DE102013005607A1 - Method and apparatus for optically pumping laser amplifiers for generating laser radiation with defined beam characteristics - Google Patents

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Abstract

Aufgabe war es, mit möglichst geringem Aufwand und ohne erforderliche Strahlformung der Lasereingangsstrahlung eine fixe durch einen Laser generierte Energie/Leistung sowie ggf. mit einer durch die Laser-induzierte Zerstörschwelle der optischen Komponenten bestimmte Energieflächendichte zu erzeugen und dabei die Energie/Leistung der verwendeten Pumpstrahlung so gering wie möglich zu halten. Erfindungsgemäß wird die Pumpstrahlung (5) zur Anregung der Besetzungsinversion im aktiven Medium (2) zur Verstärkung einer Lasereingangsstrahlung (4) eines Laserverstärkers (3) in Abhängigkeit sowohl der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung (6) des Laserverstärkers (3) als auch in Abhängigkeit der Strahleigenschaften, insbesondere Strahlquerschnittprofil und/oder Strahlgeometrie und/oder Strahlgröße, der zu verstärkenden Lasereingangsstrahlung (4) flächenmoduliert.The task was to generate a fixed energy / power generated by a laser and, if necessary, a specific energy area density determined by the laser-induced destruction threshold of the optical components with the least possible effort and without the necessary beam shaping of the laser input radiation, and thereby the energy / power of the pump radiation used to keep as low as possible. According to the invention, the pump radiation (5) for stimulating the population inversion in the active medium (2) for amplifying a laser input radiation (4) from a laser amplifier (3) as a function of both the energy area density of the laser output radiation (6) of the laser amplifier (3) and as a function of the beam properties , in particular beam cross-sectional profile and / or beam geometry and / or beam size, which surface-modulates the laser input radiation (4) to be amplified.

Description

Zur Erzeugung von Laserstrahlung mit definierten Parametern, z. B. einer bestimmten spektralen Bandbreite, Leistung bzw. Energie oder einem bestimmten Strahlprofil, wird oftmals die Gesamtverstärkung des Laserstrahles in verschiedene Verstärkerstufen unterteilt. Ein durch einen Oszillator generierter zeitlich definierter Laserstrahl (oder auch Laserpuls) wird hier durch mehrere Verstärker bis zu einer bestimmten Energie bzw. Leistung verstärkt. Bei Lasersystemen hoher Energien bzw. Durchschnittsleistungen ist dieses Prinzip unvermeidbar. Die daraus resultierenden individuellen Verstärkerstufen bestehen aus zumindest einem aktiven Medium, beispielsweise Festkörper (dotierte Gläser bzw. Kristalle), Farbstoffe oder Gase, in denen die für die Verstärkung notwendige Besetzungsinversion im aktiven Medium durch das Zuführen von Energie bspw. in Form von optischer Pumpstrahlung realisiert wird.For generating laser radiation with defined parameters, eg. As a particular spectral bandwidth, power or energy or a particular beam profile, often the overall gain of the laser beam is divided into different amplifier stages. A time-defined laser beam (or laser pulse) generated by an oscillator is amplified here by several amplifiers up to a certain energy or power. This principle is unavoidable in laser systems with high energies or average power. The resulting individual amplifier stages consist of at least one active medium, for example solids (doped glasses or crystals), dyes or gases in which the occupation inversion required in the active medium for the amplification is realized by supplying energy, for example in the form of optical pump radiation becomes.

Die Erfindung betrifft hierbei optisch longitudinal gepumpte, ungesättigte individuelle Laserverstärker. Die für die Besetzungsinversion im aktiven Medium und somit für die Verstärkung notwendige Pumpstrahlung wird hier entlang der optischen Achse in das aktive Medium des Laserverstärkers eingebracht. Aufgrund der Anordnung der optischen Komponenten besitzen diese Verstärker keine stabilen Resonatoren und haben demzufolge keine Modenabhängigkeit und kein bevorzugtes Strahlquerschnittprofil. Diese Art von Verstärkern wird insbesondere bei Hoch-Leistungs- bzw. Hoch-Energie-Lasern eingesetzt, bei denen eine effiziente Verstärkung und eine homogen Energiedichteverteilung essentiell sind, um Beschädigungen oder sogar die Zerstörung der optischen Komponenten zu vermeiden.The invention relates in this case to optically longitudinally pumped, unsaturated individual laser amplifiers. The pump radiation necessary for the population inversion in the active medium and thus for the amplification is introduced here along the optical axis into the active medium of the laser amplifier. Due to the arrangement of the optical components, these amplifiers do not have stable resonators and, consequently, have no mode dependence and no preferred beam cross-sectional profile. This type of amplifier is used in particular in high-power or high-energy lasers, for which efficient amplification and a homogeneous energy density distribution are essential in order to avoid damage or even the destruction of the optical components.

Die Laserverstärker können jedoch ebenfalls zur Verstärkung und Erzeugung von Laserstrahlung jeglicher Energie, Wellenlänge, Bandbreite und Strahlprofile verwendet werden.However, the laser amplifiers can also be used to amplify and generate laser radiation of any energy, wavelength, bandwidth, and beam profiles.

Ein Hauptaugenmerk bei der Konstruktion dieser Verstärker liegt auf der Energieflächendichte. Das Strahlprofil muss derart gewählt werden, dass die Energieflächendichte so gering wie möglich ist, um einen hohen Betrag an Energie bzw. Leistung im Strahl zu deponieren, ohne die Laser-induzierte Zerstörschwelle der optischen Komponenten zu überschreiten. Ebenfalls ist das Verhältnis von aufgebrachter Pumpenergie zu extrahierter Energie des verstärkten Laserstrahles von erheblicher Bedeutung. Hierfür ist eine optimale Anpassung des Querschnittprofils der in das Lasermedium eingebrachten Pumpstrahlung an das Strahlquerschnittprofils der zu verstärkenden Laserstrahlung notwendig.A major consideration in designing these amplifiers is energy surface density. The beam profile must be chosen such that the energy surface density is as low as possible to deposit a high amount of energy or power in the beam without exceeding the laser-induced damage threshold of the optical components. Also, the ratio of applied pump energy to extracted energy of the amplified laser beam is of considerable importance. For this purpose, an optimal adaptation of the cross-sectional profile of the pumping radiation introduced into the laser medium to the beam cross-sectional profile of the laser radiation to be amplified is necessary.

