WO2021191258A1 - 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

Info

Publication number
WO2021191258A1
WO2021191258A1 PCT/EP2021/057538 EP2021057538W WO2021191258A1 WO 2021191258 A1 WO2021191258 A1 WO 2021191258A1 EP 2021057538 W EP2021057538 W EP 2021057538W WO 2021191258 A1 WO2021191258 A1 WO 2021191258A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pulse
laser pulses
amplified
input laser
input
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/057538
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Aleksander BUDNICKI
Markus Ginter
Raphael SCELLE
Alexander Killi
Dirk Sutter
Rainer Flaig
Jonathan BRONS
Original Assignee
Trumpf Laser Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Laser Gmbh filed Critical Trumpf Laser Gmbh
Publication of WO2021191258A1 publication Critical patent/WO2021191258A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1301—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers
    • H01S3/1302—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers by all-optical means, e.g. gain-clamping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0085—Modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10038—Amplitude control
    • H01S3/10046—Pulse repetition rate control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/10015—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by monitoring or controlling, e.g. attenuating, the input signal

Definitions

  • 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 Zeitpunk th, as well as a laser system suitable for performing the method and an associated control program product.
  • Such a method and such a laser system are known, for example, from DE 102017210272 B3.
  • the inversion must occur in the amplification medium of the amplifier must first be rebuilt in order to ensure pulse-to-pulse stability. If the pulse pauses are too long, the amplification becomes so great that pulse excesses 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.
  • Known short-pulse laser systems have a pulse rate-dependent laser pulse energy with constant pump power and are usually operated at a constant frequency.
  • Previous POD schemes focus on constant pulse energy.
  • 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).
  • the present invention is based on the object of specifying a POD (Pulse on Demand) method and an associated laser system 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 .
  • POD Pulse on Demand
  • the non-linear Phase can be kept constant. This is ensured according to the invention in that, for example, the inversion curve along the optical amplifier is kept 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.
  • 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.
  • One of the input laser pulses is preferably inserted as a sacrificial laser pulse into the pulse sequence of the selected input laser pulses.
  • an external laser pulse as a sacrificial laser pulse in the pulse sequence of the selected input laser pulses.
  • several adjacent input laser pulses with reduced pulse energy can be inserted as a sacrificial laser burst into the pulse sequence of the selected input laser pulses.
  • 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.
  • 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 a time-controlled optical decoupler.
  • the input frequency of the input laser pulses is preferably in the MHz range, e.g. in the range between 10 MFIz and 200 MFIz, and the basic operating frequency, which is a multiple of the input frequency, in the range between 1 kHz and 100 MFIz.
  • the maximum time span is preferably a multiple of the minimum time span, preferably twice as long as the minimum time span.
  • the selection and decoupling units preferably each have a time-controlled, acousto-optical modulator (AOM) or an electro-optical module dulator (EOM).
  • the decoupling unit can have a frequency conversion device for frequency converting amplified input laser pulses, the pulse energy of which is above the minimum pulse energy of the frequency conversion device required for the frequency conversion, and a frequency-selective filter for decoupling non-frequency-converted, amplified input laser pulses. In this case, no activation of the coupling unit is required.
  • the optical amplifier particularly preferably has an optical amplifier fiber which is optically pumped.
  • 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.
  • FIG. 1a, 1b schematically shows 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 (FIG. 1a) and in a basic operating mode (FIG. 1b);
  • 2a shows 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
  • 2b shows the pulse energy plotted over the fiber length of an input laser pulse amplified in the optical amplifier fiber in a sacrificial operating mode according to the invention and in a sacrificial operating mode not set according to the invention
  • Fig. 2c the associated temporal pulse profile (pulse shape) of the corre spondingly Fign. 2a and 2b amplified input laser pulses after pulse compression;
  • FIG. 3 schematically shows a modified embodiment of the laser system according to the invention in a sacrificial operating mode
  • FIG. 4 shows a decoupling unit in the form of a frequency conversion device.
  • the laser system 1 comprises a pulse source 4 for providing a pulse sequence of identical input laser pulses 5, which are fo repe benefits at an input frequency.
  • This input frequency of the input laser pulses 5 is permanently set and is in particular in the MHz range, e.g. in the range between 10 MHz and 200 MHz.
  • the laser system 1 comprises an optical selection device (pulse picker) 6, for example in the form of an input-side AOM (acousto-optical modulator) or EOM (electro-optical modulator), for targeted selection or passage and possibly for targeted reduction of the pulse energy of some of the input laser pulses 5.
  • the selected input laser pulses 5 i, 52 are allowed to pass without being deflected by the pulse picker 6, while the unselected input laser pulses 5 are decoupled by the pulse picker 6 and directed onto an absorber 7.
  • the laser system 1 further comprises an optical amplifier 8, e.g. in the form of a pumped optical amplifier fiber, for amplifying the selected input laser pulses 5i, 52 and an optical decoupling unit (decoupler) 9, e.g.
  • the amplifier 8 has a gain-free minimum time span Tmin, which is predetermined by the inversion structure required for a minimum gain in the amplifier 8, and a maximum time span Tmax, which is predetermined by the inversion structure required for a maximum allowable gain in the amplifier 8.
  • the minimum time period Tmin is based on the fact that, after a pulse amplification, the inversion in the amplification medium of the amplifier 8 first has to be built up again in order to ensure pulse-to-pulse stability.
  • the maximum time span Tmax prevents excessively long pulse pauses and thus excessively large amplifications, which lead to undesired pulse peaks (e.g. to pulse peaks that could damage the optical elements of the amplifier 8, or to non-linear processes in the active medium, which cause changes in the pulse shape or thermal effects on the cause optical elements of the amplifier 8).
  • the amplified input laser pulses 5T, 52 arrive at the output 3 at times ti, t2 as amplified output laser pulses 2i, 22.
  • a compression unit 20 for pulse compression of the amplified input laser pulses 5i, 52 is optionally arranged between the decoupler 9 and the output 3.
  • a pulse stretching device e.g. in the form of a fiber section designed as a fiber Bragg grating, can optionally be arranged between the optical selection device 6 and the amplifier 8.
  • the laser system 1 further comprises a control unit 10 which controls the pulse picker 6 and the decoupler 9 in accordance with a user request 11, which requests amplified output laser pulses 2 ⁇ , 22 at the output 3 at individually adjustable times ti, t2.
  • the control unit 10 controls the pulse picker 6 with such a basic operating frequency fG (basic clock), which is a multiple of the input frequency fo, that the temporal pulse interval AtG between two successive, selected input laser pulses 5i, 5i + i corresponds to at least the minimum time span Tmin and at most the maximum time span Tmax (Tmin ⁇ AtG ⁇ Tmax).
  • fG basic clock
  • the selected input pulses 5i, 5M are thus repeated with the basic operating frequency fG, which is preferably in the range between 1 kHz and 100 MHz.
  • the decoupler 9 is also controlled with the basic operating frequency fG, so that at the output 3 amplified output laser pulses 2i, 2i + i, which each have the same pulse energy and the same pulse properties over time, with the basic operating frequency fG or in the basic cycle (e.g. 5 ps ) arrive at times ti, ti + i.
  • the user request 11 at output 3 requests two amplified output laser pulses 2i, 22 with the same pulse energy and the same temporal pulse properties at two points in time ti, t2, whose pulse interval At is greater than the pulse interval AtG, in particular greater than that Maximum time span
  • the control unit 10 controls the pulse picker 6 in terms of time in such a way that only those two of the input laser pulses 5 that arrive at the output 3 at the respectively requested times t 1, t 2 are allowed to pass. Since the pulse spacing At between the two input laser pulses 5i, 52 to be amplified is greater than the maximum time span Tmax, the inversion built up in the amplifier 8 would be greater than permissible. Therefore, the control unit 10 inserts at least one further, possibly energy-reduced, input laser pulse 5 as a sacrificial laser pulse 12 into the pulse sequence of the selected input laser pulses 5i, 52, the second input pulse 52 to be amplified by at least the minimum time period Tmin and at most the maximum time period Tmax is spaced.
  • This lead time is denoted by Atv in FIG. 1a (Tmin ⁇ Atv ⁇ Tmax).
  • the pulse energy of the sacrificial laser pulse 12 can be reduced as desired by appropriately time-controlled partial decoupling of the underlying input laser pulse 5 at the pulse picker 6.
  • the two selected input laser pulses 5i, 52 and the sacrificial laser pulse 12 are amplified by means of the amplifier 8 to form the amplified input laser pulses 5i ', 52' and to form the amplified sacrificial laser pulse 12 '.
  • the decoupler 9 is timed by the control unit 10 such that only the two amplified input laser pulses 5'i, 5'2 are allowed through and that the amplified sacrificial laser pulse 12 'is decoupled and directed onto an absorber 13.
  • the two amplified input laser pulses 5'i, 5'2 then arrive at the output 3 at times ti, t2.
  • the lead time Atv and the pulse energy of the victim laser pulse 12 are coordinated in such a way that the second amplified output laser pulse 22 has the same pulse energy as the amplified output laser pulses 2i, 2 of the basic operating mode. The following applies: the shorter the lead time Atv is selected, the lower the pulse energy of the sacrificial laser pulse 12 must be selected, as shown in dashed lines in FIG.
  • the lead time period Atv and the pulse energy of the sacrificial laser pulse 12 are therefore additionally coordinated with one another in such a way that the second amplified output laser pulse 22 has the same temporal pulse properties as the amplified output laser pulses 2i, 2i + i of the basic operating mode.
  • Fig. 2a shows the inversion curve applied over the fiber length of the optical amplifier 8, which is designed as an optical amplifier fiber, shortly before the input laser pulse 52 to be amplified is coupled into the amplifier fiber, specifically for an operating mode A set according to the invention and for a victim operating mode B not set according to the invention.
  • the inversion curve is ideally identical to the inversion curve in the basic operating mode (o).
  • the input laser pulse 52 to be amplified is coupled into the fiber end on the left in FIG. 1a and out of the right fiber end as an amplified output laser pulse 5i ', 52'.
  • the amplifier fiber is optically pumped via the right fiber end and the sacrificial laser pulse 12 not set according to the invention has a shorter time interval to the amplifying input laser pulse 52 than the sacrificial laser pulse 12 set according to the invention.
  • the sacrificial operating mode B In the sacrificial operating mode B, this leads to longer optical pumping between the sacrificial laser pulse 12 and the input laser pulse 5i and thus to a higher inversion, especially at the left fiber end, compared to the sacrificial operating mode A. So that the input laser pulse 52 to be amplified has the same pulse energy after 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 12 Due to the low pulse energy, the sacrificial laser pulse 12 is less amplified at the left fiber end and the inversion is thus reduced to a lesser extent. At the right end of the fiber, the reduction of the inversion is comparable, since the sacrificial laser pulse 12 was previously amplified in the amplifier fiber. Since the remaining time for the optical pumping between the sacrificial laser pulse 12 and the input laser pulse 52 in the sacrificial operating mode B is less than in the sacrificial operating mode A, the inversion along the amplifier fiber is less built up before the input laser pulse 52 is amplified.
  • 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 higher intensities and thus more self-phase modulation occur in victim operating mode B than in victim operating mode A.
  • the temporal pulse properties are changed by self-phase modulation.
  • the pulse duration of pulse 2i in basic operating mode
  • 22 in sacrificial operating mode B
  • the temporal chirp What changes for both the CPA and a non-CPA system is the temporal chirp.
  • the pulse energy and the time interval Atv of the sacrificial laser pulse 12 to the subsequent input laser pulse 52 to be amplified are set in such a way that the amplified output laser pulse 22 not only has the same pulse energy, but also the same temporal pulse properties (e.g. pulse width) as the ver amplified output laser pulses 2i, 2i + i of the basic operating mode.
  • the pulse energy and the time interval Atv of the sacrificial laser pulse 12 to the subsequent input laser pulse 52 to be amplified are set in such a way that the amplified output laser pulse 22 not only has the same pulse energy, but also the same temporal pulse properties (e.g. pulse width) as the ver amplified output laser pulses 2i, 2i + i of the basic operating mode.
  • the amplified input laser pulse 52 in the sacrificial operating mode A after the pulse compression has a smaller pulse width WA that is the pulse width of the amplified output laser pulses 2i, 2i + i of the basic operating mode corresponds to than in the victim operating mode B (pulse width WB).
  • the laser system 1 shown in FIG. 3 differs from FIG. 1 in that the control unit 10 selects at least one sacrificial laser burst 14, consisting of several, here only by way of example four, energy-reduced adjacent input laser pulses 15-1-154, which is then amplified in the optical amplifier 8 to form a sacrificial laser burst 14 ', consisting of the amplified, energy-reduced input laser pulses 15I'-154'.
  • the amplified sacrificial laser burst 14 ′ is decoupled by means of the decoupler 9, which can either be designed as an AOM or EOM or, as shown in FIG. 4, has a frequency conversion device 16 with a frequency-selective filter 17 connected downstream.
  • the for The minimum pulse power required for frequency conversion is below the maximum power of the amplified input laser pulses 5i ', 52, but above the maximum power of the amplified, energy-reduced input laser pulses 15I'-154, so that only the amplified input laser pulses 5i', 52, but not the amplified, energy-reduced input laser pulses 1 5I '-1 54, can be frequency converted.
  • the frequency-selective filter 17 the non-frequency-converted, amplified output laser pulses 1 5 154 are decoupled from the sequence of frequency-converted, amplified output laser pulses 5i ", 52", which then arrive at output 3 at the specified times ti, t2.
  • the method described functions solely through the timing of the pulse picker 6 being controlled by the control unit 10, ie it is not regulated.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

