VON LASERSTRAHLEN

Die vorliegende Erfindung betrifft das kohärente Kombinieren von Laserstrahlen insbesondere von zwei gepulsten Laserstrahlen, wie sie beispielsweise von (Hochleistungsverstärker-) Lasersystemen für wissenschaftliche Anwendungen erzeugt werden können. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Phasenregelungssystem zur Regelung der Relativphase zweier kohärent zu kombinierender Laserstrahlen und ein Lasersystem mit einem derartigen Phasenregelungssystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum kohärenten Kombi- nieren von Laserstrahlen.

Ein kohärentes Kombinieren erlaubt es, mehrere parallele Verstärkerstufen (beispielsweise Faserverstärker, Multipassverstärker oder regenerative Verstärker) und/oder Oszillatoren derart optisch zusammenzuführen, dass ein einziger Ausgangsstrahl gebildet wird. Bei der kohä- renten Kombinierung zweier Laserstrahlen sind der Polarisationszustand des Summenstrahls und insbesondere die Stabilität des Polarisationszustands ein entscheidendes Leistungsmerkmal.

Für faserbasierte Verstärkersysteme wurde ein kohärentes Kombinieren von verschiedenen Forschungsgruppen demonstriert, siehe z. B. "Coherent addition of fiber-amplified ultrashort laser pulses", E. Seise, et al, 20 Dez. 2010, Vol. 18, No. 26, OPTICS EXPRESS 27827 und "Coherently-combined two Channel femtosecond fiber CPA System producing 3 mJ pulse energy ", A. Klenke et al, 21 Nov. 2011, Vol. 19, No. 24, OPTICS EXPRESS 24280. Allgemein ist es bekannt, den Polarisationszustand mit Messverfahren wie der Hänsch-

Couillaud-Detektion (HCD) oder der Pound-Drewer-Hall-Detektion zu bestimmen, siehe z.B. "Laser frequency stabilization by polarization spectroscopy of a reflecting reference cavity", T. W. Hänsch et al., 1980 Opt. Comm. 35 (3). Teilweise werden heterodyne Messverfahren angewendet, die sich allerdings weniger für Kurzpulslasersysteme mit niedrigen Repetitions- raten eignen, siehe z.B. "Coherent beam combining and phase noise measurements of ytterbi- um fiber amplifiers", S. J. Äugst, et al, 2004 Opt. Lett. 29 (5).

Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konzept zur Regelung der relativen Phase zwischen zu kombinierenden Laserstrahlen bereitzustellen. Einem weiteren Aspekt liegt die Aufgabe zugrunde, eine stabile kohärente Kombination in einem Lasersystem zu ermöglichen.

Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Phasenregelungssystem nach Anspruch 1, durch ein Lasersystem nach Anspruch 11 oder 12 sowie durch ein Verfahren zum kohärenten Kombinieren von Laserstrahlen nach Anspruch 17 oder 20. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Phasenregelungssystem zur Regelung der Relativphase zweier kohärent zu kombinierender Laserstrahlen eines Lasersystems, das zum Bereitstellen eines phasengeregelten Summenlaserstrahls vorgesehen ist eine optische Einheit auf. Die optische Einheit umfasst einen Strahleingang zum Aufnehmen eines Messanteils von zwei kollinear zur Formung eines Summenlaserstrahls zu überlagernder kohärenter Laserstrahlen, insbesondere mit im Wesentlichen orthogonalen Polarisationszuständen. Die optische Einheit umfasst ferner einen Strahlteiler zum Erzeugen von mindestens drei Messstrahlen aus den kohärenten Laserstrahlen des Messanteils, die auf zugehörigen Messstrahlengängen propagieren, oder einen Propagationsabschnitt, in dem die kohärenten Laserstrahlen des Messanteils unter einem Winkel räumlich überlagert propagieren und mindestens drei Messstrahlbereiche ausbilden. Dabei sind die mindestens drei Messstrahlengänge der mindes- tens drei Messstrahlen durch Projektion auf angepasste Polarisationsrichtungen oder die mindestens drei Messstrahlbereiche durch Weglängenunterschiede zur Erzeugung verschiedener Phasenoffsets der zugehörigen Messstrahlen oder Messstrahlbereiche ausgebildet. Ferner umfasst die optische Einheit mindestens drei Photodetektoren zur Ausgabe von Photodetektorsignalen, wobei die Photodetektoren jeweils einem der Messstrahlengänge bzw. jeweils einem der Messstrahlbereiche zugeordnet sind und die Photodetektorsignale den Messstrahlen oder Messstrahlbereichen bei den verschiedenen Phasenoffsets entsprechen. Ferner umfasst die optische Einheit eine Auswerteeinheit, die basierend auf den mindestens drei Photodetektorsignalen ein Steuerungssignal erzeugt, das einer Relativphase zwischen den kohärenten Laserstrahlen basierend auf einer Auswertung eines Polarisationszustands oder Interferenzverhal- tens des Messanteils entspricht, und eine Verzögerungsvorrichtung zum Einbringen in den

Strahlengang mindestens eines der zwei kollinear zu überlagernden Laserstrahlen, welche eine optische Weglänge aufweist, die in Abhängigkeit vom Steuerungssignal einstellbar ist. In einer Ausführungsform weist ein Phasenregelungssystem zur Regelung der Relativphase zweier kohärent zu kombinierender Laserstrahlen eines Lasersystems, das zum Bereitstellen eines phasengeregelten Summenlaserstrahls vorgesehen ist, eine optische Einheit auf. Die optische Einheit umfasst einen Strahleingang zum Aufnehmen eines Messanteils zweier kolli- near zur Formung eines Summenlaserstrahls überlagerter kohärenter Laserstrahlen, einen Strahlteiler zum Erzeugen von (mindestens) drei Messstrahlen aus dem Messanteil, (mindestens) drei Messstrahlengänge für die (mindestens) drei Messstrahlen, die jeweils zur Projektion eines Polarisationszustands eines zugehörigen Messstrahls auf eine Polarisationsrichtung ausgebildet sind, und (mindestens) drei jeweils einem der Messstrahlengänge zugeordnete Photodetektoren zur Ausgabe von Photodetektorsignalen, die den auf die Polarisationsrichtungen projizierten Messstrahlen entsprechen. Ferner weist das Phasenregelungssystem eine Auswerteeinheit, die basierend auf den (mindestens) drei Photodetektorsignalen ein Steuerungssignal erzeugt, das einer Relativphase zwischen den kohärenten Laserstrahlen basierend auf einer Auswertung eines Polarisationszustands des Messanteils entspricht, und eine Verzö- gerungsvorrichtung zum Einbringen in den Strahlengang mindestens eines der zwei kollinear zu überlagernden Laserstrahlen, welche eine optische Weglänge aufweist, die in Abhängigkeit von dem Steuerungssignal einstellbar ist, auf.

