Langperiodische Gitter zur Kontrolle nichtlinearer Effekte in Glasfasern

Nodop, Dirk GND

Optische Verstärker auf Basis aktiver, mit Seltenen Erden dotierter Glasfasern sind zu einer wichtigen Schlüsseltechnologie im Bereich der Optik und Laserphysik geworden. Das gute Verhältnis von Volumen zu Oberfläche ermöglicht eine sehr gute thermische Handhabbarkeit, erfordert aber einen durchdachten Umgang mit nichtlinearen Effekten, da hohe Intensitäten und große Wechselwirkungslängen in den Fasern auftreten. Die Kontrolle dieser Effekte ist die Herausforderung bei der Optimierung solcher Systeme. Bei geringen spektralen Bandbreiten dominiert die stimulierte Brillouin Streuung (SBS) als nichtlinearer Effekt und bei kurzen Pulsen die Selbstphasenmodulation (SPM). Bei bestimmten Dispersionseigenschaften der Faser kann die Vierwellenmischung (FWM, four wave mixing) dominieren. Ein wichtiger nichtlinearer Effekt ist die stimulierte Ramanstreuung (SRS), eine inelastische Wechselwirkung von Licht mit Materie. Hier wird bei Überschreiten der Schwellenleistung für SRS ein Teil der optischen Leistung in die Stokeswellenlänge umgewandelt, welcher dann z.B. außerhalb der Verstärkungsbandbreite aktiver Fasern liegt oder außerhalb des Wellenlängenbereichs der im System verwendeten Optiken. Diese Promotionsschrift behandelt neue Ansätze zur Kontrolle von FWM und insbesondere SRS. Eine eigens für die Experimente entwickelte Signal- bzw. Seedquelle für die Faserverstärker wird vorgestellt, die aufgrund ihrer zeitlich-spektralen Eigenschaften SBS und SPM unterdrückt und damit die isolierte Untersuchung von SRS und FWM ermöglicht. Der Schwerpunkt der Arbeit ist die Beeinflussung und Unterdrückung von SRS und FWM mithilfe langperiodischer Fasergitter (LPGs). Diese lassen sich thermisch mittels eines CO2 Lasers als spektrale Kerbfilter direkt in Fasern einschreiben und können unerwünschte Wellenlängen, die durch SRS oder FWM entstehen, wirkungsvoll unterdrücken oder manipulieren.

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Nodop, Dirk: Langperiodische Gitter zur Kontrolle nichtlinearer Effekte in Glasfasern. 2012.

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