Untersuchungen zur Rückkopplungsinterferometrie mit Quantenkaskadenlasern

Der mittelinfrarote Spektralbereich ist für spektroskopische Anwendungen von großer Bedeutung, da zahlreiche Spurengase in diesem Bereich des Spektrums ihre fundamentalen Absorptionslinien aufweisen. Seit einigen Jahren stehen mit den Quantenkaskadenlasern (QCL) leistungsstarke, teilweise durchstimmbare Strahlquellen in diesem Bereich zur Verfügung. Die Emission der QCL beruht, anders als bei herkömmlichen Laserdioden, auf Übergängen innerhalb des Leitungsbandes. Der Einfluß dieser neuartigen Struktur und Funktionsweise auf die Eigenschaften der emittierten Strahlung ist Thema dieser Arbeit. Dabei wird gezeigt, wie Messtechniken, die im sichtbaren und nahinfraroten Spektralbereich Anwendung finden, weiterentwickelt und erstmals auf den MIR-Bereich übertragen werden können. Es werden Messungen der Linienbreite sowohl unter Verwendung des Rückkopplungsinterferometers als auch mit einer weiterentwickelten homodynen Messmethode gezeigt. Ebenso wird neben Messungen des Intensitätsrauschens eine neuartige Messmethode vorgestellt um den Linienverbreiterungsfaktor (LVF) zu charakterisieren. Diese Methode wurde auf Basis der Rückkopplungsinterferometrie entwickelt und erlaubt erstmals Messungen dieses Paramters bei Betriebsbedingungen. Dadurch konnte eine Abhängigkeit des LVFs von QCLn von den Betriebsbedingungen Pumpstrom und Temperatur nachgewiesen werden. Desweiteren wurde für diese Messungen ein Aufbau entwickelt, mit dessen Hilfe es erstmalig möglich war den LVF eines Lasers über ein rückkopplungsinterferometrisches Signal zu bestimmen, welches durch einen simultanen Betrieb des Lasers als Emitter und Detektor aufgezeichnet wurde