In einer weiteren Ausführungsform weist ein derartiges Phasenregelungssystem eine optische Einheit zur Erzeugung von zwei, den kohärenten Laserstrahlen entsprechenden, Messstrahlen auf, die in einem Propagationsabschnitt unter einem Aufspaltungswinkel propagieren und in einem Zentralbereich räumlich überlagert sind. Die optische Einheit weist ferner einen Polarisationsfilter, z.B. im Interferenzbereich zur Erzeugung von interferierenden Polarisationszu- ständen auf, die in einer durch den Aufspaltungswinkel gegebenen Richtung zu einem Interfe- renzstreifenmuster führen. Der Zentralbereich umfasst mindestens drei Messstrahlbereiche mit definierten lokalen verschiedenen Phasenoffsets. Die optische Einheit weist ferner mindestens drei jeweils einem der Messstrahlbereiche zugeordnete Photodetektoren zur Ausgabe von Photodetektorsignalen bzgl. der verschiedenen Phasenoffsets auf, sowie eine zuvor beschriebene Auswerteeinheit und eine zuvor beschriebene Verzögerungsvorrichtung.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein Lasersystem zum Bereitstellen eines auf kohärenter Kombinierung basierenden Summenlaserstrahls eine Seed-Laserstrahlquelle zum Bereitstellen eines ersten Seed-Laserstrahls und eines zweiten, zum ersten Seed-Laserstrahl kohärenten Seed-Laserstrahls, einen ersten Verstärkerarm, der eine erste optische Verstärkereinheit zur Erzeugung eines ersten verstärkten Laserstrahls basierend auf dem ersten Seed-Laserstrahl aufweist, und einen zweiten Verstärkerarm, der eine zweite optische Verstärkereinheit zur Erzeugung eines zweiten verstärkten Laserstrahls basierend auf einem zweiten Seed- Laserstrahlanteil aufweist. Ferner umfasst das Lasersystem eine Kombinationseinheit zur kol- linearen Überlagerung des Strahlengangs des ersten verstärkten Laserstrahls und des Strahlengangs des zweiten verstärkten Laserstrahls zur Erzeugung eines Summenlaserstrahls. Dabei werden der erste Laserstrahl in einem ersten Polarisationszustand und der zweite Laserstrahl in einem vom ersten Polarisationszustand unterschiedlichen zweiten Polarisationszustand überlagert. Ferner weist das Lasersystem ein wie zuvor skizziertes Phasenregelungssystem auf, wobei als Messanteil ein Teil des Summenlaserstrahls in den Strahleingang der optischen Einheit eingekoppelt wird und die Verzögerungsvorrichtung im ersten Verstärkerarm und/oder im zweiten Verstärkerarm vorgesehen ist.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein Lasersystem zum Bereitstellen eines auf kohärenter Kombinierung basierenden Summenlaserstrahls eine Laserstrahlquelle zum Bereitstellen eines ersten Laserstrahls und eines zweiten, zum ersten Laserstrahl kohärenten Laserstrahls, eine Kombinationseinheit zur kollinearen Überlagerung des Strahlengangs des ersten Laserstrahls und des Strahlengangs des zweiten Laserstrahls zur Erzeugung des Summenlaserstrahls, wobei der erste Laserstrahl in einem ersten Polarisationszustand und der zweite Laserstrahl in einem vom ersten Polarisationszustand unterschiedlichen zweiten Polarisationszustand überlagert werden, und ein wie zuvor skizziertes Phasenregelungssystem. Als Messanteil wird dabei ein Teil des Summenlaserstrahls in den Strahleingang der optischen Einheit

eingekoppelt und die Verzögerungsvorrichtung ist im Strahlengang des ersten Laserstrahls und/oder im Strahlengang des zweiten Laserstrahls vorgesehen.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum kohärenten Kombinieren von Laserstrahlen die folgenden Schritte: Überlagern zweier Laserstrahlen mit unterschiedlichen Polari- sationszuständen auf einem gemeinsamen Propagationsweg zur Ausbildung eines Summenlaserstrahls, Bestimmen in einem im Wesentlichen intensitätsunabhängigen homodynen Mess- verfahren eine Relativphase zwischen den zwei Laserstrahlen und Anpassen eines optischen Weglängenunterschieds zur Stabilisierung des Polarisationszustands des Summenlaserstrahls. Das beispielhaft in einigen Ausführungsformen hierin beschriebene interferometrische Messprinzip, das obigen Aspekten zugrunde liegt, basiert auf einer Art homodynen Phasenmessung zwischen zwei beitragenden Polarisationskomponenten. Gegenüber der eingangs erwähnten Hänsch-Couillaud-Detektion (HCD) kann das hierin offenbarte Konzept den Vorteil der Intensitätsunabhängigkeit aufweisen. So wird bei der Verwendung von HCD von einer Phasenstabilität im Bereich von 0,1 rad rms berichtet, wobei HCD nicht zwischen Intensitäts- und Phasenschwankungen unterscheiden kann. Letzteres kann zur Folge haben, dass bei Verwendung von HCD in einem Regelkreis dem kombinierten Summenlaserstrahl durch auftretende Intensitätsschwankungen in den Eingangsstrahlen zusätzliche Phasenstörungen aufgeprägt werden.

Im Unterschied zu HCD kann das hierin offenbarte interferometrische Messprinzip eine Trennung von Intensitäts- und Phasenschwankungen erlauben. So kann das hierin offenbarte interferometrische Messprinzip eine bessere Phasenstabilisierung ermöglichen. Überdies kann das Messprinzip es ermöglichen, Intensitätsfluktuationen im Ausgangsstrahl durch gezieltes Einbringen elliptischer Polarisation und anschließender Polarisationsfilterung zu kompensieren. Aus der Längenmessinterferometrie ist es bekannt, dass bei Längenmessungen für die Phasenmessung Auflösungsgrenzen im Bereich von 0,001 rad rms und besser erzielt werden können, welche basierend auf dem hierin offenbarten Messprinzip auf die Messung einer Relativphase übertragbar sein können.