Diesen Anforderungen wirken Verstärkungseffekte wie z. B. das „spatial gain narrowing” entgegen. Bei der ungesättigten Verstärkung ist das Strahlquerschnittprofil der Laserausgangsstrahlung sehr stark von der Form und der Homogenität des Querschnittprofils der Pumpstrahlung abhängig, weshalb hierfür häufig eine rechteckige Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt der Pumpstrahlung verwendet wird. Aufgrund der Propagationseigenschaften, die diese jedoch durch das aktive Medium aufweist, sowie aufgrund von Emission und Reabsorption von spontaner Laserstrahlung (Fluoreszenz) innerhalb des aktiven Mediums wird dieses rechteckige Querschnittprofil an den Rändern ausgewaschen, was zu einem Super-Gauß-förmigen Querschnittprofil der Pumpstrahlung innerhalb des aktiven Mediums führt. Die verringerte Flankensteilheit führt zu einer inhomogenen Verstärkung der Randbereiche und letztendlich zu einem Einschnüren des effektiven Verstärkungsprofils, welches zusätzlich durch die Anzahl an Transmissionspassagen durch das aktive Medium bestimmt wird. Somit ist die spezielle Anpassung der Lasereingangsstrahlung auf die Pumpstrahlung für das Strahlprofil der verstärkten Laserstrahlung von wesentlicher Bedeutung.These requirements have reinforcing effects such. B. contrary to the "spatial gain narrowing". In the case of unsaturated reinforcement, the beam cross-sectional profile of the laser output radiation is very much dependent on the shape and homogeneity of the cross-sectional profile of the pump radiation, which is why a rectangular intensity distribution over the beam cross section of the pump radiation is frequently used for this purpose. However, due to the propagation characteristics of the active medium and the emission and reabsorption of spontaneous laser radiation (fluorescence) within the active medium, this rectangular cross-sectional profile is washed out at the edges resulting in a super Gaussian cross-sectional profile of the pump radiation within of the active medium. The reduced slope leads to an inhomogeneous reinforcement of the edge regions and ultimately to a constriction of the effective gain profile, which is additionally determined by the number of transmission passages through the active medium. Thus, the special adaptation of the laser input radiation to the pump radiation for the beam profile of the amplified laser radiation is essential.

Bisherige Bemühungen zielten ausschließlich auf die Homogenisierung der Pumpstrahlung. Hierbei wird als Ziel eine rechteckige Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt der Pumpstrahlung angegeben, welches keine hochfrequenten Störungen mehr besitzt (beispielsweise DE 10 2006 039 074 B4 ). Hochfrequent-nicht-homogene Querschnittprofile der Pumpstrahlung erzeugen deutliche Überhöhungen der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung, was letztendlich zur Zerstörung der optischen Komponenten des Laserverstärkers führen kann.Previous efforts aimed exclusively at the homogenization of the pump radiation. In this case, a rectangular intensity distribution over the beam cross section of the pump radiation is specified as the target, which no longer has high-frequency interference (for example DE 10 2006 039 074 B4 ). High-frequency non-homogeneous cross-sectional profiles of the pump radiation produce significant increases in the energy surface density of the laser output radiation, which can ultimately lead to the destruction of the optical components of the laser amplifier.

Zur Vermeidung besagter Zerstörungsgefahr wurde zum einen die Homogenisierung mittels eines Mikrolinsenarrays entwickelt. Diese Technik auf der Basis einer optischen Beleuchtungsanordnung (z. B. US 4,619,508 A ) wird in vielen Laserverstärkern mit inkohärenten Pumplichtquellen bzw. Pumplichtquellen mit sehr kurzer zeitlicher Kohärenz erfolgreich eingesetzt. Zum anderen sind auch für Pumplichtquellen mit sehr hoher zeitlicher und räumlicher Kohärenz Techniken auf dieser Basis entwickelt worden, die den hier dominierenden Talbot-Effekt mit Hilfe von Verzögerungen der einzelnen Strahlen, definiert durch die Subaperturen des Mikrolinsenarrays, verhindern (beispielsweise US 2011/0038037 A1 ).To avoid said risk of destruction, on the one hand, the homogenization was developed by means of a microlens array. This technique based on an optical illumination arrangement (e.g. US 4,619,508 A ) is successfully used in many laser amplifiers with incoherent pump light sources or pump light sources with very short time coherence. On the other hand, techniques have been developed on this basis for pump light sources with very high temporal and spatial coherence, which prevent the dominating Talbot effect with the aid of delays of the individual beams, defined by the subapertures of the microlens array (for example US 2011/0038037 A1 ).

Eine weitere Methode zur Homogenisierung der Intensitätsverteilung der Pumpstrahlung stellt ein diffraktives optisches Element dar. Hier wird auf Basis von Beugung ein Gitter in der Art hergestellt, dass die an diesem Element gebeugte Pumpstrahlung in einer Ebene ein nahezu homogenes rechteckförmiges Querschnittprofil ergibt ( H. Kiriyama et al.: „High temporal and spatial quality petawatt-class Ti:sapphire chirped-pulse amplification laser system”, Optics Letters 35, 2010, 1497–1499; Internetpräsenz von Silios Technologies, www.silios.com ). Ebenfalls ist es möglich, die Homogenisierung mit Hilfe einer stabförmigen Optik, wahlweise bestehend aus Quarzglas, Glas oder transparentem Kunststoff zu realisieren ( DE 10 2006 039 074 B4 ).Another method for homogenizing the intensity distribution of the pump radiation is a diffractive optical element. Here, a grating is produced on the basis of diffraction in such a way that the pump radiation diffracted at this element results in a nearly homogeneous rectangular cross-sectional profile in one plane ( H. Kiriyama et al .: "High temporal and spatial quality petawatt-class Ti: sapphire chirped-pulse amplification laser system ", Optics Letters 35, 2010, 1497-1499; Internet presence of Silios Technologies, www.silios.com ). It is likewise possible to realize the homogenization with the aid of a rod-shaped optic, optionally consisting of quartz glass, glass or transparent plastic ( DE 10 2006 039 074 B4 ).

Bei all diesen entwickelten Techniken ist die spezielle Anpassung der Lasereingangsstrahlung auf die Pumpstrahlung jedoch nicht möglich. Der oben beschriebene Effekt des „spatial gain narrowing” sowie das Strahlquerschnittprofil der Lasereingangsstrahlung des Laserverstärkers bestimmen hier die Eigenschaften des Strahlquerschnittprofils der Laserausgangsstrahlung. Für die Minimierung der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung müssen hier zusätzliche Techniken zur direkten Formung der Lasereingangsstrahlung verwendet werden. Beispielsweise kann durch die Installation eines Teleskops aus zwei speziell gefertigten Asphären ein Energieflächendichteminimiertes Strahlquerschnittprofil erzeugt werden ( US 3,476,463 A ).However, with all these techniques developed, the special adaptation of the laser input radiation to the pump radiation is not possible. The above-described effect of the "spatial gain narrowing" and the beam cross-sectional profile of the laser input radiation of the laser amplifier determine the properties of the beam cross-sectional profile of the laser output radiation here. To minimize the energy surface density of the laser output radiation, additional techniques for direct shaping of the laser input radiation must be used here. For example, by installing a telescope from two specially manufactured aspheres, an energy surface density minimized beam cross-sectional profile can be generated ( US 3,476,463 A ).

