Pulsed fiber Lasers

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Die hohe und breitbandige Verst‰rkung von Seltenerd-dotierten Quarzglasfasern unterst¸tzt sowohl
die Erzeugung von ultrakurzen Pulsen mit hohen Bandbreiten als auch einen spektral weit abstimmba-
ren Laserbetrieb. Um die sich daraus ergebenden vielf‰ltigen Mˆglichkeiten aufzuzeigen, wurden im
Rahmen dieser Arbeit verschiedene gepulste Faserlasersysteme entwickelt und untersucht.
Erstmalig wurde dabei eine passive G¸teschaltung eines Ytterbiumfaserringlasers durch eine Thulium-
Kodotierung realisiert. Ein spektral abstimmbarer Laserbetrieb mit einer minimalen Pulsdauer von
1,1 μs, mit bis zu 21,8 μJ Pulsenergie und einer maximalen Linienbreite von 4 GHz wurde damit de-
monstriert. Die passive G¸teschaltung wurde analysiert und eine starke Wechselwirkung zwischen der
s‰ttigbaren Absorption und Relaxationsoszillationen festgestellt. Weiterhin wurde erstmalig die Vier-
Wellen-Mischung als der dominierende spektrale Verbreiterungsmechanismus identifiziert.
Passive Modenkopplung eines Faserringlasers durch nichtlineare Polarisationsdrehung wurde erstma-
lig in Kombination mit einer langen Ytterbium-Doppelkernfaser demonstriert. In diesem Ñsuper-stret-
chedì-Faserlaser erfolgte die Dispersionskompensation durch ein Gitterpaar. Pulsenergien von bis zu
9.5 nJ und spektrale Bandbreiten von bis zu 40 nm wurden damit erzielt. Bei hˆheren Pumpleistungen
wurden mehrere zeitlich dicht benachbarte Pulse im Resonator beobachtet, da nichtlineare Effekte die
maximale Pulsenergie begrenzten. Die zeitliche Komprimierbarkeit des Ausgangssignals wurde durch
die hohe unkompensierte Dispersion dritter Ordnung im Resonator begrenzt. Eine Unterdr¸ckung der
langwelligen Signalanteile im Resonator f¸hrte zu einer starken spektralen Verbreiterung des Aus-
gangssignals durch nichtlineare Effekte in der aktiven Faser. Die mit diesem modifizierten La-
seraufbau erzielte Signalbandbreite von 118 nm ¸bertraf bisherige Ytterbium-Faserlaser um ein
Mehrfaches und wurde bei einer Ausgangsleitung von 1.3 W gemessen.
F¸r die Erzeugung von Femtosekundenpulsen mit Pulsenergien im Mikrojoule-Bereich wurde ein Er-
bium-Faser Oszillator-Verst‰rkersystem mit dispersiver Pulsstreckung entwickelt. In diesem modula-
ren System wurden die Pulse in einem modengekoppelten Faserlaser erzeugt und nach der Verst‰r-
kung Pulsdauern von 810 fs und Pulsenergien von bis zu 4 μJ bei einer Welleng‰nge von 1.56 μm er-
reicht. Die Pulswiederholrate wurde zwischen 50 kHz und 1 MHz variiert und war quasi-stufenlos ab-
stimmbar. Dabei erlaubte das Systemdesign eine Synchronisation der Pulsemission auf ein externes
Steuersignal. Weiterhin wurde festgestellt, dass der Einfluss von Vier-Wellen-Mischungs-Effekten auf
das Signal stark von der Pumprichtung der Faserverst‰rker abh‰ngig war. Zus‰tzlich wurden starke
nichtlineare Dispersionseffekte der aktiven Fasern im Verst‰rkersystem festgestellt. S‰ttigungseffekte
in den Faserverst‰rkern begrenzten die Pulsenergie.