Ferner ist die hierin offenbarte Phasendetektion prinzipiell in einem weiten Bereich von La- ser-Repetitionsraten anwendbar. So können bei niedrigen Laser-Repetitionsraten die Photode- tektorsignale isoliert für jeden einzelnen Laserpuls ausgewertet werden (single-shot-

Auswertung). Dadurch kann die Regelbandbreite der Phasenstabilisierung sehr weit gehalten werden. Ein Beispiel einer Datenverarbeitung, die eine single-shot- Auswertung erlaubt, ist eine„Sample-and-Hold"-Implementierung in den Photodetektoren. In einigen Weiterbildungen von Lasersystemen kann, insbesondere bei hohen Laserleistungen, die Kombinierung der Laserstrahlen mit Dünnschicht-Polarisatoren erfolgen.

Allgemein kann die Aufspaltung in die Messstrahlen mit nicht-polarisierenden Strahlteilern wie Beugungsgitter oder teilreflektierende Spiegelkombinationen erfolgen. Hierin werden allgemein Konzepte offenbart, dies es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig.l eine schematische Darstellung eines Lasersystems mit einem Seed-Laser, zwei regenerative Verstärkereinheiten und einem Phasenregelungssystem,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften optischen Einheit eines Phasenregelungssystems,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften optischen Einheit eines Phasenregelungssystems,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften optischen Einheit eines Phasenregelungssystems und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren optischen Einheit eines Phasenregelungssystems basierend auf der Auswertung eines Interferenzstreifenmusters.

Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass bei der kohärenten Kombinierung zweier Laserstrahlen eine im Wesentlichen intensitätsunabhängige Messung des Polarisationszustands des Summenlaserstrahls eine verbesserte Regelung der kohärenten Überlagerung der Teilstrahlen erlaubt. Fluktuationen in der Laserleistung können durch Vermeidung bzw. Verringerung der Intensitätsabhängigkeit der Phasenmessung in ihrem Einfluss auf die kohärente Kombinierung reduziert werden.

Die Messung des Polarisationszustandes kann über die Messung der relativen Phasen zwischen den beiden Eingangsstrahlen erfolgen. Durch beispielsweise das hierin offenbarte interferometrische Messprinzip und eine entsprechende nachgeschaltete Signalverarbeitung kann die Phase mit hoher Linearität im Wesentlichen weitgehend unabhängig von der Intensität bestimmt werden. Beispielsweise kann ein derartiger intensitätsunabhängiger Phasenwert für den Phasenunterschied (d.h. die Relativphase) in Form eines Quadratursignals bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Messung des Polarisationszustandes indirekt über die Phase zwischen den beiden orthogonalen Polarisationen basierend auf der Auswertung eines Interferenzstreifenmusters Neben der Intensitätsunabhängigkeit können die hierin offenbarten Ausführungsformen unter anderem eine einfache Justage ermöglichen (insbesondere aufgrund der offenbarten Common- Path-Konfigurationen der Phasenmessung) und unempfindlich gegenüber Vibrationen und Drift-Ereignissen ausgebildet werden. Dies ist ein Unterschied zur HCD, welche auf einer in sich stabilen Referenz -Kavität basiert. Überdies können die hierin offenbarten Ausführungsformen unter anderem ein eindeutiges Phasensignal auch bei großen Phasensprüngen bereitstellen. Auch dies ist ein Unterschied zur HCD, bei der ein Driften aus dem Resonanzbereich zum Verlust der Eindeutigkeit führen kann. Das Ziel kohärenter Kombinierung ist es, mehrere beispielsweise von parallelen Verstärkerstufen und/oder Oszillatoren erzeugte Laserstrahlen zu einem einzigen Ausgangslaserstrahl zu kombinieren. Dies bedingt Kohärenz der Laserstrahlen, so dass beispielsweise alle Verstärkerstufen mit kohärentem Laserlicht, beispielsweise kohärenten Laserpulsen gefüttert werden. Im Folgenden wird das Konzept beispielhaft anhand eines Lasersystems mit einem gemeinsamen Seed-Laser für zwei regenerative Verstärkerstufen als Quelle verwendet, so dass kohärente verstärkte Laserstrahlen kombiniert werden können.

Fig. 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Lasersystem 1 mit einem Seed-Laser 2 als Seed- Laserstrahlquelle, zwei regenerativen Verstärkereinheiten 3A, 3B und einem Phasenregelungssystem 5. Phasenregelungssystem 5 umfasst beispielsweise eine optischen Einheit 7, eine Auswerteeinheit 9 und eine Verzögerungsvorrichtung 11. Ein primärer Laserstrahl 13 des Seed-Lasers 2 wird mit einem Strahlteiler 15A in zwei (kohärente) Teilstrahlen aufgeteilt, die in Fig. 1 als erster Seed-Laserstrahl 13 A und zweiter Seed-Laserstrahl 13B gekennzeichnet sind. Jeder Teilstrahl wird der zugehörigen Verstärkereinheit 3A, 3B zur Erzeugung eines ersten verstärkten Laserstrahls 17A basierend auf dem ersten Seed-Laserstrahlanteil 13 A bzw. eines zweiten verstärkten Laserstrahls 17B basierend auf dem zweiten Seed-Laserstrahl 13B zugeführt. Mit Hilfe eines weiteren Strahlteilers 15B werden die verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B kollinear überlagert, um einen Summenlaserstrahl 19 zu formen.

Das hierein offenbarte interferometrische Messprinzip kann entsprechend bei der kohärenten Überlagerung nichtverstärkter und/oder verstärkter Laserstrahlen eingesetzt werden. So können in der Fig. 1 ähnlichen Konfigurationen mit keiner oder nur einer der Verstärkereinheiten 3A, 3B kohärente nichtverstärkte und/oder verstärkte Laserstrahlen überlagert werden, wobei mindestens in einem der beiden überlagerten Strahlengänge die Verzögerungsvorrichtung 11 vorzusehen ist.

