用于对激光脉冲进行光谱展宽的光学装置、用于对激光脉冲进行光谱展宽的方法、用于设计非线性展宽元件的方法以及具有这种非线性展宽元件的成套设备与流程

1.本发明涉及一种用于对激光脉冲进行光谱展宽的光学装置、一种用于对激光脉冲进行光谱展宽的方法、一种用于设计非线性展宽元件的方法以及一种具有这种非线性展宽元件的成套设备(kit)。


背景技术：

2.为了在时间上缩短激光脉冲，经常应用非线性脉冲压缩方法，在该方法中，首先通过自相位调制来对激光脉冲进行光谱展宽，然后在时间上压缩这些激光脉冲。为了对激光脉冲进行光谱展宽，通过非线性介质发送激光脉冲，其中出现克尔(kerr)非线性，即，折射率发生变化δn＝n2i，其中，i为强度，并且n2为非线性折射率。激光脉冲的强度具有时间包络i(t)，因此脉冲的相位在时间上根据下式被快速调制：φ(t)＝knδnl＝knn2i(t)l，其中，kn为波数，并且l为介质中的传播长度。根据关系式产生新的频率。因此，在非线性介质中传播时激光脉冲的光谱被不断展宽。如果色散可忽略，脉冲形状保持恒定，脉冲会出现啁啾。接下来，可以通过去除啁啾在时间上压缩脉冲。
3.这里的问题是自相位调制(spm)总是与自聚焦(sf)组合地发生。自聚焦会导致激光脉冲的射束直径变窄，射束质量降低直至完全塌陷(collapse)，尤其是成丝(filamentation)。


技术实现要素：

4.本发明基于以下目的：提供一种用于对激光脉冲进行光谱展宽以用于非线性脉冲压缩的光学装置、一种用于对激光脉冲进行光谱展宽的方法、一种用于设计非线性展宽元件的方法以及一种具有这种非线性展宽元件的成套设备，其中不会出现上述缺点。
5.该目的通过所提供的本技术教导来实现，尤其是独立权利要求的教导以及从属权利要求和说明书中披露的实施方式的技术教导来实现。
6.特别地，该目的通过提供一种用于对激光脉冲进行光谱展宽以用于非线性脉冲压缩的光学装置来实现，该光学装置具有展宽路径，该展宽路径设置用于引导该激光脉冲重复或多次通过至少一个非线性展宽元件，其中，该非线性展宽元件具有散射特性(zerstreuungseigenschaft)，该散射特性如此选择，使得该散射特性补偿该激光脉冲在该非线性展宽元件中的自聚焦。这使得尤其可以实现高的光谱展宽，并且同时实现紧凑的构造，而不会由于自聚焦而至少在相关的标准上降低射束质量。激光脉冲的射束直径可以有利地保持恒定，尤其是保持准直。激光脉冲光谱的强光谱展宽尤其也可以通过使激光脉冲多次通过至少一个非线性展宽元件来实现，这也可以尤其通过使激光脉冲通过多个非线性展宽元件来实现，尤其是依次通过彼此相同构造的非线性展宽元件，其中，每个非线性展宽元件由于其散射特性补偿其中发生的自聚焦，或者其中，自聚焦在每次通过非线性展宽元
件时得到补偿。在此，如果设置多个非线性展宽元件，则激光脉冲不必多次通过非线性展宽元件之一或者多次通过所有非线性展宽元件。而是，如果设置多个非线性展宽元件并且激光脉冲通过这些非线性展宽元件，则激光脉冲也可以仅通过每个非线性展宽元件一次。
7.非线性展宽元件被理解为意指元件、尤其是光学元件或结构元件，该元件具有光学非线性介质或由非线性介质组成，尤其是使得在激光脉冲通过该元件或结构部件时，该光学元件或结构部件中出现克尔非线性，使得激光脉冲经历自相位调制并且因此经历光谱展宽。
8.散射特性应理解为意指非线性展宽元件的散焦特性。因此，非线性展宽元件尤其是具有散焦特性，该散焦特性与非线性展宽元件中发生的自聚焦如此相协调(abgestimmt)，使得自聚焦被非线性展宽元件的散焦特性补偿。以这种方式，射束至少保持几乎准直。
