Die vorliegende Erfindung betrifft Laserverstärkersysteme, insbesondere zur Erzeugung von Hochleistungslaserpulsen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum dynamischen Seeden eines Laser- Verstärkersystems, wie beispielsweise eines Faserlaserverstärkersystems.

Bei der Verstärkung von Pulsen in Laserverstärkersystemen können Leistungen erreicht werden, die aufgrund von Sättigung der Verstärkung zu einer Pulsformveränderung führen können. Beispielsweise kann sich die Pulsform eines Nanosekunden- Pulses während der Verstärkung in einem Faserlaserver- Stärkersystem mit einem hohen Verstärkungsfaktor verändern, wenn das Faserlaserverstärkersystem ausreichend nahe oder oberhalb der Sättigung betrieben wird. Pulsformänderungen können das Erreichen einer durch den Anwender gewünschten Pulsform erschweren oder im Extremfall auch eine Zerstörung optischer Komponenten wie einer Faser durch zu hohe Pulsspitzenleistung nach sich ziehen. Es ist bekannt, dass über eine Kompensation in der Seed-Pulsform eine definierte Pulsform am Ausgang eines Laserverstärkersystems insbesondere bei hohen Ausgangsleistungen zu erreichen ist. Die Kompensation in der Seed-Pulsform kann über die Ansteuerung eines Seed-Lasers vorgenommen werden. Z.B. kann die Bestromung eines als Seed-Laser wirkenden Diodenlasers (hierin auch als Seed- Diode bezeichnet) variiert werden. Die erreichbare Dynamik beim Ansteuern einer Seed-Diode wird nach unten beispielweise durch das Erreichen der Laserschwelle begrenzt. Nach oben wird eine Maximalamplitude z.B. durch eine Zerstörschwelle der Halbleiterstruktur und/oder durch thermische Effekte in der Halbleiterstruktur der zugrunde liegenden Laserdiodenstruktur limitiert. Ferner kann eine Pulsformung, z.B. eine Pulsbeschneidung, mit einem Regeleingriff z.B. zwischen zwei Stufen einer Verstärkerkette mittels z.B. akusto- optischen Modulatoren (AOM, AOD, AOTF,...), elektro-optische Modulatoren (EOM, Pockels-Zellen,...) oder mechanischen Schaltern vorgenommen werden. Die Beschneidung der Pulse findet oftmals spät in einer Verstärkerkette statt, wodurch hohe Leistungsverluste entstehen können.

Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pulsformung eines Seed- Laserpulses bereitzustellen, die eine effiziente Verstärkung ermöglicht.

Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Laserverstärkersystem nach Anspruch 1 , durch ein Laserverstärkersystem nach Anspruch 5, durch ein Verfahren zum Seeden einer Verstärkungskette nach Anspruch 16 und durch ein Verfahren zum Seeden einer Verstärkungskette nach Anspruch 18. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einem Aspekt umfasst ein Laserverstärkersystem eine Seed-Laserpulsquelleneinheit zum Bereitstellen von mindestens zwei Seed-Pulsfolgen für eine nachfolgende Verstärkung, wobei Seed-Pulse der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen eine jeweilige Seed-Pulsdauer und eine innerhalb eines Bereichs während der jeweiligen Seed-Pulsdauer variierende und in ihrem Verlauf einstellbare Seed- Amplitude aufweisen. Ferner umfasst ein Laserverstärkersystem mindestens eine Verstärkerstufe zur Verstärkung der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen und zur Ausgabe einer Ausgangspulsfolge mit Ausgangspulsen, die eine Ausgangspulsdauer aufweisen. Die mindestens zwei Seed-Pulsfolgen werden derart in die Verstärkerstufe eingekoppelt, dass ein Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses der Ausgangspulsfolge auf Beiträge von mindestens zwei Seed-Pulsen, die jeweils einer der mindestens zwei Seed- Pulsfolgen zugeordnet sind, zurückgeht. In einem weiteren Aspekt umfasst ein Laserverstärkersystem eine Seed-Laserpulsquelleneinheit zum Bereitstellen von mindestens zwei Seed-Pulsfolgen für eine nachfolgende Verstärkung, wobei Seed- Pulse der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen eine jeweilige Seed-Pulsdauer und eine innerhalb eines Bereichs während der jeweiligen Seed-Pulsdauer variierende und in ihrem Verlauf einstellbare Seed- Amplitude aufweisen. Ferner umfasst das Laserverstärkersystem eine Verstärkungskette, die eine Se- quenz von mindestens zwei optisch in Reihe gekoppelten Verstärkerstufen umfasst, wobei die Verstärkung in den Verstärkerstufen sequentiell unter Ausbildung von den Verstärkerstufen zugeordneten Zwischenpulsen erfolgt und die Verstärkungskette eine Ausgangspulsfolge mit eine Ausgangspulsdauer aufweisenden Ausgangspulsen ausgibt, wobei ein Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses der Ausgangspulsfolge auf Beiträge von mindestens zwei Seed-Pulsen, die jeweils einer der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen zugeordnet sind, zurückgeht.

In einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Erzeugen einer Folge von verstärkten Ausgangspulsen die folgenden Schritte auf: Bereitstellen von mindestens zwei Seed-Pulsfolgen für eine nachfolgende Verstärkung, wobei Seed- Pulse der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen jeweils eine Seed- Pulsdauer und eine innerhalb eines Bereichs während der Seed-Pulsdauer variierende und in ihrem

Verlauf einstellbare Seed- Amplitude aufweisen, und Verstärken der Seed-Pulse in einer Verstärkerstufe, so dass sich eine Ausgangspulsfolge mit eine Ausgangspulsdauer aufweisenden Ausgangspulsen ergibt, wobei die mindestens zwei Seed-Pulsfolgen derart in die Verstärkerstufe eingekoppelt werden, dass ein Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses der Ausgangspulsfolge auf Beiträge von mindestens zwei Seed-Pulsen, die jeweils einer der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen zugeordnet sind, zurückgeht.

In einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Erzeugen einer Folge von verstärkten Ausgangspulsen die folgenden Schritte auf: Bereitstellen von mindestens zwei Seed-Pulsfolgen für eine nachfolgende Verstärkung, wobei Seed-Pulse der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen jeweils eine Seed- Pulsdauer und eine innerhalb eines Bereichs während der Seed-Pulsdauer variierende und in ihrem Verlauf einstellbare Seed- Amplitude aufweisen, und Verstärken der Seed-Pulse in sequentiell angeordneten Verstärkerstufen unter Ausbildung von den Verstärkerstufen zugeordneten Zwischenpulsen, so dass sich eine Ausgangspulsfolge mit eine Ausgangspulsdauer aufweisenden Ausgangspulsen ergibt, wobei ein Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses der Ausgangspulsfolge auf Beiträge von mindestens zwei Seed-Pulsen, die jeweils einer der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen zugeordnet sind, zurückgeht.

