DE102016122047B3 - Erzeugung von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge - Google Patents

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge (1), basierend auf einer parametrischen Verstärkung soll ein Lasersystem zu Verfügung gestellt werden, das eine verringerte Komplexität aufweist, aber dennoch eine große Abstimmbarkeit der Wellenlänge besitzt, ein schnelles Schalten der Wellenlänge ermöglicht und das Einstellen der spektrale Bandbreite der emittierten Impulse erlaubt. Dies wird dadurch erreicht, dass zur Einstellbarkeit der Bandbreite der Ausgangslaserimpulse eine optische Einrichtung (4) vorgesehen ist, die derart ausgelegt ist, die spektrale Phase der Pumpimpulse in Abhängigkeit der spektralen Phase der Seedimpulse zu beeinflussen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge und einstellbarer Bandbreite, basierend auf einer parametrischen Verstärkung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge und einer einstellbaren Bandbreite, basierend auf einer parametrischen Verstärkung, umfassend: einen optischen Pumpimpulsgenerator mit einstellbarer Repetitionsrate zur Erzeugung von Pumpimpulsen, einen faserbasierten optisch parametrischen Oszillator mit einer Rückkoppeleinrichtung und einem parametrischen Verstärkungsmedium, ausgeführt, um die Pumpimpulse zu empfangen und diese durch parametrische Erzeugung in einen wellenlängenverschobenen Idlerimpuls und einen dazu wellenlängenverschobenen Signalimpuls zu konvertieren, und eine dazu eingerichtete dispersive Rückkopplungseinrichtung, den Idlerimpuls oder den Signalimpuls über einen Resonator zurückzukoppeln, wodurch der Idlerimpuls bzw. der Signalimpuls im Weiteren als Seedimpuls für die parametrische Verstärkung verwendbar ist. Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus Brinkmann, Maximilian et al. „Electronically and rapidly tunable fiber-integrable optical parametric oscillator for nonlinear microscopy” Optics Letters 41.10 (2016) Seiten 2193 bis 2196 bekannt.
  • Für viele Anwendungen in der Spektroskopie, z. B. zur Prozessüberwachung, der Mikroskopie oder Mikrospektroskopie sind schnell (< 1 ms) und weit (> 2000 cm–1) abstimmbare kohärente Lichtquellen, im Weiteren als Lasersysteme bezeichnet, gewünscht. Diese Lasersysteme sollen entweder spektral besonders schmalbandige Impulse für eine hohe Auflösung (< 0.3 THz bzw. 10 cm–1) und damit zeitlich lange Impulse (> 1.5 ps) oder aber besonders kurze Impulse (< 500 fs) mit einer breiten spektralen Bandbreite (> 0.8 THz) für eine hohe Spitzenleistung aufweisen. Zusätzlich sollten diese Lasersysteme so robust wie möglich aufgebaut sein. Nach dem Aufbau eines Lasersystems sollten keine Justage-Freiheitsgrade, wie durch verstellbare Spiegel, mehr existieren, damit der Betrieb ohne jegliche notwendige Justage durch den Nutzer gewährleistet werden kann. Zusätzlich soll damit eine Dejustage durch Umwelteinflüsse vermieden werden. Diese Lasersysteme sollen routinemäßig in unterschiedlichsten industriellen und klinischen Umgebungen eingesetzt werden können, ohne dass spezielle Laserkenntnisse dafür erforderlich sind.
  • Gewöhnlich wird zur Erzeugung ultrakurzer Lichtimpulse mit verstimmbarer Wellenlänge eine Kombination aus einem Pumplaser mit einem optisch-parametrischen Oszillator (OPO) oder Verstärker (OPA) eingesetzt. Der Pumplaser für den OPO bzw. OPA basiert nach aktuellem Stand der Technik in der Regel auf einem modengekoppelten Laseroszillator, der ultrakurze Laserimpulse bei einer festen oder verstimmbaren Wellenlänge erzeugt. In einem OPO wird ein Pumpimpuls durch parametrische Erzeugung in zwei zueinander wellenlängenverschobene Impulse, nämlich einen Signalimpuls und einen Idlerimpuls, konvertiert. Einer der beiden erzeugten Impulse (Idlerimpuls oder Signalimpuls) wird über einen Resonator zurückgekoppelt, wodurch dieser im Weiteren als Seedimpuls (Keimimpuls) für die parametrische Verstärkung dient. Da die parametrische Verstärkung ein energieerhaltender Prozess ist, wird gleichzeitig auch der nichtresonante Signalimpuls/Idlerimpuls weiter verstärkt, so dass dieser Impuls als Ausgangssignal des Lasersystems ausgekoppelt werden kann. Der ausgekoppelte Impuls wird im Folgenden als Ausgangsimpuls bezeichnet.