In order to generate at least two amplified output laser pulses (21, 22), each having the same pulse energy and the same temporal pulse properties, at an output (3) at individually predefined times (t1, t2), those input laser pulses (51, 52) which arrive at the output at the predefined times in each case are selected from a pulse sequence of identical input laser pulses (5) which are repeated at an input frequency (f0). The selected input laser pulses (51, 52) are amplified by means of an optical amplifier (8) which has a predefined, amplification-free minimum period (Tmin) and a predefined, amplification-free maximum period (Tmax). In a basic operating mode in which the temporal pulse spacing between two successive selected input laser pulses corresponds at least to the minimum period (Tmin) and at most to the maximum period (Tmax), the selected input laser pulses are repeated at a basic operating frequency. In a sacrificial operating mode in which the temporal pulse spacing (Δt) between two successive input laser pulses (51, 52) to be amplified is greater than the temporal spacing at the basic operating frequency, at least one sacrificial laser pulse (12), which is spaced apart from the subsequent input pulse (52) to be amplified by at most the maximum period (Tmax), is inserted, before the subsequent one of the two successive input laser pulses (51, 52) to be amplified, into the pulse sequence of the selected input laser pulses (51, 52), and the amplified sacrificial laser pulse (12') is coupled out of the pulse sequence of the amplified input laser pulses (51', 52') upstream of the output. In the sacrificial operating mode, the pulse energy and the temporal spacing (ΔtV) between the sacrificial laser pulse (12) and the subsequent input laser pulse (52) to be amplified are set in such a manner 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) in the basic operating mode.

