Frequenzstabilisierte Diodenlaser

Eine schmale Linienbreite der emittierten Laserstrahlung ist für eine Fülle von Anwendungen interessant. Dazu zählen frequenzstabilisierte Diodenlaser, die in der Spektroskopie, nichtlinearen Frequenzkonversion sowie hochpräziser Lasermesstechnik eingesetzt werden

Die Basis der Frequenzstabilisierung sind periodische Bragg-Gitter Strukturen, die sich im Laserresonator befinden. Diese Gitter werden während des Wachstumsprozesses als überwachsene Gitter oder anschließend als Oberflächengitter in die Laser eingebracht (detaillierte Informationen zu Prozessen und Verfahren siehe GaAs-Laserdioden). Wir forschen zudem an verschiedenen Laserkonzepten zur Frequenzstabilisierung, die die jeweiligen anwendungsbezogenen Anforderungen an spektrale Güte, Ausgangsleistung und Strahlqualität der Laserquellen erfüllen

DFB-Laser - Laser mit verteilter Rückkopplung

bieten eine hohe Seitenmodenunterdrückung und eine schmale Linienbreite kombiniert mit einer exzellenten Strahlqualität.

Funktionsprinzip

Die laterale Wellenführung erfolgt durch die RW-Struktur. Ein sich über den Resonator erstreckendes Bragg-Gitter im Wellenleiter wirkt als longitudinaler Modenfilter.

Anwendungen

  • Raman- & Absorptions-Spektroskopie
  • nichtlineare Frequenzkonversion
  • Kühlen von Atomen mittels Dopplereffekt (Bose-Einstein-Kondensation)
  • Zustandsauswahl in Atomuhren
  • interferometrische Messtechnik

Typische Kenndaten

  • 760 nm bis 1080 nm
  • Ausgangsleistungen bis 500 mW, je nach Wellenlänge
  • Seitenmodenunterdrückung mehr als 50 dB, spektrale Linienbreite mit weniger als 10 MHz über einen großen Leistungsbereich
  • nahezu Gauß-förmiges Strahlprofil in einem weiten Leistungsbereich

DBR-Laser - Mehrsektionslaser mit internem Reflektor

kombinieren eine schmale Linienbereite mit der Durchstimm- oder Modulierbarkeit des emittierten Lichtes bei einer sehr guten Strahlqualität.

Funktionsprinzip

DBR-Laser bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Sektionen: einer Gewinnsektion, in der die Laserstrahlung erzeugt wird, sowie einer DBR-Sektion, in der ein internes Bragg-Gitter als wellenselektiver passiver Reflektor wirkt. Des Weiteren können eine Phasen- oder Absorber-Sektion realisiert werden, die eine modensprungfreie Durchstimmung ermöglicht bzw. mit der die Ausgangsleistung moduliert werden kann (Güteschaltung).

Anwendungen

  • Freiraumkommunikation
  • Spektroskopie
  • nichtlineare Frequenzkonversion
  • Metrologie - hochpräzise Längenmesstechnik
  • zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie

Typische Kenndaten

  • 635 nm - 1083 nm
  • emittierte Leistung ≤ 1 W
  • nahezu Gauß-förmiges Strahlprofil in einem weiten Leistungsbereich

mECDL - Diodenlaser mit erweiterter Kavität

kombinieren die Vorteile einer extrem geringen Linienbreite von Diodenlasern mit externem Resonator mit der mechanischen Stabilität und Baugröße monolithisch integrierter Laser.

Funktionsprinzip

Die spektrale Linienbreite eines Lasers ist proportional zur Güte seines Resonators. Um einen hohen Qualitätsfaktor zu erhalten, haben mECDLs einen langen Resonator, welcher hauptsächlich aus einem passiven und verlustarmen Wellenleiter besteht.

Anwendungen

  • Zustandsauswahl in Atomuhren
  • Atominterferometrie
  • optische Quantensensorik
  • weltraumgestützte Messtechnik