Die Arbeitsgruppe für Laser- und Faserelektronik an der Technischen Universität Breslau (Wrocław), Polen, ist führend auf dem Gebiet der Faserlasertechnologie und der Laserspektroskopie von Gasen. Mit einem starken Fokus auf Grundlagenforschung und praktischen Anwendungen erforscht die Gruppe ein breites Spektrum nichtlinearer optischer Prozesse und Frequenzumwandlungstechniken. Ihr interdisziplinärer Ansatz verbindet Photonik und Materialwissenschaften und ebnet so den Weg für Lasersysteme der nächsten Generation, präzise Messmethoden und ein tieferes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie
Das Hauptziel der Forschung ist die Nutzung nichtlinearer Kristalle zur hocheffizienten Frequenzkonversion, um abstimmbare und kohärente Lichtquellen für hochauflösende Laserspektroskopie und biomedizinische Bildgebung zu ermöglichen. Durch den Einsatz von Techniken wie Frequenzverdopplung (SHG), Differenzfrequenzerzeugung (DFG) und optischer parametrischer Oszillation (OPO) lassen sich abstimmbare, kohärente Lichtquellen erzeugen. Der mittlere Infrarotbereich ist besonders relevant, da er mit Schwingungsmoden vieler Moleküle übereinstimmt und somit hochempfindliche und präzise Molekülanalysen ermöglicht. Andererseits ist die Erzeugung von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich für biomedizinische Bildgebungsanwendungen wie die Abbildung der µm unerlässlich. Diese Forschung ist entscheidend für die Entwicklung von Photonik-Bauelementen und -Methoden der nächsten Generation für Anwendungen in der Umwelt- und biomedizinischen Bildgebung
Die Verwendung der Covesion PPLN-Technologie
Die Herstellung hochwertiger Faserlaser und präziser Laserspektroskopiesysteme erfordert zuverlässige und effiziente Frequenzumwandlungslösungen. Die nichtlinearen SHG- und DFG-Kristalle von Covesion wurden aufgrund ihrer exzellenten Phasenanpassungseigenschaften, ihrer hohen optischen Qualität und ihrer robusten Leistung in Frequenzumwandlungsanwendungen ausgewählt.
Die von Covesion entwickelten SHG-Kristalle für p- µm -Wellenlängen von 1064 nm und 1550 nm wurden zur Konvertierung von p- µm -Pulsen aus dissipativen Solitonresonanz-Faserlasern eingesetzt, welche Pulse im Mikrojoule-Bereich erzeugen. Das SHG-Verfahren ermöglichte den Zugang zu höherfrequenten Komponenten mit verbesserter Leistungseffizienz und trug so wesentlich zur Erforschung nichtlinearer optischer Effekte und der Laserpulsformung bei. Die Verfügbarkeit verschiedener Kristalllängen erlaubte die Optimierung der Konvertierungseffizienz und die Anpassung des Ausgangssignals an spezifische experimentelle Bedingungen.
Die DFG-Kristalle von Covesion zur Mischung von 1064 nm und 1550 nm wurden eingesetzt, um die Erzeugung von Laserstrahlen im mittleren Infrarotbereich (3–4 µm) zu ermöglichen, was für präzise Laserspektroskopieanwendungen von entscheidender Bedeutung war. Die hohe Konversionseffizienz und optische Stabilität dieser Kristalle ermöglichten die Herstellung sowohl gepulster als auch kontinuierlicher (CW) Infrarotlichtquellen, die für die Molekülspektroskopie und Umweltsensorik unerlässlich sind.
Durch den Einsatz der nichtlinearen Kristalle von Covesion konnte die Arbeitsgruppe Laser und Faserelektronik ihre Fähigkeit zur effizienten und kontrollierten nichtlinearen Frequenzumwandlung deutlich verbessern. Die breite Phasenanpassungsfähigkeit, die hohe Zerstörschwelle und die konsistente Leistung der Kristalle unter verschiedenen experimentellen Bedingungen machten sie unverzichtbar. Ihre Zuverlässigkeit ermöglichte es der Forschung, sich auf die Grundlagen der Laserphysik und -spektroskopie zu konzentrieren, ohne sich Gedanken über Materialdegradation oder Ineffizienz machen zu müssen. Die Qualität und Leistungsfähigkeit der Produkte von Covesion trugen maßgeblich zum Erfolg der experimentellen Arbeiten bei und spielten eine entscheidende Rolle für den Fortschritt der Forschung. Sie ermöglichten die Entwicklung neuartiger Laserquellen im mittleren Infrarotbereich und verbesserten die Präzision der spektroskopischen Messungen.
Warum Covesion
„Der Kundenservice von Covesion war äußerst reaktionsschnell und fachlich kompetent und bot uns fachkundige Beratung zu Phasenanpassungsbedingungen, Kristallauswahl und Leistungsoptimierung. Dank ihrer Unterstützung war eine reibungslose Integration in unsere Experimente gewährleistet, sodass wir uns mit Zuversicht auf unsere bahnbrechende Forschung konzentrieren konnten.“
— Dr. Karol Krzempek, außerordentlicher Professor, Technische Universität Breslau
Referenzen
- P. Bojęś, P. Jaworski und K. Krzempek, „Nichtlineare Frequenzkonversion von dissipativen Solitonenresonanzpulsen mittels Frequenzverdopplung“, in: IEEE Photonics Journal , Bd. 16, Nr. 6, S. 1–8, Dez. 2024, Art.-Nr. 1502708, doi: 10.1109/JPHOT.2024.3477718. Schlagwörter: {Messung mit Laserstrahl; Optische Faserdispersion; Laserstrahlen; Optische Faserpolarisation; Optische Faserverstärker; Frequenzkonversion; Messung optischer Größen; Optische Pulse; Optische Faserkoppler; Erbi- µm -dotierte Faserlaser; Dissipative Solitonenresonanz; Frequenzverdopplung; Modenkopplung}
- P. Bojęś, P. Jaworski und K. Krzempek, „Synchronisation von dissipativen Solitonresonanzlasern mittels kaskadierter Kreuzphasen- und Kreuzabsorptionsmodulation zur Erzeugung modengekoppelter Pulse im mittleren Infrarotbereich“, in Laser Congress 2024 (ASSL, LAC, LS&C) , Technical Digest Series (Optica Publishing Group, 2024), Beitrag JW2A.1.
