بروتوكول لتشغيل عالية الطاقة، عالية الطاقة البصرية المعلمة نبض مضخم نبض المضخة على أساس يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت ويرد هنا.
هذا هو تقرير عن 100 W، 20 ميجاهرتز، 1 بس يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت. و يب محلية الصنع: ياغ القرص رقيقة، كير العدسة وضع مؤمن مذبذب مع بدوره مفتاح الأداء والطاقة نبض مستوى ميكروجول يستخدم لبذور مكبر للصوت نبض مجدد النبض. يتم وضع مكبر للصوت في السكن محكم. ويعمل في درجة حرارة الغرفة ويعرض عملية مستقرة بمعدل تكرار 5 كيلوهرتز، مع استقرار نبض إلى نبض أقل من 1٪. من خلال استخدام 1.5 سم سميكة بيتا الباريوم بورات الكريستال، وتضاعف وتيرة انتاج الليزر إلى 515 نانومتر، مع متوسط قوة 70 W، وهو ما يعادل كفاءة البصرية إلى البصرية من 70٪. هذا الأداء المتفوق يجعل النظام مصدر مضخة جذابة للمضخمات النبضية المشقوقة النبضية البصرية في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء ومتوسط الأشعة تحت الحمراء. الجمع بين أداء بدوره مفتاح والاستقرار متفوقة من مكبر للصوت التجدد، ونظام يسهل توليد النطاق العريض، سيب مستقرةبذرة. توفير البذور ومضخة التضخيم نبض المعلمة البصري البصري (أوبكبا) من مصدر ليزر واحد يلغي الطلب من التزامن الزماني النشط بين هذه البقول. يقدم هذا العمل دليلا مفصلا لإعداد وتشغيل يب: ياغ مكبر للصوت القرص رقيقة التجدد، استنادا إلى تضخيم نبض الزنجي (كبا)، كمصدر مضخة لمضخم نبض شبيه بصري المعلمة.
إن توليد نبضات ليزر عالية الطاقة وقليلة الدورة بمعدل تكرار مرتفع له أهمية كبيرة للمجالات التطبيقية مثل علم أتوسكوند 1 و 2 و 3 و 4 و فيزياء الحقل العالي 5 و 6 التي تستفيد بشكل مباشر من توافر هذه المصادر. يمثل OPCPA الطريق الأكثر واعدة لتحقيق الطاقات نبض عالية وعرض النطاق الترددي التضخيم الكبيرة التي تدعم في الوقت نفسه النبضات القليلة دورة 1. وحتى الآن، يسمح نظام أوبكبا بتضخيم النطاق العريض جدا، الذي يولد نبضات قليلة الدورة 7 و 8 و 9 و 10 . ومع ذلك، فإن التنفيذ المعدل لخطة نظام أوبكبا، الذي يستخدم نبضات المضخات القصيرة على مقياس البيكو ثانية،مما يجعل هذا النهج قابلا للتوسع في طاقات النبض الأعلى ومتوسط القوى في نظام الدورة القليلة 1 ، 11 ، 12 . نظرا لكثافة المضخة العالية في نظام أوبكبا المضغوط قصير النبض، فإن الكسب العالي لتمرير واحد يسمح باستخدام بلورات رقيقة جدا لدعم عرض النطاق الترددي الضخم. وعلى الرغم من أن نظام أوبكبا المضغوط قصير النبض له مزايا عديدة، فإن إمكانية تحقيق هذا النهج تخضع لتوافر أشعة الليزر المصممة خصيصا لهذا الغرض. ومطلوب من هذه المضخات الليزر أن تقدم نبضات بيكو ثانية عالية الطاقة ذات نوعية شعاع محدودة قريبة الانعراج بمعدلات تكرار في خز إلى مهز 13 و 14 و 15 .
