und Verfahren zur Erzeugung von Laserstrahlung

Die Erfindung betrifft ein Lasersystem sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Laserstrahlung mit variabler zeitlicher Leistungsverteilung.

Für verschiedene technische Anwendungen von Lasersystemen ist es von Vorteil, die zeitlichen Leistungsverteilungen der Laserstrahlung variieren zu können und auf diese Weise beispielsweise die zeitliche Deposition der über die Laserstrahlung in ein Werkstück eingebrachten Laserenergie kontrollie- ren zu können. Ein typisches Beispiel für eine solche Anwendung ist bei- spielsweise das sog.„Laser-Annealen“, eine Wärmebehandlung von Werk- stücken mittels Laserstrahlung zur Erzielung bestimmter Materialeigen- schaften, für welche in einer bestimmten zeitlichen Abfolge unterschied- liche Mengen an Laserenergie in das Werkstück eingebracht werden. Andere Anwendungen ergeben sich etwa bei der Laserbearbeitung von Glas, beim Laserstrukturieren oder Laserabtragen bestimmter Oberflächen usw. Zur Erzeugung von Laserstrahlung mit variabler zeitlicher Leistungsvertei- lung sind aus dem Stand der Technik insbesondere GSD (Gain-Switch- Diode)-Laser bekannt. Bei diesen Lasern handelt es sich um Diodenlaser, deren Dioden-Strom einer einstellbaren Eingangsspannung folgt, so dass sich durch entsprechendes Einstellen der Eingangsspannung variable Leis- tungsverteilungen mit einem nahezu frei wählbaren Leistungsverlauf gene- rieren lassen.

Derartige GSD-Laser haben sich für vielerlei technische Anwendungen be- währt, stoßen jedoch bei solchen Anwendungen an ihre Grenzen, bei denen auch sehr kurze Pulse erforderlich sind. Denn beispielsweise aufgrund der Anstiegszeiten des Dioden-Treibers entsprechender GSD-Laser, die aktuell bei etwa 1 ns liegen, lassen sich mit GSD-Lasern nicht beliebig kurze Pulse erzeugen. A u f g a b e der Erfindung ist es, ein Lasersystem und ein Verfahren zur Erzeugung von Laserstrahlung anzugeben, welche sich durch eine verbes- serte Variabilität der zeitlichen Leistungsverteilung auszeichnen und auch Leistungsverteilungen mit sehr kurzen Pulsen erlauben. G e l ö s t wird diese Aufgabe durch ein Lasersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentan- spruchs 14.

Das erfindungsgemäße Lasersystem zeichnet sich durch einen ersten Puls- erzeuger und einen zweiten Pulserzeuger, deren Pulse unterschiedliche Pulslängen aufweisen, sowie einen die Pulse zu einer Pulsfolge kombinie- renden Koppler und einen dem Koppler nachgeschalteten Verstärker zur Verstärkung der Pulsfolge aus.

