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Ultrakurze Lichtimpulse - Fakultät 06 - Hochschule München

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Gitterkompressor Eine

Gitterkompressor Eine weitere Möglichkeit, die Pulsdauer zu beeinflussen, besteht über die Verwendung von Beugungsgittern. Anders als bei Prismen gibt es hier nur einen Dispersionseffekt. Verbunden mit einer Winkeldispersion ist diese immer negativ. Mit der Methode der Strahlaufweitung mittels Teleskop zwischen den Komponenten des Kompressors kann jedoch auch positive Dispersion induziert werden. Trifft ein ultrakurzer Puls auf ein optisches Gitter, werden seine spektralen Komponenten unterschiedlich stark gebeugt. Aufgrund dieser Winkeldispersion divergieren sie also unter verschiedenen Winkeln relativ zum einfallenden Strahl auseinander. Dabei erfahren die roten Spektralkomponenten eine stärkere Beugung als die blauen. Diese Strahlen treffen auf das zweite Gitter, werden dort wieder gebeugt und propagieren von dort aus parallel zum ursprünglichen Strahl weiter. Die verschiedenen Wellenlängen sind also wieder kollinear, jedoch räumlich separiert, vergleichbar mit dem Zustand nach Prisma II beim Prismenkompressor. Der optische Wegunterschied ist ein Resultat der unterschiedlich langen Wege zum zweiten Gitter und anschließender Kollimation aufgrund des wellenlängenabhängigen Beugungswinkels. Abbildung A15 verdeutlicht dies. Abbildung A15: Gitterkompressor, entweder mit vier Gitter, welche keinen resultierenen Strahlversatz verursachen, oder mit einem Faltungsspiegel M, wodurch der Strahl in sich zurückfällt. Wegen dem wellenlängenabhängigen Beugungswinkel durchlaufen die roten Spektralanteile in solch einer Anordnung immer einen längeren optischen Weg, der Puls erfährt insgesamt nach der Bündelung eine negative Dispersion. Der Betrag hiervon kann per Translationsversatz von Gitter II und III eingestellt werden. Äquivalent zum Prismenkompressor kann der Gitterkompressor aus vier identischen Gittern aufgebaut werden, welche alle in der Groovesausrichtung parallel sein müssen. Zudem ist es notwendig, dass die jeweiligen Gitterpartner in allen Achsen parallel zueinander stehen. Vier Gitter werden verwendet, wenn der Strahl keine Ablenkung zu seiner ursprünglichen Einfallsrichtung erfahren soll. Die Bündelung des Strahls wird durch einen Faltungsspiegel mit nur einem Gitterpaar erreicht, welches daraufhin zweimal durchlaufen wird. Diese Anordnung spiegelt den Strahl in seine einfallende Richtung zurück. Für die Strahlseparation ist also ein Höhenversatz notwendig. Wird eines der Gitter auf eine Translationsstage mit einem Verschiebeweg parallel zur Gitternormalen montiert, kann auf den Wert der GVD durch Abstandsbeeinflussung der Gitter zueinander beeinflusst werden. Gitterkompressoren haben Seite | 37

den Vorteil, dass sie eine hohe Dispersion aufweisen und somit Pulse um einen Faktor von bis zu 10 4 strecken oder kompressieren können. Aufgrund der nicht unterdrückbaren 0-ten Beugungsordnung sind jedoch keine besseren Effizienzen als 80% pro Gitterpaar zu erreichen. Aufgrund dieser Vor- und Nachteile finden solche Aufbauten meist Anwendung in der CPA. Die frequenzabhängige Beugungsbedingung ist gegeben durch: 2 c sin 'sin (80) d Abbildung A16: Gitterpaar, welches eine frequenzabhängige Winkeldispersion erzeugt. PP0 stellt dabei eine mögliche Wellenfront des wieder austretenden räumlich gechirpten Pulses. mit dem Einfallswinkel , dem Beugungswinkel ' der Frequenz und dem Linienabstand d. Da Beugungsgitter mit hohen Verlusten zu kämpfen haben, sind diese speziell für eine Wellenlänge konzipiert, wodurch es neben dem geometrischen Reflex nur noch zu einer ersten Beugungsordnung kommt und Gleichung (80) in ihrer dortigen Form Richtigkeit bewahrt. Zur Bestimmung der Dispersion verfolge man den frequenzabhängigen Strahlengang. Die optische Weglänge ACP aus Abbildung A16 lässt sich konstruieren zu: b ACP 1 cos( ' ) (81) cos ' Der Normalengitterabstand wird hierbei mit b bezeichnet. Es soll hier noch der Begriff der Phasenverzögerung eingeführt werden, welche über den optischen Weg POL definiert ist: Seite | 38

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