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Modengekoppelte Ytterbium - Femtosekundenfaserlaser

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Modengekoppelte Ytterbium - Femtosekundenfaserlaser

Michael Schultz (Broschiert, Deutsch)

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Optischer Zustand

Beschreibung

Kurzzusammenfassung Kompakte justagearme vollständig faserbasierte Oszillatoren sind eine Alternative zu bisher verwendeten aufwendigeren Systemen, um neue Anwendungsbereiche für Ultrakurzpulslasersysteme insbesondere außerhalb optischer Labore zu erschließen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind Aufbau und Untersuchung entsprechender Faseroszillatoren im Wellenlängenbereich um 1 ¹m. Insbesondere sollen neue Erkenntnisse über die verschiedenen Pulsformungsmechanismen auch hinsichtlich der Skalierbarkeit der Pulsenergie gewonnen werden. Die experimentellen Ergebnisse werden dabei durch Simulationen ergänzt und unterstützt. Im ersten untersuchten Lasersystem wird eine anomaldispersive higherorder- mode-Faser verwendet. Untersuchungen der resultierenden stretchedpulse- Resonatordynamik ergaben, dass Solitoneneffekte in der anomaldispersiven Faser eine Energiebegrenzung darstellen. Deshalb wird ein zweiter Resonatortyp untersucht, bei dem explizit auf anomaldispersive Fasern verzichtet wird. Das spektrale Filtern gechirpter Pulse stellt hier einen entscheidenden Prozess dar, der zeitlichen und spektralen Verbreiterung im normaldispersiven Resonator entgegen zu wirken. Diese Resonatordynamik wird erstmals experimentell ermittelt, dabei wird der Einfluss der Filterbandbreite, der Faserlänge und der Nichtlinearität im Resonator auf die Ausgangsparameter untersucht. Außerdem wurde erstmals ein vollständig faserbasierter normaldispersiver Aufbau ohne zusätzliche reale sättigbare Absorber realisiert. Alternativ wurde ein System vorgestellt, in dem die nichtlineare zeitliche Filterung der gechirpten Pulse unter Verwendung von sättigbaren Halbleiterabsorbern genutzt wird. Diese erstmalig durchgeführten Untersuchungen zur Pulsdynamik ergaben im Gegensatz zu Annahmen in der Literatur, dass die Pulsformung durch die nichtlinearen Polarisationsentwicklung deutlich stärker ist als durch den Halbleiterabsorber. Motiviert von der geringen Filterwirkung des Halbleiterabsorbers wurde ein Aufbau sowohl ohne diese zeitlichen als auch ohne spektrale Filter untersucht. Dabei wurde erstmals modengekoppelter Betrieb mit Femtosekundenpulsen von einem vollständig normaldispersiven Ytterbiumfaserlaser dokumentiert. Untersuchungen ergaben, dass die polarisationsabhängige Transmission des Pumplicht-wavelength-division-Multiplexer einen zusätzlichen virtuellen sättigbaren Absorber bildet. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse über die verschiedenen Konzepte zur Pulsformung modengekoppelter Faseroszillatoren zeigen das Potenzial und die Bandbreite dieser Systeme auf. Abstract Compact, reliable all-fiber lasers represent an option for acquiring new fields of applications of femtosecond lasers, especially outside optical laboratories. Investigations on these particular fiber lasers at a wavelength range of 1 ¹m regarding to different pulse shaping mechanisms and with respect to scaling the pulse energy was subject of this thesis. Experimental results were supported and supplemented by numerical simulations. In the first setup a higher-order mode fiber with anomalous dispersion at 1030nm was used. However, due to solitonic effects of this stretched-pulse dynamic in anomalous fiber the pulse energy is limited. Therefore in the second resonator setup anomalous dispersion fiber was explicitly omitted. Spectral filtering of chirped pulses is a key process to counteract the temporal and spectral broadening in an all-normal dispersive cavity. For the first time, this particular pulse dynamic was measured and compared to simulations allowing commenting on the quality of the numerical model. By using a special-wavelength-division multiplexer an all-fiber all-normal dispersive laser without a real saturable absorber could be realized for the first time. As an alternative to spectral filtering the nonlinear temporal filtering of chirped pulses due to semiconductor saturable absorber was investigated in another cavity. For the first time the pulse dynamic of this all-normal dispersive laser was investigated, showing the major pulse forming action due to nonlinear polarization evolution and the minor part due to semiconductor saturable absorber instead of contrary assumption in literature. Motivated by the minor part of the pulse shaping due to the semiconductor saturable absorber, another setup without temporal or spectral filters was investigated. Mode-locked operation of this all-normal dispersion Ytterbiumfiber- laser was documented for the first time. The polarization dependent transmission of the used pump-light wavelength-division multiplexer was acting as an additional saturable absorber supporting the regular virtual saturable absorber of the nonlinear polarization evolution. The knowledge on different intra-cavity pulse dynamics gained within the framework of this thesis shows the potential and the range of output parameters of all-fiber ytterbium fs-lasers. Weniger zeigen

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Produktinformationen

Technische Daten

Erscheinungsdatum

05.10.2011

Sprache

Deutsch

EAN

9783898632478

Herausgeber

GCA

Serien- oder Bandtitel

Forschen und Wissen - Physik

Sonderedition

Nein

Autor

Michael Schultz

Seitenanzahl

148

Auflage

Einbandart

Broschiert

Einbandart Details

Laminiert

Schlagwörter

Quantenoptik, Ytterbium, Modenkopplung, Pulsdynamik, Simulation, Physik, Faserlaser

Thema-Inhalt

PHK - Elektrizität, Magnetismus und Elektromagnetismus

Warnhinweise und Sicherheitsinformationen

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