Durch die Verwendung zweier separater Pulserzeuger und die Kopplung der von diesen erzeugten Pulse unterschiedlicher Pulslänge zu einer Pulsfolge lassen sich innerhalb der Pulsfolge sehr variabel zeitliche Leistungsvertei- lungen erstellen, die anschließend über einen gemeinsamen Verstärker auf ein für die gewünschte technische Anwendung erforderliches Intensitäts- niveau verstärkt werden können. Aufgrund dieser Variabilität kann das La- sersystem für verschiedenste technische Anwendungen eingesetzt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Lasersystems sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Pulse innerhalb der Puls- folge die gleiche Wellenlänge und gleiche Polarisation aufweisen. Dies bie- tet, insbesondere bei der Materialbearbeitung, Vorteile. Es ergibt sich eine untrennbare Pulsfolge, da sich die einzelnen Pulse des ersten Pulserzeugers von jenen des zweiten Pulserzeugers nicht anhand deren Wellenlänge oder Polarisation als Filterkriterium trennen lassen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Puls- erzeuger ein UKP-Laser und/oder dass der zweite Pulserzeuger ein GSD- Laser ist. Über den UKP (Ultrakurzpuls)-Laser lassen sich ultrakurze Pulse im ps- oder fs-Bereich erzeugen. Derartige kurze Pulse sind mittels her- kömmlicher Diodenlaser nicht erzeugbar. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem zweiten Pulserzeuger um einen GSD (Gain Switch Diode)- Laser, mit dem sich längere Pulse mit weitgehend frei einstellbarer Leistungsvertei- lung erzeugen lassen. Durch Kombination dieser beiden Pulserzeuger in ei- nem Lasersystem lassen sich innerhalb einer Pulsfolge zeitlich sehr variable Leistungsverläufe auch mit sehr kurzen Pulsen erzeugen. Die Pulserzeuger sind über Single-Mode-Fasern mit dem Koppler verbunden. Die Pulserzeuger liefern über die Single-Mode-Fasern ein definiertes Ein- gangssignal für den Koppler. Die Pulse der Pulserzeuger weisen den glei- chen transversalen Mode auf und sind damit räumlich gleich. Die Pulse kön- nen nur noch zeitlich oder bei geeigneten Anordnungen spektral oder durch Polarisation getrennt werden. Die räumliche Lage der Pulse im Pulszug ist unabhängig von den Einstellungen der Pulserzeuger. Es ergibt sich ein sehr stabiles System. Räumliche Drifts, wie diese beispielsweise bei der Überla- gerung von Freistrahlen auftreten können, werden vermieden.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Koppler ein Faserkoppler ist. Bevorzugt kann es sich um einen 50:50-Koppler handeln.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Ver- stärker einen oder mehrere Kristallverstärker, insbesondere Slab-Verstär- ker, aufweist. Innerhalb derartiger Kristallverstärker lässt sich die Laser- strahlung effektiv verstärken. Bei den Kristallverstärken kann es sich um nicht regenerative Verstärker handeln. Besonders vorteilhaft sind Slab- Verstärker, deren Kristalle einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Um eine besonders große Verstärkung zu erreichen, können mehrere Kristall- verstärker in Reihe geschaltet sein.

Bevorzugt wird in dem Verstärkermedium des Verstärkers eine Energie- extraktion größer 4 mJ pro Puls oder pro Pulsfolge erreicht.

Um die von den Pulserzeugern bereitgestellte Energie auf ein für den Ver- stärker effizientes Ausgangs-Energieniveau zu verstärken, können in weite- rer Ausgestaltung der Erfindung ein oder mehrere Vorverstärker zwischen den Pulserzeugern und dem Verstärker angeordnet sein.

Die Vorverstärker können als Faservorverstärker ausgebildet sein. Um die Leistungsverteilungen der Laserstrahlung variieren zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Steuerung zur Erzeugung der Pulse vorgesehen ist. Von besonderem Vorteil ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Steuerung einen Picking-Signal-Erzeuger zur Erzeugung eines Pickingsignals zur Aus- wahl bestimmter für die Pulsfolge vorgesehener Pulse des ersten Pulserzeu- gers aufweist. Über den Picking-Signal-Erzeuger können einzelne Pulse des UKP-Lasers ausgewählt werden. Nur die von dem Picking-Signal-Erzeuger ausgewählten Pulse werden Teil der späteren Pulsfolge.

In diesem Zusammenhang ist es von weiterem Vorteil, wenn die Steuerung einen Arbiträrpuls-Generator zur Erzeugung eines Steuersignals zur Gene- rierung der Pulse des zweiten Pulserzeugers aufweist. Über den Arbiträr- puls-Generator kann der Strom des GSD-Lasers eingestellt werden, wodurch sich innerhalb der Leistungsgrenzen entsprechender Diodenlaser Pulse mit nahezu frei wählbarem Leistungsverlauf erzeugen lassen.

In diesem Zusammenhang ist es von weiterem Vorteil, wenn der Arbiträr- puls-Generator einen Delay-Generator aufweist, über welchen die zeitliche Folge der Pulse steuerbar ist. Über den Delay-Generator lässt sich der zeit- liche Versatz der Pulse des zweiten Pulserzeugers gegenüber den Pulsen des ersten Pulserzeugers variieren. Durch Einstellung des zeitlichen Versat- zes können die Pulse des zweiten Pulserzeugers gegenüber jenen des ersten Pulserzeugers nahezu frei verschoben werden. Es ergibt sich eine hohe zeit- liche Variabilität der Leistungsdichteverteilung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Arbiträrpuls- Generator über das Pickingsignal des Picking-Signal-Erzeugers ansteuerbar ist. Die Ansteuerung des Arbiträrpuls-Generators über den Picking-Signal- Erzeuger bietet den Vorteil, dass beide Systeme in idealer Weise zeitlich aufeinander abgestimmt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Pulse un- terschiedlicher Pulslänge zu einer Pulsfolge kombiniert und die Pulsfolge verstärkt wird. Es ergeben sich hierbei die bereits im Zusammenhang mit dem Lasersystem erläuterten Vorteile.

