Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anregung eines Kristalls einer Pockels- Zelle mit (Hoch-) Spannungspulsen, insbesondere zum Bereitstellen eines zeitlich begrenzten optisch stabilen Polarisationsfensters. Ferner betrifft die Erfindung eine Verstärkungseinheit, insbesondere eine regenerative Verstärkungseinheit.

Die Ansteuerung einer Pockels-Zelle für die Polarisationseinstellung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, erfolgt durch eine schnelle Schaltung von am Kristall der Pockels-Zelle anliegenden Hochspannungen. Die anliegende Hochspannung bewirkt über den elektrooptischen Effekt eine elektrische Polarisation im Kristall, die beispielsweise zu einer gewünschten Doppelbrechung des Kristalls führt. Die Doppelbrechung kann beispielsweise zur Einstellung des Polarisationszustands von durch den Kristall der Pockels-Zelle geführter Laserstrahlung genutzt werden.

Ein Beispiel für eine Pockels-Zellen- Ansteuerschaltung ist in EP 1 801 635 AI beschrieben. Beispielhafte Ansteuerschaltungen basieren auf sogenannten„double-push-pull" Schaltverfahren, die Spannungsanstiegszeiten im Bereich von wenigen Nanosekunden erlauben. Es ist ferner bekannt, dass derartig schnelle Spannungsschaltungen mit mechanischen Schwingungen des Kristalls einhergehen können, die durch einen zugleich mit dem elektrooptischen Effekt auftretenden piezoelektrischen Effekt hervorgerufen werden.

Eine mechanische Dämpfung derartiger Resonanzen wird beispielsweise durch entsprechende Verwendung von Dämpfungsfolien und durch eine Befestigung der Kristalle durch Löten oder Kleben an spezielle Halterungen bewirkt. DE 10 2013 012 966 AI offenbart zum Beispiel, mechanische Schwingungen durch ein stoffschlüssiges Verbinden des Kristalls mit den Elektroden zu dämpfen. Des Weiteren offenbart EP 2 800 212 AI bzgl. des sogenannten„accoustic ringing" eines elektrooptischen Modulators, eine Modulationspulsbreite annäherungsweise auf ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der mechanischen Schwingung des„accoustic ringing" abzustimmen.

Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zeitliches Nutz-Fenster einer Pockels-Zelle bereitzustellen, das möglichst unbeeinflusst von mechanischen Schwingungen ist. Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Verfahren zur Anregung eines Kristalls einer Pockels-Zelle nach Anspruch 1 und durch eine, insbesondere regenerative, Verstärkungseinheit nach Anspruch 14. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einem Aspekt weist ein Verfahren zur Anregung eines Kristalls einer Pockels-Zelle mit Hochspannungspulsen für eine Polarisationseinstellung von den Kristall durchlaufender elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, die folgenden Schritte auf: Anlegen einer Sequenz von Nutz-Spannungspulsen an den Kristall, die jeweils eine Nutz- Periodendauer und eine Nutz -Pulsbreite aufweisen und zur Induzierung einer Doppelbrechung des Kristalls über eine elektrische Polarisation im Kristall für die Polarisationseinstellung der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, ausgebildet sind, und Anlegen einer Sequenz von Kompensationspulsen an den Kristall, die jeweils einen Spannungsverlauf aufweisen, wobei die Sequenz von Kompensationspulsen zeitlich derart mit der Sequenz von Nutz-Spannungspulsen überlagert ist, dass die Spannungsverläufe der Kompensationspulse einer Anregung einer mechanischen Schwingung im Kristall der Pockels-Zelle durch die Nutz-Spannungspulse entgegenwirken.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verstärkungseinheit, insbesondere eine regenerative Verstärkungseinheit, mit einem Verstärkungsmedium, einer optischen Schaltereinheit mit einer Pockels-Zelle und mit einem Polarisationsstrahlteiler zur Ausbildung eines optischen Schalters und einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Pockels-Zelle gemäß dem vorstehenden Verfahren und den hierein offenbarten Weiterbildungen des Verfahrens. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anregung einer Pockels- Zelle mit einer gepulsten Hochspannung, wobei die gepulste Hochspannung wiederholende Nutz-Pulse mit einer Nutz-Periodendauer und einer Nutz-Pulsbreite aufweist und dazu geeignet ist, die optischen Eigenschaften der Pockels-Zelle dahingehend zu verändern, dass in der Pockels-Zelle eine Doppelbrechung induziert wird. Dabei umfasst die Anregung ferner Brems-Pulse, die jeweils einem Nutz-Puls folgen, und so ausgestaltet sind, dass eine durch den Nutz-Puls angeregte mechanische Schwingung (akustische Schockwelle) in der Pockels- Zelle bedämpft wird. In einigen Weiterbildungen können Schaltflanken der Spannungsverläufe der Kompensationspulse als mechanisch wirksame Anteile der Spannungsverläufe der Kompensationspulse derart ausgelegt werden, dass ihr zeitlicher Verlauf und ihre zeitliche Position relativ zu den Nutz- Spannungspulsen so gestaltet sind, dass sie akustische Ereignisse im Kristall induzieren, die mit akustischen Ereignissen im Kristall, welche durch die Nutz-Spannungspulse verursacht werden, destruktiv interferieren. Dabei kann der zeitliche Verlauf insbesondere durch eine Anstiegszeit oder eine Abfallzeit einer Schaltflanke bestimmt werden.

In einigen Weiterbildungen können die Nutz-Spannungspulse jeweils einen ersten Spannungs- schaltvorgang zur Einstellung einer Nutz-Spannung und einen zweiten Spannungsschaltvorgang zum Beenden des Vorliegen der Nutz-Spannung aufweisen und mindestens einer der Schaltvorgänge kann dazu geeignet sein, eine mechanische Schwingung des Kristalls der Pockels-Zelle anzuregen, und insbesondere eine akustischen Schockwelle zu bewirken. Dabei kann der Spannungsverlauf der Kompensationspulse mindestens einen Kompensationsschalt- Vorgang zur Anregung einer der durch die Nutz-Spannungspulse anregbaren mechanischen Schwingung entgegenwirkenden Schwingung aufweisen. Die entgegenwirkende Schwingung kann zu der durch die Nutz-Spannungspulse anregbaren mechanischen Schwingung phasenverschoben sein, insbesondere mit einer Phasenverschiebung im Bereich von 135° bis 225°. Ferner kann die Phasenverschiebung zu einer destruktiven Interferenz mit der durch die Nutz- Spannungspulse angeregten mechanischen Schwingung führen, wobei optional die Phasenlage gewählt wird, um eine Dämpfung zu optimieren und bei gedämpften Schwingungen eine Überkompensation zu reduzieren und insbesondere zu verhindern.

In einigen Ausführungsformen kann der Kristall mindestens eine akustische Resonanzfre- quenz aufweisen, die insbesondere durch Abmessungen wie das Ausmaß des Kristalls zwischen Elektroden zur Spannungsanlegung, Kristalltyp, Kristallform, Kristallschnitt, einem anliegenden E-Feld-Vektor und/oder einer Streuung in ursprünglich nicht angeregte Raumachsen bestimmt ist. Die Sequenz von Nutz-Spannungspulsen kann aufgrund der Nutz- Periodendauer prinzipiell zu einer Anregung von Resonanzen des Kristalls mit der mindestens einen akustischen Resonanzfrequenz geeignet sein, und die Sequenz von Kompensationspulsen kann dazu ausgebildet sein, die Anregungen von Resonanzen im Kristall zu reduzieren, insbesondere zu verhindern. In einigen Ausführungsformen kann der Spannungsverlauf der Kompensationspulse jeweils einen ersten Kompensationsspannungsschaltvorgang und einen zweiten Kompensationsspan- nungsschaltvorgang aufweisen. Der erste Kompensationsspannungsschaltvorgang kann, insbesondere im Wesentlichen, zeitgleich oder mit einer Zeitverzögerung, die, insbesondere im Wesentlichen, einer Periode oder einem Vielfachen der Periode einer Resonanzfrequenz des Kristalls entspricht, nach dem zu kompensierenden Spannungsschaltvorgang erfolgen. Der zweite Kompensationsspannungsschaltvorgang kann mit einer Zeitverzögerung, die, insbesondere im Wesentlichen, einer Periode oder einem ganzzahligen Vielfachen der Periode einer Resonanzfrequenz des Kristalls entspricht, nach dem zu kompensierenden Spannungsschalt- Vorgang und im Anschluss an den zugehörigen ersten Kompensationsspannungsschaltvorgang erfolgen.

Die Zeitverzögerung zwischen einem der Nutz-Spannungspulse und dem sich direkt an diesen Nutz-Spannungspuls anschließenden Kompensationspuls kann, insbesondere im Wesentli- chen, null sein, damit die Spannungsschaltvorgänge am Ende des Nutzpulses und am Anfang des Kompensationspulses, insbesondere im Wesentlichen, zur gleichen Zeit erfolgen, so dass sich die zugehörigen Schwingungsanregungen kompensieren. Zur Kompensation können Spannungsschaltvorgänge verwendet werden, die einen zu dem zu kompensierenden Nutz- Schaltvorgang inversen Spannungsgradienten aufweisen.

Die Sequenz von Kompensationspulsen kann eine Mehrzahl von Kompensationspulsen für einen Nutz-Spannungspuls aufweisen, der Beginn mindestens einer der nachfolgenden Kompensationspulse kann um ein ganzzahliges Vielfaches der Resonanzperiode bzgl. des Beginns des ersten Kompensationspulses verzögert sein.

In einigen Ausführungsformen kann der Spannungsverlauf eines der Kompensationspulse einen Kompensationsspannungsschaltvorgang aufweisen, der mit einem Zeitversatz von maximal 12,5% der Resonanzperiode des Kristalls, zum Beispiel von maximal 5% bis 10%, und insbesondere von minimal 1% der Resonanzperiode des Kristalls, zum Beispiel von 2% bis 5%, nach dem zweiten Spannungsschaltvorgang erfolgen. Der Spannungsverlauf eines der Kompensationspulse kann einen Kompensationsspannungsschaltvorgang aufweisen, der mit einem Zeitversatz von maximal 12,5% der Resonanzperiode des Kristalls, zum Beispiel von maximal 5% bis 10%, und von minimal 1% der Resonanzperiode des Kristalls, zum Beispiel von 2% bis 5%, bzgl. eines ganzzahligen Vielfachens der Resonanzperiode erfolgen. In einigen Ausführungsformen können die Kompensationspulse Polarisationsfenster ausbilden, deren Beginn bei einem Zeitversatz von maximal 12,5% der Nutz -Periodendauer relativ zu einer Verzögerung von einem ganzzahligen Vielfachen der Resonanzperiode bzgl. des zweiten Spannungsschaltvorgangs des Nutzfensters und deren Ende bei einem ganzzahligen Vielfachen der Resonanzperiode bzgl. des Beginns des Nutzfensters liegt.

In einigen Ausführungsformen kann mindestens einer der Spannungsschaltvorgänge der Nutz- Spannungspulse und der Kompensationspulse eine sprunghafte Spannungsänderung, insbe- sondere im Bereich von einigen Hundert Volt bis zu einigen Kilovolt, umfassen. Optional kann die Spannungsänderung eines der Kompensationsspannungsschaltvorgänge in der Größenordnung der Spannungsänderung des Spannungsschaltvorgänge des Nutz-Spannungspulses, insbesondere vergleichbar oder ein Bruchteil desselben, sein. In einigen Weiterbildungen kann die Spannungsänderung der Kompensationsspannungs- schaltvorgänge eines Kompensationspulses im Vergleich zur Spannungsänderung des ersten Nutzspannungsschaltvorgangs und/oder des zweiten Nutzspannungsschaltvorgangs reduziert sein, und die Kompensation kann optional mit mindestens einem, einen weiteren Kompensationspuls bildenden, Kompensationsspannungsschaltvorgang ergänzt werden.

In einigen Ausführungsformen kann die Reduzierung der Spannungsänderung der Kompensa- tionsspannungsschaltvorgänge im Vergleich zur Spannungsänderung des ersten Spannungsschaltvorgangs und/oder des zweiten Spannungsausschaltvorgangs mindestens so groß sein, dass die reduzierte Spannungsänderung zwischen den Kompensationsspannungsschaltvorgän- gen, insbesondere bei einer Resonator-internen Anwendung der Pockels-Zelle, beispielsweise in einer regenerativen Verstärkungseinheit, einen (Laser- Strahlungsverlust im optischen Strahlengang (z.B. eines Lasersystems) bewirkt, der insbesondere den Zielbetrieb des Lasersystems ermöglicht. In einigen Weiterbildungen können mehrere Resonanzfrequenzen durch Bereitstellen von mehreren und/oder von zeitlich im Verlauf der Sequenz von Nutz-Spannungspulsen wechselnden Kompensationspulsen kompensiert werden. Optional können Kompensationspulse zufallsgesteuert für einen Satz von bekannten Resonanzfrequenzen die Sequenz von Kompensationspulsen bilden. Ferner ist es möglich, die Anregung der Resonanzen durch völlig zufäl- lige Kompensationspulse zu verhindern, also die Periodizität durch zusätzliches„Rauschen" zu zerstören.

In einigen Ausfuhrungsformen kann elektromagnetische Strahlung, insbesondere Laserstrah- lung, selektiv zum Zeitpunkt der Nutz-Spannungspulse und optional synchron mit der Nutz- Periodendauer in einen optischen Strahlengang durch die Pockels-Zelle eingekoppelt werden.

Allgemein ist die Umsetzung der hierin vorgeschlagenen Konzepte prinzipiell unabhängig von der Kristallgeometrie. So kann die Umsetzung der hierin vorgeschlagenen Konzepte mit kei- nem oder kaum Fertigungsaufwand erfolgen, da diese als ein in die Steuerungssoftware implementiertes Verfahren für geeigneten HV-Schalter umgesetzt werden können.

Die hierein offenbarten Konzepte bei der Anregung eines Kristalls einer Pockels-Zelle mit (Hoch-) Spannungspulsen können auch bei anderen polarisationseinstellenden Anwendungen des Pockels-Effekts eingesetzt werden. So betreffen die hierein beschriebenen Konzepte insbesondere die Einkopplung von zu verstärkender elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Laserpulsen, sowie die Auskopplung von verstärkten Laserpulsen, insbesondere bei gütegeschalteten Lasern, beim„Cavity-Dumping" oder bei der regenerativen Verstärkung. Weitere Anwendungen umfassen u.a. eine Intensitäts- und Polarisationsmodulation außerhalb einer Kavität, z.B. bei der Ansteuerung eines Puls-Pickers. Weitere Anwendungen betreffen CW- Lasern, Erweiterungen mit vorgelagertem Puls-Picker und Q-Switch.

