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AT527337A1 - Device and method for manipulating pulsed laser radiation - Google Patents

Device and method for manipulating pulsed laser radiation Download PDF

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AT527337A1
AT527337A1 ATA50501/2023A AT505012023A AT527337A1 AT 527337 A1 AT527337 A1 AT 527337A1 AT 505012023 A AT505012023 A AT 505012023A AT 527337 A1 AT527337 A1 AT 527337A1
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AT
Austria
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pulsed laser
laser radiation
optical path
frequency components
dispersive elements
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ATA50501/2023A
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German (de)
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AT527337B1 (en
Inventor
Baltuska Andrius
A Carpeggiani Paolo
Imani Aref
Original Assignee
Univ Wien Tech
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Publication date
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Priority to PCT/AT2024/060242 priority patent/WO2024259468A1/en
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Abstract

Verfahren zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung (2) aufweisend die Schritte: - Bereitstellen gepulster Laserstrahlung (2); - räumliches Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) in einem ersten vorbestimmten Ausmaß in eine Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung (2); - Führen der im ersten vorbestimmten Ausmaß räumlich separierten gepulsten Laserstrahlung (2) zu einer Mehrfachdurch- gangsgaszelle (8); - Erhöhen der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung (2) in der Mehrfachdurchgangsgaszelle (8) zur zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung (2). Weiters eine entsprechende Vorrichtung (1).Method for manipulating pulsed laser radiation (2), comprising the steps of: - providing pulsed laser radiation (2); - spatially separating the frequency components of the pulsed laser radiation (2) to a first predetermined extent in a direction perpendicular to a propagation direction of the pulsed laser radiation (2); - guiding the pulsed laser radiation (2) spatially separated to the first predetermined extent to a multiple-pass gas cell (8); - increasing the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation (2) in the multiple-pass gas cell (8) for temporal pulse compression of the pulsed laser radiation (2). Furthermore, a corresponding device (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum The invention relates to a device and a method for

Manipulieren von gepulster Laserstrahlung. Manipulating pulsed laser radiation.

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden Hohlkernfasern (HCF) für die Pulskompression verwendet, da sie eine spektrale Verbreiterung bewirken und eine Wellenleitergeometrie aufweisen, mit der die Länge der nichtlinearen optischen Wechselwirkung bei vernachlässigbarer Dispersion auf mehrere Meter verlängert werden kann. Mehrfachdurchgangsgaszellen (Multipass-Gaszelle (MPC)) haben sich jedoch als praktische Alternative zu HCF erwiesen, um eine spektrale Verbreiterung durch Selbstphasenmodulation (SPM) in Gasen zu bewirken. Im Vergleich zu HCF bieten MPC kompaktere Aufbauten und weniger anspruchsvolle Einschränkungen in Bezug auf die Stabilität der Strahlausrichtung. Dennoch leiden beide Lösungen unter einer ungünstigen räumlichen Skalierung der Auf-Over the last two decades, hollow core fibers (HCF) have been used for pulse compression because they provide spectral broadening and have a waveguide geometry that allows the length of the nonlinear optical interaction to be extended to several meters with negligible dispersion. However, multipass gas cells (MPCs) have emerged as a practical alternative to HCFs to provide spectral broadening by self-phase modulation (SPM) in gases. Compared to HCFs, MPCs offer more compact setups and less demanding constraints on beam alignment stability. Nevertheless, both solutions suffer from unfavorable spatial scaling of the setup.

bauten, wenn Pulse mit höheren Energien behandelt werden. structures when pulses with higher energies are treated.

Die externe Pulskompression mit Hilfe einer MPC ist eine äußerst leistungsfähige Technik zur Verkürzung der Dauer von Sub-psLaserpulsen (vgl. M. Hanna, X. Delen, L. Lavenu, F. Guichard, Y. Zaouter, F. Druon, und Patrick Georges, "Nonlinear temporal compression in multipass cells: theory" J. Opt. Soc. Am. B 34, 1340-1347 (2017)). Trotz ihres enormen Erfolgs und ihrer Vielseitigkeit steht die MPC-Methode vor der Herausforderung, mit hoher Energie umzugehen, da eine ungünstige geometrische Skalierung eine rasche Vergrößerung des Abstands zwischen den Hohlspiegeln und der entsprechenden Größe der Vakuumkammer erfordert. External pulse compression using MPC is an extremely powerful technique to shorten the duration of sub-ps laser pulses (see M. Hanna, X. Delen, L. Lavenu, F. Guichard, Y. Zaouter, F. Druon, and Patrick Georges, "Nonlinear temporal compression in multipass cells: theory" J. Opt. Soc. Am. B 34, 1340-1347 (2017)). Despite its enormous success and versatility, the MPC method faces the challenge of dealing with high energy because of unfavorable geometric scaling requiring a rapid increase in the distance between the concave mirrors and the corresponding size of the vacuum chamber.

Zwei Materialparameter - die Ionisationsschwelle des als Selbstphasenmodulation- (SPM-)Medium verwendeten Gases (typischerweise Ar für höhere Pulsenergien) und die Zerstörungsschwelle der dielektrischen Beschichtung auf den Zellenspiegeln - bestimmen die Längenskalierung der MPC in Abhängigkeit von der Pulsenergie. Während die Stärke der SPM durch Einstellung des Edelgasdrucks kontrolliert werden kann, gilt dies nicht für die Plasmaverluste. Letztere können nur durch eine ausreichend große Strahltaille unterdrückt werden, um die Spitzenintensität des Pulses auf einem sicheren niedrigen Niveau zu halten. Wegen der losen Fo-Two material parameters - the ionization threshold of the gas used as self-phase modulation (SPM) medium (typically Ar for higher pulse energies) and the destruction threshold of the dielectric coating on the cell mirrors - determine the length scaling of the MPC as a function of the pulse energy. While the strength of the SPM can be controlled by adjusting the noble gas pressure, this does not apply to the plasma losses. The latter can only be suppressed by a sufficiently large beam waist to keep the peak intensity of the pulse at a safely low level. Due to the loose fo-

kussierung ist eine lange Propagationsdistanz zum Spiegel erfor-cussing requires a long propagation distance to the mirror.

derlich, um die Strahlgröße zu vergrößern und die Fluenz auf ein sicheres Niveau zu senken, das bei den derzeit verfügbaren Beschichtungen bei -0,5-0,6 J/cm“* für sub-ps-Pulse liegt. In M. Kaumanns, D. Kormin, T. Nubbemeyer, V. Pervak, und S. Karsch, "Spectral broadening of 112 mJ, 1.3 ps pulses at 5 kHz in a LG10 multipass cell with compressibility to 37 fs" Opt. Lett. 46, 929-932 (2021) wurde ein Versuch unternommen, die Fluenz zu reduzieren, indem die grundlegende räumliche Mode des Laserstrahls in eine Mode höherer Ordnung umgewandelt wurde, die eine deut-necessary to increase the beam size and reduce the fluence to a safe level, which is -0.5-0.6 J/cm2* for sub-ps pulses with the currently available coatings. In M. Kaumanns, D. Kormin, T. Nubbemeyer, V. Pervak, and S. Karsch, "Spectral broadening of 112 mJ, 1.3 ps pulses at 5 kHz in a LG10 multipass cell with compressibility to 37 fs" Opt. Lett. 46, 929-932 (2021), an attempt was made to reduce the fluence by converting the fundamental spatial mode of the laser beam into a higher order mode that has a significant

lich größere Spotgröße ermöglicht. enables a significantly larger spot size.

MPC sind also in der Pulsenergie und der entsprechenden Pulsintensität aufgrund der Zerstörungsschwelle der Optik und der Ionisationsgrenze des Gases in der Zelle begrenzt. Folglich erfordert die Energieskalierung der Laserpulse auch eine räumliche Skalierung der MPC, d. h. für höhere Pulsenergien werden größere MPC benötigt. MPCs are therefore limited in terms of pulse energy and the corresponding pulse intensity due to the destruction threshold of the optics and the ionization limit of the gas in the cell. Consequently, the energy scaling of the laser pulses also requires a spatial scaling of the MPC, i.e. larger MPCs are required for higher pulse energies.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen oder mehrere der Nachteile des Stands der Technik zu lindern oder zu beseitigen. Insbesondere liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bereitstellung gepulster Laserstrahlung, bevorzugt zur Pulskompression insbesondere bei der Verstärkung gechirpter Pulse (Chirped Pulse Amplification, CPA) und/oder zur CPA, vorzuschlagen, die höhere Pulsenergien erlau-The object of the invention is to alleviate or eliminate one or more of the disadvantages of the prior art. In particular, the object of the invention is to propose a device and a method for providing pulsed laser radiation, preferably for pulse compression, in particular for the amplification of chirped pulses (Chirped Pulse Amplification, CPA) and/or for CPA, which allow higher pulse energies.

ben und/oder eine geringere Größe des MPCs ermöglichen. and/or allow a smaller size of the MPC.

