Regenerativer Verstärker

Unter einem regenerativen Verstärker versteht man eine spezielle Bauform eines optischen Verstärkers, der bei ultrakurzen Laser-Pulsen (im Piko- bis Femtosekunden-Bereich) große Leistungszunahmen ermöglicht. Durch mehrfache Durchgänge des ursprünglich schwachen Pulses (wenige Nanojoule) durch das Verstärkermedium (z. B. ein Ti:Sa-Kristall) können Verstärkungsfaktoren von bis zu 10⁶ erreicht werden.

Prinzipieller Aufbau

Die zu verstärkenden Pulse kommen aus einem modengeschalteten Laser (oft als Oszillator bezeichnet) mit mehreren Megahertz Repetitionsrate. Von diesen werden dann nur wenige tausend verstärkt, da die Pumplaser, die die Besetzungsinversion im Verstärkerkristall erzeugen, nicht schnell genug Leistung nachliefern können.

Um die Pulse die sich in einem Abstand von wenigen Nanosekunden folgen aus dem Pulszug auszuschneiden werden oft Pockels-Zellen verwendet. Durch den dabei genutzten elektro-optischen Effekt wird die Polarisationsrichtung des Pulses so gedreht, dass er in den Resonator des Verstärkers eingekoppelt wird.

Der Puls räumt nun bei jedem Durchlauf durch den Kristall einen Teil der Besetzungsinversion ab und wird dabei verstärkt. Ab einer gewissen Leistung findet keine Verstärkung mehr statt und der Puls wird wieder aus dem Resonator ausgekoppelt.

Um Schäden an den Komponenten des Verstärkers zu vermeiden wird der Puls vor dem einkoppeln zeitlich gestreckt (sog. chirped-pulse amplification) und nach dem auskoppeln wieder gestaucht.

Weblinks

• Regenerative Amplifiers. Encyclopedia of Laser Physics and Technology. Abgerufen am 25. September 2010.