Ein kompakter Cr:YAG Femtosekunden Laser

Forschungsprojekt P 14704ein kompakter Cr:YAG femtosekunden LaserIrina T. SOROKINA09.10.2000 Ziel dieses Projektes ist die Erweiterung der höchsterfolgreichen Technologie der Ultrakurzimpulserzeugung, basiert auf durch dispersiven Spiegeln kontrollierten (MDC) Ti:Sapphire, Cr:LiSAF und Cr:LiSGaF Oscillatoren ins 1,5 pm Wellenlängenbereich. Diese anspruchsvolle Aufgabe wird durch Kombination von akkumulterten soliden Erfahrung von neuen Lasermaterialien, Diodenpumpen, and Modenverkopplungtechniken auf Basis von neuen dispersiven Spiegeln und sättigbaren Halbleiter-glassabsorbersystemen, erreicht. Die Forschung wird auf Entwicklung eines kompakten MDC Cr4+ : YAG Femtosekundenlasers bei 1.5 Mikrometer fokusiert. Es ist geplant, einen direkt diodengepumpten Cr4+ : YAG Laser mit Ausgangsleistung über 300 mW im Dauerstrichbetrieb, sowie ca. 100 mW modenverkoppelt zu verwirklichen. Durch Optimierung von Spiegeldispersion und Anwendung , von neu-entwickelten außergewöhnlich verlustarmen Spiegeln wird die hnpulsdauerverkürzung bis zu -20 fs möglich. Gepumpt von einem Yb-Faserlaser, soll eine Hochleistungsversion des Cr4+ :YAG Femtosekundenlasers 0,5 bis 1 W Ausgangsleistung liefern. Eng verbunden mit Femtosekundenlaserentwicklung soll in Zusammenwirkung mit den Kristallzuchtlaboratorien eine eingehende spektroskopische Untersuchung von Cr4+ : YAG und verwandten Cr4+ -dotierten Lasermaterialien durchgeführt werden. Insbesondere soll das Problem von "Langzeitausbleichen" gelöst und die Arbeitskonzentration von Cr4` Ionen erhöht werden. Im Rahmen dieses Projektes sollen zwei Dissertationen auf dem Gebiet von Lasertechnologie und Spektroskopie entstehen.

In Rahmen dieses Projektes wurde ein direkt diodengepumpter durch dispersive Spiegel kontrollierter Cr4+: YAG Femtosekundenlaser entwickelt. Der Laser arbeitet bei einer Wellenlänge von 1.5 m. Neben der lasertechnischen Entwicklung, führte das Projekt zu Fortschritten in fundamentalen Wissenschaftsdisziplinen, darunter Materialwissenschaft und Physik von ultrakurzen Laserimpulsen. Zum ersten Mal konnte eine kompakte Quelle von extrem kurzen infraroten Lichtimpulsen, die aus nur noch wenigen optischen Zyklen bestehen, in einem für viele Anwendungen sehr interessanten Wellenlängenbereich realisiert werden. Die kürzesten Lichtimpulse sind gerade mal 25 Femtosekunden (2510 -15 s) lang, was nur 5 optischen Zyklen entspricht. Als eine direkt diodengepumpte Quelle von solch kurzen Impulsen, ist dieser Laser der Einzige seiner Art im augensicheren Wellenlängenbereich und kann nur noch mit einem anderen Lasertyp bei 0.8 m Wellenlänge verglichen werden. Als eine Demonstration von neuen Möglichkeiten, die sich mit der Bereitstellung der neuen Lichtquelle öffnen, wurde die Erzeugung des optischen Kontinuums in einem kurzen Faserstück durchgeführt. Das auf diese Weise generierte einzigartige Licht kann für optische Kohärenztomographie in der Medizin, sowie für ultrapräzise Frequenzmessungen angewendet werden. Der Cr4+:YAG Laser ist einer der ganz wenigen kohärenten Quellen, die in einem breiten Bereich rund um 1.5 m Wellenlänge durchgestimmt werden können, und als solche für viele Anwendungen im Bereich der Nachrichtentechnik (z.B. fürs Pumpen von Ramanverstärker, oder als Fasertester und für WDM) sowie für Fernkundung und Spurengasanalyse interessant ist. Die spektralverbreiteten Impulse aus solchen Lasern können sofort für hochauflösende optische Kohärenztomographie und moderne Metrologie angewendet werden.