das Prismenpaar aus Brewsterprismen gebildet, welche besonders geringe optische Verluste aufweisen.

Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere bei mehreren Dispersionskompensationselementen auch möglich, sowohl Interferometer als auch Prismenpaare als Dispersionskompensationselemente in demselben regenerativen Verstärker einzusetzen.

Um die Dispersionskompensationselemente möglichst einfach herstellen und einsetzen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Dispersionskompensationselemente an mehreren Stellen des Strahlungsverlaufs im Resonator angeordnet sind.

Dies hat den Vorteil, daß bei der Herstellung der Dispersionskompensationselemente deren negative Dispersion nicht exakt auf die im Resonator auftretende positive Dispersion abgestimmt sein muß, sondern eine Abstimmung durch die Verwendung mehrerer Dispersionskompensationselemente mit entweder identischer oder auch unterschiedlicher negativer Dispersion in Abstimmung auf die positive Dispersion der übrigen Resonatorkomponenten erreichbar ist.

Somit ist die Abstimmung beispielsweise durch Auswahl der Zahl und der entsprechenden negativen Dispersion der Dispersionskompensationselemente, beispielsweise anstelle üblicher Reflektoren, einstellbar, wobei die ohnehin im Resonator vorhandenen Reflektoren, beispielsweise solche ohne Dispersion, gegebenenfalls durch Reflektoren mit geeigneter negativer Dispersion, die in diesem Fall dann als Dispersionskompensationselemente wirken, ersetzt werden können.

Üblicherweise ist es bei Lasersystemen zur Erzeugung von Laserpulsen im Pikosekunden- und Subpikosekundenbereich, insbesondere bei der Erzeugung von Laserpulsen mit hoher Energie im Subpikosekundenbereich, erforderlich, bereits vor dem Resonator pulsdauervergrößernde Elemente mit positiver Dispersion vorzusehen, um hohe Intensitätsmaxima zu vermeiden, welche zu Beschädigungen der optischen Komponenten führen könnten.

Aufgrund der Verwendung einer gekühlten Festkörperscheibe lassen sich Durchmesser des Strahlungsfeldes im Resonator realisieren, welche es erlauben, daß das Lasersystem im wesentlichen frei von vor dem Resonator angeordneten zur Pulsdauervergrößerung vorgesehenen Elementen mit positiver Dispersion ist, so daß die in dem Resonator umlaufenden Laserverstärkerpulse ebenfalls Pulsdauern aufweisen, die in der Größenordnung des eingekoppelten Seed-Laserpulses sind, insbesondere im wesentlichen mit diesem identisch sind.

Als steuerbares Kopplungselement wird insbesondere ein polarisationsdrehendes Kopplungselement, vorzugsweise eine Pockelszelle vorgesehen.

Um zu verhindern, daß der ausgekoppelte Laserpuls auf den Seed-Laser zurückwirkt, ist vorzugsweise auf den Seed-Laser folgend, insbesondere zwischen dem Seed-Laser und dem regenerativen Verstärker, ein optischer Isolator vorgesehen.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen dem Seed-Laser und dem regenerativen Verstärker eine Modenanpassungseinheit angeordnet ist, welche es erlaubt, die Mode des Seed-Lasers an die Mode des regenerativen Verstärkers, insbesondere des Resonators desselben, anzupassen.

Um den ausgekoppelten Laserpuls vorteilhaft auskoppeln zu können und insbesondere eine Rückwirkung auf den Seed-Laser weitgehend vermeiden zu können, ist vorzugsweise zwischen dem Seed-Laser und dem regenerativen Verstärker ein Pulsseparator vorgesehen.

Ein derartiger Pulsseparator läßt sich besonders günstig zwischen der Modenanpassungseinrichtung und dem regenerativen Verstärker anordnen, so daß der ausgekoppelte Laserpuls unmittelbar mit der Mode des Verstärkerlaserpulses im Resonator austritt und nicht mehr über die Modenanpassungseinrichtung läuft und in dieser eine Veränderung erfährt.

Vorzugsweise ist bei dieser Lösung noch zwischen der Modenanpassungseinrichtung und dem Seed-Laser der optische Isolator vorgesehen, der einen zusätzlichen Schutz für den Seed-Laser gegenüber jeglichen rückwirkenden Laserpulsen darstellt.

