Rauschen in optischen Frequenzkammgeneratoren

Die optischen Frequenzkämme werden zu Standardwerkzeugen bei vielen Anwendungen, wie Spektroskopie, Gasanalyse, Metrologie, Phasenstabiler extrem-nichtlinearen Optik, und sogar Astronomie. Die Qualität des Frequenzkamms hängt mit den Rauscheigenschaften der Quelle zusammen. Es gibt mehrere praktischen Realisierungen von Frequenzkammquellen auf Basis von modenverkoppelten Oszillatoren: Festkörper- und Faserlaser, die in einer Soliton- oder Normaldispersionsbereich funktionieren. Das Projekt hat das Ziel, eine einheitliche Beschreibung des Rauschens in modenverkoppelten Oszillatoren zu entwickeln. Diese Beschreibung soll auf natürliche Weise für alle bekannten und zukünftigen Realisierungen gelten, sowie auch verschiedene Rauschquellen, von technischen bis hin zur Quantenrauschen, erlauben. Das analytische Modell baut auf einer Verallgemeinerung der Quantisierungsprozedur von dissipativen Solitonen, und soll eine Basis für die numerische Simulationen im Quantenphasenraum. Die Simulation soll zum ersten Mal als ein vollständiges Modell für die ganze Resonatorlänge mit einem feinen Zeitraster realisiert werden, kombiniert mit einer Statistiksammlung über eine längere Propagationszeit. Alternativ wird zum ersten Mal die Simulation im Quantenphasenraum mit Hilfe von Liouvillegleichung implementiert. Diese bahnbrechende Methode ermöglicht eine direkt statistische Beschreibung eines Lasers ohne ein numerisches Statistiksammeln, so dass der sonst unerreichbare Niedrigfrequenzrauschen erreicht werden konnte. Das Messanordnung und der Regelkreis sind feste Bestandteile des Experiments und werden ebenso ins Modell inkludiert. Die Ergebnisse werden mit den aktuellen Frequenzkammgeneratoren bei Uni Hannover, Uni Konstanz, Max-Planck Institut für Quantenoptik, Norwegian Univ. of Science and Technology und TU Wien verglichen. Das Projekt wird unser Wissen im Bereich von Laserphysik und Quantenoptik fördern, sowie Entwicklung von optimalen Regelungsverfahren ermöglichen.