Pulsformung bei modengekoppeltn Faserlasern
Verfahren zur Erzeugung spezieller Laser-Wellenformen haben zu erheblichen Fortschritten in wissenschaftlichen Bereichen wie der optischen Kommunikation mit ultrahoher Geschwindigkeit und der optischen Signalverarbeitung beigetragen. Bei gemeinhin angewandten Methoden ist jedoch üblicherweise eine manuelle Einstellung der physikalischen Parameter in Bezug auf den Laser-Hohlraum erforderlich. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ULTRAFIL (Ultra-short pulse fibre laser technology) führten Forscher eine neue Methode zur Steuerung der Ausgangsleistung des Lasersystems anhand von Software ein. Durch die Programmierung der Dispersion und Bandbreite eines hohlrauminternen Filters, des Solitons, des dispersionsverwalteten Solitons und des dissipativen Solitons konnte zwischen den modengekoppelten Modi umgeschaltet werden. Die Modenkopplung („Mode-locking“) ist ein Verfahren, bei dem ein Faserlaser so eingerichtet wird, das Lichtimpulse von extrem kurzer Dauer erzeugt werden – im Bereich von Pikosekunden oder sogar Femtosekunden. Zu diesem Zweck wird eine feste Phasenbeziehung zwischen den longitudinalen Modi des Laser-Hohlraumresonators eingerichtet. Bei dem modengekoppelten Laser nutzen die Forscher zur Formung der erzeugten Impulse die Auswirkungen von Gewinn/Verlust, Dispersion (die Abhängigkeit der Wellengeschwindigkeit von der Frequenz) und Nichtlinearität. Darüber hinaus wurde die Lichtdynamik vorsichtig manipuliert, um unterschiedliche Modenkopplungsregime zu erreichen. Die Erzeugung und hohlrauminterne Entwicklung der unterschiedlichen Laserpulsregime wurde per nummerischer Analyse bestätigt. Das ULTRAFIL-Team führt im Besonderen eine Reihe nummerischer Simulationen durch, bei denen unterschiedliche nichtlineare Pulsentwicklungen innerhalb des Laser-Hohlraums reproduziert worden waren. Das neue Verfahren für die spektrale Pulsformung bei modengekoppelten Faserlasern hält großes Potenzial bereit. Es stellt gegenüber herkömmlichen Methoden, die zur Regulierung des Polsformungsmechanismus bei dispersionsverwalteten Faserlasern angewandt werden, ein hohes Maß an Kontrolle bezüglich der Ausgangsleistung ultraschneller Faserlaser in Aussicht. ULTRAFIL hat den Weg für die Anwendung ultraschneller Faserlaser bei der optischen Signalverarbeitung und der optischen Hochgeschwindigkeitskommunikation geebnet. Vielseitige ultraschnelle Laserquellen, mit denen es selektiv möglich ist, unterschiedliche Arten nichtlinearer Wellen zu emittieren, können potenziell auf weiteren wissenschaftlichen Gebieten genutzt werden.