Insbesondere ist der Pulsseparator so aufgebaut, daß er einen Polarisator und einen optischen Rotator aufweist.

Dabei ist der Polarisator vorzugsweise als Dünnfilmpolarisator ausgebildet.

Hinsichtlich der Repetitionsrate der ausgekoppelten Laserpulse wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß das Lasersystem ausgekoppelte Laserpulse mit einer Repetitionsrate von mehreren Kiloherz erzeugt.

Besonders vorteilhaft ist dieses Lasersystem dann, wenn es ausgekoppelte Laserpulse mit einer Repetitionsrate von mehr als fünf Kiloherz erzeugt.

Hinsichtlich der Zahl der Umläufe der Verstärker-Laserpulse in dem Resonator wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

Das erfindungsgemäße Lasersystem ist insbesondere für all diejenigen Anwendungen geeignet, bei welchen eine hohe Zahl von Umläufen im Resonator zur Verstärkung erforderlich ist.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Lasersystem vorgesehen, daß das Auskoppelelement durch eine Ansteuerung derart ansteuerbar ist, daß die Verstärkerlaserpulse erst nach mindestens zwanzig Umläufen, noch besser erst nach mindestens fünfzig Umläufen, und noch besser erst nach mehr als einhundert Umläufen, aus dem Resonator ausgekoppelt werden.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lasersystems wurde nicht auf die weitere Spezifikation des laseraktiven Mediums eingegangen.

So hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn als laseraktives Medium für die Festkörperscheibe Materialien vorgesehen sind, die bei einer maximalen Dicke der Festkörperscheibe von 0,5 mm eine Verstärkung von mindestens 5% pro zweifachem Durchgang durch die Festkörperscheibe aufweisen und deren optische Bandbreite die Erzeugung von Verstärkerlaserpulsen kürzer als zehn Pikosekunden erlaubt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasersystems in Draufsicht;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lasersystems ähnlich 1 und
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasersystems.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasersystems, dargestellt in 1 umfaßt einen Seed-Laser 10, welcher vorzugsweise als diodengepumpter Ytterbium-Glas-Laseroszillator oder Ytterbium-Wolframat-Laseroszillator ausgebildet und passiv modengekoppelt ist.
Vorzugsweise erfolgt die Modenkopplung durch einen sättigbaren Halbleiterabsorberspiegel.
Der Seed-Laser 10 arbeitet beispielsweise mit einer Repetitionsrate von mehr als 20 MHz, und erzeugt durch die zeitliche Bandbreite begrenzte Seed-Laserpulse 20 mit einer Pulsdauer von ungefähr 300 Femtosekunden.
Die Wellenlängen des Seed-Lasers 10 liegen dabei im Bereich von beispielsweise 1000 bis 1100 Nanometer mit Pulsenergien in der Größenordnung von 1 Nanojoule.
Auf den Seed-Laser 10 folgend ist ein als Ganzes mit 12 bezeichneter optischer Isolator vorgesehen, welcher als Faraday Isolator 14 ausgebildet ist, der verhindert, daß reflektierte Laserpulse auf den Seed-Laser 10 zurückwirken und diesen stören.
Zusätzlich ist ein λ/2-Plättchen 16 zur Polarisationsdrehung vorgesehen.
Vorzugsweise wird der den Seed-Laser 10 verlassende Seed-Laserpuls 20 durch Umlenkspiegel 22 und 24 in den optischen Isolator 12 eingekoppelt und durchsetzt diesen.
Zusätzlich sind zur Überwachung der Funktion des Seed-Lasers 10 noch eine Fotodiode 26 und ein Spektrometer 28 vorgesehen, mit welchen ein parasitär zum Seed-Laserpuls 20 ausgekoppelter Laserpuls 30 analysierbar ist.
Vorzugsweise erfolgt ein Triggern des Lasersystems mittels der Fotodiode 26.
Um aus der Vielzahl von von dem Seed-Laser 10 erzeugten Seed-Laserpulsen 20 die tatsächlich zur Verstärkung verwendeten Seed-Laserpulse 20 zu selektieren und die anderen Seed-Laserpulse 20 zu unterdrücken, ist vorzugsweise ein Pulsselektor 32 vorgesehen, welcher insbesondere eine Pockelszelle 34 mit einem Polarisator 36 umfaßt, wobei die Pockelszelle zur Pulsselektion entsprechend angesteuert wird.
Der aus dem Seed-Laser 10 ausgekoppelte Seed-Laserpuls 20 durchsetzt nach Durchlaufen des optischen Isolators 12 eine Modenanpassungseinheit 40, vorzugsweise ausgebildet als Teleskop mit beispielsweise Teleskopspiegeln 42a, 42b, mit welchen eine Anpassung an einen Mode eines nachfolgend noch im einzelnen beschriebenen Resonators 50 erfolgt.
Im Anschluß an die Modenanpassungseinheit 40 durchsetzt der Seed-Laserpuls 20 ein erstes Dispersionselement 44, welches als Gitterpaar mit zwei Gittern 46a,b ausgebildet ist, die eine negative Dispersion aufweisen, zweifach durch Rückreflexion an einem Reflektor 47.
Das Dispersionselement 44 formt aufgrund der negativen Dispersion aus dem Seed-Laserpuls 20 durch Pulsdauervergrößerung, welche ein Vielfaches der Pulsdauer des Seed-Laserpulses 20 betragen kann, einen Einkoppellaserpuls 48, der nach dem Dispersionselement 44 in einen Pulsseparator 52 eintritt.
Der durch das Dispersionselement 44 erzeugte Einkoppellaserpuls 48 hat vorzugsweise eine Pulsdauer von weniger als zwanzig Pikosekunden, noch besser weniger als zehn Pikosekunden.
Der Pulsseparator 52, umfasst einen Dünnfilmpolarisator 54, einen Faraday Rotator 56, welche dazu dienen, den in den Einkoppellaserpuls 48 von einem aus dem Resonator 50 ausgekoppelten Auskoppellaserpuls 70 später zu trennen, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben.
Zusätzlich ist ein λ/2-Plättchen 58 zur Polarisationsdrehung vorgesehen.
Nach Durchlaufen des Pulsseparators 52 wird der Einkoppellaserpuls 48 über eine Justiereinheit 66, umfassend beispielsweise zwei Spiegel 62 und 64, in den Resonator 50 eingekoppelt, und zwar unter Durchsetzten eines zum Resonator 50 gehörenden Dünnfilmpolarisators 68, über welchen eine Einkopplung des Einkoppellaserpulses 48 in den Resonator 50 erfolgt, wobei der Einkoppellaserpuls 48 als Verstärker-Laserpuls 60 in dem Resonator 50 mehrfach umläuft und dabei so lange verstärkt wird, bis eine Auskopplung des Verstärker-Laserpulses 60 als Auskoppellaserpuls 70 aus dem Resonator 50 erfolgt.