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.l eine schematische Darstellung eines Laserverstärkersystems mit mindestens einer Pockels-Zelle,

Fig. 2 eine beispielhafte schematische double-push-pull-Schaltung zur Anregung eines Kristalls einer Pockels-Zelle mit (Hoch-)Spannungspulsen,

Figuren 3A und 3B schematisch dargestellte Aufbauten zur Verwendung von Pockels-Zellen bei der Ausbildung von schaltbaren Wellenplatten, Figuren 4A bis 4C Graphen zur Verdeutlichung des Einflusses von angeregten Resonanzen auf den Polarisationszustand,

Figuren 5A bis 5C Graphen zur Verdeutlichung des Einflusses der hierin offenbarten Konzepte auf die Anregung von Resonanzen,

Figuren 6A bis 6C Graphen zur Verdeutlichung des Einflusses der hierin offenbarten Konzepte auf durch Spannungspulse bereitgestellte Polarisationszustände für drei Pulsdauern und

Figuren 7A bis 7C beispielhafte schematische Sequenzen von kombinierten Nutz- Spannungspulsen und Kompensationsspannungspulsen gemäß den offen- harten Konzepten zur Anregung eines Kristalls einer Pockels-Zelle für eine Polarisationseinstellung.

Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass die in Pockels-Zellen verwendeten optischen Kristalle (z.B. BBO- oder KTP-Kristalle) mehr oder weniger stark ausgeprägte piezoelektrische Eigenschaften aufweisen. Diese können dazu führen, dass vorgenommene elektrische Schaltimpulse akustische Schockwellen in der Pockels-Zelle erzeugen. Abhängig von u.a. den Abmessungen, der Geometrie und der Schallgeschwindigkeit des jeweiligen Kristalls können die Kristalle allgemein eine oder mehrere Resonanzfrequenzen aufweisen, die einzeln oder gemeinsam bei der Anregung mit Sequenzen von Spannungspul- sen angeregt werden können. So kann ein Betrieb nahe einer Resonanzfrequenz (oder einer zugehörigen Subharmonischen) zu einem instabilen Schaltverhalten, z.B. zu einem instabilen Ein- oder Auskopplungsverhalten in einem regenerativen Verstärker, führen. Ferner kann ein derartiger Betrieb zur mechanischen Beschädigung des Kristalls oder dessen Befestigung führen.

Es wurde nun erkannt, dass das Schwingungs verhalten des Kristalls mittels sekundären Kompensationspulsen beeinflusst werden kann. Im Speziellen wurde erkannt, dass Kompensationspulse zeitlich derart in der Sequenz von Nutz -Pulsen angeordnet werden können, dass mechanische Schwingungen erst gar nicht (oder zumindest nur reduziert) aufkommen, da sie durch Schwingungsüberlagerung destruktiv„weg-" interferieren. Die vorgesehenen Kompensationspulse können somit einen Hochspannungsschaltungsbetrieb nahe den Resonanzfrequenzen (oder deren Subharmonischen) des Kristalls erlauben. Eine derartige Anregung eines Kristalls einer Pockels-Zelle kann dabei die Nachteile des angesprochenen instabilen Schaltverhaltens und/oder der mechanischen Zerstörung des Kristalls vermeiden. Die hierin vorgeschlagene Hochspannungsanregung ist insbesondere auch bei mehreren Resonanzfrequenzen möglich, wie sie bei Pockels-Zellen häufig bei einer Anregung ohne Kompensationspulse vorliegen. Somit kann für einen vorzunehmenden Hochspannungsschaltungs- Vorgang die Wahl des Zeitintervalls, in dem die Pockels-Zelle zur Bereitstellung eines Nutz- Fensters (hierin auch als Polarisationsfenster oder Verstärkungsfenster bezeichnet) aktiviert wird, (im Vergleich zum nicht-kompensierten Betrieb) weniger oder gar nicht eingeschränkt sein. Mit anderen Worten zusammengefasst, wird hierin vorgeschlagen, die Pockels-Zelle mit zusätzlichen Spannungsimpulsen (den Kompensationspulsen) anzuregen, wobei die Spannungsimpulse zeitlich so auf die Nutz-Pulse abgestimmt sind, dass die aus den Schaltvorgängen der Nutz-Pulse und der Spannungsimpulse resultierenden akustischen Schockwellen möglichst weitgehend destruktiv interferieren oder zumindest soweit destruktiv interferieren, dass ein stabiler (beispielsweise Laser-) Betrieb erfolgen kann. Unter Umständen kann dieses Ziel mit zusätzlichen Maßnahmen wie einer Reduzierung der in eine regenerative Verstärkungseinheit eingekoppelten Pulsrate mit z.B. einem vorgeschalteten Puls-Picker unterstützt werden. Allgemein kann unter Verwendung der hierin offenbarten Konzepte das Aufschwingen von Resonanzen) wirksam verhindert bzw. im benötigten Maß reduziert werden.

Nachfolgend wird das hierin vorgeschlagene Konzept mit Bezug auf die Figuren 1 bis 6 näher erläutert.

Wie eingangs angesprochen, können zum schnellen Schalten von elektromagnetischer Strah- lung, insbesondere Laserstrahlen, Pockels-Zellen verwendet werden, bei denen durch Anlegen einer Hochspannung (u.U. Nutz-Spannungen bis zu und größer 10 KV) an einen geeigneten optischen Kristall eine Doppelbrechung induziert wird. Die schaltbare Doppelbrechung erlaubt eine zeitlich einstellbare Änderung des Polarisationszustandes des den Kristall passierenden Lichts. In Kombination mit einem Polarisator kann auf diese Weise z.B. die Güte eines Laserresonators geschaltet werden. Dies wird z.B. in gütegeschalteten Lasern, beim Cavity- Dumping und in regenerativen Verstärkern genutzt. Das Schalten der Pockels-Zelle zwischen zwei Spannungszuständen, d.h. der einzelne Spannungsschaltvorgang, erfolgt in der Regel sehr schnell (z.B. innerhalb von einigen Nanosekunden), wobei ein Spannungszustand über eine einstellbare Dauer des Polarisationsfensters beibehalten wird (z.B. für einige Mikrose- künden). Dies erlaubt es, beispielsweise einzelne (Laser- Pulse eines Pulszuges zu selektieren. Ferner kann die Verlustleistung in den elektrischen Schaltern möglichst gering gehalten werden. Fig. 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Lasersystem 1 mit einem Seed-Laser 2 als Seed- Laserstrahlquelle und zwei regenerativen Verstärkungseinheiten 3A, 3B, deren Ausgangslaserstrahlen z.B. mit Hilfe eines Phasenregelungssystems überlagert werden. Mindestens eine der Verstärkungseinheiten 3A, 3B umfasst beispielsweise eine Pockels-Zelle 5 mit einem zwischen Kontaktelektroden 7 angeordneten Kristall 5A zum Bereitstellen eines Verstärkungs- (zeit)fensters mittels elektrooptischem Effekt, der die Polarisation von in der jeweiligen