Vorteilhafterweise wird zur Durchführung des Verfahrens ein Lasersystem mit einen oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale verwen- det.

Weitere Einzelheiten des Lasersystems sowie des Verfahrens zur Erzeugung von Laserstrahlung mit variabler zeitlicher Leistungsverteilung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen eines Aus- führungsbeispiels erläutert werden. Darin zeigen:

Fig. 1 : in schaltplanmäßiger, stark schematisierter Ansicht den Aufbau eines Lasersystems,

Fig. 2: zwei verschiedene Varianten zur Vorverstärkung von Laserpulsen,

Fig. 3: in schaltplanmäßiger, stark schematisierter Ansicht den Aufbau der Steuerung des Lasersystems nach Fig. 1 ,

Fig. 4: in schematisierter Ansicht eine zeitliche Leistungsverteilung des ersten Pulserzeugers, Fig. 5: eine Leistungsverteilung gemäß Fig. 4, aus welcher jedoch nur einzelne Pulse herausgepickt wurden, Fig. 6: verschiedene Leistungsverteilungen zur Veranschaulichung der

Kopplung der Pulse des ersten Pulserzeugers mit denen des zwei- ten Pulserzeugers zu einer gemeinsamen Pulsfolge und Fig. 7: weitere Leistungsverteilungen zur Veranschaulichung der Kopp- lung der Pulse des ersten Pulserzeugers mit denen des zweiten Pulserzeugers zu einer gemeinsamen Pulsfolge.

Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht den Aufbau eines erfindungsgemäßen Lasersystems 10, mit dem sich sehr variabel Laserstrahlung mit ganz unter- schiedlichen zeitlichen Leistungsverteilungen erzeugen lässt, so wie diese in vielen Bereichen der Technik verwendet werden kann, beispielsweise für Anwendungen im Bereich der Glasbearbeitung, im Bereich des Materialab- trags oder ähnlichen Anwendungsfällen.

Wie die Darstellung in Fig. 1 dies veranschaulicht, weist das Lasersystem 10 zwei Pulserzeuger 1 , 2 auf, die Pulse P ₁ , P ₂ mit unterschiedlichen Pulslän- gen erzeugen.

Bei dem ersten Pulserzeuger 1 handelt es sich um einen UKP (Ultrakurz- puls)-Laser, der gepulste Laserstrahlung mit ultrakurzen Pulsen P ₁ im ps- oder fs- Bereich erzeugt. Durch die ultrakurzen Pulse P ₁ des ersten Pulser- zeugers 1 lassen sich vergleichsweise große Energiemengen innerhalb kur- zer Zeiträume in ein Werkstück einbringen, weshalb sich die Pulse P ₁ des ersten Pulserzeugers 1 , insbesondere für Anwendungen im Bereich des Ma- terialabtrags, etwa durch Verdampfen, eignen.

Bei dem zweiten Pulserzeuger 2 handelt es sich um einen GSD (Gain-Switch- Diode)-Laser. Mit dem zweiten Pulserzeuger 2 lassen sich im Vergleich zu den Pulsen P ₁ des ersten Pulserzeugers 1 systembedingt nur deutlich länge- re Pulse P ₂ erzeugen. Die minimalen Pulsdauern der Pulse P ₂ liegen im ns- Bereich, typischerweise bei Pulsdauern größer 2 ns. Oberhalb dieser mini- malen Pulsdauern lässt sich die Pulsdauer der Pulse P ₂ und auch deren zeit- liche Leistungsverteilung nahezu frei variieren.

Durch Auswahl nur bestimmter Pulse P ₁ des ersten Pulserzeugers 1 , durch die nahezu frei wählbar einstellbare Leistungsverteilung der Pulse P ₂ des zweiten Pulserzeugers 2 und die anschließende Kopplung der Pulse P ₁ , P ₂ mittels des Kopplers 3 lassen sich je nach Anwendungsfall unterschied- lichste Pulsfolgen F mit sehr variabler zeitlicher Leistungsverteilung er- zeugen.

