Preißler, Daniel (2024)
Identifikation kritischer Laserparameter zur Erlangung von Verstärkung ohne Inversion in Quecksilber.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027578
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion
Kurzbeschreibung (Abstract)
Eine vielversprechende Möglichkeit zur Generierung von Laserstrahlung bei niedrigen Wellenlängen im UV-Bereich und darunter stellt der Effekt Lasing Without Inversion (LWI) dar. Quecksilber bietet dafür ein in Bezug auf die Wellenlänge gewinnbringendes Niveauschema mit einem Laserübergang bei 253.7 nm, bei dem die für die Verstärkung ursächliche Drei-Photonen-Kohärenz durch zwei Kopplungslaser bei 435.8 nm und 546.1 nm aufgebaut wird. In einer vorangegangenen Arbeit wurde ein Aufbau zur experimentellen Untersuchung dieses Schemas realisiert und die Transmission eines 253.7 nm-Probelasers durch Quecksilberdampf erfolgreich erhöht. Basierend auf den gewonnen Messdaten konnte dadurch eine umfangreiche Simulation des Systems erstellt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Simulation zu nutzen, um die Auswirkungen verschiedenster experimenteller Parameter auf die erreichbare Transmission zu untersuchen und so mögliche Angriffspunkte zur Optimierung des Aufbaus zu identifizieren. So sind vor allem die spektrale Breite und die Leistung des UV-Lasers, welcher als inkohärente Pumpe auf dem LWI-Laserübergang dient, sowie die Leistung des Kopplungslasers im blauen Spektralbereich als kritische Parameter zu nennen. Dementsprechend wurden beide Lasersysteme überarbeitet, der Fokus lag dabei auf den jeweiligen Frequenzverdopplungsstufen. Zur spektralen Verbreiterung des UV-Lichts mittels eines akustooptischen Modulators wurde ein Treiber bestehend aus Einzelkomponenten aufgebaut, durch den das benötigte elektrische Signal generiert werden kann. Zusätzlich wurden alternative Spektroskopie verfahren zur Frequenzstabilisierung der Kopplungslaser untersucht, um einen reibungsloseren Betrieb des Experiments zu gewährleisten. Durch die Optimierungen konnte die Transmission durch die Quecksilberzelle weiter gesteigert werden. Dabei wird gerade durch die Erhöhung der Pumpleistung der Effekt des optischen Pumpens als hinderlich und somit die Signifikanz eines Rückpumplasers identifiziert. Zusätzlich wurde eine Variation des Schemas getestet, bei dem die Kopplungslaser eine Frequenzverstimmung aufweisen, um störende Zwei-Photonen-Absorptionseffekte zu vermindern. Somit rückt die Verstärkung von Licht ohne Besetzungsinversion in Quecksilberdampf in greifbare Nähe.
Typ des Eintrags: | Dissertation | ||||
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Erschienen: | 2024 | ||||
Autor(en): | Preißler, Daniel | ||||
Art des Eintrags: | Erstveröffentlichung | ||||
Titel: | Identifikation kritischer Laserparameter zur Erlangung von Verstärkung ohne Inversion in Quecksilber | ||||
Sprache: | Deutsch | ||||
Referenten: | Walther, Prof. Dr. Thomas ; Birkl, Prof. Dr. Gerhard | ||||
Publikationsjahr: | 23 Juli 2024 | ||||
Ort: | Darmstadt | ||||
Kollation: | x, 138 Seiten | ||||
Datum der mündlichen Prüfung: | 13 Mai 2024 | ||||
DOI: | 10.26083/tuprints-00027578 | ||||
URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/27578 | ||||
Kurzbeschreibung (Abstract): | Eine vielversprechende Möglichkeit zur Generierung von Laserstrahlung bei niedrigen Wellenlängen im UV-Bereich und darunter stellt der Effekt Lasing Without Inversion (LWI) dar. Quecksilber bietet dafür ein in Bezug auf die Wellenlänge gewinnbringendes Niveauschema mit einem Laserübergang bei 253.7 nm, bei dem die für die Verstärkung ursächliche Drei-Photonen-Kohärenz durch zwei Kopplungslaser bei 435.8 nm und 546.1 nm aufgebaut wird. In einer vorangegangenen Arbeit wurde ein Aufbau zur experimentellen Untersuchung dieses Schemas realisiert und die Transmission eines 253.7 nm-Probelasers durch Quecksilberdampf erfolgreich erhöht. Basierend auf den gewonnen Messdaten konnte dadurch eine umfangreiche Simulation des Systems erstellt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Simulation zu nutzen, um die Auswirkungen verschiedenster experimenteller Parameter auf die erreichbare Transmission zu untersuchen und so mögliche Angriffspunkte zur Optimierung des Aufbaus zu identifizieren. So sind vor allem die spektrale Breite und die Leistung des UV-Lasers, welcher als inkohärente Pumpe auf dem LWI-Laserübergang dient, sowie die Leistung des Kopplungslasers im blauen Spektralbereich als kritische Parameter zu nennen. Dementsprechend wurden beide Lasersysteme überarbeitet, der Fokus lag dabei auf den jeweiligen Frequenzverdopplungsstufen. Zur spektralen Verbreiterung des UV-Lichts mittels eines akustooptischen Modulators wurde ein Treiber bestehend aus Einzelkomponenten aufgebaut, durch den das benötigte elektrische Signal generiert werden kann. Zusätzlich wurden alternative Spektroskopie verfahren zur Frequenzstabilisierung der Kopplungslaser untersucht, um einen reibungsloseren Betrieb des Experiments zu gewährleisten. Durch die Optimierungen konnte die Transmission durch die Quecksilberzelle weiter gesteigert werden. Dabei wird gerade durch die Erhöhung der Pumpleistung der Effekt des optischen Pumpens als hinderlich und somit die Signifikanz eines Rückpumplasers identifiziert. Zusätzlich wurde eine Variation des Schemas getestet, bei dem die Kopplungslaser eine Frequenzverstimmung aufweisen, um störende Zwei-Photonen-Absorptionseffekte zu vermindern. Somit rückt die Verstärkung von Licht ohne Besetzungsinversion in Quecksilberdampf in greifbare Nähe. |
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Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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Status: | Verlagsversion | ||||
URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-275782 | ||||
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik | ||||
Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 05 Fachbereich Physik 05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik 05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik > Laser und Quantenoptik |
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Hinterlegungsdatum: | 23 Jul 2024 12:09 | ||||
Letzte Änderung: | 24 Jul 2024 07:49 | ||||
PPN: | |||||
Referenten: | Walther, Prof. Dr. Thomas ; Birkl, Prof. Dr. Gerhard | ||||
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 13 Mai 2024 | ||||
Export: | |||||
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