Laserpulse mit hohem zeitlichen Kontrast
Oszillatoren, die Lichtpulse mit einer Dauer von weniger als einer Femtosekunde und einer Energie von mehr als 100 Nanojoule erzeugen, sind für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Neben der herkömmlichen Verwendung bei der Mikrobearbeitung von Materialien ergeben sich interessante Möglichkeiten im Rahmen physikalischer Experimente, mit denen unerforschte Bereiche wie beispielsweise die lasergestützte Ionenstrahlbeschleunigung untersucht werden kann. Die Pulse, die mit konventionellen Festkörperoszillatoren basierend auf der Kerr-Linsen-Modenkopplung erzeugt werden, erfordern die Kombination mit einem Verstärkersystem um die gewünschte Pulsenergie von einigen wenigen Mikrojoule zu erreichen. Der hierbei entstehenden störenden Lichtemission wurde während des SHARP-Projekts durch Anwendung eines alternativen Ansatzes zur Pulsauskopplung begegnet. Diese Emission, die sogenannte verstärkte spontane Emission (ASE, Amplified Spontaneous Emission), muss so gering wie möglich sein, da sie die Hauptursache für Änderungen der Targeteigenschaften vor dem Auftreffen des eigentlichen Laserpulses ist. Bisher wurden zur Erhöhung der Energie der Laserpulse akustooptische Modulatoren verwendet. Hiermit war eine Steigerung der Pulsenergie um einige Größenordnungen möglich, allerdings ging dies zu Lasten der Wiederholrate des Oszillators. Die Wissenschaftler am Laboratoire d'Optique Appliquée in Frankreich konnten zeigen, dass eine Steigerung der Effizienz bei der Pulsauskopplung durch Verwendung von Pockelszellen möglich ist. Ist das aktive Medium im Laserresonator mit Energie gesättigt, werden die Pockelszellen aktiviert und das Licht wird aus dem Resonator ausgekoppelt. Auf diese Weise erfolgt die Erzeugung eines ultrakurzen Pulses. Mit diesem elektrooptischen System zur Pulsauskopplung kann die Pulsenergie das bestehende Limit von 30 Nanojoule überschreiten, welches die kritische Energie für akustooptische Systeme bei der Pulsauskopplung darstellt. Solche ausgekoppelten Pulse mit einer Energie, die 10 bis 100 Mal höher ist und dabei, was von besonderer Wichtigkeit ist, die gewünschte Pulsdauer erreichen, könnten als Seed-Pulse für den Verstärker von Hochleistungs-Lasersystemen geeignet sein. Hierdurch würde, zur Erzielung einer identischen Leistung, eine geringere optische Verstärkung ausreichen, zudem würde der Umfang der verstärkten spontanen Emission verringert werden. Die Partner des SHARP-Projekts befürworten die Durchführung weiterer Forschungsarbeiten, bevor Instabilitäten aufgrund des Vorhandenseins von exzessiven Kerr-Nichtlinearitäten behandelt werden.