Ebenfalls ist dies mit speziell gefertigten Spiegeln möglich. Diese Techniken zur direkten Beeinflussung der Laserstrahlung haben jedoch erhebliche Nachteile. Durch den entweder transmissiven oder auch reflektiven Aufbau der Komponenten zur Beeinflussung des Strahlquerschnittprofils der Laserstrahlung kann es zu Störungen und Aberrationen der räumlichen, zeitlichen und spektralen Parameter der Laserausgangsstrahlung kommen. Dies können beispielsweise Wellenfront- und Strahlprofildeformationen, eine Verschlechterung des zeitlichen Intensitätskontrastes von gepulsten Lasersystemen oder auch eine Verschmälerung oder auch Modulation der spektralen Bandbreite sein. Ebenfalls kann es zur teilweise deutlichen Erhöhung der akkumulierten nichtlinearen Phase kommen, welche durch nicht-lineare Effekte die Qualität eines zeitlich begrenzten Laserpulses erheblich verschlechtern kann. Ebenfalls unterliegen Optiken zur Formung des Strahlquerschnittprofils sehr hohen Anforderungen bezüglich der spektralen Reflektivität bzw. Transmission, der Zerstörschwelle und der Oberflächenqualität, was den Einsatz dieser Techniken, ebenfalls aufgrund der Sonderanfertigung der Asphären bzw. Spiegel, sehr teuer und zudem sehr justageaufwändig macht. Minimale Abweichungen der Linsen von der idealen Position führen, aufgrund von Wellenfrontaberrationen, zu einer mangelhaften Fokussierbarkeit des Laserausgangsstrahls. Aus diesen Gründen ist der Einsatz von Techniken zur Strahlformung in Hoch-Energie bzw. Hoch-Leistungs-Lasersystemen unbedingt zu vermeiden.This is also possible with specially made mirrors. However, these techniques for directly influencing the laser radiation have considerable disadvantages. Due to the either transmissive or even reflective construction of the components for influencing the beam cross-sectional profile of the laser radiation, disturbances and aberrations of the spatial, temporal and spectral parameters of the laser output radiation can occur. These may be, for example, wavefront and beam profile deformations, a deterioration in the temporal intensity contrast of pulsed laser systems or else a narrowing or modulation of the spectral bandwidth. It can also lead to a partially significant increase in the accumulated nonlinear phase, which can significantly degrade the quality of a time-limited laser pulse by non-linear effects. Likewise subject to optics for forming the beam cross-sectional profile very high requirements with respect to the spectral reflectance or transmission, the damage threshold and the surface quality, which makes the use of these techniques, also due to the special design of the aspheres or mirrors, very expensive and also very easy to tune. Minimal deviations of the lenses from the ideal position result in poor focusability of the laser output beam due to wavefront aberrations. For these reasons, the use of beamforming techniques in high-energy or high-power laser systems must be avoided at all costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Aufwand und ohne erforderliche Strahlformung der Lasereingangsstrahlung eine fixe durch einen Laser generierte Energie/Leistung sowie ggf. mit einer durch die Laser-induzierte Zerstörschwelle der optischen Systemkomponenten bestimmte Energieflächendichte zu erzeugen und dabei die Energie/Leistung der verwendeten Laser-Pumpstrahlung so gering wie möglich zu halten.The invention is based on the object with the least possible effort and without required beam shaping of the laser input radiation to generate a fixed energy generated by a laser / power and possibly with a determined by the laser-induced damage threshold of the optical system components energy density and thereby the energy / power the laser pump radiation used to be kept as low as possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit definierten Strahleigenschaften, bei dem eine Pumpstrahlung zur Anregung der Besetzungsinversion des aktiven Mediums eines Laserverstärkers zur Verstärkung einer Lasereingangsstrahlung über ein optisches System in das aktive Medium des Laserverstärkers eingekoppelt wird, wobei die Pumpstrahlung ggf. hinsichtlich einer homogenen und/oder vorzugsweise rechteckigen Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt fixbeeinflusst wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Pumpstrahlung zusätzlich zu einer eventuellen Fixbeeinflussung in Abhängigkeit sowohl der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung des Laserverstärkers als auch in Abhängigkeit der Strahleigenschaften, insbesondere Strahlquerschnittprofil und/oder Strahlgeometrie und/oder Strahlgröße, der zu verstärkenden Lasereingangsstrahlung flächenmoduliert wird.This object is achieved by a method for generating a laser radiation with defined beam properties, in which a pump radiation for exciting the population inversion of the active medium of a laser amplifier for amplifying a laser input radiation via an optical system is coupled into the active medium of the laser amplifier, wherein the pump radiation, if necessary a homogeneous and / or preferably rectangular intensity distribution over the beam cross-section fixed, according to the invention solved in that the pump radiation in addition to a possible Fixbeeinflussung depending on both the energy surface density of the laser output radiation of the laser amplifier and in dependence of the beam properties, in particular beam cross-sectional profile and / or beam geometry and / or beam size, which is surface modulated to be amplified laser input radiation.

Diese Flächenmodulation der Pumpstrahlung wird entweder dynamisch in Abhängigkeit der aktuell detektierten Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung geregelt oder statisch anhand von vordetektierten oder vorgegebenen Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung realisiert.This area modulation of the pump radiation is either controlled dynamically as a function of the currently detected beam properties of the laser input and output radiation or implemented statically on the basis of predetected or predetermined beam properties of the laser input and output radiation.

In einer entsprechenden Vorrichtung, bei der die Strahlung einer Pumplichtquelle zur Anregung der Besetzungsinversion des aktiven Mediums eines Laserverstärkers über ein optisches System in das aktive Medium des Laserverstärkers eingekoppelt wird, wobei sich im Strahlengang der Pumpstrahlung eine Strahlbeeinflussungsstufe zur Fixeinstellung einer homogenen und/oder vorzugsweise rechteckigen Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt befinden kann, steht ein von den Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung des Laserverstärkers abhängiges strahlflächenmodulierendes optisches Element innerhalb des optischen Systems zur Einkopplung der Pumpstrahlung in das aktive Medium mit dieser zum Zweck deren Strahlflächenmodulierung in Verbindung.In a corresponding device in which the radiation of a pumping light source for exciting the population inversion of the active medium of a laser amplifier is coupled via an optical system in the active medium of the laser amplifier, wherein in the beam path of the pump radiation, a beam influencing stage for fix setting a homogeneous and / or preferably rectangular Intensity distribution can be located over the beam cross-section, is dependent on the beam characteristics of the laser input and output radiation of the laser amplifier Strahlflächenmodulierendes optical element within the optical system for coupling the pump radiation into the active medium with this for the purpose of their Strahlflächenmodulierung in connection.

