MENÜ MENÜ  

Einfluß nichtpraxialer Strahlausbreitung und räumlicher Strukturen auf Lasermoden in stabilen Resonatoren

Holger Laabs

ISBN 978-3-89722-165-9
140 Seiten, Erscheinungsjahr: 1999
Preis: 40.00 €
Zur Vereinfachung der Beschreibung von stabilen Laserresonatoren und deren Lasermoden wird in der Literatur überwiegend von der Wellengleichung in Paraxialnäherung und von homogenen Verstärkungs- und Brechungsindexverteilungen im Lasermedium ausgegangen. In longitudnal gepumpten Festköperlasern sind jedoch inhomogene Verstärkungs- und Brechungsindexverteilungen vorhanden. Darüber hinaus besitzen Lasermoden in der Nähe der Stabilitätsgrenzen des Resonators eine hohe Divergenz, bei der die Paraxialnäherung nicht mehr anwendbar ist.

Die im Rahmen der Forschungsarbeiten durchgeführten Untersuchungen führten zu einer Methode zur Charakterisierung der Modenausbildung in stabilen Resonatoren. Mit dieser Methode lassen sich erstmalig stark divergente (nichtparaxiale) Strahlungsfelder in Resonatoren mit unterschiedlichen Spiegelprofilen berechnen. Darüber hinaus ermöglicht die Methode den Einfluß von räumlich strukturierten Verlust-, Verstärkungs- und Brechungsindexprofilen in Resonatoren bei der Modenberechnung zu bestimmen. Durch ihre Anwendung resultiert ein Satz von mehreren transversalen Moden mit ihren Intensitätsverteilungen, Verlust- bzw. Verstärkungsfaktoren sowie Frequenzen.

Die Methode basiert auf der Verwendung von Matrizen, die die Ausbreitung im Resonator, optische Elemente oder strukturierte Profile charakterisieren. Eine Matrix für einen Umlauf eines Strahlungsfeldes in einem Resonator wird durch Multiplikation der Matrizen der einzelnen optischen Elemente und der Ausbreitung erhalten. Die transversalen Moden sind die Eigenvektoren dieser Umlaufmatrix. Dabei wird der maximale Index der Moden durch die Ordnung der Matrizen bestimmt, die entsprechend der jeweiligen Anwendung gewählt werden kann.

Zur Berücksichtigung stark divergenter Strahlungsfelder in Resonatoren werden Korrekturen für Hermite-Gauß-Strahlen in transversaler und longitudinaler Richtung mit Hilfe eines störungstheoretischen Verfahrens berechnet. Diese Korrekturen dienen als Grundlage bei der Untersuchung der Eigenschaften von nichtparaxialen Hermite-Gauß-Strahlen. Aus den Untersuchungen folgt, daß sich bei nichtparaxialer statt paraxialer Ausbreitung die Parameter Divergenz und Beugungsmaßzahl von Hermite-Gauß-Strahlen erhöhen. Die Veränderung dieser Strahlparameter ist umso größer, je kleiner das Verhältnis des Taillenradius zur Wellenlänge ist. Darüber hinaus stellen die nichtparaxialen Hermite-Gauß-Moden die Eigenmoden stabiler Resonatoren bei Verwendung sphärischer Spiegel dar.

Die Matrizen für optische Elemente, lokale Brechungsindexprofile, Verstärkungs- und Verluststrukturen sowie die Ausbreitung im Resonator bilden die Grundlage eines neuen Modells zur Charakterisierung der transversalen Moden in Laserresonatoren. Mit Hilfe dieser Matrizen läßt sich insbesondere der Einfluß lokalisierter Strukturen im Resonator auf die transversalen Moden untersuchen. In Übereinstimmung mit durchgeführten Experimenten werden Frequenzveränderungen und Änderungen der Intensitätsverteilungen der transversalen Moden durch lokale thermische Linsen und Verstärkungsstrukturen quantitativ berechnet. Die Unterschiede in den Intensitätsverteilungen zwischen den experimentell beobachteten transversalen Moden in longitudinal diodengepumpten Festkörperlasern und den paraxialen Hermite-Gauß-Moden sind auf die lokale thermische Linse und die Verstärkungsstruktur zurückzuführen.

Die mit der Matrixmethode erzielbaren Ergebnisse zur Charakterisierung von Laser-Strahlungsfeldern sind für die Anwendung bei der Lasergeräteentwicklung ebenso von Bedeutung wie für wissenschaftliche Experimente sofern genaue Kenntnisse über die Laserstrahlen erforderlich sind. Bei der Untersuchung von Aberrationen durch thermische Linsen oder bei der Anwendung adaptiver Techniken zur Modenformung ist die Matrixmethode ein geeignetes Verfahren.


KAUFOPTIONEN

40.00 €
auf Lager
Versandkostenfrei innerhalb Deutschlands


Wollen auch Sie Ihre Dissertation veröffentlichen?