用于产生激光脉冲的方法和设备与流程

1.本发明涉及一种通过改变(激光)谐振器的品质因数(g
ü
te)来产生激光脉冲的方法，该方法包括：通过操控光调制器在光调制器的用于产生谐振器的第一品质因数的第一运行状态与光调制器的用于产生谐振器的第二品质因数的第二运行状态之间切换来产生激光脉冲，所述第二品质因数与第一品质因数不同。本发明还涉及一种用于产生激光脉冲的相关设备，该设备包括：谐振器、布置在谐振器中的光调制器、以及控制装置，该控制装置构造用于产生控制信号以便使光调制器在用于产生谐振器的第一品质因数的第一运行状态与用于产生谐振器的第二品质因数的第二运行状态之间切换，所述第二品质因数与第一品质因数不同。


背景技术：

2.具有非常短的脉冲持续时间的激光脉冲序列(比如在材料加工中使用的)可以在激光谐振器中例如借助于品质因数开关(q开关)或腔倒空(cavity dumping)产生。在通过腔倒空进行脉冲产生的情况下，在此，谐振器的耦合输出度或损耗借助具体是典型地在第一运行状态与第二运行状态之间的品质因数开关来调制，在第一运行状态下，用于建立激光脉冲的谐振器关闭或几乎完全关闭(即典型地，耦合输出度或损耗为0％
‑
20％)，在第二运行状态下，激光脉冲从谐振器耦合输出(耦合输出度或损耗典型地为30
‑
100％)。谐振器的损耗是与谐振器的品质因数(也称为q因数)成反比的(reziprok proportional)无量纲的量。
3.在传统的品质因数开关的情况下，光调制器的第一运行状态下的损耗高(即大约40％
‑
100％)，并且品质因数低，以便在激光介质中建立增益。在第二运行状态下，品质因数高而损耗低，即典型地大约为0％
‑
60％，以便建立激光脉冲并将其从激光谐振器耦合输出。与腔倒空的情况不同，在传统品质因数开关的情况下，因此在第二运行状态下既建立激光脉冲又将其耦合输出。
4.谐振器的这种耦合输出度或品质因数的调制可以借助例如声光调制器或延迟装置来实现，该延迟装置例如是用于产生固定相位延迟的延迟板结合用于产生可变相位延迟的光调制器(例如电光调制器)，其与例如偏振器形式的偏振选择的耦合输出装置组合。在传统的品质因数开关的情况下，必要时可以省去偏振选择的耦合输出装置，即，可以例如借助部分透射(端)镜实现耦合输出。
5.由于激光动力学，激光振荡器或激光谐振器在脉冲运行期间可能出现脉冲能量和/或模式特性的波动(例如，在品质因数开关的情况下或在腔倒空的情况下)。振荡的模式特性、即在建立相应的激光脉冲时在多模谐振器中激发的(横向)模式典型地并非是预给定的或受控制的，因此射束特性和能量可能从激光脉冲到激光脉冲以不受操控的方式波动。由于模式集的不同脉冲建立时间，除了能量波动之外，还出现时间波动或时间抖动。
6.由us 5,365,532描述了一种用于在借助腔倒空来进行脉冲产生的情况下稳定激光器的输出幅度的设备和方法。其中，借助于探测器，监测谐振器中激光辐射的脉冲建立或
上升的强度，并且在达到强度的阈值时触发激光脉冲的耦合输出时刻(auskopplungszeitpunkt)。由于所触发的耦合输出时刻而出现的时间抖动可以通过其他措施来减少。
7.us 4,044,316中描述了一种带有腔倒空的稳定化的nd:yag激光器，其中弛豫振荡被抑制。如果在谐振器内的功率建立期间功率高于其稳态值，就发生弛豫振荡，这产生具有几百毫秒数量级的阻尼时间的振荡。为了减少阻尼时间，在谐振器中布置了用于倍频或二次谐波产生(shg)的光学晶体。为了减少阻尼时间，如果光学晶体产生为基频功率的大约0.1％数量级的二次谐波功率就足够了。
8.本发明的目的
9.本发明所基于的任务是提供可以减少由品质因数开关或腔倒空产生的激光脉冲的时间波动和能量波动的方法和设备。


技术实现要素：

10.本发明的主题
11.根据本发明，此任务是通过开篇中提到的类型的方法来实现，在该方法中，为了产生具有第一激光脉冲与不同于第一激光脉冲的第二激光脉冲交替的激光脉冲序列，借助控制信号交替地分别不同地操控光调制器以产生相应的第一激光脉冲和相应的第二激光脉冲。