Die wird gelöst durch ein Verfahren zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung aufweisend die Schritte: This is achieved by a method for manipulating pulsed laser radiation comprising the steps:

- Bereitstellen gepulster Laserstrahlung; - Providing pulsed laser radiation;

- räumliches Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung in einem ersten vorbestimmten Ausmaß in eine Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung; - spatially separating the frequency components of the pulsed laser radiation to a first predetermined extent in a direction perpendicular to a propagation direction of the pulsed laser radiation;

- Führen der im ersten vorbestimmten Ausmaß räumlich separierten gepulsten Laserstrahlung zu einer Mehrfachdurchgangsgaszelle; - guiding the pulsed laser radiation spatially separated to the first predetermined extent to a multi-pass gas cell;

- Erhöhen der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung in der Mehrfachdurchgangsgaszelle zur zeitlichen Puls-- Increasing the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation in the multi-pass gas cell for temporal pulse

kompression der gepulsten Laserstrahlung. compression of the pulsed laser radiation.

- eine Vorrichtung zum Bereitstellen gepulster Laserstrahlung; - a device for providing pulsed laser radiation;

- ein Separationselement zum räumlichen Separieren der Frequenzen der gepulsten Laserstrahlung in einem ersten vorbestimmten Ausmaß in eine Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung; - a separation element for spatially separating the frequencies of the pulsed laser radiation to a first predetermined extent in a direction perpendicular to a propagation direction of the pulsed laser radiation;

- eine Mehrfachdurchgangsgaszelle zur Erhöhung der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung zur zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung, wobei die Mehrfachdurchgangszelle im optischen Pfad der gepulsten Laserstrahlung - a multiple-pass gas cell for increasing the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation for temporal pulse compression of the pulsed laser radiation, wherein the multiple-pass cell is arranged in the optical path of the pulsed laser radiation

hinter dem Separationselement angeordnet ist. is arranged behind the separation element.

Wenn die Energie des Laserpulses erhöht wird, überschreitet die Intensität im Laserfokus die Schwelle des optimalen Bereichs. Um den Anstieg der Intensität bei gleichzeitiger Erhöhung der Energie zu vermeiden, ist es erforderlich, die Größe des Laserfokus zu erhöhen. I=E/ (A*7), When the energy of the laser pulse is increased, the intensity in the laser focus exceeds the threshold of the optimal range. To avoid the increase in intensity with a simultaneous increase in energy, it is necessary to increase the size of the laser focus. I=E/ (A*7),

mit I=Intensität, E=Laserpulsenergie, A=Fläche des Laserfokus, i=Laserpulsdauer. Die Größe des Laserfokus r [r « f/a, r=Radius des Laserfokus, f=Abstand des Fokus, a=Radius des Laserspots auf dem Spiegel] kann in der MPC vergrößert werden: with I=intensity, E=laser pulse energy, A=area of the laser focus, i=laser pulse duration. The size of the laser focus r [r « f/a, r=radius of the laser focus, f=distance of the focus, a=radius of the laser spot on the mirror] can be increased in the MPC:

- durch Verkleinerung der Größe (a) des Lasers auf den Spiegeln => begrenzt durch Laserschäden auf den Spiegeln - by reducing the size (a) of the laser on the mirrors => limited by laser damage on the mirrors

- durch Vergrößerung des Abstands (£f) zwischen den Spiegeln und dem Fokus => begrenzt durch die Beschränkungen für die maxi-- by increasing the distance (£f) between the mirrors and the focus => limited by the restrictions for the maximum

mal zulässige Größe der MPC. times the permissible size of the MPC.

Durch das räumliche Separieren vor dem Zuführen zur Mehrfachdurchgangsgaszelle wird die Größe des kollimierten Strahls in der Mehrfachdurchgangsgaszelle (insbesondere an den Spiegeln der Mehrfachdurchgangsgaszelle) erhöht. Gleichzeitig bleibt die GröRe des Strahls im Fokus erhalten. Bemerkenswert ist, dass die Intensität auf den Spiegeln sogar noch schneller abnimmt als die Fluenz, da sich die effektive Pulsdauer auf den Spiegeln aufgrund des monochromatisierenden Effekts des räumlichen Chirpings By spatially separating the beam before feeding it to the multi-pass gas cell, the size of the collimated beam in the multi-pass gas cell (especially at the mirrors of the multi-pass gas cell) is increased. At the same time, the size of the beam in focus is maintained. It is noteworthy that the intensity on the mirrors decreases even faster than the fluence, since the effective pulse duration on the mirrors changes due to the monochromatizing effect of spatial chirping.

ändert. Dies ist insofern von Bedeutung, als sich der Schädi-This is important in that the damage

gungsmechanismus vorteilhafterweise von einem Lawinendominierten Effekt (für fs-Pulse) zu einem thermisch dominierten Effekt (>>ps) ändert, was die Verwendung höherer Fluenzen ermöglicht. Es wird also die Pulsdauer des kollimierten Strahls erhöht, wohingegen die ursprüngliche Pulsdauer beim Fokussieren des Strahls wiederhergestellt wird. Im Ergebnis ist es somit möglich, die Laserenergie in der Optik zu erhöhen, ohne die Eigenschaften des Laserpulses (Dauer) und des Strahls (Spotgröße) im Fokus zu ändern, wo die gewünschte spektrale Bandbreitenerhöhung normalerweise stattfindet. Durch die Reduktion der Fluenz auf den optischen Elementen der Mehrfachdurchgangsgaszelle wird das maximale Pulsenergielimit bspw. um einen Faktor von zwischen 1,4 und 2 bei feststehender Länge der Mehrfachdurchgangsgaszelle erhöht. Für eine feststehende Pulsenergie kann die Länge der Mehrfachdurchgangsgaszelle bspw. um einen Faktor von 1,4 bis 2 duction mechanism advantageously changes from an avalanche-dominated effect (for fs pulses) to a thermally dominated effect (>>ps), which enables the use of higher fluences. The pulse duration of the collimated beam is thus increased, whereas the original pulse duration is restored when the beam is focused. As a result, it is possible to increase the laser energy in the optics without changing the properties of the laser pulse (duration) and the beam (spot size) at the focus, where the desired spectral bandwidth increase normally takes place. By reducing the fluence on the optical elements of the multi-pass gas cell, the maximum pulse energy limit is increased, for example, by a factor of between 1.4 and 2 for a fixed length of the multi-pass gas cell. For a fixed pulse energy, the length of the multi-pass gas cell can be increased, for example, by a factor of 1.4 to 2

verringert werden. be reduced.

Unter zeitlichem Verbreitern wird zeitliches Strecken der Frequenzanteile verstanden, also das Einführen eines temporal chirps (synonym verwendet zu spectral chirps). Zeitliches Verbreitern bezeichnet den umgekehrten Prozess zur zeitlichen Kompression. Unter dem räumlichen Separieren wird das Einführen eines spatial chirps verstanden. Unter der Beugung in unterschiedliche Winkel wird das Einführen eines angular chirps verstanden. Bevorzugt wird das räumliche Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung im ersten vorbestimmten Ausmaß vor dem Führen der gepulsten Laserstrahlung zur MPC nicht rückgängig gemacht. Bevorzugt ist die gepulste Laserstrahlung beim Injizieren in die MPC gegenüber der ursprünglich bereitgestellten gepulsten Laserstrahlung um den Faktor verbreitert, um den die gepulste Laserstrahlung beim räumlichen Separieren im ersten vorbestimm-Temporal broadening is understood to mean temporal stretching of the frequency components, i.e. the introduction of a temporal chirp (used synonymously with spectral chirp). Temporal broadening refers to the reverse process of temporal compression. Spatial separation is understood to mean the introduction of a spatial chirp. Diffraction into different angles is understood to mean the introduction of an angular chirp. Preferably, the spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation is not reversed in the first predetermined extent before the pulsed laser radiation is guided to the MPC. Preferably, the pulsed laser radiation is broadened when injected into the MPC compared to the originally provided pulsed laser radiation by the factor by which the pulsed laser radiation was broadened during spatial separation in the first predetermined extent.

ten Ausmaß verbreitert wurde. was widened to a considerable extent.

Die Mehrfachdurchgangsgaszelle ist insbesondere mit einem Füllgas, beispielsweise Argon, gefüllt, das eine optische Nichtlinearität aufweist. Die Mehrfachdurchgangsgaszelle enthält insbesondere ein Medium mit nichtlinearen optischen Eigenschaften, in dem die gepulste Laserstrahlung durch Selbstphasenmodulation eine nichtlineare Phase erhalten. Die MPC weist bevorzugt zumin-The multiple-pass gas cell is in particular filled with a filling gas, for example argon, which has an optical non-linearity. The multiple-pass gas cell contains in particular a medium with non-linear optical properties in which the pulsed laser radiation is given a non-linear phase by self-phase modulation. The MPC preferably has at least

dest zwei Spiegelelemente auf, zwischen denen die gepulste La-at least two mirror elements between which the pulsed charge

serstrahlung mehrfach reflektiert wird. Insbesondere weist die Mehrfachdurchgangsgaszelle zwei gegenüberliegende Spiegel auf, die einen konzentrischen Resonator ausbilden, der mehrfach von der gepulsten Laserstrahlung durchlaufen wird. Bevorzugt ist das nichtlineare Medium, insbesondere Argon, zwischen den Spiegeln vorgesehen. Es können selbstverständlich auch mehrere nichtlineare Elemente als nichtlineares Medium zwischen den Spiegeln angeordnet sein. Die gepulste Laserstrahlung wird insbesondere in die Mehrfachdurchgangszelle injiziert. Die MPC weist vorzugsweise zwei sphärische Spiegel auf, insbesondere solche mit niedri-radiation is reflected several times. In particular, the multiple-pass gas cell has two opposing mirrors that form a concentric resonator through which the pulsed laser radiation passes several times. Preferably, the non-linear medium, in particular argon, is provided between the mirrors. Of course, several non-linear elements can also be arranged as a non-linear medium between the mirrors. The pulsed laser radiation is injected in particular into the multiple-pass cell. The MPC preferably has two spherical mirrors, in particular those with low

ger Dispersion (z.B. Optoman). ger dispersion (e.g. Optoman).