Description

Verfahren und Lasersystem zum Erzeugen verstärkter Pulse on Demand- Process and laser system for generating amplified pulses on demand
Ausgangslaserpulse und zugehöriges Com puterprogramm Produkt Output laser pulses and associated computer program product
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaser pulse, welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulsei genschaften aufweisen, an einem Ausgang zu individuell vorgegebenen Zeitpunk ten, 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 Zeitpunk th, 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 102017210272 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 Pulsüberhö hungen einstellen. Ist der Pulsabstand daher zu lang, wird ein Opferlaserpuls ein gefügt, 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 known, for example, from DE 102017210272 B3. After an input laser pulse has been amplified, the inversion must occur in the amplification medium of the amplifier must first be rebuilt in order to ensure pulse-to-pulse stability. If the pulse pauses are too long, the amplification becomes so great that pulse excesses 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 taktratenabhän gige Laserpulsenergie bei konstanter Pumpleistung und werden in der Regel mit konstanter Frequenz betrieben. Der Anwender möchte die Laserpulse mit freiwähl barer Triggerung (ns-Jitter) und konstanter einstellbarer Pulsenergie betreiben (Pulse on Demand = POD). Bisherige POD-Schemen konzentrieren sich auf kon stante 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 pulse 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 zeit lichen Pulseigenschaften aufweisen, an einem Ausgang zu individuell vorgegebe nen Zeitpunkten zu erzeugen. The present invention is based on the object of specifying a POD (Pulse on Demand) method and an associated laser system 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 Merkma len von Anspruch 1 und ein Lasersystem mit den Merkmalen von Anspruch 7.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.
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 ver stärkter Ausgangslaserburst ankommt. 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 that arrives at the output 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, in dem z.B. der Inversionsverlauf entlang des optischen Verstärkers für jeden Ein gangslaserpuls näherungsweise konstant gehalten wird. Der konstante Inversions verlauf lässt sich durch die Variation des Opferlaserpulses hinsichtlich seiner Pul senergie 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 can be kept constant. This is ensured according to the invention in that, for example, the inversion curve along the optical amplifier is kept 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 ausge wählten Eingangslaserpulse einzufügen. Alternativ können auch mehrere benach barte, in ihrer Pulsenergie reduzierte Eingangslaserpulse als ein Opferlaserburst in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse eingefügt werden. Nachfol gend können dann nur die verstärkten Eingangslaserpulse frequenzkonvertiert werden, um so die nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Opferlaserbursts mit tels eines frequenzselektiven Filters aus der Folge von frequenzkonvertierten, ver stärkten Eingangslaserpulsen auszukoppeln. Alternativ können die verstärkten Opferlaserpulse oder die verstärkten Opferlaserbursts auch mittels eines zeitlich ansteuerbaren, optischen Auskopplers aus der Folge von verstärkten Eingangsla serpulsen 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 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 a time-controlled optical decoupler.
Vorzugsweise liegt die Eingangsfrequenz der Eingangslaserpulse im MHz-Be- reich, z.B. im Bereich zwischen 10 MFIz und 200 MFIz, und die Grundbetriebsfre quenz, welche ein Vielfaches der Eingangsfrequenz ist, im Bereich zwischen 1 kHz und 100 MFIz. Für einen stabilen Laserbetrieb ist die Höchstzeitspanne bevorzugt ein Vielfaches der Mindestzeitspanne, vorzugsweise doppelt so lang wie die Min destzeitspanne. The input frequency of the input laser pulses is preferably in the MHz range, e.g. in the range between 10 MFIz and 200 MFIz, and the basic operating frequency, which is a multiple of the input frequency, in the range between 1 kHz and 100 MFIz. 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 an steuerbaren, akusto-optischen Modulator (AOM) oder einen elektro-optischen Mo- dulator (EOM) auf. Alternativ kann die Auskoppeleinheit eine Frequenzkonversi onseinrichtung zum Frequenzkonvertieren von verstärkten Eingangslaserpulsen, deren Pulsenergie jeweils oberhalb der für die Frequenzkonversion erforderlichen Mindestpulsenergie der Frequenzkonversionseinrichtung liegt, und einen fre quenzselektiven Filter zum Auskoppeln von nicht-frequenzkonvertierten, verstärk ten Eingangslaserpulsen aufweisen. In diesem Fall ist keine Ansteuerung der Aus koppeleinheit erforderlich. The selection and decoupling units preferably each have a time-controlled, acousto-optical modulator (AOM) or an electro-optical module dulator (EOM). Alternatively, the decoupling unit can have a frequency conversion device for frequency converting amplified input laser pulses, the pulse energy of which is above the minimum pulse energy of the frequency conversion device required for the frequency conversion, and a frequency-selective filter for decoupling non-frequency-converted, amplified input laser pulses. In this case, no activation of the coupling 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 La sersystems 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: Show it:
Fign. 1a, 1b schematisch das erfindungsgemäße Lasersystem zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse mit gleicher Pulsenergie und glei chen zeitlichen Pulseigenschaften in einem Opferbetriebsmodus (Fig. 1a) und in einem Grundbetriebsmodus (Fig. 1b); Figs. 1a, 1b schematically shows 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 (FIG. 1a) and in a basic operating mode (FIG. 1b);
Fig. 2a den über die Faserlänge aufgetragenen Inversionsverlauf einer optischen Verstärkerfaser in einem erfindungsgemäß und in einem nicht erfindungsgemäß eingestellten Opferbetriebsmodus; Fig. 2b die über die Faserlänge aufgetragene Pulsenergie eines in der op tischen Verstärkerfaser verstärkten Eingangslaserpulses in einem erfindungsgemäß und in einem nicht erfindungsgemäß eingestell ten Opferbetriebsmodus; 2a shows 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; 2b shows the pulse energy plotted over the fiber length of an input laser pulse amplified in the optical amplifier fiber in a sacrificial operating mode according to the invention and in a sacrificial operating mode not set according to the invention;
Fig. 2c den zugehörigen zeitlichen Pulsverlauf (Pulsform) der entspre chend Fign. 2a und 2b verstärkten Eingangslaserpulse nach einer Pulskompression; Fig. 2c the associated temporal pulse profile (pulse shape) of the corre spondingly Fign. 2a and 2b amplified input laser pulses after pulse compression;
Fig. 3 schematisch eine modifizierte Ausführungsform des erfindungsge mäßen Lasersystems in einem Opferbetriebsmodus; und3 schematically shows a modified embodiment of the laser system according to the invention in a sacrificial operating mode; and
Fig. 4 eine Auskoppeleinheit in Form einer Frequenzkonversionseinrich tung. 4 shows a decoupling unit in the form of a frequency conversion device.
Das in Fig. 1a gezeigte Lasersystem 1 dient zum Erzeugen mehrerer (hier ledig lich beispielhaft zweier) verstärkter Ausgangslaserpulse 2i, 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 ti, t2 (Pulse on Demand = POD). The laser system 1 shown in Fig. 1a is used to generate several (here only Lich exemplary two) amplified output laser pulses 2i, 22, which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties, such as the same pulse width, at an output 3 too individually predetermined times ti, t2 (Pulse on Demand = POD).