Zur Einstellung des Lasersystems 10 weist dieses eine Eingabevorrichtung 5 auf, über welche die für den Anwendungsfall gewünschte Leistungsvertei- lung eingegeben werden kann. Entsprechend der Eingabe über die Eingabe- vorrichtung 5 werden die beiden Pulserzeuger 1 , 2 über eine Steuerung 7 angesteuert und Laserstrahlung mit der gewünschten Spezifikation erzeugt.

Die Steuerung 7 erzeugt ein Pickingsignal S ₁ , über das bestimmte von dem Pulserzeuger 1 erzeugte Pulse P ₁ ausgewählt werden. Die Steuerung 7 er- zeugt ferner ein Steuersignal S ₂ , über welches die Pulse P ₂ des zweiten Pul- serzeugers 2 sowohl hinsichtlich deren Pulslänge als auch hinsichtlich der Leistungsverteilung innerhalb eines Pulses variiert werden können. Die resultierenden Pulse P ₁ , P ₂ werden im nächsten Schritt innerhalb eines Kopplers 3, bei dem es sich um einen faserbasierten 50: 50- Koppler handelt, zu einer gemeinsamen Pulsfolge F, bestehend aus ultrakurzen Pulsen P ₁ und längeren Pulsen P ₂ gekoppelt. Innerhalb der Pulsfolge F weisen die Pulse P ₁ , P ₂ die gleiche Wellenlänge und Polarisation auf, wodurch sich eine un- trennbare Pulsfolge F ergibt. Eine solche untrennbare Pulsfolge F, deren einzelne Pulse P ₁ , P ₂ sich nicht anhand unterschiedlicher optischer Eigen- schaften filtern lassen, liefern bei vielen technischen Anwendungen bessere und reproduzierbarere Bearbeitungsergebnisse im Vergleich zu beispiels- weise solchen Pulsfolgen, deren einzelne Pulse unterschiedlich polarisiert sind.

Wie die Darstellung in Fig. 1 dies weiter erkennen lässt, wird die auf diese Weise erzeugte Pulsfolge F im nächsten Schritt über einen Verstärker 4 auf ein für die spätere technische Anwendung geeignetes Energieniveau ver- stärkt. Bei dem Verstärker 4 handelt es sich um einen Kristallverstärker, wobei insbesondere nicht regenerative Kristallverstärker zu besonders vor- teilhaften Verstärkungsergebnissen führen. Besonders bevorzugt handelt es sich um einen Slab-Verstärker, dessen Kristall einen rechteckigen Quer- schnitt aufweist. Sofern ein einzelner Verstärker 4 nicht ausreichen sollte, kann auch eine Verstärkerkette mit mehreren solchen Verstärkern 4 in Rei- he geschaltet werden.

Wie die Darstellungen in den Fig. 2a und 2b dies veranschaulichen, können die von den Pulserzeugern 1 , 2 erzeugte Pulse P ₁ , P ₂ über einen oder meh- rere Vorverstärker 6 auf ein für den Verstärker 4 geeignetes Energieniveau vorverstärkt werden. Hierzu können an der Eingangsseite des Kopplers 3 zwei Vorverstärker 6 vorgesehen sein, vgl. Fig. 2a. Über die beiden an der Eingangsseite des Kopplers 3 vorgesehenen Vorverstärker 6 können die Pul- se P ₁ , P ₂ noch vor deren Kopplung zu einer Pulsfolge F auf ein für deren späteren Verstärkungsvorgang innerhalb des Verstärkers 4 effizientes Aus- gangs- Energieniveau vorverstärkt werden. Alternativ kann auch ausgangs- seitig des Kopplers 3 ein Vorverstärker 6 zur Verstärkung der Pulsfolge F vorgesehen sein, ebenfalls um die Pulsfolge F für die spätere Verstärkung innerhalb des Verstärkers 4 auf ein effizientes Ausgangs- Energieniveau zu verstärken. In üblicher Weise ist vor dem Verstärker 4 zudem ein optischer Strecker 8 und nach dem Verstärker 4 ein optischer Kompressor 9 vorgesehen.