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Laserstrahlungsquelle zur Bereitstellung der gepulsten Laserstrahlung auf. Die gepulste Laserstrahlung sind insbesondere Ultrakurzpulsfolgen. Die (ursprünglich (d.h. vor Durchführung der restlichen Schritte des Verfahrens), insbesondere von der Laserstrahlungsquelle) bereitgestellte gepulste Laserstrahlung umfasst Laserpulse mit Pulsenergien im Bereich von 0,5 mJ bis 25 mJ, bevorzugt 1 mJ bis 14 mJ, insbesondere mit 2,5 mJ, und Pulsdauern im Bereich von 10 fs Preferably, the device has a laser radiation source for providing the pulsed laser radiation. The pulsed laser radiation is in particular ultrashort pulse sequences. The pulsed laser radiation (originally provided (i.e. before carrying out the remaining steps of the method), in particular by the laser radiation source) comprises laser pulses with pulse energies in the range of 0.5 mJ to 25 mJ, preferably 1 mJ to 14 mJ, in particular 2.5 mJ, and pulse durations in the range of 10 fs

bis 5 ps, bevorzugt 100 £fs bis 500 fs, insbesondere von 250 fs. to 5 ps, preferably 100 £fs to 500 fs, especially from 250 fs.

Das Ausmaß der Verbreiterung bezeichnet insbesondere den Faktor zwischen der Strahlentaille vor der Verbreiterung und nach der Verbreiterung (in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung). Es ist vorteilhaft, wenn beim räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung im ersten vorbestimmten Ausmaß eine Verbreiterung der gepulste Laserstrahlung in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung auf zumindest das 1,5-Fache, bevorzugt zumindest das Doppelte, besonders bevorzugt zumindest das 3-Fache, erfolgt. The extent of the broadening refers in particular to the factor between the beam waist before the broadening and after the broadening (in the direction perpendicular to the direction of propagation). It is advantageous if, during spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation in the first predetermined extent, a broadening of the pulsed laser radiation in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation takes place to at least 1.5 times, preferably at least twice, particularly preferably at least 3 times.

Vorzugsweise weist das Verfahren den folgenden Schritt, der vor dem Erhöhen der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung in der Mehrfachdurchgangsgaszelle durchgeführt wird (und vor dem Führen der im ersten vorbestimmten Ausmaß räumlich separierten gepulsten Laserstrahlung zu einer Mehrfachdurchgangsgaszelle), auf: Preferably, the method comprises the following step, which is performed before increasing the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation in the multi-pass gas cell (and before directing the pulsed laser radiation spatially separated to the first predetermined extent to a multi-pass gas cell):

- zeitliche Pulskompression (der Frequenzanteile) der ge-- temporal pulse compression (of the frequency components) of the

pulsten Laserstrahlung in einer Dispersionsanordnung, die zumindest zwei dispersive Elemente, insbesondere optische Gitter, aufweist, die dazu eingerichtet sind, ein räumliches Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung um ein zweites vorbestimmtes Ausmaß zu bewirken und nach einer Propagation über eine frequenzabhängig unterschiedliche optische Pfadlänge ein Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung entsprechend dem zweiten Ausmaß zu bewirken, sodass eine zeitliche Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung bewirkt wird. Dabei kann es sich um eine zeitliche Pulskompression handeln, wie diese bei der CPA durchgeführt wird. Vorzugsweise wird ein kollimierter, lateral expandierter (verbreiterter) Strahl erhalten, indem die Symmetrie zwischen einem eingehenden und einem ausgehenden Durchlauf der Dispersionsanordnung, insbesondere der zumindest zwei dispersiven Elemente, gebrochen wird. Es ist vorteilhaft, wenn beim räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung im zweiten vorbestimmten Ausmaß eine Verbreiterung der gepulste Laserstrahlung in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung auf zumindest das 1,5-Fache, bevorzugt zumindest das Doppelte, besonders bevorzugt zumindest das 3-Fache, erfolgt. Vorzugsweise erfolgt beim räumlichen Zusammenführen zumindest eine entsprechende Verschmälerung. Es ist vorteilhaft, wenn beim räumlichen Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung im zweiten vorbestimmten Ausmaß eine Verschmälerung der gepulste Laserstrahlung in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung auf gleich oder weniger als das 2/3-Fache, bevorzugt gleich oder weniger als das Halbe, besonders bevorzugt gleich oder weniger als das 1/3-Fache, erfolgt. Insbesondere werden beim räumlichen Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung im zweiten vorbestimmten Ausmaß die ursprüngliche Spotgröße und die ursprüngliche Überlappung der verschiedenen Frequenzanteile wiederhergestellt. pulsed laser radiation in a dispersion arrangement which has at least two dispersive elements, in particular optical gratings, which are designed to spatially separate the frequency components of the pulsed laser radiation by a second predetermined amount and, after propagation over an optical path length which differs depending on the frequency, to combine the frequency components of the pulsed laser radiation according to the second amount, so that a temporal pulse compression of the pulsed laser radiation is effected. This can be a temporal pulse compression as carried out in CPA. Preferably, a collimated, laterally expanded (broadened) beam is obtained by breaking the symmetry between an incoming and an outgoing pass through the dispersion arrangement, in particular the at least two dispersive elements. It is advantageous if, during spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation to the second predetermined extent, the pulsed laser radiation is widened in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation to at least 1.5 times, preferably at least twice, particularly preferably at least 3 times. Preferably, during spatial merging, at least a corresponding narrowing occurs. It is advantageous if, during spatial merging of the frequency components of the pulsed laser radiation to the second predetermined extent, the pulsed laser radiation is narrowed in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation to equal to or less than 2/3 times, preferably equal to or less than half, particularly preferably equal to or less than 1/3 times. In particular, during spatial merging of the frequency components of the pulsed laser radiation to the second predetermined extent, the original spot size and the original overlap of the different frequency components are restored.

Es ist vorteilhaft, wenn It is advantageous if

zum räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung um das zweite vorbestimmte Ausmaß mit einem ersten der zumindest zwei dispersiven Elemente die Frequenzanteile for spatially separating the frequency components of the pulsed laser radiation by the second predetermined amount with a first of the at least two dispersive elements, the frequency components

der gepulsten Laserstrahlung in unterschiedliche Winkel gebeugt the pulsed laser radiation is diffracted into different angles

werden und mit einem zweiten der zumindest zwei dispersiven Elemente die in unterschiedliche Winkel gebeugten Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung kollimiert werden; und and with a second of the at least two dispersive elements the frequency components of the pulsed laser radiation diffracted at different angles are collimated; and

zum räumlichen Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung entsprechend dem zweiten Ausmaß mit dem zweiten der zumindest zwei dispersiven Elemente die Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung in unterschiedliche Winkel gebeugt werden und mit dem ersten der zumindest zwei dispersiven Elemente die in unterschiedliche Winkel gebeugten Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung kollimiert werden. Die Dispersionsanordnung kann einen Treacy-Paar-Kompressor (gg£f. zusätzlich for spatially combining the frequency components of the pulsed laser radiation according to the second dimension, the frequency components of the pulsed laser radiation are diffracted into different angles with the second of the at least two dispersive elements and the frequency components of the pulsed laser radiation diffracted into different angles are collimated with the first of the at least two dispersive elements. The dispersion arrangement can comprise a Treacy pair compressor (if necessary additionally

mit einem Separationselement, s.u.) aufweisen. with a separation element, see below).

Es ist vorteilhaft, wenn das räumliche Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung in dem ersten vorbestimmten Ausmaß in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung erfolgt, indem sich eine erste optische Pfadlänge der gepulsten Laserstrahlung zwischen dem ersten der zumindest zwei dispersiven Elemente und dem zweiten der zumindest zwei dispersiven Elemente beim räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung um das zweite vorbestimmte Ausmaß unterscheidet von einer zweiten optischen Pfadlänge der gepulsten Laserstrahlung zwischen dem zweiten der zumindest zwei dispersiven Elemente und dem ersten der zumindest zwei dispersiven Elemente beim räumlichen Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung entsprechend dem zweiten Ausmaß. Damit kann ein kontrolliertes Ausmaß It is advantageous if the spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation takes place to the first predetermined extent in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation in that a first optical path length of the pulsed laser radiation between the first of the at least two dispersive elements and the second of the at least two dispersive elements during spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation differs by the second predetermined extent from a second optical path length of the pulsed laser radiation between the second of the at least two dispersive elements and the first of the at least two dispersive elements during spatial merging of the frequency components of the pulsed laser radiation according to the second extent. This allows a controlled extent

an spatial chirp in den resultierenden Strahl eingeführt werden. a spatial chirp can be introduced into the resulting beam.

