Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung einer kohärenten Raman Spektroskopiemethode für die Anwendung in der mikroskopischen Bildgebung und eine damit verbundene Entwicklung einer spezialisierten Lichtquelle. Die Lichtquelle wurde konzipiert, um mit einer hohen Impulsleistung effizient nichtlineare Prozesse treiben zu können und die erzeugten Signale gleichzeitig mit einer hohen Wiederholrate aufzunehmen. Besonders geeignet für die Anwendung in der mikroskopischen Bildgebung ist die kohärente Ramanstreuung, da sie einen chemisch selektiven Kontrast erzeugt. Die neue interferometrische Erweiterung von Femtosekunden stimulierter Ramanstreuung (FSRS) mithilfe eines Sagnac-Interferometers (iFSRS), beziehungsweise eines kollinearen Interferometers (II-FSRS) erhöht nicht nur deren Sensitivität, sondern ermöglicht nun auch den Zugriff auf spektrale Phaseninformationen. Insgesamt zeigt das entwickelte Gesamtkonzept eine vielversprechende Anwendbarkeit, um vielfältige Fragestellungen in den Lebenswissenschaften zu untersuchen.

This thesis is about the development of coherent Raman scattering techniques to be applied to microspectroscopy and an associated development of a specialized light source. The light source is designed to deliver pulses with sufficient power to efficiently generate a nonlinear Raman response, which was exploited as a contrast mechanism for microscopy, at a high repetition frequency for fast signal acquisition. Indeed current broad-bandwidth femtosecond stimulated Raman scattering (FSRS) spectroscopy methods allow the extraction of the full Raman spectrum, but are still limited in sensitivity. Rectifying this drawback, the here presented novel interferometric advancements in FSRS, by the means of a Sagnac interferometer (iFSRS) or an in-line interferometer (II-FSRS), not only increase the sensitivity of the scheme, but also grant access to spectral phase information. These improvements in combination with the highly adapted light source enable the acquisition of hyperspectral images, applicable to a wide range of questions in the life-sciences.