إن إدخال أشعة الليزر المخدرة بالتيتربيوم في هندسات مختلفة، قادرة على تقديم نبضات ليزر بيكو ثانية مع طاقة عالية ومتوسط قدرة مرتفع، على وشك تغيير الحالة الراهنة للمجال 1 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18 . يب: ياغ لديه الموصلية الحرارية جيدة وطويلة العمر العلوي للدولة، ويمكن ضخها من قبل ليزر الصمام الثنائي فعالة من حيث التكلفة. أداءها عند استخدامها في هندسة القرص رقيقة المعلقة نظرا لكفاءة التبريد من وسط كسب في وقت واحد على نطاق الذروة ومتوسط الطاقة. وعلاوة على ذلك، يتم منع حدوث التركيز الذاتي داخل وسيط كسب خلال عملية التضخيم بسبب رفيعة من القرص رقيقة بالمقارنة مع غيرها من هندستها المتوسطة كسب، مما أدى إلى التشكيلات الزمنية والزمانية الممتازة للنبضات تضخيم. الجمع بين هذا المفهوم مع اتفاق السلام الشامل واعدة لتوليد البقول بيكو ثانية مع مئات مليجول من الطاقة ومئاتمن واط من متوسط الطاقة 19 ، 20 .
والهدف من هذا العمل هو إظهار مفتاح تحويل يب: ياغ مكبر للصوت التجدد القرص رقيقة مع الأداء اليومي المتميز كمصدر مناسب لضخ أوبكاس 21 . ولتحقيق هذا الهدف، توظف هذه الدراسة مذبذب القرص الصغير يب: ياغ 22 مع العديد من ميكرولز من طاقة النبض لبذور مكبر للصوت لتقليل المرحلة غير الخطية المتراكمة أثناء عملية التضخيم. ويوفر هذا البروتوكول وصفة لبناء وتشغيل نظام الليزر، الذي يرد وصفه في مكان آخر 21 . يتم عرض تفاصيل حول تنفيذ المكونات وبرامج التحكم، ووصف عملية محاذاة النظام.
وتتحقق عملية بدوره مفتاح المذبذب من خلال إدارة الحرارة المثلى من مكونات مختلفة من الليزر. الناتج من مذبذب هو استنساخه على أساس يومي، مع عدم وجود حاجة لمحاذاة إضافية أو التحسين. وبالإضافة إلى ذلك، فإن نبض إلى نبض استقرار الطاقة والاستقرار المكاني توجيه ليزر البذور يفي بالشروط المسبقة لتحقيق عملية مستقرة من مكبر للصوت التجدد.
ويمكن استخدام مصادر أخرى منخفضة الطاقة للبذور، مثل مضخمات الألياف، لبذور مكبر الصوت. في هذه الدراسة، تم استخدام 2 ميكروغرام يب: ياغ رقيقة القرص كلم مذبذب للمساعدة في التضخيم من مكبر للصوت التجدد عن طريق الحد من نمو المراحل غير الخطية المتراكمة، منذ يتم تخفيض العدد المطلوب من الرحلات المستديرة للحصول على طاقة أعلى المدخلات البذور . بالإضافة إلى ذلك، فإن طاقة البذور العليا تؤثر على عملية التضخيم وتقلل من تضييق المكاسب. عرض النطاق الطيفي المقاسة للنبض المضخمإس لمختلف الطاقات البذور في قوة مضخة ثابتة هو مبين في الشكل 5C . وينخفض عرض النطاق الطيفي المضخم لطاقات البذور الأدنى بسبب تضييق الكسب. ل 10 طاقة البذور بيجاي، الليزر تعمل في مضاعفة الفترة، وليس من الممكن للوصول إلى عملية مستقرة، حتى من خلال زيادة عدد الرحلات المستديرة. بالإضافة إلى التحسين الدقيق من أنظمة التبريد وإمدادات الطاقة من الثنائيات، وتشغيل مكبر للصوت التجدد في التشبع يلعب دورا رئيسيا في تحقيق الاستقرار من مكبر للصوت.
التوافقية الأساسية أو الثانية من الليزر يمكن استخدامها لضخ نظام أوبكبا. بالنسبة لمجموعة العون الذاتي، تمت مقارنة أداء لبو وبلورات ببو، حيث أنها توفر معامل عال غير خطى وعتبة الضرر، على الرغم من التمرير المكاني الكبير والفتحة المتاحة المحدودة في حالة ببو. كما معامل غير الخطية من ببو هو تقريبا ضعف ذلك من لبو، وبلورة أقصر هو سوففيكيس للوصول إلى حد التشبع لمجموعة المساعدة الذاتية ( الشكل 6A ). لذلك، ببو هو الخيار الأنسب، حيث أن المرحلة غير الخطية المتراكمة هي أصغر 28 .
وتتميز فترات النبضة من نبضات ش بشكل تجريبي في كفاءة التحويل المختلفة. ولوحظ أن طيف مجموعات العینات الذاتیة یتوسع عند کفاءة التحویل المرتفعة وتظھر مرحلة طیفیة أعلی ( الشکل 6 ). لذلك، يتم اختيار الحالة B، مع كفاءة التحويل من 70٪، حيث ش والحزم الأساسية غير المحولة الحفاظ على نوعية ممتازة.
The authors have nothing to disclose.
نود أن نشكر الأستاذ فيرينك كراوس للمناقشات ونجد التويجري على دعمها لوضع اللمسات الأخيرة على المخطوطة. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مركز تطبيقات الليزر المتقدمة (كالا).
Electrooptics | |||
Fiber-Coupled Diode Laser Module | Dilas Diodenlaser GmbH | M1F8H12-940.5-500C-IS11.34 | |
Fiber-Coupled Diode Laser Module | Laserline GmbH | LDM1000-500 | |
Power Supply for Diode Laser | Delta Elektronika B.V. | SM 15-100 | |
Power Supply for Diode Laser | Delta Elektronika B.V. | SM 35-45 | |
Pulse Picker's Driver | Bergmann Messgeräte Entwicklung KG | N/A, customized | |
Pockels Cell's Driver | Bergmann Messgeräte Entwicklung KG | N/A, customized | |
Pulse Picker's Driver Power Supply | Bergmann Messgeräte Entwicklung KG | PCD8m7 | |
Pockels Cell's Driver Power Supply | Bergmann Messgeräte Entwicklung KG | PCD8m7 | |
Delay Generator PCI | Bergmann Messgeräte Entwicklung KG | BME_SG08p | |
Splitter Box | Bergmann Messgeräte Entwicklung KG | N/A, customized | |
Resonant Preamplifier | Bergmann Messgeräte Entwicklung KG | BME_P03 | |
Pulse Picker's crystal | Castech Inc. | N/A, customized | 12*12*20 mm³ |
Pockels Cell's crystal | Castech Inc. | N/A, customized | 12*12*20 mm³ |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Optics | |||
Thin-disk | TRUMPF Scientific Lasers | N/A, customized | |
Thin-disk Head | TRUMPF Scientific Lasers | N/A, customized | |
Fiber | Frank Optic Products GmbH | N/A, customized | |
Fiber Objective | Edmund Optics GmbH | N/A, customized | |
Faraday Isolator | Electro-Optics Technology, Inc | EOT.189.12231 | |
Faraday Rotator | Electro-Optics Technology, Inc | EOT.189.22040 | |
Stretcher's Grating 1 | Horiba Jobin Yvon GmbH | N/A, customized | 60*40*10 mm³ |
Stretcher's Grating 2 | Horiba Jobin Yvon GmbH | N/A, customized | 350*190*50 mm³ |
Compressor's Grating 1 | Plymouth Grating Laboratory, Inc. | N/A, customized | 40*40*16 mm³ |
Compressor's Grating 2 | Plymouth Grating Laboratory, Inc. | N/A, customized | 300*100*50 mm³ |
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 0° | Layertec GmbH | 108060 | |
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 0° | Laseroptik GmbH | B-09965, S-04484 | |