Es ist bevorzugt, wenn das räumliche Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung in dem ersten vorbestimmten Ausmaß in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung bei der zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung mit einem Separationselement in der Dispersionsanordnung bewirkt wird. Vorteilhafterweise können damit die bereits verfügbaren dispersiven Elemente zum Erzielen des spatial Chirps im ersten Ausmaß verwendet werden. Vorzugsweise wird das räumliche Separieren im ersten Ausmaß (im Unterschied zum räumlichen Separieren im zweiten Ausmaß, das der It is preferred if the spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation to the first predetermined extent in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation is effected during the temporal pulse compression of the pulsed laser radiation with a separation element in the dispersion arrangement. Advantageously, the already available dispersive elements can thus be used to achieve the spatial chirp to the first extent. Preferably, the spatial separation to the first extent (in contrast to the spatial separation to the second extent, which the

zeitlichen Pulskompression dient) nicht umgekehrt. Das Separati-temporal pulse compression) not the other way round. The separati-

onselement bewirkt dabei insbesondere den oben beschriebenen Un-onselement causes in particular the above-described un-

terschied in der optischen Pfadlänge. difference in the optical path length.

Es ist bevorzugt, wenn die gepulste Laserstrahlung in der Dispersionsanordnung mit einem Spiegel reflektiert wird, wobei die gepulste Laserstrahlung in der Dispersionsanordnung (von einem Eingang der Dispersionsordnung) entlang eines ersten optischen Pfads zum Spiegel propagiert wird und nach der Reflektion am Spiegel entlang eines zweiten optischen Pfads (zu einem Ausgang der Dispersionsordnung) propagiert wird, wobei die zumindest zwei dispersiven Elemente im ersten optischen Pfad und im zweiten optischen Pfad liegen, wobei das Separationselement nur im It is preferred if the pulsed laser radiation is reflected in the dispersion arrangement with a mirror, wherein the pulsed laser radiation is propagated in the dispersion arrangement (from an input of the dispersion order) along a first optical path to the mirror and, after reflection at the mirror, is propagated along a second optical path (to an output of the dispersion order), wherein the at least two dispersive elements are located in the first optical path and in the second optical path, wherein the separation element is only in the

ersten optischen Pfad oder nur im zweiten optischen Pfad Liegt. first optical path or only in the second optical path.

Es ist vorteilhaft, wenn das Separationselement vier Spiegel aufweist. Damit kann auf einfache Weise ein kontrolliertes Aus-It is advantageous if the separation element has four mirrors. This makes it easy to achieve a controlled

maß an spatial chirp bewirkt werden. degree of spatial chirp can be achieved.

Vorzugsweise ist das Verfahren ein Verfahren zur CPA. Vorzugsweise weist das Verfahren weiter die folgenden Schritte auf, die vor dem räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung im ersten vorbestimmten Ausmaß durchgeführt werden: Preferably, the method is a method for CPA. Preferably, the method further comprises the following steps, which are carried out before spatially separating the frequency components of the pulsed laser radiation to the first predetermined extent:

- zeitliches Verbreitern/Strecken der gepulsten Laserstrahlung (vorzugsweise im umgekehrten Ausmaß zur zeitlichen Pulskompression mit der Dispersionsanordnung) +; - temporal broadening/stretching of the pulsed laser radiation (preferably to the inverse extent of the temporal pulse compression with the dispersion arrangement) +;

- Verstärken der zeitlich verbreiterten gepulsten Laser-- Amplification of the temporally broadened pulsed laser

strahlung. radiation.

Bezugnehmend auf die Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn diese eine Dispersionsanordnung, bevorzugt einen GitterpaarPulskompressor, insbesondere einen Treacy-Paar-Pulskompressor, zur zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung mit zumindest zwei dispersiven Elementen, insbesondere optischen Gittern, aufweist. Die dispersiven Elemente sind insbesondere dazu eingerichtet, ein räumliches Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung um ein zweites vorbestimmtes Ausmaß zu bewirken und nach einer Propagation über eine frequenzabhängig unterschiedliche optische Pfadlänge ein Zusammenführen der With reference to the device, it is advantageous if it has a dispersion arrangement, preferably a grating pair pulse compressor, in particular a Treacy pair pulse compressor, for temporal pulse compression of the pulsed laser radiation with at least two dispersive elements, in particular optical gratings. The dispersive elements are in particular designed to spatially separate the frequency components of the pulsed laser radiation by a second predetermined amount and, after propagation over a frequency-dependently different optical path length, to combine the

Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung entsprechend dem Frequency components of the pulsed laser radiation according to the

zweiten Ausmaß zu bewirken, sodass eine zeitliche Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung bewirkt wird. Die dispersiven Elemente sind insbesondere dazu eingerichtet, dass zum räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung um das zweite vorbestimmte Ausmaß mit einem ersten der zumindest zwei dispersiven Elemente die Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung in unterschiedliche Winkel gebeugt werden und mit einem zweiten der zumindest zwei dispersiven Elemente die in unterschiedliche Winkel gebeugten Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung kollimiert werden; und second extent, so that a temporal pulse compression of the pulsed laser radiation is effected. The dispersive elements are in particular designed so that, in order to spatially separate the frequency components of the pulsed laser radiation by the second predetermined extent, the frequency components of the pulsed laser radiation are diffracted into different angles with a first of the at least two dispersive elements and the frequency components of the pulsed laser radiation diffracted into different angles are collimated with a second of the at least two dispersive elements; and

zum räumlichen Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung entsprechend dem zweiten Ausmaß mit dem zweiten der zumindest zwei dispersiven Elemente die Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung in unterschiedliche Winkel gebeugt werden und mit dem ersten der zumindest zwei dispersiven Elemente die in unterschiedliche Winkel gebeugten Frequenzantei-for spatially combining the frequency components of the pulsed laser radiation according to the second extent, the frequency components of the pulsed laser radiation are diffracted into different angles with the second of the at least two dispersive elements and the frequency components diffracted into different angles with the first of the at least two dispersive elements

le der gepulsten Laserstrahlung kollimiert werden. le of the pulsed laser radiation are collimated.

Es ist vorteilhaft, wenn die Dispersionsanordnung einen Spiegel aufweist, der angeordnet ist, sodass die gepulste Laserstrahlung in der Dispersionsanordnung entlang eines ersten optischen Pfads zum Spiegel propagiert wird und nach der Reflektion am Spiegel entlang eines zweiten optischen Pfads propagiert wird, wobei die zumindest zwei dispersiven Elemente im ersten optischen Pfad und im zweiten optischen Pfad liegen, wobei das Separationselement nur im ersten optischen Pfad oder nur im zweiten optischen Pfad It is advantageous if the dispersion arrangement has a mirror which is arranged so that the pulsed laser radiation in the dispersion arrangement is propagated along a first optical path to the mirror and, after reflection at the mirror, is propagated along a second optical path, wherein the at least two dispersive elements are located in the first optical path and in the second optical path, wherein the separation element is only in the first optical path or only in the second optical path

vorgesehen ist. is intended.

Es ist bevorzugt, wenn die Separationsvorrichtung vier Spiegel aufweist, die insbesondere eine Verlängerung des optischen Pfads It is preferred if the separation device has four mirrors, which in particular extend the optical path

erzielen. achieve.

Es ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung aufweist: It is advantageous if the device comprises:

- eine Verbreiterungsvorrichtung zum zeitlichen Verbreitern der gepulsten Laserstrahlung; - a broadening device for temporally broadening the pulsed laser radiation;

- eine Verstärkungsvorrichtung zur Verstärkung der zeitlich verbreiterten gepulsten Laserstrahlung; - an amplification device for amplifying the temporally broadened pulsed laser radiation;

wobei das Separationselement und die Mehrfachdurchgangszelle im optischen Pfad der gepulsten Laserstrahlung nach der Verbrei-wherein the separation element and the multi-pass cell are arranged in the optical path of the pulsed laser radiation after propagation

terungsvorrichtung und der Verstärkungsvorrichtung vorgesehen amplification device and the reinforcement device

sind. Die Verstärkungsvorrichtung kann eine oder mehrere Ver-The amplification device may comprise one or more

stärkungsstufen aufweisen. levels of strength.

Die Vorrichtung zum Bereitstellen gepulster Laserstrahlung kann eine Laserstrahlenquelle umfassen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zum Bereitstellen gepulster Laserstrahlung: die Laserstrahlenquelle, die Verbreiterungsvorrichtung, die Verstärkungsvorrichtung und optional die Dispersionsanordnung. Die MPC dient vorzugsweise als Postkompressor. Vorteilhafterweise tritt der Postkompressionseffekt (d.h. die spektrale Verbreiterung) haupt-The device for providing pulsed laser radiation can comprise a laser beam source. Preferably, the device for providing pulsed laser radiation comprises: the laser beam source, the broadening device, the amplification device and optionally the dispersion arrangement. The MPC preferably serves as a post-compressor. Advantageously, the post-compression effect (i.e. the spectral broadening) occurs mainly

sächlich im Laserfokus in der Mitte des Postkompressors auf. mainly in the laser focus in the center of the post-compressor.

Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Fig. 1 shows schematically a preferred embodiment of a

Vorrichtung zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung. Device for manipulating pulsed laser radiation.

Fig. 2 zeigt schematisch eine bevorzugt Ausführungsform einer Fig. 2 shows schematically a preferred embodiment of a

bekannten Dispersionsanordnung. known dispersion arrangement.

Fig. 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Dispersionsanordnung der Vorrichtung zum Manipulieren von ge-Fig. 3 shows schematically a preferred embodiment of a dispersion arrangement of the device for manipulating

pulster Laserstrahlung, mit einem Separationselement. pulsed laser radiation, with a separation element.

Fig. 4 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Mehrfachdurchgangsgaszelle der Vorrichtung zum Manipulieren von Fig. 4 shows schematically a preferred embodiment of a multi-pass gas cell of the device for manipulating

gepulster Laserstrahlung. pulsed laser radiation.

Fig. 5 zeigt die Fluenz und die Strahltaille in Abhängigkeit vom Fig. 5 shows the fluence and the beam waist depending on the

Ausmaß der räumlichen Separation. extent of spatial separation.

Fig. 6a zeigt die Spitzenleistung und Fig. 6b die Spotgröße am Fig. 6a shows the peak power and Fig. 6b the spot size at

Weg zum Fokus. Path to Focus.

Fig. 7a zeigt normierte Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge und Fig. 7b die normierte Intensität in Abhängigkeit Fig. 7a shows normalized intensity as a function of wavelength and Fig. 7b the normalized intensity as a function of

von der Pulsdauer. on the pulse duration.

Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung 2. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung 1 zur CPA einge-Fig. 1 shows schematically a preferred embodiment of a device 1 for manipulating pulsed laser radiation 2. In this embodiment, the device 1 is used for CPA.

richtet. Die Vorrichtung 1 weist eine Vorrichtung 3 zum Bereit-The device 1 has a device 3 for providing

stellen gepulster Laserstrahlung 2 auf, insbesondere eine Laserstrahlenquelle, auf. Die gepulste Laserstrahlung 2 wird zu einer Verbreiterungsvorrichtung 4 zum zeitlichen Strecken der gepulsten Laserstrahlung 2 geführt. Die zeitlich verbreiterte Laserstrahlung 2 wird wir in einer Verstärkungsvorrichtung 5 verstärkt. In einer Dispersionsanordnung 6 erfolgt die zeitliche Pulskompression der verstärkten gepulsten Laserstrahlung 2. Die Dispersionsanordnung 6 weist auch ein Separationselement 7 zum räumlichen Separieren der Frequenzen der gepulsten Laserstrahlung 2 in einem ersten vorbestimmten Ausmaß in eine Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung 2 auf. Alternativ kann das Separationselement 7 unabhängig (außerhalb) von der Dispersionsanordnung 6 vorgesehen sein. Die (wieder) zeitlich komprimierte, im ersten Ausmaß räumlich verbreiterte gepulste Laserstrahlung 2 wird zu einer Mehrfachdurchgangsgaszelle 8 geführt, die zur Erhöhung der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung 2 zur (weiteren) zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung 2 eingerichtet ist. Durch die räumliche Verbreiterung im ersten Ausmaß wird die Größe des kollimierten Strahls in der Mehrfachdurchgangsgaszelle 8 erhöht. Gleichzeitig bleibt die Größe des Strahls im Fokus der MPC 8 erhalten. Es wird die Pulsdauer des kollimierten Strahls erhöht, wohingegen die ursprüngliche Pulsdauer beim Fokussieren des Strahls wiederhergestellt wird. Im Ergebnis ist es somit möglich, die Laserenergie in der Optik zu erhöhen, ohne die Eigenschaften des Laserpulses (Dauer) und des set up pulsed laser radiation 2, in particular a laser beam source. The pulsed laser radiation 2 is guided to a widening device 4 for temporally stretching the pulsed laser radiation 2. The temporally widened laser radiation 2 is amplified in an amplification device 5. The temporal pulse compression of the amplified pulsed laser radiation 2 takes place in a dispersion arrangement 6. The dispersion arrangement 6 also has a separation element 7 for spatially separating the frequencies of the pulsed laser radiation 2 to a first predetermined extent in a direction perpendicular to a propagation direction of the pulsed laser radiation 2. Alternatively, the separation element 7 can be provided independently (outside) of the dispersion arrangement 6. The (again) temporally compressed, spatially broadened pulsed laser radiation 2 is guided to a multiple-pass gas cell 8, which is designed to increase the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation 2 for the (further) temporal pulse compression of the pulsed laser radiation 2. The spatial broadening in the first degree increases the size of the collimated beam in the multiple-pass gas cell 8. At the same time, the size of the beam in the focus of the MPC 8 is maintained. The pulse duration of the collimated beam is increased, whereas the original pulse duration is restored when the beam is focused. As a result, it is thus possible to increase the laser energy in the optics without changing the properties of the laser pulse (duration) and the

Strahls (Spotgröße) im Fokus zu ändern. beam (spot size) in focus.

Die Vorrichtung 1 kann auch lediglich die Vorrichtung 3 zum Bereitstellen der gepulsten Laserstrahlung 2, das Separationsele-The device 1 can also comprise only the device 3 for providing the pulsed laser radiation 2, the separation element

ment 7 und die Mehrfachdurchgangsgaszelle 8 aufweisen. element 7 and the multi-pass gas cell 8.

Fig. 2 zeigt schematisch eine bevorzugt Ausführungsform einer Fig. 2 shows schematically a preferred embodiment of a

bekannten Dispersionsanordnung 6, die auch bei der Vorrichtung 1 zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung 2 zur Anwendung known dispersion arrangement 6, which is also used in the device 1 for manipulating pulsed laser radiation 2

kommen kann (dies ist insbesondere bevorzugt, wenn die Dispersionsanordnung 6 und das Separationselement 7 getrennt ausgeführt sind). In dieser Ausführungsform ist der Dispersionsanordnung 6 insbesondere ein Treacy-Paar-Pulskompressor. Die Dispersionsan-can occur (this is particularly preferred if the dispersion arrangement 6 and the separation element 7 are designed separately). In this embodiment, the dispersion arrangement 6 is in particular a Treacy pair pulse compressor. The dispersion arrangement

ordnung 6 weist einen Eingangsspiegel IM, einen Mittelspiegel. Order 6 has an entrance mirror IM and a middle mirror.

RM und einen Ausgangsspiegel OM auf. Eine obere Ebene der Dispersionsanordnung 6, die einen ersten optischen Pfad 9 der gepulsten Laserstrahlung 2 in der Dispersionsanordnung 6 vom Eingangsspiegel IM zum Mittelspiegel RM darstellt, ist in Teilfigur (a) dargestellt. Eine untere Ebene der Dispersionsanordnung 6, die einen zweiten optischen Pfad 10 der gepulsten Laserstrahlung 2 in der Dispersionsanordnung 6 vom Mittelspiegel RM zum Aus-RM and an output mirror OM. An upper level of the dispersion arrangement 6, which represents a first optical path 9 of the pulsed laser radiation 2 in the dispersion arrangement 6 from the input mirror IM to the center mirror RM, is shown in part figure (a). A lower level of the dispersion arrangement 6, which represents a second optical path 10 of the pulsed laser radiation 2 in the dispersion arrangement 6 from the center mirror RM to the output

gangsspiegel OM darstellt, ist in Teilfigur (b) dargestellt. The image representing the input mirror OM is shown in sub-figure (b).

Die Dispersionsanordnung 6 weist ein erstes optisches Gitter G1 und ein zweites optisches Gitter G2 auf, die beide im ersten optischen Pfad 9 und im zweiten optischen Pfad 10 liegen. Die gepulste Laserstrahlung 2 wird über den Eingangsspiegel IM in die Dispersionsanordnung gekoppelt. Das erste optische Gitter Gl bewirkt eine Auffächerung der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 in unterschiedliche Winkel (angular chirp). Beispielhaft sind in Fig. 2 zwei Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 dargestellt, nämlich ein beispielhafter niederfrequenter (bspw. roter) Frequenzanteil als strichlierte Linie 2a und ein beispielhafter hochfrequenter (bspw. blauer) Frequenzanteil 2b als gepunktete Linie. Das zweite optische Gitter G2 bewirkt eine genau entgegengesetzte Zusammenfächerung der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 (angular chirp), sodass die gepulste Laserstrahlung 2 wieder kollimiert ist. Anschließend wird die gepulste Laserstrahlung 2 am Mittelspiegel RM zurückreflektiert, und verläuft anschließend entlang des zweiten optischen Pfades 10 in der unteren Ebene der Dispersionsanordnung 6. D.h., in Summe bewirken die beiden optischen Gitter Gl, G2 im ersten optischen Pfad 9 ein räumliches Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 um ein The dispersion arrangement 6 has a first optical grating G1 and a second optical grating G2, both of which lie in the first optical path 9 and the second optical path 10. The pulsed laser radiation 2 is coupled into the dispersion arrangement via the input mirror IM. The first optical grating G1 causes the frequency components of the pulsed laser radiation 2 to be fanned out at different angles (angular chirp). As an example, two frequency components of the pulsed laser radiation 2 are shown in Fig. 2, namely an exemplary low-frequency (e.g. red) frequency component as a dashed line 2a and an exemplary high-frequency (e.g. blue) frequency component 2b as a dotted line. The second optical grating G2 causes the frequency components of the pulsed laser radiation 2 to be fanned out in exactly the opposite direction (angular chirp), so that the pulsed laser radiation 2 is collimated again. The pulsed laser radiation 2 is then reflected back at the center mirror RM and then runs along the second optical path 10 in the lower plane of the dispersion arrangement 6. This means that in total the two optical gratings Gl, G2 in the first optical path 9 cause a spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation 2 by a

zweites vorbestimmtes Ausmaß (spatial chirp). second predetermined extent (spatial chirp).

