Neue wartungsarme und kompakte Ultrakurzpuls-Lasersysteme

Am LZH wurden auf Basis von Erbium-dotierten Fasern wartungsarme und kompakte Ultrakurzpuls-Lasersysteme mit einer Pulsdauer um 60 fs (1fs=10-15s) bei einer Wellenlänge von 1560 nm entwickelt.

Femtosekundenlaser erfahren immer größere Bedeutung in der Medizin, Biologie, optischen Telekommunikationstechnik und der Materialbearbeitung. Für die optische Telekommunikationstechnik sind Laser- und Verstärkersysteme, die bei einer Wellenlänge um 1560 nm emittieren, von besonderer Bedeutung, da in diesem Wellenlängenbereich die Dämpfung der verwendeten Glasfasern (drittes optisches Fenster) minimal ist.

Am LZH wurden auf Basis von Erbium-dotierten Fasern wartungsarme und kompakte Ultrakurzpuls-Lasersysteme mit einer Pulsdauer um 60 fs (1fs=10-15s) bei einer Wellenlänge von 1560 nm entwickelt. Bei einer Repetitionsrate um die 60 MHz beträgt die erreichte Ausgangsleistung der passiv modengekoppelten Faserlaser bis zu 25 mW. In Folge des rein faseroptischen Aufbaus erweist sich das entwickelte Design unanfälliger gegenüber Umwelteinflüssen im Vergleich zu bisherigen Systemen mit Freistrahlkomponenten. Die rein faseroptischen Systeme zeichnen sich nicht nur durch eine hohe Langzeitstabilität von Pulsdauer, Pulsspektrum und Ausgangsleistung über mehrere tausend Stunden aus, sondern auch durch geringe instantane Schwankungen der zeitlichen Pulsfolge der einzelnen Pulse, die nur einige 100 Attosekunden (1 Attosekunde = 10-18 s) betragen.

In weiterführenden Untersuchungen der Rauscheigenschaften des Faserlasers wird in Kooperation mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt z. Zt. analysiert, in wieweit sich dieser modengekoppelte Erbium-Faserlaser als optischer Frequenzkamm für Frequenzmessungen einsetzen lässt.

Mittels Frequenzverdopplung des Ausgangssignals in einem nichtlinearen Kristall können ultrakurze fs-Lichtpulse im Wellenlängenbereich um 780 nm generiert werden. Mit dem frequenzverdoppelten Erbium-Faserlaser existiert damit eine kompakte und effiziente industrietaugliche fs-Strahlquellen-Alternative zu den etablierten, erheblich größeren und aufwendigeren Titan-Saphir-Laseroszillatoren, welche bislang für Anwendungen in Medizin und Biologie wie z. B. der Zweiphotonenspektroskopie eingesetzt werden.

Die durchgeführten Arbeiten wurden durch das BMBF und die DFG gefördert.

Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.

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