Das Lasersystem 1 umfasst eine Pulsquelle 4 zum Bereitstellen einer Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen 5, welche mit einer Eingangsfrequenz fo repe tiert 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 comprises a pulse source 4 for providing a pulse sequence of identical input laser pulses 5, which are fo repe benefits at an input frequency. This input frequency of the input laser pulses 5 is permanently set and is in particular in the MHz range, e.g. 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. Durchlässen und ggf. zum gezielten Reduzieren der Pulsenergie einiger der Eingangslaserpulse 5. Die ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52 werden vom Pulspicker 6 unabge- lenkt durchgelassen, während die nicht ausgewählten Eingangslaserpulse 5 vom Pulspicker 6 ausgekoppelt und auf einen Absorber 7 gelenkt werden. Das Lasersystem 1 umfasst weiterhin einen optischen Verstärker 8, z.B. in Form einer gepumpten optischen Verstärkerfaser, zum Verstärken der ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52 sowie eine optische Auskoppeleinheit (Auskoppler) 9, z.B. in Form eines ausgangsseitigen AOM oder EOM, zum Auskoppeln der ver stärkten, ausgewählten Eingangslaserpulsen 5i‘, 52*. Dabei weist der Verstärker 8 eine verstärkungsfreie Mindestzeitspanne Tmin, die durch den für eine Mindestver stärkung 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 Mindest zeitspanne Tmin beruht auf der Tatsache, dass nach einer Pulsverstärkung die In version 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 nichtlinea ren Prozessen im aktiven Medium, welche Pulsformänderungen hervorrufen oder thermische Effekte an den optischen Elementen des Verstärkers 8 verursachen). Die verstärkten Eingangslaserpulse 5T, 52' kommen am Ausgang 3 zu den Zeit punkten ti, t2 als verstärkte Ausgangslaserpulse 2i, 22 an. Bevorzugt beträgt die Höchstzeitspanne Tmax ein Vielfaches von Tmin, und besonders bevorzugt ist Tmax = 2*Tmin. The laser system 1 comprises an optical selection device (pulse picker) 6, for example in the form of an input-side AOM (acousto-optical modulator) or EOM (electro-optical modulator), for targeted selection or passage and possibly for targeted reduction of the pulse energy of some of the input laser pulses 5. The selected input laser pulses 5 i, 52 are allowed to pass without being deflected by the pulse picker 6, while the unselected input laser pulses 5 are decoupled by the pulse picker 6 and directed onto an absorber 7. The laser system 1 further comprises an optical amplifier 8, e.g. in the form of a pumped optical amplifier fiber, for amplifying the selected input laser pulses 5i, 52 and an optical decoupling unit (decoupler) 9, e.g. in the form of an output-side AOM or EOM, for decoupling the amplified, selected input laser pulses 5i ', 52 *. The amplifier 8 has a gain-free minimum time span Tmin, which is predetermined by the inversion structure required for a minimum gain in the amplifier 8, and a maximum time span Tmax, which is predetermined by the inversion structure required for a maximum allowable gain in the amplifier 8. The minimum time period Tmin is based on the fact that, after a pulse amplification, the inversion in the amplification medium of the amplifier 8 first has to be built up again in order to ensure pulse-to-pulse stability. The maximum time span Tmax prevents excessively long pulse pauses and thus excessively large amplifications, which lead to undesired pulse peaks (e.g. to pulse peaks that could damage the optical elements of the amplifier 8, or to non-linear processes in the active medium, which cause changes in the pulse shape or thermal effects on the cause optical elements of the amplifier 8). The amplified input laser pulses 5T, 52 'arrive at the output 3 at times ti, t2 as amplified output laser pulses 2i, 22. The maximum time span Tmax is preferably a multiple of Tmin, and particularly preferably Tmax = 2 * Tmin.
Zwischen dem Auskoppler 9 und dem Ausgang 3 ist optional noch eine Kompres sionseinheit 20 zur Pulskompression der verstärkten Eingangslaserpulse 5i‘, 52 , z.B. in Form eines Gitterkompressors, angeordnet. Zwischen der optischen Aus wahleinrichtung 6 und dem Verstärker 8 kann optional noch eine Pulsstreckein richtung, z.B. in Form eines als Faser-Bragg Gitter ausgebildeten Faserabschnitts, angeordnet sein. A compression unit 20 for pulse compression of the amplified input laser pulses 5i, 52, e.g. in the form of a grating compressor, is optionally arranged between the decoupler 9 and the output 3. A pulse stretching device, e.g. in the form of a fiber section designed as a fiber Bragg grating, can optionally be arranged between the optical selection device 6 and the amplifier 8.
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 2\, 22 zu individuell einstell baren Zeitpunkten ti, t2 anfordert. In einem in Fig. 1b gezeigten Grundbetriebsmodus steuert die Steuereinheit 10 den Pulspicker 6 mit solch einer Grundbetriebsfrequenz fG (Grundtakt), welche ein Vielfaches der Eingangsfrequenz fo ist, an, dass der zeitliche Pulsabstand AtG zwi schen zwei aufeinanderfolgenden, ausgewählten Eingangslaserpulsen 5i, 5i+i min destens der Mindestzeitspanne Tmin und höchstens der Höchstzeitspanne Tmax entspricht (Tmin < AtG < Tmax). Die ausgewählten Eingangspulse 5i, 5M 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 Grundbetriebs frequenz fG angesteuert, so dass am Ausgang 3 verstärkte Ausgangslaserpulse 2i, 2i+i , welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulseigen schaften aufweisen, mit der Grundbetriebsfrequenz fG bzw. im Grundtakt (z.B. 5 ps) zu den Zeitpunkten ti, ti+i ankommen. The laser system 1 further comprises a control unit 10 which controls the pulse picker 6 and the decoupler 9 in accordance with a user request 11, which requests amplified output laser pulses 2 \, 22 at the output 3 at individually adjustable times ti, t2. In a basic operating mode shown in Fig. 1b, the control unit 10 controls the pulse picker 6 with such a basic operating frequency fG (basic clock), which is a multiple of the input frequency fo, that the temporal pulse interval AtG between two successive, selected input laser pulses 5i, 5i + i corresponds to at least the minimum time span Tmin and at most the maximum time span Tmax (Tmin <AtG <Tmax). The selected input pulses 5i, 5M are thus repeated with the basic operating frequency fG, which is preferably in the range between 1 kHz and 100 MHz. The decoupler 9 is also controlled with the basic operating frequency fG, so that at the output 3 amplified output laser pulses 2i, 2i + i, which each have the same pulse energy and the same pulse properties over time, with the basic operating frequency fG or in the basic cycle (e.g. 5 ps ) arrive at times ti, ti + i.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Lasersystems 1 in einem in Fig. 1a ge zeigten Opferbetriebsmodus beschrieben. In diesem Opferbetriebsmodus werden von der Anwenderanforderung 11 am Ausgang 3 zwei verstärkte Ausgangslaser pulse 2i, 22 mit der gleichen Pulsenergie und den gleichen zeitlichen Pulseigen schaften zu zwei Zeitpunkten ti, t2 angefordert, deren zeitlicher Pulsabstand At größer als der Pulsabstand AtG, insbesondere größer als die HöchstzeitspanneThe mode of operation of the laser system 1 in a sacrificial operating mode shown in FIG. 1a is described below. In this sacrificial operating mode, the user request 11 at output 3 requests two amplified output laser pulses 2i, 22 with the same pulse energy and the same temporal pulse properties at two points in time ti, t2, whose pulse interval At is greater than the pulse interval AtG, in particular greater than that Maximum time span
Tmax, ISt (At > AtG ÖZW. At > Tmax). Tmax, ISt (At> AtG ÖZW. At> Tmax).
Die Steuereinheit 10 steuert den Pulspicker 6 zeitlich derart an, dass aus den Ein gangslaserpulsen 5 nur diejenigen zwei durchgelassen werden, die am Ausgang 3 zu den jeweils angeforderten Zeitpunkten ti, t2 ankommen. Da der Pulsabstand At zwischen den beiden zu verstärkenden Eingangslaserpulsen 5i, 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 ausgewähl ten Eingangslaserpulse 5i, 52 mindestens ein weiterer, ggf. energiereduzierter Ein gangslaserpuls 5 als Opferlaserpuls 12 eingefügt, der von dem zweiten zu verstär kenden Eingangspuls 52 um mindestens die Mindestzeitspanne Tmin und um höchstens die Höchstzeitspanne Tmax beabstandet ist. Diese Vorlaufzeitspanne ist in Fig. 1a mit Atv bezeichnet (Tmin < Atv ^ Tmax). Die Pulsenergie des Opferlaser pulses 12 kann durch entsprechend zeitgesteuertes Teilauskoppeln des zugrunde liegenden Eingangslaserpulses 5 am Pulspicker 6 beliebig reduziert werden. Die beiden ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52 und der Opferlaserpuls 12 werden mittels des Verstärkers 8 zu den verstärkten Eingangslaserpulsen 5i‘, 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‘i, 5‘2 durchgelassen werden und dass der verstärkte Opfer laserpuls 12' ausgekoppelt und auf einen Absorber 13 gelenkt wird. Die beiden verstärkten Eingangslaserpulse 5‘i, 5‘2 kommen dann zu den Zeitpunkten ti, t2 am Ausgang 3 an. Dabei sind die Vorlaufzeitspanne Atv und die Pulsenergie des Op ferlaserpulses 12 derart aufeinander abgestimmt, dass der zweite verstärkte Aus gangslaserpuls 22 die gleiche Pulsenergie wie die verstärkten Ausgangslaserpulse 