Im zweiten optischen Pfad 10 wirken das zweite optische Gitter G2 und das erste optische Gitter Gl genau umgekehrt zum ersten optischen Pfad 9. D.h., das zweite optische Gitter G2 bewirkt eine Auffächerung der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 in unterschiedliche Winkel (angular chirp). Das erste optische Gitter Gl bewirkt eine genau entgegengesetzte Zusammenfächerung der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 (an-In the second optical path 10, the second optical grating G2 and the first optical grating Gl act in exactly the opposite way to the first optical path 9. This means that the second optical grating G2 causes the frequency components of the pulsed laser radiation 2 to be fanned out at different angles (angular chirp). The first optical grating Gl causes the frequency components of the pulsed laser radiation 2 to be fanned out in exactly the opposite way (angular chirp).

gular chirp), sodass die gepulste Laserstrahlung 2 wieder kolli-gular chirp), so that the pulsed laser radiation 2 collides again

miert ist. Gleichzeitig bewirken das zweite optische Gitter G2 und das ersten optische Gitter Gl ein Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 entsprechend dem zweiten Ausmaß, sodass der spatial chirp wieder aufgehoben wird. Da die Frequenzanteile 2 der gepulsten Laserstrahlung unterschiedliche optische Pfadlängen zurücklegten, wird somit ein temporal chirp bewirkt oder aufgehoben, insbesondere eine zeitliche Pulskompression bewirkt. Am Ausgangsspiegel OM verlässt At the same time, the second optical grating G2 and the first optical grating Gl bring about a merging of the frequency components of the pulsed laser radiation 2 according to the second extent, so that the spatial chirp is cancelled again. Since the frequency components 2 of the pulsed laser radiation travel different optical path lengths, a temporal chirp is thus caused or cancelled, in particular a temporal pulse compression is caused. At the output mirror OM,

die gepulste Laserstrahlung 2 die Dispersionsanordnung 6. the pulsed laser radiation 2 the dispersion arrangement 6.

Fig. 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Dispersionsanordnung 6 der Vorrichtung 1 zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung 2. Dabei wird das räumliche Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 2 in dem ersten vorbestimmten Ausmaß in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungswirkung der gepulsten Laserstrahlung 2 bei der zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung 2 mit einem Separationselement 7 bewirkt wird, das in der Dispersionsanordnung 6 vorgesehen ist. Ansonsten (d.h. bis auf das Separationselement) ist die Dispersionsanordnung ausgeführt, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, sodass die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet werden sowie auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Dabei wird das räumliche Separieren im ersten Ausmaß bewirkt, indem die Symmetrie zwischen dem eingehenden Strahl (erster optischer Pfad 9) und dem ausgehenden Strahl (zweiter optischer Pfad 10) gebrochen wird. Dafür ist das Separationselement 7 nur im ersten optischen Pfad, nicht jedoch im zweiten optischen Pfad vorgesehen. Während das erste optische Gitter G1 und das zweite optische Gitter G2 im ersten optischen Pfad 9 ein räumliches Separieren im zweiten Ausmaß bewirken, und das zweite optische Gitter G2 und das erste optische Gitter Gl im zweiten optischen Pfad 10 ein räumliches Zusammenführen der Frequenzanteile im zweiten Ausmaß bewirken, bewirkt das Separationselement 7 ein räumliches Separieren im ersten Ausmaß. Dass das Separationselement 7 lediglich im ersten optischen Pfad 9 vorgesehen ist, wird das räumliche Separieren im ersten Ausmaß nicht umgekehrt, sodass die die Dispersionsanordnung 6 verlassende gepulste Laserstrahlung 2 auch im zweiten Ausmaß räumlich separiert Fig. 3 shows schematically a preferred embodiment of a dispersion arrangement 6 of the device 1 for manipulating pulsed laser radiation 2. The spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation 2 to the first predetermined extent in the direction perpendicular to the propagation effect of the pulsed laser radiation 2 during the temporal pulse compression of the pulsed laser radiation 2 is brought about with a separation element 7 that is provided in the dispersion arrangement 6. Otherwise (i.e. apart from the separation element), the dispersion arrangement is designed as described in connection with Fig. 2, so that the same reference numerals as in Fig. 2 are used and reference is made to the above description. The spatial separation to the first extent is brought about by breaking the symmetry between the incoming beam (first optical path 9) and the outgoing beam (second optical path 10). For this purpose, the separation element 7 is only provided in the first optical path, but not in the second optical path. While the first optical grating G1 and the second optical grating G2 in the first optical path 9 bring about a spatial separation to the second extent, and the second optical grating G2 and the first optical grating Gl in the second optical path 10 bring about a spatial merging of the frequency components to the second extent, the separation element 7 brings about a spatial separation to the first extent. The fact that the separation element 7 is only provided in the first optical path 9 does not reverse the spatial separation to the first extent, so that the pulsed laser radiation 2 leaving the dispersion arrangement 6 is also spatially separated to the second extent.

ist (spatial chirpgp). is (spatial chirpgp).

Insbesondere ist das Separationselement 7 zwischen dem ersten optischen Gitter Gl und dem zweiten optischen Gitter G2 im ersten optischen Pfad 9 vorgesehen, und bewirkt dort eine Verlängerung der Pfadlänge zwischen dem ersten optischen Gl und dem zweiten optischen Gitter G2 gegenüber der Pfadlänge zwischen dem zweiten optischen Gitter G2 und dem ersten optischen Gitter G1 im zweiten optischen Pfad 10. Dadurch wird der im ersten optischen Pfad 9 bewirkte spatial chirp im zweiten optischen Pfad 10 nicht vollständig (sondern nur entsprechend dem zweiten Ausmaß) umgekehrt, sodass die resultierte gepulste Laserstrahlung 2 beim Verlassen der Dispersionsanordnung 6 beim Ausgangsspiegel OM einen spatial chirp im ersten Ausmaß aufweist, wie aus dem Abstand zwischen den beiden beispielhaften Frequenzanteilen 2a, 2b (gepunktete und strichlierte Linie) erkennbar ist. Zur Verlängerung der Pfadlänge weist das Separationselement 7 vier Spiegel Ml, M2, M3, M4 auf. In particular, the separation element 7 is provided between the first optical grating G1 and the second optical grating G2 in the first optical path 9, and there causes an extension of the path length between the first optical G1 and the second optical grating G2 compared to the path length between the second optical grating G2 and the first optical grating G1 in the second optical path 10. As a result, the spatial chirp caused in the first optical path 9 is not completely reversed in the second optical path 10 (but only to the second extent), so that the resulting pulsed laser radiation 2 has a spatial chirp to the first extent when leaving the dispersion arrangement 6 at the output mirror OM, as can be seen from the distance between the two exemplary frequency components 2a, 2b (dotted and dashed line). To extend the path length, the separation element 7 has four mirrors M1, M2, M3, M4.

Fig. 4 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Mehrfachdurchgangsgaszelle 8 der Vorrichtung 1 zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung 2. Die gepulste Laserstrahlung 2 wird, nachdem sie im ersten Ausmaß räumlich verbreitert wurde, mit einem Spiegel 11 fokussiert und in die Mehrfachdurchgangsgaszelle 8 in]iziert. Die Mehrfachdurchgangsgaszelle 8 weist zwei gegenüberliegende Spiegel CM1l, CM2 auf, die einen konzentrischen Resonator ausbilden, der mehrfach von der gepulsten Laserstrahlung 2 durchlaufen wird. Wie zu erkennen ist, bleibt die Größe des Strahls im Fokus erhalten. D.h. im Fokus liegt ein runder Strahl vor, wohingegen die Strahlenspots an den Spiegeln CM1, CM2 elongiert sind. Fig. 4 shows schematically a preferred embodiment of a multiple-pass gas cell 8 of the device 1 for manipulating pulsed laser radiation 2. The pulsed laser radiation 2, after it has been spatially broadened to the first extent, is focused with a mirror 11 and injected into the multiple-pass gas cell 8. The multiple-pass gas cell 8 has two opposing mirrors CM11, CM2, which form a concentric resonator through which the pulsed laser radiation 2 passes several times. As can be seen, the size of the beam is maintained in the focus. This means that a round beam is present in the focus, whereas the beam spots on the mirrors CM1, CM2 are elongated.

