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Femtosekunden-Faserlaser

Moderne optische Kommunikationssysteme verwenden immer höhere Übertragungsraten. Zur Charakterisierung derartiger Systeme wurde in der PTB ein optisches Abtastoszilloskop entwickelt. Es benötigt ultrakurze Lichtimpulse, die z. B. mit einem modengekoppelten Erbium-Faserlaser erzeugt werden können.

Abb. 1 zeigt einen Aufbau, der vom Laserzentrum Hannover realisiert wurde. Er verwendet die optisch-nichtlineare Polarisationsdrehung [1] als Modenkopplungsmechanismus. Als Besonderheit weist er eine Freiraumstrecke auf (in Abb. 1 rot gezeichnet). Damit lässt sich die Impulsrepetitionsfrequenz um einige Prozent verändern. Dies ist erforderlich, um die Impulsfolge mit einem Datenstrom zu synchronisieren. Hier lässt sich auch ein elektro-optischer Modulator einfügen, der eine Frequenzregelung ermöglicht, die viel schneller arbeitet, als die Regelung über die Pumpleistung [2]. Das Ausgangsspektrum derartiger Femtosekunden-Faserlaser ist kammförmig. Dies lässt sich vorteilhaft für andere Anwendungen der Präzisionsmetrologie, etwa für die optische Frequenzmessung ausnutzen, insbesondere wenn die Frequenzen der Kammlinien praktisch nur korreliert rauschen.

Abb. 1: Modengekoppelter Erbium Faserlaser zur Anwendung in einem optischen Abtastoszilloskop. Mittlere Ausgangsleistung: 15 mW, Impulsdauer: 80 fs, Repetitionsfrequenz: 55 MHz

[1] K. Tamura, E. P. Ippen, H. A. Haus and L. E. Nelson, Opt. Lett. 18, 1080 (1993)  
[2] N. Haverkamp, H. Hundertmark, C. Fallnich, and H. R. Telle, Appl. Phys B 78, 321 (2004)