  • Wenn wellenlängenabstimmbare, ultrakurze Impulse mit einer Dauer unter 500 fs (breites Spektrum) erzeugt werden sollen, sind diese Lasersysteme immer in Freistrahltechnik aufgebaut und basieren z. B. häufig auf Titan-Saphir-Lasern. Wenn ultrakurze Impulse mit einer Dauer im Pikosekundenbereich (schmalbandiges Spektrum) erzeugt werden sollen, basieren die verwendeten Lasersysteme entweder ebenfalls auf Freistrahltechnik oder neuerdings fast vollständig auf Faseroptiken, z. B. faseroptisch parametrische Oszillatoren (FOPO). Allerdings benötigen auch diese neuen, weit verstimmbaren FOPOs noch einen, wenn auch geringen, Freistrahlanteil, der eine Justage erfordert und eine Schwachstelle für einen wartungsfreien Betrieb darstellt.
  • Kohärente Lasersysteme mit Freistrahlbereichen weisen generell einen erhöhten Grad an Komplexität gegenüber vollständig glasfaserbasierten Aufbautechniken auf. Außerdem ist ein stark erhöhter Aufwand durch die Justage, die Stabilisierung der Justage sowie aufgrund mechanischer Stabilitätsanforderungen an das Gerätegehäuse gegeben. Für eine weite Verbreitung und Anwendung solcher Lasersysteme sind aber robuste, wartungsfreie Lasersysteme bestehend aus komplett angeschweißten Glasfaserkomponenten gewünscht.
  • Ein weiterer Nachteil im Stand der Technik ist, dass es bei allen bisher verfügbaren Lasersystemen entweder gar nicht oder nur durch einen erheblichen Umbau des Lasersystems möglich ist, einen Wechsel von der Emission von Pikosekundenimpulsen zu Femtosekundenimpulsen zu vollziehen. Ein einfacher Wechsel von einem Femtosekunden-Betrieb zu einem Pikosekunden-Betrieb, z. B. durch den Austausch von einzelnen Modulen, der vielfältige Vorteile für Produktion und Anwendung solcher Lasersysteme mit sich bringen würde, ist bisher nicht möglich. Außerdem besteht der Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten FOPOs, dass die Auswahl der Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung bei den meisten Konzepten aufgrund von Limitierungen der Pumplaser ausschließlich auf mechanische oder thermische Durchstimmmechanismen beschränkt ist. Aufgrund von Massenträgheit oder Temperaturträgheit sind diese Mechanismen aber prinzipbedingt langsam (> 1 ms pro Wellenlängenschritt) und erlauben darüber hinaus nur eine kontinuierliche Verstimmung der Wellenlänge. Die für Anwendungen z. B. in der Spektroskopie oder für Pump-Probe Experimente gewünschte Erzeugung einer schnell wechselnden (< 100 μs) Folge von Impulsen mit frei wählbaren Wellenlängen ist dadurch nur schwierig oder gar nicht realisierbar.
  • Komplett auf Faseroptik basierende FOPOs, die elektronisch über die Wahl der Repetitionsrate des Pumplasers abgestimmt werden können, sind frei von den oben genannten Nachteilen. Die aus dem Stand der Technik bekannten FOPOs sind jedoch beschränkt bezüglich der freien Gestaltung der spektralen Bandbreiten der emittierten Impulse. Insbesondere Impulse mit sehr breiten Spektren, also zeitlich sehr kurze Impulse, können aufgrund einer geringen Verstärkungsbandbreite der Verstärkungsmedien und faserbedingten Dispersionseffekten bisher nicht erzeugt werden. Eine Impulserzeugung mit einer Dauer < 500 fs ist beispielsweise bisher nur in Lasersystemen gelungen, die zwar eine Glasfaser als Verstärkungsmedium nutzten, aber davon abgesehen zur Vermeidung zusätzlicher Dispersion komplett in Freistrahloptik aufgebaut worden sind. Ein Wechsel von einem Femtosekunden-Betrieb zu einem Pikosekunden-Betrieb ist darüber hinaus gar nicht oder nur durch einen erheblichen Umbau des Lasersystems möglich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lasersystem zu Verfügung zu stellen, das eine verringerte Komplexität aufweist, aber dennoch eine große Abstimmbarkeit der Wellenlänge besitzt, ein schnelles Schalten der Wellenlänge ermöglicht und das Einstellen der spektralen Bandbreite der emittierten Impulse erlaubt.
