Diplomarbeit Sebastian Nickel

Kapitel 1. Theoretische Grundlagen
(a) Grundmode ⊥ zur Polarisation (b) Grundmode � zur Polarisation
Abbildung 1.7: Darstellung der Feldverteilung der HE11-Mode, senkrecht zur Polarisation des
Lichts (a) und parallel zu Polarisation des Lichts (b). Bei ±a ist die Kante der Faser eingezeichnet
(orange), welche im Experiment einen Radius von a = 250 nm besitzt. Das evaneszente Feld
außerhalb der Faser wird zur Kopplung des Lichts in den Resonator verwendet.
geführt werden und der Übergang darf dabei nicht zu abrupt geschehen, da das Licht
sonst aus der Faser ausgekoppelt wird. Um das Licht beim Übergang vom Kern in den
Mantel möglichst verlustfrei zu leiten, sollte die Veränderung des Faser-Durchmessers
also über eine Faserlänge geschehen, die einem Vielfachen der Wellenlänge des geführten
Lichts entspricht. Ist dies gewährleistet müssen zusätzlich zur korrekten Frequenz noch
drei entscheidende Bedingungen erfüllt sein, damit die Kopplung von Licht aus der Faser
in den Resonator maximal wird [27]:
• Räumlicher Überlapp der evaneszenten Felder von Koppelfaser und Resonator,
•
•
Übereinstimmung der Propagationskonstanten von Faser- und Resonatormode
(Phasenanpassung),
Übereinstimmung der Polarisation der geführten Fasermode und der Resonatormode
an der Resonator-Oberfläche.
Da die evaneszenten Felder beider Fasern auf einer Größenordnung von einigen hundert
nm abfallen, muss die Koppelfaser entsprechend nah an den Resonator gebracht werden.
Zur Einkopplung wird die Faser auf Höhe der Kaustik senkrecht zur Achse der Resonatorfaser
platziert. Um optimale Phasenanpassung zu gewährleisten, muss die Koppelfaser
den korrekten Durchmesser haben. Die angesprochene Propagationskonstante β für die
Koppelfasermode ist durch den V-Parameter definiert und kann somit durch Änderung
der Faserdicke an den in Gleichung (1.14) angegebenen Wellenvektor des Resonators
angepasst werden.
Da der Resonator Moden führt, deren Polarisation entweder transversal magnetisch oder
transversal elektrisch sind, muss zusätzlich für eine linear polarisierte Mode in der Koppelfaser
gesorgt werden. Dadurch wird maximaler Energieübertrag in den Resonator
gewährleistet.
Um die Qualität der Kopplung quantitativ beschreiben zu können, müssen zunächst die
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