Kohärentes Kombinieren ultrakurzer Laserpulse

Das Ziel der vorliegenden, im Rahmen der Promotion angefertigten Arbeit besteht darin, die bekannten Techniken der Kombination von Laserstrahlen auf ultrakurze Laserpulse beziehungsweise Ultrakurzpuls-Lasersysteme zu übertragen. Die Kernaufgabe definiert sich dadurch, zu erforschen und zu verstehen, auf welche Art und Weise mehrere Ultrakurzpuls-Laser kohärent kombiniert werden können. Es gilt zu untersuchen, welche Probleme bei der Bewältigung dieser Aufgabe auftreten und welche Vor- und Nachteile bei dieser Skalierungstechnik im Vergleich zu anderen Techniken existieren. Des Weiteren gilt es derzeitige Ultrakurzpuls-Lasersysteme im Detail zu verstehen, sodass diese in Hinblick auf die Skalierung mittels der kohärenten Kombinationstechnik entsprechend modifiziert und weiterentwickelt werden können. Für den Einsatz der kohärenten Kombinationstechnik ist beispielsweise auch die Entwicklung und Implementierung einer Stabilisationstechnik nötig. Insgesamt wird in dieser Promotionsarbeit versucht zwei neuartige Technologien zu vereinen: Die weit fortgeschrittene Technologie der faserbasierten Ultrakurzpuls- Lasersysteme und die Idee der kohärenten Kombination mehrerer Lasersysteme. Dazu werden sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen angestellt. Die vorliegende Dissertation ist dabei wie folgt gegliedert: In Kapitel 2 werden die theoretischen Grundlagen zum besseren Verständnis der Arbeit gelegt. Es wird dabei auch auf die verschiedenen Verstärkerkonzepte für ultrakurze Laserpulse eingegangen, welche heutzutage in der Forschung und Entwicklung aber auch in vielen Anwendungen zum Einsatz kommen. Kapitel 3 stellt das Verfahren der kohärenten Kombination mehrerer Lasersysteme vor. Dabei werden unter anderem die damit verbundenen Herausforderungen und Probleme bei der experimentellen Umsetzung dargestellt. Weiterhin werden die Skalierbarkeit und die Limitierungen des Verfahrens der kohärenten Kombination diskutiert. In Kapitel 4 werden verschiedene Experimente, welche zu der Thematik durchgeführt wurden, vorgestellt. Diese Experimente reichen von der prinzipiellenbUntersuchung der kohärenten Kombinationstechnik mit ultrakurzen Laserpulsen bis hin zu der Realisierung eines kohärent kombinierten Lasersystems, welches Pulsenergien liefert, die bis dato mit einem einzelnen Lasersystem dieser Art nicht erzeugt werden konnten. Weiterhin werden Experimente vorgestellt, welche die Stabilitat von Ultrakurzpuls-Lasersystemen untersuchen und die bei der kohärenten Kombination eingesetzte Stabilisierungstechnik charakterisieren. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit erfolgt in Kapitel 5.