Das Konglomerat aus den beiden regenerativen Verstärkereinheiten 3A, 3B mit den vor- und nachgelagerten Strahlteilern 15A, 15B stellt ein Mach-Zehnder-Interferometer dar. Die Strahlteiler 15A, 15B können beispielsweise als Strahlteilerwürfel und/oder als Dünnfilmpolarisato- ren ausgeführt werden. Am Ausgang dieses Mach-Zehnder-Interferometers, das durch die beiden regenerativen Verstärkereinheiten 3A, 3B gebildet wird, erhält man den überlagerten Summenlaserstrahl 19 mit einem wie auch immer gearteten Polarisationszustand.

In Fig. 1 sind ferner Umlenkspiegel 21 und Lambda-Halbe-Wellenplatten 23 zur Veränderung der Polarisationszustände der verschiedenen Laserstrahlen schematisch gezeigt. Man erkennt, dass der primäre Laserstrahl 13 bezüglich der Funktion und Ausrichtung des Strahlteilers 15A einen aus zwei Polarisationszuständen überlagerten Polarisationszustand 25 aufweist, wobei die zwei Polarisationszustände 25 A, 25B (beispielsweise P- und S-Polarisation) nach der

Strahlteilung den ersten Seed-Laserstrahl 13A und den zweiten Seed-Laserstrahl 13B charakterisieren und ferner in den Verstärkereinheiten 3A, 3B beibehalten werden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 werden für die Überlagerung im zweiten Strahlteiler 15B die Polarisationen der verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B mit den Lambda-Halbe- Wellenplatten 23 entsprechend ausgerichtet. Beispielsweise kann die Ausgangspolarisation jeder Verstärkereinheit 3A, 3B so eingestellt werden, dass der verstärkte Laserstrahl 17A in einem polarisierenden Strahlteilerwürfel reflektiert und der verstärkte Laserstrahl 17B trans- mittiert wird. Am Ausgang des Strahlteilers 15B erhält man die Überlagerung beider Strahlen, so dass der Summenlaserstrahl 19 durch einen Polarisationszustand 27 charakterisiert wird, der auf die Überlagerung der Polarisationszustände 27A, 27B der verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B beruht. In alternativen Ausführungsformen kann beispielsweise der Strahlteiler 15B mit dem Umlenkspiegel 21 vertauscht werden, so dass Wellenplatten nicht unbedingt für die Überlagerung benötigt werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Verwendung von Lambda-Halbe-Wellenplatten 23 erlaubt es ferner, die Intensitätsverhältnisse korrekt einstellen zu können und damit die Beiträge der verstärkten Laserstrahlen und entsprechend deren Polarisationszustände zum Summenlaserstrahl 19 anzupassen. In der in Fig. 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform kann der kombinierte Summenlaserstrahl 19 als Überlagerung zweier orthogonaler linearer Polarisationszustände mit variabler Phasenverschiebung aufgefasst werden. Die Phasenverschiebung beruht unter anderem auf unterschiedlichen optischen Weglängen in den Verstärkereinheiten 3A, 3B. Die optische

Weglänge in der Verstärkereinheit kann beispielhaft mit der Verzögerungsvorrichtung 11 an- gepasst werden. So können im Fall von auf Piezoelementen basierenden Verzögerungsvorrichtungen beispielsweise Weglängenänderungen von einigen 100 μιη und im Fall der Kombination von Piezoelement und Linearverschiebetisch beispielsweise Weglängenänderungen von mehreren Zentimeter ermöglicht werden. Bei gepulsten Systemen umfasst die Verzögerungsvorrichtung 11 beispielsweise einen auf einer Translationseinheit angeordneten Retrore- flektor zum Übereinanderlegen der Pulseinhüllenden sowie eine Piezoanordnung zur hochauflösenden Phasenanpassung. Ferner können akustooptische Verzögerungseinheiten eingesetzt werden. Insbesondere die hochauflösende Phasenanpassung ist Teil des Phasenregelungssys- tems 5.

Wie in Fig. 1 gezeigt kann das Phasenregelungssystem 5 im Ausgangsstrahlengang beispielsweise das von einem Umlenkspiegel 22 transmittierte Licht (hierin auch als Messanteil 19' bezeichnet) zur Messung oder den an einem zweiten Ausgang des kombinierenden Strahltei- lers 15B austretenden Strahl (gepunkteter Strahlengang 29 in Fig. 1) verwenden.

Es ist die Aufgabe des Phasenregelungssystems 5, den Polarisationszustand des Summenlaserstrahls zu messen, um ihn mit der Verzögerungsvorrichtung 11 zu stabilisieren, wodurch eine kohärente Kombinierung mit quasi konstanter Relativphase durchgeführt werden kann. Derar- tig kohärent kombinierte Laserstrahlen stellen beispielsweise eine Grundlage für konstante und reproduzierbare experimentelle Rahmenbedingungen dar.

Fig. 2 zeigt einen ersten beispielhaften Aufbau einer optischen Einheit und verdeutlicht ferner die Signalgewinnung und Auswertung.

Bei dem im Folgenden erläuterten Konzept der Phasenanalyse und anschließender Regelung werden kollinear überlagerte Teilstrahlen in Form eines Messanteils 19' des Summenlaserstrahls 19 zur Phasenmessung verwendet. Das Konzept basiert auf den unterschiedlichen Pola- risationszuständen 27 A, 27B der kohärent zu kombinierenden Teilstrahlen 17A, 17B. Der Messanteil 19' weist den Polarisationszustand 27 des Summenlaserstrahls 19 auf, der sich unter anderem aus der Phase zwischen den beiden kohärent kombinierten Teilstrahlen 17A, 17B ergibt. Der Polarisationszustand 27 wird anhand dreier Messstrahlen 31A, 31B, 3 IC gemessen und entsprechend durch optische Verzögerung einer der beiden Teilstrahlen 17A, 17B stabili- siert. Die Auswertung erfolgt nicht über ein Streifenmuster, welches ein Zeichen für einen Winkel zwischen den Teilstrahlen wäre, sondern über Intensitätssignale von speziellen Polarisationskomponenten, die mit den drei Messstrahlen 31 A, 31B, 31C erzeugt werden. Wie in Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 4 beispielhaft erläutert sind in einigen Ausführungsformen somit nur drei Signale mit einfachen Algorithmen auszuwerten, um ein intensitätsu- nabhängiges Phasensignal zu erhalten. Dadurch werden Messraten bis in den MHz -Bereich möglich.