2i, 2 des Grundbetriebsmodus aufweist. Dabei gilt: Je kürzer die Vorlaufzeit spanne Atv gewählt wird, desto geringer muss die Pulsenergie des Opferlaserpul ses 12 gewählt sein, wie dies in Fig. 1a durch einen in seiner Pulsenergie redu zierten Opferlaserpuls 12 gestrichelt dargestellt ist. Prinzipiell gibt es also für den Opferlaserpuls 12 unzählig viele Wertepaare von Vorlaufzeitspannen Atv und Pul senergien, um eine vorgegebene Pulsenergie des zweiten verstärkten Ausgangs laserpulses 22 zu erreichen. The control unit 10 controls the pulse picker 6 in terms of time in such a way that only those two of the input laser pulses 5 that arrive at the output 3 at the respectively requested times t 1, t 2 are allowed to pass. Since the pulse spacing At between the two input laser pulses 5i, 52 to be amplified is greater than the maximum time span Tmax, the inversion built up in the amplifier 8 would be greater than permissible. Therefore, the control unit 10 inserts at least one further, possibly energy-reduced, input laser pulse 5 as a sacrificial laser pulse 12 into the pulse sequence of the selected input laser pulses 5i, 52, the second input pulse 52 to be amplified by at least the minimum time period Tmin and at most the maximum time period Tmax is spaced. This lead time is denoted by Atv in FIG. 1a (Tmin <Atv ^ Tmax). The pulse energy of the sacrificial laser pulse 12 can be reduced as desired by appropriately time-controlled partial decoupling of the underlying input laser pulse 5 at the pulse picker 6. The two selected input laser pulses 5i, 52 and the sacrificial laser pulse 12 are amplified by means of the amplifier 8 to form the amplified input laser pulses 5i ', 52' and to form the amplified sacrificial laser pulse 12 '. The decoupler 9 is timed by the control unit 10 such that only the two amplified input laser pulses 5'i, 5'2 are allowed through and that the amplified sacrificial laser pulse 12 'is decoupled and directed onto an absorber 13. The two amplified input laser pulses 5'i, 5'2 then arrive at the output 3 at times ti, t2. The lead time Atv and the pulse energy of the victim laser pulse 12 are coordinated in such a way that the second amplified output laser pulse 22 has the same pulse energy as the amplified output laser pulses 2i, 2 of the basic operating mode. The following applies: the shorter the lead time Atv is selected, the lower the pulse energy of the sacrificial laser pulse 12 must be selected, as shown in dashed lines in FIG. 1a by a sacrificial laser pulse 12 with reduced pulse energy. In principle, there are therefore innumerable pairs of values of lead times Atv and pulse energies for the sacrificial laser pulse 12 in order to achieve a predetermined pulse energy of the second amplified output laser pulse 22.
Erfindungsgemäß wurde nun für den Fall, dass im Verstärker 8 Nichtlinearitäten auftreten, festgestellt, dass die für die vorgegebene Pulsenergie des zweiten ver stärkten Ausgangslaserpulses 22 möglichen Wertepaare von Vorlaufzeitspannen Atv und Pulsenergien des Opferlaserpulses 12 zu unterschiedlichen zeitlichen Pulseigenschaften, insbesondere zu unterschiedlichen Pulsbreiten, des zweiten verstärkten Ausgangslaserpulses 22 führen. Erfindungsgemäß sind daher die Vor laufzeitspanne Atv und die Pulsenergie des Opferlaserpulses 12 zusätzlich derart aufeinander abgestimmt, dass der zweite verstärkte Ausgangslaserpuls 22 die glei chen zeitlichen Pulseigenschaften wie die verstärkten Ausgangslaserpulse 2i, 2i+i des Grundbetriebsmodus aufweist. Im Ergebnis werden am Ausgang 3 sowohl im Grundbetriebsmodus als auch im Opferbetriebsmodus verstärkte Ausgangslaser pulse 2i, 2i+i, 2i‘, 22' mit der gleichen Pulsenergie und den gleichen zeitlichen Puls eigenschaften 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. Um die Erfindung zu verdeutlich zeigt Fig. 2a den über die Faserlänge aufgetrage nen Inversionsverlauf des als optische Verstärkerfaser ausgeführten optischen Verstärkers 8, kurz bevor der zu verstärkende Eingangslaserpuls 52 in die Verstär kerfaser eingekoppelt wird, und zwar für einen erfindungsgemäß eingestellten Op ferbetriebsmodus A und für einen nicht-erfindungsgemäß eingestellten Opferbe triebsmodus B. Für den erfindungsgemäß eingestellten Opferbetriebsmodus A ist der Inversionsverlauf im Optimalfall identisch zum Inversionsverlauf im Grundbe triebsmodus (o). Der zu verstärkende Eingangslaserpuls 52 wird in das in Fig. 1a linke Faserende ein- und aus dem rechten Faserende als verstärkter Ausgangsla serpuls 5i‘, 52' ausgekoppelt. Im gezeigten Beispiel wird die Verstärkerfaser über das rechte Faserende optisch gepumpt und der nicht-erfindungsgemäß eingestell ten Opferlaserpuls 12 hat einen kürzeren zeitlichen Abstand zum verstärkende Eingangslaserpuls 52 als der erfindungsgemäß eingestellte Opferlaserpuls 12.According to the invention, in the event that nonlinearities occur in the amplifier 8, it has now been established that the possible value pairs of lead times Atv and pulse energies of the sacrificial laser pulse 12 for the predetermined pulse energy of the second amplified output laser pulse 22 at different temporal pulse properties, in particular at different pulse widths, of the second amplified output laser pulse 22 lead. According to the invention, the lead time period Atv and the pulse energy of the sacrificial laser pulse 12 are therefore additionally coordinated with one another in such a way that the second amplified output laser pulse 22 has the same temporal pulse properties as the amplified output laser pulses 2i, 2i + i of the basic operating mode. As a result, amplified output laser pulses 2i, 2i + i, 2i ', 22' with the same pulse energy and the same temporal pulse properties are generated at output 3 both in the basic operating mode and in the sacrificial operating mode. The method described works solely through the time control of the pulse picker 6 and, if time control, also of the decoupler 9 by the control unit 10, ie it is not regulated. In order to illustrate the invention, Fig. 2a shows the inversion curve applied over the fiber length of the optical amplifier 8, which is designed as an optical amplifier fiber, shortly before the input laser pulse 52 to be amplified is coupled into the amplifier fiber, specifically for an operating mode A set according to the invention and for a victim operating mode B not set according to the invention. For the victim operating mode A set according to the invention, the inversion curve is ideally identical to the inversion curve in the basic operating mode (o). The input laser pulse 52 to be amplified is coupled into the fiber end on the left in FIG. 1a and out of the right fiber end as an amplified output laser pulse 5i ', 52'. In the example shown, the amplifier fiber is optically pumped via the right fiber end and the sacrificial laser pulse 12 not set according to the invention has a shorter time interval to the amplifying input laser pulse 52 than the sacrificial laser pulse 12 set according to the invention.
Dies führt im Opferbetriebsmodus B im Vergleich zum Opferbetriebsmodus A zu längerem optischen Pumpen zwischen den Opferlaserpuls 12 und dem Eingangs laserpuls 5i 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 be sitzt, muss daher für den dargestellten Opferbetriebsmodus B die Pulsenergie des Opferlaserpulses im Vergleich zum Opferbetriebsmodus A reduziert werden. In the sacrificial operating mode B, this leads to longer optical pumping between the sacrificial laser pulse 12 and the input laser pulse 5i and thus to a higher inversion, especially at the left fiber end, compared to the sacrificial operating mode A. So that the input laser pulse 52 to be amplified has the same pulse energy after 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.