In einigen Ausführungsformen kann die Seed-Laserpulsquelleneinheit zum Bereitstellen von mindestens zwei zu verstärkenden Teil-Seed-Pulsfolgen ausgebildet sein, deren Teilpulse eine Teilpulsdauer aufweisen. Die Seed-Laserpulsquelleneinheit umfasst z.B. mindestens eine Laserpulsquelle wie z.B. eine einstellbar bestrombare Laserdiode. Mindestens eine der Teilpulsdauern kann kürzer sein als eine Ausgangspulsdauer der Ausgangspulse. Jeweils eine der mindestens zwei zu verstärkenden Teil-Seed- Pulsfolgen kann einen der mindestens zwei Beiträge von mindestens zwei Seed-Pulsen liefern und die mindestens zwei Beiträge können gemeinsam einer der Verstärkerstufen zur Ausbildung eines der Zwischenpulse zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Laserverstärkersystem, und insbesondere die Ansteuerung der Seed-Laserpulsquelleneinheit, derart ausgebildet sein, dass die mindestens zwei Seed-Pulse, die zu dem Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses beitragen, zeitlich zueinander beabstandet sind, zeitlich aneinander anschließen oder zeitlich überlappen. In einigen Ausführungsformen kann das Laserverstärkersystem, und insbesondere die Ansteuerung der Seed-Laserpulsquelleneinheit, derart ausgebildet sein, dass die mindestens zwei Seed-Pulse, die zu dem Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses beitragen, zeitlich voneinander beabstandet sind, zeitlich aneinander anschließen oder zeitlich überlappen. So können Seed-Pulse z.B. mit einem Zeitversatz, der kleiner ist als die Seed-Pulsdauer, voneinander beabstandet sein. Ferner kann das Laserver- Stärkersystem, und insbesondere die Ansteuerung der Seed-Laserpulsquelleneinheit, derart ausgebildet sein, dass mindestens ein Seed-Pulse, der zu dem Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses beiträgt, bezüglich eines Zwischenpulses zeitlich beabstandet ist, zeitlich an diesen anschließt oder zeitlich mit diesem überlappt. So kann z.B. der mindestens eine Seed-Pulse mit einem Zeitversatz, der kleiner ist als die Seed-Pulsdauer (T), vom Zwischenpuls beabstandet sein.

Ferner kann ein zeitliches Segment der Ausgangspulse auf mindestens eine Seed-Laserpulsquelle zurückgehen, deren Seed-Pulse alle Verstärkerstufen der Verstärkungskette durchlaufen haben. Alternative oder zusätzlich können die zu dem Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses beitragenden Seed- Pulse einer der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen zu verstärkende Teilpulse einer Teil-Seed-Pulsfolge darstellen, deren Teilpulsdauer kürzer als die Ausgangspulsdauer der Ausgangspulse ist. In einigen Weiterbildungen kann das Laserverstärkersystem eine optische Verzögerungseinheit zum Erzeugen eines Laserpuls-Zeitversatzes zwischen Pulsen, die zu dem Amplitudenverlauf eines Ausgangspulses beitragen, insbesondere Seed-Pulsen oder Teilpulsen, eine Aufteileinheit zur Aufteilung eines Laserpulses in zwei oder mehr Teilpulse, eine Kombiniereinheit zum Kombinieren der Teilpulse, wie z.B. einem X:(100-X)-(Faser-)Kombinierer, und/oder eine Abschwächeinheit zum Reduzieren der Amplitude von Laserpulsen, Teilpulsen und/oder Zwischenpulsen aufweisen. Die optische Verzögerungseinheit kann z.B. einen Laserpuls-Zeitversatz zwischen einem Seed-Puls einer der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen und einem Zwischenpuls oder zwischen Seed-Pulsen unterschiedlicher der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen erzeugen

In einigen Weiterbildungen kann das Laserverstärkersystem mindestens eine pulsformende Vorrichtung zur Änderung der Amplitude eines der Zwischenpulse aufweisen. Die pulsformende Vorrichtung kann insbesondere als zwischen zwei benachbarten Verstärkerstufen angeordnete Amplitudenänderungseinheit, beispielsweise als akusto-optischer Modulator oder elektro-optischer Modulator, ausge- bildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine pulsformenden Vorrichtung im Anschluss an die Verstärkung zur Änderung der Amplitude der Ausgangspulse der Ausgangspulsfolge vorgesehen sein.

In einigen Ausführungsformen kann die Seed-Laserpulsquelleneinheit mindestens eine Laserpulsquelle in Form einer einstellbar bestrombaren Laserdiode, und optional für jede der mindestens zwei Seed- Pulsfolgen eine eigene Laserpulsquelle, aufweisen.

In einigen Ausführungsformen kann das Laserverstärkersystem ferner eine Ansteuerungseinheit umfassen, die zum Einstellen der Seed-Pulsform, insbesondere zum Ansteuern einer Seed-Quelle, einer Kombiniereinheit und/oder einer pulsformenden Vorrichtung, ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Ansteuerungseinheit dazu ausgebildet sein, den Seed-Pulsverlauf aus einem Zielpulsverlauf, insbesondere einem Ziel-Amplitudenverlauf eines der Ausgangspulse, abzuleiten und die Seed-Pulsform, insbesondere die Beiträge von den mindestens zwei Seed-Pulsen und/oder die Beschneidung der Amplitude mindestens eines der zugehörigen Zwischenpulse, entsprechend einzustellen. Ferner kann die Ansteuerungseinheit dazu ausgebildet sein, die pulsformende Vorrichtung bei der Materialbearbeitung, insbesondere bei der Strahlführung um eine gekrümmte Bahn, zur Reduzierung der Ausgangspulse in der Intensität anzusteuern.

In einigen Ausführungsformen der Verfahren kann ein Amplitudenverlauf eines der Ausgangspulse ferner auf eine Beschneidung der Amplitude mindestens eines Seed-Pulses/Zwischenpulses zurückgehen. Ferner können die Amplitudenverläufe der Seed-Pulse und optional die Beschneidung der Amplitude mindestens eines zugehörigen Zwischenpulses derart aufeinander angepasst werden, dass ein Dy- namikumfang nach der Verstärkung zur Verfügung steht der größer ist als der Dynamikumfang eines einzelnen Seed-Pulses.

In einigen Ausführungsformen der Verfahren kann mindestens eine Seed-Pulsfolge derart in die Verstärkerstufe eingekoppelt werden und optional kann mindestens eine Seed-Pulsfolge derart in eine nachfolgende Verstärkerstufe eingekoppelt werden, dass sich ein zu verstärkender Zwischenpuls ausbildet, dessen Amplitudenverlauf auf Beiträge von mindestens zwei Seed- Pulsen, die jeweils einer der mindestens zwei Seed-Pulsfolgen zugeordnet sind, zurückgeht.

Die hierin vorgeschlagenen pulsformenden Eingriffe an mehreren Stellen in einem Laserverstärkersystem ermöglichen einen hohen Dynamikumfang, der das Erreichen einer Zielpulsform am Ausgang des Laserverstärkersystems, insbesondere am Ende einer Verstärkerkette mit hoher Verstärkung, ermöglichen kann.

Im Gegensatz zu einer rein zeitlichen Pulsformung zwischen zwei Stufen, welches grundsätzlich voraussetzt, dass ein signifikanter Leistungsanteil des Pulses gedämpft wird und somit verloren geht, kann das hierin offenbarte hochdynamische Seeden von (z.B. Faser-) Lasern prinzipiell zumindest teilweise verlustfrei und deutlich effizienter sein sowie einen erhöhten Dynamikumfang ermöglichen. So kann eine Kombination der hierin offenbarten Konzepte mit bekannten Technologien eine Pulskontrolle in bisher nicht erreichtem Umfang ermöglichen.

