Injektionsstabilisierung von Laserdioden

Beschreibung

Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
In der vorliegenden Arbeit wurde Aufbau und Betrieb eines injektionsstabilisierten Diodenlasersystems vorgestellt.
Es wurden neben den allgemeinen Laserdiodeneigenschaften die speziellen und extrem vielfältigen Verhältnisse der Injektionsstabilisierung bezüglich Fangbereich und Stabilität theoretisch sowohl analytisch als auch numerisch untersucht. Die experimentellen Ergebnisse liegen in guter übereinstimmung mit der Theorie.
Der Aufbau eines Diodenlasersystems in Littrow-Anordnung, welches sowohl für die Hochleistungsdiode als auch für die Führungsdiode geeignet ist, wurde vorgestellt. Da bei der Führungsdiode die Langzeitstabilität nur eine sehr untergeordnete Rolle spielt, wird die Führungsdiode nur mit Hilfe eines Gitters auf eine Linienbreite im Bereich einiger 100 kHz reduziert.
Beide Laserdioden haben eine elektronisch stabilisierte Stromversorgung und werden mit Peltierelementen gekühlt. Dabei wird die Temperatur mit elektronischen Reglern auf +-10 mK konstant gehalten.
Zuerst wurden die Eigenschaften der Hochleistungsdiode ohne Injektionsstabilisierung beschrieben. Dort ist vor allem die Modenstruktur und das Strahlprofil im Vergleich zu handelsüblichen Laserdioden kleinerer Leistung auffällig. Weiterhin zeigt die Diode unter bestimmten Rückkopplungsbedingungen chaotische Amplitudenoszillationen.
Beim injektionsstabilisierten Betrieb läßt sich die Hochleistungsdiode auf die Moden des Führungslasers zwingen.
Die Güte der Ankopplung ist sehr stark vom Strom und der Temperatur der Hochleistungsdiode abhängig, da nur innerhalb eines kleinen Bereiches das Verstärkungsmaximum der Hochleistungsdiode auf der injizierten Frequenz liegt. Die beste Ankopplung wird bei 5C und 190 mA erzielt.
Bei höheren Injektionsstömen über 220 mA schwingen Eigenmoden der Hochleistungsdiode an und im Bereich von 300 mA ist zwar die injizierte Mode noch sichtbar, aber über 95% der Energie werden auf den Eigenmoden der Hochleistungsdiode emittiert.
Die maximale injektionsstabilisierte Leistung beträgt etwa 10 mW. Diese Leistung reicht aus, um das Experiment zur Spektroskopie am Barium deutlich zu verbessern.
Zum genaueren Studium wurde die Kopplung zweier Laserdioden mit 5mW Leistung untersucht.
Es wurde das Fangverhalten gemessen und festgestellt, daß der Fangbereich in der Größenordnung des theoretisch zu erwartenden Wertes liegt. Auch der theoretisch zu erwartende instabile Bereich wurde gefunden.
Aus den gewonnenen Daten [...]