9.自聚焦通过散射特性、尤其是散焦特性补偿尤其意味着自聚焦通过散射特性、尤其是散焦特性抵消至少80％到至多120％，优选地至少90％到至多110％，优选地至少95％到至多105％，优选地至少99％到至多101％，优选地刚好抵消，即100％。因此，有效地防止了激光脉冲的塌陷，尤其是成丝。
10.至少一个非线性展宽元件优选地设置用于附加地补偿激光脉冲在至少一种介质中经历的自聚焦，该至少一种介质布置在非线性展宽元件的环境中，或者在该至少一种介质中布置有非线性展宽元件。该介质可以是气态介质、液态介质或固态介质，或者甚至是多个介质。
11.有利地，在此提出的光学装置能够使激光脉冲至少几乎恒定地、优选地恒定地保持准直。此外，该光学装置能够以节省空间、尤其是小型、成本有利且紧凑的方式实现。该光学装置可以很容易扩展到更高的脉冲能量和中等的输出。该光学装置尤其适用于时间范围(ausdehnung)在一ps到几十fs之间的激光脉冲。可能的是借助非线性椭圆旋转来增强对比度。尤其是在至少一个非线性展宽元件的合适的抗反射涂层的情况下，该光学装置有利地可以几乎没有光学损失。
12.根据本发明的一种扩展方案设置，展宽路径设置用于引导激光脉冲：a)多次通过至少一个非线性展宽元件，或者b)单次通过多个非线性展宽元件，这些非线性展宽元件优选地彼此间隔开地布置。非线性展宽元件也可能直接彼此贴靠。正如已经讨论的，重复引导激光脉冲通过至少一个非线性展宽元件因此尤其可以通过以下方式实现：发送相同的激光脉冲多次通过至少一个非线性展宽元件，或者引导激光脉冲尤其是单次通过多个非线性展宽元件，其中，所述非线性展宽元件优选地在激光脉冲的传播方向上彼此间隔开地布置。即，不一定必须要求激光脉冲多次通过同一个非线性展宽元件，但也不排除这种构型。
13.该光学装置尤其是可以具有六个、七个、八个、九个、十个或多于十个非线性展宽元件。
14.如果该光学装置具有多个非线性展宽元件，则优选该多个非线性展宽元件中的每个非线性展宽元件具有散射特性，散射特性分别如此选择，使得该散射特性补偿激光脉冲在相应非线性展宽元件中的自聚焦。
15.展宽路径中非线性展宽元件的数量的合适上限是例如十个，其中，确切数量尤其是取决于非线性展宽元件在激光脉冲的传播方向上测得的厚度。添加更多的展宽元件不一
定会导致进一步的光谱展宽，因为非线性展宽元件的材料中发生的色散(dispersion)会导致激光脉冲的时间展宽增加，从而导致瞬时强度降低，这最终会终结自相位调制。在通过自相位调制获得了所需的光谱展宽时，自然也获得了非线性展宽元件数量的合适上限。
16.根据本发明的一种扩展方案设置，非线性展宽元件是由于非线性展宽元件的端面的凹面形状而具有其散射特性。这代表非线性展宽元件(包括其散射特性)的一种特别简单的构型，其可以轻松且成本有利地进行生产。非线性展宽元件的端面在此尤其是行进通过展宽路径的激光脉冲如预期地通过的表面，即，尤其是非线性展宽元件的射束入射面或射束出射面。散射特性优选地是由于射束入射面和/或射束出射面的凹面形状而产生，特别优选地是由于非线性展宽元件的射束入射面的凹面形状而产生。非常特别优选地，仅射束入射面具有至少区域性凹形的形状，而同时射束出射面优选地具有平面几何形状。端面的凹面形状可以在制造非线性展宽元件时产生或引入。然而，也能够在稍后的时刻尤其是通过铣削(优选地借助金刚石铣削刀具)、研磨和/或抛光将凹面形状引入到端面中或在端面上产生凹面形状。
