Der photorefraktive Effekt in Bariumtitanat-Kristallen ist Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten. Der Grund sind
die großen elektrooptischen Koeffizienten dieses Materials, die nur von wenigen, kommerziell noch nicht erhältlichen
Kristallen übertroffen werden, z.B. von tetragonalem Kalium-Tantalat-Niobat.
Beleuchtet man diese Materialien mit Laserstrahlen, treten einzigartige Effekte auf. So erzeugen z.B. photorefraktive
parametrische Verstärkungsprozesse charakteristische kreis- oder linienförmige Streulichtfiguren. Faszinierende
Möglichkeiten bieten diese parametrischen Prozesse bei der Verstärkung und Phasenkonjugation von Lichtwellen.
In dieser Arbeit werden alle 57 photorefraktiven parametrischen Prozesse, die in den untersuchten Materialien auftreten
können, zunächst phänomenologisch analysiert. Das Lösen der gekoppelten Wellengleichungen filtert aus der Vielzahl
der Prozesse diejenigen heraus, die eine besonders effiziente Wechselwirkung einfallender Lichtwellen versprechen.
Für diese Prozesse werden anschließend explizit Verstärkungsfaktoren berechnet. Durch die Berücksichtigung
elastooptischer, piezoelektrischer und raumladungsbegrenzender Effekte können die Einfallswinkel der Lichtstrahlen
und die Orientierungen der Kristalle für die Signalstrahlverstärkung und die Phasenkonjugation optimiert werden.
Auf der Basis dieser theoretischen Vorarbeiten gelingt im experimentellen Teil dieser Arbeit zum ersten Mal die
Verstärkung eines Laserstrahls durch einen photorefraktiven parametrischen Prozeß. Die Verstärkung beträgt in einem
3,2 Millimeter dicken Bariumtitanat-Kristall 9000. Eine Besonderheit der angewandten Verstärkungsprozesse ist die
sehr geringe räumliche Bandbreite. Die daraus folgende große Winkelselektivität verspricht viele
Anwendungsmöglichkeiten in der optischen Meßtechnik, schränkt den Einsatz zur Bildverstärkung jedoch erheblich ein.
Ebenfalls zum ersten Mal wird die Phasenkonjugation durch einen phototrefraktiven parametrischen Prozeß
demonstriert. Die Intensitäten der erzeugten phasenkonjugierten Wellen entsprechen denen der verstärkten
Signalstrahlen. Es lassen sich also Reflektivitäten bis zu 9000 realisieren. Zudem kann durch eine spezielle
Konfiguration mit frequenzverstimmten Signalstrahlen ein prinzipielles Problem der photorefraktiven Wellenmischung
gelöst werden: Die Verstärkung sehr schwacher Signalstrahlen. Durch die neu entwickelte Methode der
Rauschunterdrückung gelingt es, Lichtwellen mit Leistungen unter einem Nanowatt um mehrere Größenordnungen zu
verstärken.
Zum Abschluß werden die parametrischen Prozesse noch in Kalium-Tantalat-Niobat untersucht. Bei diesen ersten
Untersuchungen gelingt der Nachweis von fünf Prozessen. Die beobachteten ausgeprägten Effekte und die gemessenen
riesigen elektrooptischen Koeffizienten zeigen, daß tetragonale Kalium-Tantalat-Niobat-Kristalle ebenfalls sehr
interessant für die photorefraktive Wellenmischung sind.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-osnabrueck.de/oai:repositorium.ub.uni-osnabrueck.de:urn:nbn:de:gbv:700-2000092671 |
| Date | 26 September 2000 |
| Creators | Neumann, Jens |
| Contributors | Prof. Dr. Eckhard Krätzing, Prof. Dr. Manfred Wöhlecke, Prof. Dr. Klaus Betzler |
| Source Sets | Universität Osnabrück |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/zip, application/gzip |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/ |
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