Verstärkereinheitn 3A, 3B vorliegenden Laserstrahlung (beispielsweise umlaufende ultrakurze Laserpulse) beeinflusst. Ferner umfasst das Lasersystem 1 eine Steuerungseinheit 9 und optional einen der Verstärkungseinheit 3 A vorgelagerten Puls-Picker 11. Ein primärer Laserstrahl 13 des Seed-Lasers 2 wird mit einem Strahlteiler 15A in zwei (kohärente) Teilstrahlen aufgeteilt, die in Fig. 1 als erster Seed-Laserstrahl 13A und zweiter Seed- Laserstrahl 13B gekennzeichnet sind. Jeder Teilstrahl wird der zugehörigen Verstärkungseinheit 3A, 3B zur Erzeugung eines ersten verstärkten Laserstrahls 17A basierend auf dem ersten Seed-Laserstrahlanteil 13 A bzw. eines zweiten verstärkten Laserstrahls 17B basierend auf dem zweiten Seed-Laserstrahl 13B zugeführt. Z.B. mit Hilfe eines weiteren Strahlteilers 15B werden die verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B kollinear überlagert, um einen Summenlaserstrahl 19 zu formen.

In Fig. 1 sind ferner Umlenkspiegel 21 und Lambda-Halbe- Wellenplatten 23 zur Veränderung der (in Fig. 1 schematisch mit Pfeilen/Punkten angedeuteten) Polarisationszustände der Laserstrahlen gezeigt. Für eine effiziente Verstärkung wird mit der Pockels-Zelle 5 ein gewünschter Polarisationszustand in einem Verstärkungsfenster eingestellt. Die Beeinflussung der Polarisation der während des Verstärkungsfensters durch die Pockels-Zelle 5 tretenden Laserstrahlung soll dabei zeitlich möglichst unverändert und konstant sein, wobei Anfang und Ende des Ver- Stärkungsfensters mit zeitlich steilen Flanken erfolgen sollen.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte double -push-pull- Schaltung 25, die Hochspannungsniveaus mit Anstiegszeiten von wenigen Nanosekunden bereitstellen kann. Die double-push-pull- Schaltung 25 ist ein Beispiel einer bekannten schnellen Hochspannungsschaltung (siehe auch Fig. 1 der Bedienungsanleitung„Manual Splitter Box Model BME SP05", Revision

16.5.2006 mit zugehöriger Beschreibung). Dabei werden an Hochspannungseingängen 27 anliegende Hochspannungen über Schalter A, B selektiv an Potentialpunkte PI, P2 weitergeleitet, so dass an den mit diesen Potentialpunkten PI, P2 verbundenen Kontaktelektroden 7 der Pockels-Zelle 5 gewünschte Hochspannungen anliegen und sich ein entsprechendes elektrisches Feld im Kristall 5A der Pockelszelle 5 aufbaut. In Fig. 2 steht HV allgemein für die an den Hochspannungseingängen 27 anliegende Hochspannung. Die Steuerungseinheit 9 triggert die Schaltvorgänge über vier den Schaltern A, B zugeordnete Kontrolleingänge 29 (On A; Off A; On B, Of B).

Die beispielhaft gezeigte double-push-pull-Schaltung 25 ist für eine möglichst flexible An- steuerung der Pockels-Zelle ausgelegt und stellt einen HV-Schalter nach dem double -push- pull-Prinzip von Bergmann dar, bei dem die einzelnen Kontrolleingänge 29 (On A; Off A; On B, Off B) mit einem frei programmierbaren Triggergenerator angesteuert werden können. Bei einem normalen Betrieb werden "On A" und "Off B" bzw. "Off A" und "On B" gleichzeitig geschaltet, sodass die Spannung zwischen +2HV und -2HV umgeschaltet wird. Diese Spannungen können beispielsweise in den nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 3 A und 3B erläuterten Aufbauten eine Verzögerung von +/- λ/8 bewirken. Alternative Schaltungen und Ansteuerungsmuster zur Anregung eines Kristalls einer Pockels- Zelle, insbesondere eines Puls-Pickers, mit (Hoch-) Spannungspulsen umfassen z.B. überlappend geschaltete Schaltvorgänge wie On A - On B - Off B - Off A. Letzteres Schaltmuster ist insbesondere für sehr kurze Schaltfenster geeignet. Allerdings kann dies eine Hochspannung HV erfordern, die für dieselbe Doppelbrechung doppelt so groß sein sollte (bei identisch an- genommenen Kristalleigenschaften).

Die Betrieb der Schaltungen zur Anregung gemäß den hierin offenbarten Konzepten erfolgt mit der Steuerungseinheit 9, die dazu ausgebildet ist, die hierin offenbarten Schaltkonzepte umzusetzen und die verschiedenen Schalter (siehe z.B. Hochspannungsschalter A, B in Fig. 2) zu aktivieren bzw. zu deaktivieren, um die gewünschten Sequenzen von Nutz- und Kompen- sations-(Spannungs-)Pulsen am Kristall 5 A bereitzustellen. In der Ausführungsform der double-push-pull-Schaltung 25 gemäß Fig. 2 können mehrere Spannungsniveaus im Kilovoltbereich eingenommen werden. Allerdings kann, wie eingangs erläutert, die optische Eigenschaft nicht nur durch den elektrooptischen Effekt, sondern auch durch piezoelektrische Effekte in Zusammenhang mit variierenden Druckschwingungen im Kristall (nachteilig) beeinflusst werden. So können durch den piezoelektrischen Effekt mechanische Schwingungen elektrische Spannungen induzieren, die ihrerseits einen elektrooptischen Effekt zur Folge haben. Die hierin offenbarten Konzepte der Verwendung von Kompensationspulsen zielen auf eine Verbesserung der optischen Qualität des von einer Pockels-Zelle bereitgestellten Polarisationsfensters (z.B. im Fall der Fig. 1 des von der Pockels-Zelle 5 bereitgestellten Verstärkungsfensters während des Verstärkungsvorgangs). Dazu werden die Kompensationspulse zeitlich derart in der Sequenz von den das Pola- risationsfenster bestimmenden Nutz-Pulsen angeordnet, dass sie einer durch die Nutz-Pulse angeregten mechanischen Schwingung im Kristall der Pockels-Zelle entgegenwirken.