Hierin wird meist beispielhaft von (Laser-) Pulsen gesprochen. Dabei kann ein Puls unter anderem als „Burst-Puls" eine Burstpulsfolge umfassen. Entsprechend umfasst ein Puls unter seiner Pulseinhüllenden die Burstpulsfolge. Ferner umfasst eine Seed-Pulsfolge allgemein einen oder mehrere Pulse.

Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lasersystems mit mehreren Verstärkerstufen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer für eine hohe Verstärkung gewünschte

Seed-Pulsform mit hoher Amplitudendynamik,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer real beispielsweise mit einer Laserdiode und Diodenstrommodulation erreichbaren Pulsform,

Fig. 4A und Fig. 4B schematische Darstellungen von mittels Teilpuls-Kombination erreichbaren

Pulsformen, Fig. 5 eine schematische Darstellung eines kaskadierten Teilpuls-basierten Seed-

Konzepts mit mehreren Eingriffsorten in einem Laserverstärkersystem,

Fig. 6 und Fig. 7 schematische Darstellungen zur Teilpuls-Kombination zur Seed-Puls-

Erzeugung,

Fig. 8 eine schematische Darstellung zur Teilpuls-Erzeugung und Teilpuls-

Kombination basierend auf einer einzigen Laserpulsquelle,

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erreichen der gewünschten Zielpulsform mittels Amplitudenbeschneidung an mehreren Eingriffsorten in einem Laserverstärkersystem und

Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung einer Amplitudenbeschneidung.

Hierin offenbarte Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass eine Pulsbeschneidung am Ende eines Verstärkungsvorgangs ineffizient sein kann, da je nach Pulsform ein hoher Leistungsanteil durch die Pulsformung verloren gehen kann. Ferner ist eine dabei ausgekoppelte hohe (Verlust-) Leistung sicher, und damit aufwendig, abzuführen. Ferner kann eine Modulation von Laserpulsen bei sehr hohen Leistungen technisch nur schwer umzusetzen sein.

Die hierin offenbarten Aspekte basieren ferner zum Teil auf der Erkenntnis, dass eine große (exponen- tielle) Verstärkung es erforderlich machen kann, die Pulsform (eines Einzelpulses oder einer Burst- Pulsfolge) in einem Verstärkungsvorgang mit einer hohen Dynamik zu kontrollieren. Für eine Pulsformung mit hoher Dynamik können pulsformende Eingriffe vorgenommen werden, die die Form eines der Verstärkung zugrundeliegenden Pulses an einen stufenförmigen Verstärkungsvorgang anpassen. Dabei können die formenden Eingriffe an mindestens zwei verschiedenen Stellen innerhalb einer Verstärkerkette und/oder mittels zwei oder mehr unterschiedlicher Ansätze vorgenommen werden. Ausgangspunkt ist jeweils eine Pulsformung eines Seed-Pulses einer Seed-Laserpulsquelle. Dieser erste formende Eingriff stellt Seed- Pulse in einer Seed-Pulsfolge bereit, die eine Seed-Pulsdauer und eine innerhalb eines Bereichs während der Seed-Pulsdauer variierende und in ihrem Verlauf einstellbare Seed-Amplitude aufweisen. Diese kann z.B. durch eine einstellbare, beispielsweise ansteigende, Bestromung einer (Seed-) Laserdiode erfolgen. Allgemein kann der Seed-Puls als Einzelpuls oder als Burst-Pulsfolge ausgebildet sein.

Da die Dynamik der Seed-Laserpulsquelle, im obigen Beispiel auf den Bereich, in dem die

Bestromung vorgenommen werden kann, aufgrund der bereits angesprochenen Laserschwelle und Maximalamplitude einer Seed-Diode limitiert ist, wird hierin vorgeschlagen, mit einem zweiten formenden Eingriff (allgemein mit weiteren formenden Eingriffen) die Grenze in der Kontrolle des Dy- namikumfangs der Pulsamplitude eines Seed-Pulses zu erweitern. Im jeweiligen Einzelfall können die formenden Eingriffe über analytische Modelle wie die Frantz-Nodvik-Gleichung oder andere numerische Ansätze simuliert und die formenden Eingriffe entsprechend angepasst werden. Zusätzlich oder alternativ können die formenden Eingriffe durch Messen von Pulsparametern und entsprechende iterative Verbesserungen der Eingriffe vorgenommen werden.

In einigen Ausführungsformen kann ein einzelner Ausgangspuls eines Laserverstärkersystems auf mehrere (direkt aneinander anschließende und sich überlappende) Teilpulse (als Einzelpuls oder als Burst- Pulsfolge) zurückgehen. Dabei können zur weiteren Erhöhung der Dynamik die Teilpulse überdies an unterschiedlichen Stellen der Verstärkerkette, z.B. zwischen benachbarten Verstärkerstufen, injiziert werden. Alternativ oder ergänzend kann ferner zwischen verschiedenen Verstärkerstufen eine Amplitudenanpassung vorgenommen werden. Dadurch können die Gesamtleistungsverluste minimiert bzw. zumindest reduziert werden.

In einigen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen kann z.B. ein Puls durch Modulation des Stroms einer Laserdiode vorgeformt werden. Vor der nachfolgenden Verstärkerstufe und/oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verstärkerstufen kann der Puls (als Einzelpuls oder als Burst- Pulsfolge) ferner durch einen optischen Modulator geformt werden. Hierdurch werden Pulsdeformationen, die während des Verstärkungsvorgangs beispielsweise aufgrund der Sättigung der Verstärkung entstehen, vorkompensiert oder zwischenkorrigiert. Da derartige Eingriffe in einem niedrigen Leis- tungsbereich des Verstärkungsvorgangs erfolgen, sind sie von geringeren Verlusten begleitet.

Die oben angesprochenen und z.B. auf der Frantz-Nodvik-Gleichung basierenden analytischen Modelle können es erlauben, mit Blick auf die gewünschte Zielpulsform oder in Kenntnis vorgenommener Parameteränderungen im Lasersystem Seed-Pulsformen, evtl. speziell benötigte Kombination mehrerer Teil-Pulse und/oder das Beschneiden der Amplitude zu bestimmen und einzustellen. Derartige Regelungskonzepte können ferner mittels einer die Ansteuerung von z.B. involvierten Seed-Dioden durchführenden Steuerungseinheit während des Betriebs eines Lasersystems insbesondere in Echtzeit oder bei der Einstellung eines Betriebsmodus vorgenommen werden. Viele Anwendungen von Kurzpulslasern beispielsweise im Nano- und Pikosekundenbereich können von einer derartigen Kontrolle über die Pulsform am Ausgang eines Lasersystems oder einer Verstärkerstufe profitieren. Nachfolgend werden verschiedene Maßnahmen zur Pulsformung beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein mehrstufiges Laserverstärkersystem 1 mit einer Seed-Laserpulsquelleneinheit 3, einer Verstärkungskette 5 und einer (optionalen) Endverstärkerstufe 7. Die verschiedenen Einheiten und deren Komponenten können beispielsweise über Faserkoppler/Combiner (als Beispiel einer Faser- spezifischen (Puls-) Kombiniereinheit 9A), Faserspleißabschnitte 9B, Transportfaserabschnitte (beispielhaft zwischen den Einheiten/Komponenten durch Linien 9C angedeutet) und/oder Freistrahlabschnitte 9D miteinander verbunden sein. Obwohl die nachfolgend beschriebene Verstärkungskette 5 beispielhaft primär auf Faserlaser- Verstärkerstufen basiert, können Laserverstärkerstufen allgemein u.a. (Rod-typ) Faser-, Stab-, Slab- und/oder Scheibenlaserverstärkerstufen umfassen.

