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Ultrakurze Lichtimpulse - Fakultät 06 - Hochschule München

Ultrakurze Lichtimpulse - Fakultät 06 - Hochschule München

Durchführung des

Durchführung des Praktikums Hinweis: Bitte bringen Sie einen USB-Stick zur Datenerfassung mit! Es stehen Ihnen folgende Geräte und Messmittel zur Verfügung: 1. Femtosekundenoszillator 2. Handautokorrelator mit Multimeter 3. Kommerzieller Autokorrelator 4. Spektrometer 5. Photodiode mit Powermeter und Graufilter 6. Lineal Arbeitsschritt 1: Inbetriebnahme Nehmen Sie den Laser in Betrieb. Achten Sie auf Ihre Schutzausrüstung. Schalten Sie zuerst die Temperaturregelung des nichtlinearen Kristalls ein. Drehen Sie den Power-Schlüsselschalter des FFS DC Racks auf „ON“ . Warten Sie bis alle TEC LEDs kontinuierlich leuchten. Durch drücken der OCS „ON/OFF“ Taste aktivieren Sie den Oszillator. Warten Sie auch hier auf ein konstantes Aufleuchten der LED. Anschließend können beide Verstärkerdioden eingeschaltet werden. Versichern Sie sich, dass der Shutter am Laserausgang offen ist. Hierzu muss die Auskerbung nach unten zeigen. Fertigen Sie ein Messprotokoll über alle folgenden Ergebnisse an! Arbeitsschritt 2: Messung der spektralen Breite Bringen Sie nun nach dem PBS eine Mattscheibe in den Strahlengang ein, die die Strahlung diffus aufstreut. Diese diffuse Aufstreuung kann nun mittels Spektrometer untersucht werden. Starten Sie hierzu die Software „SpektraWiz“ auf dem bereitstehenden PC. Bestimmen Sie mithilfe dieser Software die spektrale Halbwertsbreite, sowie die Zentralwellenlänge des Lasers. Notieren Sie die Werte und speichern das aufgenommene Spektrum auf Ihren USB-Stick. Welche Pulsdauer erwarten Sie aus den ermittelten Werten? Arbeitsschritt 3: Vermessung des Originalpulses mittels Handautokorrelator Entfernen Sie die Streuscheibe wieder und klappen Sie den Spiegel M1 in den Strahlengang. Bedienen Sie die Klappspiegel mit Feingefühl, ansonsten droht eine Dejustage! Justieren Sie den Laser jetzt mit Hilfe von M1 und dem Einkoppelspiegel des Handautokorrelators auf die Blendenstrecke ein. Entfernen Sie die Schutzkappe des nichtlinearen Kristalls. Schließen Sie die Photodiode an das Multimeter an. Beobachten Sie, wie sich das Messsignal verändert, wenn sie den nichtlinearen Kristall mittels Rotationstisch verdrehen. Woran liegt das? Justieren Sie anschließend auf ein maximales Messsignal. Stellen Sie den Verschiebetisch auf einen Skalenstrich der Mikrometerschraube ein, welche dem maximalen Autokorrelationssignal am nächsten ist. Vermessen Sie nun den Puls, indem Sie den Verschiebetisch mit der kleinsten Schrittweite der Mikrometerschraube verstellen und die zugehörige Ausgangsspannung der Photodiode detektieren. Kehren Sie zum Startpunkt zurück und vermessen auch die andere Flanke des Signals. Nehmen Sie die Messkurve ein weiteres Mal auf, indem Sie den Puls aus dieser Position noch einmal „rückwärts“ vermessen. Seite | 3

