Hohe Intensitäten

Die Erzeugung hoher Intensitäten erfordert hohe Energien, kurze Pulsdauern und extrem gute Strahleigenschaften. Hier bieten UV-Lasersysteme gegenüber langwelligen Quellen den entscheidenden Vorteil, dass ihre Strahlung sich deutlich besser fokussieren lässt (Fokusfläche ~ λ²).

UV-Hochleistungssysteme basieren auf Excimermodulen, die zur Verstärkung frequenzkonvertierter Strahlung aus herkömmlichen Kurzpulslasern eingesetzt werden. Ein zusätzlicher Vorteil der Excimerverstärker ist die, durch die niedrige Materialdichte des gasförmigen aktiven Mediums bedingte, Vermeidung unerwünschter Nichtlinearitäten, die für hervorragende Strahleigenschaften sorgt.

Um den hohen Anforderungen gerecht zu werden, wurde ein „twin-tube“ Excimer-Modul zur Verstärkung der Eingabepulse bei 248,5 nm entwickelt. Dieser Aufbau, ausgerüstet mit zwei Verstärker-Kanälen, ermöglicht die Reduzierung der ASE (amplified spontaneous emission) durch die Verwendung eines Raumfilters zwischen den Verstärkungsstufen. Zudem werden die zeitlichen und spektralen Eigenschaften des Pulses im Bereich niedriger Energie durch einen Pulskompressor kontrolliert. Mit einem derart aufgebauten System können Pulsenergien von bis zu 50 mJ bei einer Pulsdauer von 250 fs erzielt werden. Gleichzeitig bleibt eine nahezu beugungs­begrenzte Strahlqualität erhalten, was die Erzeugung eines Fokusdurchmessers von 1 µm und einer Spitzenintensität von > 10¹⁹ W/cm² ermöglicht (UV-Femtosekunden-Verstärker TwinAmp)

Abbildung 1: Optische Anordnung des UV-Kurzpulsverstärkersystems