  • Bei einer Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge, basierend auf einer parametrischen Verstärkung der eingangs beschriebenen Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Einstellbarkeit der Bandbreite der Ausgangslaserimpulse eine optische Einrichtung vorgesehen ist, die derart ausgelegt ist, die spektrale Phase der Pumpimpulse in Abhängigkeit der Phase der Seedimpulse zu beeinflussen, indem die spektrale Phase der Pumpimpulse auf die spektrale Phase der Seedimpulse angepasst wird.
  • Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lasersystemen, die auf komplexen Laseroszillatoren als Pumplaser für OPOs aufbauen, basiert das vorliegende Lasersystem vorzugsweise auf einem elektronisch steuerbaren Impulsgenerator. Dadurch wird es möglich, über die elektronisch wählbare Repetitionsrate in Kombination mit einer resultierenden Dispersionsfilterung im FOPO sehr schnell (< 100 μs) die Ausgangswellenlänge des FOPOs einzustellen. Durch diesen rein elektronischen Verstimmungsmechanismus kann das Lasersystem zusätzlich komplett auf Freistrahltechniken verzichten und der Verstimmungsmechanismus erlaubt sowohl kontinuierliche als auch diskrete, sprunghafte Änderungen der Wellenlänge. Die Erzeugung einer schnell wechselnden Folge von Impulsen mit frei wählbaren Wellenlängen wird damit ermöglicht.
  • Dabei wird die spektrale Phase der Pumpimpulse nach der Pumpimpulserzeugung auf die im FOPO auftretende Dispersion zur Kontrolle der spektralen Bandbreite der im FOPO erzeugten Signalimpulse angepasst. Die Beeinflussung der spektralen Phase resultiert in einer zeitlichen Änderung der momentanen Frequenz innerhalb eines optischen Impulses. Wesentlich ist somit die Beeinflussung eines durch die Dispersion des FOPOs gechirpten (in der spektralen Phase modulierten) resonanten Seedimpulses mit einem dazu passenden gechirpten Pumpimpuls. Da bei der parametrischen Verstärkung die instantane Frequenz der erzeugten Signalimpulse zu jedem Zeitpunkt direkt durch den spektralen Abstand der instantanen Pumpfrequenz von der instantanen Seedfrequenz abhängt, lässt sich somit das resultierende Spektrum der Lasersysteme genau steuern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die spektrale Phase der Pumpimpulse so beeinflusst, dass der Pumpimpuls in der Wigner-Darstellung einer Geraden folgt, die genau die Hälfte der Steigung der entsprechenden Geraden der gechirpten Seedimpulse in der Wigner-Darstellung aufweist (für Gauß-förmige Impulse ist damit auch der sogenannte Chirpparameter C1 der Pumpimpulse näherungsweise halb so groß wie der Chirpparamter C2 der Seedimpulse: C1 = 0.5·sqrt[C2 2 – 3]). Diese Ausführungsform erlaubt die Erzeugung besonders schmalbandiger Ausgangsimpulse. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform folgen die gechirpten Pumpimpulse in der Wigner-Darstellung einer Geraden mit umgekehrten Vorzeichen zu der Steigung der entsprechenden Geraden der gechirpten Seedimpulse und erlauben somit eine Erzeugung besonders breitbandiger Ausgangsimpulse. Zentraler Vorteil dieser Ausgestaltungen ist somit die Kombination der schnellen elektronischen Wählbarkeit der Repetitionsrate der Pumpimpulse zur Abstimmung der Wellenlänge des FOPOs mit der Kontrolle über den spektralen Inhalt der erzeugten Impulse und den großen Bereich der Wellenlängenabstimmbarkeit.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die optische Einrichtung derart ausgestaltet, die spektrale Phase der Pumpimpulse nach der Impulserzeugung zu beeinflussen. Eine Beeinflussung der spektralen Phase nach der Pumpimpulserzeugung hat den Vorteil, dass die optische Einrichtung zur Beeinflussung schnell gewechselt werden kann und unabhängig vom verwendeten Impulsgenerator ist.
