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Untersuchung von Richtungsinstabilität in Faserringlasern

Antragsteller Dr. Alexander Hartung
Fachliche Zuordnung Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453562122
 
Das Projekt befasst sich mit einer neuen Form der unidirektionalen Emission. Die ungewöhnlichen Eigenschaften dieser neuen Form der unidirektionalen Lichtemission sind, dass sie in einem optisch reziproken Ringresonator auftritt, ein schwellenartiges Auftreten weit über der Laserschwelle aufweist, keine vordefinierte Richtung besitzt und von optischer Bistabilität begleitet wird.Unsere Hypothese ist, dass es sich um eine bisher unbekannte Form von Instabilität handelt. Mit zunehmender Pumpleistung wird der bidirektionale stationäre Zustand in Bezug auf kleine Leistungsschwankungen allmählich instabiler. Bei geringer Pumpleistung werden Fluktuationen hauptsächlich gedämpft, wodurch das System die bidirektionale Emission aufrechterhalten kann. Im Gegensatz dazu werden Schwankungen bei hoher Pumpleistung zunehmend verstärkt, bis ihre Verstärkung stärker als der Dämpfungsmechanismus ist. Die bidirektionale Emission ist kein stationärer Zustand mehr und das System schaltet in den unidirektionalen Modus. Es wird erwartet, dass ein erheblicher nichtlinearer Verlust für das Auftreten dieses Phänomens obligatorisch ist, aber die Natur dieses nichtlinearen Verlusts wird voraussichtlich irrelevant sein. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, diese Instabilität zu nutzen, und erhöht ihr Wirkungspotential erheblich.Der derzeitige Standard fasergekoppelter optischer Isolatoren zur Durchsetzung eines unidirektionalen Betriebs, der nur für typische Wellenlängen gut etabliert ist, begrenzt die Erforschung neuer Wellenlängen, bei denen sie nicht ausgereift oder nicht verfügbar sind. Der wissenschaftlich aufstrebende Wellenlängenbereich im mittleren Infrarot gilt als Fingerabdruckregion und ist wichtig für verschiedene Anwendungen in den Bereichen Medizin, Biowissenschaften und Sicherheit. Faserlaser, die bereits eine Milliarden-Dollar-Industrie im nahen Infrarotbereich sind, zeigen aufgrund ihrer kompakten und flexiblen Bauweise im Vergleich zu anderen Lasertypen im mittleren Infrarot eine bessere Leistung. Eine All-Faser-Lösung, die eventuell durch das vorliegende Phänomen ermöglicht wird, ist für eine äußerst robuste und einfache Bedienung äußerst wünschenswert und kann den Übergang von Faserlasern mit mittlerem Infrarot von Labordemonstrationen zu weit verbreiteten Anwendungen erleichtern. Ein noch größeres Potenzial besteht, wenn dieses Konzept auf den gepulsten Betrieb übertragen werden kann.Das Projekt zielt darauf ab, die noch unbekannten Bedingungen aufzudecken, die zu einer unidirektionalen Lichtemission führen, und die Nutzung zu ermöglichen, indem eine vordefinierte Richtung sichergestellt wird. Bei Erfolg ebnet dieses Projekt den Weg für eine neue Klasse von Faserringlasern, die nicht auf dedizierte Komponenten angewiesen sind, um eine unidirektionale Emission zu erzwingen.
DFG-Verfahren Sachbeihilfen
 
 

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