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Photorefraktive Charekterisierung und Kopplung von Diodenlasern

Peter Pogany

ISBN 978-3-89722-220-5
147 Seiten, Erscheinungsjahr: 1999
Preis: 40.00 €
In der Arbeit wurden neue Anwendungen von selbstinduzierten dynamischen Brechungsindexgittern in photorefraktiven Kristallen demonstriert. Wenn zwei kohärente Strahlen in photrefraktiven Kristallen sich kreuzen, wird der eine Strahl auf Kosten des anderen Strahles kohärent verstärkt. Die Theorie dazu wurde für zwei partiell kohärente Strahlen sowie für mehrere, vollkommen kohärente Strahlen erweitert. Bei kleinen relativen Intensitätsänderungen ist die Zunahme der Signalintensität zum Betragsquadrat des Kohärenzgrades proportional. Der Kristall transformiert die in dem Interferenzmuster enthaltene Kohärenzinformation direkt in eine einfach meßbare Lichtintensitätsänderung des Signalstrahles.
Bei höheren Intensitätsänderungen wird der Kohärenzgrad der Strahlen durch die Wellenmischung signifikant geändert. Nur der zum Signalstrahl kohärente Lichtanteil wird aus dem Pumpstrahl in den Signalstrahl übertragen. Dieser Effekt kann zur Verbesserung der Kohärenzeigenschaften von Laserstrahlen ausgenutzt werden. Eine explizite analytische Lösung konnte gefunden werden, die die gleichzeitigen Änderungen der Strahlintensitäten und des gegenseitigen Kohärenzgrades beschreibt. Durch die Messung von Kohärenzfunktionen lassen sich spektrale Eigenschaften vor allem von Diodenlasern mit hoher Genauigkeit bestimmen. Zum ersten Mal wurden die Kohärenzeigenschaften von kontinuierlich emittierenden longitudinal ein- und mehrmodigen Diodenlasern durch selbstinduzierte photorefraktive Phasengitter charakterisiert. Für die Messung der Kohärenzfunktion sind preiswerte photorefraktive Halbleiterkristalle wie InP:Fe oder CdTe:V aufgrund ihrer Schnelligkeit mit moderaten Kopplungskoeffizienten am besten geeignet.
Der zweite Schwerpunkt der Arbeit ist die Untersuchung der kohärenten Addition mehrerer Strahlen in photorefraktiven Kristallen. Die ursprüngliche räumliche und spektrale Strahlqualität des Signalstrahles bleibt auch bei Kopplungsprozessen mit mehreren gestörten Pumpstrahlen erhalten. Durch eine kohärente Strahladdition können daher mehrere optische Verstärker parallelgeschaltet und Diodenlasersysteme mit hoher Leistung und Strahlqualität realisiert werden.
Um die Anwendbarkeit der kohärenten Strahladdition in photorefraktiven Kristallen bei kontinuierlich emittierenden Diodenlasersystemen zu demonstrieren, wurden zwei Oszillator-Verstärker-Systeme mit einem Masteroszillator und zwei parallelen optischen Verstärkern bei der Wellenlänge von 680 nm und 1,3 μm realisiert. Bei dem ersten System betrug der Wirkungsgrad der Strahladdition in dem BaTiO3:Ce Kristall 56%. Der Ausgangsstrahl hatte eine kohärente optische Leistung von 6,5 mW. Bei dem zweiten System wurde InP:Fe als koppelndes Medium benutzt. Zum ersten Mal konnte ein photorefraktiv gekoppeltes Diodenlasersystem auf Halbleiterbasis realisiert werden.


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