ISBN 9783868538861

978-3-86853-886-1, Reihe Physik

Ortwin Hellmig
Steuerung und Effizienzerhöhung von Praseodym und Erbium dotierten Fluoridglas-Aufkonversionsfaserlasern

172 Seiten, Dissertation Universität Hamburg (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Umschaltbare, mehrfarbige Laser sind für viele wichtige Anwendungen, wie z. B. Laserdisplaytechnologie, Fotofinishing, DVD-Mastering, Konfokale Mikroskopie und Spektroskopie von besonderer Bedeutung.

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neues Konzept für mehrfarbigen Laserbetrieb entwickelt und an einem Pr, Yb: ZBLAN-Aufkonversions-Faserlaser erprobt. Durch neu entwickelte Resonatorspiegel, deren Reflektivitäten bei den verschiedenen Wellenlängen einstellbar sind, kann neben einfarbiger auch mehrfarbige Laseremission mit definierter Farbkomposition erreicht werden. Die Reflektivität der dielektrischen Spiegel wird durch eine Veränderung der Dicke eines im Spiegelsystem befindlichen Luftspalts erreicht. Unter Verwendung von zwei dieser Spiegel wird Laseremission mit beliebigen Anteilen der Farbkomponenten bei den drei wichtigen RGB - Wellenlängen, 635 nm, 520 nm und 492 nm, demonstriert. Die erreichbare Ausgangsleistung liegt je nach verwendeter Pumplichtquelle im Bereich von 10 - 50 mW. Die Steuerung kann bis zu einer Frequenz von 200 kHz erfolgen.

Für eine schnelle Intensitätssteuerung ist ein neuartiges Verfahren entwickelt worden, bei dem die Inversion des Lasers direkt gesteuert wird. In einem Pr, Yb: ZBLAN-Faserlaser wird durch eine Laserdiode bei λ = 635 nm die Inversion und als Folge die Laserleistung bei 520 nm und 492 nm moduliert. Erstmals kann auf diese Weise ein Superpulsbetrieb mit einer Wiederholfrequenz von 300 kHz bei Pulsdauern von 300 ns erreicht werden. Die Spitzenleistung ist gegenüber der cw-Leistung 10-fach überhöht. Die Modulation mit Frequenzen von mehr als 100 MHz ist möglich und kann für eine aktive Modenkopplung verwendet werden. Die Verwendung von extern angekoppelten Resonatorspiegeln erlaubt neben der Farbsteuerung eine höchst effiziente Anregung von linear polarisiertem Laserbetrieb. Mit diesem neuen Konzept wird erstmals eine unpolarisierte Laseremission bei λ = 635 nm in einem Pr, Yb: ZBLAN-Faserlaser zu einer hoch polarisierten Emission mit einem Polarisationsverhältnis von mehr als 100:1 umgewandelt.

Zusätzliche Resonatorspiegel werden auch bei einem Er: ZBLAN-Faserlaser zur Effizienzerhöhung bei λ = 546 nm durch Anregung zusätzlicher Laseremission bei λ = 1,55 μm verwendet. Im Experiment wird eine Leistungssteigerung um bis zu 100 % demonstriert.

Die erreichten Ergebnisse sind auch auf andere Lasersysteme, insbesondere auf Festkörperlaser, übertragbar und stellen wichtige Grundlagen für zukünftige Laserentwicklungen dar.