title: Untersuchung der Multimode-Emission von optisch gepumpten Halbleiter-Scheibenlasern im Hinblick auf effiziente intrakavitäre Differenzfrequenzerzeugung
title: Investigation of Multi-Mode Operation in Optically Pumped Semiconductor Disk Lasers with Regard to Efficient Intracavity Difference Frequency Generation
Creators: name: Wichmann, Matthias
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: intra-cavity
Physik
Differenzfrequenzerzeugung
difference frequency generation
intrakavitär
Optisch gepumpter Halbleiterlaser
Multimode-Emission
multi-mode emission
Zwei-Farben-Emission
VECSEL
two-color emission

description: Optisch gepumpte
      Halbleiterscheibenlaser mit externem Resonator (VECSEL)
      stellen hochinteressante Lasersysteme dar, welche einen
      Betrieb bei hohen Leistungen als auch die Emission auf einem
      guten transversalen Modenprofil ermöglichen. Weiterhin macht
      der externe Resonator diese Laser sehr flexibel sowie
      vielseitig einsetzbar und ermöglicht unter anderem das
      Erreichen neuer Wellenlängen durch intrakavitäre
      Frequenzkonversionsprozesse. Ein besonderer
      Multimode-Betriebszustand des VECSELs ist die
      Zwei-Farben-Emission, mit welcher es durch intrakavitäre
      Differenzfrequenzerzeugung in einem nichtlinearen Kristall
      möglich wird, in den Terahertz-Bereich des
      elektromagnetischen Spektrums vorzustoßen. Die Realisierung
      eines Zwei-Farben-Betriebes, bei dem beide Farben ihre
      Verstärkung aus demselben Ladungsträgerreservoir beziehen,
      ist keineswegs trivial, da der Laseremission durch eine nicht
      zu vernachlässigende Modenkonkurrenz eine komplexe Dynamik
      aufgezwungen wird. Die vorliegende Dissertation beschäftigt
      sich mit der grundlegenden Untersuchung der
      Multimode-Emission in optisch gepumpten
      Halbleiterscheibenlasern. Dabei liegt der Fokus sowohl auf
      der Entwicklung der spektralen Zusammensetzung der
      Laseremission als auch auf der Charakterisierung der
      zeitlichen Dynamik der Emission im Zwei-Farben-Betrieb. Für
      die untersuchten Konfigurationen werden Parameter
      identifiziert, welche eine Schlüsselrolle für die
      Emissionsstabilität spielen. Die Erkenntnisse ermöglichen es,
      Betriebszustände festzulegen, unter denen eine intrakavitäre
      Differenzfrequenzerzeugung effizient und sinnvoll
      ist.
description: Optically pumped semiconductor
      disk lasers using an external resonator (VECSELs) are highly
      interesting laser systems providing both high power operation
      and good beam quality. Furthermore, the external resonator
      makes this laser a versatile platform for accessing new
      emission wavelengths through intracavity frequency conversion
      processes. In particular, a VECSEL can be forced into
      two-color operation which, in combination with a nonlinear
      crystal, enables terahertz generation through intracavity
      difference frequency generation. Realizing a two-color
      emission in which both colors experience amplification from a
      common carrier reservoir is not a trivial task, as
      competition for gain between the lasing modes leads to
      complex emission dynamics. This dissertation presents
      essential investigations on the multi-mode emission in an
      optically pumped semiconductor disk laser. The work focuses
      both on the evolution of the spectral composition of the
      laser emission as well as on the characterization of the
      temporal dynamics of the emission in the two-color operation
      regime. For the configurations under investigation,
      parameters are identified which play a key role for the
      emission stability. The findings enable the definition of
      operating conditions under which intracavity difference
      frequency conversion is efficient and reasonable.