Untersuchung eines diodengepumpten Faserverstärkers mit Emission bei 2 µm

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den spektroskopischen und optischen <br>Eigenschaften von aktiven optischen Fasern und deren Laserbetrieb zur Verstärkung von kurzen Laserpulsen bei hohen Repetitionsraten im Emissionsbereich um 2 µm. <br> <br>Dabei werden kurze Laserdiodenpulse in Thulium-dotierten optischen Fasern verstärkt und somit die Vereinigung der Vorteile der direkten elektronischen Kontrolle einer Laserdiode mit dem robusten und leicht zu integrierenden Aufbau eines optischen Fasersystems kombiniert. <br> <br>Nach der Entwicklung eines speziell an die verwendeten 2 µm Laserdioden angepassten Hochstrom-Impulsgenerators konnten mit diesem Laserpulse > 7 ns mit Spitzenleistungen im Watt-Bereich erzeugt werden, wovon jedoch wegen der Modenstruktur des emittierten Lichts nur etwa 2 mW Spitzenleistung in eine Einmodenfaser eingekoppelt werden können. Durch die vergleichende Untersuchung verschiedener Gläser konnte ein Schwermetall-Fluoridglas als optimales Faser-Wirtsmaterial für die bei 2 µm emittierenden Ionen Thulium und Holmium identifiziert werden und mittels einer entwickelten numerischen Simulation auf der Basis von Ratengleichungen und Strahlungstransportgleichungen lassen sich dann die optimalen Faserparameter wie Kerndurchmesser, Länge etc. bestimmen und die in den Fasern auftretende verstärkte Spontanemission (amplified spontaneous emission, ASE) minimieren. Darauf aufbauend konnte durch Kaskadierung mehrerer Faserverstärker ein Lasersystem realisiert werden, welches kurze Pulse (20-30 ns) bei hohen Repetitionsraten (bis 125 kHz) und Pulsspitzenleistungen bis 5 kW am Faserausgang erzeugt. Dabei ist die Pulsdauer im Gegensatz zu gütegeschalteten Lasern unabhängig von der Repetitionsrate. Mit diesen Pulsen bei 1.87 µm wird im Anschluss ein Cr2+:ZnSe-Laser optisch gepumpt, wobei Wirkungsgrade bis 22% bei einer Emissionswellenlänge von 2.5 µm erreicht wurden.

Author dc:creator

• Eichhorn, Marc

Contributors dc:contributor

• Wagner, Joachim

• Cr:ZnSe
• fiber laser
• fiber-optic amplifier
• fluoride glass
• thulium
• holmium

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