12.根据本发明提出，代替降低各个激光脉冲的波动(fluktuationen)，通过以针对性方式交替操控光调制器，使激光谐振器进入强双稳态(starken bistabilen zustand)，即激光谐振器在分别具有稳定的模式特性或稳定的脉冲能量的两个状态之间振荡。以上描述的时间波动特别发生在其周期持续时间与分别激发的激光水平的荧光寿命相对应的频率范围内(在yb:yag的情况下，典型地在几khz的范围内)。在其他频率范围内，尤其是在<100hz的非常低的频率或在>1mhz的非常高的频率下，由于两个不同的振荡的模式集，通常不会出现不受操控的波动，因此通常不需要在所述频率范围内以针对性方式交替操控光调制器。产生相应(第一和第二)激光脉冲时的典型(脉冲)频率在大约200hz和大约1000khz之间，优选地在大约1khz和大约100khz之间。
13.第一激光脉冲和第二激光脉冲的不同之处典型地在于不同的脉冲能量，尤其是不同的(最大)脉冲幅度。通过这里描述的交替操控光调制器，可以产生其中相应的第一激光脉冲和相应的第二激光脉冲具有小于大约1ns的时间抖动的脉冲序列。激光脉冲序列典型地包括一定数量的、例如高于1000个的激光脉冲，必要时高于大约100000个激光脉冲，这取决于特定于应用的运行持续时间，其例如在工件的激光加工时可以为10秒或更长。通过谐振器的双稳态的运行，即使在高平均功率的情况下，也可以设置：在相应的第一激光脉冲或相应的第二激光脉冲中包含多少能量。此外，相应的第一激光脉冲或相应的第二激光脉冲具有高能量稳定性。
14.不言而喻，激光脉冲序列附加地可以具有与第一、第二、...激光脉冲交替的第三、第四、...激光脉冲，其中第一、第二、第三、第四、...激光脉冲分别彼此不同。在这种情况下，同样地，用于产生相应的第一、第二、第三、第四、...激光脉冲的光调制器借助控制信号交替地分别不同地操控，并且进行稳定的激光运行，其中所述状态每三个、四个、...激光脉
冲就重复。
15.在一种变型方案中，该方法包括：通过优选地借助布置在激光谐振器外部的另一光调制器抑制第二激光脉冲产生第一激光脉冲的序列。第一激光脉冲与第二激光脉冲之间的区别是任意的，因此上述措辞与措辞“通过抑制第一激光脉冲来产生第二激光脉冲的序列”是等效的。典型地具有更低最大脉冲能量的(第一或第二)激光脉冲的组或序列被抑制。通过抑制(第一或第二)激光脉冲的序列或组使得未被抑制的(第二或第一)激光脉冲的序列的频率减半。为了产生具有期望输出频率的这种激光脉冲序列，因此需要借助其频率对应于期望输出频率的两倍的控制信号来操控光调制器。对第二激光脉冲的抑制或掩蔽优选地通过另一(外部)光调制器来实现，但是也可以必要时以某种其他方式实现。不言而喻，第二激光脉冲的抑制仅仅是可选的，因为这仅当通常具有较低能量或功率的被抑制的激光脉冲在相应应用中具有干扰作用时才是需要的。
16.在另一变型方案中，光调制器借助具有恒定控制频率的控制信号操控，其中，在控制信号的周期持续时间期间分别产生第一激光脉冲和第二激光脉冲以及可选的第三激光脉冲、第四激光脉冲
……
。控制信号通常具有典型地在两个或更多个离散信号电平之间切换的信号分布，即信号分布典型地不具有连续分布。为了在周期持续时间期间产生两个激光脉冲要在第一运行状态与第二运行状态之间来回切换两次。对于交替的操控，在第一激光脉冲和第二激光脉冲产生时，可以将以下持续时间选择为不同：控制信号在该周期持续时间期间保持在相应信号电平下。替代地或附加地，为了交替地操控光调制器，也可以将用于产生第一激光脉冲和用于产生第二激光脉冲的相应信号电平选择为不同。光调制器的控制频率优选地在200hz至1000khz之间，尤其是在1khz至100khz之间。为了在周期持续时间期间产生多于两个的激光脉冲，也可以在第一运行状态与第二运行状态之间切换多于两次。如上文描述的，在这种情况下，信号电平或运行状态的相应品质因数也可以变化。
17.在一个扩展方案中，将在第一激光脉冲产生时在第一运行状态下光调制器的停留持续时间和在第二激光脉冲产生时在第一运行状态下光调制器的停留持续时间(以及必要时在第三激光脉冲、第四激光脉冲等产生时在第一运行状态下光调制器的停留持续时间)选择为不同。在此变型方案中，将可用于在激光谐振器中建立相应的第一和第二(必要时第三、第四、...)激光脉冲的增益时间选择为不同。
18.在此变型方案中，尤其在第一激光脉冲产生时和第二激光脉冲产生时，可以将在第一运行状态和第二运行状态下光调制器的总停留持续时间选择为具有相同的长度，即，总停留持续时间分别对应于控制信号的周期持续时间的一半。在这种情况下，在第一激光脉冲/第二激光脉冲产生时在第一运行状态下光调制器的不同停留持续时间不可避免地产生在第一激光脉冲/第二激光脉冲产生时在第二运行状态下光调制器的不同停留持续时间。
19.在另一扩展方案中，将在第一激光脉冲产生时在第一运行状态和第二运行状态下光调制器的总停留持续时间与在第二激光脉冲产生时在第一运行状态和第二运行状态下光调制器的总停留持续时间选择为不同。在这种情况下，可供用于脉冲建立和相应激光脉冲的耦合输出的周期持续时间是交替的。同样，可以通过这种方式实现激光谐振器的双稳态。
20.在一个扩展方案中，将在第一激光脉冲产生时的第一品质因数和在第二激光脉冲
产生时的第一品质因数选择为不同，和/或将在第一激光脉冲产生时的第二品质因数和在第二激光脉冲产生时的第二品质因数选择为不同。在此情况下，将在第一激光脉冲产生时和第二激光脉冲产生时在第一运行状态和/或第二运行状态下光调制器的损耗(或与损耗的倒数成比例的品质因数)选择为不同。为此目的，用于在相应的第一运行状态和第二运行状态下操控光调制器以产生第一激光脉冲和相应的第二激光脉冲的控制信号具有两个不同的信号电平。通常，如此选择用于产生具有较高脉冲能量的(第一或第二)激光脉冲的信号电平，使得激光谐振器的耦合输出度或损耗为0％，也就是说，激光谐振器在第一运行状态下具有最小损耗。在具有较低脉冲能量的激光脉冲产生时控制信号的信号电平可以根据谐振器的激光介质中的增益来定义。例如，在具有低增益的盘式激光器的情况下，小于大约5％的光调制器损耗足以明显降低腔倒空期间的脉冲能量，而在具有高增益的板条激光器的情况下，可能需要高于大约50％的损耗。
21.在另一变型方案中，在第一运行状态下产生谐振器的第一品质因数以便在谐振器中建立激光脉冲，并且在第二运行状态下产生更低的第二品质因数以便将激光脉冲从谐振器耦合输出。在此变型方案中，谐振器以腔倒空运行，即在第一运行状态下产生高品质因数以及因此谐振器的低损耗，使得能够建立在第二运行状态下从谐振器耦合输出的激光脉冲或激光功率。
22.在一个扩展方案中，当达到在谐振器中建立的激光功率的预给定功率阈值时，光调制器从第一运行状态切换到第二运行状态，其中，在第一激光脉冲产生时选择第一强度阈值并且在第二激光脉冲产生时选择不同于第一强度阈值的第二强度阈值。在此变型方案中，从第一运行状态到第二运行状态的切换是通过达到在激光谐振器中建立的激光脉冲的功率的阈值来触发，如引言中引用的us 5,365,532中所述，其全部内容通过援引并入本技术的内容中。在激光谐振器中建立的激光脉冲的功率可以例如借助探测器、例如借助光电二极管来测量。对于功率测量(或等效地在此对于激光谐振器中的激光辐射的强度的测量)，将在激光谐振器中传播的激光辐射功率的固定地预给定的小部分典型地从激光谐振器耦合输出。可以将无论如何都存在于谐振器中的光学部件、例如部分透射的端镜用于耦合输出。
23.通过对用于从第一运行状态切换到第二运行状态的相应功率或强度阈值的不同选择，激光谐振器同样可以在双稳态下运行，因为在第一激光脉冲和相应的第二激光脉冲的建立期间，选择两个不同的功率阈值导致两个不同的增益持续时间。在这种情况下，也可以借助具有恒定控制频率的控制信号(即，控制信号的周期持续时间是恒定的)来操控光调制器，仅有在不仅第一激光脉冲而且第二激光脉冲产生时从第一运行状态切换到第二运行状态的相应时刻没有被精确地预给定并且分别可能略微波动。不言而喻，原则上还存在以下可能性：当产生第一激光脉冲时，在达到功率阈值时从第一运行状态切换到第二运行状态，并且当产生第二激光脉冲时，固定地预给定从第一运行状态切换到第二运行状态的时刻，或者相反。在此情况下，可以如此选择强度阈值，使得在产生第一激光脉冲时在第一运行状态下的相关停留持续时间与在产生第二激光脉冲时在第一运行状态下的停留持续时间不同。此外，如果从第一运行状态切换到第二运行状态的时刻在产生第二激光脉冲时固定地预给定，则当产生第一激光脉冲时在第一运行状态和第二运行状态下的总停留持续时间(其中通过达到强度阈值来触发从第一运行状态到第二运行状态的切换)可以与当产生
第二激光脉冲时在第一运行状态和第二运行状态下的总停留持续时间不同。
24.在一种替代的变型方案中，在第一运行状态下产生第一品质因数以用于在谐振器的激光活性介质中建立(aufbauen)增益，并且在第二运行状态下产生第二更高的品质因数以用于降低(abbauen)激光活性介质中的增益并且将激光脉冲耦合输出。在此变型方案中，在谐振器中实现传统的品质因数开关，其中，在第一运行状态下在激光活性介质中建立增益直到在激光活性介质中达到最大增益。在第二运行状态下，通过将激光脉冲从谐振器耦合输出而降低增益。