  • Bevorzugt ist in einer Ausgestaltung der Erfindung die optische Einrichtung zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse im optischen Weg zwischen Pumpimpulsgenerator und faserbasiertem optisch parametrischen Oszillator angeordnet.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die optische Einrichtung zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse als passive oder aktive Glasfaser im linearen oder nichtlinearen Regime ausgebildet. Glasfasern können gezielt zur Beeinflussung der spektralen Phase eingesetzt werden. Dabei werden im linearen Regime die bereits bestehenden Frequenzanteile zeitlich neu geordnet, während im nichtlinearen Regime durch die Selbstphasenmodulation zusätzlich eine Verbreiterung des Spektrums erreicht wird, der Laserimpuls also zusätzliche Frequenzkomponenten erhält.
  • Weiterhin ist in einer Ausführungsform der Erfindung die optische Einrichtung zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse als gechirptes Faser-Bragg-Gitter oder langperiodisches Gitter ausgebildet. Faser-Bragg-Gitter werden unter anderem zur Kompensation chromatischer Dispersion, z. B. in der Telekommunikation, eingesetzt. In einer Ausführungsform der Erfindung können sie auch zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse eingesetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die optische Einrichtung zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse als aktives Bauelement ausgebildet. Aktive optische Bauelemente besitzen den Vorteil, dass durch sie die optischen Eigenschaften auf flexible Weise variiert werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das aktive Bauelement ein akustooptisches, programmierbares, dispersives Filter. Der Vorteil der akustooptischen, programmierbaren, dispersiven Filter besteht neben der Variabilität in der Möglichkeit, viele Dispersionsordnungen unabhängig beeinflussen zu können.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgelegt die spektrale Phase der Pumpimpulse bereits mit der Impulserzeugung zu beeinflussen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der optische Pumpimpulsgenerator als gütegeschaltete Laserdiode ausgeführt, wobei in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zusätzlich zur gütegeschalteten Laserdiode eine optische Injektionssynchronisierung der Laserdiode vorgesehen ist.
  • In einer Ausführungsform ist der optische Pumpimpulsgenerator als kontinuierlich emittierende Laserdiode ausgeführt und die Pumpimpulse werden durch eine nachfolgende Modulation gebildet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausfiührungsform ist eine Amplitudenmodulation mittels elektro-optischen Modulatoren vorgesehen.
  • In einer Ausführungsform ist im optischen Weg zwischen Pumpimpulsgenerator und faserbasiertem optisch parametrischen Oszillator wenigstens eine optische Verstärkerstufe vorgesehen. Zur Leistungsskalierung der Pumpstrahlung ist es vorteilhaft, eine oder mehrere optische Verstärkerstufen einzusetzen. Diese können beispielsweise Ytterbium-Glasfaserverstärker sein.
  • Vorzugsweise weist das parametrische Verstärkungsmedium einen spektral breiten Verstärkungsbereich auf. Ein breites effektives Verstärkungsspektrum hat den Vorteil, dass der Verstärkungsbereich zu jeder Zeit den gesamten Ausgangswellenlängenbereich umfasst und damit ein schnelles Schalten der Ausgangswellenlänge ermöglicht wird. Auf eine aufwendige Anpassung an die gewünschte Ausgangswellenlänge, etwa durch Anpassen der Phasenanpassungsbedingung durch Temperaturänderung, kann damit verzichtet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das parametrische Verstärkungsmedium des faserbasierten optisch parametrischen Oszillators eine Wellenleiterdispersion auf, die als eine Funktion der Länge des Wellenleiters ausgelegt ist. Die parametrische Verstärkungskurve wird maßgeblich durch die Dispersion des Wellenleiters bestimmt, wobei durch Beeinflussung der Dispersion ein breites effektives Verstärkungsspektrum erreicht werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist die Veränderung der Wellenleiterdispersion entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes durch eine Änderung der Wellenleitergeometrie entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes vorgesehen. Ein breites effektives Verstärkungsspektrum wird in einer bevorzugten Ausführungsform durch die Variation des Faserdurchmessers und damit der Wellenleiterdispersion in dem Verstärker entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes erreicht. Bevorzugt kann dies durch Verjüngen der Glasfaser unter Einwirkung von Hitze und Zugkräften (Tapern) vor Einbau in den FOPO erreicht werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Veränderung der Wellenleitergeometrie durch zwei oder mehr unterschiedliche, aber jeweils konstante Querschnitte des Wellenleiters entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes ausgeführt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausfiührungsform der Erfindung ist die Veränderung der Wellenleitergeometrie durch eine kontinuierliche Änderung des Querschnittes entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes ausgeführt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die parametrische Verstärkung mittels photonischer Kristallfasern vorgesehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die parametrische Verstärkung mittels integrierter, parametrischer, optischer Verstärkerchips vorgesehen.
