A. Das Konzept der Ultrakurzpulslaser
Ultrakurzpulslaser sind üblicherweise modengekoppelte Laser, die ultrakurze Pulse emittieren, beispielsweise Pulse mit einer Dauer von Femtosekunden oder Pikosekunden. Eine genauere Bezeichnung wäre „Ultrakurzpulslaser“. Ultrakurzpulslaser sind nahezu modengekoppelte Laser, können aber durch den Gain-Switching-Effekt ebenfalls ultrakurze Pulse erzeugen.
B. Der Typ des Ultrakurzpulslasers
1. Titan-Saphir-Laser, meist modengekoppelt mit Kerr-Linsen, können Pulse von nur etwa 5 fs Dauer erzeugen. Ihre durchschnittliche Ausgangsleistung beträgt typischerweise einige hundert Milliwatt, bei Pulswiederholraten von beispielsweise 80 MHz und einer Pulsdauer von wenigen zehn Femtosekunden oder weniger, was zu einer extrem hohen Spitzenleistung führt. Titan-Saphir-Laser benötigen jedoch Pumplicht von einigen Grünlichtlasern, was sie komplexer und teurer macht.
2. Es gibt verschiedene diodengepumpte Laser, beispielsweise auf Basis von Ytterbium-dotierten (Kristall oder Glas) oder Chrom-dotierten Laserkristallen, die üblicherweise die passive SESAM-Modenkopplung nutzen. Obwohl die Pulsdauer diodengepumpter Laser nicht so kurz ist wie die von Titan-Saphir-Lasern, können diodengepumpte Laser einen weiten Parameterbereich hinsichtlich Pulsdauer, Pulswiederholrate und Durchschnittsleistung abdecken (siehe unten).
3. Faserlaser auf Basis von mit Seltenerdelementen dotierten Glasfasern können auch passiv modengekoppelt werden, beispielsweise durch nichtlineare Polarisationsrotation oder SESAM. Sie sind hinsichtlich der Durchschnittsleistung, insbesondere der Spitzenleistung, stärker eingeschränkt als Bulk-Laser, lassen sich aber problemlos mit Faserverstärkern kombinieren. Der Artikel über modengekoppelte Faserlaser enthält weitere Einzelheiten.
(4) Modengekoppelte Diodenlaser können als integrierte Bauelemente oder als Diodenlaser mit externem Resonator ausgeführt sein und aktiv, passiv oder gemischt modengekoppelt sein. Typischerweise arbeiten modengekoppelte Diodenlaser mit einer hohen Pulswiederholrate (mehrere tausend Megahertz) bei moderater 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.
Veröffentlichungszeit: 20. Juni 2023