Folie 13. Erzeugung von THz-Strahlung
5. THz-Optik
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Modenkopplung
A(T) = einhüllende Amplitudenfunktion
Modell zur Modenkopplung
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- spektrale Breite Dn
- spektrale Phase f(w)
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Ein Gaußscher Laserstrahl würde in Analogie
als „beugungsbegrenzt“ bezeichnet.
Analogie zur Heisenbergschen Unschärferelation
Kontinuierlicher
Lange Pulse:
Kurze Pulse
→ Chaos
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Fourier-Trafo:
Aktive Modenkopplung
Für Modenkopplung ist sicherzustellen, dass die Modulationsfrequenz wM gleich dem Modenabstand ist, also: wM = 2p/Resonatorumlaufzeit
Jede Mode konkurriert um die Verstärkung mit den Seitenbändern der benachbarten Moden. Der effizienteste Betrieb ergibt sich für gekoppelte Phasen. Das Resultat ist eine globale Kopplung (n gekoppelte Gleichungen).
Im Frequenzraum induziert der Modulator Seitenbänder:
Resonator-
Moden
Im homogen verbreiterten Lasermedium kommt es zu Konkurrenzprozessen, also zu starken Fluktuationen
Energieübertrag durch Modulation führt zu Kopplung und optimaler Ausnutzung der Verstärkung
multiple oscillating cavity modes
Amplitudenmodulation
D.h. ein Modulator multipliziert das Laserlicht (i.e. jede Mode) mit diesem Term, also nichtlinear.
Amplitudenmodulator (AM) nutzt elektro-optischen oder akusto-optischen Effekt, um die Resonatorverluste für jede Mode zu modulieren:
Modulator Transmission
Verstärkung überschreitet Verluste nur für kurze Zeit pro Umlauf !
→ zeitliches Tor fürs Laseranschwingen in Form von kurzen Pulsen trotz eines langen Resonators.
Zeitbild:
Modenkopplung
Ist i.d.R. einfacher zu realisieren !?
Ist i.d.R. kostengünstiger !
Abstimmungsprobleme zwischen Elektronik und Optik !
Parameterbereiche häufig enger gesteckt und aufwändigere Justage im Vergleich zur aktiven Modenkopplung
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P.M. mittels (künstlichem)
THz Physik WS15/16
Langsamer sättigbarer Absorber
What if the absorber responds slowly (more slowly than the pulse)?
Then only the leading edge will experience pulse shortening.
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THz Physik WS15/16
Sättigung der Verstärkung
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Saturable gain and loss
The combination of saturable absorption and saturable gain yields short pulses even when the absorber is slower than the pulse.
Lasers lase when the gain exceeds the loss.
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Intensitätsabhängiger Brechungindex:
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Zusammen mit einer Blende ergeben sich intensitätsabhängige Verluste, welche die Erzeugung von Pulsen bevorzugen.
Identischer Verlust
∞
∑
∞
∑
konstruktiv
destruktivdestruktiv