Anwendungen

Phasenstabilisierte Pulse

Die Ausgangspulse eines modengekoppelten Lasers sind durch Ihre optische Trägerwelle und deren Einhüllende charakterisiert. Die Position der Maxima der Trägerwelle relativ zur Einhüllenden (carrier-envelope phase, CEP) ändert sich bedingt durch Dispersion und Nichtlinearitäten von Puls zu Puls periodisch mit der charakteristischen CEO (carrier-envelope offset) Frequenz. Für Anwendungen in der Hochfeld- und Attosekundenphysik ist die CEP ein entscheidender Faktor, da sie die maximale elektrische Feldstärke unter der Einhüllenden bestimmt. Je kürzer die Dauer der Einhüllenden eines modegekoppelten Pulszugs, desto weniger elektrische Feldzyklen finden statt und desto wichtiger wird die Rolle der CEP. Für Anwendungen in der Präzisionsmetrologie und -spektroskopie, die die Frequenzkammeigenschaft modengekoppelter Laser ausnutzen ist es essentiell, die CEO Frequenz präzise zu kontrollieren, da sie die Genauigkeit der Messung entscheidend beeinflusst.

Die CEO Frequenz und die CEP modengekoppelter Systeme können heute auf eine Weise kontrolliert werden, die es erlaubt für die experimentellen Erfordernisse maßgeschneiderte Pulse zu erzeugen. Eine Möglichkeit dazu ist die Verwendung eines f-2f Interferometer und einer Regelschleife, die die CEO Frequenz über die Pumpleistung des Ultrakurzpulslasers kontrolliert. Üblicherweise wird die Pumpleistung über einen akusto-optischen Modulator (AOM)  zwischen Pumplaser und Ultrakurzpulslaser gesteuert. Wenn die Fluktuationen der CEO Frequenz langsamer sind als die Regelgeschwindigkeit des AOM, kann auf diese Art und Weise das System stabilisiert werden.

Eine Weiterentwicklung dieses Modells verwendet das Fehlersignal aus dem Interferometer direkt um den Pumplaser zu steuern und umgeht so den AOM. So wird die CEO Frequenz auf dieselbe Weise stabilisiert, jedoch kann die Regelgeschwindigkeit und -tiefe deutlich höher als mit einem AOM sein.

Darüber hinaus ist auch das Rauschen des Pumplasers für ein CEP/CEO kontrolliertes System essentiell. Dies hat zu immer rauschärmeren Systemen auf dem Markt geführt, getreu der einfachen Regel 'weniger ist besser'.

finesse pure CEP   Extrem geringes Rauschen und direkte Leistungsmodulation


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