Studie und Kontrolle von intermodalen Energietransfer in hoch-Leistung Faserlasersysteme

• Antragsteller: Dr.-Ing. Cesar Jauregui Misas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416342891

Die Emission von hoch-Leistung Strahlung bei Lasers führt zur Erwärmung des aktiven Mediums, was zu einer Degradierung der Laser führen kann. Fasern sind sehr robust gegenüber solche thermischen Effekte dank ihren großen Oberfläche-zu-Volum Verhältnis. Trotzdem Fasern sind nicht komplett immun gegen thermischen Probleme weil, wenn ein Faserlaser eine bestimmte Ausgangsleistung überschreitet, wird sein Ausgangsstrahl unstabil, was die weitere Anwendung dieser Strahlung unmöglich macht. Der Grund für diesen Effekt ist ein unstabilen Energieaustausch zwischen verschiedene transversale Moden der Faser, der durch ein in der Faser thermischen-induzierten Brechzahl-Gitter ermöglicht wird. Dieser Effekt ist bekannt als transversale Modeninstabilitäten (TMI) und, in kürzeste Zeit, wurde zu stärkste Limitierung der Leistungsskalierung Faserlasersysteme Weltweit. Dies erklärt dem Interesse von der Lasergemeinschafft an diesem Effekt. Vor kürzen hat der Bewerber eine neue Methode entwickelt um TMI zu bekämpfen. Diese Methode führt zu einer Auswaschung des thermischen-induzierten Gitters mittels eine zeitliche Modulation der Pumpleistung. Beim Ausführen diese Experimente würde es klar, dass die Pumpmodulation auch einen Energieaustausch zwischen verschiedenen transversalen Moden verursacht. Diese ist eine sehr wichtige Beobachtung, weil es ist das erste Mal, dass man zeigt, dass es möglich ist, die Energieaustausch der Moden in einer Faser zu steuern. Das Hauptziel dieses Projektes ist, dann, herauszufinden wie man solche Energieaustauschprozesse kontrollieren kann. Beim erfolgreichen Abschluss des Projektes würde ein großer Schritt erreicht um das größte Problem der Faserlasertechnologie in einen Vorteil umzuwandeln. Würde das gelingen, dann hätten wir eine Technologie, die erlauben würde die gesamte Energie des Laserstrahls in eine beliebige Mode zu emittieren, was deutlich vorteilhaft für Anwendungen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen