Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von Hochleistungslaser pulsen mit einer Hohlkernlichtleitfaser. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transport von Hochleistungslaserpulsen mit einer Hohlkernlichtleitfaser.

Die Führung von Laserstrahlung kann in konventionellen Glasfasern wie Stufen-Index- Vollkern-Glasfasern durch eine mögliche Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Faserma terial beeinflusst werden. Insbesondere begrenzt eine durch die Wechselwirkung hervorgeru fene Beschädigung des Fasermaterials die maximal transportierbare Pulsenergie und Pulsleis tung, sodass der Einsatz von Vollkernfasern bei hochintensiver Laserstrahlung, insbesondere bei Hochleistungslaserpulsen, nicht möglich ist. Unter Hochleistungslaserpulsen werden hier in sogenannte ultra-kurze Pulse mit Pulsdauern im Bereich von wenigen Femtosekunden (fs) bis zu einigen hundert Pikosekunden (ps) und mit Pulsenergien im Bereich von Mikrojoule (pj) bis Millijoule (mJ) verstanden. Hochleistungslaserpulse können in verschiedenen spektra len Bereichen ausgebildet werden, beispielsweise im IR-Spektralbereich, grünen Spektralbe reich, UV-Spektralbereich, Deep UV-Spektralbereich.

Eine Wechselwirkung mit dem Material einer Faser, die eine Beschädigung der Faser hervor- rufen kann, lässt sich mit Lichtleitfasern vermeiden oder zumindest reduzieren, die einen hoh len Faserkern aufweisen, in dem sich die hochintensive Laserstrahlung ausbreitet. Entspre chend sind Fasern mit einem Hohlkem (hollow core Aber) und insbesondere auch photonische Kristallfasem mit Hohlkern (hollow core photonic crystal Aber, HCPCF) für den Transport von Hochleistungslaserpulsen geeignet. Derartige Fasern weisen lichtleitende Bereiche auf, in denen Laserpulse mit Pulsdauem im Nanosekunden- bis Femtosekundenbereich transportiert werden können. In den lichtleitenden Bereichen liegen die Spitzenintensitäten nicht im Mate rial der Faser, sondern in Bereichen, die im Wesentlichen festkörperfrei sind, vor. Ein Befül len des Hohlkerns mit z. B. Luft oder Stickstoff oder ein Evakuieren kann es ferner erlauben, die optischen Eigenschaften einer Faser, beispielsweise deren Nichtlinearität anzupassen.

Die nachfolgend beschriebenen Konzepte betreffen insbesondere den Transport von Laserpul sen mit Hohlkernlichtleitfasern (hierin auch als Hohlkernfaser oder kurz Hohlfaser bezeich net) wie den HCPCFs. Bei einer HCPF wird der hohle, die Laserstrahlung führende Kern von einer photonischen „KristalU-Struktur umgeben. Die photonische Struktur ist derart ausgelegt, dass ein Koppeln des Lichts vom Hohlkem in die photonische Struktur optisch unterdrückt oder nicht möglich ist, sodass die Laserstrahlung im hohlen Kern „gefangen“ bleibt. Diese Art der Lichtführung je nach Fasertyp ist auch unter den Bezeichnungen „photonic-band-gap- guiding“ oder „inhibited-coupling“ oder „anti-resonant-guiding“ bekannt. Beispielhafte Faser typen umfassen inhibited coupling (IC)-HCPCFs (z.B. HCPCFs des Kagome-Typs oder des hypocycloid-core Kagome-Typs) oder Bandgap-HC-PCFs.

Den Übergang zwischen dem Hohlkem und der photonischen Struktur bildet eine (innerste) Kernwandstruktur. Wird Laserstrahlung in die Hohlkernfaser eingekoppelt, liegt üblicher weise während des Transports im Bereich der Kernwandstruktur nur eine geringe Intensität vor, der Hauptanteil der Leistung wird durch die Auslegung der Faser im Zentrum des Hohl kerns gehalten.

Allgemein ist es für eine gute Effizienz der Lichtführung mit einer Faser wichtig, die einzu koppelnde Laserstrahlung in den Strahlausbreitungsparametern wie Spotgröße und Divergenz an die Faserparameter anzupassen.

Zusätzlich ist die relative Lage des Strahlengangs bezüglich des Faserendes, in das eingekop pelt wird, wichtig. D. h., der Strahlengang der Laserstrahlung ist für eine gute Einkopplung in eine Hohlkernfaser im Ort (Strahlmittenposition) und Einfallswinkel bezüglich des Faserendes an den nachfolgenden Verlauf des lichtleitenden Bereichs der Faser anzupassen. Strahlmitten position und Einfallswinkel werden hierin auch als Strahlverlaufsparameter bezeichnet.

Für die Einkopplung ergibt sich für Lichtleitfasern ein sogenannter Toleranzbereich für die Strahlverlaufsparameter. Der Toleranzbereich bezieht sich auf die Lage der Strahlmitte und den Einfallswinkel der einfallenden Laserstrahlung und gibt einen Orts- und Einfallswinkelbe reich an, in dem ein fokussierter Laserstrahl auf die Faser einfallen darf, ohne dass die Faser Schaden nimmt. Zulässige Ortsbereiche der Strahlmitte und Einfallswinkelbereiche liegen z.

B. je nach Fasertyp im Bereich von ±5 % bis ±10 % des Modenfelddurchmessers und im Be reich von ± 5 % bis ± 10 % der Strahl di vergenz.

Üblicherweise wird eine Fasereinkopplungsvorrichtung verwendet, um die für die Einkopp lung benötigte korrekte Justage des Strahlengangs einzustellen. Die Justage betrifft beispiels weise die Positionierung einer Einkoppellinse bezüglich des lichtleitenden Bereichs. So kann eine Dejustage der Einkoppellinse hinsichtlich des lichtleitenden Bereichs die Einkopplungs effizienz verschlechtern. Während des Betriebs ist der Strahlengang (Strahlmitte und Ein fallswinkel) bezüglich des Faserendes möglichst stationär zu halten; d. h., die Strahlver laufsparameter im Bereich der Einkopplung sollen innerhalb des Toleranzbereichs liegen.

Nach dem Transport der Laserstrahlung mit der Faser wird die aus der Faser austretende La serstrahlung mit einer Faserauskopplungsvorrichtung den nachfolgenden optischen Kompo nenten zugeführt.

Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transport von Hochleis tungslaserpulsen mit einer Hohlkernfaser unter Wahrung eines ausreichenden Toleranzfens ters hinsichtlich der Einkopplung der Laserstrahlung in die Hohlkernfaser zu ermöglichen.

Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Transport von ge pulster Laserstrahlung nach Anspruch 1 oder Anspruch 15 oder Anspruch 16 und durch ein Verfahren zum Transportieren von gepulster Laserstrahlung mit einer Hohlkernlichtleitfaser nach Anspruch 11. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einem Aspekt weist eine Vorrichtung zum Transport von gepulster Laserstrahlung mit einer Pulsenergie, die bei einer komprimierten Pulsdauer zu hochintensiven Laserpulsen (3C) führt, auf: eine Pulsdauereinstellvorrichtung, die zum Aufnehmen der gepulsten Laserstrahlung und zum Einstellen einer Transportpulsdauer der Laserstrahlung ausgebildet ist, eine Hohlkernlichtleitfaser, die einen von Material umgebenen hohlen Kern aufweist, wobei die Hohlkernlichtleitfaser Laserpulse, die an einem ersten Faserende eingekoppelt wer den, im hohlen Kern zu einem zweiten Faserende transportiert und dort ausgibt, und wobei ferner ein Betreiben der Hohlkemlichtleitfaser mit am ersten Faserende vorliegenden Strahl verlaufsparameterwerten, die in einem Soll-Toleranzbereich liegen, vorgesehen ist, und eine Fasereinkopplungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die auf die Transport pulsdauer eingestellte Laserstrahlung aufzunehmen und in die Hohlkernlichtleitfaser mit Strahlverlaufsparameterwerten einzukoppeln, die im Soll-Toleranzbereich liegen.

Dabei ist die Transportpulsdauer derart eingestellt, dass für (alle) Strahlverlaufsparameterwer te im Soll-Toleranzbereich eine Einkopplung der Laserstrahlung in den hohlen Kern gegeben ist, bei der das Material und/oder eine Struktur der Hohlkernlichtleitfaser erhalten bleibt. In einem weiteren Aspekt umfasst ein System zum Bereitstellen von hochintensiven Laserpul sen für die Materialbearbeitung eines Werkstücks eine Laserpulsquelle, die dazu eingerichtet ist, Laserpulse mit einer spektralen Breite und einer für die Materialbearbeitung benötigten Pulsenergie als gepulste Laserstrahlung auszugeben, eine wie zuvor beschriebene Vorrichtung zum Transport der gepulsten Laserstrahlung mit einer Hohlkernlichtleitfaser und einer Puls dauereinstellvorrichtung und einen Laserbearbeitungskopf, der Laserpulse, die aus der Hohl kernlichtleitfaser austreten, zur Materialbearbeitung auf das Werkstück fokussiert. In einigen Ausführungsformen kann die Pulsdauereinstellvorrichtung der Vorrichtung zum Transport der gepulsten Laserstrahlung als separate der Hohlkernfaser zugeordnete Komponente oder als Teil der Laserpulsquelle (eine dort angeordnete Pulsdauer Streckvorrichtung oder (nicht maxi mal komprimierende) Pulsdauerkompressionsvorrichtung) ausgebildet sein.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum Transportieren von gepulster Laser strahlung einer Laserpulsquelle mit einer Hohlkemlichtleitfaser, die einen von einem Material umgebenen hohlen Kern aufweist, wobei die Hohlkernlichtleitfaser dazu ausgebildet ist, die Laserstrahlung im hohlen Kern von einem ersten Faserende zu einem zweiten Faserende zu transportieren, die Schritte:

Erzeugen der gepulsten Laserstrahlung, die Laserpulse mit einer Anfangspulsdauer umfasst,

Einstellen einer Spitzenleistung der gepulsten Laserstrahlung, die am ersten Faserende vorliegt, und

Einkoppeln der gepulsten Laserstrahlung in die Hohlkernlichtleitfaser, wobei die Spitzenleistung durch Verlängern der Pulsdauer von der Anfangspulsdauer auf eine Transportpulsdauer oder durch nicht-maximale Kompression der Laserpulse derart eingestellt wird, dass für Strahlverlaufsparameterwerte am ersten Faserende, die in einem für einen Betrieb der Hohlkernlichtleitfaser vorgesehenen Soll-Toleranzbereich liegen, eine Ein kopplung von Laserpulsen mit der Transportpulsdauer in den hohlen Kern erfolgt, bei der das Material und/oder eine Struktur der Hohlkernlichtleitfaser erhalten wird.

In einigen Weiterbildungen der Vorrichtung kann der Soll-Toleranzbereich durch im Betrieb zu tolerierende Schwankungen von Strahlparametern der gepulsten Laserstrahlung gegeben sein. Dabei können die Strahlparameter insbesondere eine Strahlmittenposition und/oder einen Einfallswinkel umfassen. Eine zu tolerierende Schwankung in der Strahlmittenposition kann bei einigen Prozent des Modenfelddurchmessers, beispielsweise im Bereich von ±1%, ±2%, ±5% oder ±10% des Modenfelddurchmessers, liegen und/oder eine zu tolerierende Schwan kung im Einfallswinkel kann bei einigen Prozent der Strahl di vergenz, beispielsweise im Be reich von ±1%, ±2%, ±5% oder ±10% der Strahl di vergenz, liegen. Ferner kann der Hohlkern lichtleitfaser im Soll-Toleranzbereich eine maximale Puls Spitzenleistung zuordbar sein, ober halb der eine Einkopplung ohne Beschädigung der Hohlkemlichtleitfaser nicht über den ge samten Soll-Toleranzbereich gegeben ist. Entsprechend ist die Transportpulsdauer der Laser strahlung derart am ersten Faserende eingestellt ist, dass eine Spitzenleistung der Laserstrah lung am ersten Faserende kleiner oder gleich der maximalen Pulsspitzenleistung ist.

In einigen Weiterbildungen kann die Hohlkemlichtleitfaser Strukturelemente, insbesondere eine Glasstruktur oder eine photonische Kri stall Struktur, aufweisen, die eine den Hohlkem umgebende innere Kernwand ausbilden. Die Pulsdauereinstellvorrichtung und die Faserein kopplungsvorrichtung können derart eingerichtet sein, dass ein räumlicher Überlapp einer Intensitätsverteilung der Laserstrahlung mit den Strukturelementen bei Strahlverlaufsparame terwerten innerhalb des Toleranzbereichs, und insbesondere an Grenzwerten des Soll- Toleranzbereichs, derart ist, dass eine im Bereich der Strukturelemente vorliegende Intensität unterhalb einer Zerstörschwellenintensität der Kemwand liegt.

In einigen Weiterbildungen kann die Pulsdauereinstellvorrichtung als Pulsdauerstreckvorrich- tung dazu eingerichtet sein, Laserpulse der gepulsten Laserstrahlung, die eine Anfangspuls dauer aufweisen, durch mindestens ein optisches Element um einen Streckungsfaktor auf die Transportpulsdauer zu verlängern und als zeitlich gestreckte Laserpulse auszugeben.

Optional kann die Pulsdauereinstellvorrichtung, in Transmission oder in Reflexion verwendet, ein Diffraktionsgitter, ein Volum en-Bragg-Gitter, ein Prisma, ein Gitterprisma und/oder einen dispersive Spiegel umfassen.

In einigen Ausführungsformen kann die Transportpulsdauer mit der Pulsdauereinstellvorrich tung derart eingestellt sein, dass hinsichtlich des Materials der Hohlkemlichtleitfaser eine be schädigungsfreie Einkopplung in die Hohlkemlichtleitfaser im Soll-Toleranzbereich erfolgt.

Alternativ oder ergänzend kann die als Pulsdauerstreckvorrichtung ausgeführte Pulsdauerein stellvorrichtung dazu eingerichtet sein, eine Anfangspulsdauer im Bereich von 50 fs bis 1 ps mit einem Streckungsfaktor von mindestens 1,5, insbesondere von mindestens 10 oder min destens 100, auf die Transportpulsdauer zu verlängern.

In einigen Weiterbildungen kann die Pulsdauereinstellvorrichtung als Pulsdauerkompressi onsvorrichtung dazu eingerichtet sein, Laserpulse der gepulsten Laserstrahlung in der Puls dauer (nur) auf die Transportpulsdauer zu komprimieren.

In einigen Weiterbildungen kann die Pulsdauereinstellvorrichtung insbesondere als Pulsdau erkompressionsvorrichtung dazu eingerichtet sein, Laserpulse einer gepulsten Laserstrahlung, die von einem Laserverstärker System mit einer Pulsdauer ausgegeben werden, die wesentlich länger ist als eine bezüglich einer vorliegenden spektralen Bandbreite minimal möglichen Pulsdauer, durch mindestens ein optisches Element in der Pulsdauer auf die Transportpuls dauer zeitlich zu komprimieren und somit insbesondere als zeitlich bezüglich der minimal möglichen Pulsdauer gestreckte Laserpulse auszugeben. Optional kann die Pulsdauereinstell vorrichtung ferner dazu eingerichtet sein, die Laserpulse bezüglich der minimal möglichen Pulsdauer im Bereich von 50 fs bis 1 ps mit einem Streckungsfaktor von mindestens 1,5, ins besondere von mindestens 10 oder mindestens 100, in ihrer Pulsdauer auf die Transportpuls dauer einzustellen. Überdies kann ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor von mindestens 2, 10 oder 100 bei der Bestimmung der Transportpulsdauer einbezogen werden.

In einigen Ausführungsformen können Strahlparameter der gepulsten Laserstrahlung Parame ter der folgenden Gruppen umfassen:

- Strahlausbreitungsparameter umfassend Modenfelddurchmesser, Öffnungswinkel und Strahlgütewert,

- Pulsparameter umfassend Pulsenergie, Pulsdauer und Repetitionsrate und

- die Strahlverlaufsparameter, die eine Strahlmittenposition am ersten Faserende und eine Einfallsrichtung der gepulsten Laserstrahlung auf das erste Faserende umfassen.

Dabei kann eine Spitzenleistung der gepulsten Laserstrahlung mithilfe der Pulsdauereinstell vorrichtung derart angepasst sein, dass bei festeingestellten Strahlausbreitungsparametern und festeingestellten Pulsparametem eine Einkopplung der Laserstrahlung in den hohlen Kern mit im Toleranzbereich liegenden Strahlverlaufsparameter beschädigungsfrei durchführbar ist.

In einigen Ausführungsformen des Systems kann die Laserpulsquelle ein Laserverstärkersys tem und eine Pulsdauerkompressionsvorrichtung umfassen. In einigen Ausführungsformen des Systems kann der Laserbearbeitungskopf eine Pulsdauer- anpassvorrichtung aufweisen, die zum Verkürzen der Transportpulsdauer auf eine Bearbei tungspul sdauer ausgebildet ist. Optional kann er, in Transmission oder in Reflexion verwen det, mindestens ein Diffraktionsgitter, ein Volum en-Bragg-Gitter, ein Prisma, ein Gitterprisma und/oder einen dispersive Spiegel umfassen.

In einigen Ausführungsformen des Systems kann die Vorrichtung zum Transport der gepuls ten Laserstrahlung derart eingestellt sein, dass ohne Verlängerung der Anfangspulsdauer die Pulsenergie am ersten Faserende zu einer Spitzenleistung führt, die eine Beschädigung der Hohlkernlichtleitfaser bewirkt. In einigen Ausführungsformen des Systems kann die Vorrich tung zum Transport der gepulsten Laserstrahlung derart eingestellt sein, dass bei einer disper- siv maximal möglichen Kompression der Laserpulse die Pulsenergie am ersten Faserende zu einer Spitzenleistung führt, die eine Beschädigung der Hohlkernlichtleitfaser bewirkt. Eine Beschädigung kann allgemein bei einer Kompression zu einer kürzeren als der Transportpuls dauer eintreten.

In einigen Weiterbildungen kann das Verfahren ferner die Schritte umfassen:

Bestimmen einer maximalen Pulsspitzenleistung für eine Einkopplung mit Strahlver laufsparameterwerten im gesamten Soll-Toleranzbereich und

Einstellen der Transportpulsdauer derart, dass die Spitzenleistung der gepulsten Laser strahlung, insbesondere der Laserpulse, kleiner oder gleich der maximalen Puls Spitzenleistung ist.

In einigen Ausführungsformen des Verfahrens kann der Verlängerung der Pulsdauer von der Anfangspulsdauer auf die Transportpulsdauer ein Streckungsfaktor von mindestens 1,5, insbe sondere von mindestens 10 oder 100, und optional ein zusätzlicher Sicherheitsstreckungsfak tor von mindestens 2, 10 oder 100, zugrunde liegen. Das Einkoppeln der Laserpulse in die Hohlkernlichtleitfaser kann mit einer Fasereinkopplungsvorrichtung erfolgen, die einen Strah lengang für die gepulste Laserstrahlung bereitstellt, der Strahlverlaufsparameterwerte im Soll- Toleranzbereich am ersten Faserende zur beschädigungsfreien Einkopplung in die Hohlkern lichtleitfaser mit der Transportpulsdauer bereitstellt.

In einigen Weiterbildungen kann das Verfahren ferner die Schritte umfassen: Auskoppeln der gepulsten Laserstrahlung aus der Hohlkernlichtleitfaser,

Verkürzen der Pulsdauer von Laserpulsen der aus der Hohlkernlichtleitfaser ausgekop pelten gepulsten Laserstrahlung von der Transportpulsdauer auf eine Bearbeitungspulsdauer und

Fokussieren der ausgekoppelten gepulsten Laserstrahlung zum Bereitstellen von hoch intensiven Laserpulsen für die Materialbearbeitung eines Werkstücks.

In einem weiteren Aspekt - der insbesondere gemäß den vorausgehend zusammengefassten Ausführungsformen weitergebildet werden kann - wird eine Vorrichtung zum Transport von gepulster Laserstrahlung mit einer Pulsenergie, die bei einer komprimierten Pulsdauer zu hochintensiven Laserpulsen führt, offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine Pulsdauerkompres sionsvorrichtung, die zum Aufnehmen der gepulsten Laserstrahlung und zum Einstellen einer Transportpulsdauer der Laserstrahlung ausgebildet ist, wobei die Pulsdauerkompressionsvor richtung dazu eingerichtet ist, Laserpulse der gepulsten Laserstrahlung in der Pulsdauer auf die Transportpulsdauer zu komprimieren. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Hohlkernlicht leitfaser, die einen von Material umgebenen hohlen Kern aufweist, wobei die Hohlkemlicht- leitfaser Laserpulse, die an einem ersten Faserende eingekoppelt werden, im hohlen Kern zu einem zweiten Faserende transportiert und dort ausgibt. Ein Betreiben der Hohlkernlichtleitfa ser ist mit am ersten Faserende vorliegenden Strahlverlaufsparameterwerten, die in einem Soll-Toleranzbereich liegen, vorgesehen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Fasereinkopp lungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die auf die Transportpulsdauer eingestellte Laser strahlung aufzunehmen und in die Hohlkemlichtleitfaser mit Strahlverlaufsparameterwerten einzukoppeln, die im Soll-Toleranzbereich liegen. Dabei ist die Transportpulsdauer derart eingestellt, dass für alle Strahlverlaufsparameterwerte im Soll-Toleranzbereich eine Einkopp lung der Laserstrahlung in den hohlen Kern gegeben ist, bei der das Material und/oder eine Struktur der Hohlkemlichtleitfaser erhalten bleibt.

In einem weiteren Aspekt - der insbesondere gemäß den vorausgehend zusammengefassten Ausführungsformen weitergebildet werden kann - wird eine zum Transport von gepulster La serstrahlung mit einer Pulsenergie, die bei einer komprimierten Pulsdauer zu hochintensiven Laserpulsen führt, offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine Pulsdauereinstellvorrichtung, die zum Aufnehmen der gepulsten Laserstrahlung und zum Einstellen einer Transportpulsdauer der Laserstrahlung ausgebildet ist, wobei die Pulsdauereinstellvorrichtung als Pulsdauerkom pressionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, Laserpulse der gepulsten Laserstrahlung in der Pulsdauer auf die Transportpulsdauer zu komprimieren. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Hohlkernlichtleitfaser, die einen von Material umgebenen hohlen Kern aufweist, wobei die Hohlkernlichtleitfaser Laserpulse, die an einem ersten Faserende eingekoppelt werden, im hohlen Kern zu einem zweiten Faserende transportiert und dort ausgibt. Ein Betreiben der Hohlkernlichtleitfaser ist mit am ersten Faserende vorliegenden Strahlverlaufsparameterwer ten, die in einem Soll-Toleranzbereich liegen, vorgesehen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Fasereinkopplungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die auf die Transportpulsdauer eingestellte Laserstrahlung aufzunehmen und in die Hohlkernlichtleitfaser mit Strahlver laufsparameterwerten einzukoppeln, die im Soll-Toleranzbereich liegen. Dabei sit die Trans portpulsdauer derart eingestellt, dass für alle Strahlverlaufsparameterwerte im Soll- Toleranzbereich eine Einkopplung der Laserstrahlung in den hohlen Kern gegeben ist, bei der das Material und/oder eine Struktur der Hohlkernlichtleitfaser erhalten bleibt.

Die eingangs zitierten Voraussetzungen an die Justage des Strahlengangs im Rahmen des To leranzbereichs treffen auch auf Hohlkernfasern zu. Bei Hohlkernfasem kann ein Driften des Strahlengangs der Laserstrahlung dazu führen, dass Laserstrahlung außerhalb des Hohlkernbe reichs auf die photonische Struktur auftrifft und die photonische Struktur somit vermehrt in tensiven Bereichen des Laserstrahls ausgesetzt ist. Dadurch kann bei zu hohen Spitzenleistun gen eine Beschädigung oder Zerstörung der photonischen Struktur erfolgen. Insbesondere kann ein Bereich der Kernwandstruktur, die für die Lichtleitung wesentlich verantwortlich ist, beschädigt werden, wodurch letztlich die Faser ihre Eignung zum Transport von Laserstrah lung verlieren kann.

Entsprechend wird üblicherweise für eine derartige faserbasierte Anordnung zum Transport von gepulster Laserstrahlung, insbesondere für eine Einkopplung von gepulster Laserstrah lung mit vorgegebenen Parametern (wie Pulsenergie, Pulsdauer, Repetitionsrate) ein Tole ranzbereich festgelegt, der das Ausmaß angibt, in dem die Lage der Strahlmitte oder der Ein fallswinkel aufgrund eines Drifts des Strahlengangs variieren darf, ohne dass der Betrieb zu einer Beschädigung oder Zerstörung der photonischen Struktur führt. Angestrebt werden hier beispielsweise die angesprochenen Ortsbereiche der Strahlmitte und Einfallswinkelbereiche - je nach Fasertyp - im Bereich von ±5 % bis ±10 % des Modenfelddurchmessers und im Be reich von ± 5 % bis ± 10 % der Strahl di vergenz. Die hierin vorgeschlagenen Konzepte erlauben es hinsichtlich des Einsatzes hochintensiver Laserpulse, größere Toleranzbereiche für die Einkopplung in Holkemfasem und somit robus tere Strahlführungssysteme für den industriellen Einsatz bereitzustellen, als sie ohne Elmset zung der Konzepte angesichts einer möglichen Beschädigung oder Zerstörung der photoni- schen Struktur bestimmt werden würden. Durch die erfindungsgemäß beim Einkoppeln in die Hohlkernfaser reduzierte Pulsspitzenleistung wird die Schwelle zur Zerstörung der Hohlkern faser, insbesondere der photonischen Struktur wie der Kernwandstruktur, durch derartige in der Pulsspitzenleistung reduzierte Laserpulse angehoben. Da so eine Faserzerstörung vermie den oder zumindest in ihrer Häufigkeit reduziert werden kann, können Ausfälle von Syste men, bei denen eine Hohlkernfaser zum Transportieren von hochintensiver gepulster Laser strahlung eingesetzt wird, und Komponenten von derartigen Systemen reduziert werden.

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 Figu ren. Von den Figuren zeigen:

Fig.lA eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung einer Einkopplung von gepulster Laserstrahlung in eine Hohlkernfaser für Strahlver laufsparameter im Toleranzbereich;

Fig. 1B eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung einer Einkopplung von gepulster Laserstrahlung in eine Hohlkernfaser für Strahlver laufsparameter außerhalb des Toleranzbereichs;

Fig. 2A und Fig. 2B Skizzen zur Verdeutlichung der Verwendung einer Vorrichtung zum Transport von gepulster Laserstrahlung mit einer Pulsdauereinstellvor richtung bei der laserbasierten Materialbearbeitung;

Fig. 3A und Fig. 3B Aufsichten auf ein Einkopplungsende einer beispielhaften Hohlkernfa ser zur Erläuterung einer Variation eines Strahlverlaufsparameters; und

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Einsteilbarkeit der Strahlintensi tät, die bei der Einkopplung vorliegt, bei Verwendung einer Pulsdauer einstellvorrichtung.

Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf Erkenntnissen, die zum Toleranzbereich von Strahlverlaufsparametern bei Hohlkernfasern, die für den Transport von Laserstrahlung eingesetzt werden sollen, gewonnen wurden. So wurde erkannt, dass sich ein Toleranzbereich, in dem Strahl drifts erlaubt sind, wesentlich reduziert, je höher die Spitzenleistung der einge koppelten zu transportierenden Laserstrahlung ist.

Fig. 1 A verdeutlicht den Einsatz einer Hohlkernfaser 1 (Transportfaser) für den Transport von Hochleistungslaserpulsen 3 A. Die Hochleistungslaserpulse 3 A werden von einer Laserpuls quelle 3 erzeugt und weisen jeweils eine Anfangspulsdauer At auf. Die Hochleistungslaserpul se 3A werden mit einer Fasereinkopplungsvorrichtung, die eine Linse 5A umfasst, auf ein erstes Faserende 1 A der Hohlkernfaser 1 fokussiert. Insbesondere überlappt das Strahlprofil der Hochleistungslaserpulse 3A mit einem hohlen Kern 4A der Hohlkernfaser 1, so dass nur ein geringer Intensitätsanteil des Strahlprofils mit dem Material 4B der Hohlkemfaser 1 über lappt, das den holen Kern 4A umgibt. Bei idealer Einkopplung (d.h., es liegt ein minimaler Überlapp des Strahlprofils mit dem Material vor) stellt für feststehende Strahlparameter eine maximale Intensität I max eine Zerstörschwelle des Fasertyps dar (siehe auch Fig. 4).

Liegen, für Intensitäten unterhalb der maximalen Intensität I max, die Strahlverlaufsparame ter des Strahlengangs der einfallenden Laserstrahlung in einem aufgrund der hohen Intensitä ten oft sehr engen Toleranzbereich, kann die Laserstrahlung im hohlen Kern 4 bis zu einem zweiten Faserende 1B geführt werden. Dort treten die Hochleistungslaserpulse als stark diver gierende Laserstrahlung aus. In Fig. 1 A wird die austretende Laserstrahlung mit einer weite ren Linse 5B kollimiert und beispielsweise als Freistrahl zu einem Laserbearbeitungskopf 7 mit einer Fokussierlinse 7A für die Bearbeitung eines Werkstücks 9 geführt. In Fig. 1 A ist angedeutet, dass eine Bearbeitungspulsdauer At' der aus der Hohlkernfaser 1 austretenden Hochleistungslaserpulse 3 A' (im Wesentlichen) der Anfangspulsdauer At der eingekoppelt Laserpulse 3 A entsprechen kann. Es wird angemerkt, dass eine dispersive Wirkung der Hohl kernfaser 1 vorliegen kann, sodass sich die Pulsdauer während der Ausbreitung der Laserpulse in der Hohlkemfaser 1 verändern kann (faserbasierte Streckung oder Verkürzung der Pulsdau er).

Liegen die Strahlverlaufsparameter (Strahlmitte, Einfallswinkel) der Hochleistungslaserpulse 3 A bei der Einkopplung außerhalb des (engen) Toleranzbereichs oder sind die Spitzenintensi täten der Hochleistungslaserpulse 3 A zu hoch, können sich Strahlintensitäten im Bereich des Materials 4B (beispielsweise im Bereich einer photonischen Struktur) ergeben, die zu einer Beschädigung des ersten Faserendes 1 A führen. Dies gilt offensichtlich ebenso für Intensitä- ten gleich oder oberhalb der maximalen Intensität I max. Wird die Hohlkemfaser 1 beschä digt, kann das dazu führen, dass letztendlich keine für eine Bearbeitung des Werkstücks 9 brauchbare Laserstrahlung aus der Hohlkernfaser 1 austritt.

Fig. 1B verdeutlicht als Beispiel den Fall, in dem die Linse 5A bezüglich des ersten Faseren des 1 A dejustiert ist, so dass die Strahlmitte des Strahlprofils der Hochleistungslaserpulse 3 A nicht mit dem hohlen Kern 4A zentriert ist und so eine Kernwand 4C der Hohlkernfaser 1 von der eintreffenden Laserstrahlung beispielsweise abgetragen oder thermisch verformt wird.

Eine maximale Zer stör Spitzenleistung, ab der eine photonische Struktur zerstört wird, da die maximale Intensität I max erreicht wird, und ab der die Hohlkemfaser für jede mögliche Ein kopplungssituation (also auch bei idealer Einkopplung) für einen zuverlässigen Einsatz für den Transport von Hochleistungslaserpulsen nicht mehr brauchbar ist, wird als Zerstörschwel le bezeichnet. Die Zerstörschwelle und damit auch der hierin betrachtete Toleranzbereich bei der Einkopplung steigen mit der Pulsdauer der einfallenden Laserpulse an, da für eine zerstö rende Wechselwirkung der Laserstrahlung mit dem Fasermaterial umso mehr Pulsenergie auf zubringen ist, je größer die Pulsdauer ist.

Die Erfinder haben nun erkannt, dass es für ein bei der industriellen Fertigung vorgesehenes Lasersystem, das eine Hohlkernfaser für den Transport von Hochleistungslaserpulsen einer Laserpulsquelle einsetzt, erforderlich ist, einen ausreichend großen Toleranzbereich (Soll- Toleranzbereich) bei der Einkopplung in die Hohlkernfaser bereitzustellen. Beispielsweise umfasst der Toleranzbereich - je nach Fasertyp - Änderungen/Schwankungen der Strahlmitte im Bereich von ±5 % bis ±10 % des Modenfelddurchmessers und Änderungen/Schwankungen des Einfallswinkels im Bereich von ± 5 % bis ± 10 % der Strahldivergenz. In dem Soll- Toleranzbereich soll eine Faserzerstörung bei den im Betrieb möglichen Variationen der Strahlverlaufsparameter (tolerierbare Fehleinkopplungen) im Allgemeinen nicht mehr möglich sein. Der Toleranzbereich wird durch eine Toleranzbereichsschwelle in Form einer (Grenz-) Intensität I Lim gegeben. Die (Grenz-) Intensität I Lim liegt so weit unterhalb der maximalen Intensität I max, d.h. unterhalb der „idealen“ Zerstörschwelle, dass die während des Betriebs möglichen Schwankungen innerhalb des Soll-Toleranzbereichs abgedeckt sind. Die bezüglich der Zerstörschwelle abgesenkte Toleranzbereichsschwelle dient dem Schutz der Hohlkemfa ser 1. Der Schutz soll insbesondere auch bei Pulsenergien (beispielsweise im pJ-Bereich, d.h. größer 1 pJ oder größer 10 pj) gewährleistet werden, die prinzipiell (bei einer komprimierten Pulsdauer) zu hochintensiven Laserpulsen mit Spitzenintensitäten oberhalb der Zerstörschwel le führen könnten.

Die Erfinder haben nun erkannt, dass eine Zerstörung der Hohlkemfaser trotz hoher Pulsener gien (die prinzipiell zu Spitzenintensitäten oberhalb der Zerstörschwelle führen könnten) ver hindert werden kann, wenn aufgrund einer „langen“ Transportpulsdauer die zu transportieren den Laserpulse in ihrer Wirkung (Intensität) immer unterhalb der Toleranzbereichsschwelle des Fasertyps bleiben. Die Erfinder schlagen entsprechend vor, den Toleranzbereich bei der Einkopplung dadurch mindestens bis zum Soll-Toleranzbereich zu vergrößern, dass die Tole ranzbereichsschwelle hinsichtlich der Spitzenintensität/Pulsenergien durch eine längere Puls dauer als die beispielsweise durch die vorliegende Bandbreite erreichbare minimale Pulsdauer (beispielsweise durch eine Verlängerung der Transportpulsdauer vor der Einkopplung oder durch eine nicht vollständige Kompression der Laserpulsdauer vor der Einkopplung) in die Hohlkernfaser nicht überschritten wird.

D. h., wenn Strahlverlaufsparameter bei der Einkopplung in einem gewissen Ausmaß variie ren können sollen, kann ein entsprechender Toleranzbereich von Strahlverlaufsparametern bei der Einkopplung dadurch vorgesehen werden, dass die Pulsdauer der Laserpulse mithilfe einer Pulsdauereinstellvorrichtung (beispielsweise einer Pulsdauerstreckvorrichtung oder einer nicht maximal komprimierenden Pulsdauerkompressionsvorrichtung) entsprechend lang einge stellt/verlängert wird. Mit anderen Worten schlagen die Erfinder vor, eine Streckung im Sinne einer separaten Pulsdauerverlängerung oder einer nicht maximal durchgeführten Kompression (Einstellung) der Pulsdauer vor der Einkopplung in eine Hohlkern-Transportfaser vorzuneh men, um eine Reduzierung der (Puls-) Spitzenleistung zu bewirken. Denn, sind die Laserpulse in ihrer Pulsdauer lang genug eingestellt, kann eine Beschädigung von z. B. Kernwandstegen innerhalb eines hinsichtlich der Einkopplung vorgegebenen Toleranzbereichs vermieden oder zumindest reduziert werden. Wird eine Grenze des Toleranzbereichs erreicht (beispielsweise eine Übertretung der maximal im Soll-Toleranzbereich erlaubten Abweichung der Strahlmitte von einer Zentralachse der Hohlkernfaser - größer z.B. ±5 % oder ±10 % des Modenfeld durchmessers oder der maximal im Soll-Toleranzbereich erlaubten Abweichung des Einfalls winkels vom axialen Einfall - größer z.B. ±5 % oder ±10 % der Strahl di vergenz), kann eine Nachjustage des Strahlengangs durchgeführt werden, um die gewünschten Transporteigen schaften wiederherzustellen, ohne dass zuvor die Transportfaser beschädigt wurde und mög licherweise sogar ein Fasertausch notwendig geworden wäre. Das hierin vorgeschlagene Konzept der Streckung der Pulsdauer vor Einkopplung kann auch als „chirped pulse-Transport“ bezeichnet werden. Die Streckung der Pulsdauer ermöglicht den Transport von Laserpulsen, die bereits eine vollständige für die Laserbearbeitung benötigte Pulsenergie aufweisen, jedoch für den Transport in der (Puls-) Spitzenleistung reduziert wur den. Die Streckung (separate Pulsdauerverlängerung oder nicht maximal durchgeführte Kom pression) auf die Transportpulsdauer erfolgt in einem Umfang, der gewährleistet, dass die Hohlkernfaser bei Dejustage in einem für die Strahlführung benötigten Toleranzbereich (übli cherweise im für die Faseranwendung vorgegebenen Soll-Toleranzbereich) nicht zerstört wird.

Die Figuren 2A bis 4 verdeutlichen das erfindungsgemäße Vorgehen beispielhaft.