  • Schließlich zeichnet sich die Erfindung noch durch ein Verfahren zur Erzeugung von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge aus, basierend auf einer parametrischen Verstärkung, bei welchem Pumpimpulse mit einstellbarer Repetitionsrate erzeugt werden, die Pumpimpulse in einem faserbasierten optisch parametrischen Oszillator mit einem parametrischen Verstärkungsmedium empfangen werden, die Pumpimpulse in einen wellenlängenverschobenen Idlerimpuls und einen dazu wellenlängenverschobenen Signalimpuls durch parametrische Erzeugung konvertiert werden, bei dem die Idlerimpulse oder die Signalimpulse über einen dispersiven Resonator zurückgekoppelt werden, bei dem die rückgekoppelten Idlerimpulse bzw. Signalimpulse im Weiteren als Seedimpulse für die parametrische Verstärkung verwendet werden und bei dem die spektrale Phase der Pumpimpulse in Abhängigkeit der Phase der Seedimpulse mittels einer optischen Einrichtung beeinflusst wird, indem die spektrale Phase der Pumpimpulse auf die spektrale Phase der Seedimpulse angepasst wird.
  • Die vorgenannten sowie beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Form, Gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in der – beispielhaft – ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Aufbauschema einer Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge, basierend auf einer parametrischen Verstärkung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 eine schematische Darstellung des Konzepts der Bandbreitenkontrolle über die Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse an die Dispersion des FOPOs und
  • 3 die Wigner-Darstellung eines Seedimpulses sowie eines Pumpimpulses und dem daraus resultierenden Ausgangsimpulses.
  • 1 zeigt ein Aufbauschema einer Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge 1, basierend auf einer parametrischen Verstärkung. Die Laserimpulse werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines elektronisch steuerbaren, optischen Impulsgenerators 3 mit einstellbarer Repetitionsrate erzeugt. Der Impulsgenerator 3 kann in einfachster Ausführung eine gütegeschaltete (engl. gain switched) Laserdiode sein. Falls eine bessere Amplitudenstabilität des Lasersystems gefordert ist, ist die Verwendung von zusätzlichem optischen „injection seeding” der Laserdiode oder alternativ die Verwendung einer kontinuierlich emittierenden Laserdiode vorgesehen. Bei der Verwendung einer kontinuierlich emittierenden Laserdiode werden die notwendigen Impulse durch nachfolgende, elektronisch gesteuerte Impulsbildung durch Amplitudenmodulation in einer bevorzugten Ausführung basierend auf einem elektro-optischen Modulator erzeugt. Die Wellenlänge des elektronisch steuerbaren, optischen Impulsgenerators 3 wird passend zur verwendeten parametrischen Verstärkungskurve des nachfolgenden faserbasierten optisch parametrischen Oszillators 2 ausgewählt, in einem Ausführungsbeispiel durch Verwendung von GaAs-basierten Laserdioden (je nach Resonatordesign mit einer Emissionswellenlängen zwischen 780–1330 nm).
  • Zur Leistungsskalierung der Pumpstrahlung ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass ein bis mehrere optische Verstärkerstufen 7 eingesetzt werden. Die Verstärkerstufen 7 werden im optischen Weg zwischen Pumpimpulsgenerator und faserbasiertem optisch parametrischen Oszillator 2 angeordnet. In der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung, sind als Verstärkerstufen 7 Ytterbium-Glasfaserverstärker vorgesehen. Zur Kontrolle der spektralen Bandbreite der wellenlängendurchstimmbaren emittierten Impulse des Lasersystems 1 werden der Chirp und der spektrale Inhalt der Pumpimpulse an die dispersive Streckung der Seedimpulse im parametrischen Oszillator 2 angepasst. Die Beeinflussung der spektralen Phase geschieht durch eine optische Einrichtung 4, wobei die optische Einrichtung 4 unabhängig von der konkreten Ausführung in 1 in fasergekoppelter und damit justagefreier Bauweise realisiert ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die Beeinflussung entweder vor, nach oder zwischen den Verstärkerstufen 7 oder bereits mit der Impulserzeugung geschehen. Bei Beeinflussung nach der Impulserzeugung kann dies in einer Ausführung durch die Verwendung passiver oder aktiver Glasfasern im linearen oder nichtlinearen Regime erfolgen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse durch die Verwendung von gechirpten Faser-Bragg- oder langperiodischen Gittern oder durch die Verwendung von aktiven Bauelementen (z. B. durch ein akustooptisches programmierbares dispersives Filter) erfolgen.
