Pulse on Demand-Ausaanaslaserpulse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse mit individuell vorgegebenen Pulsenergien und/oder -formen zu individuell vorge- gebenen Zeitpunkten an einem Ausgang, sowie auch ein zum Durchführen des Verfahrens geeignetes Lasersystem und ein zugehöriges Steuerungsprogramm- produkt.

Bekannte Kurzpulslasersysteme (fs..ps Pulsdauern) haben eine taktratenabhän- gige Laserpulsenergie bei konstanter Pumpleistung und werden in der Regel mit konstanter Frequenz betrieben. Der Anwender möchte die Laserpulse mit frei- wählbarer Triggerung (ns-Jitter) und konstanter einstellbarer Pulsenergie betrei- ben (Pulse on Demand = POD).

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein schnelles ener- giestabilisiertes POD(Pulse on Demand)-Verfahren zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse mit individuell vorgegebenen Pulsenergien zu individuell vor- gegebenen Zeitpunkten sowie ein zugehöriges Lasersystem anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen verstärkter Ausgangslaserpulse mit individuell vorgegebenen Pulsenergien und/o- der -formen zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten an einem Ausgang umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- Bereitstellen einer Pulsfolge von Eingangslaserpulsen mit der gleichen Pulsener- gie und insbesondere mit dem gleichen zeitlichen Pulsabstand, welcher kleiner als der zeitliche Pulsabstand zwischen zwei benachbarten Ausgangslaserpulsen ist;

- Auswählen derjenigen Eingangslaserpulse, die am Ausgang jeweils zu den vor- gegebenen Zeitpunkten oder am nächsten zu den vorgegebenen Zeitpunkten an- kommen;

- Verstärken der ausgewählten Eingangslaserpulse mittels eines optischen Ver- stärkers, der eine vorgegebene, verstärkungsfreie Mindestzeitspanne und eine vorgegebene, verstärkungsfreie Höchstzeitspanne aufweist,

- Einkoppeln eines Energiebilanzopferlaserpulses in einem zeitlichen Abstand von kleiner als die Höchstzeitspanne vor mindestens einem, insbesondere jedem, zu verstärkenden Eingangslaserpuls,

- für den Fall, dass der zeitliche Pulsabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Eingangslaserpulsen größer als die Höchstzeitspanne ist, vor dem nachfolgenden der beiden aufeinanderfolgenden, zu verstärkenden Ein- gangslaserpulse Einfügen mindestens eines Opferlaserpulses, der von dem nachfolgenden, zu verstärkenden Eingangspuls um höchstens die Höchstzeit- spanne, insbesondere um die Höchstzeitspanne, beabstandet ist, in die Puls- folge der ausgewählten Eingangslaserpulse, und

- Auskoppeln der verstärkten Opfer- und Energiebilanzopferlaserpulse vor dem Ausgang aus der Pulsfolge der verstärkten Eingangspulse, um am Ausgang die Ausgangslaserpulse mit den vorgegebenen Pulsenergien zu den vorgegebenen Zeitpunkten zu erhalten.

Bevorzugt weisen alle verstärkten Ausgangslaserpulse die gleiche Pulsenergie auf.

Vorzugsweise ist die Pulsenergie der Energiebilanzopferlaserpulse in Abhängig- keit des Abstandes vom vorherigen Puls angepasst und die Pulsenergie der Op- ferlaserpulse gleich der Pulsenergie der zu verstärkenden Eingangslaserpulse.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, dass nach einem Puls die Inversion im Verstärkungsmedium des Verstärkers erst wieder aufgebaut werden muss, um eine Puls-zu-Puls-Stabilität zu gewährleisten. Außerdem wird bei zu langen Puls- pausen die Verstärkung so groß, dass sich Pulsüberhöhungen einstellen.

Wesentliche Bausteine der Erfindung sind Lasertaktaufbereitung und Pulsenergie- korrektur.

