Simultane Zwei-Stokes-Linien-Raman-Verstärkung in Kristallen

• Antragsteller: Professor Dr. Sigurd Schrader
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316920908

Das Hauptziel des Projektes ist die Realisierung und detaillierte Untersuchung der simultanen Raman-Verstärkung der ersten und zweiten Stokes-Linie in Kristallen mit einem niedrigen Strahl-Propagationsfaktor M2. Diese simultane Zwei-Stokes-Linien-Raman-Verstärkung soll zu einer effizienten Energie-Konversion der Pump-Strahlung in niedrig-divergente zweite Stokes-Strahlung in einem einzigen Raman-Verstärker führen. Die verstärkte zweite Stokes-Strahlung soll hohe Pulsenergie und einen niedrigen Wert des Strahl-Propagationsfaktors M2 besitzen, was für viele Anwendungen von Bedeutung ist. Beispielweise kann derartige Strahlung der zweiten Stokes-Linie, welche man mittels Bariumnitrat-Kristallen erhält, effizient frequenzverdoppelt werden und UV-Strahlung nahe 300 nm liefern. Diese Wellenlänge lässt sich bei differentiellen Absorptionsmessungen mittels LIDAR einsetzen, um die Ozon-Verteilung in der Stratosphäre oder der Troposphäre zu ermitteln. Die erzeugte UV-Strahlung dient hierbei als sogenanntes On-line-Signal bei Messungen in der Stratosphäre bzw. Off-line-Signal bei Messungen in der Troposphäre. Das Projekt schließt sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen zu dieser Simultanen Zwei-Stokes-Linien-Raman-Verstärkung in Bariumnitrat- und Kaliumgadolinium-wolframat-Kristallen ein. Die Arbeitsparameter der zu entwickelnden Zwei-Stokes-Linien-Raman-Verstärker werden mit konventionellen Wegen zur Erzeugung intensiver zweiter Stokes-Raman-Strahlung verglichen. Dies sind insbesondere Techniken, bei welchen zunächst ein intensiver Strahl der ersten Stokes-Linie mittels eines Raman-Lasers oder -Verstärkers erzeugt wird, welcher anschließend einen Verstärker pumpt, der die zweite Stokes-Wellenlänge erzeugt. Die erzielten Resultate sollen in das Design einer neuen Klasse kompakter, Hochenergie-Festkörper-Raman-Verstärker einfließen, welche zahlreiche Anwendungen in der Laser-Technik besitzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen