Hochleistungs-Ultrakurzzeitquellen im mittleren Infrarotbereich bei 2 – 5 μm basierend auf einer Quelle mit zwei Wellenlängen – Teil 6

3 Differenzfrequenzerzeugung von leistungsstarken ultraschnellen Lichtquellen im mittleren Infrarotbereich

3.1 Hochleistungsfähiger, abstimmbarer Dual-Wellenlängen-Ultrakurzpuls-Faserlaser

Der andere Impulszug dient als Keim für das erbiumdotierte CPA-System. Nach Faserverbreiterung, zweistufiger Singlemode-Faserverstärkung, einstufiger Multimode-Faserhauptverstärkung und Gitterkompression ist das Ausgangsspektrum in Abbildung 5(c) dargestellt. Aufgrund des Verstärkungsverengungseffekts des Hauptverstärkers beträgt die Halbwertsbreite (FWHM) des Ausgangsspektrums 12 nm bei einer Mittenwellenlänge von 1560 nm und weist eine leichte Modulationsstruktur auf. Die Autokorrelationskurve in Abbildung 5(d) ist insgesamt relativ glatt, und nach Anpassung des hyperbolischen Sekans beträgt die Halbwertsbreite des Impulses 290 fs, was einer Spitzenleistung von 0,47 MW entspricht.

Abb. 6. Ergebnisse der Spektrumverbreiterung auf Basis der SESS-Methode

Zur Gewinnung hochenergetischer, abstimmbarer Signalimpulse im Bereich von 1,3-1,9 μm durch die Verwendung von PPLN (www.wisoptic.com)In diesem Artikel wird die Spectral Envelope Shaping System (SESS)-Technik zur spektralen Verbreiterung verwendet. Die hochenergetischen 1,55-μm-Impulse eines Zweiwellenlängenlasers werden zunächst mithilfe einer Halbwellenplatte und eines polarisierenden Strahlteilers (PBS) energetisch moduliert., Woo.websitek.com) und dann über eine asphärische Linse in ein 8,5 cm langes dispersionsverschobenes Glasfaserkabel eingekoppelt. Nach der spektralen Verbreiterung innerhalb der Faser wird der Strahl durch eine weitere asphärische Linse kollimiert und ein optischer Filter entfernt die spektralen Nebenkeulen, wodurch ein abstimmbarer, hochenergetischer Femtosekundenimpuls entsteht. Durch Anpassen des Winkels der Halbwellenplatte und schrittweises Erhöhen der in die Faser eingekoppelten Impulsenergie verbreitert sich das Impulsspektrum symmetrisch auf etwa 1,3–1,9 μm (siehe Abbildung 6). Es ist erwähnenswert, dass sich aufgrund der Dispersion die äußerste rechte Nebenkeule des SESS-Spektrums auf etwa 1,675 μm verbreitert. Eine weitere Erhöhung der Eingangsimpulsenergie erzeugt eine Nebenkeule bei etwa 1,9 μm. Die Verwendung eines Bandpassfilters mit 50 nm Bandbreite zur Entfernung der Nebenkeulen ergibt einen Femtosekundenimpuls mit einer durchschnittlichen Leistung von 200–400 mW und einer einstellbaren Wellenlänge zwischen 1,3 μm und 1,6 μm. Die Verwendung eines 1,65 μm Langpassfilters zur Entfernung der Nebenkeulen bei 1,65 μm und 1,9 μm führt zu einer durchschnittlichen Gesamtleistung von 350 mW; die durchschnittliche Leistung der Nebenkeule bei 1,9 μm wird auf etwa 50 mW geschätzt.