Fig. 2A zeigt ein System 10 für die laserbasierte Bearbeitung eines Materials 9. Das System 10 weist eine Laserpulsquelle 3, eine Vorrichtung 11 zum Transport von gepulster Laserstrah lung und einen Laserbearbeitungskopf 21 auf.

Die Laserpulsquelle 3 gibt gepulste Laserstrahlung in Form von Laserpulsen 3A mit einer Anfangspulsdauer At aus. Die gepulste Laserstrahlung wird der Vorrichtung 11 zugeführt, die mit einer Hohlkernfaser 1 einen flexiblen Transport der gepulsten Laserstrahlung an den Ort ermöglicht, an dem die Materialbearbeitung erfolgen soll.

Die Vorrichtung 11 zum Transport von gepulster Laserstrahlung umfasst die Hohlkernfaser 1, eine Pulsdauerstreckvorrichtung 13 und eine Fasereinkopplungsvorrichtung 17 sowie optional eine Faserauskopplungsvorrichtung 19.

Ist die Hohlkemfaser 1 als reine Transportfaser ausgelegt, wirkt sie entsprechend nicht auf die transportierte Laserstrahlung ein. Beispielsweise kann eine Selbstphasenmodulation, eine spektrale Verbreiterung oder eine spektrale Verschiebung während des Transports in der als reine Transportfaser eingesetzten Hohlkernfaser 1 vermieden werden. In einigen Ausfüh rungsformen kann der Transport gezielt von einer spektralen Verbreiterung in der Faser be gleitet werden, indem der Hohlkern mit einem Gas gefüllt wird; eine derartige Transportfaser kann Teil einer hierin beschriebenen Vorrichtung zum Transport von gepulster Laserstrahlung sein, vorausgesetzt die Befüllung mit Gas führt nicht zu optischen Bedingungen, bei denen die Faser bei der Einkopplung beschädigt wird, und die spektrale Verbreiterung führt nicht zu einer Beschädigung der Faser während des Transports. Ferner kann eine dispersive Wirkung der Faser auf die gepulste Laserstrahlung vorliegen.

Beispielhaft für eine Hohlkernfaser zeigt Fig. 3A schematisch eine Aufsicht auf ein Faserende einer Kagome-Faser 31 (als Beispiel einer mikrostrukturierten Glasfaser, auch als photonische Kristallfaser bezeichnet). Das gezeigte Faserende stellt die Faserendfläche bereit, durch die Laserstrahlung in die Kagome-Faser 31 eingekoppelt werden soll.

Man erkennt in der Mitte den lichtführenden Bereich der Kagome-Faser 31, der von der Ka gome-Faser 31 als zentraler Hohlkern 33 bereitgestellt wird. Der Hohlkern 33 weist eine im Wesentlichen runde Mündungsöffnung auf, die von einer Lochmantelstruktur 35 umgeben ist. Die Lochmantel Struktur 35 besteht aus Kanälen 37, die den Hohlkem 33 umgeben und ein optisches Führen des Lichts im Hohlkern 33 bewirken. In dieser „photonischen“ Struktur wer den die Kanäle 37 durch eine spezifische Anordnung von Wandstegen 37A gebildet.

Die photonische Struktur grenzt den Hohlkem 33 durch die am weitesten innen liegenden Wandabschnitte 39 ab. Die in Fig. 3A gezeigten Wandabschnitte 39 bilden eine Kernwand.

Ziel des Transports von Laserstrahlung mit einer Kagome-Faser 31 ist es, Laserstrahlung möglichst verlustarm und möglichst wenig anfällig hinsichtlich Störungen der Transportbe dingungen zu führen. In Fig. 3 A ist eine beispielhafte rotationssymmetrische Intensitätsvertei lung 41 (Strahlprofil) eines einfallenden Laserstrahls schematisch angedeutet. Die zum Laser strahl gehörende Strahlmitte 41 A (gegeben durch die maximale Intensität im Zentrum der Intensitätsverteilung) fällt in der dargestellten Situation ideal mit einer Zentralachse 31 A der Kagome-Faser 31 zusammen, sodass sich auch in der Kagome-Faser 31 das Strahlprofil der Laserstrahlung mittig im Hohlkern 33 ausbreiten kann.

Wieder bezugnehmend auf Fig. 2A ist die Pulsdauer Streckvorrichtung 13 beispielhaft als Git ter-Strecker mit zwei Gittern 15 dargestellt. Das dispersive Aufspalten und Zusammenführen der die Laserpulse ausbildenden Wellenlängen ist schematisch angedeutet.

Allgemein umfasst die Pulsdauerstreckvorrichtung 13 mindestens ein optisches Element wie ein Diffraktionsgitter, ein Volum en-Bragg-Gitter, ein Prisma und/oder ein Gitterprisma (Grism). Wie in Fig. 2A beispielhaft gezeigt können zwei optische Elemente im Strahlengang angeordnet werden, um eine Verlängerung der Pulsdauer der Laserpulse 3 A zu bewirken. Weitere optische Elemente wie Faltungsspiegel, Fokussierspiegel oder Linsen können zum Aufbau einer im Dispersionsbeitrag einstellbaren Pulsdaueranpassvorrichtung (wie der Puls dauerstreckvorrichtung 13 in Fig. 2A oder Pulsdauerkompressionsvorrichtung 13" in Fig. 2B) vorgesehen sein. Eine weitere beispielhafte Pulsdaueranpassvorrichtung, insbesondere ein Kompressor zur Feineinstellung der Pulsdauer, ist in der DE 102016 110947 Al der Anmel derin offenbart. Ein derartiger Kompressor kann beispielsweise für eine nicht vollständige Kompression von Laserpulse (siehe Aufbau in Fig. 2B) genutzt werden.

In Fig. 2A sind Laserpulse 3B gezeigt, die einen Frequenz-Chirp aufweisen und entsprechend zeitlich verlängert mit einer Transportpulsdauer At_t aus der Pulsdauerstreckvorrichtung 13 austreten. Die Transportpulsdauer At_t ist somit wesentlich länger als die durch das Zeit- Bandbreite-Produkt bestimmte theoretische untere Grenze für die Kompression der Laserpulse der Laserpulsquelle 3. Die verlängerten Laserpulse 3B werden der Fasereinkopplungsvorrich tung 17 zugeführt.

Die Fasereinkopplungsvorrichtung 17 umfasst beispielsweise eine (Einkoppel-) Linse 5. Die Linse 5 ist derart angeordnet, dass sie die Laserpulse unter einem Einfallswinkel a auf die Faserendfläche der Hohlkemfaser 1 mit einer Strahlmittenposition X im Bereich der Mün dungsöffnung des Hohlkerns 4A fokussiert.

Fig. 2A verdeutlicht schematisch einen Bereich Da für den Einfallswinkel a und einen Bereich DC für die Position X der Strahlmitte. Die Bereiche Da und DC definieren den Toleranzbe reich für die Werte der Strahlverlaufsparameter „Einfallswinkel a“ und „Strahlmittenposition X“. Sie liegen z.B. bei einigen Prozent (beispielsweise im Bereich von ±1%, ±2%, ±5% oder ±10%) des Modenfelddurchmessers und der Strahl di vergenz, z.B. im Bereich von ±5 % bis ±10 % des Modenfelddurchmessers und im Bereich von ± 5 % bis ± 10 % der Strahldiver genz.

Hierzu verdeutlicht Fig. 3B eine Position der Strahlmitte 41 A, die um einen Versatz AXd be züglich der Zentralachse 31 A der Kagome-Faser 31 verschoben auf das Faserende auftrifft. Gestrichelt ist ein Wechselwirkungsbereich 43 angedeutet, der noch nicht mit der photoni- schen Struktur 35 wesentlich überlappt (minimale Überlappungsbereiche 45 mit der Kern- wand), sodass bei dem Versatz AXd noch keine Beschädigung der Hohlkemfaser hervorgeru fen wird. Man erkennt, dass der Wechselwirkungsbereich 43 bei einer Vergrößerung des Ver satzes über den Versatz AXd hinaus mit der photonischen Struktur 35 überlappen würde. D. h., der Versatz AXd begrenzt den Toleranzbereich hinsichtlich des Strahlverlaufsparameters „Strahlmittenposition“. Ähnlich kann eine Variation des Einfallwinkels a über den Toleranz bereich hinsichtlich des Strahlverlaufsparameters „Einfallswinkel“ hinaus eine Wechselwir kung der Laserpulse mit dem Material der Hohlkemfaser 1 hervorrufen.

Die Verlängerung der Pulsdauer wird mithilfe der Pulsdauerstreckvorrichtung 13 im Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 2A (bzw. mit Blick auf Fig. 2B die nicht vollständige Kompression mithilfe der unvollständigen Kompression in einem Kompressor 13") erfindungsgemäß derart eingestellt, dass über einen Toleranzbereich der Strahlverlaufsparameter, wie er für den jewei ligen Einsatz einer Hohlkemfaser benötigt wird, eine Beschädigung der Hohlkemfaser nicht eintreten kann.

Wieder bezugnehmend auf Fig. 2A ist am Ausgang der Hohlkernfaser 1 die Faserauskopp- lungsvorrichtung 19 dargestellt, die divergent aus der Hohlkernfaser austretende Laserstrah lung beispielsweise mit einer Linse 5B kollimiert. Da die Hohlkernfaser 1 als Transportfaser ausgelegt ist, weisen die austretenden Laserpulse 3B' am Faserende eine Pulsdauer At_f auf, die im Wesentlichen der Transportpulsdauer At_t entspricht. Dies ist der Fall, solange bei der Transportfaser eine Wechselwirkung der Laserstrahlung mit der Faser (beispielsweise hin sichtlich nichtlinearer Effekte zur Pulsdauerverkürzung/spektralen Verbreiterung) nicht er folgt.

Um nach dem Strahltransport eine gewünschte (Puls-) Spitzenleistung mit hochintensiven Laserpulsen zu generieren, können die ausgetretenen Laserpulse 3B' nach der Hohlkernfaser mittels entsprechender Dispersionskompensation in einer Pulsdaueranpassvorrichtung, bei spielsweise mit einem Gitter- oder Prismen-Kompressor, zeitlich komprimiert werden. Z. B. kann ein Gitterkompressor am Faserausgang derart eingestellt werden, dass eine gewünschte Bearbeitungspulsdauer und somit die für die Laserbearbeitung benötigte Spitzenleistung nach dem Strahltransport an einem Zielort, z. B. in einem zu bearbeitenden Material eines Werk stücks 9, zur Verfügung steht. Wie in Fig. 2A gezeigt kann der Laserbearbeitungskopf 21 hierzu als Kompressionslaserbear beitungskopf ausgebildet werden. D. h., der Laserbearbeitungskopf 21 umfasst zusätzlich zur Fokussierlinse 7A eine beispielhaft als Gitter-Kompressor dargestellte Pulsdaueranpassvor- richtung 23. Die Pulsdaueranpassvorrichtung 23 wird derart eingestellt, dass die ihr zugeführ ten Laserpulse 3B' als komprimierte Laserpulse 3C mit einer Bearbeitungspulsdauer Af aus gegeben werden. Die Bearbeitungspulsdauer Af entspricht z. B. in etwa der Anfangspulsdauer At der Laserpulse 3 A. Allgemein ist die Pulsdaueranpassvorrichtung 23 derart einstellbar aus geführt, dass die Bearbeitungspulsdauem der für die Laserbearbeitung vorgesehenen Laser pulse 3C für den vorgesehenen Bereich von Transportpul sdauem erreicht werden können.

Ferner weisen die komprimierten Laserpulse 3C eine Pulsenergie auf, die - abgesehen von Verlusten in der Pulsdauerstreckvorrichtung 13, der Pulsdaueranpassvorrichtung 23, der Hohlkernfaser 1 und den Ein- und Auskopplungsvorrichtungen 17, 19 - der Pulsenergie der Laserpulse 3 A der Laserpulsquelle 3 entspricht.

Mit den komprimierten Laserpulsen 3C kann nun die Laserbearbeitung des Werkstücks 9 vor genommen werden.

Aufgrund der eingestellten Transportpulsdauer kann während des Betriebs eine Variation der Strahlverlaufsparameter (Strahlmittenposition und Einfallsrichtung) im Rahmen des Soll- Toleranzbereichs ohne Gefährdung der Transportfaser eintreten. Erst wenn die Grenzen des Soll-Toleranzbereichs erreicht bzw. überschritten werden, wird eine erneute Justa ge/Nachjustage (und/oder unter Umständen eine größere Pulsdauerverlängerung) notwendig. Die Nachjustage kann manuell oder automatisiert vorgenommen werden.

In Zerstörschwellenexperimenten wurde festgestellt, dass bei einer beispielhaft untersuchten Fasergeometrie ein zuverlässiger Transport von Laserpulsen mit einer Spitzenleistung größer 2 GW nicht mehr möglich war. Ein robuster Transport der gleichen Laserpulse konnte jedoch gewährleistet werden, wenn die Laserpulse für die Einkopplung in die Faser zeitlich gestreckt wurden (und entsprechend nach der Faser wieder komprimiert wurden). Beispielsweise führ ten Hochleistungslaserpulse mit Pulsenergien im Bereich von 100 pJ oder mehr und eine Pulsdauer von einigen hundert Femtosekunden zu Puls Spitzenleistungen, die bei ausreichen dem Überlapp mit einem Material der Faser zur Beschädigung der Struktur des Materials führ ten. Eine Pulsdauerverlängerung (allgemein die Verwendung einer längeren Pulsdauer) er- laubte es, die Beschädigung der Struktur der Faser zu verhindern und so den Transport zu er möglichen. Die hierin offenbarten Konzepte sind insbesondere vorteilhaft einzusetzen, wenn für nicht gestreckte Pulse (Pulsdauern im Bereich der maximalen zeitlichen Komprimierbar keit der Laserpulse) Pulsspitzenleistung von 25 MW und mehr ( Pulsparameter von z.B. ca.10 pj und mehr im Bereich von (einigen) Hundert Femtosekunden, z.B. 300 fs ) mit einer Hohl kernfaser zu transportieren sind.

Um die benötigte Länge der Pulsdauer (Verlängerung der Pulsdauer/nicht-vollständige Kom pression), d. h. die Transportpulsdauer, festlegen zu können, kann eine Bestimmung der Zer störschwelle für das jeweilige Hohlkernfaserdesign (z. B. photonic band gap-, inhibited coup- ling-, antiresonant-, negative curvature-Hohlkernfasem) wie folgt durchgeführt werden:

1. Laserpulse einer Laserpulsquelle werden mit idealen und stabilen Strahlparametern (insbesondere hinsichtlich Modenfelddurchmesser, Öffnungswinkel, M ² -Wert, Stabilität hin sichtlich Lage und Winkel) in die Faser eingekoppelt.

2. Durch eine stufenweise Erhöhung der Spitzenleistung wird eine obere Grenze der Leis tung - die maximale Puls Spitzenleistung - ermittelt, bei der das Hohlkemfaserdesign noch in der Lage ist, die Laserpulse zerstörungsfrei zu führen.

3. Bei Verwendung einer Laserpulsquelle mit schwankenden Strahlparametern (z. B. Schwankungen von M ² -Werten, Lage- und Winkel Stabilität, Pulsstabilität) kann die maximale Pulsspitzenleistung im Wert zusätzlich reduziert werden, um einen zerstörungsfreien Trans port zu gewährleisten. Die so reduzierte Pulsspitzenleistung entspricht der für den Soll- Toleranzbereich bestimmten (Grenz-) Intensität I Lim, die unterhalb der maximal möglichen Pulsspitenintensität I max liegt.

4. Die Reduzierung der Spitzenleistung wird über einen Streckungsfaktor der Laserpulse bezüglich der minimal möglichen Pulsdauer (zeitliche Verlängerung der Pulsdauer zur Sen kung der Spitzenleistung mit einer Pulsdauerstreckvorrichtung oder durch nicht maximal durchgeführten Kompression mit einer Pulsdauerkompressionsvorrichtung in der Laserpuls quelle) erreicht. 5. Zusätzlich kann noch ein Sicherheitsfaktor bei dem Streckungsfaktor berücksichtigt werden, um eine robuste und zuverlässige Faserführung zu realisieren. Die zusätzliche Redu zierung der Spitzenleistung aufgrund des Sicherheitsfaktors erfolgt beispielsweise um mindes tens einen Faktor 2, bevorzugt einen Faktor 10 und besonders bevorzugt einen Faktor 100, sodass die maximal am Faserende vorliegende Pulsspitzenleistung am diesen Faktor niedriger ist als die für den Soll-Toleranzbereich bestimmte Pulsspitzenleistung (Sicherheitsfaktor).

Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung der Einsteilbarkeit der Strahlintensität für zwei Ausgangssituationen (z. B. für Laserpulse aus zwei verschiedenen Laserstrahlquellen). Im Diagramm wird in Abhängigkeit von der Strahlmittenposition (x-Achse) die Intensität im Strukturbereich (I_s-Achse), wie sie in einem hinsichtlich Beschädigung kritischen Teil einer Hohlkernfaser eingebracht wird, aufgetragen. Der kritische Teil wäre bei der in Fig. 3A ge zeigten Kagome-Faser 31 zum Beispiel durch die dünne Wandstege 37A aus Glas, allgemein durch die verwirklichte photonische Struktur, gegeben.

Ferner ist im Diagramm der Fig. 4 eine Zerstörschwellenintensität I max eingezeichnet. Diese ist spezifisch für die jeweils betrachtete Hohlkernfaser. Liegt die Intensität I_s bei einer opti malen Strahlmittenposition unterhalb der Schwellenintensität I max, ist ein Transport von gepulster Laserstrahlung ohne Beschädigung der Hohlkernfaser möglich. Ist die Intensität I_s größer oder gleich der Zerstörschwellenintensität I max, wird die Hohlkernfaser selbst bei idealer Justage beschädigt. Es wird angemerkt, dass sich die Intensität der Laserstrahlung in der Hohlkemfaser als Leistung pro Fläche aus der Pulsspitzenleistung und der Modenfeldflä- che der Hohlkemfaser ergibt, da für eine betrachtete Hohlkernfaser die Modenfeldfläche vor gegeben ist und sich nicht ändert. Es wird ferner angemerkt, dass die Modenfeldfläche von Hohlkernfaser zu Hohlkernfaser und insbesondere für verschiedene Fasertypen im Allgemei nen unterschiedlich groß sind.

Ferner ist im Diagramm der Fig. 4 eine Toleranzbereichsschwellenintensität I Lim (kurz Schwellenintensität) eingezeichnet. Diese wird spezifisch für die jeweils betrachtete Hohl kernfaser im Rahmen des angestrebten Betriebs festgelegt. Liegt die Intensität I_s bei einer Strahlmittenposition unterhalb der Toleranzbereichsschwellenintensität I Lim, ist ein Trans port von gepulster Laserstrahlung ohne Beschädigung der Hohlkemfaser möglich. Liegt die Intensität I_s oberhalb der Toleranzbereichsschwellenintensität I Lim, besteht das Risiko ei- ner Beschädigung der Hohlkernfaser und eine Einkopplung in die Hohlkernfaser ist zu ver meiden.