In den Figuren 3A und 3B werden beispielhafte Anordnungen gezeigt, in denen eine bzw. zwei Pockels-Zellen 5 zusammen mit Wellenplatten 31 im Strahlengang eines Laserstrahls 33 angeordnet werden, beispielhaft im Doppeldurchgang mittels eines Spiegels 35. In den Figuren 3A und 3B sind diese Anordnungen mit einem Strahlteiler 37 und einer Fotodiode 39 ergänzt, um die Eigenschaften des Polarisationsfensters, insbesondere dessen zeitliche Qualität, zu überprüfen. Der Aufbau gemäß Fig. 3A zeigt, wie mit einer Pockels-Zelle ein optischer Schalter realisiert werden kann. Dabei ist die Anregung des Kristalls derart ausgelegt, dass nach dem Doppeldurchgang durch die Wellenplatte 31 (z.B. eine λ/8-Wellenplatte) und den Kristall 5A (z.B. schaltbar als + /8-Wellenplatte bzw. -λ/8-Wellenplatte) während des Polarisationsfensters (z.B. angeregte Pockels-Zelle) keine Polarisationsänderung vorgenommen wird, während au- ßerhalb des Polarisationsfensters (z.B. nicht angeregte Pockels-Zelle) eine λ/2 -Wellenplatte vorliegt und der rückläufige Laserstrahl 33 am Strahlteiler 37 reflektiert wird. Der Aufbau gemäß Fig. 3A wurde als Testaufbau für die nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 6A bis 6C beschriebenen Untersuchungen eingesetzt. Der Aufbau gemäß Fig. 3B ist im Vergleich mit dem Aufbau der Fig. 3A um eine Pockels- Zelle (z.B. ebenfalls schaltbar als + /8-Wellenplatte bzw. -λ/8-Wellenplatte) erweitert und wurde als Testaufbau für die nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 4A bis 4C und 5A bis 5C beschriebenen Untersuchungen eingesetzt. Der Aufbau ist dabei derart ausgelegt, dass nach dem Doppeldurchgang durch die Wellenplatte 31 und zwei Kristalle 5 A während des Polarisationsfensters eine +3 λ/4- Wellenplatte und außerhalb des Polarisationsfensters eine -λ/4-Wellenplatte vorliegt, so dass bei idealem Schaltverhalten (insbesondere ohne Einfluss des piezoelektrischen Effekts und der daraus resultierenden mechanischen Schwingungen) kein Schaltvorgang im Signal der Fotodiode 39 sichtbar sein sollte.

Die in Pockels-Zellen verwendeten optischen Kristalle (z.B. BBO-, KDP-, KTP-Kristalle) weisen mehr oder weniger stark ausgeprägte piezoelektrische Eigenschaften auf. Dies führt dazu, dass das Anlegen einer elektrischen Spannung an den Kristall abhängig von der Polarität zu einer Expansion oder Kontraktion des Kristalls führt. Erfolgt die Änderung der elektrischen Spannung sehr schnell (z.B. innerhalb weniger Nanosekunden), so bilden sich akustische

Schockwellen aus, die im Kristall propagieren. Der Kristall selbst, der üblicherweise quaderförmig ausgeführt ist, stellt einen akustischen Resonator dar. Abhängig von den Abmessungen, der Geometrie und der Schallgeschwindigkeit des Kristalls kann dieser akustische Resonator mehrere Resonanzfrequenzen besitzen.

Wird die Pockels-Zelle nun bei oder nahe einer dieser Frequenzen (bzw. bei deren Subharmonischen) geschaltet, so kommt es zu konstruktiver Interferenz der einzelnen Schockwellen, was zum Aufschwingen einer oder mehrerer Resonanzen führen kann. Da das innere elektrische Feld des Kristalls (resultierend aus der akustischen Schwingung aufgrund des

Piezoeffekts) sich dem äußeren elektrischen Feld durch die angelegte Spannung überlagert, wird die Doppelbrechung des Kristalls mit der Resonanzfrequenz moduliert.

Ein sauberes Schalten zwischen definierten Polarisationszuständen wird dadurch erschwert. Überdies können die Kristalle durch starke Resonanzen mechanisch beschädigt/zerstört wer- den.

Wie nachfolgend gezeigt, kann das Aufschwingen der Resonanz jedoch verhindert werden, indem man die konstruktive Interferenz der Schockwellen im Kristall verhindert. Für die hierin offenbarte Umsetzung wird angenommen, dass beim Ein- und Ausschalten der Pockels- Zelle Schockwellen mit um 180° verschobener Startphase erzeugt werden und eine Dämpfung im Kristall vernachlässigt werden kann.

Entspricht die Zeit zwischen Ein- und Ausschalten einer Spannung nun genau (oder nahezu genau) der Periodendauern (oder einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer), so inter- ferieren die beiden Schockwellen destruktiv und das Anschwingen der Resonanz wird verhindert. Erweitert man dieses Konzept, so ist prinzipiell jede Kombination von einem oder mehreren Ein- und Ausschaltereignissen zielführend, sofern in Summe eine destruktive akustische Interferenz bewirkt wird.

In den nachfolgend beschriebenen Untersuchungen wurde zur Ansteuerung der Pockels-Zelle ein HV-Schalter nach dem double-push-pull-Prinzip von Bergmann (siehe Fig. 2) in dem Aufbau gemäß Fig. 3B verwendet. Mit einem frei programmierbaren Triggergenerator wurden beim normalen Betrieb die Kontrolleingänge 29 "On A" und "Off B" bzw. "Off A" und "On B" gleichzeitig geschaltet, so dass die Spannung zwischen +2HV und -2HV umgeschaltet wird, wobei eine Verzögerung von +/- λ/8 in den beiden Pockels-Zellen bewirkt wurde.

Die Figuren 4A bis 4C zeigen beispielhaft drei angeregte Resonanzen der untersuchten Pockels-Zelle, die mit der Fotodiode 39 im Aufbau der Fig. 3B gemessen wurden. Über die Zeit t (f) aufgetragen erkennt man jeweils ein Fotodiodensignal Rl, R2, R3 einer ersten, zweiten und dritten Resonanz mit Frequenzen von fRi = 147 kHz, fR ₂ = 345 kHz und fR ₃ = 600 kHz (Amplitude a in [a.u.]; Zeiteinheit in Fig. 4B doppelt so groß wie in Figuren 4A und 4C).

Ferner wird in den Figuren 4A bis 4C die Aktivierung der Kontrolleingänge 29 gezeigt. Man erkennt Einschaltpulse 41 (On A/Off B) und Ausschaltpulse 43 (Off A/On B), die Spannungsschaltvorgänge für die Ausbildung einer Sequenz von jeweils zwischen einem Paar von Ein- und Ausschaltpulsen liegenden Hochspannungspulsen (den Nutz-Pulsen) triggern. Dem Einschaltpuls 41 und dem Ausschaltpuls 43 ist somit jeweils ein Nutz-Spannungsschaltvorgang zugeordnet. (Allgemein ist hierin jedem Schaltpuls ein Spannungsschaltvorgang zugeordnet.) In Fig. 3A wurden zur Überhöhung der Resonanzen Hochspannungspulse von z.B. 3,2 kV verwendet. Dabei wurde die λ/8-Platte so gedreht, dass ohne Spannung an der Pockels-Zelle am Strahlteiler 50% reflektiert werden. Die Abhängigkeit zwischen Reflexion und Spannung ist eine Sinusfunktion, wobei die Empfindlichkeit im Wendepunkt am größten ist. Es bestätigt sich, dass die Anregung der Resonanzen am stärksten ist, wenn der Ausschaltpuls um eine halbe Resonanzperiode verzögert ist. In den Fotodiodensignalen Rl, R2, R3 erkennt man ferner Signalspitzen, die dadurch entstehen, dass bei einem Schaltervorgang der gewünschte, idealerweise nicht sichtbare Phasensprung nur endlich schnell von statten geht. Bzgl. der Resonanz bei fiu = 147 kHz zeigen die Fig. 5A bis 5C beispielhaft eine Unterdrückung mit zwei beispielhaft integrierten Kompensationspulssequenzen (siehe insbesondere Figuren 5B und 5C). Fig. 5A entspricht im Wesentlichen Fig. 4A, wobei für eine Sequenz von Nutzpulsen Spannungsschaltvorgänge mit Pfeilen 41 A und 43 A und eine Nutz-Pulsdauer T _N mit einem Pfeil 45 im Fotodiodensignal Rl verdeutlicht sind. Die Nutz-Pulsdauer T _N entspricht der halben Periode T _RI der Resonanzfrequenz f^. Man erkennt die Intensitätsschwankungen des

Photodiodensignals Rl mit der Resonanzfrequenz fRi = 147 kHz.

