Monolithischer Yb-Faserverstärker zur Leistungsskalierung von einfrequenten Laserquellen: Erforschung und Integration eines vollständig faserbasierten Pumplichtkopplers

Für erdgebundene interferometrische Gravitationswellendetektoren der dritten Generation erweisen sich Ytterbium-dotierte Faserverstärker als zukunftsweisende Technologie zur Erzeugung von einfrequenter Laserleistung mit mehreren hundert Watt. Aus Gründen der Leistungsskalierbarkeit wurde die Pumplichteinkopplung für solche Faserverstärker bisher bevorzugt mit Freistrahloptiken realisiert. Die daraus resultierenden Hybridaufbauten aus Freistrahloptiken und Glasfasern verlieren jedoch Vorteile der Fasertechnologie. 

Zur Lösung dieser Problematik wurde ein Pumplichtkopplermodell entwickelt, das eine vollständig faserbasierte Kombination von bis zu sechs Hochleistungsdiodenlasern mit Koppeleffizienzen von mehr als 90% ermöglicht und vor allem die Eigenschaften des Signallichts – unabhängig von der Propagationsrichtung – nicht beeinflusst. Die optimalen Faserparameter für eine effiziente laterale Pumplichteinkopplung wurden mit Simulationen ermittelt und experimentell verifiziert. Für das Verschweißen der Glasfasern mit einer Mikrogasflamme wurden Prozessparameter erarbeitet. In der Lasertechnik ermöglicht der entwickelte Pumplichtkoppler eine weiterführende Faserintegration in vielen Lasersystemen.