Die Lasertaktaufbereitung hat die Aufgabe, den Grundtakt in einem für das Laser- system sicheren Frequenzbereich zu halten und Pulsanforderungen (Pulstrigge- rungen) durch den Anwender ns-genau„einzutakten". Zum anderen wird ge- schaut, ob die Pulsanforderung außerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters liegt, welches durch das Verhalten des Verstärkungsmediums gegeben ist. Ist der Puls- abstand zu lang, wird ein Zwischenpuls (Opferlaserpuls) eingefügt, der dann auf einen Absorber gelenkt wird.

Die Pulsenergiekorrektur der verstärkten Ausgangspulse auf die vorgegebenen Pulsenergien erfolgt durch zeitgesteuertes Einkoppeln eines in seiner Pulsenergie variablen Vorpulses (Energiebilanzopferlaserpuls) in Abhängigkeit ihrer bekannten Pulsabstände zum jeweils unmittelbar vorhergehenden Eingangs- oder Opferla- serpuls. Je größer dieser Pulsabstand eines Eingangslaserpulses oder eines Op- ferlaserpuls ist, desto größer ist die im Verstärker aufgebaute Inversion und desto größer ist die Pulsenergie des verstärkten Eingangslaserpulses. In Abhängigkeit des bekannten Pulsabstandes zum jeweils unmittelbar vorhergehenden, verstärk- ten Eingangs- oder Opferlaserpuls wird die Pulsenergie des Energiebilanzopferla- serpulses eingestellt, um Ausgangslaserpulse mit der vorgegebenen Pulsenergie zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert allein durch die gezielte zeitliche Ansteuerung der ausgewählten Eingangspulse und Opfer- bzw. Energiebilanzop- ferlaserpulse. Dieses Vorgehen ist schneller als eine Pulsenergie-Regelung der Ausgangslaserpulse. Bevorzugt wird mit konstanter Pumpleistung für den Verstär- ker gearbeitet, so dass ein hohes thermisches Gleichgewicht und eine zeitlich na- hezu konstante thermische Linse erreicht werden und dadurch die Funktion der optischen Komponenten verbessert wird.

Vorzugsweise wird für die ausgewählten Eingangslaserpulse die zu erwartende Pulsenergie der verstärkten Ausgangslaserpulse im Voraus bestimmt und die Pulsenergie der Energiebilanzopferlaserpulse anhand eines Vergleichs der zu er- wartenden Pulsenergie und der vorgegebenen Pulsenergie gesteuert. Beispiels- weise kann die erwartete Pulsenergie aus dem simulierten Verhalten des Verstär- kers in Abhängigkeit von Pulsabstand und Pulsenergie der ausgewählten Ein- gangslaserpulse und der Pumpleistung des Verstärkers bestimmt werden. Diese Simulation kann über ein nichtlineares Modell erfolgen, welches eine Funktion vom Pulsabstand, von der Pulsenergie der ausgewählten Eingangslaserpulse, von der Leistung der zu verstärkenden Pulse und der Pumpleistung ist.

Sofern der zeitliche Pulsabstand eines ausgewählten Eingangslaserpulses zu dem unmittelbar vorhergehenden, ausgewählten Eingangslaserpuls kleiner als die Min- destzeitspanne ist, wird bevorzugt stattdessen ein anderer Eingangslaserpuls aus- gewählt, dessen zeitlicher Pulsabstand zu dem unmittelbar vorhergehenden, aus- gewählten Eingangslaserpuls gleich oder nächstkommend größer als die Mindest- zeitspanne ist. Beispielsweise kann dem eigentlichen Auswahlsignal ein Verzöge- rungssignal überlagert und ein Eingangslaserpuls ausgewählt werden, dessen zeitlicher Pulsabstand gleich oder nächstkommend größer als die Mindest- zeitspanne ist. Vorzugsweise werden alle die Eingangslaserpulse auswählenden Triggersignale mit einer Verzögerung beaufschlagt, so dass die Mindest- zeitspanne für alle Triggersignale eingehalten wird und ggf. Opferlaserpulse einge- führt werden können. D.h., alle ausgewählten Eingangslaserpulse sind mit einem festen Delay beaufschlagt. Die Mindestzeitspanne ist mindestens so lang, dass eine Bewertung, ob Opfer- und/oder Energiebilanzopferlaserpulse erforderlich sind, durchgeführt werden kann.