In Fig. 5B wurde zur Unterdrückung des Resonanzeffekts eine Kompensationspulssequenz hinzugenommen, die aus Kompensations(spannungs-)pulsen besteht, von denen jeweils einer zwischen zwei Nutz -Pulsen vorgesehen ist. Man erkennt entsprechend weitere Paare von Schaltpulsen 47, 49, die zugeordnete Kompensations-Spannungsschaltvorgänge triggern. Es ergibt sich ein in seiner Schwankung wesentlich reduziertes Fotodiodensignal Rl'.

Im Fotodiodensignal Rl' ist durch Pfeile 47A und 49A eines der Paare von Schaltpulsen 47, 49 hervorgehoben. Die Schaltpulse 47, 49 bewirken den zugehörigen, einem der Nutz-Pulse nachfolgenden, Kompensationspuls. Eine Kompensations-Pulsdauer T _K ist neben der

Nutzpuls-Dauer T _N eingezeichnet.

Allgemein werden gegenläufige Spannungsschaltvorgänge zur Kompensation eines Nutz- Schaltvorgangs verwendet. D.h., aufgrund der gegenphasigen Anregung bei der Erhöhung bzw. Verringerung der angelegten Spannungsdifferenz folgt der (Ein-) Schaltpuls 47 des Kompensationspulses (On A/Off B) im Wesentlichen direkt (z.B. mit einer Verzögerung von 200 ns) nach dem Ausschaltpuls 43, und der (Aus-)Schaltpuls 49 des Kompensationspulses folgt mit einer Verzögerung, die der Nutzpulsdauer T _N entspricht (hier 200 ns), nach dem Ausschaltpuls 43 (bzw. eine Resonanzperiode T _RI = 2T _N nach dem Einschaltpulse 41). Entsprechend werden die Schockwellen der Ausschaltpulse 43 quasi direkt kompensiert und die Schockwellen der Einschaltpulse 41 mit einer Verzögerung eines ganzzahligen Vielfachen der Resonanzperiode kompensiert. Die gewählten Zeitpunkte der Schaltpulse 47, 49 führen zu einem destruktiven Interferieren der mechanischen Schwingungen, die den sich wiederholenden Schaltvorgängen (der Sequenz von Nutz-Pulsen und der Sequenz von Kompensationspul- sen) zugeordnet sind. Man kann erkennen, dass die Resonanz bei 147 kHz auf diese Weise wirksam unterdrückt werden kann.

In Fig. 5C erkennt man ein weiteres Anregungskonzept, das mit HV-Schaltern umgesetzt werden kann, die mehrere Spannungsniveaus erlauben, beispielsweise wie die double-push- pull-Schaltung 25, die die beiden Elektroden von Pockels-Zellen getrennt schalten kann.

Im Speziellen wird, wie in Fig. 5C gezeigt, zur Unterdrückung des Resonanzeffekts eine Kompensationspulssequenz hinzugenommen, die aus Kompensations(spannungs-)pulsen be- steht, von denen jeweils zwei zwischen zwei Nutz-Pulsen vorgesehen sind. Man erkennt entsprechend weitere Paare von Schaltpulsen 51, 53, 55, 57. Es ergibt sich ein in seiner Schwankung ebenfalls reduziertes Fotodiodensignal Rl".

Man erkennt in Fig. 5C das erste Paar von (Ein- und Aus-) Schaltpulsen 51, 53, das durch Pfeile 51 A und 53 A im Fotodiodensignal Rl " verdeutlicht ist und einen dem Nutz-Puls nachfolgenden ersten Kompensationspuls bewirkt. Dabei folgt der (Ein-) Schaltpuls 51 des ersten Kompensationspulses ebenfalls im Wesentlichen direkt (z.B. mit einer Verzögerung von 200ns) nach dem Ausschaltpuls 43, und der (Aus-)Schaltpuls 53 des ersten Kompensationspulses erfolgt wie in Fig. 5B mit einer Verzögerung, die der Nutzpulsdauer T _N entspricht, nach dem Ausschaltpulse 43 (bzw. eine Resonanzperiode T _RI nach dem Einschaltpuls 41). Allerdings wird, bezugnehmend auf Fig. 2, nach dem Verstärkungsfenster des Nutz-Pulses zunächst nur Elektrode A geschaltet, also effektiv zwischen +2HV und 0HV geschaltet. Entsprechend sind die Pfeile 51A und 53 A halb so lang wie die Pfeile 41 A und 43 A. Durch die reduzierte Spannung wird die akustische Schockwelle des ersten Kompensationspulses redu- ziert, z.B. sie kann nur noch halb so stark ausgeprägt sein. Entsprechend würde ein Resonator in einer regenerativen Verstärkungseinheit, wenn nur ein derartig reduzierter Kompensationspuls folgt, nur noch teilweise geschlossen werden.

Da die akustischen Schockwellen der ersten Kompensationspulse kleiner sind als die der Nutz-Pulse, wird in der Ausführung gemäß Fig. 5C für eine effektivere Auslöschung ein weiteres Paar von (Ein- und Aus-)Schaltpulsen 55, 57, die durch Pfeile 55A und 57A im

Fotodiodensignal Rl" verdeutlicht sind, vorgesehen. Die Schaltpulse 55, 57 bewirken einen zweiten Kompensationspuls. Dabei ist das Paar von Schaltpulsen 55, 57 gegenüber dem Paar von Schaltpulsen 51, 53 im Wesentlichen um eine Resonanzperiode T _RI verzögert. Jedoch kann der (Ein-) Schaltpuls 55 hinsichtlich des Ausschaltpulses 43 exakt um eine Resonanzperiode T _RI verzögert sein. Allgemein ist wichtig, dass das Pulspaar 55/57 gegenüber dem Pulspaar 51/53 um n* T _RI verzögert ist (mit n als ganze Zahl). Alle anderen Zeiten ergeben sich entsprechend. Im Ergebnis können sich so alle schwingungsanregenden Impulse in Sum- me aufheben. Um die die double-push-pull-Schaltung 25 gleichmäßig zu belasten, kann für den zweiten Kompensationspuls zum Beispiel die Elektrode B verwendet werden.

Zusammenfassend werden also ein Paar von Schaltpulsen voller Amplitude (für den Nutz- Puls) und zwei Paare von Schaltpulsen halber Amplitude (für die beiden Kompensationspulse) überlagert. Beispielsweise ist die Spannungsänderung eines der Kompensationsspannungs- schaltvorgänge in der Größenordnung eines Bruchteils der Spannungsänderung des Spannungsschaltvorgänge des Nutz-Pulses (N) - in Abhängigkeit der Anzahl der Kompensationspulse. Die Ausführungsform der Anregung gemäß Fig. 5C hat den weiteren Vorteil, dass bei einer Verwendung in einem regenerativen Verstärker kein zweites Verstärkungsfenster erzeugt wird.