Die Seed-Laserpulsquelleneinheit 3 umfasst eine oder mehrere Seed-Laser 3A, 3B, 3C (Seed-Quellen) zum Bereitstellen von mindestens einer Seed-Pulsfolge mit Seed-Pulsen 3' für eine nachfolgende Verstärkung. Beispielhaft werden in Fig. 1 drei Seed-Laser gezeigt. Beispiele für Seed-Laser umfassen DFB-, DBR- oder Fabry-Perot-Laserdioden sowie modengekoppelte Ultrakurzpuls (UKP)-Laser oder Microchiplaser. Ferner umfasst die Seed-Laserpulsquelleneinheit 3 eine (Dioden-) Ansteuerungsemheit 1 1 zum Einstellen der Seed-Pulsform(en). Die Ansteuerungseinheit 1 1 ist über punktiert dargestellte Steuerungsverbindungen mit den beispielsweise drei Seed-Lasern 3A, 3B, 3C verbunden. Die Steuerung kann beispielsweise die Modulation des Stroms (d.h. die Bestromung) der Seed-Diode(n) an die nachfolgende Verstärkung anpassen. Ferner kann die Seed-Leistung einer oder mehrerer Seed- Laser 3A, 3B, 3C mit einer Abschwächeinheit eingestellt werden. Beispielhaft ist eine

Abschwächeinheit 4 im Strahlengang des Seed-Lasers 3B schematisch eingezeichnet und mit der Ansteuerungseinheit 1 1 verbunden. Ferner kann die Ansteuerungseinheit 1 1 allgemein an eine Anpassung von Parametern der Seed-Laserpulsquelleneinheit 3 (allgemein des Laserverstärkersystems 1) auf eine spezifische Anwendung des erzeugten Laserstrahls vornehmen.

Die Verstärkungskette 5 kann z.B. eine Sequenz von Faserverstärkerstufen 5A, 5B umfassen, die beispielsweise als gleichläufig oder gegenläufig gepumpte, kern- oder mantelgepumpte Faserverstärker ausgeführt sind. Beispielhaft ist in Fig. 1 eine Pumpdiode 6 gezeigt, welche in ihrer Leistung aufgeteilt und den Verstärkern 5A und 5B rückwärtspropagierend (gegenläufig) zugeführt wird. Die Ansteuerungseinheit 1 1 dient in diesem Beispiel auch zum Einstellen der Pumpdiode 6. In den Faserverstärkerstufen 5A, 5B wird der eingekoppelte Seed-Puls 3' sequentiell unter Ausbildung von den Faserverstärkerstufen 5A, 5B zugeordneten Zwischenpulsen 3" verstärkt bzw. für die Endverstärkerstufe 7 vorverstärkt. Zur Verdeutlichung, dass auch andere Verstärkersysteme als Verstärkerstufen verwendet wer- den können, ist beispielsweise eine Verstärkerstufe 5C nicht als Faserverstärkerstufe ausgebildet.

Die Verstärkungskette 5 kann ferner Modulatoren 13, 15 (z.B. Amplitudenmodulatoren wie akusto- optische Modulatoren oder elektro-optische Modulatoren oder spektrale Formungseinheiten wie räumliche Lichtmodulatoren (Spatial Light Modulator, SLM)) zur zusätzlichen zeitlichen oder spektralen Pulsformung oder zur Leistungsstabilisierung aufweisen. Eine oder mehrere Überwachungseinheiten 17 dienen ferner der Stabilisierung der Leistung und/oder der Überwachung der Pulsform. Die Modulatoren 13, 15 und die Überwachungseinheiten 17 werden beispielsweise ebenfalls von der Ansteue- rungseinheit 1 1 angesteuert bzw. geben Daten an diese aus. Durch die Leistungsüberwachung 17 können z.B. die Seed-Laser 3A, 3B, 3C (Seed-Leistung), die Pumpdiode 6 (Pumpleistung) sowie die Modulatoren 13, 15 (Amplitudenmodulation/spektrale Formung) mit dem Ziel der Stabilisierung oder Anpassung von der Ansteuerungseinheit 1 1 angesteuert werden.

Sich ergebende Ausgangspulse 5' der Verstärkungskette 5 können direkt beispielsweise für eine Materialbearbeitung eingesetzt werden. Alternativ können die sich ergebende Ausgangspulse 5' der Verstärkungskette 5 ferner als Seed-Pulse der Endverstärkerstufe 7 zur Erzeugung von Endverstärkerpulsen 7 zugeführt werden. Die Endverstärkerstufe 7 ist beispielsweise ein als Hauptverstärker ausgeleg- ter und in Fig. 1 schematisch angedeuteter Verstärker mit einem scheibenförmigen laseraktiven Medium.

Die derart verstärkten Endverstärkerpulse 7' oder aber auch die Ausgangspule 5' können z.B. in Werkzeugmaschinen zum Laserschneiden, Laserschweißen und zur Materialbearbeitung, wie z.B. zur Mik- romaterialbearbeitung, oder zur Frequenzkonversion eingesetzt werden. Sie können ferner auch für wissenschaftliche Zwecke, wie Pumpen von OPCPA, sowie in der Spektroskopie verwendet werden.

Die eingangs angesprochenen verstärkungsbedingten Pulsverformungen können in den in der Verstärkungskette 5 eingesetzten Fasern bei entsprechend hoher Verstärkung (und entsprechender Inversion) entstehen. Entsprechend kann sich die ursprüngliche Seed-Pulsform während der Verstärkung in den (Faser-) Verstärkerstufen 5A, 5B, 5C durch Sättigungseffekte verändern. Beispielsweise kann der vordere Teil des Seed-Pulses oder die ersten Pulse einer Burst-Pulsfolge eine deutlich erhöhte Verstärkung gegenüber dem hinteren Teil erfahren, wie in Fig. 1 bzgl. des Seed-Pulses 3' und des Zwischenpulses 3" schematisch angedeutet. Dabei ist in der beispielhaften Darstellung der Fig. 1 (sowie in den beispielhaften Darstellungen der Figuren 5 und 8) die Pulsform über die Ausbreitungsrichtung schematisch angedeutet, im Unterschied zur zeitlichen Darstellung in den Figuren 2 bis 4B.

