Lichtausbreitung in hoch-Leistung Multikernfasern

• Antragsteller: Dr.-Ing. Cesar Jauregui Misas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524265936

Faserlasersystem haben einen Ruf als eine leistungsskalierbar Laserarchitektur. Trotzdem ist deren Leistungsskalierbarkeit durch verschiedene (nicht-lineare und thermische) Effekte begrenzt. Eine mögliche Lösung dieses Problems ist Parallelisierung. Hierbei wird ein Laserstrahl in N-substrahle aufgeteilt. Diese werden simultan in N parallele Verstärker (Kanäle) verstärkt und danach wieder zusammengefügt. Das Hauptproblem dieser Strategie ist das die klassische Implementierung mit getrennten Verstärkern zu einer linearen Abhängigkeit der Systemkomplexität, Kosten und Größe mit der Anzahl an Kanäle führt. Deswegen scheint die Skalierung solche Systeme zu mehr als einige Dutzend Kanäle nicht praktikabel. Um diese lineare Abhängigkeit zu brechen und um ein höher Kanalanzahl zu ermöglichen kann man alle Kanäle in eine einzige Faser integrieren. Dies ist das Konzept der Multikernfaser. Diese Art Fasern sind aber nicht nur eine reine Integration von Kanälen, sie sind in Wirklichkeit hochentwickelte Wellenleitern, wo sehr komplexe Wechselwirkungen der elektromagnetischen Strahlung stattfinden können. Zudem, Multikernfasern mit hunderte bis tausend Kanäle haben Dimensionen, die um einige Größenordnungen die Wellenlänge des dort sich ausbreitenden Lichts überschreiten. Lichtausbreitung in solche dermaßen große Strukturen ist jenseits, was bisher von elektromagnetischer Ausbreitung bekannt ist. Das Licht wird sich in einem Regime zwischen frei-Strahl und Wellenleitung ausbreiten, was bisher nie untersucht worden ist. Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung von Lichtausbreitung und elektromagnetischen Wechselwirkung in großen Multikernfasern. Dies umfasst die Ausbreitung von Pumplicht, die Ausbreitung von polarisiertem Licht und komplexe intra- und inter-Kern Modeninteraktionen (z.B. transversale Modeninstabilität) in Multikernfasern. Dies ist so konzipiert, dass es helfen soll, die Ziele des Heisenbergprojektes zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Jens Limpert