Durch die geringe Pulsenergie wird der Opferlaserpuls 12 am linken Faserende weniger verstärkt und damit die Inversion geringfügiger abgebaut. Am rechten Fa serende ist der Abbau der Inversion vergleichbar, da der Opferlaserpuls 12 zuvor in der Verstärkerfaser verstärkt wurde. Da die verbleibende Zeitdauer für das opti sche Pumpen zwischen dem Opferlaserpuls 12 und dem Eingangslaserpuls 52 im Opferbetriebsmodus B kleiner ist als im Opferbetriebsmodus A ist, wird die Inver sion 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. Fig. 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 Fig. 2b erkennbar, weist der Opferbetriebsmodus B einen entlang der Verstärker faser 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 2i (im Grundbetriebsmodus) und 22 (im Opferbe triebsmodus 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 da gegen sind die Pulsenergie und der zeitliche Abstand Atv des Opferlaserpulses 12 zum nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpuls 52 derart eingestellt, dass der verstärkte Ausgangslaserpuls 22 nicht nur die gleiche Pulsenergie, son dern auch die gleichen zeitlichen Pulseigenschaften (z.B. Pulsbreite) wie die ver stärkten Ausgangslaserpulse 2i, 2i+i des Grundbetriebsmodus aufweist. Due to the low pulse energy, the sacrificial laser pulse 12 is less amplified at the left fiber end and the inversion is thus reduced to a lesser extent. At the right end of the fiber, the reduction of the inversion is comparable, since the sacrificial laser pulse 12 was previously amplified in the amplifier fiber. Since the remaining time for the optical pumping between the sacrificial laser pulse 12 and the input laser pulse 52 in the sacrificial operating mode B is less than in the sacrificial operating mode A, the inversion along the amplifier fiber is less built up before the input laser pulse 52 is amplified. This leads to the fact that in the depicted sacrificial operating mode B, with a shorter time interval between the sacrificial laser pulse 12 and the input laser pulse 52 to be amplified, the inversion is greater at the left fiber end and smaller at the right fiber end than in the sacrificial operating mode A. 2b shows the course of the pulse energy corresponding to the inversion course for the input laser pulse 52. For both sacrificial operating modes A, B, the pulse energy of the amplified input laser pulse 52 at the right fiber end is the same. As can be seen from FIG. 2b, 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 higher intensities and thus more self-phase modulation occur in victim operating mode B than in victim operating mode A. The temporal pulse properties are changed by self-phase modulation. In the case of a CPA (chirped-pulse amplification) system 20, the pulse duration of pulse 2i (in basic operating mode) and 22 (in sacrificial operating mode B) then differ 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, the pulse energy and the time interval Atv of the sacrificial laser pulse 12 to the subsequent input laser pulse 52 to be amplified are set in such a way that the amplified output laser pulse 22 not only has the same pulse energy, but also the same temporal pulse properties (e.g. pulse width) as the ver amplified output laser pulses 2i, 2i + i of the basic operating mode.
Wie in Fig. 2c für Kompressionseinheit 20, eingestellt auf minimale Pulsdauer für den Eingangslaserpuls 5i, gezeigt, weist der verstärkte Eingangslaserpuls 52 im Opferbetriebsmodus A nach der Pulskompression eine geringere Pulsbreite WA, die der Pulsbreite der verstärkten Ausgangslaserpulse 2i, 2i+i des Grundbetriebs modus entspricht, als im Opferbetriebsmodus B (Pulsbreite WB) auf. As shown in Fig. 2c for compression unit 20, set to the minimum pulse duration for the input laser pulse 5i, the amplified input laser pulse 52 in the sacrificial operating mode A after the pulse compression has a smaller pulse width WA that is the pulse width of the amplified output laser pulses 2i, 2i + i of the basic operating mode corresponds to than in the victim operating mode B (pulse width WB).
Von Fig. 1 unterscheidet sich das in Fig. 3 gezeigte Lasersystem 1 dadurch, dass hier von der Steuereinheit 10 mindestens ein Opferlaserburst 14, bestehend aus mehreren, hier lediglich beispielhaft vier, energiereduzierten benachbarten Ein gangslaserpulsen 15-1-154, ausgewählt wird, der dann im optischen Verstärker 8 zu einem Opferlaserburst 14‘, bestehend aus den verstärkten, energiereduzierten Eingangslaserpulsen 15I‘-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 Fig. 4 gezeigt, eine Frequenzkonversions einrichtung 16 mit nachgeschaltetem frequenzselektivem Filter 17 aufweist. Die für die Frequenzkonversion erforderliche Mindestpulsleistung liegt unterhalb der Maxi malleistung der verstärkten Eingangslaserpulse 5i‘, 52, aber oberhalb der Maxi malleistung der verstärkten, energiereduzierten Eingangslaserpulse 15I‘-154 , so dass nur die verstärkten Eingangslaserpulse 5i‘, 52, aber nicht die verstärkten, energiereduzierten Eingangslaserpulsen 1 5I ‘-1 54 , frequenzkonvertiert werden. Mittels des frequenzselektiven Filters 17 werden die nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Ausgangslaserpulse 1 5 154 aus der Folge von frequenzkonvertier ten, verstärkten Ausgangslaserpulsen 5i“, 52“ ausgekoppelt, die dann am Aus gang 3 zu den vorgegebenen Zeitpunkten ti, t2 ankommen. Das beschriebene Verfahren funktioniert allein durch die zeitliche Ansteuerung des Pulspickers 6 durch die Steuereinheit 10, d.h., es wird nicht geregelt. The laser system 1 shown in FIG. 3 differs from FIG. 1 in that the control unit 10 selects at least one sacrificial laser burst 14, consisting of several, here only by way of example four, energy-reduced adjacent input laser pulses 15-1-154, which is then amplified in the optical amplifier 8 to form a sacrificial laser burst 14 ', consisting of the amplified, energy-reduced input laser pulses 15I'-154'. The amplified sacrificial laser burst 14 ′ is decoupled by means of the decoupler 9, which can either be designed as an AOM or EOM or, as shown in FIG. 4, has a frequency conversion device 16 with a frequency-selective filter 17 connected downstream. The for The minimum pulse power required for frequency conversion is below the maximum power of the amplified input laser pulses 5i ', 52, but above the maximum power of the amplified, energy-reduced input laser pulses 15I'-154, so that only the amplified input laser pulses 5i', 52, but not the amplified, energy-reduced input laser pulses 1 5I '-1 54, can be frequency converted. By means of the frequency-selective filter 17, the non-frequency-converted, amplified output laser pulses 1 5 154 are decoupled from the sequence of frequency-converted, amplified output laser pulses 5i ", 52", which then arrive at output 3 at the specified times ti, t2. The method described functions solely through the timing of the pulse picker 6 being controlled by the control unit 10, ie it is not regulated.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Erzeugen mindestens zweier verstärkter Ausgangslaser pulse (2i, 22), welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitli chen Pulseigenschaften aufweisen, an einem Ausgang (3) zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten (ti, t2), wobei aus einer Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen (5), welche mit einer Eingangsfrequenz (fo) repetiert werden, diejenigen Eingangslaser pulse (5i, 52), die am Ausgang (3) jeweils zu den vorgegebenen Zeitpunk ten (ti, t2) oder am nächsten zu den vorgegebenen Zeitpunkten ankommen, ausgewählt werden und die ausgewählten Eingangslaserpulse (5i, 52) mit tels eines optischen Verstärkers (8), der eine vorgegebene, verstärkungs freie Mindestzeitspanne (Tmin) und eine vorgegebene, verstärkungsfreie Höchstzeitspanne (Tmax) aufweist, verstärkt werden, wobei in einem Grundbetriebsmodus, bei dem der zeitliche Pulsabstand (Ate) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, ausgewählten Eingangslaser pulsen (5i, 5i+i) mindestens der Mindestzeitspanne (Tmin) und höchstens der Höchstzeitspanne (Tmax) entspricht, die ausgewählten Eingangslaserpulse (5i, 5i+i) mit einer Grundbetriebsfrequenz (fü) repetiert werden, wobei in einem Opferbetriebsmodus, bei dem der zeitliche Pulsabstand (At) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpul sen (5i, 52) größer als der zeitliche Abstand (AtG) bei der Grundbetriebsfre quenz (fü), insbesondere größer als die Höchstzeitspanne (Tmax), ist, vor dem nachfolgenden der beiden aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpulse (5i, 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 (5i, 52) eingefügt wird und der verstärkte Opferlaser puls (12‘; 14‘) vor dem Ausgang (3) aus der Pulsfolge der verstärkten Ein gangslaserpulse (5T, 52') ausgekoppelt wird, und wobei im Opferbetriebsmodus die Pulsenergie und der zeitliche Abstand (Atv) des Opferlaserpulses (12, 14) zum nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpuls (52) derart eingestellt werden, dass der verstärkte Aus gangslaserpuls (22) die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pul seigenschaften wie die verstärkten Ausgangslaserpulse (2i, 2i+i) des Grund betriebsmodus aufweist. 