Die Ansteuerungseinheit 1 1 kann gemäß der hierin offenbarten Konzepte zum Einstellen von Seed- Pulsform(en), insbesondere zum Ansteuern einer Seed-Quelle, einer Kombiniereinheit und/oder puls- formende Vorrichtung (15, 60), ausgebildet sein. Ferner kann die Ansteuerungseinheit 1 1 optional dazu ausgebildet sein, einen Seed-Pulsverlauf aus einem Zielpulsverlauf abzuleiten. Insbesondere kann ein Ziel- Amplitudenverlauf eines der Ausgangspulse abgeleitet werden. Entsprechend kann die Ansteuerungseinheit 1 1 die Seed-Pulsform(en), insbesondere die Beiträge von den mindestens zwei Seed- Pulsen und/oder die Beschneidung der Amplitude mindestens eines der zugehörigen Zwischenpulse einstellen. Die Ableitung kann z.B. auf den bereits angesprochenen Algorithmen basieren und gemessenen Leistungswerten basieren. Selbstverständlich kann eine Ansteuerungseinheit auch aus mehreren einzelnen Ansteuerungseinheiten aufgebaut sein. Es wird angemerkt, dass in einigen Verstärkerkonfigurationen die Auswirkung des Verstärkungsvorgangs auf die Pulsform im Wesentlichen vernachlässigbar sein kann, beispielsweise wenn die zuvor angesprochene Sättigung nicht erreicht wird. Dies kann z.B. in einem entsprechend ausgelegten Schei- benverstärker der Fall sein (wobei allgemein auch in einem Scheibenverstärker eine Pulsformänderung eintreten kann). In einem Fall mit vernachlässigbarer Pulsformänderung ist die Zielpulsform im Wesentlichen bereits die Ausgangspulsform der Verstärkungskette 5 und nicht erst die Pulsform nach der Endverstärkerstufe 7. Die Pulsform nach der Endverstärkerstufe 7 kann z.B. in ihrer Form nahezu identisch zur Ausgangspulsform der Verstärkungskette 5 sein, wenn auch intensitätsverstärkt. Bei- spielsweise kann sie nur Änderungen aufweisen, die für die nachfolgende Station z.B. eine Materialbearbeitungsvorrichtung vernachlässigbar sind. Dies ist bei der Festlegung der Zielpulsform und der entsprechenden Ansteuerung der Seed-Dioden und/oder Modulator(en) von der Ansteuerungseinheit 1 1 zu berücksichtigen. Beispielsweise kann ein - wie in Fig. 1 beispielhaft angedeuteter - Rechteckpuls mit Pulsdauern im Nano- oder Pikosekundenbereich als Zielpulsform für einen Laserbearbeitungsprozess benötigt werden. Andere Beispiele umfassen einen Plateau-Puls mit oder ohne ansteigender und/oder abfallender Flanke, allgemein trapezartige oder beliebige Pulsformen. Soll z.B. ein Rechteckpuls von ca. 250 ns Pulsdauer am Ende der Verstärkerkette 5 vorliegen, wird eine Seed-Pulsform benötigt, die die über- proportionale Verstärkung des vorderen Bereichs z.B. durch einen exponentiellen Amplitudenanstieg vorkompensiert.

In Fig. 2 ist ein exponentieller Anstieg der Amplitude A mit zunehmender Zeit t schematisch für einen „idealen" Seed-Puls (z.B. für einen Rechteckausgangspuls) mit einer Pulsdauer T dargestellt. Für einen derartigen Amplitudenanstieg wäre die Seed-Laserdiode mit einem z.B. exponentiell ansteigenden Strom zu betreiben.

Durch die eingangs erwähnte Laserschwelle und Maximalamplitude wird jedoch der Dynamikbereich einer Seed-Laserdiode zwischen minimalem und maximalem Strom (bzw. zwischen minimaler und maximaler Seed-Pulsamplitude) eingeschränkt.

In Fig. 3 ist beispielhaft ein realisierbarer Anstieg der Amplitude A eines Seed-Pulses mit der Zeit t schematisch für eine Laserdiode dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Laserschwelle der Laserdiode ein Plateau P mit niedriger Amplitude (knapp über der Laserschwelle) im vorderen Pulsteil ausbilden kann. Ferner wird eine einsetzbare Maximalamplitude Amax des Seed-Pulses z.B. durch eine

Zerstörschwelle der Halbleiterstruktur und/oder durch thermische Effekte in der Halbleiterstruktur der Laserdiode limitiert. Folglich stößt angesichts des realisierbaren Amplitudenanstiegs die Pulsformung an Grenzen des Dynamikbereichs der möglichen Ansteuerung der Laserdiode. Denn die eingangs angesprochene Modulation der Bestromung von Laserdioden reicht unter Umständen nicht dazu aus, ein Verformen der Seed- Pulse während des Verstärkungsvorgangs im Voraus derart zu kompensieren, dass sich die Zielpulsform nach der Verstärkung einstellt. Dies kann neben dem bereits genannten Fall, dass das Verstärkersystem über eine bzgl. einer Verformung zu hohe Verstärkung verfügt, auch dann eintreten, wenn die Zielpulsform selbst eine hohe (nicht vorkompensierbare) Dynamik aufweisen soll. Auch pulsformende Vorrichtungen wie z.B. ein AOM können in ihrem Dynamikbereich begrenzt sein.

Die hierin beschriebenen Konzepte können es erlauben, eine gewünschte Zielpulsform für einen z.B. nachfolgenden Laserbearbeitungsvorgang auch in derartigen Fällen, z.B. bei hohen Laserleistungen nach dem Verstärkungsvorgang, zu ermöglichen. Die vorgeschlagene Pulsformung mit hoher Dynamik erfolgt durch formende Eingriffe an mindestens zwei verschiedenen Stellen eines Verstärkungsvor- gangs. Neben einer Formung des Seed-Pulses - z.B. kann ein Puls durch Modulation des

Diodenstroms vorgeformt werden - wird mindestens ein weiterer formender Eingriff vorgenommen.

Der weitere formende Eingriff kann ferner das Konzept umfassen, dass ein zu verstärkender Seed-Puls aus mehreren Teilpulsen aufgebaut wird. Zum Beispiel können mehrere Teilpulse mit unterschiedli- chen (beispielsweise über die Abschwächeinheit 4 in Fig. 1 reduzierten) Dynamikumfängen eingesetzt werden. Als weiterer formender Eingriff können zusätzlich oder alternativ Teilpulse von Teil-Seed- Pulsfolgen an unterschiedlichen Stellen der Verstärkerkette 5 in den Verstärkungsprozess eingebracht werden. So kann beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, das Einbringen der Laserpulse des Seed- Lasers 3C vor der Faserverstärkerstufe 5B erfolgen. Alternativ oder ergänzend können Laserpulse nach einer Faserverstärkerstufe, z.B. nach der Faserverstärkerstufe 5B, eingebracht werden.

Eine Grundidee dabei ist, dass eine kaskadierte Anordnung von Teilpuls-Seed-Quellen für zeitlich aufeinander folgende Segmente eines Seed-Pulses zuständig ist, wobei die Pulsdauern der Segmente üblicherweise kürzer ist als die Pulsdauer der Ausgangspulse. Beispielsweise können im obigen Bei- spiel Teilpulse/Zwischenpulse mit Pulsdauern im Bereich von 10% bis 90% von z.B. 250 ns kombiniert werden. Allgemein können auch kürzere oder längere Pulsdauern von z.B. 50 ns oder 10 μ8 aus Teilpulse/Zwischenpulse kombiniert werden. Dabei können Teilpuls-Seed-Quellen jeweils als einzelne Seed-Diode ausgebildet sein (wie nachfolgend zur Vereinfachung der Beschreibung in den Figuren 5 bis 7 umgesetzt) oder auch auf eine gemeinsame (Ursprungs-) Seed-Diode zurückgehen (siehe Fig. 8). Allgemein basiert dann ein verstärkter Ausgangspuls entsprechend auf der Verstärkung von mindestens zwei Seed-Pulsen unterschiedlicher Seed-Pulsfolgen. Die Figuren 4A und 4B verdeutlichen den Teilpuls-Ansatz bei der Erzeugung von Pulsformen (eines Einzelpulses oder einer Pulseinhüllenden einer Burst- Pulsfolge) mit hoher Dynamik. Fig. 4A zeigt schematisch eine Überlagerung von Beiträgen von zwei Teilpulsen 21A, 21B (mit Teilpulsdauern TA, TB von z.B. jeweils ungefähr der halben Pulsdauer T), die jeweils einen wie in Fig. 3 gezeigten Ampli- tudenverlauf aufweisen, wobei die zugehörigen Amplitudenverläufe unterschiedliche Untergrenzen (Plateauamplituden) und Obergrenzen (Maximalamplituden) aufweisen. Der Teilpuls 21 A im niedrigeren Amplitudenbereich bildet im Wesentlichen ein zeitlich vorauslaufendes Segment des Seed-Pulses und der Teilpuls im höheren Amplitudenbereich bildet im Wesentlichen ein zeitlich nachfolgendes Segment des Seed-Pulses.