Der Resonator 50 umfaßt einen ersten Endspiegel 72, einen zweiten Endspiegel 74 und ein laseraktives Medium 76 in Form einer dünnen Scheibe, welche durch eine Kühleinrichtung 78 kühlbar ist, wie beispielsweise im europäischen Patent 0 632 551 beschrieben, auf welches hiermit Bezug genommen wird.
Ferner ist in dem Resonator 50 zwischen dem Dünnfilmpolarisator 68 und dem ersten Endspiegel 72 als Kopplungselement eine Pockelszelle 80 angeordnet, die durch eine Ansteuerung 82, beispielsweise eine sogenannte Push/Pull-Schaltung, ansteuerbar ist, wobei die Ansteuerung 82 ein Triggersignal von einer dem Endspiegel 74 zugeordneten Fotodiode 75 erhält.
Die Pockelszelle 80 ist ferner noch mit einem sogenannten λ/4-Plättchen 84 kombiniert.
Ein über das Ein/Auskopplungselement 68 des Resonators 50 eingekoppelter Einkoppellaserpuls 48 breitet sich in dem Resonator 50 als Verstärker-Laserpuls 60 aus und durchsetzt zunächst das λ/4-Plättchen 84 und die Pockelszelle 80, bis er auf den ersten Endspiegel 72 trifft, welcher als reflektierender Endspiegel des Resonators 50 ausgebildet ist.
Somit wird der Verstärker-Laserpuls 60 am ersten Endspiegel 72 reflektiert, durchsetzt erneut die Pockelszelle 80 und das λ/4-Plättchen 84 und wird dabei, wenn dieser Verstärker-Laserpuls 60 in dem Resonator 50 verstärkt werden soll, von dem Ein/Auskoppelelement 68 nicht erneut als ausgekoppelter Laserpuls 70 in Richtung des Pulsseparators 52 durchgelassen, sondern reflektiert zu einem Umlenkspiegel 86, von diesem reflektiert zu einem Umlenkspiegel 88 und durchsetzt anschließend beispielsweise ein zur Polarisationsdrehung vorgesehenes λ/2-Plättchen 90.
Nach Durchsetzen des λ/2-Plättchens 90 trifft der Verstärker-Laserpuls 60 auf das laseraktive Medium 76, welches seinerseits rückseitig mit einem Reflektor 92 versehen ist, der den Verstärker-Laserpuls 60 erneut auf einen Umlenkspiegel 94 weiter auf einen Umlenkspiegel 96 und dieser wiederum auf einen Umlenkspiegel 98 umlenkt, von welchem aus dann der Verstärker-Laserpuls 60 auf dem zweiten Endspiegel 74 auftrifft und von diesem wieder zurückreflektiert wird.
Der Verstärker-Laserpuls 60 wurde dabei aufgrund der Wirkung des Reflektors 92 zweimal durch das laseraktive Medium 76 verstärkt, bevor er den zweiten Endspiegel 74 erreicht hat.
Bei einer erneuten Zurückreflexion erfolgt eine erneute Reflexion an den Umlenkspiegeln 98, 96 und 94 bis der Verstärker-Laserpuls 60 erneut das laseraktive Medium 76 zweimal durchsetzt, dann wieder über das polarisationsdrehende Element 90 auf die Umlenkspiegel 88 und 86 trifft und dann auf das Ein/Auskoppelelement 68, welches den nun insgesamt bei den Durchläufen vierfach durch das laseraktive Medium 76 verstärkten Verstärker-Laserpuls 60 zurückreflektiert zu dem λ/4-Plättchen 84 und der Pockelszelle 80, bis dieser Verstärker-Laserpuls 60 auf dem ersten Endspiegel 72 wieder auftrifft.
Damit wirkt der Resonator 50 zusammen mit dem laseraktiven Medium 76 insgesamt als regenerativer Verstärker 100 zur Verstärkung des eintretenden Einkoppellaserpulses 48.
Die Pockelszelle 80 wird nun durch die Ansteuereinheit 82 derart angesteuert, daß der ursprünglich eingekoppelte Einkoppellaserpuls 48 als Verstärkerlaserpuls 60 mehr als ungefähr 100 mal, noch besser mehr als ungefähr 150 mal und mehr, den Resonator 50 durchläuft und dabei verstärkt wird.
Da die einzelnen Elemente des Resonators 50, insbesondere die Pockelszelle 80 eine positive Dispersion hinsichtlich der Gruppengeschwindigkeit aufweisen, erfolgt bei jedem Durchlauf des Verstärker-Laserpulses durch den Resonator 50 eine teilweise Kompensation der negativen Dispersion des Dispersionselements 44 und somit auch eine teilweise Kompression des mit der Pulsdauervergrößerung des Dispersionselements 44 behafteten Verstärker-Laserpulses 60, die insgesamt bis zum endgültigen Auskoppeln des Verstärker-Laserpulses 60 als Auskoppellaserpuls 70 andauert.
Somit besteht die Möglichkeit, die negative Dispersion des Dispersionselements 44 so groß zu wählen, daß die durch diese bedingte Pulsdauervergrößerung sich genau mit der durch die positive Dispersion der Elemente des Resonators 50 bedingten Pulsdauervergrößerung aufhebt.