17.替代地或附加地，非线性展宽元件也可以是由于布置在尤其是射束入射侧和/或射束出射侧的全息结构或光栅型结构而具有其散射特性。在这种情况下，非线性展宽元件的前面可以平面地构造。全息结构或光栅型结构可以在非线性展宽元件的体积中——尤其是区域性地，即，局部地构造。
18.替代地或附加地，非线性展宽元件的至少一个前侧也可以具有菲涅耳透镜的结构或根据菲涅耳透镜的方式构造，以提供散射特性。
19.替代地或附加地，还可以通过拉伸呈薄膜形式的非线性展宽元件来提供散射特性。
20.根据本发明的一种扩展方案，非线性展宽元件的端面与激光脉冲在激光束截面平面中的空间强度轮廓相协调，尤其是对应于激光脉冲在截面平面中的空间轮廓——可能地除了比例因子之外——或者设置成与强度轮廓成比例。端面的形状因此尤其是与以下激光脉冲的确定的强度轮廓相协调，非线性展宽元件如预期地与该激光脉冲一起使用。这允许局部色散、尤其是散焦与局部强度匹配，其中，相比于强度轮廓中的由于强度较低而期望发生少量自聚焦或甚至根本不期望发生自聚焦的区域、尤其是边缘区域，激光轮廓中尤其是由于强度高而期望发生强自聚焦的区域会被更强地散射、尤其是散焦。以这种方式，可以以特别有利的方式减少或甚至防止激光脉冲的自聚焦，并且尤其是在轮廓中发生少量自聚焦或不发生自聚焦的区域中，激光束不会被附加地空间展宽。因此，优选地产生或保持特别高的射束质量。
21.在一种特别优选的方式中，非线性展宽元件的端面以高斯形状成形。该端面尤其具有高斯轮廓(gauβprofil)、特别优选地是激光脉冲的高斯轮廓，该非线性展宽元件设置用于如预期地对该激光脉冲进行空间展宽，并且该端面的轮廓与该激光脉冲的强度轮廓相应地相协调。在此，尤其强度轮廓的分支比中心区域散焦少，使得非线性展宽元件的散射特性与局部强度水平相协调，从而与激光脉冲在非线性展宽元件中的局部自聚焦特性相协调。
22.根据本发明的一种扩展方案设置，该至少一个非线性展宽元件布置在真空中。该光学装置、尤其是展宽路径因此可以至少区域性地被抽真空。这有利地允许抑制气态介质
的干扰影响。射束引导件通常已经区域性地布置在真空中，并且因此，在这种情况下同样在真空中布置至少一个非线性展宽元件是一种特别简单的构型。
23.替代地优选设置，该至少一个非线性展宽元件布置在气态介质或液态介质中。以这种方式，相比至少区域性地被抽真空的情况，该光学装置、尤其是展宽路径可以构型得在技术上更简单并且更成本有利。气态介质尤其可以是空气、如氮气或二氧化碳等惰性气体、或稀有气体、或上述气体中的至少两个气体的混合物。还可以将如玻璃体等固态介质布置在两个非线性展宽元件之间。
24.根据本发明的一种扩展方案设置，该光学装置具有多个展宽路径，其中，在每两个展宽路径之间布置一个用于在时间上压缩激光脉冲的脉冲压缩设备。这对应于光学装置的级联、尤其是展宽路径的级联，其中，单个展宽路径的至少一个非线性展宽元件分别生成经展宽的光谱，然后通过脉冲压缩设备将该光谱压缩成时间上更短的激光脉冲，然后又通过之后的展宽路径对该激光脉冲进行光谱展宽，然后再次进行压缩，其中，这能够被连续进行多次，基本上是无限进行。以这种方式，可以获得特别短的激光脉冲。由此可以规避尤其是已经提到的固有限制，该固有限制是由以下导致：在多次通过非线性展宽元件后，激光脉冲的时间上的脉冲持续由于色散而变得过长，以至于不会发生进一步的自相位调制。中间连接(zwischengeschaltet)的脉冲压缩引起激光脉冲的时间缩短，并且因此在之后连接(nachgeschaltet)的展宽路径中仍会发生自相位调制。