Die in Fig. 2 gezeigte optische Einheit 7A stellt ein Common-Path-Interferometer dar, dessen Kerneigenschaft darin besteht, zeitliche Phasenschwankungen zwischen den beiden am Aus- gang der zuvor erläuterten Mach-Zehnder-Konfiguration der Verstärkereinheiten 3A, 3B überlagerten und zueinander orthogonal polarisierten Strahlen 17A, 17B in einen den Summenlaserstrahl 19 charakterisierenden linearen Phasenvektor mit veränderlicher Richtung zu transformieren. Derartige optische Systeme werden teilweise auch als Geometrische -Phasen- Interferometer bezeichnet. Common-Path-Interferometer sind beispielsweise als Längenmess- interferometer und als Phasendetektor für die Interferenzlithographie bekannt, siehe z.B. "Laser linear and angular displacement interferometer", V. P. Kiryanov, et al., Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, No. 4, 1994 Avtometriya.

Gemäß den hierin offenbarten Konzepten wird zur Phasendetektion ein zusätzliches Interfe- rometer verwendet, wodurch eine im Wesentlichen reine Phaseninformation gewonnen werden kann.

Ferner würde im Unterschied zum Common-Path-Interferometer bei einem klassischen Mach- Zehnder-Interferometer die orthogonalen Polarisationen auf eine gemeinsame Ebene projiziert werden, um Interferenz zu bekommen. Dabei kann allerdings die Möglichkeit, ein intensitätsunabhängiges Quadratursignal zu halten, verloren werden. Die Common-Path-Eigenschaft macht den hierin offenbarten Aufbau insbesondere gegenüber bzgl. Justagefehlern, Vibrationen usw. robust. Gemäß dem hierin offenbarten Konzept erfolgt die Messung der relativen Phase mit Hilfe eines rein phasensensitiven Interferometers.

In der optischen Einheit 7A wird am Strahleingang 33 der Messanteil 19' aufgenommen und mit Hilfe einer Lambda- Viertel-Platte 35 ein phasenabhängiger Polarisationsvektor aufgeprägt. Bezugnehmend auf die Polarisationszustände 27A, 27B der verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B führt die Lambda- Viertel-Platte 35 die beiden dem Polarisationszustand 27 zu Grunde liegenden linearen Polarisationen in zwei gegenläufig zirkuläre Polarisationen 27' über. Ebenso wie die Überlagerung der linearen Polarisationen führt die Überlagerung dieser beiden zirkulären Polarisationen 27' zu einer linearen Polarisation, deren Ausrichtung von der relativen Phase der zirkulären Polarisationen bzw. der orthogonalen Eingangspolarisationen abhängig ist. Die relative Phase wird also in die Ausrichtung des resultierenden Polarisationsvektors überführt. Dabei entspricht eine vollständige Rotation des Polarisationsvektors einer relativen Phasenverschiebung von einer Wellenlänge.

Durch ein Beugungsgitter 37 erfolgt eine Aufspaltung in die drei Messstrahlen 31 A, 31B, 3 IC, denen entsprechende Messstrahlengänge 32A, 32B, 32C zugeordnet sind. In jedem Messstrahlengang 32A, 32B, 32C befindet sich je ein linearer Polarisator 39A, 39B, 39C. Die Intensität hinter den Polarisatoren 39A, 39B, 39C wird jeweils mit einer Photodiode 41A, 41B, 41C in elektrische Signale umgewandelt, die dann z.B. einer Regelungselektronik der Auswerteeinheit 9 zugeführt werden. Bei Messstrahlen mit großem Durchmesser können die Messstrahlengänge 32A, 32B, 32C ferner jeweils eine Linse 43 aufweisen, um die Messstrahlen auf die Photodioden 41A, 41B, 41C zu fokussieren. Durchläuft der in Abhängigkeit der Relativphase rotierende Polarisationsvektor eines jeden Messstrahls 31A, 31B, 3 IC den zugehörigen Polarisator 39A, 39B, 39C, so ist die Intensität hinter dem Polarisator 39A, 39B, 39C proportional zur Projektion des Polarisationsvektors auf die Transmissionsebene des Polarisators 39A, 39B, 39C. Die Intensität ist daher eine Sinus- funktion mit der Periode Lambda/2 (Lambda ist hier üblicherweise die mittlere Wellenlänge der Laserstrahlung). Die Durchlassrichtung der Polarisatoren 39A, 39B, 39C legt somit die Phase eines sinusförmigen Intensitätssignals fest, welches mit den Photodioden 41A, 41B, 41C detektiert wird. Beispielhafte Intensitätsverläufe 43 A, 43B, 43C sind in Fig. 2 schematisch gezeigt. Allerdings ist jeder einzelne der Intensitätsverläufe 43 A, 43B, 43C auch abhängig von den Intensitäten der verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B. Die Aufteilung in die drei Messstrahlen 31A, 31B, 3 IC erlaubt nun eine Erzeugung eines intensitätsunabhängigen Phasenvektors 45 durch Differenzbildung von zwei Paaren von Photodetektorsignalen. Dazu werden wie in Fig. 2 schematisch angedeutet mit den Polarisatoren 39A, 39B, 39C Projektionen in drei Raumrichtungen gebildet, sodass man drei Sinussignale mit den relativen Phasen„+90°",„0°" und ,,-90°" erhält, im Folgenden als I(+90°), 1(0°) und I(-90°) bezeichnet.

Bildet man Differenzen der Sinussignale der Photodioden 41A, 41B, 41C gemäß I(+90°)-I(0°) und I(-90°)- 1(0°) erhält man zwei Signale I(+45°) und I(-45°), die zusammen ein Quadratursignal 47 mit X- und Y- Werten darstellen. Intensitätsschwankungen der verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B haben jeweils lediglich eine Amplitudenänderung zur Folge, die für beide Signale I(+45°) und I(-45°) identisch ist. Die Relativphase φ kann nun gemäß cp=arctan( I(+45°) / 1(-45°)) bestimmt werden, wobei sich die identischen Amplitudenänderungen herauskürzen. Das derart erzeugte, die relative Phase zwischen den verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B bestimmende Phasensignal, insbesondere der Phasenvektor 45, kann als Fehlersignal eines Phasenstabilisierung-Regelkreises verwendet werden, das insbesondere zur Ansteuerung der Verzögerungsvorrichtung 11 verwendet wer- den kann.

