Keilförmiger Scheibenverstärker
Scheibenlaserverstärker sind in der Lage hohe Durchschnittsleistungen bei großen Pulsenergien und ultrakurzen Pulsen zu erzielen. Hierfür werden dutzende von optischen Elementen wie Spiegel benötigt, welche zur Strahlfaltung genutzt werden. Einerseits ist dies erforderlich um Pumpstrahlung mehrfach auf die Scheibe abzubilden, so dass diese nahezu vollständig im laseraktiven Medium absorbiert wird. Andererseits benötigt die zu verstärkende Laserstrahlung in Verstärkern mehrere Durchgänge durch die Scheibe, um eine genügend große Interaktionslänge für den Verstärkungsprozess bereitzustellen. Um eine Strahlfaltung an oder sogar in der Scheibe zu erzielen, wird das Konzept der Keilförmigen optischen Falle genutzt. Hierbei spielt das winkelabhängige Transmissionsverhalten von dichroitischen Dünnschichtsystemen eine entscheidende Rolle. Die Transmissionskante eines Langpassfilters verschiebt sich bei flacheren Einfallswinkeln zu kürzeren Wellenlägen.
Kurzbeschreibung
Um die Strahlfaltung besonders effizient und platzsparend in der Scheibe zu realisieren, wird beim Keilscheibenlaser das Konzept der keilförmigen optischen Falle genutzt.
Anwendungen
Kostengünstiger und kompakter Laserverstärker zur Materialbearbeitung oder andere Anwendungen bei denen hohe gepulste Laserleistungen benötigt werden
Daten und Fakten
bisher demonstriert wurde:
- CW-Leistung > 800 W
- Verstärkung von 2 ps Pulsen > 100 Watt
- Pulsenergien > 200 µJ
Wie in der Abbildung dargestellt, existiert somit für einen monochromatischen Laserstrahl ein Einfallswinkel , bei welchem der winkelabhängige Langpassfilter (LP) transmittiert. So kann der Strahl den Langpassfilter passieren und die dahinterliegende hochreflektierend (HR) beschichtete Oberfläche erreichen. Durch den Keilwinkel trifft der Strahl nach der Reflektion unter einem kleineren Einfallswinkel wieder auf die LP-Beschichtung. Diese besitzt unter diesem kleineren Einfallswinkel eine hohe Reflektivität und reflektiert den Strahl nun wieder in Richtung der HR-Beschichtung. Hierbei reduzieren sich die Einfallswinkel immer weiter, bis sich der Weg des Strahls umkehrt und die Winkel wieder zunehmen. Nach mehreren Reflektionen ist der Einfallswinkel auf der LP-Beschichtung groß genug, so dass die Laserstrahlung wieder transmittiert wird. Für einen Keilscheibenverstärker wird der Bereich zwischen den beiden Beschichtungen als laseraktives Material ausgelegt.