Über den Strecker 8 werden die ultrakurzen Pulse P ₁ der ersten Strahlquelle 1 zeitlich gestreckt, um oberhalb der Zerstörschwelle des Verstärkers 4 lie- gende Intensitäten der Laserstrahlung zu vermeiden und eine effiziente Verstärkung der Laserstrahlung beim Durchlauf durch den Verstärker 4 zu erreichen. Der Strecker 8 kann hierzu, wie in Fig. 1 dargestellt, an der Ein- gangsseite des Kopplers 3 angeordnet sein und nur von den ultrakurzen Pul- sen P ₁ durchlaufen werden. Alternativ kann der Strecker 8 auch an der Ein- gangsseite des Verstärkers 4 angeordnet sein. In diesem Fall durchläuft die Pulsfolge F den Strecker 8, also sowohl die ultrakurzen Pulse P ₁ als auch die längeren Pulse P ₂ , bei welchen eine Streckung für den Verstärkungsprozess nicht erforderlich ist. Auch eine solche Anordnung wäre möglich, da die längeren Pulse P ₂ beim Durchgang durch den Strecker 8 nicht gestreckt werden. Um die optischen Komponenten weniger stark zu belasten, ist grundsätzlich jedoch eine Anordnung des Streckers 8 möglichst weit vorne im Strahlengang des Lasersystems 10 von Vorteil. Nach erfolgter Verstärkung über den Verstärker 4 werden die über den Strecker 8 gestreckten Pulse P ₁ der Pulsfolge F über einen Kompressors 9 wieder komprimiert, wodurch sich die für die technische Anwendung erfor- derlichen hohen Intensitäten realisieren lassen. Typische Pulsdauern der ultrakurzen Pulse P ₁ liegen nach erfolgter Kompression im Bereich einiger 100fs bis 10ps.

Zudem können der Strecker 8 und/oder der Kompressor 9 einstellbar aus- gebildet sein, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, die Pulsdauer der ultra- kurzen Pulse P ₁ des ersten Pulserzeugers 1 zu variieren. Hierzu kann der der Streckungsfaktor des Streckers 8 einstellbar sein. Vorteilhaft kann hier- zu in bekannter Weise beispielsweise ein Waveshaper vorgesehen sein. Al- temativ oder zusätzlich kann auch der Kompressionsfaktor des Kompressors 9 einstellbar sein. Vorteilhaft kann hierzu die effektive Kompressorlänge des Kompressors 9 einstellbar ausgebildet sein. Nachfolgend sollen auch unter Bezugnahme auf die Darstellung in Fig. 3 weitere Einzelheiten der Steuerung 7 sowie der Eingabevorrichtung 5 erläu- tert werden.

Entsprechend den über die Eingabevorrichtung 5 erfolgten Eingaben werden über die Steuerung 7 zwei Signale S ₁ , S ₂ erzeugt. Bei den Signalen S ₁ , S ₂ handelt es sich um ein Pickingsignal S ₁ für den ersten Pulserzeuger 1 und ein Steuersignal S ₂ zum Triggern des zweiten Pulserzeugers 2.

Über das Pickingsignal S ₁ wird der erste Pulserzeuger 1 angesteuert und nur bestimmte Pulse P ₁ des Pulserzeugers 1 ausgewählt. Hierzu weist die Steue- rung 7 einen Picking-Signal-Erzeuger 7.1 auf. Über den Picking-Signal- Erzeuger 7.1 wird entsprechend den über die Eingabevorrichtung 5 erfolg- ten Eingaben ein Pickingsignal S ₁ erzeugt. Mit dem Pickingsignal S ₁ wird ein in den Figuren nicht dargestellter akustooptischer oder elektrooptischer Modulator des Pulserzeugers 1 angesteuert. Über den Modulator werden bestimmte Pulse P ₁ , die in dem modengekoppelten Oszillator des Pulser- zeugers 1 erzeugt werden, entsprechend dem Pickingsignal S ₁ ausgewählt.