Ist die negative Dispersion des Dispersionselements 44 geringer als die insgesamt bei der Gesamtzahl der Umläufe im Resonator 50 auf den Verstärkerlaserpuls 60 einwirkende positive Dispersion, so besteht die Möglichkeit, zusätzlich unmittelbar im Resonator 50 von dem umlaufenden Verstärker-Laserpuls 60 durchsetzte Dispersionskompensationselemente vorzusehen, welche eine eine positive Dispersion der einzelnen Elemente des Resonators 50, insbesondere eine Dispersion des Pockelszelle 80, kompensierende negative Dispersion aufweisen. Derartige Dispersionskompensationselemente sind beispielsweise der erste Endspiegel 72, das Umlenkelement 86 und das Umlenkelement 98, welche als sogenannte Gires Tournois-Interferometerspiegel ausgebildet sind, welche zusammen mit dem Dispersionselement 44 eine Kompensation der von der Pockelszelle 80 im wesentlichen erzeugten positiven Dispersion erlauben.
Derartige Gires Tournois-Interferometerspiegel sind beispielsweise aus dem Artikel von F. Gires und P. Tournois, Comt. Rend. Acad. Sci. (Paris) 258, 6112 (1964) bekannt.
Je nach Dispersion der übrigen Komponenten des Resonators 50 besteht nun die Möglichkeit, Dispersionskompensationselemente in entsprechender Zahl und mit entsprechender negativer Dispersion vorzusehen, die es erlauben, die Dispersion des im Resonator 50 umlaufenden Verstärker-Laserpulses 60 zusätzlich bei jedem Umlauf zu kompensieren, so daß im Auskoppellaserpuls im wesentlichen die Pulsdauer des Seed-Laserpulses 20 wieder erreicht werden kann.
Nach mehrfachem Durchlauf des Resonators 50 erfolgt durch entsprechendes Ansteuern der Pockelszelle 80 über das Ein/Auskoppelelement 68 das Auskoppeln des Verstärker-Laserpulses 60 in Form des Auskoppellaserpulses 70, welcher dann die Justiereinrichtung 66 und den Pulsseparator 52 durchläuft und durch den Dünnschichtpolarisator 54 desselben reflektiert wird und dann als Ausgangslaserpuls 108 auf ein Substrat 110 beispielsweise zur Materialbearbeitung, auftrifft.
Vorzugsweise erfolgt ein Betrieb der Pockelszelle 80 mit Zyklen deren Frequenz mehrere Kiloherz, vorzugsweise zwischen 1 und 10 kHz oder sogar gegebenenfalls noch mehr beträgt, um eine hohe Repetitionsrate des ausgekoppelten Laserpulses 70 zu erhalten.
Als laseraktives Medium für die Festkörperscheibe 76 sind grundsätzlich alle Materialien geeignet, die bei einer maximalen Dicke der Festkörperscheibe von 0,5 mm eine Verstärkung von mindestens 5% pro zweifachem Durchgang durch das Verstärkermaterial, das heißt durch die Festkörperscheibe, aufweisen und deren Bandbreite die Erzeugung von Laserpulsen kürzer als 10 Pikosekunden erlaubt.
Das laseraktive Medium 76 in Form einer weniger als 0,5 mm dicken Scheibe ist vorzugsweise Yb:KYW, es sind aber auch ähnliche Materialien, wie beispielsweise Yb:KGW oder Yb:YAG oder Yb dotierte Sesquioxide z.B. Lutetiumoxid, oder auch Halbleitermaterialen einsetzbar.
Die Dicke der Scheibe des laseraktiven Mediums liegt dabei beispielsweise ungefähr in der Größenordnung von weniger als 300 μm und liegt insbesondere in der Größenordnung von ungefähr 100 μm und die Dotierung des laseraktiven Mediums beträgt beispielsweise weniger als 20%, vorzugsweise in der Größenordnung von ungefähr 10%.
Um eine Zerstörung des laseraktiven Mediums zu verhindern, ist vorteilhafterweise die Energiedichte pro Verstärkerlaserpuls 60 im regenerativen Verstärker 100 kleiner als einhundert Millijoule pro Quadratzentimeter, noch besser kleiner als fünfzig Millijoule pro Quadratzentimeter.
Hinsichtlich des Modes, in welchem der Resonator 50 betrieben wird, wurde bislang nichts im Detail ausgeführt. Vorzugsweise arbeitet der Resonator 50 im TEM₀₀-Mode und die Modenanpassungseinrichtung 40 ist so eingestellt, daß sie ein Strahlungsfeld des Seed-Laserpulses 20 auf ein der TEM₀₀-Mode des Resonators 50 entsprechendes Strahlungsfeld umformt.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasersystems, dargestellt in 2 sind all diejenigen Elemente, die mit dem ersten Lasersystem identisch sind mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist kein Dispersionselement 44 vorgesehen, sondern der Einkoppellaserpuls 48 weist im wesentlichen dieselbe Pulsdauer wie der Seed-Laserpuls 20 nach dem Pulsselektor 32 auf.
Die positive Dispersion der einzelnen Elemente des Resonators 50 wird entweder nicht oder durch die zusätzlichen Dispersionskompensationselemente 72, 86 und 98 nur zum Teil kompensiert, so daß der Auskoppellaserpuls 70 eine durch die positive Dispersion bedingte Pulsdauervergrößerung aufweist, welche allerdings maximal einen Faktor 100 der Pulsdauer des Seed-Laserpulses 20 entspricht.
