Pulse dynamics control in passively mode-locked high energy solid state laser oscillators
Final Report Abstract
Das Projekt behandelt Laseroszillatoren, die über einen halbleiterbasierten sättigbaren Absorber passiv modengekoppelt werden. Dabei ist es von hohem Interesse, hochenergetische Pulse direkt im Oszillator ohne Reduzierung der spektralen Bandbreite erzeugen zu können, die durch Pulsaufspaltung durch die Zwei-Photonen-Absorption im Absorber verursacht wird. Im Rahmen dieses Projektes wurde die Auswirkung einer größeren Modenfläche auf dem Absorber untersucht, wodurch die Spitzenintensität im Fokus und damit der Einfluss der Zwei-Photonenabsorption reduziert werden soll. Da die reduzierte Puls-Energieflussdichte dazu führen kann, dass der Laser in den Bereich der Güteschaltung fällt, wird die Auswirkung einer Stabilisierung durch eine Regelelektronik auf das System untersucht. Dazu wurde ein diodengepumpter Yb:CALGO- Laseroszillator aufgebaut, dessen Eigenschaften sowohl experimentell als auch durch numerische Simulationen untersucht wurden. Bei den Untersuchungen haben sich der cw-Durchbruch im optischen Spektrum sowie die Fokusgröße im Verstärkungsmedium als begrenzende Größen bei der Skalierung der Pulsenergie herausgestellt. Als interessantes Seitenresultat wurde die Pulsaufspaltung gezielt zur harmonischen Modenkopplung eingesetzt, um ultrakurze Pulse sowohl mit hoher Spitzenintensität als auch hoher Repetitionsrate zu erzeugen. Hierbei wurde sowohl die Teilung eines Einzelpulses und die anschließende Bewegung der Pulse gegeneinander als auch die Qualität und die Langzeitstabilität des harmonisch modengekoppelten Betriebs betrachtet. Um die Dynamik dieses Betriebs besser zu verstehen, wurde die Bewegung zweier Pulse mit aufwendiger Messtechnik verfolgt und mit dem numerischen Modell nachvollzogen. Die experimentellen und numerischen Ergebnisse bieten die Grundlage für die Planung von Lasersystemen, die hohe Pulsenergien bei gleichzeitig kurzer Pulsdauer direkt aus dem Oszillator liefern können.
Publications
- “External feedback control for mode-locked diodepumped solid state lasers”, 540. WE-Heraeus-Seminar, 2013
Bensch, H. M. et al.
- “Dynamik und Pulsdauern und in SESAM-modengekoppelten Laseroszillatoren”, DPG Frühjahrstagung, 2014
Bensch, H. M. et al.
- “Passiv harmonisch-modengekoppelter Yb:CALGO-Laser”, DPG Frühjahrstagung, 2016
Bensch, H. M. et al.
- “Harmonically mode-locked Yb : CALGO laser oscillator”, Optics Express, vol. 25, no. 13, 2017
Bensch, H. M. et al.
(See online at https://doi.org/10.1364/OE.25.014164) - “Low-noise passive harmonically mode-locked Yb:CALCO laser oscillator”, CLEO Europe, 2017
Bensch, H. M. et al.
(See online at https://doi.org/10.1109/CLEOE-EQEC.2017.8086298)