Als Energiebilanzopferlaserpuls kann einer in seiner Pulsenergie beschnittener Eingangslaserpuls oder ein Fremdlaserpuls, der insbesondere eine andere Wel- lenlänge als die Wellenlänge der Eingangslaserpulse aufweist, in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse eingefügt werden.

Als Opferlaserpuls kann einer der Eingangslaserpulse oder alternativ ein Fremdla- serpuls, der insbesondere eine andere Wellenlänge als die Wellenlänge der Ein- gangslaserpulse aufweist, in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse eingefügt werden.

Vorzugsweise ist der zeitliche Pulsabstand zwischen zwei benachbarten Aus- gangslaserpulsen um mindestens eine Größenordnung größer als der zeitliche Pulsabstand der Eingangslaserpulse. Die Taktfrequenz der Eingangslaserpulse liegt beispielsweise im Frequenzbereich von z.B 10 MFIz bis 200 MFIz.

Um Überhöhungen am ersten Ausgangslaserpuls einer angeforderten Pulsfolge zu verhindern, kann vorteilhaft vor dem ersten ausgewählten Eingangslaserpuls mindestens ein Opfer- und/oder Energiebilanzopferlaserpuls in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse eingefügt werden.

Bevorzugt wird vor jedem zu verstärkenden Eingangslaserpuls ein Energiebilanz- opferlaserpuls in den Verstärker gekoppelt. Das Auskoppeln der verstärkten Op- fer- und Energiebilanzopferlaserpulse kann entweder an unterschiedlichen Aus- koppeleinheiten oder, was bevorzugt ist, an derselben Auskoppeleinheit erfolgen.

Für einen stabilen Laserbetrieb ist die Flöchstzeitspanne bevorzugt ein Vielfaches der Mindestzeitspanne, vorzugsweise doppelt so lang wie die Mindestzeitspanne.

In einer weiteren Ausführungsform werden aus mehreren ausgewählten, äqui- distanten Eingangslaserpulsen Bursts erzeugt und zwischen zwei Bursts einer Burstfolge ein Energiebilanzopferburst und ggf. ein Opferburst eingefügt, die vorteilhaft jeweils die gleiche Anzahl an Laserpulsen und den gleichen Pulsab- stand wie im eigentlichen Burst aufweisen, um dadurch die Stabilität des Laser- systems zu verbessern. Wird der Abstand Tmax zwischen zwei Bursts einer Burst- folge überschritten, wird ein Opferburst mit dem gleichen äquidistanten Zwischen- pulsabstand wie die einzelnen Eingangslaserpulse der Bursts eingefügt. Vorzugs- weise entspricht die Anzahl der Pulse eines Opferbursts der Anzahl der Pulse ei- nes Eingangsbursts und die Anzahl der Pulse eines Energiebilanzopferbursts der Anzahl der Pulse eines Eingangsbursts.

Die Erfindung betrifft auch ein Lasersystem zum Erzeugen verstärkter Ausgangs- laserpulse mit individuell vorgegebenen Pulsenergien und/oder -formen zu indivi duell vorgegebenen Zeitpunkten an einem Ausgang, mit einer Pulslaserquelle zum Erzeugen von Eingangslaserpulsen mit der gleichen Pulsenergie und insbeson- dere dem gleichen zeitlichen Pulsabstand, welcher kleiner als der zeitliche Pulsab- stand zwischen zwei benachbarten Ausgangslaserpulsen ist, mit einer Aus- wahleinheit zum Auswählen einiger der Eingangslaserpulse, mit einem optischen Verstärker zum Verstärken der ausgewählten Eingangslaserpulse, mit einer opti schen Auskoppeleinheit zum Auskoppeln zumindest eines Teils der verstärkten Laserpulse und mit einer Steuereinheit, die programmiert ist, die Auswahl- und Auskoppeleinheiten gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zeitlich anzusteu- ern.

Bevorzugt weist die Steuereinheit eine Vergleichseinheit auf, welche die Pulsab- stände der ausgewählten Eingangslaserpulse mit einer vorgegebenen Höchstzeit- spanne vergleicht und bei zu großem Pulsabstand ein Steuersignal an die Aus- wahleinheit oder an eine Fremdpulsquelle ausgibt, um einen Opferlaserpuls in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse einzufügen.