25.在另一变型方案中，以基频传播的激光功率(laserleistung)的一部分借助谐振器中的倍频装置被转换成具有两倍基频的激光功率。倍频装置通常涉及构造用于二次谐波产生(shg)的光学的、典型地双折射的晶体。光学晶体可以涉及例如三硼酸锂(lib3o5)、β硼酸钡(bab2o4)、铌酸钡钠(ba2na(nbo3)5)或一些其他合适的光学晶体。二次谐波产生已被证明有利于提高能量稳定性。
26.本发明的另一方面涉及在引言中提到的类型的设备，其中为了产生具有第一激光脉冲与不同于第一激光脉冲的第二激光脉冲交替的激光脉冲序列，控制装置构造或配置/编程用于借助控制信号交替地分别不同地操控光调制器以产生相应的第一激光脉冲和相应的第二激光脉冲。例如，控制装置可以涉及产生期望的控制信号的控制计算机或电子控制电路(ic、可编程门阵列等)。控制信号(更准确地说其信号分布)为产生第一激光脉冲和产生第二激光脉冲而被不同地构造，如以上结合该方法描述的。控制装置尤其可以构造用于产生呈控制电压形式的控制信号，该控制电压施加到例如呈普克尔斯盒形式的电光调制器的电极。
27.在一种实施方式中，该设备另外包括用于抑制第二激光脉冲的另一光调制器，所述另一光调制器布置在激光谐振器的外部。光调制器可以构造用于例如使第二激光脉冲从第一激光脉冲的光束路径偏转，如声光调制器的情况。不言而喻，为此目的，第一激光脉冲或第一激光脉冲的光束路径也可以被光调制器偏转，而第二激光脉冲不偏转地穿过该光调制器。必要时，第二激光脉冲也可以通过可快速切换的滤光器、或借助另一电光调制器与用于使第一激光脉冲和第二激光脉冲分离到不同光束路径之间的偏振器的组合的来抑制。仅当第二激光脉冲在需要激光脉冲的相应应用中具有干扰作用时，才需要该另一光调制器。如果是这种情况，则由设备产生的激光脉冲序列的频率减半。在这种情况下，需要以其控制频率是激光脉冲序列的期望频率的两倍的控制信号来操控光调制器。
28.优选地，控制装置构造或配置/编程用于借助具有恒定控制频率的控制信号来操控光调制器，该控制信号用于在控制信号的周期持续时间期间产生第一激光脉冲和第二激光脉冲。如果控制信号的控制频率在大约1khz和大约1000khz之间，优选地在大约1khz和大约100khz之间，则是有利的。
29.在一种实施方式中，控制装置构造用于在第一运行状态下产生谐振器的第一品质因数以便在谐振器中建立激光脉冲，以及在第二运行状态下产生更低的第二品质因数以便将激光脉冲从谐振器耦合输出。如上文结合该方法描述的，在这种情况下谐振器以腔倒空运行。
30.在另一实施方式中，该设备具有探测器，用于探测在光调制器的第一运行状态下在激光谐振器中建立的激光脉冲的功率。如上面已经描述的，探测器可以涉及例如光电二
极管等，其探测在第一运行状态期间从激光谐振器耦合输出的激光辐射的功率。测得的功率可以用于适当地选择耦合输出时刻，即从第一运行状态切换到第二运行状态的时刻(见下文)。
31.在另一实施方式中，控制装置构造用于在达到在激光谐振器中建立的激光功率的预给定功率阈值时使光调制器在第一运行状态与第二运行状态之间切换，并且控制装置构造用于为了产生第一激光脉冲而预给定第一功率阈值，以及为了产生第二激光脉冲而预给定不同于第一功率阈值的第二功率阈值。在此实施方式中，将当前存在于激光谐振器中的功率的值(该值可以例如以上面结合该方法描述的方式测量)与在第一激光脉冲和第二激光脉冲产生时不同的功率阈值进行比较。通过这种方式也可以产生激光运行的强双稳态。
32.在另一实施方式中，控制装置构造用于在第一运行状态下产生第一品质因数以用于在谐振器的激光活性介质中建立增益、并且在第二运行状态下产生第二更高的品质因数以用于降低激光活性介质中的增益并且将激光脉冲耦合输出。如上文结合该方法描述的，在这种情况下谐振器以传统品质因数开关来运行。
33.在另一实施方式中，在谐振器中布置倍频装置，该倍频装置用于将在谐振器中以基频传播的激光辐射的一部分转换为两倍基频下的激光辐射。倍频装置尤其可以涉及非线性晶体，例如双折射晶体。正如在频率转换的情况下通常常见的，在这种情况下对于频率转换也需要相位匹配，所述相位匹配可能需要对光学晶体进行适当的温度调节。
34.在另一实施方式中，谐振器附加地包括：激光活性介质、尤其偏振选择的耦合输出装置(例如偏振器，用于将激光脉冲从谐振器耦合输出)、以及优选地用于产生固定相位延迟的相位延迟装置。激光活性介质典型地涉及固态介质，例如呈激光晶体的形式，例如呈yb:yag、nd:yag、nd:yvo4…
