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Kontinuierlich angeregte und aktiv gütegeschaltete Oszillator-Verstärker-Systeme hoher Strahldichte durch Einsatz von Faser-Phasenkonjugatoren

Risse, Enrico

Fak. 2 Mathematik und Naturwissenschaften

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiges kontinuierlich angeregtes und aktiv gütegeschaltetes Nd:YAG-Oszillator-Verstärker-System (MOPA) mit Faser-Phasenkonjugator hoher mittlerer Ausgangsleistung und hoher Strahlqualität entwickelt und charakterisiert. Die hohe mittlere Ausgangsleistung bei gleichzeitig hoher Strahlqualität der entwickelten Systeme wird durch den Einsatz phasenkonjugierender Spiegel (PCM) realisiert. Hierzu werden die thermisch induzierten Phasenstörungen im aktiven Medium in einer Doppel-Pass-Anordnung kompensiert. Die Bestimmung der Beugungsmaßzahl als charakteristische Größe der Strahlqualität erfolgt nach der ISO-Vorschrift 11146. Die Integration von Multimode-Quarzglasfasern als PCM in Oszillator-Verstärker-Systemen stellt eine neuartige Entwicklung dar. Sie basieren auf der stimulierten Brillouin-Streuung (SBS). Die reduzierte Leistungsschwelle der Faser-Phasenkonjugatoren für die SBS in den Bereich einiger Hundert Watt Pulsspitzenleistung macht den Einsatz der Phasenkonjugation in kontinuierlich angeregten Oszillator-Verstärker-Systemen erst möglich. Die realisierten Verstärkerkonfigurationen wurden hinsichtlich der Kompensationsmöglichkeiten der in Nd:YAG-Laserstäben auftretenden thermisch induzierten Depolarisation untersucht. Zur Skalierung der Ausgangsleistung des Systems bis auf 120 W bei gleichbleibend hoher Strahlqualität wurde eine Vierfach-Pass-Anordnung der Verstärker entwickelt. Untersucht wurde die Vierfach-Pass-Anordnung mit zwei und mit vier Verstärkerkavitäten. Das MOPA-System mit vier Verstärkerkavitäten zeigt das Potential eine optische mittlere Ausgangsleistung von über 200 W mit hoher Strahlqualität zu erzeugen.