Im Folgenden wird die Intensitätsunabhängigkeit der Phasenmessung beispielhaft erläutert. Es wird angenommen, dass zwei Eingangsstrahlen orthogonal in x- und y-Richtung polarisiert sind und der y-polarisierte Strahl eine Phasenverschiebung φ zum x-polarisierten Strahl auf- weist. Zur Vereinfachung wird ferner angenommen, dass die Wellenplatte verlustfrei ist und das E-Feld in zwei orthogonale Komponenten (entsprechend der Achsen der Wellenplatte) derselben Amplitude zerlegt werden kann.

Für den x-polarisierten Strahl sowie den y-polarisierten Strahl lassen sich die E-Felder wie folgt schreiben: E-Feld des ersten Eingangsstrahls, M-polarisiert λ/4-Platte, ¥ektorie!le Zerlegung in fast und slow Axis hier Idealfall: Gleiche Amplituden in beiden Achsen E-Feld des zweien Eingangsstrahls, y-polarisiert φ : Phasenverschiebung

Nach der Überlagerung der beiden Strahlen ergibt sich für den Summenlaserstrahl:

Dabei wurden die Amplituden und Phasen in der schnellen bzw. langsamen

Achsenrichtung der Wellenplatte zusammengefasst:

Bestimmt man die Intensitäten in den beiden Achsenrichtungen, zeigen diese diesel

ben Abhängigkeiten von

Der jeweilige Offset A und die jeweilige Amplitude B des Photodiodensignals sind damit unabhängig von der Ausrichtung des Polfilters/Polarisators.

Bei dem hierin offenbarten Konzept zur Relativphasenmessung und insbesondere bei den in den Figuren 1 bis 3 schematisch skizzierten optischen Einheiten mit entsprechender Signalverarbeitung ist die ausgewertete Phaseninformation daher ebenfalls im Wesentlichen unabhängig von den Intensitäten der beiden verstärkten Laserstrahlen 17A, 17B. In den Figuren 3 und 4 sind alternative Ausführungsformen von optischen Einheiten schematisch dargestellt, die ebenfalls Messverfahren für ein intensitätsunabhängig bestimmtes Phasensignal erlauben. In den folgenden Erläuterungen werden die Bezugszeichen soweit möglich für im Wesentlichen gleiche Merkmale beibehalten.

Im Unterschied zum in Fig. 2 gezeigten Aufbau erfolgt in der Ausführungsform der optischen Einheit 7B gemäß Fig. 3 am Strahleingang 33 keine Umwandlung der dem Messstrahl zugrunde liegenden Teilstrahlen in zirkuläre Polarisation, sondern nur zwei der drei Messstrahlen, hier beispielhaft die Messstrahlen 31A, 3 IC, werden mit Wellenlängenplatten phasenver- schoben. So weisen die Messstrahlengänge 32A und 32C' jeweils eine Lambda- Viertel-Platte 51A, 51B auf, wobei die Orientierung der schnellen/langsamen Achsen um 90° zueinander gedreht ist. Letzteres ist in Fig. 3 durch Vektoren in der Zeichenebene (Lambda- Viertel-Platte 51A) bzw. senkrecht zur Zeichenebene (Lambda-Viertel-Platte 51B) angedeutet. Ferner weisen alle drei Messstrahlengänge 32A', 32B', 32C' identisch orientierte Polarisatoren 49 auf, das heißt, die Projektionsrichtungen sind für alle drei Messstrahlengänge 32A', 32B', 32C' identisch.

Im Folgenden werden alternative Ausführungsformen beschrieben, in denen im Unterschied zur optischen Einheit 7A keine Zirkularpolarisation am Strahleingang 33 und kein rotierender Polarisationsvektor erzeugt werden. Um die orthogonalen Polarisationsbeiträge im Messanteil zur Interferenz zu bringen, kann z.B. ein Polfilter unter 45° in den Strahlengang gestellt werden. So erhält man z.B. an der mittleren Photodiode eine phasenabhängige Sinusmodulation. Mit Hilfe von Verzögerungsplatten könnte man in jedem weiteren Messstrahlengang eine fes- te Offsetphase einstellen. Beispielsweise kann man zwei Lambda- Viertel-Platten verwenden, wobei die schnelle Achse der einen Platte horizontal und die der anderen vertikal ausgerichtet ist. Auf diese Weise würde man einen Phasenoffset von +/-90° im Photodiodensignal erhalten. Alternativ können auch andere Phasenoffsets hergestellt werden, beispielsweise etwa 90° und 180°. Prinzipiell können in derartigen Aufbauten beliebige weitere Offsets eingestellt werden, wobei mindestens drei Messstrahlen für eine Quadratursignalverarbeitung vorzusehen sind.

Die in Fig. 4 gezeigte optische Einheit 7C stellt eine entsprechende Modifikation der in der Fig. 3 gezeigten optischen Einheit 7B dar. Im Wesentlichen entsprechen sich die Aufbauten, so dass zur besseren Übersicht die entsprechenden Bezugszeichen weggelassen wurden. Der Unterschied betrifft den Messstrahlengang 32C", in dem eine Lambda-Halbe- Wellenplatte 53 anstelle der Lambda- Viertel-Platte eine Phasenmodifizierung bewirkt. Die Wellenplatten 51A, 53 sind in ihrer Orientierung bzgl. der Polarisation im jeweiligen Messstrahlengang 32A', 32C" derart ausgerichtet, dass die schnellen Achsen zueinander parallel, und insbesondere (im optimalen Fall) gleichzeitig parallel zu einer der Polarisationsrichtungen der Messstrahlen. Entsprechend stellen sich in den jeweiligen Messstrahlengängen 32A', 32C" zu einander phasenverschobene Linearpolarisationen ein. Es liegt somit bei dieser Ausführungsform kein rotierender Vektor, sondern ein Wechsel zwischen Linear- und Zirkularpolarisation vor. Die Konfigurationen der optischen Einheiten 7B, 7C erlauben wiederum beispielsweise die Erzeugung eines Quadratursignals 47, mit dem anhand eines intensitätsunabhängigen, in Abhängigkeit der Relativphase rotierenden Phasenvektors 45 die kohärente Kombinierung geregelt werden kann. Die Auswerteeinheit 9 umfasst elektronische Bauteile und/oder ein Computersystem zur analogen und/oder digitalen Auswertung, wobei die oben skizzierten Auswerteschritte im Rahmen eines Regelungsprozesses umgesetzt werden können. Beispielsweise durchlaufen die elektrischen Signale der Photodioden 41 A, 41B, 41C zunächst einen