25.脉冲压缩设备可以尤其是具有至少一个啁啾反射镜、至少一个光栅或至少一个其他合适的色散元件，尤其是所述元件中的至少两个的组合。
26.根据本发明的一种扩展方案，至少一个非线性展宽元件构造为板状的元件，尤其是构造为小板，或者构造为薄膜。这是非线性展宽元件的一种特别紧凑、简单且成本有利的构型。在一种优选的构型中，非线性展宽元件优选地构造成由不同材料制成、优选地烧结的小玻璃板、小晶体板或小复合板。非线性展宽元件可以优选地包括熔融石英或由熔融石英组成。
27.根据本发明的一种扩展方案设置，该至少一个非线性展宽元件在激光脉冲的射束传播方向上、即在传播方向(propagationsrichtung)上具有至少2mm、优选地为至少10mm到至多50mm、优选为至少15mm到至多40mm的厚度。以这种方式，该光学装置可以高度紧凑地构型。该至少一个非线性展宽元件的端面的凹面形状优选地在射束传播方向上、即在传播方向上具有至少1μm到至多100μm、优选至少10μm到至多40μm、优选至少15μm到至多30μm、优选为20μm的范围。在此，凹面形状的范围优选地从端面的最外点测量到凹面形状的最小值，例如尤其是从高斯轮廓的最外的分支开始测量到高斯轮廓的最大值，该点同时相应于作为凹面形状的该高斯形凹陷的最小值。端面的凹面形状的范围在任何情况下都优选地远小于对应于非线性展宽元件在射束传播方向上的厚度的范围。
28.非线性展宽元件的散射特性尤其优选地具有较大的负焦距，该负焦距尤其是几米，尤其是几十米，例如20m或22m。因此，非线性展宽元件的散射特性、尤其是散焦特性并不是很明显并且被选择为刚好能补偿激光脉冲在非线性展宽元件中的自聚焦。除此之外，非线性展宽元件优选地不具有任何散焦或聚焦特性，尤其是不具有透镜特性。
29.该目的还通过一种用于对激光脉冲进行光谱展宽以实现非线性脉冲压缩的方法来解决，其中，激光脉冲被重复或多次引导通过至少一个非线性展宽元件。非线性展宽元件
在此具有散射特性，该散射特性被选择为使得该散射特性补偿激光脉冲在非线性展宽元件中的自聚焦。这进而意味着，在该方法的范畴中，在非线性展宽元件中发生的自聚焦通过非线性展宽元件的散射特性补偿。在该方法的范畴中，尤其是得到已经结合光学装置阐述的优点。在该方法的范畴中，优选使用根据本发明的光学装置或根据先前描述的实施例之一的光学装置。
30.在引导激光脉冲通过至少一个非线性展宽元件之前，可以优选地通过啁啾在时间上展宽该激光脉冲，也就是说实际上可以预啁啾该激光脉冲。
31.引导激光脉冲重复通过至少一个非线性展宽元件尤其是包括以下情况：引导激光脉冲多次通过至少一个非线性展宽元件；或者引导激光脉冲单次通过多个非线性展宽元件，该多个非线性展宽元件优选地彼此间隔开或彼此贴靠。在此，激光束多次通过同一个非线性展宽元件并不是绝对必要的。然而，这样的构型是可能的。根据优选的构型，激光脉冲可以以二次通过(doppeldurchgang)的方式通过至少一个非线性展宽元件，如果该非线性展宽元件在其背离射束的优选平坦的后侧上被反射性地涂覆。
32.该目的还通过提出一种用于设计非线性展宽元件的方法来解决，该非线性展宽元件用在根据本发明的光学装置或根据先前描述的实施例之一的光学装置中，或者用在根据本发明的用于对激光脉冲进行光谱展宽的方法中或用于对激光脉冲进行光谱展宽的方法的实施方式中。在此针对确定的激光脉冲设定(festgelegt)用于非线性展宽元件的厚度。非线性展宽元件的厚度是其在激光脉冲的传播方向上、即在传播方向上的范围或厚度(dicke)。针对确定的激光脉冲求取(尤其是计算或模拟)或以实验方式确定具有设定的厚度的非线性展宽元件中的自聚焦。对于非线性展宽元件如此确定散射特性，使得散射特性补偿激光脉冲在非线性展宽元件中的自聚焦。在该非线性展宽元件上构造如此确定的散射特性。以这种方式，尤其是获得非线性展宽元件，该非线性展宽元件适合并且设置用于在相应的光学装置或用于光谱展宽的相应方法中使用。