Bei einer bevorzugten Lösung beträgt die Pulsdauer des durch die Elemente des Resonators pulsdauervergrößerten Auskoppellaserpulses 70 weniger als zwanzig Pikosekunden, noch besser ist es, wenn die Pulsdauer weniger als zehn Pikosekunden beträgt.
Diese Pulsdauervergrößerung des Auskoppellaserpulses 70 wird durch ein auf dem Pulsseparator 75 folgendes Dispersionselement 120 kompensiert, welches beispielsweise als Gitterpaar ausgebildet ist und zwei Gitter 122a, 122b aufweist, welches der zu einem Reflektor 124 geführte Auskoppellaserpuls 70 zweimal durchsetzt, bevor er auf das Substrat 110 als Ausgangslaserpuls 108 zur Materialbearbeitung auftrifft.
Mit dem Dispersionselement 120 läßt sich aufgrund der negativen Dispersion die Pulsdauervergrößerung des Auskoppellaserpulses 70 so weit kompensieren, daß dieser die gewünschte kurze Pulsdauer, vorzugsweise eine Pulsdauer von weniger als fünf Pikosekunden, noch besser eine Pulsdauer im Sub-Pikosekundenbereich aufweist, welche im optimalen Fall in der Größenordnung der Pulsdauer des Seed-Laserpulses 20 liegt.
Die durch das Dispersionselement 120 bedingte Pulsdauerverkürzung beträgt jedoch maximal einen Faktor einhundert, vorzugsweise weniger, noch besser weniger als einen Faktor fünfzig.
Im übrigen arbeitet das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasersystem in gleicher Weise wie das erste Ausführungsbeispiel, so daß hinsichtlich dessen Beschreibung vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 3, ist sowohl das Dispersionselement 44 vorhanden, als auch das Dispersionselement 120, die beide aufgrund ihrer negativen Dispersion dazu beitragen, die positive Dispersion zu kompensieren, wobei gegebenenfalls auch noch in dem Resonator 50 die Dispersionskompensationselemente 72, 86 und 98 wirksam sein können.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Dispersionselement 120 als Gitterpaar ausgebildet, das Dispersionselement 44' jedoch als Prismenpaar, insbesondere einem Paar aus Brewsterprismen 46'a, 46'b, die zwar keine sehr große negative Dispersion aufweisen, wobei die negative Dispersion der zusammenwirkenden Dispersionselemente 44' und 120 nicht ausreichend sein kann.
Im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist daher beim dritten Ausführungsbeispiel als Dispersionskompensationselement im regenerativen Verstärker 100 ein Prismenpaar 130, umfassend zwei Prismen 132 und 134 vorgesehen, wobei das Prismenpaar 130 vorzugsweise zwischen dem Umlenkspiegel 94 und dem Endspiegel 74 angeordnet ist.
Das Prismenpaar 130 kann dabei so konzipiert sein, daß es selbst eine derart große negative Dispersion aufweist, daß die positive Dispersion der Pockelszelle 80 zumindest teilweise bei jedem Umlauf kompensiert wird, so daß es nicht notwendig ist, auch den ersten Endspiegel 72 und das Umlenkelement 86 als Dispersionskompensationselemente auszubilden. Vielmehr können diese als übliche optische Komponenten ausgebildet sein.
Es ist aber auch denkbar, zusätzlich zu dem Prismenpaar 120 noch zusätzliche Dispersionskompensationselemente vorzusehen, sofern die negative Dispersion des Prismenpaars 130 nicht ausreichend ist, um die positive Dispersion der Pockelszelle 80 zu kompensieren. In diesem Fall kann ein weiteres Prismenpaar vorgesehen sein oder es können auch der Endspiegel 72 oder das Umlenkelement 86 als Gires Tournois Interferometerspiegel mit negativer Dispersion eingesetzt werden.
Außerdem ist es bei dem Prismenpaar 130 möglich, die auf den Verstärkerlaserpuls 60 einwirkende negative Dispersion durch Variation der optischen Weglänge durch das Prismenpaar 130 einzustellen und somit auch die Pulsdauer des Auskoppellaserpulses 70 in Grenzen einzustellen.
Im übrigen ist das dritte Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet wie das erste und das zweite Ausführungsbeispiel, so daß hinsichtlich der mit den identischen Bezugszeichen versehenen Elemente vollinhaltlich auf die Beschreibung zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird.
Darüber hinaus wird auch hinsichtlich der Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels vollinhaltlich auf die jeweiligen Ausführungen zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Claims

