English

In this work generation of the tunable coherent mid infrared radiation in the wavelength range between 2 and 4 μm has been discussed.

Fabrication of the compact and highly efficient optical parametric generators and oscillators based on low loss titanium indiffused waveguides in periodically poled lithium niobate was described.

For the first time bent waveguides, which can have twice the length of straight ones, have also been investigated for the MIR spectral range. Transmission losses in dependence from the waveguide curvature have been measured.

2D mode distribution in the MIR waveguide at lambda = 3394 nm for the first time has been directly measured by using correspondent MIR camera.

Initial point for the investigation of nonlinear devices for the MIR spectral range was Optical Parametric Generator, where the pump photon of high energy decays into two photons (namely signal and idler) of lower energy under conditions of conservation of energy and momentum.

Optical Parametric Fluorescence (OPF) in the range of nine orders of magnitudes starting at nW and approaching 1 W of peak power level just for one throughput of the pump in the straight waveguides was reported. OPF in the bent MIR waveguide has been characterized.

Optical Parametric Oscillators allow to generate power, which is orders of magnitude larger, than OPGs. External and for the first time deposited mirrors for the MIR range have been investigated and quantitatively compared.

For the first time synchronously pumped integrated OPO for the MIR spectral range has been investigated.

The measured autocorrelation functions of the generated MIR radiation has shown, that in case, when the repetition rate of the MLL is adjusted to the signal round trip time, several idler pulses will be generated and travel simultaneously according to the dispersion properties of the material. Experimental results here are in a good agreement with the modelling.

Deutsch

In dieser Arbeit wurden integriert optische parametrische Fluoreszenzgeneratoren (IOPGs) und Oszillatoren (IOPOs) als leistungsfähige, weit abstimmbare kohärente Strahlungsquellen für den MIR-Bereich (2µm < lambda < 4µm) entwickelt. Die Grundstrukturen dieser Bauelemente waren bis zu 100 mm lange, gerade, periodisch gepolte Ti:LiNbO3-Wellenleiter niedriger Dämpfung, die quasi-phasen-angepasste nichtlineare Wechselwirkungen großer Effizienz erlauben.

Darüber hinaus wurden zum ersten Mal gebogene Wellenleitern für den MIR Spektralbereich (mit einer Länge bis zu 200 mm) untersucht und Transmissionsverluste in Abhängigkeit vom Krümmungsradius gemessen.

Des Weiteren wurde die 2D Modenverteilung bei lambda = 3394 nm mit entsprechender MIR Kamera charakterisiert.

Als Anfangspunkt wurden zuerst IOPGs mit einem spontanen Zerfall des Pumpphotons mit gleichzeitiger Erzeigung von zwei niederenergetischen Photonen (Signal und Idler) untersucht.

Die erreichten Ausgangsleistungen der IOPGs erstrecken sich um mehr als neun Größenordnungen (1nW bis 1 W) in graden Wellenleitern. Optisch Parametrische Fluoreszenz in gebogenen Wellenleiter mit unterschiedlichen Krümmungsradien wurde charakterisiert.

Mithilfe von Optisch Parametrischen Oszillatoren es ist möglich die Erzeugung von MIR Strahlung um mehreren Größenordnungen zu erhöhen.

IOPOs mit externen und zum ersten Mal mit direkt aufgedampften Spiegeln wurden untersucht and quantitativ verglichen.

Für IOPOs lassen sich auch gepulsten Quellen verwenden. In diesem Fall werden entsprechend MIR Pulse erzeugt, die in einem MIR Autokorrelator gemessen worden sind. Falls die Pumpe so eingestellt ist, dass der zeitliche Abstand zwischen zwei Pulsen der Umlaufzeit des Signalpulses entspricht, dann laufen mehrere Idlerpulse gleichzeitig mit. Die experimentellen Ergebnisse konnten eine voran gegangene Modellierung bestätigen.