33.在设计该至少一个非线性展宽元件时，优选附加地考虑激光脉冲在至少一个介质中经历的自聚焦，该至少一个介质如预期地布置在非线性展宽元件的周围环境中或者在该至少一个介质中如预期地布置有非线性展宽元件。该介质可以涉及气态介质、液态介质或固态介质，或者甚至涉及多个介质。优选地，附加地通过相应设计的非线性展宽元件补偿这种自聚焦。
34.非线性展宽元件的设计尤其是理解为设定非线性展宽元件的构型、尤其是空间几何构型。
35.在此，确定的激光脉冲被理解为尤其在其参数(尤其是其波长或光谱成分、其在垂直于传播方向的截面平面中的空间强度轮廓、其时间强度轮廓(即，强度轮廓i(t)的时间包络)、和/或其时间脉冲宽度、脉冲功率和/或脉冲能量)方面被设定的激光脉冲。
36.非线性展宽元件的散射特性优选地通过计算、特别优选通过模拟来确定。然而，实验确定也是可能的。
37.优选地，通过对非线性展宽元件的至少一个端面进行切削加工，尤其是通过铣削(优选地借助金刚石铣削刀具)、研磨和/或抛光来在非线性展宽元件上构造散射特性。然而，替代地或附加地，也可以在制造非线性展宽元件时引入或产生散射特性，这例如通过在模制时相应的成形过程(formgebung)或通过压制来进行。
38.根据本发明的一种扩展方案，散射特性被构造为非线性展宽元件的端面上的凹面形状。在此，端面的形状尤其优选地与激光脉冲在垂直于传播方向的截面平面中的空间强度轮廓相协调；该形状尤其根据空间强度轮廓来选择。特别优选地，散射特性在非线性展宽元件的端面上构造为高斯形状，尤其是在激光脉冲是基模脉冲(tem00或衍射极限脉冲)的情况下。
39.在该方法的一种优选实施方式中，展宽元件的端面在射束传播方向上的散射特性、尤其是凹面形状的范围被限制为至少5μm。这有利地使得可以简单且成本有利地生产展宽元件。此外，展宽元件在射束传播方向上的厚度优选被限制为至多50mm。展宽元件的厚度和散射特性的范围优选地彼此协调并且与同展宽元件一起使用的确定的激光束相协调，使得不会低于散射特性的最小范围。如果展宽元件的协调的厚度超过最大厚度(例如由于确定的激光束的能量较低和/或射束直径较大)，则对于与展宽元件一起使用的确定的激光束，优选地设定至少一个附加的ar涂覆(即，抗反射涂覆)元件的厚度，或相应地设定确定厚度的附加ar涂覆元件的数量，其中，将该至少一个附加的ar涂覆元件的厚度或该数量的附加ar涂覆元件的厚度总和求取为展宽元件的所求取的厚度与展宽元件的最大厚度之差。
40.根据本发明的一种扩展方案设置，散射特性与确定的激光脉冲的强度轮廓相协调。尤其相应于确定的激光脉冲的强度轮廓，尤其是与激光脉冲的强度轮廓成比例地或与强度轮廓相同地选择散射特性。
41.最后，该目的还通过提出一种成套设备来解决，其中，该成套设备具有非线性展宽元件，该非线性展宽元件具有散射特性，该散射特性与确定的激光脉冲如此相协调，使得该散射特性补偿该确定的激光脉冲在非线性展宽元件中的自聚焦。该成套设备还包括使用须知，所述使用须知具有用于使用具有确定的激光脉冲的非线性展宽元件的至少一个说明。该散射特性与该确定的激光脉冲的特性的协调尤其体现在该使用须知中。因此，通过使用须知会告知该成套设备、尤其是非线性展宽元件的用户：非线性展宽元件应该与确定的激光脉冲、尤其是通过上述特性限定的确定的激光脉冲一起使用。