Lasersystem zur Erzeugung von Ausgangslaserpulsen (108), umfassend einen Seed-Laser (10) zur Erzeugung eines Seed-Laserpulses (20), aus welchem ein Einkoppellaserpuls (48) erzeugbar ist, der in einen einen Resonator (50) und ein in diesem angeordnetes steuerbares Kopplungselement (80) sowie eine Festkörperscheibe (76) als laseraktives Medium aufweisenden regenerativen Verstärker (100) über ein Einkoppelelement (68) einkoppelbar ist und in dem regenerativen Verstärker (100) als Verstärkerlaserpuls (60) durch mehrfache Umläufe so lange verstärkbar ist, bis der Verstärkerlaserpuls (60) als Auskoppellaserpuls (70) aus dem regenerativen Verstärker (50) auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Ausgangslaserpulsen (108) im Bereich von weniger als fünf Pikosekunden der Einkoppellaserpuls (48) relativ zum Seed-Laserpuls (20) im wesentlichen frei von einer durch positive Dispersion bewirkten Pulsdauervergrößerung ist und daß in dem laseraktiven Medium (76) die maximale Energiedichte pro Verstärkerlaserpuls (60) kleiner als ein Joule pro Quadratzentimeter ist.
Lasersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Energiedichte pro Verstärkerlaserpuls kleiner als einhundert Millijoule ist.
Lasersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkoppellaserpuls eine Pulsdauer von weniger als einhundert Pikosekunden aufweist.
Lasersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkoppellaserpuls eine Pulsdauer von weniger als fünfzig Pikosekunden aufweist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Einkoppellaserpulses (48) mindestens ein Dispersionselement (44) mit negativer Dispersion vorgesehen ist, welches den Einkoppellaserpuls (48) gegenüber dem Seed-Laserpuls (20) durch seine negative Dispersion hinsichtlich seiner Pulsdauer verbreitert.
Lasersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44) eine derart große negative Dispersion aufweist, daß der Auskoppellaserpuls (70) gegenüber dem Seed-Laserpuls (20) maximal um einen Faktor fünf pulsdauervergrößert ist.
Lasersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44) zur Bildung des Einkoppellaserpulses (48) eine derart große negative Dispersion aufweist, daß dieses während der Anzahl der Umläufe des Verstärkerlaserpulses (60) im regenerativen Verstärker (100) durch die positive Dispersion des Kopplungselements (80) bedingte Pulsdauervergrößerungen im wesentlichen kompensiert.
Lasersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44) zur Bildung des Einkoppellaserpulses (48) eine derart große negative Dispersion aufweist, daß dieses während der Anzahl der Umläufe des Verstärkerlaserpulses (60) in dem regenerativen Verstärker (100) auftretende durch positive Dispersion bedingte Pulsdauervergrößerungen im wesentlichen kompensiert.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44) zwischen einem optischen Isolator (12) und dem regenerativen Verstärker (100) angeordnet ist.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement zwischen dem regenerativen Verstärker (100) und einer Modenanpassungseinheit (40) angeordnet ist.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44) auf einen Pulsselektor (32) folgend angeordnet ist.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44) vor einem Pulsseparator (52) angeordnet ist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppellaserpuls (70) gegenüber dem Seed-Laserpuls (20) eine Pulsdauervergrößerung von maximal einem Faktor einhundert aufweist.
Lasersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppellaserpuls (70) durch mindestens ein auf den regenerativen Verstärker (100) folgend angeordnetes Dispersionselement (120) mit negativer Dispersion eine Pulsdauerverkürzung erfährt.
Lasersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsdauerverkürzung maximal um einen Faktor einhundert erfolgt.
Lasersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsdauerverkürzung maximal um einen Faktor fünfzig erfolgt.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44, 120) mindestens ein Gitterpaar (46a,b, 122a,b) umfaßt.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionselement (44') ein Prismenpaar (46'a, 46'b) umfaßt.
Lasersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Prismenpaar (46'a, 46'b)) Brewsterprismen umfaßt.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkoppellaserpuls (48) eine Pulsdauer von maximal zwanzig Pikosekunden aufweist.
Lasersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkoppellaserpuls (48) eine Pulsdauer von maximal zehn Pikosekunden aufweist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppellaserpuls (70) eine Pulsdauer von weniger als zwanzig Pikosekunden aufweist.
Lasersystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppellaserpuls (70) eine Pulsdauer von weniger als zehn Pikosekunden aufweist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß in dem Resonator (50) mindestens ein von dem mehrfach umlaufenden Verstärker-Laserpuls (60) bei jedem Umlauf durchsetztes Dispersionskompensationselement (72, 86, 98, 130) mit negativer Dispersion vorgesehen ist, welches einer pulsdauervergrößernden positiven Dispersion von Komponenten (80) des regenerativen Verstärkers (100) entgegenwirkt.
Lasersystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionskompensationselement (72, 86, 98, 130) bei jedem Umlauf des Verstärker-Laserpulses (60) im Resonator (50) eine positive Dispersion von optischen Resonatorkomponenten (80) zumindest teilweise kompensiert.
Lasersystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionskompensationselement (72, 86, 98, 130) eine positive Dispersion des steuerbaren Kopplungs-Elementes (80) zumindest teilweise kompensiert.
Lasersystem nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionskompensationselement (72, 86, 98) ein Interferometer umfaßt.
Lasersystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionskompensationselement (72, 86, 98) ein Gires Tournois-Interferometer ist.
Lasersystem nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionskompensationselement (72, 86, 98) in Reflexion arbeitet.
Lasersystem nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dispersionskompensationselement (130) ein Prismenpaar umfaßt.
Lasersystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Prismenpaar (130) aus Brewsterprismen (132, 134) gebildet ist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionskompensationselemente (72, 86, 98, 130) an mehreren Stellen des Strahlverlaufs im Resonator angeordnet sind.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ausgekoppelte Laserpulse (70) im Subpikosekundenbereich erzeugt.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Kopplungs-Element eine Pockelszelle (80) ist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Seed-Laser (10) folgend ein optischer Isolator (12) vorgesehen ist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Seed-Laser (10) und dem regenerativen Verstärker (100) eine Modenanpassungseinheit (40) angeordnet ist.
Lasersystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Modenanpassungseinheit (40) als Teleskop ausgebildet ist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Seed-Laser (10) und dem regenerativen Verstärker (100) ein Pulsseparator (52) vorgesehen ist.
Lasersystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsseparator (52) zwischen der Modenanpassungseinrichtung (40) und dem regenerativen Verstärker (100) angeordnet ist.
Lasersystem nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsseparator (52) ein Polarisator (54) und einen optischen Rotator (56) aufweist.
Lasersystem nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator ein Dünnfilmpolarisator (54) ist.
Laserverstärkersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ein/Auskoppelelement (68) des Resonators (50) als Dünnfilmpolarisator ausgebildet ist.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ausgekoppelte Laserpulse (70) mit einer Repetitionsrate von mehreren Kiloherz erzeugt.
Lasersystem nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ausgekoppelte Laserpulse (70) mit einer Repetitionsrate von mehr als fünf Kiloherz erzeugt.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskoppelelement (80) derart durch eine Ansteuerung (82) ansteuerbar ist, daß die Verstärkerlaserpulse (60) erst nach mindestens zwanzig Umläufen aus dem Resonator (50) ausgekoppelt werden.
Lasersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als laseraktives Medium für die Festkörperscheibe (76) Materialien vorgesehen sind, die bei einer maximalen Dicke der Festkörperscheibe (76) von 0,5 mm eine Verstärkung von mindestens 5% pro zweifachem Durchgang durch die Festkörperscheibe (76) aufweisen und deren optische Bandbreite die Erzeugung von Verstärkerlaserpulsen (60) kürzer als zehn Pikosekunden erlaubt.