Faserlaser - Brechungsindexsprung

circular · Anmeldungsdatum: 09.11.2015 Beiträge: 129

Schönen guten Tag,

ich stehe hier vor einem großen Fragezeichen.

Hatte diese Frage bereits im Optik Unterforum gestellt aber leider bisher keine Antwort erhalten..

Es geht um folgende Aufgabe:

"Bei einem Faserlaser läuft das Licht zwischen zwei (nicht - konventionellen) Spiegeln hin und her.
Die Faser ist 2m lang und ist aufgewickelt ( D~200mm ).
Sie möchten Pulse mit einer Pulsdauer von 10ns erzeugen.
Wie groß darf der Brechungsindexsprung zwischen Kern und Cladding maximal sein?"

Meine Ideen:

Also ich weiß das mit der Pulsdauer die Pulsbreite gemeint ist, sprich die Zeit die der Puls braucht vom Minimum zum Maximum zu kommen und wieder zurück.
Ich gehe mal selber von einer Glasfaser aus weil nichts anderes angegeben worden ist, wo die Brechungszahl n = 1,5 beträgt.

Meine Frage:

Ich stehe grade total auf dem Schlauch und wäre dankbar wenn mir jemand unter die Arme greifen könnte.
Wie komme ich auf die Zeit von 10ns ? es müssen ja zwei verschiedene Brechzahlen beteiligt sein die diese Pulsbreite ermöglichen sollten.

Bin sehr gerne bereit selber was zu tun!

Liebe Grüße

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Ich weiß nicht, welche Rolle die Pulsdauer dabei spielen soll. Die Frage ist eher, wie viel Verlust kann verkraftet werden, oder sehe ich das falsch?
Bei Verlust=0 musst du den Brechungsindexunterschied bestimmen, bei deiner (gleichmäßig) gebogenen Faser für alle relevanten Moden stets Totalreflektion auftritt. Gibt es weitere Angaben, wie z.B. Faserdurchmesser?

Ich kenn mich mit Faseroptik nicht so wirklich gut aus, aber vllt. hilft dir das als Denkanstoß.

circular · Anmeldungsdatum: 09.11.2015 Beiträge: 129

Danke für deine Mühen!

nein, der Faserdurchmesser ist nicht gegeben, lediglich die Länge und die umwickelung durch den Cladding..

Das problem das ich an der Aufgabe habe ist das ich ja den Brechungsindex vom Mantel nicht habe, somit fällt es mir jetzt schwer da eine Aussage zu treffen.

Ich würde ja versuchen über die Pulsdauer an den möglichen Brechungsindex des Cladding zu kommen, weiß leider nur nicht wie

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Es ist auch der Unterschied zwischen den Brechungsindizes und nicht der Absolutwert gemeint. Wenn du jetzt nur die Totalreflektion anschaust, dann kriegst du aber einen minimalen Brechungsindexsprung und du möchtest den maximalen Sprung haben.

Jetzt vermute ich, dass da die Pulsdauer ins Spiel kommt. Damit müsstest du schauen, welche Bandbreite notwendig ist, um die entsprechende Pulsdauer zu erzeugen und dann den Brechungsindexunterschied so bestimmen, dass auch nur die zugehörigen Moden die Bedingung für Totalreflektion erfüllen.

K.A. wie man das macht. Freue mich von deiner Lösung zu hören...

PS: Fensterglas ist kein laseraktives Medium, n=1.5 vlt. nicht die Beste Schätzung.

circular · Anmeldungsdatum: 09.11.2015 Beiträge: 129

Ja, es geht hier eher um die berechnbarkeit, und ohne infos muss man halt was annehmen..

bin jetzt auf eine Lösung gekommen.

als erstes die Zeit berechnen die der Puls für den Hinweg braucht,
dann die zeit für den Rückweg.

der mehrweg durch den gebrochenen Strahl darf max 2s. betragen.

also Längemehrweg = 4m

dann kann man über den Sinus den Akzeptanzwinkel bestimmen = 30°

und nach nCladding umstellen.

der Brechungsindex darf maximal doppelt so hoch sein wie der vom "Glas"..

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

circular · Anmeldungsdatum: 09.11.2015 Beiträge: 129

Ja genau, ich gehe von dem optimalen Weg aus, sprich 2m bevor der Strahl an dem Spiegelende Rechts ankommt. und dann halt im optimalen Fall 4m für hin&zurück.

Mehrweg kommt daher zustande weil ein strahl ja verschieden reflektiert wird, wenn ein strahl aus der Pumpe genau gradlinieg rausschießen "sollte" wird er schnell wieder am ausgang der Pumpe sein.

den mehrweg hab ich berechnet durch die Geschwindigkeit im Medium * die zeit für hin&zurück im optimalen fall -> 200*10^6 m/s * 2*10^-8s = 4m

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440