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 45° | Layertec GmbH | 108063 | |
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 45° | Laseroptik GmbH | B-09966, S-04484 | |
HR Mirror, 1" (1030nm), curved | Layertec GmbH | N/A, customized | set |
HR Mirror, 2" (1030nm), flat, 0° | Laseroptik GmbH | B-09965, S-05474 | |
HR Mirror, 2" (1030nm), flat, 45° | Laseroptik GmbH | B-09966, S-05474 | |
Thin Film Polarizer (1030nm), 2" | Layertec GmbH | 103930 | |
Waveplate L/2 (1030nm) | Layertec GmbH | 106058 | Ø=25mm |
Waveplate L/4 (1030nm) | Layertec GmbH | 106060 | Ø=25mm |
AR Window (1030nm), wedge | Laseroptik GmbH | B-00183-01, S-00988 | Ø=38mm |
Output Coupler, 1" (1030nm) | Layertec GmbH | N/A, customized | PR = 88 % |
High-dispersion Mirror (1030nm) | UltraFast Innovations GmbH | N/A, customized | GDD = -3000 fs² |
Lens, 1" (1030nm), Plano-Convex | Thorlabs GmbH | N/A, customized | set |
Lens, 1" (1030nm), Plano-Concave | Thorlabs GmbH | N/A, customized | set |
Lens, 2" (1030nm), Plano-Convex | Thorlabs GmbH | N/A, customized | set |
Lens, 2" (1030nm), Plano-Concave | Thorlabs GmbH | N/A, customized | set |
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 0° | Layertec GmbH | 129784 | |
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 0° | Eksma Optics | 042-0515-i0 | |
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 45° | Layertec GmbH | 110924 | |
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 45° | Eksma Optics | 042-0515 | |
HR Mirror, 1" (515nm), curved | Layertec GmbH | N/A, customized | set |
HR Mirror, 1" (515nm), curved | Eksma Optics | N/A, customized | set |
HR Mirror, 2" (515nm), flat, 0° | Eksma Optics | 045-0515-i0 | |
HR Mirror, 2" (515nm), flat, 45° | Eksma Optics | 045-0515 | |
Thin Film Polarizer (515nm), 2" | Layertec GmbH | 112544 | |
Waveplate L/2 (515nm) | Layertec GmbH | 112546 | Ø=25mm |
Lens, 1" (515nm), Plano-Convex | Thorlabs GmbH | N/A, customized | set |
Lens, 1" (515nm), Plano-Concave | Thorlabs GmbH | N/A, customized | set |
Kerr Medium | Meller Optics, Inc. | N/A, customized | Sapphire, 1mm |
BBO Crystal | Castech Inc. | N/A, customized | 7*7*1.5 mm³ |
Harmonic Separator, 1", 45° | Eksma Optics | 042-5135 | |
Harmonic Separator, 2", 45° | Eksma Optics | 045-5135 | |
Silver Mirror, 1", flat | Thorlabs GmbH | PF10-03-P01 | |
Silver Mirror, 1", curved | Eksma Optics | N/A, customized | set |
Filter – Absorptive Neutral Density | Thorlabs GmbH | NE##A | set |
Filter – Reflective Neutral Density | Thorlabs GmbH | ND##A | set |
Filter – Round Continuously Variable | Thorlabs GmbH | NDC-50C-4M | |
Filter – Edgepass Filter (Longpass) | Thorlabs GmbH | FEL#### | set |
Filter – Edgepass Filter (Shortpass) | Thorlabs GmbH | FES#### | set |
Wedge | Thorlabs GmbH | N/A, customized | set |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Optomechanics & Motion | |||
Mirror Mount 1" (small) | S. Maier GmbH | S1M4-##-1” | |
