Präzise Simulation von Festkörperverstärker

Drittmittelfinanzierte Einzelförderung


Details zum Projekt

Projektleiter/in:
Prof. Dr. Christoph Pflaum

Projektbeteiligte:
Ramon Springer

Beteiligte FAU-Organisationseinheiten:
Professur für Informatik (Numerische Simulation mit Höchstleistungsrechnern)

Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektstart: 01.01.2016
Projektende: 31.12.2019


Forschungsbereiche

Simulation von Lasern
Professur für Informatik (Numerische Simulation mit Höchstleistungsrechnern)


Abstract (fachliche Beschreibung):


Laser mit kurzen und ultrakurzen Pulsen werden in vielen technischen Anwendungen benötigt. Aktuell wird insbesondere an der Entwicklung leistungsstarker Ultrakurzpulslaser geforscht, weil diese insbesondere in der Automobilindustrie von bedeutendem Interesse sind. Da die Weiterentwicklung von Laserresonatoren an technische Grenzen stößt, geraten Laserverstärkern immer mehr in den Fokus der Forschung zur Entwicklung von neuartigen Lasern. Die Simulation von Laserverstärkern ist ein wichtiges Werkzeug um die Entwicklungen neuer Laserqellen zu ermöglichen und zu unterstützen. Der Grund hierfür sind die komplexen physikalischen Phänomene in Laserverstärkern die durch Simulationenanalysiert werden können. Hierzu gehören zum Beispiel die genaue 3-dimensionale Simulation der Doppelbrechung, der Depolarisation, der thermischen Effekte oder auch die genaue Berechnung von nichtlinearen Effekten in Ratengleichungen.Während an der Weiterentwicklung von Lasern viel geforscht wird, wird die Grundlagenforschung im Bereich der Entwicklung neuer Simulationstechniken in der Lasersimulation bis jetzt noch vernachlässigt. Ziel des Forschungsprojekts ist es daher, neue Modelle und Berechnungsalgorithmen zur Simulation von Laserverstärkern zu entwickeln. Das aktive Medium ist dabei ein Festkörper, wie zum Beispiel Yb:YAG. Simuliert werden soll die Verstärkung kurzer und ultrakurzer Laserpulse mit niedriger und hoher Repetitionsrate. Berücksichtigt werden hierbei thermische Effekte, Depolarisationseffekte und das spektrale Verhalten im Laserverstärkern. Modelliert werden sollen Verstärker mit Einfach- , Doppel- , und Mehrfachdurchgang. Eine zentrale wissenschaftliche Fragestellung ist, welche Simulationstechniken wie geeignet kombiniert werden müssen, um das Verhalten der Verstärker genau berechnen zu können. Dabei sollen auch neue effiziente Simulationstechniken entwickelt werden. Ziel ist es einerseits, eine genau Simulation zu erhalten, andererseits jedoch möglichst keine zu rechenintensiven Algorithmen zu verwenden. Dies verlangt den Vergleich unterschiedlicher Simulationstechniken.


Publikationen

Pflaum, C., & Springer, R. (2018). Dynamic Mode Analysis with Arbitrary Rate Equations. In SPIE Photonics Europe Proceedings..
Springer, R., & Pflaum, C. (2018). Influence of interionic energy transfer mechanisms in Tm,Ho:YAG on the maximum extractable energy in regenerative amplifiers. In Proceedings of the SPIE Photonics Europe.
Springer, R., & Pflaum, C. (2018). Influence of interionic energy transfer mechanisms in Tm,Ho:YAG on the maximum extractable energy in regenerative amplifiers. In SPIE Photonics Europe Proceedings..
Springer, R., Alexeev, I., Heberle, J., & Pflaum, C. (2018). Simulation of energy buildups in solid-state regenerative amplifiers for 2-μm emitting lasers. In Proceedings of the SPIE Photonics West.
Springer, R., Alexeev, I., Heberle, J., & Pflaum, C. (2018). Simulation of energy buildups in solid-state regenerative amplifiers for 2-μm emitting lasers. In W. Andrew Clarkson, Ramesh K. Shori (Eds.), SPIE Photonics West Proceedings. (pp. 1051106-1 - 1051106-10). SPIE Digital Library.
Rall, P.L., Springer, R., & Pflaum, C. (2017). 3D Ray Tracing Model for Laser Beam influenced by Thermal Lensing (Master thesis).
Rall, P.L., Springer, R., & Pflaum, C. (2017). 3D Ray Tracing Model for Laser Beams Influenced by Thermal Lensing in Solid-State Gain Media (Master thesis).

Zuletzt aktualisiert 2019-22-05 um 14:29