Modenverhalten von Quantenkaskadenlasern in miniaturisierten externen Resonatoren

Diese Arbeit liefert einen Überblick über die Bedingungen eines Quantenkaskadenlasers im externen Resonator, die für einen stabilen Betrieb der longitudinalen Moden notwendig sind. Darauf aufbauend wird der Einfluss des Resonators auf das Abstimmverhalten dieser Moden untersucht, was schließlich zu einem schnellen und hochauflösenden Spektroskopie-Verfahren führt.

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Viele spektroskopische Anwendungen erfordern sowohl hohe spektrale Auflösung als auch geringe Messzeiten des Spektrometers, z. B. die Detektion giftiger Gase oder die Atemgasanalytik. Quantenkaskadenlaser in externen Resonatoren (EC-QCLs) eignen sich besonders als Lichtquelle für Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich, da sie sowohl über hohe spektrale Intensitäten als auch einen breiten Durchstimmbereich verfügen. Für schnelles und hochauflösendes spektrales Abstimmen des Lasers gibt es jedoch noch Hindernisse, die in dieser Arbeit behandelt werden.
Ein schnell durchstimmbarer EC-QCL wird vorgestellt, realisiert mit einem Beugungsgitter, das auf einem mikro-elektro-mechanischen System (MOEMS) basiert. Dieses Gitter schwingt mit 1 kHz und erlaubt damit einzelne Spektren in 500 µs. Diese Arbeit liefert einen Überblick über die Resonatorbedingungen, die für einen stabilen Betrieb der longitudinalen Moden dieses Lasers notwendig sind. Darauf aufbauend wird der Einfluss des Resonators auf das Abstimmverhalten dieser Moden untersucht, was schließlich zu einem schnellen und hochauflösenden Spektroskopie-Verfahren führt.