Weiter bevorzugt weist die Steuereinheit eine Bestimmungs- und Vergleichseinheit auf, die für die ausgewählten Eingangslaserpulse die zu erwartende Pulsenergie der verstärkten Ausgangslaserpulse im Voraus bestimmt und mit der vorgegebe- nen Pulsenergie vergleicht und ein Steuersignal an die Energiebilanzopferlaser- pulserzeugung (z.B. den Pulspicker) ausgibt, um einen Energiebilanzopferlaserpuls mit definierter Pulsenergie zu erzeugen, um so einen Ausgangslaserpuls mit der vorgegebenen Pulsenergie auszukoppeln.

Vorzugsweise weist das Lasersystem eine mit der Steuereinheit verbundene An- wenderanforderung zur individuellen Vorgabe der Pulsenergien und/oder -formen sowie der Zeitpunkte der verstärkten Ausgangslaserpulse am Ausgang sowie opti onal eine Fremdpulsquelle (z.B. eine gepulste Diode, eine cw Diode mit optischem Schalter (z.B. AOM) oder eine Diode mit Faserverstärker), insbesondere mit einer anderen Wellenlänge als die Pulsquelle, zum Erzeugen eines in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse einzufügenden Opfer- und/oder Energiebi- lanzopferpulses auf. Im Fall einer Fremdpulsquelle kann der Auskoppeleinheit ein wellenlängenselektives Element (z.B. dichroitischer Spiegel, diffra ktives Element, VBG [Volume Bragg Gräting]) zum Auskoppeln des Opferlaserpulses vorgeordnet oder nachgeordnet sein.

Besonders bevorzugt weisen die Auswahl- und Auskoppeleinheiten jeweils einen akusto-optischen Modulator (AOM) oder einen elektro-optischen Modulator (EOM) auf.

Um die Pulsform oder eine Pulsenergieänderung zu erreichen, kann die Auskop- peleinheit mit einem vordefinierten Schaltverlauf angesteuert werden oder ein wei- terer Modulator am Systemausgang dem Verstärker nachgeordnet sein.

Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Steuerungsprogrammprodukt, welches Codemittel aufweist, die zum Durchführen aller Schritte des oben beschriebenen Verfahrens angepasst sind, wenn das Programm auf einer Steuereinheit eines La- sersystems abläuft.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Lasersystems zum Erzeugen identischer, verstärkter Ausgangslaser- pulse mittels eingefügter Opfer- und Energiebilanzopferlaserpulse; Fig. 2 schematisch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Lasersystems zum Erzeugen identischer, verstärkter Ausgangslaser- pulse mittels eingefügter Opfer- und Energiebilanzopferlaserpulse; Fign. 3a, 3b unterschiedlich hohe Pulsenergien von eingefügten Energiebilanzop- ferlaserpulsen; und

Fig. 4 schematisch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Lasersystems zum Erzeugen identischer, verstärkter Ausgangsburst- pulse mittels eingefügter Opfer- und Energiebilanzopferlaserpulse.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnung werden für gleiche bzw. funktions- gleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.

Das in Fig. 1 gezeigte Lasersystem 1 dient zum Erzeugen mehrerer (hier lediglich beispielhaft dreier) verstärkter Ausgangslaserpulse 2i, 22, 23 mit individuell vorge- gebenen Pulsenergien zu individuell vorgegebenen Zeitpunkten (Pulse on De- mand = POD) an einem Ausgang 3.