Dies steht im Unterschied zu den beiden Polarisationsfenstern, die durch die Ein- und Aus- schaltpulse 41, 43 und Ein- und Ausschaltpulse 47, 49 in der Ausführungsform der Anregung gemäß Fig. 5B vorliegen. In letzterem Fall könnte ein Laserpuls, der sich während des Kompensationspulses im Resonator befindet, verstärkt werden. Um dies zu verhindern, kann bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 5B, die sich mit einfacheren Schaltungen umsetzen lässt, der in Fig. 1 gezeigte Puls-Picker 11 gezielt nur Pulse im Polarisationsfenster des Nutz-Pulses in die Verstärkungseinheit 3A einkoppeln.

Allgemein erkennt man, dass die Kompensation für eine Anwendung in einer regenerativen Verstärkungseinheit derart gestaltet sein sollte, dass, obwohl der Resonator nur noch teilweise geschlossen ist, beispielsweise bei einem Scheiben-Verstärker die Verluste noch ausreichend groß sind, um eine Verstärkung außerhalb des Verstärkungsfensters zu verhindern.

Mit Blick auf die Figuren 5A bis 5C erkennt man, dass die Fotodiodensignale Rl' und Rl" im Vergleich zum Fotodiodensignal Rl wesentlich gleichmäßiger sind und damit näher an der idealen„flachen" Kurve liegen. D.h., die negativen Effekte der piezoelektrisch erzeugten Schockwellen wurden durch die Anregung über die Kompensationspulssequenz reduziert. Entsprechend wird eine gleichmäßigere Wirkung der Pockels-Zelle auf die Laserstrahlung während des Polarisationsfensters bereitgestellt. Die Fig. 6A bis 6C zeigen beispielhaft für drei Verstärkungszeiten (1 μβ, 4 , 6 μβ) die ausgekoppelte Intensität eines cw-Laserstrahls im Aufbau der Fig. 3A mit einer Pockels-Zelle, die eine Resonanzeigenschaft bei einer Resonanzperiode von 6,8 von 147 kHz aufweist. Die Intensitäten wurden jeweils mit der Fotodiode 39 gemessen. Für jede der drei Verstärkungszeiten wurde die Resonanzanregung der Pockels-Zelle nicht kompensiert (dargestellt durch die (Photodiodensignal-) Kurven 0i, 0 ₄ , 0 ₆ ), mit einem Kompensationspuls kompensiert (dargestellt durch die Kurven I i, 1 ₄ , 1 ₆ ) und mit zwei Kompensationspulsen kompensiert (dargestellt durch die Kurven 2 _ls 2 ₄ , 2 ₆ ). Dabei sind die jeweiligen (Ein- und Aus-) Schaltpulse 47, 49 für die Kompensation mit einem Kompensationspuls (Kurven \ \, 1 ₄ , 1 ₆ ) zur Verdeutlichung des Anregungskonzepts im unteren Bereich der Figuren gezeigt.

In Fig. 6A verdeutlicht Kurve 0i die Sequenz von Nutz-Pulsen N mit Pulsdauern T _N von 1 μβ und einer Nutz-Periodendauer T _PN . Die Nutz-Pulse N sind dadurch erkennbar, dass das Kompensationsfenster die halbe Amplitude bzgl. des Nutzfensters aufweist. Ferner erkennt man Schwankungen im Fotodiodensignal, die den Signalverläufen überlagert sind und auf die An- regung der Resonanz mit der Resonanzperiode von 6,8 μβ zurückgehen. D.h., die Nutz- Periodendauer Tp _{, N} ist derart gelegen, dass eine resonante Anregung von akustischen Schwingungen im Kristall 5A durch die Nutz-Pulse erfolgt.

Analog verdeutlichen in den Figuren 6B und 6C die Kurven 0 ₄ und 0 ₆ die Sequenz von Nutz- Pulsen N mit Pulsdauern T _N von 4 μβ bzw. 6 μβ.

Zurückkehrend zur Fig. 6A, erkennt man auch in der Kurve 1 ₁ die Sequenz von Nutz-Pulsen N, wobei sich direkt anschließend ein zweites (längeres) Polarisationsfenster öffnet, das dieselben optischen Eigenschaften wie das Nutzfenster aufweist, da die gleiche Spannung ge- schaltet wird. Das Polarisationsfenster geht auf die (Ein- und Aus-)Schaltpulse 47, 49 zurück, die das Polarisationsfenster (hierin auch als Kompensationsfenster K bezeichnet) mit dem gleichen Polarisationszustand wie während des Nutz-Polarisationsfensters direkt nach dem Ausschaltpuls 43 öffnen und nach einer Resonanzperiode T _RI ab dem Einschaltpuls 41 wieder schließen (Dauer T _K des Kompensationspulses K somit ca. 5,8 μβ). Analog verdeutlichen in den Figuren 6B und 6C die Kurven 1 ₄ und 1 ₆ die Sequenz von Nutz- Pulsen N mit Pulsdauern T _N von 4 bzw. 6 μβ, in denen jeweils eine Sequenz von Kompensationspulsen mit einem Kompensationspuls für jeden Nutz -Puls derart angeordnet ist, dass die Kompensationspulse K, insbesondere deren Schaltvorgänge, einer durch die Nutz-Pulse N angeregten mechanischen Schwingung im Kristall der Pockels-Zelle entgegenwirken. Aufgrund der verlängerten Nutz-Pulsdauern verkürzt sich die Dauer T _K des Kompensationspulses K auf ca. 2,8 bzw. ca. 0,8 μβ. Man erkennt am gleichmäßigen Signalrückgang während des gesamten Polarisationsfensters des Nutz-Pulses in den Kurven I i, 1 ₄ , 1 ₆ , dass das Überlagerungsprinzip zur Resonanzkompensation bei jeder der getesteten Verstärkungszeiten funktioniert. Kennt man die Resonanzfrequenzen der Pockels-Zelle, kann man die Verzögerungen für die zusätzlichen Schaltimpulse für jede Verstärkungszeit und Repetitionsrate leicht automatisch berechnen.

Allerdings erkennt man auch, dass sich ein möglicherweise störender Einfluss des Kompensationsfensters optisch auswirken kann, insbesondere wenn die Resonanzperiode vergleichbar mit oder wesentlich größer als die Nutz-Dauer ist. Dieser Einfluss kann durch mehrere Kompensationspulse mit reduzierter Amplitude reduziert werden.

Ein Vorgehen mit zwei Kompensationspulsen Kl, K2 wird anhand der Kurve 2i in der Fig. 6A erläutert. Man erkennt wiederum die Sequenz von Nutz -Pulsen N und ein sich direkt anschließendes Kompensationsfenster (Kompensationspuls Kl). Die Dauer dieses ersten Kompensationsfensters/des Kompensationspulses Kl ist vergleichbar mit der Dauer des Kompen- sationsfensters der Kurve . (Dies gilt analog für die Dauer der ersten Kompensationsfenster der Kurve 1 ₄ sowie der Kurve 1 ₆ .) Man erkennt wieder die reduzierte Spannungsänderung während des ersten Kompensationspulses Kl .