42.在该成套设备的一个实施例中，展宽元件的散射特性、尤其是凹面形状在射束传播方向上具有5μm的最小范围。展宽元件优选地具有50mm的最大厚度。该成套设备还包括具有特定厚度且没有散射特性的至少一个ar涂覆元件。如果，基于展宽元件的最大厚度和由此产生的自聚焦，具有最小范围的展宽元件的散射特性对于确定的激光束而言过于明显，则可以借助该至少一个没有散射特性的ar涂覆元件来增强激光脉冲的自聚焦。
43.根据本发明的一种扩展方案设置，该成套设备的非线性展宽元件具有散射特性，该散射特性与确定的激光脉冲在垂直于所述激光脉冲的传播方向的截面平面中的强度轮廓相协调。该散射特性尤其与强度轮廓成比例或与强度轮廓相同。
44.该成套设备尤其具有如先前结合光学装置所描述的非线性展宽元件。
45.结合成套设备，尤其是实现了已经结合光学装置、用于进行光谱展宽方法和用于设计非线性展宽元件的方法提到的优点。
附图说明
46.下面基于附图更详细地阐述本发明，在附图中：
47.图1示出用于对激光脉冲进行光谱展宽的光学装置的实施例及其对激光脉冲的光
谱的影响的示意图；
48.图2示出光学装置的非线性展宽元件的运行原理的示意图；
49.图3示出光学装置的效果的示意图，以及
50.图4示出具有非线性展宽元件的成套设备的实施例的示意图。
具体实施方式
51.图1示出了用于对激光脉冲进行光谱展宽以实现非线性脉冲压缩的光学装置1的实施例的示意图。在此，a)示出了具有展宽路径3的光学装置1，其设置用于引导示出的激光脉冲5重复地或多次通过至少一个非线性展宽元件7。在此处示出的实施例中，展宽路径3具有十个非线性展宽元件7，其中，为清楚起见，仅激光脉冲5传播方向上(即从左往右看)的第一非线性展宽元件7以相应的附图标记表示出来。在此，非线性展宽元件7分别通过左侧的垂直实线和右侧的虚线示意性地示出，这两个线代表相应的非线性展宽元件7在传播方向上的边界。在此清楚地示出，十个非线性展宽元件7是彼此间隔开的。
52.在图1a)中，还相对于传播距离s绘制激光脉冲5的半径r。此外，图1a)中图的右侧部分示出了激光脉冲5在垂直于传播方向的平面中(也就是说根据半径r)的强度轮廓i。这表明激光脉冲5在这种情况下具有高斯形状的强度轮廓。
53.中图1b)示出，在通过展宽路径3时激光脉冲5的光谱被展宽。在此，相对于波长λ绘制激光脉冲5的强度i。第一虚曲线k1示出激光脉冲5在通过展宽路径3之前(即，在进入第一非线性展宽元件7之前)的光谱，其中，该光谱相对较窄地集中在中心波长λ0周围。激光脉冲5在通过展宽路径3之后的光谱由第二实曲线k2示出，其中很清楚的是，激光脉冲5的光谱由于激光脉冲通过了非线性展宽元件7而被显著展宽。
54.这基于由于激光脉冲5在通过展宽元件7的非线性介质时出现的克尔非线性而导致的自相位调制。
55.图2示出了光学装置1的运行原理的示意图。
56.相同或功能上相同的元件在所有附图中设有相同的附图标记，并且因此分别参考上文的描述。
57.在a)中示意性地示出了常规的非线性展宽元件7’。当激光脉冲5通过常规的展宽元件7’时，该激光脉冲不仅经历自相位调制，还经历未校正的自聚焦，由此径向强度轮廓变窄。尤其在激光脉冲通过多个非线性展宽元件7’或者通过相应的较厚的非线性展宽元件7’(即，在传播方向上延伸的非线性展宽元件)时，这可能会导致激光脉冲5不稳定并最终完全塌陷，尤其是成丝。