  • Im nachfolgenden faserintegrierten optisch parametrischen Oszillator 2 wird ein Pumpimpuls durch parametrische Erzeugung in einen jeweils wellenlängenverschobenen Idlerimpuls und Signalimpuls konvertiert. Einer der beiden verschobenen Impulse (Idler- bzw. Signalimpuls) wird über einen Resonator zurückgekoppelt, wodurch dieser im Weiteren als Seedimpuls für die parametrische Verstärkung dient. Da die parametrische Verstärkung ein energieerhaltender Prozess ist, wird gleichzeitig der nichtresonante Signalimpuls bzw. Idlerimpuls verstärkt und kann als Ausgangssignal des Lasersystems ausgekoppelt werden. Durch Verwendung eines dispersiven Elementes 5 im Resonator in Kombination mit kurzen Pumpimpulsen wird ein dispersives Wellenlängenfilter realisiert und durch den Chirp der Pumpimpulse fein eingestellt.
  • In 1 ist als dispersives Element 5 eine lange Glasfaser, die in einer bevorzugten Ausführungsform eine Monomodefaser sein kann, zu erkennen. Weiter wird in 1 die parametrische Verstärkung in faserintegrierbarer Bauweise mittels einer photonischen Kristallfaser 6 (PCF) gezeigt. In einer weiteren Ausführungsform kann die parametrische Verstärkung auch mittels integrierter parametrischer Verstärkerchips erfolgen. Für die Realisierung besonders breiter spektraler Abstimmkurven des FOPOs muss die parametrische Verstärkung ggf. angepasst werden. Um ein schnelles Schalten zu ermöglichen, muss der Verstärkungsbereich zu jeder Zeit den gesamten Ausgangswellenlängenbereich umfassen, und kann nicht etwa durch Temperaturregelung erst an die gewünschte Ausgangswellenlänge angepasst werden.
  • Da die parametrische Verstärkungskurve maßgeblich durch die Dispersion des Wellenleiters bestimmt wird, kann ein breites effektives Verstärkungsspektrum durch Variation des Faserdurchmessers erreicht werden. Die Wellenleiterdispersion in dem Verstärker wird damit entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes beeinflusst, indem unterschiedliche Wellenlängen an unterschiedlichen Positionen in dem Wellenleiter verstärkt werden. Die Veränderung des Faserdurchmessers entlang der Länge der Faser kann durch Verjüngen der Glasfaser unter Einwirkung von Hitze und Zugkräften (Tapern) vor Einbau in den FOPO realisiert werden. Die Veränderung des Durchmessers kann sich in einer speziellen Ausführung auf zwei oder mehrere unterschiedliche, aber jeweils konstante Durchmesser beschränken oder eine kontinuierliche Veränderung des Durchmessers entlang der Faser bedeuten.
  • Im Falle der Realisierung der Verstärkung über integrierte optische Chips kann die Dispersion des Verstärkerchips durch Anpassen der Geometrie des lichtleitenden Wellenleiters des Chips angepasst werden. Dies kann ebenfalls in einer speziellen Ausführung sich auf zwei oder mehr unterschiedliche konstante Durchmesser beschränken oder eine kontinuierliche Veränderung des Durchmessers bedeuten. Das Verstärkungsprofil des FOPOs wird hierdurch abhängig von der Position im Verstärkungsmedium, und es ergibt sich ein effektiv breiteres Verstärkungsprofil beim Gesamtdurchlauf durch das Medium. Beispielsweise kann so der bisher vom Stand der Technik abgedeckte Verstärkungsbereich der Idlerimpulse von 1100 nm–1300 nm auf einen effektiven Verstärkungsbereich von 1100 nm–1600 nm erweitert werden, welches beispielsweise die Anwendung der Ausgangsimpulse für die kohärente Ramanspektroskopie auch für den sogenannten „CH-Streck-Bereich” ermöglichen würde.
