Photorefraktive Charekterisierung und Kopplung von Diodenlasern
Peter Pogany
ISBN 978-3-89722-220-5
147 pages, year of publication: 1999
price: 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.