Mirror Mount 1" (large) | S. Maier GmbH | S3-## | |
Mirror Mount 1" | TRUMPF Scientific Lasers | 1" adjustable | |
Mirror Mount 2" | S. Maier GmbH | S4-## | |
Mirror Mount 2" | TRUMPF Scientific Lasers | 2" adjustable | |
Rotation Mount 1” | S. Maier GmbH | D25 | |
Rotation Mount 1” | Thorlabs GmbH | RSP1/M | |
Rotation Mount 2” | Thorlabs GmbH | RSP2/M | |
Precision Rotation Stage | Newport Corporation | M-UTR120 | |
Four-Axis Diffraction Grating Mount | Newport Corporation | DGM-1 | |
Translation Stage | OptoSigma Corporation | TADC-651SR25-M6 | |
Pockels cell stage | Newport Corporation | 9082-M | |
Pockels Cell Holder | Home-made | N/A, customized | |
Picomotor Controller/Driver Kit | Newport Corporation | 8742-12-KIT | |
Picomotor Piezo Linear Actuators | Newport Corporation | 8301NF | |
Picomotor Rotation Mount | Newport Corporation | 8401-M | |
Hand Control Pad | Newport Corporation | 8758 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Light Analysis | |||
Beam Profiling Camera | Ophir Optronics Solutions Ltd | SP620 | |
Beam Profiling Camera | DataRay Inc. | WCD-UCD23 | |
Photodiodes (solw) | Thorlabs GmbH | DET10A/M | |
Photodiodes (fast) | Alphalas GmbH | UPD-200-SP | |
Thin-disk Camera | Imaging Development Systems GmbH | UI-2220SE-M-GL | |
Oscilloscope | Tektronix GmbH | DPO5204 | |
Oscilloscope | Teledyne LeCroy GmbH | SDA 760Zi-A | |
Spectrometer | Avantes | AvaSpec-ULS3648-USB2 | |
Spectrometer | Ocean Optics, Inc | HR4C1769 | |
Spectrometer | Ocean Optics, Inc | HR4C3762 | |
Spectrometer | Ocean Optics, Inc | HR4D464 | |
Spectrometer | Ocean Optics, Inc | HR4D466 | |
Laser Thermal Power Sensor | Ophir Optronics Solutions Ltd | L50(150)A-PF-35 | |
Laser Thermal Power Sensor | Ophir Optronics Solutions Ltd | FL500A | |
Laser Thermal Power Sensor | Ophir Optronics Solutions Ltd | 3A-P-V1 | |
Power and Energy Meter | Ophir Optronics Solutions Ltd | Vega | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Systems | |||
Laser Beam Stabilization System | TEM-Messtechnik GmbH | Aligna | |
Laser M² Measuring System | Ophir Optronics Solutions Ltd | M²-200s | |
FROG | Home-made | N/A, customized | |
XFROG | Home-made | N/A, customized | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Miscellaneous | |||
Cooling Chiller | H.I.B Systemtechnik GmbH | 6HE-000800-W-W-R23-2-DI | |
Cooling Chiller | Termotek GmbH | P201 | |
Cooling Chiller | Termotek GmbH | P208 | |
Laser Safety Goggles | Protect – Laserschutz GmbH | BGU 10-0165-G-20 | |
Infra-red Viewer | FJW Optical Systems | 84499A | |
Laser Viewing Card | Thorlabs GmbH | VRC4 | |
Laser Viewing Card | Thorlabs GmbH | VRC5 | |
Laser Viewing Card | Laser Components GmbH | LDT-1064 BG | |
Flowmeter | KOBOLD Messring GmbH | DTK-1250G2C34P | |
Pressure Gauge | KOBOLD Messring GmbH | EN 837-1 | |
Temperature Sensor | KOBOLD Messring GmbH | TDA-15H* ***P3M | |
WinLase Software | Dr. C. Horvath & Dr. F. Loesel | WinLase Version 2.1 pro. | Laser Cavity Software |