Das Lasersystem 1 umfasst eine Pulsquelle 4 zum Bereitstellen einer Pulsfolge von Eingangslaserpulsen 5 mit der gleichen Pulsenergie und dem gleichen zeitli- chen Pulsabstand At, welcher um Größenordnungen kleiner ist als der zeitliche Pulsabstand DTi, DT2 zwischen zwei benachbarten Ausgangslaserpulsen 2i, 22, 23. Die Taktfrequenz der Eingangslaserpulse 5 ist fest eingestellt und liegt in ei- nem Frequenzbereich von z.B.10 MHz bis 200 MHz. Es können auch andere ge- pulste Quellen zum Einsatz kommen, welche keine äquidistanten Pulse erzeugen, beispielsweise ps-Laserdioden. Das Lasersystem 1 umfasst eine optische Auswahleinrichtung (Pulspicker) 6, z.B. in Form eines eingangsseitigen AOM (akusto-optischer Modulator) oder EOM (elektro-optischer Modulator), zum gezielten Auswahlen bzw. Durchlässen einiger der Eingangslaserpulse 5. Die ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52, 53 werden vom Pulspicker 6 unabgelenkt durchgelassen, während die nicht ausgewählten Eingangslaserpulse 5 ausgekoppelt und auf einen Absorber 7 gelenkt werden.

Das Lasersystem 1 umfasst weiterhin einen optischen Verstärker 8 zum Verstär- ken der ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52, 53, sowie eine optische Auskop- peleinheit (Auskoppler) 9, z.B. in Form eines ausgangsseitigen AOM oder EOM, zum Auskoppeln von verstärkten Eingangslaserpulsen 5i‘, 52“, 53“. Dabei weist der Verstärker 8 eine verstärkungsfreie Mindestzeitspanne Tmin, die durch den für eine Mindestverstärkung im optischen Verstärker 8 erforderlichen Inversionsaufbau vorgegeben ist, und eine Höchstzeitspanne Tmax, die durch den für eine zulässige Höchstverstärkung im optischen Verstärker 8 erforderlichen Inversionsaufbau vor- gegeben ist, auf. Die Mindestzeitspanne Tmin beruht auf der Tatsache, dass nach einer Pulsverstärkung die Inversion im Verstärkungsmedium des Verstärkers 8 erst wieder aufgebaut werden muss, um eine Puls-zu-Puls-Stabilität zu gewähr- leisten. Die Höchstzeitspanne Tmax verhindert zu lange Pulspausen und somit zu große Verstärkungen, die zu unerwünschten Pulsüberhöhungen führen (z.B. zu Pulsüberhöhungen, welche die optischen Elemente des Verstärkers 8 beschädig- ten könnten, oder zu nichtlinearen Prozessen im aktiven Medium, welche Pulsfor- mänderungen hervorrufen oder thermische Effekte an den optischen Elemente des Verstärkers 8 verursachen). Die verstärkten Eingangslaserpulse 5i‘, 52“, 53“ kommen am Ausgang 3 zu den Zeitpunkten ti, t2, t3 als verstärkte Ausgangslaser- pulse 2i, 22, 23 an. Bevorzugt ist die die Höchstzeitspanne Tmax ein Vielfaches von Tmin, und besonders bevorzugt ist Tmax— 2*Tmin .

Das Lasersystem 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 10, die den Pulspicker 6, den Auskoppler 9 und zumindest bei Verwendung einer Pulsquelle 4 mit nichtäqui- distanter Pulserzeugung auch die Pulserzeugung der Pulsquelle 4 entsprechend einer Anwenderanforderung 11 zeitlich ansteuert, welche am Ausgang 3 zu indivi duell einstellbaren Zeitpunkten verstärkte Ausgangslaserpulse mit individuell einstellbarer Pulsenergie anfordert. Die Steuereinheit 10 kann auch die Pumpleis- tung des Verstärkers 8 steuern, welche konstant sein soll.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des Lasersystems 1 für den Fall beschrie- ben, dass von der Anwenderanforderung 11 drei verstärkte Ausgangslaserpulse 2i, 22, 23 mit der gleichen Pulsenergie zu den Zeitpunkten ti, t2, t3 am Ausgang 3 angefordert werden. Dabei sei angenommen, dass der zeitliche Pulsabstand DTi zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangslaserpuls 2i, 2i größer als die Höchstzeitspanne Tmax ist (DTi > Tmax) und dass der zeitliche Pulsabstand DT2 zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangslaserpuls 22, 23 kleiner als die Höchstzeitspanne Tmax, aber größer als die Mindestzeitspanne Tmin ist (Tmin < DT2 < Tmax).

