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Sättigbare Absorber von BATOP und was man mit ihnen anstellen kann

Dieses Mal erwartete mich beim Firmenbingo ein sehr orangefarbenes Bild. Die Recherche durch die OptoNet-Partner brachte mich schließlich auf die richtige Fährte: Die Abbildung zeigte einen sättigbaren Absorber der Firma BATOP GmbH, die 2003 gegründet wurde und ihren Sitz seit März 2017 im Gewerbegebiet JenA4 in Jena hat. Dieses optische Bauelement wird häufig zur passiven Modenkopplung in Laserresonatoren genutzt. Die sättigbare Absorption bezieht sich auf die Intensität und ist wellenlängenabhängig. Dafür wird also ein intensitätsabhängiger Absorptionskoeffizient benötigt, der beispielsweise bei einer Farbstofflösung oder in Halbleiterelementen auftritt. Es zeigen auch viele weitere Materialien den Effekt der sättigbaren Absorption, allerdings tritt er oft erst bei sehr hohen Intensitäten auf, was sie für den industriellen Gebrauch unpraktikabel macht.

Quelle: www.batop.de

Der Effekt äußert sich dadurch, dass die Absorption mit steigender Intensität der Laserstrahlung sinkt. So erhöht sich bei einem Spiegel, der mit einem sättigbaren Absorber beschichtet wurde, bei höheren Intensitäten die Reflektivität.

Eine besonders häufige Anwendung ist die des Güteschalters in Lasern, wodurch sehr kurze und energiereiche Laserpulse erzeugt werden können. Im Detail funktioniert das wie folgt: Zuerst einmal wird ein Material benötigt, dass für die Wellenlänge des Lasers Übergänge besitzt. Anfangs werden die Photonen, die im Resonator sind dann durch dieses Material absorbiert, indem es angeregt wird. Mit steigender Intensität befinden sich immer mehr Atome im angeregten Zustand und haben nicht mehr genug Zeit, in den Grundzustand zurückzugehen, bevor ein neues Photon eintrifft. Die Absorption erreicht somit eine Sättigung und das Material wird transparent für die Laserstrahlung und er kann anschwingen. Anschließend baut sich die Besetzungsinversion im aktiven Medium des Lasers wieder ab, sodass die Intensität sinkt und das Absorbermaterial wieder absorbiert. Wichtige Parameter sind dabei die Relaxationszeit und die Sättigungsintensität, die durch die Wahl des Materials und die Schichtdicke festgelegt werden können.

Die Firma BATOP stellt verschiedene Bauelemente mit sättigbaren Absorbern her. So gibt es die sättigbaren Absorberspiegel SAM („saturable absorber mirror“), die zur passiven Modenkopplung und als Güteschalter in diodengepumpten Lasern eingesetzt werden. Der RSAM, bei dem das „R“ zusätzlich zu obiger Abkürzung für das englische „resonant“ steht, wird hinter einem optischen Verstärker in optischen Einheiten genutzt, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Er ist auch ein Teil des sättigbaren Rauschunterdrückers SANOS. Außerdem bietet BATOP auch transmittive sättigbare Absorber an, die beispielsweise Anwendung in Faserringlasern finden. Alle Bauteile werden für verschiedene Wellenlängen angeboten und lassen sich noch individuell anpassen.

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