Ein solches strahlflächenmodulierendes Element kann beispielsweise ein aktiv geregelter optischer Modulator sein, dessen Eingänge jeweils mit zumindest einem Detektor zur Erfassung der aktuellen Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung des Laserverstärkers gekoppelt sind.Such a beam-surface-modulating element can be, for example, an actively controlled optical modulator whose inputs are each coupled to at least one detector for detecting the current beam characteristics of the laser input and output radiation of the laser amplifier.

Es ist auch möglich, als ein die Pumpstrahlung strahlflächenmodulierendes Element einen transmissiven und/oder reflektiven Filter vorzusehen, dessen Filtereigenschaften auf vordetektierte Strahleigenschaften der besagten Laserein- und -ausgangsstrahlung des Laserverstärkers angepasst sind. It is also possible to provide a transmissive and / or reflective filter as a radiation-beam-modulating element, the filter properties of which are matched to predetected beam properties of said laser input and output radiation of the laser amplifier.

Weitere zweckmäßige Realisierungsmöglichkeiten zur vorgeschlagenen Flächenmodulation der Pumpstrahlung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further expedient implementation possibilities for the proposed area modulation of the pump radiation are specified in the subclaims.

Der zu verwendende räumlich flächenmodulierende statische bzw. dynamische Modulator wird erfindungsgemäß innerhalb der Pumpstrahlung positioniert. Hier sind die Anforderungen für die optischen Elemente bzgl. der Bandbreite, Zerstörfestigkeit, Transmission bzw. Reflektivität und auch der Oberflächenqualität aufgrund der Eigenschaften der Pumpstrahlung vergleichsweise gering. Damit wird die vorgeschlagene spezielle Flächenmodulation der Pumpstrahlung zu einer vorteilhaft aufwandgeringen, kostengünstigen und verfahrenstechnisch gut umsetzbaren Methode, die auch ohne Änderung bestehender Strahlarchitekturen mit geringem Justageaufwand in bestehende Systeme implementiert werden kann. Die geringeren Anforderungen sind ebenfalls bezüglich der Lebensdauer von Vorteil. Der verwendete Flächenmodulator beeinflusst die zu verstärkende Lasereingangsstrahlung in keiner Weise, da diese zu keinem Zeitpunkt den räumlich flächenmodulierenden Modulator transmittiert oder an ihm reflektiert wird. Daraus folgt, dass aufgrund des Modulators eventuell zu erwartende Störungen und Aberrationen der räumlichen, zeitlichen und spektralen Parameter der Laserausgangsstrahlung, wie beispielsweise Wellenfront- und Strahlprofildeformationen, eine Verschlechterung des zeitlichen Intensitätskontrastes von gepulsten Lasersystemen oder auch eine Verschmälerung oder auch Modulation der spektralen Bandbreite, sowie der Einfluss der akkumulierten nichtlinearen Phase komplett vermieden werden. Durch die oftmals sehr geringen Modulationstiefen der erfindungsgemäß benötigten Flächenmodulation im Prozentbereich ist zudem der Verlust der Verstärkung, und somit der Ausgangsenergie bzw. -leistung des Laserausgangsstrahles, auf ein Minimum begrenzt. Des Weiteren ist die Herstellung zumindest der transmissiven bzw. reflektiven Filter in hohen Stückzahlen sehr reproduzierbar und in fast beliebigen Größen möglich. Dies macht diese Methode kostengünstig, sehr zuverlässig und fast beliebig skalierbar.The spatial surface modulating static or dynamic modulator to be used according to the invention is positioned within the pump radiation. Here, the requirements for the optical elements with respect to the bandwidth, destruction resistance, transmission or reflectivity and also the surface quality due to the properties of the pump radiation are comparatively low. Thus, the proposed special area modulation of the pump radiation to an advantageous low effort, cost and procedurally well implemented method that can be implemented without modification of existing beam architectures with low adjustment effort into existing systems. The lower requirements are also advantageous in terms of life. The area modulator used in no way affects the laser input radiation to be amplified, since it is not transmitted at any time to the spatially modulating modulator or reflected at it. It follows that due to the modulator possibly to be expected interference and aberrations of the spatial, temporal and spectral parameters of the laser output radiation, such as wavefront and beam profile deformations, a deterioration of the temporal intensity contrast of pulsed laser systems or a narrowing or modulation of the spectral bandwidth, as well the influence of the accumulated nonlinear phase can be completely avoided. Due to the often very small modulation depths of the area modulation according to the invention in the percentage range, the loss of the gain, and thus the output energy or output of the laser output beam, is also limited to a minimum. Furthermore, the production of at least the transmissive or reflective filters in high quantities is very reproducible and possible in almost any size. This makes this method inexpensive, very reliable and almost arbitrarily scalable.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1: Blockschaltbild zur Laserverstärkung mit erfindungsgemäßer Strahlflächenmodulation unter Verwendung eines aktiv geregelten Flächenmodulators innerhalb des optischen Systems zur Einkopplung der Pumpstrahlung in das aktive Medium 1 : Block diagram for laser amplification with inventive beam surface modulation using an actively controlled surface modulator within the optical system for coupling the pump radiation into the active medium

2: Blockschaltbild gemäß 1 mit zusätzlicher und an sich bekannter Fixbeeinflussung der Pumpstrahlung 2 : Block diagram according to 1 with additional and known per se fixed influencing of the pump radiation

3: Darstellung von Strahleigenschaften/Querschnittprofile der Laser- und Pumpstrahlung

  • a) Darstellung der Querschnittprofile der Pumpstrahlung innerhalb des aktiven Mediums 1.1) bzw. 1.2) Querschnittprofil ohne Modulation 2.1) bzw. 2.2) Querschnittprofil mit Modulation
  • b) Darstellung der Querschnittprofile der Laserein- und ausgangsstrahlung 1.) Querschnittprofil der Lasereingangsstrahlung 2.1) bzw. 2.2) Querschnittprofil der Laserausgangsstrahlung ohne Modulation 3.1) bzw. 3.2) Querschnittprofil der Laserausgangsstrahlung mit Modulation
3 : Representation of beam properties / cross-sectional profiles of the laser and pump radiation
  • a) Representation of the cross-sectional profiles of the pump radiation within the active medium 1.1 ) respectively. 1.2 ) Cross section profile without modulation 2.1 ) respectively. 2.2 ) Cross-section profile with modulation
  • b) Representation of the cross-sectional profiles of the laser input and output radiation 1 .) Cross-sectional profile of the laser input radiation 2.1 ) respectively. 2.2 ) Cross-sectional profile of the laser output radiation without modulation 3.1 ) respectively. 3.2 ) Cross-section profile of the laser output radiation with modulation

4: Blockschaltbild zur Laserverstärkung mit erfindungsgemäßer Strahlflächenmodulation unter Verwendung eines transmissiven und/oder reflektiven Filters innerhalb des optischen Systems zur Einkopplung der Pumpstrahlung in das aktive Medium. 4 : Block diagram for laser amplification with inventive beam surface modulation using a transmissive and / or reflective filter within the optical system for coupling the pump radiation into the active medium.