Die Steuereinheit 10 steuert den Pulspicker 6 zeitlich derart an, dass aus den Ein- gangslaserpulsen 5 nur diejenigen drei durchgelassen werden, die am Ausgang 3 zu den jeweils angeforderten Zeitpunkten ti, t2, t3 ankommen. Da der Pulsabstand DT1 zwischen dem ersten und dem zweiten zu verstärkenden Eingangslaserpuls 5i, 52 größer als die Höchstzeitspanne Tmax ist, wird von der Steuereinheit 10 in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52, 53 vor dem zweiten zu verstärkenden Eingangslaserpulse 52 ein Opferlaserpuls 12 eingefügt, der von dem zweiten zu verstärkenden Eingangspuls 52 um mindestens die Mindest- zeitspanne Tmin und um höchstens die Höchstzeitspanne Tmax, bevorzugt um die Höchstzeitspanne Tmax, beabstandet ist. Dazu wird der Pulspicker 6 von der Steu- ereinheit 10 zeitlich angesteuert, um einen weiteren der Eingangslaserpulse 5 als Opferlaserpuls 12 durchzulassen. Zusätzlich wird ein Energiebilanzopferlaserpuls 13 in einem zeitlichen Abstand Tmod vor dem Eingangslaserpuls 52 eingekoppelt, wobei Tmod kleiner als die Höchstzeitspanne Tmax und größer oder gleich der Um- schaltzeit des Auskopplers 9 ist. Da der Abstand zwischen dem zu verstärkenden Eingangslaserpulsen 52 und 53 kleiner als Tmax ist, wird hier nur ein Energiebilanz- opferlaserpuls 13 mit angepasster Pulsenergie im zeitlichen Abstand Tmod vor dem Eingangslaserpuls 53 eingekoppelt. Der Energiebilanzopferlaserpuls 13 kann durch entsprechendes Ansteuern des Pulspickers 6 in seiner Pulsenergie be- schnitten werden. Alle anderen Eingangslaserpulse 5 werden vom Pulspicker 6 auf den Absorber 7 gelenkt. Die drei ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52, 53, der Opferlaserpuls 12 sowie die Energiebilanzopferlaserpulse 13 werden mittels des optischen Verstärkers 8 zu den verstärkten Laserpulsen 5i‘, 52“, 53“, 12‘, 13‘ verstärkt. Sofern sein Pulsab- stand zum vorhergehenden Puls größer als die Höchstzeitspanne Tmax ist, ist der verstärkte Opferlaserpuls 12‘, wie in Fig. 1 gezeigt, größer als die Pulse 5i‘, 52“,

53“, da er eine größere Verstärkung erfährt. Der Auskoppler 9 wird von der Steuer- einheit 10 zeitlich derart angesteuert, dass der verstärkte Opferlaserpuls 12‘ und die Energiebilanzopferlaserpulse 13‘ ausgekoppelt und auf einen Absorber 14 ge- lenkt werden und nur die drei verstärkten Eingangslaserpulse 5‘i, 5‘2, 5‘3 ausge- koppelt werden. Da Tmod größer oder gleich der Umschaltzeit des Auskopplers 9 ist, können die Energiebilanzopferlaserpulse 13‘ unabhängig von den nachfolgen- den verstärkten Laserpulsen 52“, 53’ausgekoppelt werden. Die drei verstärkten Ausgangslaserpulse 2i, 22, 23 mit der gleichen Pulsenergie kommen zu den Zeit punkten ti, t2, t3 am Ausgang 3 an.

Werden am Ausgang 3 Ausgangslaserpulse 2i, 22, 23 mit unterschiedlichen Pulse- nergien oder -formen angefordert, erfolgt eine entsprechende Energiereduzierung am Auskoppler 9 durch zeitgesteuertes Teilauskoppeln der verstärkten Eingangs- laserpulse 5‘i, 5‘2, 5‘3 in Abhängigkeit ihrer bekannten Pulsabstände zum jeweils unmittelbar vorhergehenden, verstärkten Eingangs-, Opfer- oder Energiebilanzop- ferlaserpuls 5‘i, 5 ^* 2, 5‘3, 12‘, 13‘. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Pulsener- gie der Energiebilanzopferlaserpulse 13 angepasst werden, um Ausgangslaser- pulse 2 mit unterschiedlichen Pulsenergien zu erhalten.

