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Kontradirektionale Modenkopplung in pumpüberhöhten optisch-parametrischen Ringoszillatoren

ISBN: 978-3-86359-790-0

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Kurzübersicht

Kontradirektionale Modenkopplung limitiert die Realisierbarkeit von auf leistungsschwachen cw-Lasern basierenden pumpüberhöhten optisch-parametrischen einfachresonanten Ringoszillatoren (PESRO). Die Ausführungen in dieser Arbeit erweitern das Verständnis der Wirkzusammenhänge über das in der Literatur bekannte Maß und zeigen wirksame Methoden zur Problemlösung auf. Durch Anwendung der Erkenntnisse wird ein PESRO im MIR mit einer gegenüber dem Stand der Technik halbierten Schwelle demonstriert.

Kontradirektionale Modenkopplung in pumpüberhöhten optisch-parametrischen Ringoszillatoren

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Details

In der vorliegenden Arbeit wird die kontradirektionale Modenkopplung innerhalb von pumpüberhöhten optisch-parametrischen einfachresonanten Ringoszillatoren (PESRO) untersucht. Eine wesentliche Komponente eines solchen PESRO, der Überhöhungsringresonator, zeichnet sich dadurch aus, dass die von einer Seite in den Ringresonator eingekoppelte Strahlung im Allgemeinen unidirektional im Ring umläuft. Bereits schwache, resonatorinterne Reflexionen können jedoch dazu führen, dass Strahlung in die kontradirektionale Ringrichtung eingekoppelt wird, sodass die eingekoppelte Strahlung bidirektional im Ringresonator umläuft. Dieser Effekt wird kontradirektionale Modenkopplung genannt und führt abhängig von der Kopplungsstärke der in kontradirektionalen Ringrichtungen umlaufenden Strahlungsfelder zu einem Anstieg der Schwelle des PESRO sowie zu Instabilitäten bei der Einkopplung der Fundamentalstrahlung in den Überhöhungsresonator. Dies stellt eine Limitierung für die Realisierung eines PESRO im mittleren Infrarot auf Basis eines leistungsschwachen cw-Lasers dar. Für typische Überhöhungsresonatoren in PESRO können bereits Restreflexionen von Oberflächen mit qualitativ hochwertigen Entspiegelungen zu hohen Kopplungsstärken führen, die den Betrieb eines PESRO mit einem leistungsschwachen cw-Laser unmöglich machen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, wie ein PESRO trotz kontradirektionaler Modenkopplung auf Basis eines leistungsschwachen und damit potentiell sehr günstigen cw-Lasers realisiert werden kann. Hierzu wird mittels eines mathematischen Modells das Verständnis der Wirkzusammenhänge von kontradirektionaler Modenkopplung und den funktions- und effizienzbestimmenden Kernkomponenten eines PESRO über das in der Literatur bekannte Maß erweitert. Der wesentliche Beitrag dieser Arbeit besteht dabei in der Berücksichtigung der Einflüsse der kontradirektionalen Modenkopplung auf das Fehlersignal einer darauf basierenden Frequenzstabilisierung. Aus den dabei gewonnenen Erkenntnissen werden wirksame Methoden zur Kontrolle der kontradirektionalen Modenkopplung in PESRO abgeleitet. Die kombinierte Anwendung von zwei Methoden liefert eine universelle Lösung zur Reduktion der Kopplungsstärke. Damit wird ein stabiler Betrieb eines PESRO bei nahezu vollständiger Unterdrückung der kontradirektionalen Modenkopplung realisiert und ein PESRO mit einer Ausgangswellenlänge von 4,5 µm und einer gegenüber dem Stand der Technik um den Faktor zwei reduzierten Schwelle demonstriert.

Zusatzinformation

Autor Nyga, Sebastian
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-790-0
Gewicht 0.220 kg
Erscheinungsdatum 22.11.2019
Lieferzeit 3-4 Tage
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