的形式。激光活性(固态)介质可以构造为激光盘、激光棒、激光板条等形式。为了激发激光活性介质，后者典型地借助泵辐射被泵浦，为此目的该设备可以包括泵浦光源，例如泵浦激光源。
35.腔倒空和品质因数开关也可以在没有相位延迟装置的情况下实现，例如如果声光调制器用作光调制器。但是，由光学调制器和必要时附加延迟板组成的延迟装置通常用于腔倒空。在此，调制器产生随时间可变的相位延迟，而延迟板产生固定地预给定的相位延迟。延迟板可以涉及例如λ/4延迟板(或在环形激光器的情况下为λ/2板)，但其他延迟也是符合目的的。延迟装置通常在第二运行状态下产生其最大相位延迟，这导致激光辐射在两次穿越通过延迟装置时被最大延迟，使得激光脉冲可以在偏振选择的耦合输出装置处从激光谐振器耦合输出。在具有λ/4延迟板的线性谐振器的情况下，激光辐射的偏振在两次通过该延迟时可以旋转90
°
，这对应于最大耦合输出。偏振选择的耦合输出装置可以涉及例如薄膜偏振器，其透射具有第一偏振方向的激光辐射并且反射具有垂直于第一偏振方向的第二偏振方向的激光辐射。其他类型的偏振器也可以用作激光谐振器中的偏振选择的耦合输出装置，例如由双折射介质组成的偏振器，该偏振器能够实现双折射介质中的偏振分量(s偏振和相应的p偏振)的射束偏移，从而能够实现偏振分量的分离等。用于产生固定相位延迟的延迟装置防止谐振器在故障情况下(即在光调制器故障的情况下)关闭，使得激光脉冲不能被耦合输出并被进一步放大，直到它损坏谐振器中的部件。在此如此选择延迟装置的固定相位延迟，使得在故障的情况下(即在光开关故障的情况下)，激光脉冲自动耦合输出。
36.具有偏振选择的耦合输出装置和必要时具有固定相位延迟的延迟装置的谐振器
也可以以传统的品质因数开关来运行。在此情况下，激光脉冲可以在没有偏振选择的情况下从谐振器耦合输出，其方式例如是：将激光脉冲在呈部分透射耦合输出镜(例如部分透射端镜)形式的耦合输出装置处从谐振器耦合输出。在此情况下，谐振器中的损耗由光调制器和偏振选择性元件产生。
37.本发明的其他优点从描述和附图中显现。同样，上述特征和下文进一步呈现的特征可以自身分别单独使用或以任何期望的组合作为多个使用。所示出和描述的实施例不应被理解为详尽的列表，而是具有用于概述本发明的示例性特征。
附图说明
38.图中示出：
39.图1示出了用于通过激光谐振器中的腔倒空或品质因数开关产生激光脉冲序列的设备的一种实施例的示意图，该设备具有交替地受操控的光调制器以产生交替的第一激光脉冲和第二激光脉冲的序列，
40.图2示出了类似于图1的图示，其中该设备附加地包括谐振器中的倍频装置和用于抑制第二激光脉冲的外部调制器，
41.图3a至图3d示出了在腔倒空的情况下用于光调制器的双稳态操控的控制信号的时间分布的四个图示，
42.图4示出了在品质因数开关的情况下用于光调制器的双稳态操控的控制信号的时间分布的图示，以及
43.图5示出了类似于图1的设备的图示，该设备用于在激光谐振器的品质因数开关的情况下产生激光脉冲序列。
44.在以下对附图的描述中，相同的附图标记用于相同或功能相同的部件。
具体实施方式
45.图1示出了用于产生激光脉冲3a、3b的序列2的设备1的示例性构造，所述设备包括激光谐振器4。激光谐振器4包括两个端镜5a、5b和施加到散热器7上的盘形激光活性介质6(在本示例中为yb:yag晶体)。激光活性介质6在其面向散热器7的一侧被反射性的(verspiegelt)并且被泵浦激光器(未示出)的泵浦辐射所光学激发，由此，在激光谐振器4中产生1030nm激光波长λ的激光辐射8。
46.激光谐振器4具有多个折叠镜9a至9d，以便产生：激光辐射8多次通过激光活性固态介质6。在激光谐振器4或激光活性固态介质6中产生的激光辐射8是线性偏振的，例如s偏振的。
47.激光谐振器4还包括呈电光调制器形式的光调制器10(更准确地说是普克尔斯盒(pockelszelle))以及用于借助控制信号s操控电光调制器10的控制装置11。在激光谐振器4中还布置有延迟装置12和偏振选择的耦合输出装置13，延迟装置例如呈λ/4延迟板的形式以用于产生λ/4的恒定相位延迟，偏振选择的耦合输出装置呈薄膜偏振器形式并用作部分透射镜，在激光谐振器4中产生的激光脉冲3a、3b在偏振选择的耦合输出装置处耦合输出，如下文详述。
48.光调制器10对于腔倒空原则上在两个运行状态b1、b2下运行。第一运行状态b1用
于在谐振器4中建立激光脉冲3a、3b，而在第二运行状态b2下，相应的激光脉冲3a、3b从谐振器4中耦合输出。
