Aufrufe
vor 4 Jahren

Ultrakurze Lichtimpulse - Fakultät 06 - Hochschule München

Ultrakurze Lichtimpulse - Fakultät 06 - Hochschule München

Abbildung A9: Der rote

Abbildung A9: Der rote Kreis bzw. Ellipse zeigt den Brechungsindexverlauf für die Grundwelle. Ein Kreis bedeutet eine isotrope Ausbreitung, die Polarisation steht also senkrecht zur optischen Achse, während sie bei einer Ellipse parallel steht. Für den Brechungsindex der zweiten Harmonischen gelten die gestrichelten Kurven. An der Stelle eines Überlapps zwischen Grundwelle und zweiter Harmonischer ist der Winkel der Phasenanpassung markiert. In diese Richtung haben alle Wellen dieselbe Phasengeschwindigkeit [1]. Je nach verwendeten Kristalltyp (positiv für no nao, negativ für no nao) muss folgende Bedingung gelten: positiv : n( , ) n ( ) (63) 1 o 3 negativ : n( , ) n ( ) (64) 3 o 1 Fallen die beiden Grundwellen kollinear ein, so kann diese durch Anpassen des Kristallwinkels erfüllt werden. Dieser Winkel m ist in Abbildung A9 eingezeichnet. Stimmt der Winkel zur Phasenanpassung nicht exakt überein, sind die Grundwellen und die zweite Harmonische nicht über die gesamte Länge im Kristall in Phase, was zu destruktiven Interferenzen der an unterschiedlichen Orten und somit phasenverschobenen zweiten Harmonischen führt. Im nicht-kollinearen Fall erhält man auf Grund der Impulserhaltung die SH in Richtung der Winkelhalbierenden der sich kreuzenden Grundwellen. Die zweite Harmonische wird also räumlich effektiv von seiner Grundwelle getrennt. Für den Vorgang der zweiten Harmonischen Erzeugung lässt sich eine Konversionseffizienz angeben: Seite | 27

SHG 2 2 I( 3) 2 3 d L 2 0 P 3 I( 1) n A (65) Mit d als Materialparameter für den Kopplungskoeffizienten, 1 2 / als Impedanz des 0 0 0 freien Raums, der Länge L des Interaktionsvolumens (i. A. die Länge des Kristalls), des Strahlwirkungsquerschnittes A und der Eingangsleistung P. Wie bei der Behandlung des Zeit-Bandbreite Produkts hervorging, ist ein kurzer Puls an ein entsprechend breites Frequenzspektrum gekoppelt. Bei der Frequenzverdoppelung ist jedoch nicht immer gegeben, dass das komplette Spektrum der Grundwelle konvertiert wird, da eine Phasenanpassung über das gesamte Spektrum unwahrscheinlich ist. Den Anteil an konvertierten Frequenzen und somit die Pulsdauer lässt sich über die Kristalllänge regulieren. Kürzere Längen hier resultieren in kürzeren Pulsen, was jedoch nach Gleichung (65) wieder einen enormen Einbruch der Intensität nach sich zieht. Autokorrelation Soll ein kurzes Ereignis festgehalten werden, gelingt dies üblicherweise, indem es mit einem noch kürzeren belichtet/abgetastet wird. Für ultrakurze Pulse ist solch ein Verfahren notwendig, da moderne Photodioden etwa um einen Faktor von 1000 zu langsam sind, um das Intensitätsprofil eines Femtosekundenpulses auflösen zu können. Der Puls kann also nicht einfach aufgenommen, sondern muss abgetastet werden. Im Idealfall geschieht dies mit einem Delta-Impuls. Genannt wird diese Methode die Kreuzkorrelation, bei der ein Signalpuls I s von einem Referenzpuls Ir abgetastet wird, wobei das zu jedem Ort gehörende Korrelationssignal proportional zum Signalpuls ist und dadurch seine Form aufgezeigt wird. Ac ( ) Is ( t) Ir ( t ) dt (66) Dies führt jedoch zwangsläufig zu einem Problem. Abgesehen davon, dass in der Ultrakurzpulsphysik zumeist kein kürzerer Abtastpuls zur Verfügung steht, da der kürzeste, technisch realisierbare Puls für das Experiment verwendet wird, müsste auch der Referenzpuls irgendwie charakterisiert werden. Es ist also die logische Folge, dass das Signal mit sich selbst I I , auch Autokorrelation genannt. überlagert wird, s r Eine Autokorrelation zweiter Ordnung verwendet dabei das SHG Signal der miteinander korrelierenden Pulse. Dabei kommt ein modifiziertes Michelson-Interferometer zum Einsatz. Für eine aussagekräftige Autokorrelation müssen die beiden Pulse genau identisch sein. Hierfür wird der Originalpuls über einen 50/50 Strahlteiler in zwei identische Pulse aufgeteilt und jeweils in einen der Interferometerarme eingespeist, siehe auch Abbildung A10. Über eine Rückspiegelung durch Retroreflektoren werden die Pulse nach erneutem Kontakt mit dem Strahlteiler kollinear überlagert, oder fokussiert. Notwendig ist, dass sie sich in einem nichtlinearen Kristall zur Frequenzverdopplung überschneiden. Ebenfalls unerlässlich ist, dass beide Interferometerarme genau gleich lang sind, damit auch beide Pulse nicht nur am gleichen Ort, sondern auch zur gleichen Zeit zur SHG überlagern. Das SHG Signal kann dann von einer Seite | 28

Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Bioingenieurwesen - Fakultät 06 - Hochschule München
Prüfungsplan - Fakultät 06 - Hochschule München
Prüfungsplan - Fakultät 06 - Hochschule München
Prüfungsplan - Fakultät 06 - Hochschule München
zu SECIS - Fakultät 06 - Hochschule München
Bachelorarbeit - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Prüfungsplan - Fakultät 06 - Hochschule München
Lasermaterialbearbeitung - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Prüfungsplan - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
PDF-Flyer - Fakultät 06 - Hochschule München
PDF-Flyer - Fakultät 06 - Hochschule München
Bachelorarbeit Christoph Kaffatos - Fakultät 06 - Hochschule München
PDF-Flyer - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Prüfungsplan - Fakultät 06 - Hochschule München
Download - Fakultät 06 - Hochschule München
Nichtlineare O Nichtlineare Optik - Fakultät 06 - Hochschule München
PDF-Flyer - Fakultät 06 - Hochschule München
Produktion und Automatisierung - Fakultät 06 - Hochschule München
PDF-Flyer - Fakultät 06 - Hochschule München
Anhang A - Fakultät 06 - Hochschule München
Physikalische Technik - Fakultät 06 - Hochschule München
Augenoptik / Optometrie - Fakultät 06 - Hochschule München