Fabrication of High Finesse Fiber Fabry-Perot Cavities

Faser Fabry-Pérot Resonatoren (FFPCs) sind in den vergangenen Jahren zu einem zentralen Bauelement zahlreicher Anwendungen geworden. Sie vereinen das kleine Modenvolumen mikroskopischer Resonatoren mit der intrinsischen Faserkopplung geführter Optiken und bilden damit eine Schlüsselkomponente für Anwendungen in der Quanteninformation und der Cavity-Quantenelektrodynamik. Diese Arbeit widmet sich der Herstellung von FFPCs mit hoher Finesse sowie einem quantitativen Verständnis der wesentlichen Mechanismen, die ihre Leistungsfähigkeit bestimmen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Strukturierung konkaver Spiegel direkt auf den Faserendflächen mittels CO2-Laserablation. Es werden praktische Prozeduren zur Faserpräparation, zur Laserbearbeitung und zur anschließenden Oberflächencharakterisierung vorgestellt. Interferometrische Messungen und numerische Oberflächenrekonstruktion dienen dazu, die Krümmungsradien, Exzentrizitäten und die Oberflächenqualität der her-gestellten Profile zu bestimmen. Das rekonstruierte Profil wird anschließend als Eingabe für numerische Cavity-Simulationen verwendet, die eine Abschätzung von Clipping- und weiteren Verlustkanälen sowie eine Vorhersage der erzielbaren Finesse ermöglichen. Die Kombination aus Fertigung, Charakterisierung und Simulation liefert konkrete Leitfäden für die Herstellung von FFPCs mit Spiegel Geometrien und Verlustbudgets, die mit den Finesse-Anforderungen fortgeschrittener Quantenoptikexperimenten vereinbar sind.