49.在第一运行状态b1中，控制信号s(呈电压信号的形式)可以借助控制装置11施加到电光调制器10，所述信号产生(正)四分之一波电压，即引起激光辐射8的 λ/4相位延迟的电压。延迟板12产生
‑
λ/4的相反方向的相位延迟，使得在第一运行状态b1下延迟板12和电光调制器10的相位延迟之和为零。因此，在激光谐振器4中产生的s偏振激光辐射8的偏振状态没有改变，所述激光辐射以s偏振方式照射到薄膜偏振器13上并在后者处被偏转，即激光辐射8不在薄膜偏振器13处耦合输出。相位延迟的符号的确定是基于惯例，其中施加到电光调制器10的正/负电压引起具有正/负符号的相位延迟。
50.在第二运行状态b2中，在电光调制器10处产生为零的相位延迟，即在所述调制器处不存在电压差或存在具有0v电压的控制信号s。在此情况下，激光辐射8两次通过延迟板12产生2x(
‑
λ/4)＝
‑
λ/2的相位延迟。这种相位延迟的导致线偏振激光辐射8的偏振方向(e向量)旋转90
°
，使得该线偏振激光辐射以p偏振方式照射在呈薄膜偏振器13形式的耦合输出装置上并且在所述偏振器处从激光谐振器4耦合输出。在适当设计和受操控的电光调制器10的情况下，延迟板12还可以具有与
±
λ/4不同的(任意)固定相位延迟。
51.图1中所示出的激光谐振器4在双稳态下运行，其中产生交替的第一激光脉冲和第二激光脉冲3a、3b的序列2，所述激光脉冲在至少一个特性上彼此不同。如图1所示，在此第一激光脉冲3a具有比第二激光脉冲3b更大的最大脉冲功率或者说能量。不言而喻，替代性地，第一激光脉冲3a可以具有比第二激光脉冲3b更低的能量或更低的最大脉冲功率。为了产生具有不同特性的交替的第一激光脉冲3a和第二激光脉冲3b，借助控制信号s交替地操控电光调制器10，其中，存在交替操控电光调制器10的多种可能性，其中例如在图3a至图3d中通过示例的方式示出四个可能性。不言而喻，为了产生具有分别与其他(第一、第二、...)激光脉冲具有不同特性的第三、第四、...激光脉冲的序列，可以相应地操控电光调制器10以实现在三个、四个、...状态下的稳定激光运行。
52.在图3a至图3d所示的所有四个示例中，控制信号s具有恒定的控制频率f，该频率可以是例如几khz的数量级，例如在200hz与1000khz之间，优选地在1khz与100khz之间。在控制信号s的周期持续时间t期间，光调制器10分别如此被操控，使得产生第一激光脉冲3a和第二激光脉冲3b。产生相应的第一激光脉冲3a或第二激光脉冲3b需要分别在第一运行状态b1与第二运行状态b2之间来回切换一次。在图3a至图3d中，分别绘制了控制信号s的信号电平或品质因数q，更准确地说，它是1/q(与损耗l成正比)，在由“一”表示的最大损耗l(对应于最小品质因数q)和由“零”表示的最小损耗l(对应于最大品质因数q)之间。在最小品质因数q(和最大损耗l)的情况下，在所示示例中，光调制器10产生以上描述的零相位延迟，而在最大品质因数q(和最小损耗l)的情况下，光调制器10产生 λ/4的相位延迟(见上文)。
53.在图3a所示的示例中，交替的操控借助控制信号s实现，其中用于产生相应的第一激光脉冲3a和相应的第二激光脉冲3b的持续时间大小相同，并且对应于控制信号s的周期持续时间的一半t/2。然而在图3a所示的示例中，在第一激光脉冲3a产生时在第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,1
与在第二激光脉冲3b产生时在第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,2
不同。在第一激光脉冲3a产生时在第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,1
大于在第二激光脉冲3b产生时在第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,2
。以此方式，更长的时间段
可用于相应的第一激光脉冲3a的增益或脉冲建立，这致使第一激光脉冲3a与第二激光脉冲3b相比具有更高的最大功率，如图1所示。
54.在图3b所示的示例中，交替的操控同样通过以下方式实现：在不同时刻进行两个激光脉冲3a、3b产生时在第一运行状态b1与第二运行状态b2之间的切换。然而，在图3b所示的示例中，针对第一激光脉冲3a和第二激光脉冲3b在第一运行状态b1下相应的停留持续时间t