Fig. 4 zeigt die in dem modengekoppelten Oszillator des Pulserzeugers 1 mit einer bestimmten Grundfrequenz erzeugten ultrakurzen Pulsen P ₁ , die der maximalen Repetitionsrate des Pulserzeugers 1 entspricht. Die einzel- nen Pulse P ₁ weisen einen zeitlichen Abstand T auf. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 wurde über den Picking-Signal-Erzeuger 7.1 anhand des

Pickingsignals S ₁ nur jeder zweite dieser Pulse P ₁ ausgewählt, um für die technische Anwendung verwendet zu werden. Hierdurch ergibt sich ein zeitlicher Abstand T ₁ zwischen den Pulsen P ₁ , der dem Doppelten des ur- sprünglichen Abstands T entspricht. Die Repetitionsrate des ersten Pulser- zeugers 1 wurde hierdurch halbiert. Über das Pickingsignal S ₁ muss jedoch nicht jeder zweite Puls P ₁ ausgewählt und die Repetitionsrate halbiert wer- den. Vielmehr kann die Repetitionsrate des Pulserzeugers 1 über das Pi- ckingsignal S ₁ in ganzzahligen Bruchteilen der Grundfrequenz variiert wer- den. Bei einer Grundfrequenz von 40MHz also 40/2MHz, so wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, 40/3MHz, 40/4MHz, 40/5MHz usw.

Der zweite Pulserzeuger 2 wird über ein Steuersignal S ₂ angesteuert, wel- ches über einen Arbiträrpuls-Generator 7.2 erzeugt wird. Der Arbiträrpuls- Generator 7.2 wird entsprechend den Eingaben über die Eingabevorrichtung 5 getriggert und erzeugt ein Steuersignal S ₂ zur Ansteuerung des zweiten Pulserzeugers 2. Über das Steuersignal S ₂ kann die Eingangsspannung des als GSD-Laser ausgebildeten zweiten Pulserzeugers 2 gesteuert werden. Der Dioden-Strom des Pulserzeugers 2 folgt dieser Eingangsspannung. In den Arbiträrpuls-Generator 7.2 können als Triggersignal softwarebasiert weitge- hend beliebige Kurven eingespielt werden, wodurch sich innerhalb der Pul- se P ₂ des zweiten Pulserzeugers 2 weitgehend beliebige Leistungsverteilun- gen generieren lassen. Physikalische Limitierungen ergeben sich aus der Auflösung des Arbiträrpuls-Generators 7.2, die aktuell bei etwa 250ps liegt, aus der Anstiegszeit des Dioden-Treibers, die aktuell im Bereich von etwa 1 ns liegt, sowie unter Umständen auch bauartbedingt durch die Diode selbst. Im Bereich von Pulslängen größer 2ns lassen sich mit dem zweiten Puls- erzeuger 2 durch entsprechende Ansteuerung des Arbiträrpuls-Generators 7.2 vollkommen beliebige zeitliche Leistungsverteilungen generieren. So können etwa zeitlich rechteckige Leistungsverteilungen bei hohen mittleren Leistungen und Pulsenergien, also beispielsweise bei 200W Leistung und 2mJ Pulsenergie, erzeugt werden. Um den gewünschten Ausgangs-Puls P ₂ zu erzeugen, kann der Arbiträrpuls-Generator 7.2 einen Software-Vorprozessor aufweisen, der ein zu einem gewünschten Ausgangs-Puls P ₂ passendes Steu- ersignal S ₂ berechnet.

Darüber hinaus weist der Arbiträrpuls-Generator 7.2 einen Delay-Generator 7.3 auf. Der Delay-Generator 7.3 dient dazu, die Pulse P ₂ des zweiten Puls- erzeugers 2 gegenüber den Pulsen P ₁ des ersten Pulserzeugers 1 zeitlich verschieben zu können. Auf diese Weise können vor und nach dem ultra- kurzen Puls P ₁ längere Pulse P ₂ im Bereich größer 2ns mit völlig beliebigen zeitlichen Leistungsverläufen hinzugefügt werden. Je nach Anwendungsfall können die Pulse P ₂ auch eine Pulsdauer im ms-Bereich, im ms-Bereich bis hin zu quasi unendlich langen Pulsen im cw-Betrieb aufweisen.

Damit der Arbiträrpuls-Generator 7.2 zeitlich mit den Pulsen P ₁ des ersten Pulsgenerators 1 synchronisiert ist, wird der Arbiträrpuls-Generator 7.2 über das Pickingsignal S ₁ bzw. eine Kopie des Pickingsignals S ₁ des Picking- Signal- Erzeugers 7.1 als Triggersignal angesteuert. Durch die Ansteuerung über das Pickingsignal S ₁ laufen die beiden Pulserzeuger 1 , 2 in Phase.