Im Zusammenhang mit den Figuren 4 bis 7b werden die erzielten Werte einer beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Im Konkreten zeigt Fig. 5 die Fluenz und die Strahltaille in Abhängigkeit vom Ausmaß der räumlichen Separation; Fig. 6a zeigt die Spitzenleistung und Fig. 6b die Spotgröße am Weg zum Fokus; Fig. 7a zeigt normierte Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge und Fig. 7b die normierte Intensität in Abhängigkeit In connection with Figures 4 to 7b, the values achieved by an exemplary embodiment of the method according to the invention or the device according to the invention are shown. Specifically, Fig. 5 shows the fluence and the beam waist as a function of the extent of the spatial separation; Fig. 6a shows the peak power and Fig. 6b the spot size on the way to the focus; Fig. 7a shows standardized intensity as a function of the wavelength and Fig. 7b the standardized intensity as a function of

von der Pulsdauer. on the pulse duration.

Dabei wurde ein Yb CPA-Gitterkompressor (wie in Fig. 3) dargestellt mit einem 4-Spiegel-Bypass verwendet, um das räumliche Chirpen einzuführen und der räumlich verbreiterte Strahl in eine Standard-MPC injiziert, die zwei r=-300 niedrig-dispersion sphärische Spiegel (Optoman) aufweist, die 590 mm voneinander beabstandet sind. Wie in Fig. 4 zu sehen, wird die 1-DStrahlfleckverlängerung periodisch durch die 2£f-2fAbbildungsbedingung wiederholt, so dass die Ausgangsebene des räumlichen Chirp nicht gekippt wird. Diese flexible Einstellung der Spotgröße ermöglicht eine einfache Kontrolle der Fluenz (vgl. Fig. 5) auf dem Spiegel bei gleichzeitiger Beibehaltung der Spitzenintensität in der Strahltaille (Fig. 6a, 6b). A Yb CPA grating compressor (as shown in Fig. 3) with a 4-mirror bypass was used to introduce the spatial chirp and the spatially broadened beam was injected into a standard MPC containing two r=-300 low-dispersion spherical mirrors (Optoman) spaced 590 mm apart. As shown in Fig. 4, the 1-D beam spot extension is periodically repeated through the 2£f-2f imaging condition so that the output plane of the spatial chirp is not tilted. This flexible adjustment of the spot size allows easy control of the fluence (cf. Fig. 5) on the mirror while maintaining the peak intensity in the beam waist (Figs. 6a, 6b).

In Fig. 5 ist insbesondere die Verringerung der Spitzenfluenz auf den Spiegeln CM1l, CM2 ersichtlich. Fig. 7a zeigt insbesondere die experimentelle SPM-Verbreiterung von 2,5 mJ-Pulsen in 1 bar Ar und Fig. 7b die Fourier-Grenze des Pulses. Die spektralen In Fig. 5, the reduction of the peak fluence on the mirrors CM1l, CM2 is particularly evident. Fig. 7a shows in particular the experimental SPM broadening of 2.5 mJ pulses in 1 bar Ar and Fig. 7b the Fourier limit of the pulse. The spectral

und zeitlichen Eingangsintensitäten sind dargestellt. and temporal input intensities are shown.

Bemerkenswert ist, dass die Intensität auf den Spiegeln CM1, CM2 sogar noch schneller abnimmt als die Fluenz, da sich die effektive Pulsdauer für die Beschichtung der Spiegel CM1, CM2 aufgrund des monochromatisierenden Effekts des räumlichen Chirpings ändert. Dies ist insofern von Bedeutung, als sich der Schädigungsmechanismus von einem Lawinen-dominierten Effekt (für fsPulse) zu einem thermisch dominierten Effekt (für >>ps-Pulse) ändert, was die Verwendung höherer Fluenzen ermöglicht. Fig. 7a und 7b zeigen die von uns experimentell ermittelte spektrale Verbreiterung von 2,5-mJ 250-fs Pulsen, die räumlich gechirpt wurden, um den Strahlfleck um -x2 zu dehnen, was die maximale Ausdehnung war, die technisch durch die Apertur der im Aufbau Notably, the intensity on mirrors CM1, CM2 decreases even faster than the fluence, as the effective pulse duration for the coating of mirrors CM1, CM2 changes due to the monochromatizing effect of spatial chirping. This is significant as the damage mechanism changes from an avalanche-dominated effect (for fs pulses) to a thermally dominated effect (for >>ps pulses), allowing the use of higher fluences. Fig. 7a and 7b show our experimentally determined spectral broadening of 2.5-mJ 250-fs pulses that were spatially chirped to stretch the beam spot by -x2, which was the maximum expansion technically possible by the aperture of the laser used in the setup.

installierten Optik begrenzt war. installed optics was limited.

Man beachte, dass der räumliche Chirp, der nach der spektralen Verbreiterung und Pulsrekompression im Strahl verbleibt, bei vielen Anwendungen nicht kritisch ist. Durch die Fokussierung wird der räumliche Chirp in einen winkligen Chirp umgewandelt, was die Entwicklung einer phasenangepassten Bandbreite bei der Frequenzumwandlung (vgl. B.A. Richman, S.E. Bisson, R. Trebino, M.G. Mitchell, E. Sidick, und A. Jacobson. "Achromatische Pha-Note that the spatial chirp remaining in the beam after spectral broadening and pulse recompression is not critical in many applications. Focusing converts the spatial chirp into an angular chirp, allowing the development of a phase-matched bandwidth during frequency conversion (cf. B.A. Richman, S.E. Bisson, R. Trebino, M.G. Mitchell, E. Sidick, and A. Jacobson. "Achromatic phase-matching in the beam".

senanpassung für die abstimmbare Erzeugung der zweiten Harmonischen mit Hilfe eines Gitters" Opt. Lett. 22, 1223-1225 (1997)) und der Wellenfrontmanipulation (H. Vincenti, und F. Quere, "Attosecond lighthouse: how to use spatiotemporally coupled Light fields to generate isolated as pulses" Phys. Rev. Lett. 108, 113904 (2012)) ermöglicht, während bei Prozessen wie der Erzeugung von Oberwellen höherer Ordnung (higher-order harmonic generation) in einer Gaszelle, die auf einen winzigen Bruchteil der Rayleigh- Länge des Treiberstrahls beschränkt ist, sowohl der winklige als auch der räumliche Chirp innerhalb des kurzen In-tunable second harmonic generation using a grating" Opt. Lett. 22, 1223-1225 (1997)) and wavefront manipulation (H. Vincenti, and F. Quere, "Attosecond lighthouse: how to use spatiotemporally coupled light fields to generate isolated as pulses" Phys. Rev. Lett. 108, 113904 (2012)), while for processes such as higher-order harmonic generation in a gas cell, which is confined to a tiny fraction of the Rayleigh length of the driver beam, both the angular and spatial chirp are controlled within the short inner-

teraktionsabstands aufgehoben werden. interaction distance can be canceled.

