A. Das Konzept der ultraschnellen Laser
Ultrakurzpulslaser sind im Allgemeinen modengekoppelte Laser, die ultrakurze Pulse emittieren, beispielsweise im Femtosekunden- oder Pikosekundenbereich. Eine präzisere Bezeichnung wäre Ultrakurzpulslaser. Ultrakurzpulslaser sind nahezu modengekoppelte Laser, jedoch können durch Verstärkungsumschaltung ebenfalls ultrakurze Pulse erzeugt werden.
B. Die Art des ultraschnellen Lasers
1. Titan-Saphir-Laser, üblicherweise mittels Kerr-Linse modengekoppelt, können Pulse mit einer Dauer von nur etwa 5 fs erzeugen. Ihre mittlere Ausgangsleistung liegt typischerweise bei einigen hundert Milliwatt, mit Pulsfolgefrequenzen von beispielsweise 80 MHz und Pulsdauern im Bereich von wenigen zehn Femtosekunden oder weniger, was zu einer extrem hohen Spitzenleistung führt. Allerdings benötigen Titan-Saphir-Laser Pumplicht von Grünlichtlasern, was sie komplexer und teurer macht.
2. Es gibt verschiedene diodengepumpte Laser, die beispielsweise auf Ytterbium-dotierten (Kristallen oder Gläsern) oder Chrom-dotierten Laserkristallen basieren und üblicherweise die passive Modenkopplung mittels SESAM nutzen. Obwohl die Pulsdauer diodengepumpter Laser nicht so kurz ist wie die von Titan-Saphir-Lasern, decken sie hinsichtlich Pulsdauer, Pulsfolgefrequenz und mittlerer Leistung einen weiten Parameterbereich ab (siehe unten).
3. Faserlaser auf Basis von mit Seltenerdelementen dotierten Glasfasern können auch passiv modengekoppelt werden, beispielsweise durch nichtlineare Polarisationsrotation oder SESAM. Ihre mittlere Leistung, insbesondere die Spitzenleistung, ist im Vergleich zu Festkörperlasern geringer, sie lassen sich jedoch gut mit Faserverstärkern kombinieren. Weitere Details finden sich im Artikel über modengekoppelte Faserlaser.
(4) Modengekoppelte Diodenlaser können als integrierte Bauelemente oder als Diodenlaser mit externem Resonator ausgeführt sein und aktiv, passiv oder gemischt modengekoppelt arbeiten. Typischerweise arbeiten modengekoppelte Diodenlaser mit einer hohen Pulsfolgefrequenz (mehrere tausend Megahertz) bei moderater Pulsenergie.
Ultrakurzpulslaser-Oszillatoren können Bestandteil von Ultrakurzpulslasersystemen sein, die auch einen Ultrakurzpulslaserverstärker (z. B. einen faseroptischen Verstärker) zur Steigerung der Spitzenleistung und der durchschnittlichen Ausgangsleistung umfassen können.
Veröffentlichungsdatum: 20. Juni 2023