1. A method for generating at least two amplified output laser pulses (2i, 22), which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties, at an output (3) at individually specified times (ti, t2), with a pulse sequence of same input laser pulses (5), which are repeated with an input frequency (fo), those input laser pulses (5i, 52) that arrive at the output (3) at the specified time points (ti, t2) or the closest to the specified times , are selected and the selected input laser pulses (5i, 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), wherein in a basic operating mode, in which the temporal pulse interval (Ate) between two consecutive, selected input lasers pulse (5i, 5i + i) at least the minimum time period (Tmin) and at most the maximum period of time (Tmax), the selected input laser pulses (5i, 5i + i) are repeated with a basic operating frequency (fü), in a sacrificial operating mode in which the temporal pulse interval (At) between two successive, to be amplified Input laser pulses (5i, 52) greater than the time interval (AtG) at the basic operating frequency (fü), in particular greater than the maximum time span (Tmax), is at least before the following of the two successive input laser pulses (5i, 52) to be amplified a sacrificial laser pulse (12; 14), which is separated from the subsequent input pulse (52) to be amplified by at most the maximum time span (Tmax), is inserted into the pulse sequence of the selected input laser pulses (5i, 52) and the amplified sacrificial laser pulse (12 ';14') is in front the output (3) is decoupled from the pulse train of the amplified A input laser pulses (5T, 52 '), and wherein in the sacrificial operating mode the pulse energy and the time interval (Atv) of the sacrificial laser pulse (12, 14) to 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 + i) of the basic operating mode.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einer der Ein gangslaserpulse (5) als ein Opferlaserpuls (12) in die Pulsfolge der ausge wählten Eingangslaserpulse (5i, 52) eingefügt wird. 2. The method 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 (5i, 52).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere benachbarte, in ihrer Pulsenergie reduzierte Eingangslaserpulse (15i-154) als ein Opferlaserburst (14) in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangsla serpulse (5i, 52) eingefügt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that several adjacent input laser pulses (15i-154) reduced in their pulse energy are inserted as a sacrificial laser burst (14) in the pulse sequence of the selected input laser pulses (5i, 52).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur die ver stärkten Eingangslaserpulse (5i‘, 52') frequenzkonvertiert werden und dass die nicht-frequenzkonvertierten, verstärkten Opferlaserbursts (14‘) mittels eines frequenzselektiven Filters (17) aus der Folge von frequenzkonvertier ten, verstärkten Eingangslaserpulsen (5i “, 52“) ausgekoppelt werden. 4. The method according to claim 3, characterized in that only the amplified input laser pulses (5i ', 52') are frequency-converted and that the non-frequency-converted, amplified sacrificial laser bursts (14 ') by means of a frequency-selective filter (17) from the sequence of frequency converters th, amplified input laser pulses (5i ", 52") can be decoupled.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkten Opferlaserpulse (12‘) oder die verstärkten Opferlaser bursts (14‘) mittels einer ansteuerbaren optischen Auskoppeleinheit (9) aus der Folge von verstärkten Eingangslaserpulsen (5i‘, 52') ausgekoppelt wer den. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the amplified sacrificial laser pulses (12 ') or the amplified sacrificial laser bursts (14') by means of a controllable optical decoupling unit (9) from the sequence of amplified input laser pulses (5i ', 52 ') are decoupled.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass aus der Pulsfolge von gleichen Eingangslaserpulsen (5) mehrere benachbarte Eingangslaserpulse jeweils als ein Laserburst ausge wählt werden, der am Ausgang (3) jeweils als verstärkter Ausgangslaser burst ankommt. 6. The method according to any 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.
7. Lasersystem (1) zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse (2i, 22), welche jeweils die gleiche Pulsenergie und die gleichen zeitlichen Pulsei genschaften, insbesondere die gleiche Pulsbreite, aufweisen, an einem Ausgang (3) zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten (ti, t2), mit einer Pulsquelle (4) zum Erzeugen von gleichen Eingangslaserpulsen (5), welche mit einer Eingangsfrequenz (fo) repetiert werden, mit einer Auswahleinheit (6) zum Auswahlen einiger der Eingangslaser pulse (5) und zum Reduzieren der Pulsenergie von ausgewählten Ein gangslaserpulsen (5), mit einem optischen Verstärker (8) zum Verstärken der ausgewählten Ein gangslaserpulse (5i, 52), der eine vorgegebene, verstärkungsfreie Mindest zeitspanne (Tmin) und eine vorgegebene, verstärkungsfreie Höchstzeit spanne (Tmax) aufweist, mit einer Auskoppeleinheit (9) zum Auskoppeln von verstärkten Eingangsla serpulsen (5i‘, 52'), und mit einer Steuereinheit (10), die programmiert ist, zumindest die Aus wahleinheit (6), insbesondere die Auswahleinheit (6) und die Auskoppelein heit (9), gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zeitlich anzusteuern. 7. Laser system (1) for generating amplified output laser pulses (2i, 22), which each have the same pulse energy and the same temporal pulse properties, in particular the same pulse width, at an output (3) at individually specified times (ti, t2) , with a pulse source (4) for generating the same input laser pulses (5), which are repeated with an input frequency (fo), 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 (5i, 52), which has a predetermined, amplification-free minimum time span (Tmin) and a predetermined, amplification-free maximum time span (Tmax), with a decoupling unit (9 ) for decoupling of amplified input laser pulses (5i ', 52'), and with a control unit (10) which is programmed, at least the selection unit (6), in particular Change the selection unit (6) and the decoupling unit (9) to be controlled in terms of time according to the method according to one of the preceding claims.
8. Lasersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus wahleinheit (6) einen zeitlich ansteuerbaren AOM oder EOM aufweist. 8. Laser system according to claim 7, characterized in that the selection unit (6) has a time-controllable AOM or EOM.
9. Lasersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, die Aus koppeleinheit (9) einen zeitlich ansteuerbaren AOM oder EOM aufweist. 9. Laser system according to claim 7 or 8, characterized in that the coupling unit (9) has a time-controllable AOM or EOM.
10. Lasersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeleinheit (9) eine Frequenzkonversionseinrichtung (16) zum Frequenzkonvertieren von verstärkten Eingangslaserpulsen (5i‘, 52'), deren Pulsenergie jeweils oberhalb der für Frequenzkonversion erforderli chen Mindestpulsenergie der Frequenzkonversionseinrichtung (16) liegt, und einen frequenzselektiven Filter (17) zum Auskoppeln von nicht-fre- quenzkonvertierten, verstärkten Eingangslaserpulsen (15i‘-154') aufweist. 10. Laser system according to one of claims 7 to 9, characterized in that the decoupling unit (9) has a frequency conversion device (16) for frequency converting amplified input laser pulses (5i ', 52'), the pulse energy of which is above the minimum pulse energy of the frequency conversion device required for frequency conversion (16) and has a frequency-selective filter (17) for decoupling non-frequency-converted, amplified input laser pulses (15i'-154 ').
11. Lasersystem nach einem der Ansprüche 7 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Verstärker (8) mindestens eine optische Verstärkerfaser aufweist. 11. Laser system according to one of claims 7 to 10, characterized in that the optical amplifier (8) has at least one optical amplifier fiber.
12. Steuerungsprogrammprodukt, welches Codemittel aufweist, die zum Durch führen aller Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 an gepasst sind, wenn das Programm auf einer Steuereinheit (10) eines Laser systems (1) abläuft. 12. Control program product which has code means which are adapted to carry out all steps of the method according to one of claims 1 to 6 when the program runs on a control unit (10) of a laser system (1).
PCT/EP2021/057538 2020-03-26 2021-03-24 Method and laser system for generating amplified pulse-on-demand output laser pulses, and associated computer program product WO2021191258A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020203928.3A DE102020203928A1 (en) 2020-03-26 2020-03-26 Method and laser system for generating amplified pulse on demand output laser pulses and associated computer program product
DE102020203928.3 2020-03-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021191258A1 true WO2021191258A1 (en) 2021-09-30