Arbeitsschritt 4: Vermessung des Originalpulses mittels kommerziellen Autokorrelator Entfernen Sie wieder alle Klappspiegel aus dem Strahlengang. Schalten Sie den APE PulseCheck durch längeres drücken der Power-Taste an der Kontrolleinheit ein. Klappen Sie die Blende am Autokorrelator nach oben, sodass der Laserstrahl erfolgreich in das Gerät eingekoppelt wird. Stellen Sie die Sensitivität (Corr Menu >> Sensitivity) des Gerätes auf 1, die Mittelungsrate auf 16 und passen Sie gegebenenfalls mit dem „Gain“ Drehknopf, sowie der Öffnung einer der Blenden im Strahlengang die Signalintensität an, sodass der komplette Puls möglichst rauschfrei dargestellt wird. Im Menü „Display“ (Corr Menu >> Utility Menu >> Display Menu) können verschiedene Halbwertsbreiten der Pulsdauer angezeigt werden. Schalten Sie durch die verschiedenen Scanbereiche (bei den „scan range“ Knöpfe am rechten Rand der Kontrolleinheit) und wählen Sie den kürzesten Zeitbereich, bei dem das komplette Signal dargestellt werden kann. Nehmen Sie die Dauer der Autokorrelationsmesskurve (AC), der eines Gaußpulses und der eines Sekans hyperbolicus auf. Vergleichen Sie das Autokorrelationssignal mit dem des Handautokorrelators. Arbeitsschritt 5: Pulsbeeinflussung mittels Prismenkompressor Bringen Sie für diesen Versuch die beiden Klappspiegel M4 und M5 in den Strahlengang ein. Passen Sie gegebenenfalls die Sensitivität des Autokorrelators an. Platzieren Sie die Translationsstage, auf der das Prisma P2 montiert ist, so, dass der Strahl die Spitze von P2 trifft, jedoch ohne in der Signalintensität abzusinken (Kontrolle am PulseCheck). Nehmen Sie die AC-Pulsbreite auf. Verfahren Sie anschließend das Prisma in Millimeterschritten so, dass der Strahl immer mehr Prismenmaterial durchqueren muss, und notieren dabei die zugehörigen AC-FWHM-Pulsbreiten. Machen Sie dies, bis die Signalintensität aufgrund der endlichen Prismengröße drastisch abfällt. Stellen Sie anschließend den Prismenkompressor auf minimale Pulsdauer und nehmen Sie eine die Pulsform mittels LabView- Software auf und speichern diese auf dem USB-Stick Arbeitsschritt 6: Pulsbeeinflussung mittels Gitterkompressor Entfernen Sie Spiegel M4 und M5 wieder aus dem Strahlengang, bringen dafür jedoch M2 und M3 ein. Passen Sie Sensitivity, Gain und den Scanbereich für das Signal nach dem Gitterkompressor an, dass wieder ein klares Signal widergegeben wird. Stellen Sie den Verschiebetisch mit dem Gitter G1 auf minimalen Abstand zu Gitter G2 ein und nehmen die zugehörige AC Pulsbreite auf. Variieren Sie auch hier die Position des Verschiebetisches in Millimeterschritten. Nehmen Sie die Werte solange auf, bis am Autokorrelator ein deutlicher Signalabfall auftritt, dann wird der Puls vom Umlenkprisma abgeschnitten. Nehmen Sie eine beliebige Pulsform mittels LabView-Software auf und speichern diese auf dem USB-Stick. Arbeitsschritt 7: Pulsbeeinflussung mittels dispersiven Materialien Klappen Sie M2, wie auch M3 wieder aus dem Strahlengang aus, bringen dafür jedoch den YAG Stab in die dafür vorgesehene Halterung zwischen den beiden Blenden vor dem PulseCheck ein. Nehmen Sie die Pulsformen mittels LabView-Software auf und speichern diese auf dem USB-Stick. Arbeitsschritt 8: Kombination aus Prismenkompressor und YAG Stab Es sei erneut M4 und M5 in den Strahlengang zu schalten. Versuchen Sie nun mittels Prismenkompressor die Dispersion des YAG Stabs zu kompensieren. Nehmen Sie die Pulsformen mittels LabView-Software auf und speichern diese auf dem USB-Stick. Seite | 4

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