  • 2 zeigt eine schematische Wigner-Darstellung des Konzepts zur Bildung der erzeugten Signalimpulse. Dabei zeigt Abbildung a) eine schematische Wigner-Darstellung der durch Dispersion im Resonator gestreckten Seedimpulse (Keimimpulse). Bei nicht beeinflussten, z. B. bandbreitenbegrenzten Pumpimpulsen bewirkt die dispersive Streckung der Seedimpulse lediglich die Möglichkeit der Auswahl der Wellenlänge der Signalimpulse über den Ankunftszeitpunkt (gegeben durch die Repetitionsrate) der Pumpimpulse. Die erzeugten Signalimpulse weisen aufgrund der Energieerhaltung bei der parametrischen Verstärkung einen umgekehrten Chirp zu den Seedimpulsen auf. Zu jedem Zeitpunkt ist die entstehende Signalwellenlänge durch den Frequenzabstand zwischen Pumpimpuls und Seedimpuls zu diesem Zeitpunkt gegeben. In Abbildung b) wird die Möglichkeit der Kontrolle der Bandbreite der emittierten Signalimpulse durch Beeinflussung der Phase (und ggf. auch Amplitude) der Pumpimpulse gezeigt. Hier ist die beispielhafte Darstellung der Beeinflussung der spektralen Phase von gaußförmigen Pumpimpulsen auf die Hälfte des Chirpparameters C der Seedimpulse gezeigt. Diese Beeinflussung der Phase führt zu bandbreitenbegrenzten, schmalbandigen Signalimpulsen z. B. für die hochauflösende Spektroskopie. In Abbildung c) ist beispielhaft die Erzeugung besonders breitbandiger Signalimpulse, z. B. für die Multiphotonenmikroskopie gezeigt. Die Pumpimpulse werden dabei mit einem relativ zu den Seedimpulsen negativen Chirp erzeugt.
  • 3 zeigt in Abbildung a) das Ergebnis einer numerischen Simulation die genauen Einblick über Seedimpuls sowie Pumpimpuls in Wigner-Darstellung vor der Verstärkerfaser ermöglicht. Zu erkennen ist, dass in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform die Pumpimpulse einer Geraden mit der Hälfte der Steigung der Seedimpulse folgen. Der hier verwendete Chirpparameter der Pumpimpulse führt dabei zur Erzeugung von schmalbandigen Ausgangsimpulsen. In Abbildung b) ist der resultierende schmalbandige Ausgangsimpuls nach 30 simulierten Umläufen im faserbasierten parametrischen Oszillator zu erkennen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangslaserimpulsen
    2
    Faserbasierter optisch parametrischer Oszillator (FOPO)
    3
    Elektronisch abstimmbarer Impulsgenerator
    4
    Optische Einrichtung
    5
    Dispersives Element
    6
    Optisches Medium
    7
    Ytterbium-Glasfaserverstärker

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Erzeugen von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge und einer einstellbaren Bandbreite, basierend auf einer parametrischen Verstärkung (1), umfassend: einen optischen Pumpimpulsgenerator (3) mit einstellbarer Repetitionsrate zur Erzeugung von Pumpimpulsen, einen faserbasierten optisch parametrischen Oszillator (2) mit einer Rückkoppeleinrichtung und einem parametrischen Verstärkungsmedium (6), ausgeführt, um die Pumpimpulse zu empfangen und diese durch parametrische Erzeugung in einen wellenlängenverschobenen Idlerimpuls und einen dazu wellenlängenverschobenen Signalimpuls zu konvertieren, und eine dazu eingerichtete dispersive Rückkopplungseinrichtung, den Idlerimpuls oder den Signalimpuls über einen Resonator zurückzukoppeln, wodurch der Idlerimpuls bzw. der Signalimpuls im Weiteren als Seedimpuls für die parametrische Verstärkung verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellbarkeit der Bandbreite der Ausgangslaserimpulse eine optische Einrichtung (4) vorgesehen ist, die derart ausgelegt ist, die spektrale Phase der Pumpimpulse in Abhängigkeit der Phase der Seedimpulse zu beeinflussen, indem die spektrale Phase der Pumpimpulse auf die spektrale Phase der Seedimpulse angepasst wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (4) derart ausgestaltet ist, die spektrale Phase der Pumpimpulse nach der Impulserzeugung zu beeinflussen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (4) zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse im optischen Weg zwischen Pumpimpulsgenerator (3) und faserbasiertem optisch parametrischen Oszillator (2) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (4) zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse als Glasfaser ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (4) zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse als gechirptes Faser-Bragg-Gitter oder langperiodisches Gitter ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (4) zur Beeinflussung der spektralen Phase der Pumpimpulse als aktives Bauelement, insbesondere als akustooptisches, programmierbares dispersives Filter ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausgelegt ist, die spektrale Phase der Pumpimpulse bereits mit der Impulserzeugung zu beeinflussen.