Osnabrück 2002 – wissenschaftliches Programm

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MO: Molekülphysik

MO 21: Femtosekundenspektroskopie VIII: Pulserzeugung und Phasenkontrolle (gemeinsam mit FV Q)

MO 21.3: Vortrag

Freitag, 8. März 2002, 14:30–14:45, HS 15/E07

Kopplung von CEO-Phase und Intensität in modengekoppelten Lasern durch nichtlineare Beiträge zur Dispersion — •G. Steinmeyer, F.W. Helbing und U. Keller — Inst. für Quantenelektronik, ETH Zürich Hönggerberg, HPT, CH-8093 Zürich

In Femtosekunden-Laseroszillatoren läuft die Pulseinhüllende mit der Gruppengeschwindigkeit um, wohingegen die Trägerwelle mit der Phasengeschwindigkeit propagiert. Dieses führt dazu, daß sich die relative Phase zwischen Träger und Einhüllender (CEO-Phase) bzw. die elektrische Feldstruktur von Puls zu Puls nicht reproduzieren. Der Unterschied zwischen den Propagationsgeschwindigkeiten wird durch die Dispersion 1. Ordnung (dn/dω) der Kavität bestimmt. Neben linearen Beiträgen zu dieser Größe gibt es über die Dispersion des Kerr-Effekts bzw. der Selbstphasenmodulation einen nichtlinear optischen Beitrag, der auch zu Self-Steepening führt. Dieser Beitrag zur Dispersion setzt Laseramplitudenrauschen in Phasenrauschen um und kann umgekehrt auch zur Steuerung der CEO-Phase benutzt werden. Wir demonstrieren experimentell eine Stabilisierung der relativen Phase zwischen Träger und Einhüllender mit einem Phasenjitter (0.01 Hz-10 kHz) von lediglich 20 mrad bezüglich eines Referenzoszillators. Dieses entspricht einem zeitlichen Jitter von weniger als 10 Attosekunden. Gleichzeitig führen wir die gemessenen Kopplungskoeffizienten auf ein theoretisches Modell für die Dispersion des Kerr-Effekts zurück. Die gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment erklärt ebenfalls die beobachtete deutliche Reduktion des Laseramplitudenrauschens bei Aktivierung der CEO-Stabilisierung.
[1] F.W.Helbing et al., Opt. Lett., to appear Feb. 1, 2002