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Arbeitsgruppe Aktive Fasermodule

Wissenschaftliches Profil

Aktive Faseroptische Module auf der Basis von speziellen Lichtleitfasern verschiedenster Zusammensetzung und Geometrie sind die Schlüsselkomponenten zahlreicher photonischer Systeme in der Lasermaterialbearbeitung, der Kommunikations- und Informationstechnik und zunehmend auch in der Spektroskopie. Diese Faserlichtquellen umfassen sowohl Faserlaser und –verstärker, als auch faserbasierte nichtlineare Frequenzkonversion (z.B. Superkontinuumerzeugung und stimulierte Ramanstreuung).  Zur Erzeugung und Qualifizierung der faseroptischen Komponenten und Module stehen uns umfangreiche Modellierungsmethoden, speziell adaptierte Aufbau- und Verbindungstechnologien sowie zahlreiche spezifische Charakterisierungsverfahren zur Verfügung.

Forschungsthemen

Im Zentrum der Forschung stehen Effekte zur Lichterzeugung und Lichtumwandlung in optischen Spezialfasern. Diese Faserlichtquellen mit neuartigen Eigenschaften basieren auf vielfältigen und innovativen Fasertechnologien (MCVD, Pulversinterverfahren, Gasphasendotierung, Schmelzgläser) und Faserstrukturierungsmethoden und werden in enger Kooperation mit den anderen Arbeitsgruppen der Abteilung Faseroptik erforscht. Schwerpunkte sind dabei:

  • Grundlagenuntersuchungen zu Langzeitstabilität und Verlustmechanismen (Photodarkening u.a.)
  • Methodenentwicklung zur Charakterisierung von Preformen, optischen Spezialfasern (mikrostrukturierte, Doppelkern, laseraktive) und Faserkomponenten
  • Design und Simulation von innovativen Effekten in kompakten Fasermodulen, insbesondere unter Ausnutzung nichtlinear-optischer Effekte in optischen Spezialfasern
  • Entwicklung und Erforschung neuartiger Faserlichtquellen, beispielsweise flexibel abstimmbarer Faserlaser oder Faserlichtquellen für neue Spektralbereiche

Aktuelle Ziele

  • Spektrale Erforschung des Photodarkening-Effekts an Ytterbium-dotierten Fasern im Wellenlängen-bereich  0.6 µm - 1.1 µm, sowie Untersuchungen zum Photodarkening in Thulium-dotierten Fasern
  • Erforschung eines abstimmbaren Faserlasers (mit repetitionsratenunabhängiger Wellenlänge) in Hinsicht auf Abstimmbandbreite und Mehrwellenlängenbetrieb
  • Pulsleistungsskalierung in Repusil-basierten Faserverstärkern bis ca.  1 MW bei guter Strahlqualität (M2 ≈ 1,5)
  • Entwicklung eines onlinefähigen Verfahrens zur modalen Analyse von wenigmodigen Lichtleitfasern und Faserlasern
  • Superkontinuumerzeugung im sichtbaren und nahen Infrarot mit optimierten mikrostrukturierten nichtlinearen Fasern

Kompetenzen

  • Faserdesign und -charakterisierung: Numerische Modellierung, spektrale Dämpfung und Absorption, Fluoreszenzuntersuchungen (Spektrum und Lebensdauer), Brechzahlprofil, Spannung und Doppelbrechung, Modenanalyse, Dispersionsmessung, etc.
  • Faserprozessierung: Tapern und Spleißen von optischen Spezialfasern (bis 2,5mm Durchmesser), Faserkoppler, numerische Modellierung
  • Laserdesign und -charakterisierung: Numerische Modellierung, spektrale Emission, Effizienz, Pulscharakterisierung, Strahlanalyse, Photodarkening

Adressierte Anwendungsfelder

  • Spektroskopie in den Lebenswissenschaften und anderen Bereichen
  • Lasermaterialbearbeitung
  • Sensorik und Fernerkundung


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