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Alternative Methoden zur Schwellenreduktion
(only available in German)
SBS-Spiegel mit Feedback
Das Konzept des Feedback bietet die Möglichkeit, unabhängig von den Materialeigenschaften und der
Wechselwirkungsgeometrie eine Schwellenreduzierung zu erreichen. Die Idee besteht darin, einen Teil des
Stokeslichtes über einen Strahlteiler abzugreifen und dann von hinten wieder in das SBS-Medium einzukoppeln.
Durch diesen Aufbau ergibt sich eine Art Brillouin-Resonator, in dem das Stokeslicht entgegengesetzt zum Pumplicht
läuft. Durch einen solchen Feedbackaufbau ist die SBS-Schwelle nicht mehr nur durch die Stärke der spontanen
Brillouin-Streuung festgelegt. Im Normalfall (ohne Feedback) wird das einfallende Laserlicht zuerst an thermischen
Brechungsindexschwankungen spontan gestreut. Im Feedbackaufbau wechselwirkt das einfallende Pumplicht nicht mehr
nur mit dem spontan gestreuten Stokeslicht sondern auch mit dem um mehrere Größenordnungen intensiveren
rückgekoppelten Stokeslicht. Durch die wesentlich effizientere Wechselwirkung steigt der Reflexionsgrad deutlich
schneller an, was gleichbedeutend einer niedrigeren Schwellenleistung ist.
Es wurden Feedbackexperimente an Fasern sowohl mit dem blitzlampengepumpten Laser Nd:YAG
(G=20 Hz, t =30 ns) als auch mit dem diodengepumpten
System Yb:YAG (G=5 kHz, t =220 ns) durchgeführt. Verwendet
wurden dabei einfache Quarzfasern sowie eine getaperte Faser. Die nebenstehende Abbildung zeigt den dazu
verwendeten Aufbau.
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Die besten Resultate wurden unter Verwendung eines Strahlteilers mit 9% Reflektivität erzielt. Bei diesem
Reflexionsgrad konnte ein deutlicher Feedbackeffekt (Schwellenabsenkung) festgestellt werden, währenddessen nicht
zuviel an maximal erreichbarer Reflexion eingebüßt wurde. Die interne Reflexion gibt an, wieviel die Faser
tatsächlich reflektiert, die externe Reflexion beschreibt dagegen die Reflexion des gesamten Aufbaus. Das
rückgekoppelte Stokeslicht wurde mit einer Linse der Brennweite f = 11 mm in den schmaleren Generatorteil, das
Pumplicht mittels einer langbrennweitigeren Linse ( f = 60mm) in das breitere Verstärkerende der getaperten Faser
eingekoppelt. Die freie Wegstrecke zwischen den Faserenden betrug 65 cm.
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Die Schwelle konnte hier um einen Faktor 2 reduziert werden. Dies deckt sich sehr gut mit den für eine Pulslänge
von 30 ns berechneten Kurven in Fehler! Auch unter Verwendung des diodengepumpten Lasers konnte eine
Schwellenhalbierung mittels Feedbackeffekt nachgewiesen werden.
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Hier wurde eine 50 µm-Stufenindexfaser der Länge 2 m benutzt. Die Einkopplung erfolgte jeweils mit 30 mm-Linsen,
und die freie Wegstrecke zwischen den Faserenden betrug 35 cm. Insgesamt lässt sich zusammenfassen, dass
unabhängig von der Faser eine Schwellenreduktion um einen Faktor zwei möglich ist, dass aber auch die maximale
Reflexion durch den Einsatz des Strahlteilers reduziert ist.
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Dr. Heuer
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