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Aufbau und Charakterisierung einer Superkontinuumslichtquelle auf Basis eines diodengeseedeten Faserlasers

Construction and characterization of a supercontinuum light source based on a fiber laser

  • Superkontinuumslichtquellen revolutionierten in den letzten Jahren viele Bereiche der opti-schen Messtechnik, wie zum Beispiel Mikroskopie und optische Kohärenztomografie. Die fehlende Möglichkeit der Modulation und die Stabilität der bestehenden Systeme limitieren die Einsatzmöglichkeiten. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer direkt steuerbaren Laserquelle mit geeigneten Parametern zur Erzeugung eines breitbandigen Spektrums in mik-rostrukturierten Fasern. Die erforderlichen Laserparameter, speziell die Pulslängen und Puls-spitzenleistungen sowie die daraus resultierende Konversionseffizienz wurden anhand bestehender passiv gütegeschalteter Festkörperlasersysteme ermittelt und als Zielgrößen für das zu entwickelnde System festgelegt. Der Einsatz einer Laserdiode, welche mit Hilfe eines hierfür entwickelten Kontrollers repro-duzierbar Nanosekundenpulse mit einer Repetitionsrate bis in den MHz-Bereich emittiert, ermöglicht eine direkte Ansteuerung des Systems. Die Signale der Laserdiode wurden in ei-nem zweistufigen Faserverstärker auf den erforderlichen Leistungsbereich verstärkt, in eine mikrostrukturierte Faser gekoppelt und ein breitbandiges Spektrum generiert. Eine breite Auswahl erforderlicher Komponenten des Faserverstärkers wurden evaluiert und deren An-ordnung optimiert. Mit Hilfe dieser Komponenten konnte das Gesamtsystem hinsichtlich der spektralen Leistungsdichte bei unterschiedlichen Repetitionsraten und unter Nutzung ver-schiedener mikrostrukturierter Fasern charakterisiert werden.
  • In recent years the use of supercontinuum light sources had a significant impact on the evolu-tion of various optical measurement techniques like microscopy and optical coherence tomo-graphy. Some of the disadvantages in common systems include the rather poor stability and the absence of modulation abilities which limit the application potential of these light sources. The aim of this research was to develop a directly controllable laser source with appropriate parameters in order to generate a broadband spectrum with the aid of microstructured fibers. The required laser parameters, especially the pulse length and pulse peak power as well as the required conversion efficiency could be determined using existing passive Q-switched solid state laser systems. In consequence these parameters were scheduled as target values for the desired fiber-based laser source. Through the application of a laser diode, which is operated by a custom built controller in order to generate nanosecond pulses with repetition rates in the MHz range in a reproducible manner, a direct control of the system is enabled. The emitted signals of the laser diode were amplified to the appropriate power level in a 2-step amplification stage. A broadband spec-trum is the output after the coupling of the amplified signals through a microstructured fiber. The evaluation of multiple components for every part of the amplification stage as well as the optimization of the component positioning was accomplished. By incorporating the most suit-able components, the system as a whole could be characterized in reference to the power spectral density at various repetition rates and under the use of different microstructured fi-bers.

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Metadaten
Author:Tobias Baselt
Advisor:Peter HartmannGND, Hans-Dieter Schnabel
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Name:Leupold-Institut für Angewandte Naturwissenschaften (WHZ)
Peter-Breuer-Straße 2, 08056 Zwickau
Date of Publication (online):2018/02/22
Year of first Publication:2012
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2012/09/18
Tag:Superkontinuum
Supercontinuum
GND Keyword:Faserlaser; Faseroptischer Verstärker
Page Number:74 Seiten, 76 Abb., 8 Tab., 55 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2018/02/22