Ultrakurzpulslaser

Ultrakurzpulslaser sind Laser, die Lichtpulse mit extrem kurzen Dauern erzeugen. Typische Pulsdauern liegen im Bereich von wenigen Femtosekunden (10^-15 s); in spezialisierten Systemen sind auch Attosekunden-Impulse erreichbar. Die Pulsdauer wird durch breitbandige Spektren und geeignete Verstärkungs- und Kompressionsstufen erreicht. Ein verbreiteter Aufbau verwendet Chirped-Pulse Amplification (CPA): Der Impuls wird zunächst gedehnt, dann in einem Verstärker verstärkt und anschließend komprimiert, so dass kurze Pulse mit hohen Spitzenleistungen entstehen.

Zu den gängigen Lasertypen gehören Ti:Sapphire-Systeme mit Zentrum um 800 nm, Faserlaser-Systeme im nahen Infrarot sowie Systeme auf Basis optischer Parametrischer Amplifikation (OPA). CPA-Ansätze ermöglichen Pulsdauern im Bereich von etwa 10 bis 100 fs, und in fortgeschrittenen Systemen kommt CEP-Stabilisierung hinzu, die für Attosekunden-Experimente relevant ist.

Anwendungen ultrakurzer Pulse umfassen die Zeitaufklärung chemischer Reaktionen (Femtochemie), Ultrafast-Spektroskopie, multiphotonische Mikroskopie, Mikrobearbeitung und Oberflächenmodifikation. In der Grundlagenforschung ermöglichen Ultrakurzpulslaser die Untersuchung und Kontrolle von Prozessen auf Zeitskalen von wenigen Femtosekunden bis Attosekunden; in der Technik finden sie Einsatz in präzisen Materialbearbeitungen mit geringem Wärmeeinfluss. Die Technologie erfordert Sicherheitsvorkehrungen und eine präzise Abstimmung von Stabilität, Wiederholungsrate und CEP-Phasenstabilität.