Mit einer Verzögerung entsprechend der Resonanzperiode T _R folgt dann ein zweites Kompen- sationsfenster (zweiter Kompensationspuls K2), ebenfalls mit reduzierter Spannungsänderung. Hinsichtlich der Zeiten wird u.a. auf die vorausgehende Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 5C, verwiesen. Das zweite Polarisationsfenster geht auf die Schaltpulse 55, 57 zurück. Aufgrund der Reduzierung der Spannungsänderung ergibt sich in den Kompen- sationsfenstern ein Polarisationszustand, der sich von dem während des Nutz-Pulses vorliegenden Polarisationszustand unterscheidet.

Analog verdeutlichen in den Figuren 6B und 6C die Kurven 2 ₄ und 2 ₆ die Sequenz von Nutz- Pulsen N mit Pulsdauern T _N von 4 bzw. 6 μβ, in denen jeweils eine Sequenz von Kompensationspulsen mit zwei Kompensationspulsen Kl, K2 für jeden Nutz-Puls N derart angeordnet ist, dass die Kompensationspulse Kl, K2, insbesondere deren Schaltvorgänge, einer durch die Nutz-Pulse N angeregten mechanischen Schwingung im Kristall der Pockels-Zelle entgegenwirken. Aufgrund der verlängerten Nutz-Pulsdauern verkürzt sich die Dauer der Kompensati- onspulse Kl, K2 wieder auf ca. 2,8 bzw. ca. 0,8 μβ.

Auch für die Sequenz von Kompensationspulsen mit zwei Kompensationspulsen Kl, K2 erkennt man am gleichmäßigen Signalrückgang während des gesamten Polarisationsfensters der Kurven 2 2 ₄ , 2 ₆ , dass das Überlagerungsprinzip bei jeder der getesteten Verstärkungszeiten funktioniert.

In den Figuren 7A und 7B sind Sequenzen von kombinierten Nutz-Spannungspulsen und Kompensationsspannungspulsen gemäß den vorausgehenden Ausführungsbeispielen beispielhaft und schematisch dargestellt, wobei die Sequenzen zur Anregung eines Kristalls einer Pockels-Zelle z.B. für eine Polarisationseinstellung vorgenommen werden können. So erkennt man jeweils eine Sequenz von Nutz-Spannungspulsen N, die in einem Zeit (t)-Spannung (U)- Diagramm aufgetragen sind. Die Ansteuerung wird hinsichtlich einer mechanischen Wirksamkeit durch die Schaltflanken der Spannungsverläufe der Nutz-Spannungspulse und der Kompensationspulse bestimmt. Diese werden wie hierin offenbart derart ausgelegt, dass ihre zeitlichen Verläufe und ihre zeitlichen Positionen relativ zu den Nutz-Spannungspulsen so gestaltet sind, dass sie akustische Ereignisse im Kristall induzieren, die mit akustischen Ereignissen im Kristall, welche durch die Nutz-Spannungspulse verursacht werden, destruktiv interferieren. Dabei kann der zeitliche Verlauf insbesondere durch eine Anstiegszeit oder eine Abfallzeit einer Schaltflanke bestimmt werden.

In Fig. 7A sind ferner jeweils direkt auf einen der Nutz-Spannungspulse nachfolgende Kompensationspulse K gezeigt, die einer Resonanz entgegenwirken. Im Unterschied dazu sind in Fig. 7B die jeweils direkt auf einen der Nutz-Spannungspulse nachfolgenden Kompensationspulse Kl mit reduzierter Spannung dargestellt und es folgt jeweils ein zweiter Kompensati- onspuls K2, der derart zeitversetzt angelegt wird, dass er zum Beispiel der gleichen Resonanz entgegenwirkt.

Es sei angemerkt, dass, kennt man die Resonanzfrequenzen der Pockels-Zelle, die Verzöge- rungen für die zusätzlichen Schaltimpulse für jede Verstärkungszeit und Repetitionsrate leicht automatisch berechnet werden können.

In weiteren Ausführungsformen kann die zeitliche Einstellung für die Kompensationspulse im Betrieb variiert werden. Dabei werden z.B. in einer Gruppe von aufeinanderfolgenden Ver- Stärkungsfenstern bei jedem einzelnen Verstärkungsfenster die zusätzlichen Paare von Schaltpulsen zeitlich so platziert, dass unterschiedliche Resonanzen bekämpft werden. Bei ausreichender Dämpfung bzw. Vermeidung der Resonanzen im Kristall selbst, können so u.U. mehrere Resonanzen gleichzeitig gedämpft werden. Die zu dämpfenden Resonanzen können dann z.B. gezielt, auf Basis von Messungen der Resonanzeigenschaften, gewählt werden. Überdies kann ferner durch einen geeigneten Algorithmus die Wahl einer Ziel-Resonanz quasi zufällig während des Betriebs vorgenommen werden, um so durch die jeweils zufällige Dämpfung einer mechanischen Schwingung eine breitbandige Dämpfung umzusetzen.

Derartige unterschiedliche Pulsstrategien werden in Fig. 7C schematisch verdeutlicht. So wer- den nach dem ersten dargestellten Nutz-Puls N drei Kompensationspulse Κ', K", K" gezeigt, die in der Spannung reduziert sind und einer oder mehreren Resonanzfrequenzen entgegenwirken. Nach dem zweiten dargestellten Nutz -Puls N wird nur ein Kompensationspuls K"" größerer Länge geschaltet und nach dem dritten dargestellten Nutz -Puls N wird ein Kompensationspuls K - ähnlich dem aus Fig. 7A - geschaltet. Man erkennt, dass durch die Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten eine, mehrere oder eben auch eine breitbandige Unterdrückung von Resonanzeffekten auf den durch eine Pockels-Zellenschaltung bewirkten Polarisationszustand umgesetzt werden kann.

Allgemein sind die Schaltvorgänge, insbesondere der erste Schaltvorgang und der zweite Schaltvorgang der Nutz-Pulse und optional auch die Kompensationsschaltvorgänge, zum Bewirken einer Änderung einer elektrischen Polarisation im Kristall der Pockels-Zelle ausgebildet. Ferner sind die hierin angesprochenen Spannungsschaltvorgänge Umpolungsvorgänge einer an der Pockels-Zelle anliegende Spannung, beispielsweise von +HV nach -HV. Die hierin offenbarten Konzepte sind insbesondere dann relevant, wenn die Änderung einer elektri- sehen Polarisation im Kristall der Pockels-Zelle über einen piezoelektrischen Effekt zu einer Größenänderung des Kristalls, und damit zu akustischen Schwingungen und Resonanzen im Kristall führt. Das Vorsehen von Kompensationspulsen bewirkt dann gerade eine Reduzierung der Ausbildung von akustischen Schwingungen und Resonanzen im Kristall.

In Abhängigkeit von der Implementierung und den physikalischen Gegebenheiten kann hierin unter Kompensieren sowohl eine teilweise Kompensation als auch eine vollständige Kompensation verstanden werden.

Neben den angesprochenen schnellen Schaltvorgängen im ns-Bereich bei den Kompensationspulsen, die Gegenschwingungen anregen, können die Kompensationspulse auch langsamere Schaltvorgänge aufweisen, beispielsweise einen langsameren Abfall auf einen zweiten Spannungswert, von dem aus dann wieder schnell geschaltet wird. Letzteres kann mit im Vergleich zur Fig. 2 aufwändigeren Schaltungskonzepten umgesetzt werden.

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.