Grundlegende experimentelle Untersuchung und theoretische Modellierung kaskadierter χ(²)-Prozesse und deren Anwendung zur Realisierung neuartiger modengekoppelter Laser

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Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung neuartiger Modenkopplungsverfahren zur Erzeugung ultrakurzer Pikosekunden-Laserimpulse hoher mittlerer Leistung auf der Basis leistungs- und langzeitstabiler Komponenten. Physikalische Grundlage bildet die effiziente Erzeugung optisch nichtlinearer Phasenverschiebungen einer 1064 nm Fundamentalwelle, hervorgerufen durch phasenfehlangepasste Second Harmonic Generation (SHG) in Lithiumtriborat. Die untersuchten Modenkopplungsverfahren unterscheiden sich in der Art und Weise wie diese nichtlineare Phasenverschiebung in eine Amplitudenmodulation eines im Laserresonator umlaufenden Lichtimpulses umgewandelt wird. Mit Hilfe des ersten Verfahrens wird ein parametrisch Kerr-Linsen modengekoppelter, 888 nm gepumpter Nd:YVO4 Laseroszillator realisiert. Das zweite in dieser Arbeit untersuchte Modenkopplungsverfahren basiert auf einer nichtlinearen Polarisations-Rotation der Fundamentalwelle, induziert durch den phasenfehlangepassten Typ I SHG-Prozess. Mit mittleren Ausgangsleistungen von bis zu 20,6 W bei einer zeitlichen Impulsdauer von 7,3 ps werden in dieser Arbeit die bislang leistungsstärksten Laseroszillatoren demonstriert, die mit Hilfe eines resonatorinternen SHG-Kristalls modengekoppelt wurden.