Flüstergalerieresonatoren aus Lithiumniobat: lineare und nichtlineare Verlustkanäle und zeitliche Frequenzstabilität

Möchte man ein optisches System kontrollieren und optimieren, so muss man es zunächst verstehen. Dafür ist die Kenntnis über die fundamentalen physikalischen Prozesse wichtig. Dazu zählen auch die Limitierungen des Systems. Ebendiese werden in der vorliegenden Arbeit für das System Flüstergalerieresonator (FGR) aus Lithiumniobat (LN) untersucht. In diesem monolithischen Resonatortyp wird Licht durch totale interne Reflexion geführt und lediglich durch Absorption und Streuung des Wirtsmaterials gedämpft. LN wiederum ist eines der treibenden Materialien der nichtlinearen Optik, was es zu einem interessanten Gegenstand der Forschung macht.
Insgesamt besteht noch Handlungsbedarf bei der Charakterisierung von FGR aus LN hinsichtlich ihrer Güte und zeitlichen Frequenzstabilität. Genau diesen beiden Themen widmet sich die vorliegende Arbeit. Dazu werden nach einer Einführung in das Konzept des FGR (Kapitel 2) die linearen Verlustkanäle in FGR aus LN untersucht. Dabei wird die Grenze der Güte ausgelotet, und Veredelungsverfahren werden erprobt (Kapitel 3). Anschließend rücken die nichtlinear-optischen Verlustkanäle in den Fokus der Betrachtung (Kapitel 4). Im Mittelpunkt stehen dabei die Raman-Streuung und parasitäre OPO-Prozesse. Welche physikalischen Effekte Einfluss auf die zeitliche Stabilität der Resonanzen eines FGR nehmen, wird in Kapitel 5 untersucht. Dazu werden zunächst die möglichen Ursachen einer Frequenzverschiebung herausgearbeitet, bevor die Effekte selbst getrennt voneinander untersucht werden. Abschließend werden die Ergebnisse dieser Arbeit in Kapitel 6 zusammengefasst.