b1,1
和t
b1,2
具有相同的长度。然而，在图3b中，在第一激光脉冲3a产生时光调制器10在第一运行状态b1和第二运行状态b2下的总停留持续时间t
tot,1
与在第二激光脉冲3b产生时光调制器10在第一运行状态b1和第二运行状态b2下的总停留持续时间t
tot,2
不同。这两个停留持续时间t
tot,1
和相应的t
tot,2
之和对应于控制信号s的恒定周期持续时间t。由于在第一激光脉冲3a产生时光调制器10的总停留持续时间t
tot,1
更大，第一激光脉冲具有比第二激光脉冲3b更大的最大脉冲功率。此处重要的是，由于在第一激光脉冲3a产生时光调制器10在第二运行状态b2下的停留持续时间更长，与第二激光脉冲3b产生时相比，更多的能量或增益被引入到激光活性介质6中。因此，在第一运行状态b1下的后续停留持续时间期间，可以为第一激光脉冲提取比第二激光脉冲更多的能量。
55.不言而喻，图3a和图3b中所示出的交替操控的可能性也可以相组合，即，在第一激光脉冲3a产生时在第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,1
和在第一运行状态b1以及第二运行状态b2下的总停留持续时间t
tot,1
可以与在第二激光脉冲3b产生时第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,2
和相应的在第一运行状态b1以及第二运行状态b2下的总停留持续时间t
tot,2
不同。
56.在图3c所示的示例中，用于产生两个激光脉冲3a、3b的不同操控不是通过在两个运行状态b1、b2下不同的停留持续时间来实现的，而是通过在第一激光脉冲3a产生时在第一运行状态b1下光调制器10的品质因数q1与在第二激光脉冲3b产生时在第一运行状态b1
‘
下光调制器10的品质因数q1‘
不同来实现的。相应的品质因数q1、q1‘
是无量纲的值，并且与损耗l1、l1‘
成反比。对于在第一激光脉冲3a产生时的第一运行状态b1，如图3a、图3b中的两个示例的情况，激光谐振器4的损耗l1实际上等于零并且品质因数q1处于最大值。相比之下，对于在第二激光脉冲3b产生时光调制器10所运行的第一运行状态b1
‘
，适用l1‘
＝0.2，其中取决于激光活性介质6的类型，损耗l1‘
的其他值是可能的，例如，该其他值可以在0.01与0.5之间。在第二激光脉冲3b产生时在第一运行状态b1
‘
下，光调制器10被控制信号s操控，该控制信号的信号电平引起光调制器10的不同于零的相位延迟。这导致，线偏振激光辐射8的偏振方向(e向量)被旋转并且具有以下部分：该部分在第一运行状态b1
‘
期间从激光谐振器4耦合输出。以此方式，第二激光脉冲3b可以提取和建立更少的能量，结果是其最大脉冲功率低于第一激光脉冲3a下的情况。
57.最后，图3d示出了交替操控光调制器10的一种可能性，其中，一旦在激光谐振器4中建立的激光辐射8的功率p高于预给定功率阈值p
s,1
、p
s,2
，光调制器10就从第一运行状态b1切换到第二运行状态b2，将该预给定功率阈值选择为对于产生这两个激光脉冲3a、3b大小不同。在所示示例中，将第一激光脉冲3a的第一功率阈值p
s,1
选择为大于第二激光脉冲3b的第二功率阈值p
s,2
。相应地，在第一激光脉冲3a产生时，光调制器10在较晚的时刻从第一运行状态b1切换到第二运行状态b2，即在第一激光脉冲3a产生时在第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,1
大于在第二激光脉冲3b产生时在第一运行状态b1下的停留持续时间t
b1,2
。
58.在第一运行状态b1下的确切停留持续时间t
b1,1
、t
b1,2
由达到相应的功率阈值p
s,1
、p
s,2
确定，在激光脉冲3a、3b的序列2产生时，在相继的第一激光脉冲3a和相应的第二激光脉冲3b的情况下，该功率阈值分别略微波动。尽管如此，在这种情况下，控制信号s也具有恒定的控制频率f，因为从第二运行状态b2到第一运行状态b1的切换分别在相应的周期持续时间t内的固定预给定时刻进行。相应地，图3d所示的控制信号s与图3a所示的控制信号s的区别仅在于，从第一运行状态b1切换到第二运行状态b2的时刻不是固定地预给定的，而是由达到相应的功率阈值p
s,1
、p
s,2
触发。
