UltrakurzpulsLasern

UltrakurzpulsLasern sind Laser, die Lichtpulse mit extrem kurzen Dauern erzeugen, typischerweise im Bereich von wenigen Femtosekunden bis zu einigen Picosekunden. Die kurzen Pulse ermöglichen sehr hohe Spitzenleistungen und zeitlich stark begrenzte Wechselwirkungen mit Materie, was sie besonders geeignet macht für präzise Materialbearbeitung, Spektroskopie und biomedical Anwendungen.

Die Pulsbildung erfolgt überwiegend durch Mode-Locking, einem Prozess, der die Phasen der Lasermoden synchronisiert, um regelmäßige Pulse zu erzeugen. Dabei kommen Techniken wie passives Mode-Locking mit saturablen Absorbern oder Kerr-Lens-Mode-Locking zum Einsatz. In vielen Systemen wird außerdem Chirped Pulse Amplification (CPA) verwendet: Der Pulse wird gedehnt, anschließend verstärkt und schließlich komprimiert, um hohe Energie bei ultrakurzer Dauer zu realisieren, ohne das Medium zu überlasten.

Typische Verstärkersysteme nutzen Medien wie Ti:Sapphire, Nd:YAG oder Erbium-Faserlasern. Ti:Sapphire-Laser liefern häufig Sub-100-Femtosekunden-Pulse rund um 800 Nanometer; Faserlaser-Systeme decken nahes bis mittleres Infrarot ab. Die Pulsweiten, Breite und Dispersion müssen sorgfältig gemanagt werden, um nahe am Fourier-Limit zu bleiben.

Anwendungen umfassen Mikrobearbeitung und präzise Materialbearbeitung, ophthalmologische Eingriffe mit Femtosekundenlasern, biomedizinische Bildgebung (etwa Zwei-Photonen-Mikroskopie), Spektroskopie und nichtlineare Optik. In der Grundlagenforschung ermöglichen UltrakurzpulsLasern die Erzeugung höherer Harmonischer und Attosekunden-Pulsationen.

Zusammenfassend stellen UltrakurzpulsLasern leistungsstarke Werkzeuge für zeitlich hochauflösende Experimente und feine Materialbearbeitung dar, deren Leistungsfähigkeit stark von Dispersion, Modenkopplung und Pulsformen abhängt.