Mit der Verbreitung von direkt diodengepumpten Materialien scheint Ti:Saphir als Material für Ultrakurzpulslaser etwas aus der Mode zu kommen. Sucht man aber nach kurzen Pulsen, hohen Spitzenleistungen und Wiederholraten, oder nach flexiblen Wellenlängen, so führt auf Jahre hinweg kein Weg an diesem Material vorbei. Als exemplarisch können wir hier das Coherent Hidra-25 Verstärkersystem von Professor Eckart Rühl, am Institut für Physikalische Chemie der Universität Würzburg hervorheben. Dieses Lasersystem kombiniert die Eigenschaften eines kHz – Verstärkers mit der Pulsenergie eines kundenspezifischen sub-TW Verstärkers.

Die Seedquelle für das Verstärkersystem bildet der Vitesse, der weltweit einzige industrieerprobte Ti:Saphir Femtosekundenoszillator. Die Gitter von Stretcher und Kompressor sind in der Back-to-Back Anordnung für einfachste Justierbarkeit aufgebaut. Die erste, regenerative Verstärkerstufe wird von dem bewährten diodengepumpten Nd:YLF Laser der Baureihe Evolution gepumpt. Dieser Kanal kann genutzt werden um Pulse mit 1 mJ Pulsenergie, 100 fs Pulsdauer und einem kHz Wiederholrate für Experimente zu nutzen. Entscheidend für die weitere Verstärkung sind vor allem die Stabilität und die Strahlqualität dieser 100-fach bewährten Anordnung. Eine zweite, Multipass – Verstärkerstufe wird von einem 10 Hz Nd:YAG Laser mit knapp 300 mJ Pulsenergie gepumpt und generiert über 25 mJ Pulsenergie nach der anschließenden Kompression. Die Pulsdauer dieses 0.25 TW Pulses beträgt nach wie vor etwa 100 fs und hat seit dem Oszillator trotz einer Verstärkung um den Faktor 10⁷ keine nennenswerte Verbreiterung erfahren.

Von diesem Ausgangspuls werden ca. 15% verwendet um einen Optisch Parametrischen Verstärker (OPA) zu pumpen. Mit Hilfe von diversen nichtlinearen Optionen, kann mit einem solchen OPA die Wellenlänge so von 190 nm bis 18 µm lückenfrei abgestimmt werden. Bemerkenswert dabei, dass die Pulsenergie von 90 µJ bei 320 nm die geforderte Spezifikation um ein vielfaches übertrifft. Diese hohe Konversionseffizienz ist ein weiterer Hinweis auf die hervorragende Strahlqualität und Stabilität des Hidra Verstärkers. Laut Herrn Professor Rühl ist der Hidra innerhalb kürzester Zeit zum Arbeitspferd in seinem Laserlabor geworden. Die Anwendungen der Arbeitsgruppe umfassen die Untersuchungen der größenabhängigen Eigenschaften von Clustern, die Dynamik der elektronischen Eigenschaften von Molekülen als auch Anwendungen aus der Atmosphärenchemie.

Dies ist eine weitere Erfolgsgeschichte, wie sich Laserstrahlquellen aus den Entwicklungslabors der Laserspezialisten Ihren Weg in immer vielseitigere Anwendungsgebiete bahnen. Hierzu hat Coherent einen nicht unerheblichen Beitrag geleistet. Weitere Ausbaustufen sind bereits in der Vorbereitung. So lassen sich auf Basis von tieftemperaturgekühlten Ti:Saphir Kristallen Spitzenleistungen von 10, 20 oder mehr TW oder mittlere Leistungen von 10 Watt erzielen. Die Wiederholrate solcher TW Verstärker wird üblicherweise von der Strahlqualität der Nd:YAG Pumplaser bei hohen mittleren Leistungen limitiert. Coherent geht auch hier den Weg der bewährten, diodengepumpten Technologie. Mit Hilfe einer Spezialversion des Evolution Nd:YLF Pumplasers lassen sich so Pulsenergien von fast 20 mJ bei einer Wiederholrate von 100 Hz aus einem solchen Hidra System generieren. Wohlgemerkt mit cw Dioden und unter Vermeidung der extrem teuren und in der Lebensdauer limitierten quasi-cw Diodentechnologie.

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Fröhliche Weihnachten und alles Gute im neuen Jahr 2006 wünscht Ihnen