In 1 erzeugt eine Pumplichtquelle 1 eine für die Besetzungsinversion innerhalb des aktiven Mediums 2 eines Laserverstärkers 3 zur Verstärkung einer Lasereingangsstrahlung 4 notwendige Pumpstrahlung 5. Die Pumplichtquelle 1 besitzt zusätzlich eine integrierte und in dieser Abbildung nicht explizit dargestellte Homogenisierungseinheit, welche die Pumpstrahlung 5 hin zu einem Super-Gauß-förmigen Querschnittprofil hoher Ordnung in einer Strahlebene homogenisiert.In 1 creates a pump light source 1 one for the population inversion within the active medium 2 a laser amplifier 3 for amplifying a laser input radiation 4 necessary pump radiation 5 , The pump light source 1 In addition, it has an integrated homogenizing unit, which is not explicitly shown in this figure, which contains the pump radiation 5 Homogenized to a super-Gaussian-shaped cross-sectional profile of high order in a jet plane.

Mittels eines optischen Systems 6 wird die in einer Ebene homogenisierte Pumpstrahlung 5 in das aktive Medium 2 des Laserverstärkers 3 eingekoppelt. Das optische System 6 enthält ein nicht explizit dargestelltes Teleskop, welches die Pumpstrahlung 5 der Pumplichtquelle 1 von der Ebene, in welcher die Pumpstrahlung 5 homogenisiert ist, in das aktive Medium 2 abbildet. Das resultierende Querschnittprofil der Pumpstrahlung 5 innerhalb des aktiven Mediums 2 entspricht einem Super-Gauß-förmigen Profil niedriger Ordnung (vgl. 3a1.1 bzw. 3a1.2). Die Größe des Super-Gauß-förmigen Querschnittprofils der Pumpstrahlung 5 im aktiven Medium 2 als auch die Größe der Gauß-förmigen Lasereingangsstrahlung 4 (vgl. 3b1) wird hierbei so gewählt, dass unter Annahme eines gleichgroßen Super-Gauß-förmigen Strahlquerschnittprofils einer Laserausgangsstrahlung 7 die maximale Energieflächendichte, bestimmt durch die Laser-induzierte Zerstörschwelle der optischen Komponenten des Laserverstärkers 3, aufgrund der fixen zu erreichenden Laserausgangsenergie nicht überschritten wird. Die Größe des Querschnittprofils der Pumpstrahlung 5 im aktiven Medium 2 wird durch die Vergrößerung des das abbildende Teleskop enthaltenden optischen Systems 6 eingestellt. Anschließend wird die Lasereingangsstrahlung 4 durch den Laserverstärker 3 und der durch die Pumpstrahlung 5 erzeugten Besetzungsinversion im aktiven Medium 2 zur Laserausgangsstrahlung 7 verstärkt.By means of an optical system 6 is the homogenized in a plane pump radiation 5 into the active medium 2 of the laser amplifier 3 coupled. The optical system 6 contains a not explicitly shown telescope, which the pump radiation 5 the pump light source 1 from the plane in which the pump radiation 5 homogenized into the active medium 2 maps. The resulting cross-sectional profile of the pump radiation 5 within the active medium 2 corresponds to a super-Gaussian profile low order (see. 3a - 1.1 respectively. 3a - 1.2 ). The size of the super-Gaussian cross-section profile of the pump radiation 5 in the active medium 2 as well as the size of the Gaussian laser input radiation 4 (see. 3b - 1 ) is chosen so that assuming an equally large super Gaussian beam cross-sectional profile of a laser output radiation 7 the maximum energy surface density, determined by the laser-induced Damage threshold of the optical components of the laser amplifier 3 , is not exceeded due to the fixed laser output energy to be reached. The size of the cross-sectional profile of the pump radiation 5 in the active medium 2 is due to the magnification of the imaging telescope-containing optical system 6 set. Subsequently, the laser input radiation 4 through the laser amplifier 3 and by the pump radiation 5 generated population inversion in the active medium 2 to the laser output radiation 7 strengthened.

Folgend werden sowohl die in den Laserverstärker 3 eingekoppelte Lasereingangsstrahlung 4 als auch dessen Laserausgangsstrahlung 7 mittels Detektoren (8, 9), beispielsweise CCD-Kameras, räumlich vermessen. Das Strahlquerschnittprofil der verstärkten Laserausgangsstrahlung 7 entspricht im Zentrum dem der Gauß-förmigen Lasereingangsstrahlung 4, am Rand jedoch dem der Super-Gauß-förmigen Pumpstrahlung 5 (vgl. 3b2.1 bzw. 3b2.2). Dieses resultierende Strahlquerschnittprofil der Laserausgangsstrahlung 7 besitzt nicht die geringstmögliche Energieflächendichte, was die zu erreichende Ausgangsenergie limitiert. Die Energieflächendichte wird aus der fixen zu erreichenden Laserausgangsenergie und dem gemessenen Strahlquerschnittprofil der Laserausgangsstrahlung 7 errechnet sowie im Folgenden minimiert.Following are both those in the laser amplifier 3 coupled laser input radiation 4 as well as its laser output radiation 7 by means of detectors ( 8th . 9 ), such as CCD cameras, spatially measured. The beam cross-section profile of the amplified laser output radiation 7 corresponds in the center of the Gaussian laser input radiation 4 , but at the edge of the super-Gaussian pump radiation 5 (see. 3b - 2.1 respectively. 3b - 2.2 ). This resulting beam cross-sectional profile of the laser output radiation 7 does not have the lowest possible energy surface density, which limits the output energy to be achieved. The energy surface density is calculated from the fixed laser output energy to be achieved and the measured beam cross-sectional profile of the laser output radiation 7 calculated and minimized in the following.