Family

ID=75302544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/057538 WO2021191258A1 (en) 2020-03-26 2021-03-24 Method and laser system for generating amplified pulse-on-demand output laser pulses, and associated computer program product

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020203928A1 (en)
WO (1) WO2021191258A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140050235A1 (en) * 2010-11-24 2014-02-20 Fianum, Ltd. Optical Systems
DE102014017568A1 (en) * 2014-11-30 2016-06-02 Edgewave Gmbh Freely triggerable laser arrangement of master oscillator and power amplifier
DE102017210272B3 (en) 2017-06-20 2018-11-08 Trumpf Laser Gmbh Method and laser system for generating amplified pulses on demand output laser pulses
DE102018200811A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-18 Trumpf Laser Gmbh Method and laser system for generating amplified pulses on demand output laser pulses

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3042654B1 (en) 2015-10-19 2018-02-16 Amplitude Systemes PULSED LASER SYSTEM MODULARLY TEMPORALLY IN CADENCE AND / OR AMPLITUDE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140050235A1 (en) * 2010-11-24 2014-02-20 Fianum, Ltd. Optical Systems
DE102014017568A1 (en) * 2014-11-30 2016-06-02 Edgewave Gmbh Freely triggerable laser arrangement of master oscillator and power amplifier
DE102017210272B3 (en) 2017-06-20 2018-11-08 Trumpf Laser Gmbh Method and laser system for generating amplified pulses on demand output laser pulses
DE102018200811A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-18 Trumpf Laser Gmbh Method and laser system for generating amplified pulses on demand output laser pulses

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020203928A1 (en) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016124087B3 (en) Generation of laser pulses in a burst mode
DE102017210272B3 (en) Method and laser system for generating amplified pulses on demand output laser pulses
EP2537216B1 (en) Laser amplification system and method for generating retrievable laser pulses
EP3063590B1 (en) Apparatus and method for producing short radiation pulses
EP3741013B1 (en) Method and laser system for generating amplified pulse-on-demand output laser pulses
DE102006023601A9 (en) laser system
WO2017134078A1 (en) Device and method for generating laser pulses
EP2019462B1 (en) Detection of the occurrence of multiple pulses in a LD pumped soliton laser
DE2842049A1 (en) LASER
EP3064992B1 (en) Optical system and method
WO2021191258A1 (en) Method and laser system for generating amplified pulse-on-demand output laser pulses, and associated computer program product
EP4104261A1 (en) Method for amplifying an ultrashort laser pulse and method for designing an amplification system
EP0373357B1 (en) Method and device to control an externally excited DC motor
DE60111937T2 (en) CONVERSION OF ELECTRICAL IMPULSES USING OPTICAL DELAY ELEMENTS
EP1422795A2 (en) Laser system combining several laser beams
WO2016128341A1 (en) Method and system for generating pulsed laser radiation
EP1775806B1 (en) Method for the production of temporal rectangular ultra-short pulses
EP2807710B1 (en) Device for generating light pulses
WO2014086834A1 (en) Method and apparatus for the synthesis of electromagnetic radiation
WO2009087072A1 (en) Quality-switched laser
DE102020122731A1 (en) Short-pulse laser system and method for generating laser pulses
EP2583363A1 (en) Laser system having spectral filtration
WO2024013094A1 (en) Passively mode-locked fiber oscillator, laser device, and non-linear cpa-amplification system comprising such a fiber oscillator
WO2022171675A1 (en) System for detecting pulse duration fluctuations of laser pulses and method for generating laser pulses
DE102008049085A1 (en) Laser and method for generating pulsed laser radiation

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21715529

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21715529

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1