Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 27: Poster: Nichtlineare Optik

Q 27.12: Poster

Mittwoch, 5. April 2000, 10:30–13:30, Aula

Modenbistabilität aufgrund kohärenter Effekte in Gaslasern — •Gabriela Wasik und Gerd Leuchs — Physikalisches Institut V, Universität Erlangen-Nürnberg, Staudtstr. 7/B2, 91058 Erlangen

Wir untersuchen Effekte, die zur Bistabilität eines mehrmodigen He-Ne Laser führen. Im Fall eines schwach anisotropen Resonators weisen zwei orthogonale Moden leicht unterschiedliche Frequenzen auf, aufgrund einer Doppelbrechung der Resonatorspiegel. Man sollte erwarten, dass die jenige Mode anschwingt, welche die kleineren Verluste erfährt. Ein Modensprung sollte genau dann auftreten, wenn der Laser durch die Mitte der Verstärkungslinie gestimmt wird. Die Konkurenz zwischen den beiden Moden kann jedoch sehr stark sein und diesen Sprung verhindern, was zu Bistablität und Hystereseeffekten führt.

Auf mikroskopischer Ebene untersuchen wir Effekte, die den Atomen nicht erlauben, die theoretisch günstigere Mode auszustrahlen. Wir betrachten die Polarisationsaufspaltung einer longitudinalen Mode im dopplerverbreiteten Medium, wobei keine weitere longitudinale Mode innerhalb des Verstärkungsprofils liegt. Unsere Analyse zeigt, dass für die Bistabilität kohärente Effekte verantwortlich sind, welche die beiden induzierten atomaren Dipolmomente mit einander koppeln. In Zweiniveau-Atomen zeigen sich diese Effekte in Form von pulsierenden Besetzungszahlen, ähnlich wie im Fall axialer Modenbistabilität [1]. Wir zeigen auch, dass spektrales ‘hole burning’ die Modenkopplung verstärkt, aber alleine nicht zur Bistabilität führt.

[1] M. Harris, R. Loudon, T.J. Shepherd, and J.M. Vaughan, Opt. Commun. 101 (1993) 432.