In Fig. 4 sind für den Strahlverlaufsparameter Strahlmitte Toleranzbereiche eingezeichnet, die sich aus den aufgetragenen Intensitätsverläufen und der Schwellenintensität I Lim ergeben. Erfüllt ein Toleranzbereich das erforderliche Ausmaß, das für den Betrieb des zugehörigen Lasersystems bereitzustellen ist, wurde die Transportpulsdauer ausreichend angepasst.

Allgemein betrachtet beschreibt die x-Achse eine Abweichung von optimalen Einkopplungs bedingungen, die z. B. durch eine Änderung des Modenfelddurchmessers am Fasereingang oder durch ein Wandern der Lage der Strahlmitte (Versatz AXd in Fig. 3B) weg von der Zent ralachse der Faser und/oder durch eine Verkleinerung des Einfallswinkels der zu transportie renden Laserstrahlung entstehen kann. Ein derartiges Driften kann beispielsweise durch Tem peraturschwankungen von optischen Elementen verursacht werden. Auf der y-Achse ist die Intensität/Spitzenleistung aufgetragen, die mit dem kritischen Teil der Faser wechselwirkt und die, falls sie oberhalb der Schwellenintensität I Lim liegt, zur Zerstörung der Faser führen kann und die, falls sie oberhalb der Zerstörschwellenintensität I max liegt, zur Zerstörung der Faser führt.

Das erste Beispiel (Linie LI) zeigt den Verlauf der Intensität für eingekoppelte Laserpulse, die nicht spezifisch für die Transportfaser in ihrer Pulsdauer eingestellt wurden. Der zugehörige Toleranzbereich AX Ll mag nicht in jeder Anwendung eines Systems, das die Transportvor richtung einsetzt, einen robusten Betrieb ermöglichen. Durch Anpassen der Pulsdauer (Ver längerung der Pulsdauer auf eine Transportpulsdauer) kann die Spitzenleistung gesenkt wer den. Die Linie Ll_t verläuft im Diagramm unterhalb der der Linie LI; d. h., die Spitzeninten sitäten wurden abgesenkt und der Toleranzbereich AX Ll t wurde vergrößert, der für die Laserpulse gegeben ist, die zu Intensitäten im kritischen Bereich führen, die kleiner als die Toleranzbereichsschwellenintensität I Lim sind.

Liegt im ersten Beispiel ein für den Betrieb erforderlicher Soll-Toleranzbereich AX_S zwi schen dem Toleranzbereichen AX Ll und dem Toleranzbereich AX Ll t kann durch die Ver längerung der Pulsdauer die Verwendung der Hohlkemfaser zum Transport von gepulster La serstrahlung ermöglicht werden. Das zweite Beispiel geht von einer Intensitätsverteilung auf der Transportfaser aus, die keine Einkopplung erlaubt. Linie L2 verläuft aufgrund einer z. B. sehr hohen Pulsenergie durchge hend oberhalb der Zerstörschwellenintensität I max und damit auch durchgehend auch ober halb der Toleranzbereichsschwellenintensität I Lim; d. h., auch bei einer idealen Justage (X=0) würde die Faser beschädigt werden. Erst durch ein erfindungsgemäßes Absenken der Spitzenleistung durch Strecken der Pulsdauer verläuft zumindest ein Teil einer Linie L2_t unter die Toleranzbereichsschwellenintensität I Lim. Das erfindungsgemäße Absenken der wechselwirkenden Intensität/Leistung ermöglicht so eine Realisierung des Transports der La serpulse mit der hohen Pulsenergie in einem Toleranzbereich AX_L2_t. Auf dieser Weise kann ein an dieses Beispiel angepasster Soll-Toleranzbereich definiert werden, der zum Bei spiel dem Toleranzbereich AX_L2_t entspricht oder etwas kleiner ist, um weitere Unsicher heiten in den Strahlparametern zu berücksichtigen

Die Pulsdaueranpassvorrichtungen (Pulsdauerstreckvorrichtungen 13 und Kompressorsystem 23) können allgemein in Transmission oder in Reflexion eingesetzte optische Elemente wie Diffraktionsgitter, Volum en-Bragg-Gitter, Prismen und/oder Grisms und/oder dispersive Spiegel wie Gires-Tournois-Interferometer-Spiegel (GTI-Spiegel) einsetzen. Aufeinander ab gestimmte Gitterstrecker- und Gitterkompressor-Kombinationen erlauben das Einbringen und Kompensieren von großen Dispersionswerten. Große Dispersionswerte mit entsprechend gro ßer Streckung können bei Laserpulsen mit hoher Leistung/hoher Pulsenergie notwendig wer den, wie sie beispielsweise mit einem generativen Verstärker System als Laserpulsquelle er zeugt werden können.

Ergänzend wird hinsichtlich Fig. 2A erwähnt, dass die Pulsdauereinstellvorrichtung der Vor richtung 11 auch in der Laserpulsquelle 3 vorgesehen werden kann. In Fig. 2A ist schematisch eine Vorrichtung 13‘ angedeutet, die als Pulsdauerstreckvorrichtung, mit der die Pulsdauer zum einen aktiv verlängert werden kann, oder als Pulsdauerkompressionsvorrichtung, die die Laserpulse nicht maximal komprimiert, ausgebildet sein kann. Die Pulsdauerkompressions vorrichtung ist entsprechend so eingestellt, dass eine Dispersion der Laserpulse der gepulsten Laserstrahlung verbleibt, sodass die Laserpulse in der Pulsdauer „nur“ auf die Transportpuls dauer komprimiert werden.

Fig. 2B verdeutlicht den Aufbau, bei dem eine Pulsdauerkompressionsvorrichtung 13" (hierin auch kurz Kompressor bezeichnet) einer Laserpulsquelle 3 zur Pulskomprimierung verstärkter Laserpulse eingesetzt wird. Fig. 2B zeigt, dass die Laserpulsquelle 3' in einem Verstärker Sys tem L Laserpulse für den Transport mit der Vorrichtung 11 erzeugt. Die verstärkten Laserpul se werden vom Laserverstärker System L mit einer Pulsdauer ausgegeben werden, die wesent lich länger ist als eine bezüglich einer nach der Verstärkung vorliegenden spektralen Band breite minimal möglichen Pulsdauer. Die verstärkten Laserpulse werden durch mindestens ein optisches Element 15' auf die Transportpulsdauer At_t zeitlich komprimiert. Die verstärkten Laserpulse werden somit als zeitlich bezüglich der minimal möglichen Pulsdauer gestreckte Laserpulse 3B ausgeben und direkt (d.h., ohne Durchlaufen des Streckers 13) der Transportfa ser 1 zugeführt.

Bezüglich der Vorrichtung 11 und der beispielhaften weiteren Strahlführung der von der Vor richtung 11 ausgegebenen Laserpulse 3B' wird auf die vorausgehende Beschreibung der Fig. 2A verwiesen.

Gemäß dem Aufbau der Fig. 2B werden zur Verwendung der Vorrichtung 11 die Pulse 3B derart von der Laserpulsquelle 3' ausgegeben, dass ihre Pulsdauer mit der Pulsdauerkompres sionsvorrichtung 13" nicht dispersiv maximal möglich hinsichtlich der anhand des gegebenen Zeit-Bandbreite-Produkt (time band width product) komprimiert wurde. Das Zeit-Bandbreite- Produkt bestimmt theoretisch die untere Grenze für die Kompression der Laserpulse, d.h., deren Pulsdauer bei gegebener spektraler Bandbreite, wobei die Pulsdauer üblicherweise durch die Full Width at Half Maximum (FWHM) des Intensitätsprofils der Laserpulse gege ben ist. Das Zeit-Bandbreite-Produkt real erzeugter ultrakurzer Laserpulse erreicht den theore tischen Grenzwert aufgrund von Pulsform, nicht entfernbaren Rest-Disperion (verbleibender Chirp) etc. üblicherweise nicht.

Allgemein bestimmt bei gegebener Pulsenergie (hier Pulsenergien im pJ-Bereich, z.B. größer 10 pj, wie 100 pj oder mehr) das Zeit-Bandbreite-Produkt auch die theoretisch erreichbare Pulsspitzenleistung, wobei wiederum aufgrund von Pulsform, nicht entfernbaren Rest- Disperion etc. die theoretisch erreichbare Pulsspitzenleistung mit realen Laserpulsen nicht erreicht werden kann.

Gemäß dem Aufbau der Fig. 2B verbleibt nach der Kompression im Kompressor 13' eine Restdispersion im Strahl, d.h., die Pulsdauer der ausgegebenen Laserpulse 3B liegt oberhalb der unteren Grenze für die Pulsdauer und die vorliegende Pulsspitzenleistung ist geringer als die theoretisch erreichbare Pulsspitzenleistung.

Bzgl. des Zeit-Bandbreite-Produkt kann nun die Zielpulsdauer derart eingestellt, dass die an der Hohlkernlichtleitfaser vorliegende Pulsspitzenleistung der (Grenz-) Intensität I Lim ent spricht oder noch unter dieser gemäß dem Sicherheitsfaktor liegt, sodass im Soll- Toleranzbereich der Betrieb der Hohlkernlichtleitfaser als Transportmittel gewährleistet wer den kann.

Im Vergleich mit der aktiven Pulsdauerverlängerung im Strecker 13 der Fig. 2A hat die kon trollierte Einstellung des Kompressors 13" in Fig. 2B, im Sinne einer nicht optimierten Dis- persion-ausgl eichende Einstellung (hierin auch als „Dejustage“ oder Fehljustage bezeichnet) den Vorteil eines einfacheren Aufbaus mit weniger optischen Komponenten und entsprechend reduzierten Kosten. Weniger optische Komponenten können ferner Intensitätsverluste bei der Strahlführung vermeiden, wie sie insbesondere im Strecker 13 eintreten können. Weniger op tische Komponenten können ferner das Beam Pointing/die Genauigkeit im Strahlengang ver bessern.