Claims (14)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung (2) aufweisend die Schritte: 1. Method for manipulating pulsed laser radiation (2) comprising the steps: - Bereitstellen gepulster Laserstrahlung (2); - Providing pulsed laser radiation (2); - räumliches Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) in einem ersten vorbestimmten Ausmaß in eine Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung (2); - spatially separating the frequency components of the pulsed laser radiation (2) to a first predetermined extent in a direction perpendicular to a propagation direction of the pulsed laser radiation (2); - Führen der im ersten vorbestimmten Ausmaß räumlich separierten gepulsten Laserstrahlung (2) zu einer Mehrfachdurchgangsgaszelle (8); - guiding the pulsed laser radiation (2) spatially separated to the first predetermined extent to a multiple-pass gas cell (8); - Erhöhen der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung (2) in der Mehrfachdurchgangsgaszelle (8) zur zeitli-- Increasing the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation (2) in the multiple pass gas cell (8) for temporal chen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung (2). pulse compression of the pulsed laser radiation (2). 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) im ersten vorbestimmten Ausmaß eine Verbreiterung der gepulste Laserstrahlung (2) in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung (2) auf zumindest das 1,5-Fache, bevorzugt zumindest das Doppelte, besonders bevorzugt zumindest das 2. Method according to claim 1, wherein during spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation (2) in the first predetermined extent, a broadening of the pulsed laser radiation (2) in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation (2) to at least 1.5 times, preferably at least twice, particularly preferably at least 3-Fache, erfolgt. 3 times. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend den folgenden Schritt, der vor dem Erhöhen der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung (2) in der Mehrfachdurchgangsgaszelle (8) durchgeführt wird: 3. Method according to one of the preceding claims, comprising the following step, which is carried out before increasing the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation (2) in the multi-pass gas cell (8): - zeitliche Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung (2) in einer Dispersionsanordnung (6), die zumindest zwei dispersive Elemente (Gl, G2), insbesondere optische Gitter, aufweist, die dazu eingerichtet sind, ein räumliches Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) um ein zweites vorbestimmtes Ausmaß zu bewirken und nach einer Propagation über eine frequenzabhängig unterschiedliche optische Pfadlänge ein Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) entsprechend dem zweiten Ausmaß zu bewirken, sodass eine zeitliche Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung (2) be-- temporal pulse compression of the pulsed laser radiation (2) in a dispersion arrangement (6) which has at least two dispersive elements (Gl, G2), in particular optical gratings, which are designed to spatially separate the frequency components of the pulsed laser radiation (2) by a second predetermined amount and, after propagation over a frequency-dependently different optical path length, to combine the frequency components of the pulsed laser radiation (2) according to the second amount, so that a temporal pulse compression of the pulsed laser radiation (2) is achieved. wirkt wird. will work. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei 4. The method according to claim 3, wherein zum räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) um das zweite vorbestimmte Ausmaß mit einem ersten (Gl) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) die Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) in unterschiedliche Winkel gebeugt werden und mit einem zweiten (G2) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) die in unterschiedliche Winkel gebeugten Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) kollimiert werden; und for spatially separating the frequency components of the pulsed laser radiation (2) by the second predetermined amount, the frequency components of the pulsed laser radiation (2) are diffracted into different angles with a first (Gl) of the at least two dispersive elements (Gl, G2) and the frequency components of the pulsed laser radiation (2) diffracted into different angles are collimated with a second (G2) of the at least two dispersive elements (Gl, G2); and zum räumlichen Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) entsprechend dem zweiten Ausmaß mit dem zweiten (G2) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) die Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) in unterschiedliche Winkel gebeugt werden und mit dem ersten (Gl) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) die in unterschiedliche Winkel gebeugten Frequenzanteile der gepulsten Laserstrah-for spatially combining the frequency components of the pulsed laser radiation (2) according to the second extent, the frequency components of the pulsed laser radiation (2) are diffracted into different angles with the second (G2) of the at least two dispersive elements (Gl, G2) and the frequency components of the pulsed laser radiation diffracted into different angles with the first (Gl) of the at least two dispersive elements (Gl, G2) lung (2) kollimiert werden. tion (2). 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das räumliche Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) in dem ersten vorbestimmten Ausmaß in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung (2) erfolgt, indem sich eine erste optische Pfadlänge der gepulsten Laserstrahlung (2) zwischen dem ersten (Gl) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) und dem zweiten (G2) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) beim räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) um das zweite vorbestimmte Ausmaß unterscheidet von einer zweiten optischen Pfadlänge der gepulsten Laserstrahlung (2) zwischen dem zweiten (G2) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) und dem ersten (Gl) der zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) beim räumlichen Zusammenführen der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung 5. Method according to claim 4, wherein the spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation (2) is carried out to the first predetermined extent in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation (2) in that a first optical path length of the pulsed laser radiation (2) between the first (Gl) of the at least two dispersive elements (Gl, G2) and the second (G2) of the at least two dispersive elements (Gl, G2) during spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation (2) differs by the second predetermined extent from a second optical path length of the pulsed laser radiation (2) between the second (G2) of the at least two dispersive elements (Gl, G2) and the first (Gl) of the at least two dispersive elements (Gl, G2) during spatial merging of the frequency components of the pulsed laser radiation (2) entsprechend dem zweiten Ausmaß. (2) according to the second dimension. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das räumliche Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) in dem ersten vorbestimmten Ausmaß in die Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung (2) bei der zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrah-6. Method according to one of claims 3 to 5, wherein the spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation (2) in the first predetermined extent in the direction perpendicular to the direction of propagation of the pulsed laser radiation (2) during the temporal pulse compression of the pulsed laser beam lung (2) mit einem Separationselement (7) in der Dispersionsan-device (2) with a separation element (7) in the dispersion ordnung (6) bewirkt wird. order (6). 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die gepulste Laserstrahlung (2) in der Dispersionsanordnung (6) mit einem Spiegel (RM) reflektiert wird, wobei die gepulste Laserstrahlung (2) in der Dispersionsanordnung (6) entlang eines ersten optischen Pfads 7. The method according to claim 6, wherein the pulsed laser radiation (2) in the dispersion arrangement (6) is reflected by a mirror (RM), wherein the pulsed laser radiation (2) in the dispersion arrangement (6) is guided along a first optical path (9) zum Spiegel propagiert wird und nach der Reflektion am Spiegel entlang eines zweiten optischen Pfads (10) propagiert wird, wobei die zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) im ersten optischen Pfad (9) und im zweiten optischen Pfad (10) liegen, wobei das Separationselement (7) nur im ersten optischen Pfad (9) to the mirror and, after reflection at the mirror, is propagated along a second optical path (10), wherein the at least two dispersive elements (Gl, G2) are located in the first optical path (9) and in the second optical path (10), wherein the separation element (7) is only located in the first optical path (9) oder nur im zweiten optischen Pfad (10) Liegt. (9) or only in the second optical path (10). 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Sepa-8. The method according to any one of claims 6 or 7, wherein the separating rationselement (7) vier Spiegel (M1l, M2, M3, M4) aufweist. ration element (7) has four mirrors (M1l, M2, M3, M4). 9, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend die folgenden Schritte, die vor dem räumlichen Separieren der Frequenzanteile der gepulsten Laserstrahlung (2) im ersten vorbestimmten Ausmaß durchgeführt werden: - zeitliches Verbreitern der gepulsten Laserstrahlung (2); - Verstärken der zeitlich verbreiterten gepulsten Laser-9, Method according to one of the preceding claims, further comprising the following steps, which are carried out before the spatial separation of the frequency components of the pulsed laser radiation (2) to the first predetermined extent: - temporally broadening the pulsed laser radiation (2); - amplifying the temporally broadened pulsed laser strahlung (2). radiation (2). 10. Vorrichtung zum Manipulieren von gepulster Laserstrahlung (2), aufweisend: 10. Device for manipulating pulsed laser radiation (2), comprising: - eine Vorrichtung (3) zum Bereitstellen gepulster Laserstrahlung (2); - a device (3) for providing pulsed laser radiation (2); - ein Separationselement (7) zum räumlichen Separieren der Frequenzen der gepulsten Laserstrahlung (2) in einem ersten vorbestimmten Ausmaß in eine Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der gepulsten Laserstrahlung (2); - a separation element (7) for spatially separating the frequencies of the pulsed laser radiation (2) to a first predetermined extent in a direction perpendicular to a propagation direction of the pulsed laser radiation (2); - eine Mehrfachdurchgangsgaszelle (8) zur Erhöhung der spektralen Bandbreite der gepulsten Laserstrahlung (2) zur zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung (2), wobei die Mehrfachdurchgangsgaszelle (8) im optischen Pfad der gepulsten Laserstrahlung (2) nach dem Separationselement (7) angeord-- a multiple-pass gas cell (8) for increasing the spectral bandwidth of the pulsed laser radiation (2) for temporal pulse compression of the pulsed laser radiation (2), wherein the multiple-pass gas cell (8) is arranged in the optical path of the pulsed laser radiation (2) after the separation element (7). net ist. net is. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, aufweisend eine Dispersionsan-11. Device according to claim 10, comprising a dispersion ordnung (6), bevorzugt einen Gitterpaar-Pulskompressor, insbesondere einen Treacy-Paar-Pulskompressor, zur zeitlichen Pulskompression der gepulsten Laserstrahlung (2) mit zumindest zwei arrangement (6), preferably a grating pair pulse compressor, in particular a Treacy pair pulse compressor, for temporal pulse compression of the pulsed laser radiation (2) with at least two dispersiven Elementen (Gl, G2), insbesondere optischen Gittern. dispersive elements (Gl, G2), especially optical gratings. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Dispersionsanordnung (6) einen Spiegel (RM) aufweist, der angeordnet ist, sodass die gepulste Laserstrahlung (2) in der Dispersionsanordnung (6) entlang eines ersten optischen Pfads (9) zum Spiegel (RM) propagiert wird und nach der Reflektion am Spiegel (RM) entlang eines zweiten optischen Pfads (10) propagiert wird, wobei die zumindest zwei dispersiven Elemente (Gl, G2) im ersten optischen Pfad (9) und im zweiten optischen Pfad (10) liegen, wobei das Separationselement nur im ersten optischen Pfad (9) oder nur im zwei-12. Device according to claim 11, wherein the dispersion arrangement (6) has a mirror (RM) which is arranged so that the pulsed laser radiation (2) in the dispersion arrangement (6) is propagated along a first optical path (9) to the mirror (RM) and after reflection at the mirror (RM) is propagated along a second optical path (10), wherein the at least two dispersive elements (Gl, G2) are located in the first optical path (9) and in the second optical path (10), wherein the separation element is only in the first optical path (9) or only in the second ten optischen Pfad (10) vorgesehen ist. optical path (10) is provided. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Separationsvorrichtung (7) vier Spiegel (M1l, M2, M3, M4) auf-13. Device according to one of claims 10 to 12, wherein the separation device (7) comprises four mirrors (M1l, M2, M3, M4). weist. points. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, aufweisend: 14. Device according to one of claims 10 to 13, comprising: - eine Verbreiterungsvorrichtung (4) zum zeitlichen Verbreitern der gepulsten Laserstrahlung (2); - a broadening device (4) for temporally broadening the pulsed laser radiation (2); - eine Verstärkungsvorrichtung (5) zur Verstärkung der zeitlich verbreiterten gepulsten Laserstrahlung (2); - an amplification device (5) for amplifying the temporally broadened pulsed laser radiation (2); wobei das Separationselement (7) und die Mehrfachdurchgangsgaszelle (8) im optischen Pfad der gepulsten Laserstrahlung (2) nach der Verbreiterungsvorrichtung (4) und der Verstärkungsvor-wherein the separation element (7) and the multiple pass gas cell (8) are arranged in the optical path of the pulsed laser radiation (2) after the widening device (4) and the amplification device richtung (5) vorgesehen sind. direction (5).
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