Cuvillier, E Breitbandspektroskopie mit Superkontinuum-Quellen

Die Entwicklung robuster Faserlaser mit Pulslängen im Bereich von Pikosekunden (ps) und die Verfügbarkeit photonischer Kristallfasern haben dazu geführt, dass seit einigen Jahren Superkontinuum-Quellen mit mehreren Watt Ausgangsleistung bei einer spektralen Breite von mehr als zwei Oktaven am Markt verfügbar sind. Deren hervorragende Strahlqualität ermöglicht lange Wechselwirkungsstrecken mit dem Analyten, wobei die hohe spektrale Bandbreite eine grosse Zahl von Spezies zugänglich macht. Da diese Quellen auch ohne Nutzereingriff zuverlässig arbeiten, sind sie gut zum Einbau in analytische Geräte geeignet. Das Ziel dieser Arbeit, Breitbandspektroskopie mit Superkontinuum-Quellen, ist es, die charakteristischen Eigenschaften von ps-gepumpten Superkontinuumquellen darzustellen und Messmethoden zu entwickeln, die von den Stärken dieses Lichtquellentyps profitieren, ohne unter ihren Nachteilen zu leiden. Die spektrale Charakterisierung dieser Lichtquellen stellt wegen der grossen Breite des emittierten Spektrums eine Herausforderung dar. Wie in dieser Arbeit gezeigt wird, ist die Nutzung mehrerer kalibrierter Spektrometer und einer gegenüber Strahldivergenz toleranten Einkopplung nötig, um quantitative Aussagen über die spektrale Verteilung treffen zu können. Die Analyse des Rauschverhaltens zeigt, dass ps-gepumpte Superkontinuum-Quellen aufgrund ihrer geringen zeitlichen Kohärenz und der daraus resultierenden Schwankungen der spektralen Intensitätsverteilung zur schmalbandigen Gasspektroskopie nur schlecht geeignet sind. Mit zunehmender Breite der betrachteten Spektralbereiche nehmen die relativen Intensitätsschwankungen jedoch ab. Dies macht Superkontinuum-Quellen zu einem geeigneten Werkzeug zur Untersuchung von spektral breiten Absorptionen, wie sie zum Beispiel in Flüssigkeiten und Festkörpern vorkommen. Das erste im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Spektroskopieverfahren nutzt ein aktives akustooptisches Element zur Kopplung von Licht an einen optischen Resonator.