- Institut: Laser Zentrum Hannover e.V.
- Principle Investigator: Dr. Peter Weßels, Dr. Dietmar Kracht
- Researcher: Dr. Sergii Iakushev
Aktuelle und zukünftige Laseranwendungen wie die Materialbearbeitung erfordern immer höhere Laserleistungen, sowohl bei kontinuierlich emittierenden als auch bei gepulsten Lasersystemen. Eines der aktuellen Hauptprobleme bei der Leistungsskalierung von Hochleistungs-Faserlasersystemen sind transversale Modeninstabilitäten (TMI). In diesem Fall beginnt das Strahlprofil ab einer bestimmten Leistungsschwelle plötzlich zu fluktuieren und begrenzt damit die nutzbare maximale Ausgangsleistung.
Bis jetzt gibt es keine vollständige und konsistente Erklärung für alle beobachteten Phänomene. Neue effiziente Ansätze zur Abschwächung von TMI und zur Erhöhung der Leistungsschwelle sind erforderlich. Zum tieferen Verständnis des Phänomens der Modeninstabilitäten ist die Entwicklung eines komplexen Simulationsmodells aller beteiligten Prozesse notwendig.
Dies beinhaltet die Ausbreitung des Lichtfeldes im aktiven Kernbereich von Faserverstärkern unter den Änderungen des Brechungsindexes aufgrund der Variation der Populationsdichte und des Temperatureinflusses. Diese Prozesse, die auf völlig unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen, können derzeit nur getrennt simuliert werden.
In diesem Teilprojekt wird ein Simulationsmodell entwickelt, mit dem alle diese Prozesse und ihre Wechselwirkung ganzheitlich abgebildet werden können und das beobachtete Verhalten von Faserverstärkern verstanden werden kann.
Neben dem Verständnis der Prozesse, die zur Modeninstabilität führen, wird der nichtlineare Strahlpropagationscode auch für die Simulation von nichtlinearen Encodern verwendet, die ein Grundelement (sättigbarer Absorber) für die Realisierung von wartungsfreien, vollständig fasergekoppelten Ultrakurzpulsoszillatoren bilden können.
