Faserverstärkerkonzepte für schmalbandige optische Signale

Höfer, Sven GND

Faserlaser und -verstärker weisen im Vergleich zu konventionellen Lasergeometrien eine Reihe positiver Eigenschaften auf: hohe Effizienz und Verstärkung und beste thermische Eigenschaften im Hochleistungsbetrieb. Weiterhin ist der Justage-Aufwand bei faserbasierten Aufbauten aufgrund reduzierter Komponentenanzahl und Freiheitsgrade deutlich geringer. Gewisse Betriebsregime für Faserlaser und -verstärker, wie der hochstabile, schmalbandige Laserbetrieb hoher Leistung, sind heute jedoch noch nicht realisiert. Anwendung findet dieser als LIDAR, in der optischen Intersatellitenkommunikation, Gravitationswellendetektion und Frequenzkonversion (SHG, OPO, OPA). Die dafür nötige Leistungssteigerung auch über die allgemeine, grundlegende Skalierung eines einzelnen Faserlasers / -verstärkers hinaus ist Thema dieser Dissertation. Fasern sind aufgrund der hohen Leistungsdichten und großen Ausbreitungslängen prädestiniert für das Auftreten von unerwünschten nichtlinearen optischen Prozessen, bei schmalbandigen Signalen speziell von stimulierter Brillouin-Streuung. Es existieren verschiedene Lösungansätze zur Vermeidung und Unterdrückung dieses Effektes, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit diskutiert werden. Beginnend mit einer theoretischen Einführung wird ein einzelner Verstärker für schmalbandige Strahlung und erstmalig die thermische Unterdrückung von stimulierter Brillouin-Streuung in aktiv-dotierten Fasern untersucht. So konnte eine Ausgangsleistung von 150W im schmalbandigen Grundmodebetrieb realisiert werden (Bandbreite 500 Hz). Anschließend wird die Kopplung von Faserlasern und -verstärkern im inkohärenten und erstmalig im kohärenten Fall zur weiteren Skalierung bei Begrenzung des einzelnen schmalbandigen Emitters behandelt. Die Zusammenfassung bietet zusätzlich einen Ausblick auf weitere und zukünftige Entwicklungsrichtungen des Themengebietes.

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Höfer, Sven: Faserverstärkerkonzepte für schmalbandige optische Signale. 2006.

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