Sowohl die durch den Detektor 8 vermessenen Strahleigenschaften der Lasereingangsstrahlung 4, welche in diesem Beispiel als Gauß-förmig angenommen wird (vgl. 3b1), als auch die durch die Vermessung der Strahleigenschaften der Laserausgangsstrahlung 7 mittels Detektor 9 bestimmte Energieflächendichte werden an eine Modulationsberechnungsstufe 10 gesendet, welche mittels geeigneter Algorithmen eine einzustellende Flächenmodulation für die Pumpstrahlung 5 bestimmt. Die Modulationsberechnungsstufe 10 steht ausgangsseitig mit einem Lichtmodulator 11 in Verbindung, welcher sich innerhalb des optischen Systems 6 zur Einkopplung der Pumpstrahlung 5 in das aktive Medium 2 befindet und die berechnete und einzustellende Flächenmodulation in der Ebene der homogenisierten Pumpstrahlung 5 aufprägt.Both by the detector 8th measured beam properties of the laser input radiation 4 , which in this example is assumed to be Gaussian (cf. 3b - 1 ), as well as by the measurement of the beam properties of the laser output radiation 7 by means of a detector 9 certain energy area density is applied to a modulation calculation stage 10 sent, which by means of suitable algorithms to be adjusted area modulation for the pump radiation 5 certainly. The modulation calculation stage 10 is the output side with a light modulator 11 which is within the optical system 6 for coupling the pump radiation 5 into the active medium 2 and the calculated area modulation to be set in the plane of the homogenized pump radiation 5 impresses.

Bei einem Gauß-förmigen Eingangsstrahlprofil und einem Super-Gauß-förmigen Zielausgangsstrahlprofil entspricht die einzustellende Flächenmodulation einer parabelförmigen Abschwächung der Pumpstrahlung 5 im Zentrum des Querschnittprofils (vgl. 3a2.1 bzw. 3a2.2).In the case of a Gaussian-shaped input beam profile and a super-Gaussian target output beam profile, the area modulation to be set corresponds to a parabolic attenuation of the pump radiation 5 in the center of the cross section profile (cf. 3a - 2.1 respectively. 3a - 2.2 ).

Anschließend wird die Lasereingangsstrahlung 4 erneut mit dem Laserverstärker 3 und der durch die Pumpstrahlung 5 erzeugten Besetzungsinversion im aktiven Medium 2 entsprechend dem modulierten Querschnittprofil der Pumpstrahlung 5 zur Laserausgangsstrahlung 7 verstärkt. Wiederum wird in der Modulationsberechnungsstufe 10 die Energieflächendichte aus dem durch den Detektor 9 vermessenen Strahlprofil der Laserausgangsstrahlung 7, aus dem (bereits bekannten) durch den Detektor 8 vermessenen Strahlprofil der Lasereingangsstrahlung 4 und der fixen zu erreichenden Laserenergie bestimmt sowie als Regelgröße an den Lichtmodulator 11 gesendet. Liegt eine Änderung der Strahlparameter der Lasereingangsstrahlung 4 vor, so muss auch diese erneut mittels Detektor 8 vermessen werden.Subsequently, the laser input radiation 4 again with the laser amplifier 3 and by the pump radiation 5 generated population inversion in the active medium 2 according to the modulated cross-sectional profile of the pump radiation 5 to the laser output radiation 7 strengthened. Again, in the modulation calculation stage 10 the energy surface density from the through the detector 9 measured beam profile of the laser output radiation 7 , from which (already known) through the detector 8th measured beam profile of the laser input radiation 4 and the fixed laser energy to be determined as well as a controlled variable to the light modulator 11 Posted. If there is a change in the beam parameters of the laser input radiation 4 before, so this must also again by means of detector 8th be measured.

Der Lichtmodulator 11 moduliert erneut das Querschnittprofil der Pumpstrahlung 5 aufgrund der aktuell ausgegebenen Daten der Modulationsberechnungsstufe 10. Diese Schritte werden wiederholt, bis der Wert der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung 7 einen minimalen Wert erreicht und sich nicht mehr ändert.The light modulator 11 again modulates the cross-sectional profile of the pump radiation 5 based on the currently output data of the modulation calculation stage 10 , These steps are repeated until the value of the energy surface density of the laser output radiation 7 reaches a minimum value and does not change anymore.

Ist der minimale Wert der Energieflächendichte erreicht, so ist das Strahlquerschnittprofil der Lasereingangsstrahlung 4 auf das der Pumpstrahlung 5 optimal angepasst. Der resultierende Strahlquerschnitt der Laserausgangsstrahlung 7 entspricht in diesem Fall dem geforderten Super-Gauß-förmigen Strahlprofil (vgl. 3b3.1 bzw. 3b3.2), welches eine optimale Energieflächendichte bei einer fixen Energie entspricht.If the minimum value of the energy surface density is reached, the beam cross-sectional profile of the laser input radiation is 4 on the pump radiation 5 optimally adapted. The resulting beam cross section of the laser output radiation 7 corresponds in this case to the required super Gaussian beam profile (cf. 3b - 3.1 respectively. 3b - 3.2 ), which corresponds to an optimal energy surface density at a fixed energy.

Im Anschluss an diese Flächenmodulation der Pumpstrahlung 5 wird die Vergrößerung des aus dem abbildenden Teleskop bestehenden optischen Systems 6 so gewählt, dass die Energieflächendichte der Laseraungangsstrahlung 7 nahe an, jedoch nicht über der Zerstörschwelle der optischen Komponenten des Laserverstärkers 3 liegt. Diese Anpassung der Vergrößerung erfolgt über die Auswahl der Brennweite der zweiten Linse des abbildenden Teleskops vom optischen System 6 und beeinflusst die Anpassung der Lasereingangsstrahlung 4 an die Pumpstrahlung 5 bei kleinen Änderungen nicht.Following this area modulation of the pump radiation 5 becomes the magnification of the optical system consisting of the imaging telescope 6 chosen such that the energy surface density of Laseraungangsstrahlung 7 close to, but not above, the damage threshold of the optical components of the laser amplifier 3 lies. This adjustment of the magnification takes place via the selection of the focal length of the second lens of the imaging telescope from the optical system 6 and affects the adaptation of the laser input radiation 4 to the pump radiation 5 not for small changes.