Transimpedanzverstärker, der am Ausgang eine zur Lichtintensität proportionale elektrische Spannung ausgibt. Mit Hilfe von Differenzverstärkern wird aus jeweils zwei Spannungssignalen der Sinus- bzw. Kosinusanteil des Quadratursignals gebildet. Durch zusätzliche geeignete Funktionsgruppen kann eine Anpassung von Amplitude und Offset der elektrischen Signale erfolgen, sodass ein ideales Quadratursignal resultiert, das mit einem Analog-Digital- Wandler abgetastet werden kann. Die weitere Verarbeitung erfolgt üblicherweise digital mit Hilfe eines Computersystems. Alternativ können die Ausgangssignale der Transimpedanzverstärker direkt abgetastet werden, wobei die Anpassung und Erzeugung des Quadratursignals dann im Computersystem realisiert wird. Insbesondere erlaubt die reine Phasenmessung über die Photodetektoren eine Anpassung des Off-set durch Anpassen der einzelnen Photodetektorsignale sowie eine Anpassung der Amplitude des Phasenvektors 45. So kann für die einzelnen Mess- Strahlengänge eine im Wesentlichen identische Signalintensität elektronisch nachgeregelt werden. Allgemein können zur Berechnung der Phasenlage und/oder der Steuersignale für die Verzögerungsvorrichtung digitale Computersysteme und/oder analoge Signalverarbeitungen eingesetzt werden. In den Ausführungsbeispielen wurden insbesondere um π/2 zueinander gedrehte Projektionsrichtungen angesprochen, da diese zu einem guten Kontrast führen können. Da die Transmission der Polarisatoren für Drehungen um π, beispielsweise bei 0° und 180°, gleich ist, ergibt sich für die Periode des Quadratursignals lambda/2. D.h. Filterwinkel von 45°, 0° und +45° entspricht jeweils einer Phase von 90°, 0°, +90° im transmittierten Intensitäts-Signal. Die Winkelangaben in den Figuren beziehen sich somit auf die Photodiodensignale. Allgemein können auch andere nicht identische Polarisationsrichtungen und Projektionsrichtungen in den optischen Einheiten verwendet werden, beispielsweise wenn mehr als drei Messstrahlen zur Verfügung stehen, wobei eventuell eine Anpassung der Auswertung, insbesondere ohne Formung eines Quadratursignals vorzunehmen ist.

Zusammenfassend erlaubt das hierin in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 offenbarte Konzept der Messung der Relativphase ein Verfahren zum kohärenten Kombinieren von Laserstrahlen, bei dem zwei Laserstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationszuständen auf einem gemeinsamen Propagationsweg zur Ausbildung eines Summenlaserstrahls überlagert werden. Dabei wird in einem im Wesentlichen intensitätsunabhängigen homodynen Messverfahren die Relativphase zwischen den zwei Laserstrahlen bestimmt und ein optischer Weglängenunterschied zur Stabilisierung des Polarisationszustands des Summenlaserstrahls ange- passt. In dem Verfahren kann das im Wesentlichen intensitätsunabhängige homodyne Messverfahren einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen: Abspalten eines Messanteils des Summenlaserstrahls, Aufspalten des Messanteils in drei Messstrahlen, Ausbilden von drei Polarisationszuständen, und Projizieren der drei Polarisationszustände auf eine gemeinsame Projektionsrichtung oder Projizieren der drei Messstrahlen in drei Projektionsrichtungen. Wei- tere Ausgestaltungen sind aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele des Lasersystems und der optischen Einheiten ersichtlich.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen einer homodynen Messung beschrieben, bei der Intensitätsmessungen an entsprechenden Phasenoffset-Positionen eines sich über einen Strahlquerschnitt erstreckenden Interferenzmusters vorgenommen werden, um Photodetektorsignale mit verschiedenen Phasenoffsets für die Phasenregelung bereitzustellen. Für die Messung verlaufen kohärente Laserstrahlen insbesondere unter einem Winkel, so dass sich überlagernde Bereiche der Laserstrahlen unterschiedliche Weglängen durchlaufen haben und neben- einander liegende Phasenoffset-Positionen unterschiedliche Weglängenunterschiede aufweisen, die zu einem Interferenzstreifenmuster führen.

Der Winkel zwischen den Ausbreitungsrichtungen der Laserstrahlen kann dabei schon am Strahleingang des Phasenregelungssystem vorliegen oder ausgehend von kollinear überlager- ten Laserstrahlen speziell erzeugt werden. Beispielsweise kann ähnlich der Überlagerung in Fig. 1 mit zwei Strahlteilern bei einer entsprechenden Justage der Spiegel 21 am Ausgang des Strahlteilers 15A ein entsprechender Winkel zwischen den Laserstrahlen vorliegen.

Fig. 5 zeigt einen beispielhaften Ansatz zur Erzeugung eines Aufspaltungswinkels ausgehend von einem kollinear überlagerten Messanteil 119'. Der Messanteil 119' basiert auf zwei z.B. jeweils, jedoch und orthogonal zueinander polarisierten (evtl. verstärkter) Laserstrahlen. In Fig. 5 sind die Linearpolarisationen schematisch mit Pfeilen 127 angedeutet. Ein doppelbrechendes Prisma 137 bewirkt einen Winkel α zwischen kohärenten Laserstrahlen 117A, 117B aufgrund der polarisationsabhängigen Brechung. Aufgrund der orthogonalen Polarisationen der Laserstrahlen 117A, 117B wird zum Hervorrufen einer Interferenz ein Polarisationsfilter 139 strahlabwärts des doppelbrechende Prismas 137 in die beiden sich weitgehend überlagernden Strahlengänge eingebracht. Das Polarisationsfilter 139 ist derart ausgerichtet, dass strahlabwärts die Laserstrahlen 117A, 117B zumindest teilweise interferierende Polarisations- zustände aufweist. Z.B. wird in Fig. 5 eine Transmissionsrichtung 165 unter 45° zu den ortho- gonalen linearen Polarisationsrichtungen angedeutet.