Kombiniert man immer mehr Teilpulse - z.B. zeigt Fig. 4B eine Kombination von vier Teilpulsen mit Teilpulsdauern Ti - kann man sich dem in Fig. 2 gezeigten„idealen" Amplitudenverlauf annähern. Im gezeigten Beispiel kontrolliert eine erste Teilpuls-Seed-Quelle die Amplitude eines ersten Teilpulses/Segments und eine N-te Teilpuls-Seed-Quelle kontrolliert die Amplitude eines N-ten Teilpul- ses/Segments. Dabei kann die zeitliche Dauer der N Segmente, d.h. der Teilpulsdauer der Teilpulse, (im Wesentlichen) gleich sein oder sie können sich zumindest teilweise unterscheiden.

Ferner können sich Beiträgen von Teilpuls-Seed-Quellen zeitlich überlagern. Beispielsweise kann eine erste Teilpuls-Seed-Quelle von Anfang bis Ende strahlen und eine zweite Teilpuls-Seed-Quelle wird ab einem einstellbaren Zeitpunkt zugeschaltet.

In einigen Ausführungsformen befinden sich, wie schon in Verbindung mit Fig. 1 gezeigt, die Teilpuls-Seed-Quellen an unterschiedlichen Positionen der Verstärkerkette 5. Dadurch kann die sequentiell erfolgende Verstärkung selbst zur Erhöhung der Dynamik der Pulsamplituden der Teilpuls- Seed-Quellen genutzt werden.

Die nachfolgenden Ausführungsformen sind beispielhaft für Seed-Dioden als Seed-Laser und Faserverstärkerstufen als Verstärkerstufe erläutert. Jedoch können auch andere, beispielsweise die bereits genannten, Arten von Seed-Lasern und Verstärkerstufen je nach Verstärkersystem eingesetzt werden.

Fig. 5 zeigt als weitere beispielhafte Ausführungsform eine über den Verstärkungsvorgang wiederholt nach mehreren (z.B. Faser-) Verstärkerstufen geseedete Verstärkerkette 20. Beispielhaft kontrolliert eine erste Seed-Diode 23A die Amplitude des (zeitlich) ersten Teilpulses einer Teil-Seed-Pulsfolge 23A', eine Seed-Diode 23B die des zweiten Teilpulses einer Teil-Seed-Pulsfolge 23B', ... und eine Seed-Diode 23N die des N-ten Teilpulses. Allgemein kann ein Seed-Laser einen oder mehrere nachfolgende Teilpulse mitkontrollieren. Nach der ersten Seed-Diode 23A befindet sich eine erste Verstärkerstufe 25A (beispielsweise eine Faserverstärkerstufe), in der der erste Teilpuls der Teil-Seed-Pulsfolge 23A' zur Verstärkung eingekoppelt wird. Der verstärkte erste Teilpuls/Zwischenpuls wird über einen Combiner

(Kombiniereinheit 9A) (z.B. im Freistrahl oder fasergekoppelt) mit dem zweiten (noch nicht verstärk- ten) Teilpuls der Teil-Seed-Pulsfolge 23B' zusammengeführt, so dass der resultierende Puls z.B. eine längere Pulsdauer (zum Beispiel die Summe der Pulsdauern des ersten und des zweiten Teilpulses) aufweist. Allgemein können die Teilpulse/Zwischenpulse zeitlich zueinander beabstandet, insbesondere mit einem Zeitversatz, der kleiner ist als die Seed-Pulsdauer, kombiniert werden, sich zeitlich aneinander anschließen oder sich zeitlich überlappen (ineinander übergehen).

Jedem Teilpuls kann ein Zeitbereich (beispielsweise ein Segment) des letztendlich die Verstärkerkette 5' verlassenden Ausgangspulses zugeordnet werden. Die hohe Dynamik einer solchen Zuordnung geht dabei auf die Nutzung der Sequenz von Verstärkerstufen 25 A, 25B,... 25N zurück. Hier sei angemerkt, dass die zeitliche Position eines Zeitbereichs (Segments) nicht der Position der zugehörigen Seed-Diode im sequentiellen Aufbau entsprechen muss. Vielmehr können diese voneinander abweichen. Je nach Zielpulsform wird ein Teilpuls für einen entsprechenden Zeitbereich in den Verstärkungsvorgang eingebracht. Üblicherweise werden Teilpulse für stärker verstärkte Zeitbereiche früher in die Kaskade eingebracht, als Teilpulse für weniger stark verstärkte Zeitbereiche des Ausgangslaserpulses. In Fig. 4B sind beispielsweise vier Teilpulse gezeigt, die entsprechend zu vier Segmenten des erzeugten Ausgangspulses verstärkt werden. D.h., der verstärkte Ausgangspuls umfasst allgemein elektromagnetische Strahlung, die auf die vier Seed-Pulse zurückgeht und somit auf der Verstärkung von vier Seed-Pulsen aus unterschiedlichen Seed-Puls-Folgen basiert.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird die hohe Dynamik über eine Kombiniereinheit 9A erzeugt. Geht man z.B. von zwei (oder mehr) gleichstarken Seed-Dioden 33A, 33B (als Beispiel für einen

Seed-Laser) aus, kann ein Kanal der Kombiniereinheit 9A zum Beispiel den Teilpuls der Seed-Diode 33A zu 90% transmittieren, wobei der andere Kanal der Kombiniereinheit 31 den Teilpuls der Seed- Diode 33B nur zu 10% transmittiert. Ein zeitlicher Versatz und/oder Überlapp der Teilpulse kann durch die Ansteuerung der Seed-Dioden 33A, 33B erfolgen. Ein sich entsprechend ergebender kombi- nierte Laserpuls wird einer Verstärkerstufe 35 zugeführt. Analog können mehr als zwei Seed-Dioden mit entsprechenden auswählbaren Verhältnissen, Versätzen und/oder Überlappungen kombiniert werden, insbesondere zueinander zeitlich zueinander beabstandet sein, zeitlich aneinander anschließen oder zeitlich überlappen. Beispielsweise können mindestens zwei der Seed-Pulse mit einem Zeitversatz, der kleiner ist als die Seed-Pulsdauer, voneinander beabstandet sein. Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 (wie auch die Ausführungsformen der nachfolgenden Figuren) kann z.B. in die Kaskade der Fig. 5 bei einer oder bei mehreren der Seed-Dioden 23A,... integriert werden. In der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wird eine Einheit 41 bei der Kombination von zwei (oder mehr) Teilpulsen zweier Seed-Laser 43 A, 43B verwendet. Die Einheit 41 wirkt z.B. einheitlich über die Pulsdauer auf den Amplitudenverlauf eines der Teilpulse. Beispielsweise weist ein dem Seed-Laser 43 A zugeordneter optischer Arm einen Verstärker oder eine Abschwächeinheit als Einheit 41 auf, so dass die z.B. in einer Kombiniereinheit 9A gleichberechtigt kombinierte Teilpulse unterschiedliche, evtl. einstellbare, Amplitudenbereiche abdecken. Somit wird eine erhöhte Amplitudendynamik erzeugt, die bei der nachfolgenden Verstärkung in einer Verstärkerstufe 45 zur Vorkompensierung genutzt werden kann. Die zeitliche Ansteuerung der Seed-Laser 43A, 43B kann wiederum entsprechend des betroffenen Segments (mit Abstand, überlappend, ineinander übergehend etc.) erfolgen. In weiteren Ausführungsformen können mehrere Teilpulse mit nur einem Seed-Laser erzeugt werden. Wie beispielhaft in Fig. 8 gezeigt wird, kann zunächst mit einem Splitter 51 ein Seed-Puls einer Seed- Diode 53 in zwei sich entlang zugehöriger optischer Arme 53A, 53B ausbreitende Teilpulse optisch aufgeteilt werden. Basierend auf derart gebildeten Teil-Seed-Pulsfolgen 53A', 53B' wird dann die gewünschte Amplitudendynamik erzeugt, so dass ein Ausgangspuls (seine elektromagnetische Strahlung) auf mindestens zwei Seed-Pulse von unterschiedlichen (Teil-)Seed-Pulsfolgen zurückgeht.