58.为了避免这种情况，在图2b)中的一个实施例中示出的根据本发明的非线性展宽元件7具有散射特性，该散射特性如此选择，使得该散射特性补偿并因此校正激光脉冲5在非线性展宽元件7中的自聚焦。优选的是展宽路径3的尤其每个非线性展宽元件7具有相应的散射特性。
59.在图2b)所示出的实施例中，散射特性由非线性展宽元件7的端面9(在这种情况下具体地是射束入射面10)的凹面形状形成。附加地或替代地，射束出射面12也可以具有相应的凹面形状。
60.散射特性、在此尤其是端面9的凹面形状优选地与激光脉冲5的强度轮廓相协调。
端面9尤其具有高斯形状。因此，相比于强度轮廓的径向外侧分支，激光脉冲5的具有高强度的中心会被更强烈地散焦，其中，通过非线性展宽元件7，激光脉冲5的强度轮廓最终至少保持基本上不变，因为非线性介质的自聚焦效应一方面与非线性展宽元件7的尤其是由于端面9的凹面形状而产生的散焦特性至少基本上相互抵消，或者说端面9的凹面形状预先补偿了自聚焦。
61.从激光脉冲的射束传播方向看，非线性展宽元件7优选具有至少2mm、优选至少10mm到至多50mm、优选至少15mm到至多40mm的的厚度。端面9的凹面形状优选地在射束传播方向上具有至少1μm到至多100μm、优选至少10μm到至多40μm、优选至少15μm到至多30μm、优选为20μm的范围。
62.图3示出了根据本发明的非线性展宽元件7与常规展宽元件7’相比的效果的示意图。在此，a)针对以类似于图1a)的构造彼此前后地布置的多个常规的非线性展宽元件7’示出了相对于传播距离s绘制的、在峰值强度的分数1/e2的高度处激光脉冲5的直径d的变化过程。在此示出，由于自聚焦，直径d随着不断传播而减小。
63.在b)中，对于根据本发明的非线性展宽元件7的布置，在图1a)的结构中示出了相同的绘图。在此示出，直径d沿传播距离至少基本上保持恒定。
64.返回图1a)，还应当注意，展宽路径3优选地设置用于引导激光脉冲5多次通过至少一个非线性展宽元件7，或者替代地——如图1a)中所示——单次通过多个非线性展宽元件7，这些非线性展宽元件在此在优选构型中彼此间隔开地布置。
65.非线性展宽元件7可以布置在真空中，或者布置在气态介质或液态介质中，尤其是空气、氮气、二氧化碳或至少一个惰性气体中。还可以将固态介质布置在非线性展宽元件7之间。
66.还可以级联图1所示出的装置，其中，可以具有多个展宽路径3，其中，可以将在每两个展宽路径之间布置用于在时间上压缩激光脉冲5的脉冲压缩设备11(在此仅示意性地指示)。
67.非线性展宽元件7优选地构造成板状的元件，尤其是小玻璃板或小晶体板，或者构造成薄膜。
68.非线性展宽元件7优选地如此设计：针对确定的激光脉冲设定用于非线性展宽元件7的(在传播方向上测量的)厚度，其中，针对确定的激光脉冲5如此确定、尤其是计算在具有所设定厚度的非线性展宽中元件7中的自聚焦，其中，非线性展宽元件7的散射特性如此确定，使得该散射特性补偿确定的激光脉冲5在非线性展宽元件7中的自聚焦。在此，尤其是通过模拟或以实验来确定散射特性。最后，在非线性展宽元件7上构造该散射特性。由此最终获得非线性展宽元件7。
69.图4示出了成套设备13的实施例的示意图。该成套设备包括非线性展宽元件7，该非线性展宽元件具有散射特性，该散射特性与确定的激光脉冲5相协调，其方式为使得该散射特性补偿确定的激光脉冲5在非线性展宽元件7中的自聚焦。此外，成套设备13包括使用须知15，在其方面，该使用须知包括用于使用具有确定的激光脉冲5的非线性展宽元件7的至少一个说明。