Der erzeugte (Aufspaltungs-)Winkel ist derart gewählt, dass die Laserstrahlen 117A, 117B in einem Propagationsabschnitt 118 A nur etwas auseinanderlaufen, so dass sich die Laserstrahlen 117A, 117B in einem Zentralbereich 118B überlagern. Es ergibt sich dort ein Interferenz- muster 161 über den Strahlquerschnitt in Richtung des Winkels a. In Fig. 5 ist ein Interferenzmuster schematisch in der Zeichenebene von unten nach oben angedeutet.

Allgemein liegen die Winkel im Bereich von 0,01° bis 0,02°, so dass bei Strahldurchmessern beispielsweise von 3 mm bis 20 mm nebeneinander liegende Phasenoffset-Unterschiede von z.B. ±90° in einem Abstand von z.B. 1 mm liegen und mit entsprechenden Photodetektoren messbar sind.

Zur Verdeutlichung sind in Fig. 5 drei Messstrahlbereiche 131A, 131B, 13 IC eingezeichnet. Zwischen zwei benachbarten der drei Messstrahlbereichen 131A, 131B, 13 IC liegt im Interferenzmuster 161 jeweils ein Phasenoffset-Unterschied von 90° vor. Mit drei in einer Messebene 163 angeordneten Photodetektoren 141A, 141B, 141C (z.B. Photodioden) können den Pha- senoffsets entsprechende Photodetektorsignale einer Auswerteeinheit zur Auswertung und Erzeugung eines Steuerungssignals zugeführt werden. Das Steuerungssignal entspricht der Relativphase zwischen den kohärenten Laserstrahlen und kann entsprechend zur Ansteuerung einer Verzögerungsvorrichtung verwendet werden. Die Erzeugung des Steuerungssignals kann beispielsweise wie in der in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschriebenen Signalverarbeitung erfolgen. In einigen Ausführungsformen basierend auf der Auswertung eines Interferenzstreifenmusters kann neben der Verwendung einzelner Detektoren beispielsweise ein Zeilen- oder Pixelsensor eingesetzt werden, der in der Messebene positioniert wird.

Ferner bewirkt ein Kippen der verwendeten Messebene (in der durch den Winkel aufgespann- ten Ebene) eine Projektion des Streifenmusters auf eben diese Ebene, wobei der Streifenabstand in der Messebene eingestellt werden kann, da er mit zunehmendem Winkel größer wird. Ein Kippen der verwendeten Messebene kann z.B. dazu verwenden werden, um den Phasen- offset zwischen den einzelnen Detektoren einzustellen. Ein Kippen bietet sich z.B. an, wenn eine Detektoreinheit mit vorbestimmten Abstand für eine kleinere Streifenperioden verwendet werden soll. Der Kippwinkel wird dabei solange vergrößert (ausgehend von der zum Laserstrahlen orthogonalen Ausrichtung), bis Streifenperiode und Detektorabstand zueinander passen.

Zusammenfassend erlaubt auch das u.a. in Zusammenhang mit Fig. 5 offenbarte Konzept der Messung der Relativphase mittels Interferenzstreifen ein Verfahren zum kohärenten Kombinieren von Laserstrahlen, bei dem zwei Laserstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationszu- ständen auf einem gemeinsamen Propagationsweg zur Ausbildung eines Summenlaserstrahls überlagert werden. In dem Verfahren kann das im Wesentlichen intensitätsunabhängige homodyne Messverfahren zusammengefasst folgenden Schritte umfassen: Überlagern zweier kohärenter Laserstrahlen mit interferierenden Polarisationszuständen derart, dass mindestens drei Messstrahlbereichen 131A, 131B, 13 IC im Strahlquerschnitt der überlagerten kohärenten Laserstrahlen verschiedene Phasenoffsets zugeordnet sind; Bestimmen eine Relativphase zwischen den zwei Laserstrahlen basierend auf den mindestens drei Messstrahlbereichen 131A, 131B, 13 IC, wobei insbesondere Intensitätswerte für jeden der mindestens drei Messstrahlbereiche 131A, 131B, 13 IC erfasst und als Eingangsgrößen für eine Signalverarbeitung, insbesondere für eine Quadratursignalverarbeitung, bereitgestellt werden; und Anpassen eines optischen Weglängenunterschieds zwischen den zwei Laserstrahlen vor deren Überlagerung zur Stabilisierung des Interferenzmusters basierend auf der bestimmten Relativphase.

Beispiele für Verstärkereinheiten sind Faserverstärkereinheiten, z.B. eine Kristallfaser- Verstärkereinheit, Titan: Saphir- Verstärkereinheiten, Stab-Verstärkereinheiten, Platten- Verstärkereinheiten, Scheiben-Verstärkereinheiten, optisch-parametrische Verstärkereinheiten und Halbleiter- Verstärkereinheiten sowie insbesondere regenerative, Einzeldurchgang- und/oder Mehrfachdurchgang- Verstärkereinheiten.

So können (gepulste oder cw-) Verstärkersysteme, beispielsweise Ti:Saphir basierte oder Faser-Laser basierte Verstärkersysteme, z.B. in Multipass-Konfiguration oder Slab-basiert, unter Verwendung der hierin beschriebenen homodynen und im Wesentlichen amplitudenunabhän- gigen Phasenmessung kohärent kombiniert werden. Repetitionsraten von gepulsten Lasersystem können beispielsweise im Bereich von einem oder wenigen Hz bis zu 100 kHz oder sogar bis einem oder mehreren MHz liegen. Beispielhafte Pulsdauern liegen im ns-, ps-, und fs- Bereich. Beispielhafte regenerative Lasersysteme und regenerative Laserstufen, die mit den hierin offenbarten Konzepten kohärent kombiniert werden können, sind z.B. offenbart in „High-repetition-rate picosecond pump laser based on a Yb:YAG disk amplifier for optical parametric amplification", T. Metzger at al., Opt. Lett. 34, 2123-2125 (2009). Ein beispielhaftes Faserverstärker-basiertes Lasersystem ist in der eingangs erwähnten Veröffentlichung von A. Klenke et al. beschrieben. Ferner lässt sich das hierin beschriebene Konzept auch auf skalierbare optische Verstärkeranordnungen anwenden, wie sie z.B. in DE 10 2010 052 950 AI offenbart sind. Insbesondere können, nachdem zwei oder mehr Paare von Verstärkersystemen jeweils kohärent kombiniert wurden, auch die überlagerten Ausgangsstrahlen wieder kohärent überlagert werden. Auf diese Weise können entsprechend skalierte Ausgangsleistungen erreicht werden. Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.