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Für viele Anwendungen in der Lasertechnik z.B. in der Medizin, Molekülspektroskopie oder Materialbearbeitung werden Laser mit kurzen Impulsen und hoher Intensität benötigt. Die meisten Laser werden für diese Anwendungen auf Basis der Chirped Pulse Amplification (CPA) Methode hergestellt.
Mit Hilfe von CPA können Pulsspitzenleistungen im Petawatt-Bereich (1015 W) erreicht werden. Die Laserstrahlquellen können solche hohen Leistungen nicht direkt erzeugen, da normalerweise die Verstärkermedien des Lasers durch zerstört werden könnten. Daher werden Laserpulse außerhalb des Resonators in einem Verstärker zeitlich gestreckt, wodurch sich ihre Energiedichte verringert.
Nach der Verstärkung werden sie komprimiert und mit der dann höheren Leistungsdichte eingesetzt. Mit CPA konnten Laser mit Intensitäten von bis zu 1022 W/cm² bei einer Pulslänge von einigen Femtosekunden aufgebaut werden. Je kürzer ein Lichtpuls ist, desto breiter ist das Spektrum der enthaltenen Frequenzen.
Optische Komponenten wie z.B. Gitter brechen oder verzögern Licht unterschiedlicher Frequenz. Durch Anordnung dieser optischen Komponenten, lassen sich die unterschiedlichen Frequenzanteile des Laserpulses unterschiedlich verzögern und den Puls spektral auseinanderziehen und wieder komprimieren. Der Gesamtpuls wird dadurch verlängert und die Pulsspitzenleistung entsprechend gesenkt. Die Intensität kann dann durch Verstärkung wieder bis unterhalb des Einflusses nichtlinearer optischer Effekte im Verstärkermedium erhöht werden. | |
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