Was ist ein ultraschneller Laser?

A. Das Konzept der ultraschnellen Laser

Unter Ultrakurzpulslasern versteht man in der Regel modengekoppelte Laser, die ultrakurze Impulse emittieren, beispielsweise Impulse mit einer Dauer von Femtosekunden oder Pikosekunden. Ein genauerer Name wäre Ultrakurzpulslaser. Ultrakurzpulslaser sind nahezu modengekoppelte Laser, der Verstärkungsumschalteffekt kann jedoch auch ultrakurze Pulse erzeugen.

B. Der Typ des ultraschnellen Lasers

1. Ti-Saphir-Laser, normalerweise modengekoppelte Kerr-Linsenlaser, können Impulse mit einer Dauer von nur etwa 5 fs erzeugen. Ihre durchschnittliche Ausgangsleistung beträgt typischerweise einige hundert Milliwatt, mit Impulswiederholungsraten von beispielsweise 80 MHz und mehreren zehn Femtosekunden oder weniger und Impulsdauern von einigen zehn Femtosekunden oder weniger, was zu einer extrem hohen Spitzenleistung führt. Allerdings erfordern Titan-Saphir-Laser das Pumplicht einiger Grünlichtlaser, was sie komplexer und teurer macht.

2. Es gibt verschiedene diodengepumpte Laser, die beispielsweise auf Ytterbium-dotierten (Kristall oder Glas) oder Chrom-dotierten Laserkristallen basieren und in der Regel die passive Modenkopplung SESAM verwenden. Obwohl die Pulsdauer diodengepumpter Laser nicht so kurz ist wie die Pulsdauer von Titan-Saphir-Lasern, können diodengepumpte Laser einen weiten Parameterbereich hinsichtlich Pulsdauer, Pulswiederholungsrate und mittlerer Leistung abdecken (siehe unten). .

3. Faserlaser, die auf mit Seltenerdelementen dotierten Glasfasern basieren, können auch passiv modengekoppelt sein, beispielsweise durch nichtlineare Polarisationsrotation oder SESAM. Sie sind hinsichtlich der Durchschnittsleistung, insbesondere der Spitzenleistung, begrenzter als Massenlaser, können aber bequem mit Faserverstärkern kombiniert werden. Weitere Einzelheiten finden Sie im Artikel über modengekoppelte Faserlaser.

(4) Modengekoppelte Diodenlaser können integrierte Geräte oder Diodenlaser mit externem Hohlraum sein und können aktiv, passiv oder gemischt modengekoppelt sein. Typischerweise arbeiten modengekoppelte Diodenlaser mit einer hohen Pulswiederholungsrate (mehrere tausend Megahertz) bei mäßiger Pulsenergie.

Ultraschnelle Laseroszillatoren können Teil ultraschneller Lasersysteme sein, die auch einen ultraschnellen Verstärker (z. B. einen Glasfaserverstärker) enthalten können, um die Spitzenleistung und die durchschnittliche Ausgangsleistung zu erhöhen.