59.为了确定在第一运行状态b1下激光谐振器4中的激光辐射8的(瞬时)功率p，图1中所示的设备1具有以光电二极管形式构造的探测器14。探测器14布置在激光谐振器4的外部。为了将在激光谐振器4中传播的激光辐射8的一小部分耦合输出以用于探测，激光谐振器4的第二端镜5b构造用于部分透射的，即对于在激光谐振器4中传播的激光辐射8，它具有大约0.01％或更小的透射率。如果以结合图3a至图3c描述的方式交替操控光调制器10，则必要时可以省去探测器14。
60.图2示出了用于产生激光脉冲序列2的设备1，该设备与图1所示的设备1的不同之处主要在于，它包括布置在激光谐振器4外部的例如呈声光调制器形式的另一光调制器15。另一光调制器15用于从于激光谐振器4耦合输出的第一激光脉冲3a和第二激光脉冲3b的序列2中耦合输出或抑制第二激光脉冲3b。声光调制器15将第二激光脉冲3b转向到吸收器(未图解地示出)。对于转向，由声光调制器15在光学晶体中借助于超声波发生器产生相位衍射光栅，该超声波发生器具有对应于控制信号s的控制频率f的一半的预给定切换频率f/2。
61.替代地，外部光调制器15可以涉及用于产生相位移动或相位延迟的另一电光调制器，例如呈普克尔斯盒的形式。在这两种情况下，可以借助控制装置11以控制信号的控制频率f的一半f/2来操控外部光调制器15，以便从激光脉冲3a、3b的序列2中消除第二激光脉冲3b，如此使得仅第一激光脉冲3a离开设备1。不言而喻，必要时可以为该另一光调制器15提供专用控制装置，例如呈电子操控电路的形式。在这种情况下，需要适当地同步光调制器10和另一光调制器15的操控。为此目的，例如，可以在设备1中设置共用的频率发生器。
62.在激光谐振器4中产生的激光辐射8具有与激光波长λ的倒数成比例的基频f
g
。为了在激光脉冲3a、3b的序列产生时额外抑制时间抖动、尤其是能量波动，在图2中的激光谐振器4中布置了呈倍频晶体(shg晶体)形式的倍频装置16。在shg晶体16中，在激光谐振器4中产生的激光辐射8的小部分(通常小于10％或小于1％)被转换成具有两倍基频2f
g
的激光辐射17。在构造用于波长选择性光学元件的偏转镜9a之一处，经转换的激光辐射17被透射并从激光谐振器4耦合输出。
63.图4示出了当激光谐振器4不是如图3a至图3d所示的腔倒空进行运行、而是以常规品质因数开关运行时控制信号s的时间分布。在此情况下，在第一运行状态b1下在谐振器4的激光活性介质6中建立增益v，方式如下：谐振器4以几乎l1＝1.0的高损耗l1或以接近于零的品质因数q1运行。一旦激光活性介质6中的增益v采用其最大值(在固定地预给定的时刻)，光调制器10就从第一运行状态b1切换到第二运行状态b2。在第二运行状态b2下，光调制器10产生大于第一运行状态b1下的第一品质因数q1的(第二)品质因数q2(损耗l2、l2‘
接近于零)，以便降低激光活性介质6中的增益v并且以便将激光脉冲3a、3b从激光谐振器4耦合输出。
64.在图4所示的示例中，在第二运行状态b2下，将第一激光脉冲3a产生时的第二品质因数q2和第二激光脉冲3b产生时的第二品质因数q2‘
选择为不同，其中，第一激光脉冲3a产生时的第二品质因数q2大于第二激光脉冲3b产生时的第二品质因数q2‘
(并且相应地损耗l2小于损耗l2‘
)。相应地，相应的第一激光脉冲3a比相应的第二激光脉冲3b具有更大的脉冲能量。不言而喻，作为对如图4所示的光调制器10的操控的替代或附加，在至少一个特性上彼此不同的第一激光脉冲3a和第二激光脉冲3b也可以类似于此外上面结合图3a、3b对于腔倒空描述的方式来产生。
65.图5示出了用于产生激光脉冲3a、3b的设备1的示例，其中激光谐振器4同样以常规品质因数开关来运行。图5所示的设备1与图1所示的设备1的主要不同之处仅在于谐振器4的第一端镜5a构造为部分透射的镜(例如具有10％的透射率)并且用作耦合输出装置，而薄膜偏振器13
‘
不用作耦合输出装置，即不是部分透射地构造。在这种情况下可以省去延迟板12。在这种情况下，谐振器4中的损耗由声光调制器10产生。在图5所示的设备1的情况下，借助控制信号s对声光调制器10的操控也可以以图4中描述的方式进行。代替声光调制器，在图5的设备中也可以使用电光调制器。
66.总之，借助于光调制器10的交替操控，激光谐振器4可以在稳健的双稳态下运行。以这种方式，可以借助设备1产生激光脉冲3a、3b的序列2，对于所述激光脉冲的序列可以实现相应的激光脉冲3a、3b的不仅非常低的时间抖动而且高的能量稳定性。