Während die Steuerung 7 des Lasersystems 10 gemäß dem Ausführungsbei- spiel über einen Picking-Signal-Erzeuger 7.1 und einen Arbiträrpuls-

Generator 7.2 verfügt, welche das Pickingsignal S ₁ und das Steuersignal S ₂ anhand der Eingaben eines Bedieners automatisch erzeugen, sind auch an- dere Lösungen denkbar. Beispielsweise könnte der Bediener das Picking- signal S ₁ wie auch das Steuersignal S ₂ auch selbst eingeben und zudem be- stimmen, ob und wann das Triggersignal für den Arbiträrpuls-Generator 7.2 erfolgt. Eine weitere Alternative bestünde in der Verwendung von Pro- zessparametern aus einer hinterlegten Prozesstabelle.

Die Fig. 6 und 7 zeigen exemplarisch einige zeitliche Leistungsverteilungen verschiedener aus den Pulsen P ₁ , P ₂ kombinierter Pulsfolgen F. Fig. 6 zeigt zunächst anhand der oberen Darstellung in Fig. 6a die gemäß der Darstellung in Fig. 5 von dem ersten Pulserzeuger 1 erzeugten, ultra- kurzen Pulse P ₁ an der Eingangsseite des Kopplers 3. Diese weisen einen zeitlichen Versatz T ₁ zueinander auf.

Fig. 6b zeigt exemplarisch einige der von dem zweiten Pulserzeuger 2 er- zeugte Pulse P ₂ . Die Pulse P ₂ sind um Größenordnungen länger als die ultra- kurzen Pulse P ₁ des ersten Pulserzeugers 1 , was aus Gründen der Übersicht- lichkeit jedoch nicht maßstäblich dargestellt ist.

In den Fig. 6c bis 6e sind verschiedene durch Kopplung der Pulse P ₁ und P ₂ kombinierte Pulsfolgen F dargestellt. Bei der Pulsfolge F gemäß Fig. 6c fol- gen jeweils auf einen ultrakurzen Puls P ₁ zwei Pulse P ₂ mit längerer Puls- dauer. Die Fig. 6d und 6e zeigen demgegenüber variierte Pulsfolgen F, bei welchen über den Delay-Generator 7.3 ein zeitlicher Versatz DT1 bzw. DT2 der Pulse P ₂ gegenüber den Pulsen P ₁ erzeugt wurde. Wie der Vergleich der Darstellungen in den Fig. 6c bis 6e erkennen lässt, wurden die Pulse P ₂ ge- genüber den feststehenden kurzen Pulsen P ₁ zeitlich verschoben, wodurch sich die zeitliche Leistungsverteilung in der Pulsfolge F variieren lässt.

Ähnliches zeigen die Darstellungen in Fig. 7, wobei hier eine Folge von noch längeren, eher plateauförmigen Pulsen P ₂ über den Pulserzeuger 2 erzeugt wurde. Über das vorstehend beschriebene Lasersystem 10 sowie das zugehörige Verfahren lässt sich Laserstrahlung mit variabler zeitlicher Leistungsvertei- lung nahezu beliebig erzeugen. Auch ultrakurze Pulse P ₁ können mit länge- ren Pulsen P ₂ kombiniert werden. Die längeren Pulse P ₂ können gegenüber den kürzeren Pulsen P ₁ zeitlich verschoben werden, beispielsweise um über einen längeren Puls P ₂ zu bearbeitendes Material vorzuwärmen oder nach- zuwärmen, je nachdem, wie die längeren Pulse P ₂ in Relation zum kurzen Puls P ₁ ausgerichtet sind. Zudem lassen sich auch die Pulslängen der ultra- kurzen Pulse P ₁ variieren.

Bezugszeichen:

1 Pulserzeuger

2 Pulserzeuger

3 Koppler

4 Verstärker

5 Eingabevorrichtung

6 Vorverstärker

7 Steuerung

7.1 Picking-Signal-Erzeuger

7.2 Arbiträrpuls-Generator

7.3 Delay-Generator 8 Strecker

9 Kompressor

10 Lasersystem

F Pulsfolge

P ₁ Puls

P ₂ Puls

S ₁ Pickingsignal

S ₂ Steuersignal

T Abstand

T ₁ Abstand

T ₂ Abstand

DT Abstand

DT ₁ Abstand

DT ₂ Abstand