Die Einstellung des Kompressors 13' ist derart, dass eine Restdispersion im Laserstrahl ver bleibt, die Laserpulse also nicht vollständig auf die mit der gegebenen spektralen Bandbreite mögliche kürzeste Pulsdauer komprimiert werden. Mit anderen Worten wird eine Dejustage des Kompressors 13' derart vorgenommen, dass die Zielpulsdauer, die oberhalb der unteren Grenze der durch das Zeit-Bandbreite-Produkt gegebenen Pulsdauer liegt, dispersiv (durch die Restdispersion) erreicht wird, sodass eine Pulsspitzenleistung der eingekoppelten Pulse - bei Einbezug eines Sicherheitsfaktors - beispielsweise höchstens 50 %, 10 % oder sogar höchstens 1 % einer für den Toleranzbereich bestimmten zulässigen Pulsspitzenleistung beträgt. Bei spielsweise können 200 fs-Laserpulse (d.h., Zeit-Bandbreite-Produkt-begrenzte FWHM- Pulsdauer im Bereich von 200 fs) mit Pulsdauern größer 1 ps (FWHM-Pulsdauer) von der Laserpulsquelle 3' ausgegeben und in die Hohlkemfaser 1 eingekoppelt werden.

Zusammenfassend kann die Umsetzung der hierein offenbarten Konzepte in einem Aufbau gemäß Fig. 2B mittels nicht vollständiger Kompression wie folgt erfolgen. Zuerst wird die Zerstörschelle der Hohlkernfaser bestimmt oder sie liegt bereits vor, wobei die Bestimmung im gesamten Toleranzbereich durchgeführt wird. Dann wird üblicherweise im Werk der Kompressor 13" bezüglich der verwendeten Transportfaser eingestellt. Die Einstellung erfolgt z.B. durch Anpassen des Abstands der Gitter 15' in der dispersionskompensierenden Gitteran ordnung des Kompressors 13" (oder im Fall der Fig. 2A der dispersionszufügenden Gitterano rdnung des Streckers 13) oder durch Einstellen der Ausrichtung eines Glasplättchens im Kompressors 13" (oder Strecker 13) im Falle eines Aufbaus gemäß der bereits angesproche nen DE 102016 110947 Al. Für eine mit dem Laserstrahl vorzunehmende Laserbearbeitung werden jedoch möglichst vollständig komprimierte Laserpulse (Pulsdauer möglichst nahe an der durch das Zeit-Bandbreite-Produkt gegebenen Pulsdauer) benötigt. Diese Kompression kann in dem nachgelagerten Kompressor 23 und/oder zumindest teilweise in der Hohlkernfa ser erfolgen.

Es wird angemerkt, dass Laserpulsquelle insbesondere hinsichtlich Pulsenergie und spektraler Breite äußerst stabil ausgebildet werden können, sodass hinsichtlich einer Festlegung des To leranzbereichs primär Änderungen in den geometrischen Parametern des Strahlengangs, also die eingangs angesprochenen Strahlverlaufsparameter Strahlmittenposition und Einfallswin kel, von Bedeutung sind.

Neben diesen Beam Pointing-Parametern hängt der Toleranzbereich allgemein von einem Modenfelddurchmesser und einer Grundmodi gkeit der jeweiligen Hohlkernfaser ab. Je grundmodiger der jeweilige Fasertyps, desto kleiner ist der Toleranzbereich, denn umso grö ßer kann ein Überlapp des einfallenden transversalen Strahlprofils mit einem Material des jeweiligen Fasertyps sein. Je größer der Modenfelddurchmesser der Faser, umso größer ist der Toleranzbereich, da weniger Materialüberlapp vorliegt.

Gemäß einem für Transportlichtleitfasern üblichen Toleranzbereich sollen die Strahlver laufsparameter in einem vorgegebene Ortsbereich der Strahlmitte und in einem vorgegebenen Bereich des Einfallswinkels liegen. Wie bereits erwähnt kann je nach Fasertyp eine zu tolerie rende Variation in der Lage der Strahlmitte in einem Ortsbereich von ±5 % bis ±10 % des Modenfelddurchmessers liegen (beispielsweis im Bereich von ±5 pm von einer Mittenachse der Hohlkernfaser). Alternativ oder zusätzlich kann - wieder je nach Fasertyp - eine zu tolerie rende Abweichung im Einfallswinkel im Bereich von ± 5 % bis ± 10 % der Strahl di vergenz liegen (beispielsweis eine Abweichung im Bereich von 2 bis 5 mrad ). Um nun den jeweils bei einer Anwendung der Transportfaser vorgegebenen Toleranzbereich bereitstellen zu können, wird als ein Ausgangspunkt bei der Umsetzung der Erfindung be stimmt, welche Intensität man sich auf den innersten (Glas-)Stegen „leisten“ kann, ohne dass eine Beschädigung eintritt. Die für den Toleranzberiech umzusetzende Pulsspitzenleistung ist dann auf einen Wert unterhalb der sich daraus ergebenden Zerstörschwelle einzustellen, in dem eine entsprechende Pulsdauer durch Restdispersion/Zusatzdispersion eingestellt wird.

Die Vorgehensweise bei der Umsetzung der Erfindung kann beispielsweise die folgenden Schritte umfassen:

1. Ermitteln einer Zerstörschwelle für eine Faser, wobei insbesondere die Restdispersi on/Zusatzdispersion ermittelt wird, ab der sich eine Pulsspitzenleistung ergibt, die im Tole ranzbereich der Strahlführungsparameter bei gegebener Pulsenergie und gegebener Wellen länge nicht mehr zu einer Beschädigung der Faser führt.

2. Einstellen der Pulsdauer derart, dass eine Pulsspitzenleistung um mindestens einen Sicherheitsfaktor 2, insbesondere um mindestens einen Sicherheitsfaktor 10 oder 100, niedri ger ist als die unter 1. bestimmte Pulsspitzenleistung. Dieser Sicherheitsfaktor kann einen si cheren Betrieb, auch bei Schwankungen in der Pulsenergie oder im Spektrum, gewährleisten.

Die hierein offenbarten Konzepte sind insbesondere bei nicht gestreckten (d.h., maximal er reichbaren) Pulsspitzenleistung von mindestens von 25 MW und mehr anwendbar. Derartige Pulsspitzenleistungen können z.B. bereits mit ultrakurzen Pulsen mit Pulsenergien von ca.10 pj bei 300 fs Pulsdauer erreicht werden.

Das erfinderische Konzept zum Transport von Hochleistungslaserpulsen mit einer Hohlkern faser basiert zusammenfassend auf den folgenden Punkten:

1. Es gibt eine (theoretische) Zerstörschwelle hinsichtlich der vorliegenden Intensitä ten/Leistungen, bei der auch bei perfekter Einkopplung die Faser zerstört wird. Die maximale Pulsspitzenleistung, die in einer Hohlkernfaser transportiert werden kann, ist durch den vor handenen Überlapp des Strahlprofils mit der Faserstruktur bestimmt. Dies gilt für eine perfekt justierte Einkopplung in die Faser und kommt bei Dejustagen noch stärker zu tragen. Die ma ximal transportierbare/einkoppelbare Spitzenleistung ist dadurch endlich. 2. Es gibt einen Toleranzbereich für die Einkopplung von Laserstrahlung in eine Hohlkernfa ser. Dieser ist von der Pulsspitzenleistung abhängig, muss aber für einen zuverlässigen Betrieb eine gewisse Größe aufweisen (Soll-Toleranzbereich).

3. Eine Einkopplung muss im Betrieb immer unter einer maximalen Spitzenleistung (gegeben durch die Toleranzbereichsschwellenintensität) bleiben, die der Faser zugeordnet ist. Bei dem Transport von Laserpulsen, die zu höheren Puls Spitzenleistungen führen könnten, wird bei der Einkopplung ein definierter Streckungsfaktor (sei es durch den Strecker 13 oder die Dejustage des Kompressors 13") für die Pulsdauer umgesetzt.

Zusammenfassend unterscheiden sich die hierin offenbarten Systeme von bekannten Trans portsystemen darin, dass der Toleranzbereich für die Einkopplung von Laserstrahlung in eine Hohlfaser erhöht wird, indem die Laserpulse einen gewissen Streckungsfaktor durch zuge führte zusätzliche Dispersion (Strecker 13) oder fehlende/unvollständige Dispersionskompen sation (Dejustage des Kompressors 13") vor der Einkopplung erfahren. Der Streckungsfaktor, d.h., die zusätzlich vorgesehene Dispersion oder die fehlende Dispersionskompensation, ist dabei von der Transportfaser und der Pulsspitzenleistung abhängig. Beispielsweise kann eine Anfangspulsdauer At im Bereich von 50 fs bis 1 ps mit einem Faktor (Streckungsfaktor) von mindestens 1,5 auf die Transportpulsdauer At_t verlängert werden; beispielhafte Faktoren lie gen im Bereich von 1,5 bis einige 100; beispielsweise sind die Faktoren größer oder gleich einem Faktor 2, 10, oder 100 und können einen Sicherheitsfaktor berücksichtigen. Bevorzugt werden die Faktoren (d.h., die Restdispersion oder die zugeführte Dispersion) so klein wie möglich gehalten (z. B. ein Faktor kleiner 100), um nicht unnötig Dispersionskorrekturen vor nehmen zu müssen.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenba rung 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 bean spruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.