Bei größeren Änderungen der Brennweite der besagten zweiten Teleskoplinse, beispielsweise aufgrund einer fehlerhaften initialen Abschätzung der Größe des Querschnittprofils der Pumpstrahlung 5 bzw. der Lasereingangsstrahlung 4, muss die Bestimmung der Flächenmodulation hingegen erneut erfolgen. Durch die Minimierung der Fläche der Pumpstrahlung 5 im aktiven Medium 2 wird bei gleichbleibender Energiedichte somit die Energie der Pumpstrahlung 5 erfindungsgemäß minimiert.For larger changes in the focal length of said second telescope lens, for example due to a faulty initial estimate of the size of the cross-sectional profile of the pump radiation 5 or the laser input radiation 4 , the determination of the area modulation, however, must be made again. By minimizing the area of the pump radiation 5 in the active medium 2 At constant energy density, the energy of the pump radiation is thus 5 Minimized according to the invention

2 zeigt ein Blockschaltbild zur Laserverstärkung gemäß 1 mit dem Unterschied, dass die an sich bekannten Mittel zur Fixbeeinflussung der Pumpstrahlung 5, beispielsweise zur Erzeugung eines homogenen rechteckförmigen Querschnittprofils der Pumpstrahlung 5, nicht unmittelbar in die Pumplichtquelle 1 integriert, sondern außerhalb von dieser als optisches Element 12 im Strahlengang der Pumpstrahlung 5 angeordnet sind. Die Mittel und Verfahrensweise zur erfindungsgemäßen Flächenmodulation der Pumpstrahlung 5 sind wie im Ausführungsbeispiel nach 1 beschrieben. 2 shows a block diagram for laser gain according to 1 with the difference that the means known per se for the fixed influence of the pump radiation 5 For example, to produce a homogeneous rectangular cross-sectional profile the pump radiation 5 , not directly into the pump light source 1 integrated, but outside of this as an optical element 12 in the beam path of the pump radiation 5 are arranged. The means and procedure for the inventive surface modulation of the pump radiation 5 are as in the exemplary embodiment 1 described.

Es ist ebenfalls möglich, die beschriebene Vorgehensweise zur Flächenmoduation der Pumpstrahlung 5 nicht mit einem aktiv geregelten optischen Lichtmodulator 11 durchzuführen, sondern die Strahleigenschaften der Lasereingangsstrahlung 4 sowie der Laserausgangsstrahlung 7 in beschriebener Art der vorgenannten Ausführungsbeispiele zu ermitteln und im Strahlengang der Pumpstrahlung 5 als erfindungsgemäß flächenmodulierendes Element einen transmissiven und/oder reflektiven Filter 13 im optischen System 6 (siehe 4) vorzusehen.It is also possible to use the procedure described for surface modulation of the pump radiation 5 not with an actively controlled optical light modulator 11 but the beam characteristics of the laser input radiation 4 as well as the laser output radiation 7 to determine in the described type of the aforementioned embodiments and in the beam path of the pump radiation 5 as surface modulating element according to the invention a transmissive and / or reflective filter 13 in the optical system 6 (please refer 4 ).

Die Filtereingenschaften dieses transmissiven und/oder reflektiven Filters 13 zur Flächenmodulation der Pumpstrahlung 5 sind auf die besagten vordetektierten Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlungen 4, 7 des Laserverstärkers 3 angepasst, welche vorher durch die Modulationsberechnungsstufe 10 ermittelt wurden (durch gestrichelte Pfeildarstellung 14 symbolisiert).The filter properties of this transmissive and / or reflective filter 13 for the area modulation of the pump radiation 5 are due to the said predetected beam characteristics of the laser input and output radiations 4 . 7 of the laser amplifier 3 adjusted previously by the modulation calculation stage 10 were determined (by dashed arrow 14 symbolized).

Als flächenmodulierendes Element (transmissiver und/oder reflektiver Filter 13) empfiehlt sich während des iterativen Algorithmus zur Minimierung der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung 7 insbesondere eine schnell herzustellende Filtervariante, wie beispielsweise eine bedruckbare optische Folie. Mit der durch die schnell herzustellende bedruckte optische Folie erzeugten Flächenmodulation der Pumpstrahlung 5 wird erneut die Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung 7 nach dem im Ausführungsbeispiel zu 1 beschriebenen iterativen Prozess minimiert. Hierfür ist ein mehrmaliges Herstellen des flächenmodulierenden Elements (Filter 13) notwendig, was die Vorteile der schnell bedruckbaren Folie begründet. Wurde, wie oben beschrieben, ein Minimum erreicht, so kann als endgültig eingesetztes flächenmodulierendes Element z. B. ein Transmissionsfilter mittels eines auf ein Substrat aufgebrachten Schichtsystems (nicht explizit in der Zeichnung dargestellt) entsprechend der in der Modulationsberechnungsstufe 10 ermittelten Modulation hergestellt und als Filter 13 in die Ebene der homogenisierten Pumpstrahlung 5 eingefügt werden.As surface modulating element (transmissive and / or reflective filter 13 ) is recommended during the iterative algorithm for minimizing the energy surface density of the laser output radiation 7 in particular, a filter variant which can be produced quickly, for example a printable optical film. With the produced by the fast-to-produce printed optical film area modulation of the pump radiation 5 Again, the energy surface density of the laser output radiation 7 after that in the embodiment too 1 minimized described iterative process. For this purpose, a repeated production of the surface modulating element (filter 13 ), which explains the advantages of the fast printable film. Was, as described above, a minimum reached, it can be used as the finally used surface modulating element z. B. a transmission filter by means of a layer system applied to a substrate (not explicitly shown in the drawing) corresponding to that in the modulation calculation stage 10 determined modulation produced and used as a filter 13 into the plane of homogenized pump radiation 5 be inserted.

Wiederum kann durch die Anpassung der Vergrößerung des das abbildende Teleskop beinhaltenden optischen Systems 6 die Größe des Querschnittprofils der Pumpstrahlung 5 im aktiven Medium 2 und somit, bei gleichbleibender Energiedichte, die Energie der Pumpstrahlung 5 minimiert werden.Again, by adjusting the magnification of the optical system including the imaging telescope 6 the size of the cross-sectional profile of the pump radiation 5 in the active medium 2 and thus, at a constant energy density, the energy of the pump radiation 5 be minimized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
PumplichtquellePump light source
22
aktives Medium des Laserverstärkers 3 active medium of the laser amplifier 3
33
Laserverstärkerlaser amplifier
44
LasereingangsstrahlungLaser radiation input
55
Pumpstrahlungpump radiation
66
optisches Systemoptical system
77
LaserausgangsstrahlungLaser output
8, 98, 9
Detektordetector
1010
ModulationsberechnungsstufeModulation calculation stage
1111
Lichtmodulatorlight modulator
1212
optisches Elementoptical element
1313
Filterfilter
1414
Pfeildarstellungarrow display

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • H. Kiriyama et al.: „High temporal and spatial quality petawatt-class Ti:sapphire chirped-pulse amplification laser system”, Optics Letters 35, 2010, 1497–1499; Internetpräsenz von Silios Technologies, www.silios.com [0008] H. Kiriyama et al .: "High temporal and spatial quality petawatt-class Ti: sapphire chirped-pulse amplification laser system", Optics Letters 35, 2010, 1497-1499; Internet presence of Silios Technologies, www.silios.com [0008]

Claims (10)