Beispielsweise wird in Fig. 8 im optischen Arm 53A ein Teilpuls (z.B. wie in Fig. 7 mit der Einheit 41) abgeschwächt oder verstärkt. Der andere optische Arm 53B weist eine Verzögerung beispielsweise über eine Faserstrecke 57 (oder auch eine Freistrahlausbreitung) auf. Anschließend werden beide Teil- pulse wieder entsprechend der betroffenen Segmente mit Abstand, überlappend, ineinander übergehend etc. in einer Kombiniereinheit 9A (gleichgewichtet oder gewichtet) kombiniert und einer Verstärkerstufe 55 zugeführt.

Zusätzlich kann eine oder mehrere pulsformende Vorrichtungen (Modulatoren) zur zeitlichen Pulsfor- mung zwischen Verstärkerstufen eingesetzt werden.

Fig. 9 zeigt ähnlich Fig. 5 eine Verstärkerkette 20', die eine Kaskade von Verstärkerstufen 61 aufweist. Eingekoppelte Seed-Pulse eines Lasers, beispielsweise einer Seed-Laserdiode 63, werden in den Verstärkerstufen 61 sequentiell unter Ausbildung von den Verstärkerstufen 61 zugeordneten Zwischenpul- sen verstärkt. Die Verstärkerkette 20A gibt entsprechend verstärkte Ausgangspulse ab, die jeweils auf einem eingekoppelten Seed-Puls basieren, der - wie nachfolgend erläutert - verstärkt und in der Amplitude moduliert wurde. Zwischen aufeinanderfolgenden Verstärkerstufen 61 können pulsformende Vorrichtungen 60 zur Änderung der Amplitude eines zugehörigen Zwischenpulses vorgesehen werden. Beispielsweise ist die pulsformende Vorrichtung 60 eine Einheit zur Änderung der Amplitude, d.h. des Amplitudenverlaufs während der Pulsdauer des Zwischenpulses. Sie ist z.B. als optischen Modulator, beispielsweise als akusto-optischer Modulator oder elektro-optischer Modulator, ausgebildet, der dazu ausgebildet ist, während der Pulsdauer des Zwischenpulses Energie auszukoppeln, so dass sich die Pulsform verändert, insbesondere die Amplitude im entsprechend zugehörigen zeitlichen Bereich/Segment reduziert. In Fig. 10 wird das Konzept des Beschneidens der Amplitude von Zwischenpulsen mit einem Amplitudenverlauf 71 verdeutlicht. Beispielsweise wird ein akusto-optischer Modulator derart angesteuert, dass die Vorderseite des Zwischenpulses (kleine t- Werte) Verluste erfährt, die mit zunehmenden t- Werten abnehmen. Auf diese Weise kann die Verstärkung derart ausgebildet werden, dass die Verstärkung quasi mit einem Amplitudenverlauf erfolgt, der dem„idealen" Amplitudenverlauf 73 (ähnlich Fig. 2) angenähert ist.

Die Zwischenpulse können ferner (wie vorausgehend erläutert) vor oder nach der pulsformenden Vorrichtung 60 mit weiteren Teilpulsen ergänzt werden, um den gewünschten Dynamikumfang zu erreichen. Entsprechend gehen dann verstärkte Ausgangspulse, allgemein deren elektromagnetische Strah- lung jeweils auf mehrere eingekoppelte Seed- Pulse zurück und somit basiert jeder der Ausgangspulse auf der Verstärkung mehrerer Seed-Pulse. Überdies kann die pulsformende Vorrichtung 61 z.B. zur ASE-Unterdrückung eingesetzt werden.

Auf diese Weise können Pulsdeformationen beispielsweise aufgrund der Sättigung der Verstärkung vor oder zwischen den Faserverstärkerstufen 61 korrigiert werden.

Zurückblickend auf Fig. 1 ist erkennbar, dass der darin dargestellte Aufbau schematisch das gewichtete Kombinieren von (Teil)-Pulsen der Seed-Quellen 3A, 3B zeigt. Ferner umfasst der Aufbau ein Einkoppem weiterer Teilpulse der Seed-Quelle 3C vor der Verstärkerstufe 5B sowie eine beispielswei- se Amplitudenanpassung vor den Verstärkerstufen 5B und 5C.

Mit Blick auf die vielfältigen, hierin offenbarten Konzepte kann z.B. ein Faser-Seed-Laser eingesetzt werden, dessen (evtl. gestreckten) Seed-Pulse aufgeteilt und zumindest einseitig auf eine Verzögerungseinheit gegeben werden, die die aufgeteilten Seed-Pulse zueinander verzögert. Die aufgeteilten und eventuell verzögerten Seed-Pulse können gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ mit einem Modulator im jeweiligen Zweig in ihrer Energie moduliert und nachfolgend wieder zusammen geführt werden. Zusätzlich kann ein Modulator für das Zusammenführen vorgesehen werden, um den entspre- chend zusammengesetzten Puls zu beschneiden. Danach kann eine Reihe von weiteren Verstärkern, die z.B. Faser-, Stab-, Slab-, Scheiben-basiert sein können, eine Verstärkerkette ausbilden. Zwischen diesen Verstärkern kann eine ergänzende Pulsformung wie in den Beispielen der Faserverstärkerketten gezeigt wurde, vorgenommen werden.

Hinsichtlich des eingangs angesprochenen Seed-Quelle eines UKP-Lasers kann die Seed-Pulsfolge eine Einhüllende aufweisen, deren Amplitudenverlauf entsprechend mit den hierin offenbarten Konzepten eingestellt werden kann. Ferner können UKP-Seed-Pulse näher zusammenliegen als der Seed- Takt es vorgibt. Dies ist bei der Festlegung der Zielpulsform und der entsprechenden Ansteuerung der Seed-Dioden und/oder Modulator(en) von der Ansteuerungseinheit 1 1 beispielsweise für eine Reduzierung der Repetitionsrate zu berücksichtigen.

