Einzelfrequenz- und Zwei-Farben-Betrieb von Vertical-external-cavity Surface-emitting Lasern

Fan Zhang, Koch, Martin (Prof. Dr.)
2017
Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Lasers (VECSELs), also oberflächenemittierende Laser mit vertikal angeordneter externer Kavität, wurden Mitte der 1990er-Jahre als eine weitere Klasse von vertikalemittierenden Lasern eingeführt. Diese bedienen sich einer Kombination aus laseraktiven Medien von Halbleiterlasern und den geometrischen Konzepten von Festkörper-Scheibenlasern, weshalb sie auch Halbleiter-Scheibenlaser (Semiconductor Disk Lasers, SDLs) genannt werden. Nach zwei Jahrzehnten
more » ... Forschung und Entwicklung bietet dieser Typ Halbleiterlaser nicht nur Zugang zuhohen Leistungen, sondern auch mit hervorragender Strahlqualität. Die Wellenlänge von VECSELn kann recht komfortabel und flexibel mithilfe der Bandlückengestaltung in der Halbleitertechnik angepasst werden. Weiterhin ermöglicht das Kavitätsdesign dieser Laser die Nutzung von zusätzlichen Elementen im externen Resonator und die Nutzung von sättigbaren Absorberspiegeln. Dank dieser Eigenschaft können VECSEL in verschiedenen Modi wie Dauerstrich- und Zwei-Farben-Betrieb verwendet werden, und eignen sich auch für die aus Ultrakurzpulslasern bekannte Modenkopplung. In der vorliegenden Arbeit liegt der Schwerpunkt auf die experimentelle Untersuchung und Entwicklung von Einzelfrequenz- und Zwei-Farben-VECSELn. Des Weiteren wird die spektrale Verstimmung (das Detuning) von VECSELn betrachtet und ihr Einfluss auf die Leistung des VECSELs experimentell untersucht. Um einen Dauerstrichbetrieb im schmalbandigen Einzelfrequenzmodus zu erzielen, muss der VECSEL sehr selektiv betrieben werden. Dazu muss die Lasermode in der transversalen Grundmode und mit einer selektierten Polarisation anschwingen, und nur eine einzelne Longitudinalmode aufweisen. Um unerwünschte Moden zu unterdrücken, sind optische Verluste bis zu einem gewissen Grad sogar erforderlich. Dies ersc [...]
doi:10.17192/z2017.0159 fatcat:bayepxokqjdbvlwdsruspmfeb4