Ist der Pulsabstand eines angeforderten Verstärkerpulses zum unmittelbar vorher- gehenden Verstärkerpuls kleiner als die Mindestzeitspanne Tmin, so wird statt des eigentlich auszuwählenden Eingangslaserpulses ein anderer Eingangslaserpuls ausgewählt, dessen zeitlicher Pulsabstand zu dem unmittelbar vorhergehenden, ausgewählten Eingangslaserpuls gleich oder nächstkommend größer als die Min- destzeitspanne Tmin ist. Der Pulspicker 6 wird also zeitverzögert angesteuert, in- dem beispielsweise dem eigentlichen Auswahlsignal ein Verzögerungssignal über- lagert wird und ein Eingangslaserpuls ausgewählt wird, dessen zeitlicher Pulsab- stand gleich oder nächstkommend größer als die Mindestzeitspanne Tmin ist. Vorzugsweise werden alle die Eingangslaserpulse auswählenden, elektrischen Triggersignale von der Anwenderanforderung 11 mit einer Verzögerung Tmin be- aufschlagt, so dass die Mindestzeitspanne Tmin für alle Triggersignale eingehalten wird und ggf. Opferlaserpulse eingeführt werden können. D.h., alle Eingangslaser- pulse sind mit einem festen Delay beaufschlagt. Die Mindestzeitspanne Tmin ist mindestens so lang, dass von der Steuereinheit 10 eine Bewertung, ob Opfer- und Energiebilanzopferlaserpulse 12, 13 erforderlich sind, durchgeführt werden kann.

Die Steuereinheit 10 kann eine Vergleichseinheit 10a aufweisen, welche die Puls- abstände DTi, DT2 der ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52, 53 mit der vorge- gebenen Höchstzeitspanne Tmax vergleicht und bei zu großem Pulsabstand ein Steuersignal an den Pulspicker 6 ausgibt, um einen Opferlaserpuls 12 und/oder einen Energiebilanzopferlaserpuls 13 in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangs- laserpulse 5i, 52, 53 einzufügen. Die Steuereinheit 10 kann weiterhin eine Bestim- mungs- und Vergleichseinheit 10b aufweisen, die für die ausgewählten Eingangs- laserpulse 5i, 52, 53 die zu erwartende Pulsenergie der verstärkten Ausgangsla- serpulse 2i, 22, 23 im Voraus bestimmt und mit der vorgegebenen Pulsenergie ver- gleicht und ein Steuersignal an den Pulspicker 6 ausgibt, um einen Energiebi- lanzopferlaserpuls 13 mit angepasster Pulsenergie in die Pulsfolge der ausge- wählten Eingangspulse 5i, 52, 53.einzufügen, um so einen Ausgangslaserpuls 2i, 22, 23 mit der vorgegebenen Pulsenergie auszukoppeln.

Es ist vorteilhaft, die Pulsenergien der Opferlaserpulse 12 gleich der Pulsenergie der zu verstärkenden Eingangslaserpulse 5 zu wählen.

Vom Lasersystem der Fig. 1 unterscheidet sich das in Fig. 2 gezeigte Lasersys- tem 1 dadurch, dass hier der Opferlaserpuls 12 und/oder der Energiebilanzopferla- serpuls 13 von einer von der Steuereinheit 10 angesteuerten Fremdpulsquelle (z.B. Laserdiode) 15 erzeugt werden. Der Opferlaserpuls 12 und/oder der Energie- bilanzopferlaserpuls 13 können die gleiche Wellenlänge li wie die Eingangslaser- pulse 5 oder aber wie in Fig. 2 eine andere Wellenlänge K2 aufweisen. Der Opfer- laserpuls 12 und/oder der Energiebilanzopferlaserpuls 13 werden von der Steuer- einheit 10 in die Pulsfolge der ausgewählten Eingangslaserpulse 5i, 52, 53 einge- fügt, und der verstärkte Opferlaserpuls 12‘ und/oder der verstärkte Energiebilanzopferlaserpuls 13‘ werden von einem dem Auskoppler 9 vorgeordne- ten wellenlängenselektiven Element 16 (z.B. dichroitischer Spiegel, diffraktives Element, VBG[Volume Bragg Gräting]) ausgekoppelt und auf den Absorber 14 ge- lenkt. Anders als in Fig. 2 gezeigt, können der verstärkte Opferlaserpuls 12‘ und/o- der der verstärkte Energiebilanzopferlaserpuls 13‘ auch mit einem der Pulse 5i‘, 52 , 53 überlappen.