Die hierin offenbarten Konzepte erlauben es ferner, den aus der (z.B. Faser-basierten) Verstärkerkette kommende Ausgangspuls (z.B. mit Leistungen im W-Bereich) als Eingangspuls für einen z.B. Schei- benlasermultipassverstärkersystem mit einer oder mehreren (Scheibenlaser-) Verstärkerstufen einzusetzen. Der letztendlich von der Laseranordnung zur Verfügung gestellte Laserstrahl hoher Leistung (z.B. im kW-Bereich) wird dann der jeweiligen Anwendung, beispielsweise einer Laserbearbeitungsanwendung, zugeführt. Bei manchen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, den Laserstrahl mit hoher Leistung, beispielsweise an einem zu bearbeitenden Werkstück, schnell in der Leistung zu modulieren, insbesondere auch die Bestrahlung zu unterbrechen. Hierzu können externe, der den Laserstrahl erzeugende Laseranordnung nachgeordnete, Modulatoren etc. eingesetzt werden. Diese erlauben es, die Laseranordnung in einem festgelegten (dem„optimalen") Arbeitspunkt und damit bei konstanten und bekannten Strahlparame- tern zu betreiben. Jedoch sind derartige Modulatoren kostenintensiv und z.T. komplex in der Umsetzung, da sie und evtl. nachfolgende Aufbauten die z.T. sehr hohe ausgekoppelte Leistung handhaben (abführen) können müssen.

In einigen Ausführungsformen kann ein externer Modulator vor der Laserbearbeitung vorgesehen wer- den, um die Ausgangsleistung an Bearbeitungsverläufe anzupassen. So kann beispielsweise nach einem (z.B. kristallbasierten) Endverstärker der Ausgangspuls durch einen externen Modulator in seiner Intensität beschnitten werden, ohne dass dabei nennenswert eine Änderung der Pulsform (eines Ein- zelpulses oder einer Pulseinhüllenden bei Burst-Pulsfolgen) vorgenommen wird. Dies kann z.B. gewünscht werden, wenn man bei der Materialbearbeitung um eine Kurve fährt, z.B. eine Kurve schnei- det, um z.B. die eingebrachte Energie konstant zu lassen. Unter Verwendung der hierin offenbarten Konzepte kann alternativ oder ergänzend zu einem externen Modulator die Leistung der Eingangspulse für einen einer Verstärkungskette nachfolgenden Hauptverstärker, z.B. für den Scheibenmultipassverstärker, variiert werden. D.h., es werden z.B. die Ausgangspulse der Verstärkerkette 5 in Fig. 1, beispielsweise die aus der Verstärkungskette extrahierte Spitzen- pulsleistung oder die Repetitionsrate, angepasst. Nachfolgend wird das Vorgehen unter Nutzung hochdynamischen Seedens beispielhaft für den Scheibenmultipassverstärker als Hauptverstärker erläutert. Das Vorgehen lässt sich aber auf unterschiedlichste Hauptverstärker- Systeme und Verstärkerketten übertragen. Wie erwähnt, können auch andere Verstärkersysteme mit einem aktiven Medium wie einem Slab oder einer Rod-typ Faser hinsichtlich der hierin offenbarten Konzepte verwendet werden.

Nach einer Änderung der eingekoppelten Ausgangspulse der Verstärkerkette 5 ändert sich auch die Leistungsextraktion aus der Laserscheibe des Scheibenmultipassverstärkers. Dies kann schon nach kurzer Zeit (typischerweise im Bereich von Mikrosekunden) zu einer Änderung der Verstärkung im Hauptverstärker, zu einer Änderung des Gewinns aus der Laserscheibe sowie zu einer Änderung (typi- scherweise im Bereich von Millisekunden) von thermischen Belastungen z.B. der Laserscheibe führen.

Um diese beiden Aspekte auszugleichen, kann bei einer Modulation der zugeführten Pulsleistung die Pumpleistung für den Scheibenmultipassverstärker derart geändert werden, dass die dissipierte Leistung und damit die thermische Linse, welche in der Laserscheibe entsteht, in erster Näherung konstant bleibt.

Ferner kann die Änderung im Gewinn des Scheibenmultipassverstärkers über eine dynamische Änderung der Eingangspulsleistung kompensiert werden oder die Änderung kann über einen Effekt, der die maximale Verstärkung limitiert (z.B. quer-ASE, Hilfsresonator oder gesteuerte Pumpleistung im Hauptverstärker), begrenzt werden.

Die Änderung der Pumpleistung im Hauptverstärker kann z.B. entweder gesteuert oder geregelt erfolgen. Für letzteren Fall kann eine Messung der Scheibenbrechkraft oder eines anderen, die thermische Linse beschreibenden Parameters (z.B. Scheibentemperatur) erfolgen. Z.B. können die Strahlparameter des Laserstrahls oder eines Hilfslaserstrahls, der kollinear zum Laserstrahl propagiert, vermessen und als Regelsignal dienen. Eine geeignete Modellbildung kann dabei eingesetzt werden, denn z.B. kann je nach Laserkonfiguration die Wärmeerzeugung bei reduzierter Eingangspulsleistung und konstanter Pumpleistung steigen oder fallen. Ein Nachteil bei der zuvor beschriebenen Vorgehensweise ist, dass die Laserverstärkung, insbesondere der Lasergewinn über die Pulsdauer, nicht konstant gehalten werden kann, so dass es bei einer Änderung der Eingangspulsleistung zu entsprechenden Pulsüberhöhungen kommen kann. Derartige Puls- Überhöhungen können beispielsweise über eine geeignete Anpassung der Eingangspulsenergie, und insbesondere über eine Anpassung des Amplitudenverlaufs der eingekoppelten Ausgangspulse mithilfe der hierin offenbarten Konzepte des dynamischen Seedens, unterdrückt werden.

Ein beispielhafter Ablauf kann zusammenfassend die folgenden Schritte aufweisen:

(1) Die Ausgangsleistung der Laseranordnung wird über die Eingangspulserzeugung des Scheiben- multipassverstärkers nach unten moduliert, beispielsweise um die halbe Ausgangsleistung zu erhalten.

(2) Die Sättigung des Scheibenmultipassverstärkers ändert sich und die Scheibe wird z.B. wärmer, da das Inversionsniveau steigt. Gleichzeit steigt die Verstärkung des Scheibenmultipassverstärkers.

(3) Die Pumpleistung wird reduziert, so dass die Verstärkung zurückgeht.

(4) Die Eingangspulsenergie muss wieder etwas angehoben werden, um eine konstante Ausgangsenergie nach dem Scheibenmultipassverstärker beizubehalten.

(5) Es ergibt sich eine bessere Sättigung und die Laserscheibe wird kälter. Entsprechend wird die Pumpleistung für den Scheibenmultipassverstärker erhöht, die Eingangspulsenergie ist wieder zu reduzieren und so fort.

Immer wenn im Rahmen eines vorgenommenen Schrittes Pulsüberhöhungen zu erwarten sind, kann der Amplitudenverlauf der in den Hauptverstärker eingekoppelten Ausgangspulse der Verstärkungskette entsprechend angepasst werden. Zusätzlich kann sich auch die Strahlkaustik durch die Modulation ändern, so dass auch die Ausgangsstrahlgröße eventuell anzupassen ist, wobei den Veränderungen unterschiedliche Zeitskalen zugrunde liegen können. Es ist dabei zu erkennen, dass die Amplitudenanpassung an den jeweiligen Zielamplitudenverlauf im Allgemeinen ein komplexer regelungstechnischer Vorgang ist, der z.B. über ein geeignetes Modell parametrisiert werden kann.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.