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der optische Pumpimpulsgenerator (3) als gütegeschaltete Laserdiode ausgeführt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der optische Pumpimpulsgenerator (3) als kontinuierlich emittierende Laserdiode ausgeführt ist und die Pumpimpulse durch eine nachfolgende Modulation gebildet werden, insbesondere durch eine Amplitudenmodulation mittels elektro-optischer Modulatoren.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im optischen Weg zwischen Pumpimpulsgenerator (3) und faserbasierten optisch parametrischen Oszillator (2) wenigstens eine optische Verstärkerstufe (7) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete parametrische Verstärkungsmedium eine Verstärkungsbandbreite aufweist, die ohne weitere Parameteränderung mindestens dem gesamten Durchstimmbereich entspricht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die breite Verstärkungsbandbreite durch eine Veränderung der Wellenleiterdispersion des parametrischen Verstärkungsmediums (6) entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes durch eine Änderung der Wellenleitergeometrie entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes ausgeführt ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Wellenleitergeometrie durch zwei oder mehr unterschiedliche, aber jeweils konstante Querschnitte des Wellenleiters entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes ausgeführt ist, oder dass die Veränderung der Wellenleitergeometrie durch eine kontinuierliche Änderung des Querschnittes entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtes ausgeführt ist.
  14. Verfahren zur Erzeugung von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge und einer einstellbaren Bandbreite, basierend auf einer parametrischen Verstärkung (1), umfassend: Erzeugen von Pumpimpulsen mit einstellbarer Repetitionsrate (3), Empfangen der Pumpimpulse in einem faserbasierten optisch parametrischen Oszillator (2) mit einem parametrischen Verstärkungsmedium (6), Konvertieren der Pumpimpulse in einen wellenlängenverschobenen Idlerimpuls und einen dazu wellenlängenverschobenen Signalimpuls durch parametrische Erzeugung, Zurückkoppeln des Idlerimpulses oder des Signalimpulses über einen dispersiven Resonator, Verwenden des rückgekoppelten Idlerimpulses bzw. Signalimpulses im Weiteren als Seedimpuls für die parametrische Verstärkung und Beeinflussen der spektralen Phase des Pumpimpulses in Abhängigkeit der Phase der Seedimpulse mittels einer optischen Einrichtung (4), indem die spektrale Phase der Pumpimpulse auf die spektrale Phase der Seedimpulse angepasst wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017129637A1 (de) * 2017-12-12 2019-06-13 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Ultrakurz-Impulslasersystem mit schnell abstimmbarer Zentralwellenlänge
US11233372B2 (en) * 2019-06-25 2022-01-25 Lumentum Operations Llc Femtosecond pulse stretching fiber oscillator
CN112886372B (zh) * 2021-01-13 2021-11-09 电子科技大学 一种多端口输出的多波长激光脉冲产生系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1836751A4 (de) * 2005-01-10 2010-06-09 Kresimir Franjic Lasersystem zur erzeugung von hochleistungs-sub-nanosekunden-impulsen mit steuerbaren wellenlängen in der region 2-15 ám
US8441720B2 (en) * 2008-02-28 2013-05-14 Temple University Of The Commonwealth System Of Higher Education Methods and devices for generation of broadband pulsed radiation
WO2011106752A2 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Massachusetts Institute Of Technology Cavity-enhanced optical parametric amplification at full repetition rate
US9140959B2 (en) * 2013-07-12 2015-09-22 Canon Kabushiki Kaisha Dissipative soliton mode fiber based optical parametric oscillator
DE102017129637A1 (de) * 2017-12-12 2019-06-13 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Ultrakurz-Impulslasersystem mit schnell abstimmbarer Zentralwellenlänge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Maximilian Brinkmann, Sarah Janfrüchte, Tim Hellwig, Sven Dobner, and Carsten Fallnich, "Electronically and rapidly tunable fiber-integrable optical parametric oscillator for nonlinear microscopy," Opt. Lett. 41, 2193-2196 (2016)

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