Wie in Fign. 3A, 3B gezeigt, wird der Energiebilanzopferlaserpuls 13 - abhängig davon, wie weit er von dem vorhergehenden, hier dem ersten, zu verstärkenden Eingangspuls 5i beabstandet ist - in der Pulsenergie angepasst. In Fig. 3B ist der Energiebilanzopferlaserpuls 13 von dem ersten, zu verstärkenden Eingangspuls 5i weiter beanstandet als in Fig. 3A, so dass zum Abräumen der im Verstärkungs- medium des Verstärkers 8 seit der Verstärkung des ersten Eingangspulses 5i auf- gebauten Inversion eine höhere Energiebilanzopferlaserpulsenergie für die in Fig. 3B aufgebaute höhere Inversion als für die in Fig. 3A aufgebaute geringere Inver- sion erforderlich ist. Ist der Abstand zwischen zwei zu verstärkenden Eingangs- pulse 5i und 52 größer als Tmax (Fig. 3B), wird zusätzlich zum Energiebilanzopfer- laserpuls 13 noch ein Opferlaserpuls 12 in die Pulsfolge eingefügt.

Von Fig. 1 unterscheidet sich das in Fig. 4 gezeigte Lasersystem 1 dadurch, dass hier mittels des Pulspickers 6 anstelle von einzelnen Eingangslaserpulsen identi sche Pulspakete (Burstpulse) 17i, 172, 173, jeweils bestehend aus mehreren, hier vier, äquidistanten Eingangslaserpulsen 5, ausgewählt werden, die dann im Ver- stärker 8 zu Ausgangsburstpulsen 18i, 182, 183 verstärkt werden. Zwischen die Burstpulse 17i, 172, 173 sind jeweils ein Energiebilanzopferburst 19, jeweils beste- hend aus mehreren, hier vier Energiebilanzopferpulse 13 mit dem gleichen äqui distanten Zwischenpulsabstand wie die einzelnen Eingangslaserpulse 5 der Burst- pulse 17i, 172, 173 eingefügt, um die Stabilität des Lasersystems 1 zu verbessern. Da der Pulsabstand DT1 zwischen dem ersten und dem zweiten zu verstärkenden Burstpulse 17i, 172 größer als die Höchstzeitspanne Tmax ist, wird von der Steuer- einheit 10 vor dem zweiten zu verstärkenden Burstpulse 172 ein Opferpulsburst 20, jeweils bestehend aus mehreren, hier vier Opferlaserpulsen 12 mit dem glei chen äquidistanten Zwischenpulsabstand wie die einzelnen Eingangslaserpulse 5 der Burstpulse 17i, 172, 173 eingefügt. Dieser Opferpulsburst 20 ist von dem zweiten zu verstärkenden Burstpulse 172 um mindestens die Mindestzeitspanne Tmin, aber um höchstens die Höchstzeitspanne Tmax beabstandet. Die verstärkten Opfer- und Energiebilanzopferbursts 19, 20 werden vom Auskoppler 9 ausgekop- pelt und auf den Absorber 14 gelenkt.

Die beschriebenen Verfahren funktionieren allein durch die zeitliche Ansteuerung des Pulspickers 6 und des Auskopplers 9 durch die Steuereinheit 10, d.h., es wird nicht geregelt. Den gezeigten Lasersystemen 1 können noch eine Regelung der Pumpleistung und eine Regelung der Pulsenergie der Eingangslaserpulse 5 überlagert sein.