Regenerativer Verstärker zur Erzeugung von Laserpulsen mit individuell einstellbarer Pulsdauer oder Pulswellenlänge

Durch den Einsatz geeigneter Elemente wird es nun möglich, die Wechselwirkung der Laserpulse mit den Resonator-Elementen für jeden Umlauf der Pulse gezielt ein- und auszuschalten. So können Eigenschaften wie Dauer, Leistung oder Wellenlänge des Laserpulses nun für jeden einzelnen Puls in diskreten, feinen Stufen gewählt werden.

Regenerative Laserverstärker werden in der industriellen Lasermaterialbearbeitung für zahlreiche unterschiedliche Herstellungsprozesse wie z. B. Schweißen, Schneiden, Löten, Abtragen, Bohren und Oberflächenbehandlung eingesetzt.

Regenerative Laserverstärker werden verwendet, um die kurzen Laserpulse eines Seedlasers, die eine niedrige Leistung haben, zu verstärken. Die Verstärkung der Seedpulse erfolgt innerhalb eines Resonators, in den das Seedlicht eingekoppelt wird. Dort durchläuft es ein Verstärkermedium und wird dann als verstärkter Laser­puls aus dem Resonator wieder ausgekoppelt. Das Aus­koppeln erfolgt beispielsweise mit einer Pockels-Zelle. Hierbei sind die Eigenschaften der Pulse für alle Pulse im Wesentlichen gleich.

Am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart wurde ein Konzept eines regenerativen Laserverstärkers entwickelt, bei dem in den Resonator des Verstärkers ein oder mehrere dispersive Elemente oder Frequenz-konversionselemente eingebaut sind. Es ist dabei möglich die Wechselwirkung der Laserpulse mit den optischen Elementen für jeden Umlauf der Pulse im Resonator gezielt ein- und auszuschalten. Somit wird für jeden einzelnen Puls die Einstellung seiner Eigenschaften individuell in diskreten, feinen Stufen ermöglicht. Als Schaltelement kann die zum Ein- und Auskoppeln der Seedpulse in den Resonator bereits vorhandene Pockels-Zelle verwendet werden. Entscheidend ist die Steuerung der Zeitpunkte für das Schalten der Pockels-Zelle.
Durch die Änderung der Laserfrequenz oder der Pulsdauer und damit auch der Leistung der Pulse werden neue Nutzungs­möglichkeiten für den regenerativen Laser eröffnet.

• Variable Pulsdauer im fs- bis ns-Bereich für jeden einzelnen Puls individuell einstellbar bei konstanter Pulsenergie
• Variable Einstellung der Laserfrequenz individuell einstellbar für jeden einzelnen Puls
• Ohne mechanische Komponenten

Mit dem erfindungsgemäßen regenerativen Laserver­stärker können nun Eigenschaften wie Pulsdauer, Leistung oder Wellenlänge des Laserpulses individuell und sogar für jeden einzelnen Laserpuls eingestellt werden, was enorme Vorteile für unterschiedlichste Verfahren mit sich bringt.