Verfahren zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit definierten Strahleigenschaften, bei dem eine Pumpstrahlung zur Anregung der Besetzungsinversion des aktiven Mediums eines Laserverstärkers zur Verstärkung einer Lasereingangsstrahlung über ein optisches System in das aktive Medium des Laserverstärkers eingekoppelt wird, wobei die Pumpstrahlung ggf. hinsichtlich eines homogenen und/oder vorzugsweise rechteckförmigen Querschnittprofils fixbeeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpstrahlung zusätzlich zu einer eventuellen Fixbeeinflussung in Abhängigkeit sowohl der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung des Laserverstärkers als auch in Abhängigkeit der Strahleigenschaften, insbesondere Strahlquerschnittprofil und/oder Strahlgeometrie und/oder Strahlgröße, der zu verstärkenden Lasereingangsstrahlung flächenmoduliert wird.A method for generating a laser radiation with defined beam properties, in which a pump radiation for exciting the population inversion of the active medium of a laser amplifier for amplifying laser input radiation via an optical system is coupled into the active medium of the laser amplifier, the pump radiation optionally with respect to a homogeneous and / or Preferably rectangular shaped cross-sectional profile is influenced, characterized in that the pump radiation in addition to a possible Fixbeeinflussung depending on both the energy surface density of the laser output radiation of the laser amplifier and depending on the beam properties, in particular beam cross-sectional profile and / or beam geometry and / or beam size, the laser input radiation to be amplified surface is modulated , Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenmodulation der Pumpstrahlung dynamisch in Abhängigkeit der aktuell detektierten Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung geregelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the area modulation of the pump radiation is controlled dynamically as a function of the currently detected beam properties of the laser input and output radiation. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenmodulation der Pumpstrahlung statisch durch einen optischen Filter bewirkt wird, dessen Filtereigenschaften anhand von vordetektierten oder vorgegebenen Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung gefertigt werden.A method according to claim 1, characterized in that the area modulation of the pump radiation is statically effected by an optical filter whose filter properties are made on the basis of pre-detected or predetermined beam characteristics of the laser input and output radiation. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenmodulation der Pumpstrahlung in Abhängigkeit der Strahleigenschaften der Lasereingangsstrahlung sowie der mittels des Laserverstärkers und der durch die jeweilige Flächenmodulation beeinflussten Pumpstrahlung aktuell erzeugten Laserausgangsstrahlung iterativ wiederholt wird, bis der Wert der Energieflächendichte der Laserausgangsstrahlung einen minimalen Wert erreicht.A method according to claim 1, characterized in that the area modulation of the pump radiation is iteratively repeated in response to the beam characteristics of the laser input radiation and the laser output radiation generated by the laser amplifier and the respective area modulation influenced pumping laser radiation until the value of the energy surface density of the laser output radiation reaches a minimum value , Vorrichtung zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit definierten Strahleigenschaften, bei der die Strahlung einer Pumpstrahlungsquelle zur Pumpanregung der Besetzungsinversion des aktiven Mediums eines Laserverstärkers über ein optisches System in das aktive Medium des Laserverstärkers eingekoppelt wird, wobei sich im Strahlengang der Pumpstrahlung eine Strahlbeeinflussungsstufe zur Fixeinstellung eines homogenen und/oder vorzugsweise rechteckförmigen Querschnittprofils befinden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein von den Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung (4, 7) des Laserverstärkers (3) beeinflusstes flächenmodulierendes optisches Element (11, 13) mit der Pumpstrahlung (5) zum Zweck deren Flächenmodulierung in Verbindung steht.Device for generating a laser radiation with defined beam properties, in which the radiation of a pump radiation source for pump excitation of the population inversion of the active medium of a laser amplifier is coupled via an optical system in the active medium of the laser amplifier, wherein in the beam path of the pump radiation, a beam influencing stage for fix setting a homogeneous and / or preferably rectangular cross-sectional profile, characterized in that one of the beam properties of the laser input and output radiation ( 4 . 7 ) of the laser amplifier ( 3 ) influenced surface modulating optical element ( 11 . 13 ) with the pump radiation ( 5 ) for the purpose of their surface modulation is related. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als die Pumpstrahlung (5) flächenmodulierendes optisches Element ein aktiv geregelter optischer Lichtmodulator (11) vorgesehen ist, der eingangsseitig über eine Modulationsberechnungsstufe (10) mit zumindest einem Detektor (8, 9) zur Erfassung der aktuellen Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung (4, 7) des Laserverstärkers (3) gekoppelt ist.Device according to claim 5, characterized in that as the pump radiation ( 5 ) surface modulating optical element an actively controlled optical light modulator ( 11 ) is provided, the input side via a modulation calculation stage ( 10 ) with at least one detector ( 8th . 9 ) for detecting the current beam properties of the laser input and output radiation ( 4 . 7 ) of the laser amplifier ( 3 ) is coupled. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als die Pumpstrahlung (5) flächenmodulierendes optisches Element ein transmissiver und/oder reflektiver Filter (13) vorgesehen ist, dessen Filtereigenschaften auf vordetektierte Strahleigenschaften der Laserein- und -ausgangsstrahlung (4, 6) des Laserverstärkers (3) angepasst sind.Device according to claim 5, characterized in that as the pump radiation ( 5 ) surface modulating optical element a transmissive and / or reflective filter ( 13 ) is provided whose filter properties on voretektierte beam properties of the laser input and output radiation ( 4 . 6 ) of the laser amplifier ( 3 ) are adjusted. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als die Pumpstrahlung (5) flächenmodulierendes optisches Element (13) eine bedruckte optische Folie vorgesehen ist, deren Druckmuster die für die strahlflächenmodulierende Wirkung der Pumpstrahlung ermittelten Filtereigenschaften der optischen Folie repräsentieren.Device according to claim 7, characterized in that as the pump radiation ( 5 ) surface modulating optical element ( 13 ) is provided a printed optical film, the pressure pattern representing the determined for the Strahlflächenmodulierende effect of the pump radiation filter properties of the optical film. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als die Pumpstrahlung (5) flächenmodulierendes optisches Element (13) ein auf ein Substrat aufgebrachtes dielektrisches Schichtsystem vorgesehen ist.Device according to claim 7, characterized in that as the pump radiation ( 5 ) surface modulating optical element ( 13 ) is provided on a substrate applied dielectric layer system. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als die Pumpstrahlung (5) flächenmodulierendes optisches Element (13) ein Graufilter mit einem für die strahlflächenmodulierende Wirkung der Pumpstrahlung ermittelten Filtereigenschaften angepassten Grauverlauf vorgesehen ist.Device according to claim 7, characterized in that as the pump radiation ( 5 ) surface modulating optical element ( 13 ) is provided with a gray filter adapted with a filter properties determined for the Strahlflächenmodulierende effect of the pumping radiation gray filter.
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