Leistungsskalierung von Hochleistungsfaserlasern im Spannungsfeld nichtlinearer Effekte und transversaler Modeninstabilitäten

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Leistungsskalierung kontinuierlicher Faserlaserverstärker im Spannungsfeld transversaler Modeninstabilitäten und nichtlinearer Effekte untersucht. Im Fokus stehen dabei Großkernfasern mit Kernen niedriger numerischer Apertur und die Optimierung der Signalquellen, der thermischen Last und der Faserparameter um die Leistungsgrenzen zu erhöhen. Die thermische Last im Faserkern widerspiegelt die Gesamtheit der am Leistungsumsatz beteiligten physikalischen Prozesse. In situ Temperaturmessungen und aus den Messwerten abgeleitete Wärmemengen helfen dabei, ein detailliertes Bild der longitudinalen Verteilung des Wärmeeintrags zu gewinnen und Größen mit Einfluss auf den Wärmeeintrag zu untersuchen. Darüber hinaus werden in der Literatur postulierte Einflussrößen wie Pumpwellenlänge, stimulierte Brillouinstrahlung und spektrale Breite des Signals hinsichtlich der erwarteten Auswirkung auf die TMI-Schwelle untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse werden im Anschluss herangezogen, um die Parameter einer Niedrig-NA Faser zu bestimmen, deren Eigenschaften zu einer grundmodigen Leistungsskalierung und zur Verschiebung der TMI-Schwelle zu einer Ausgangsleistung oberhalb von 4 kW führen. Die im Rahmen dieser Arbeit erreichten Ergebnisse stellen hinsichtlich der spektralen Eigenschaften, der grundmodigen Ausgangsleistung und der nachgewiesenen zeitlichen Stabilität die derzeit leistungsstärksten, kontinuierlichen Faserverstärkersysteme ohne Kombinationselemente dar.