Passiv modengekoppeltes Oszillator-Verstärker-System auf der Basis von InGaAs-Diodenlasern zur Erzeugung von Femtosekunden-Impulsen durch externe Impulskompression

Das Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung eines elektrisch gepumpten, passiv modengekoppelten Femtosekunden-Lasers auf der Basis von InGaAs-Diodenlasern für das nahe Infrarot (920 nm). Zur Erzeugung von Leistungen über einem Watt wird der Femtosekunden- Diodenlaser als Oszillator-Verstärker-System konzipiert. Die direkte Verstärkung von Femtosekunden-Impulsen in Halbleiterlasern ist nicht möglich, da rekombinierte Ladungsträger bei Impulsdauern unter einer Pikosekunde nicht schnell genug ersetzt werden. Daher führt die Ladungsträgerdynamik zu einer Abnahme der Verstärkung für sehr kurze Impulsdauern. Um dies zu vermeiden, werden Geometrie und Betriebsparameter des Oszillators so angepasst, dass zunächst spektral verbreiterte Pikosekunden- Impulse entstehen. Anschließend können die Impulse in einem Trapezverstärker auf über ein Watt mittlere Leistung verstärkt werden. Trapezverstärker emittieren – im Gegensatz zu Laserbarren und Breitstreifenlasern – Strahlung mit einem hohen Kohärenzgrad und einer nahezu beugungsbegrenzten räumliche Strahlqualität. Nach der Verstärkung werden die Impulse in einem Gitterkompressor zu Femtosekunden-Impulsen komprimiert. Mit der Methode des Colliding Puls Mode-locking konnte eine Impulsdauer von 267 fs erreicht werden. Die mittlere Leistung beträgt 708 mW und die Spitzenleistung 661 W. Die Ergebnisse zeigen, dass mit Diodenlasern in naher Zukunft hybrid-integrierte Femtosekunden-Laser realisiert werden können, die sich gegenüber Festkörperlasern durch geringeren Platz- und Energiebedarf auszeichnen.