Návrh optické dráhy 66femtosekundového laseru s synchronizací módů

Návrh optické dráhy 66-femtosekundovéholaser s synchronizací módů
Tento 66femtosekundový laser s synchronizací módů je lineární retikulární vláknový laser dopovaný yterbiem s nerecipročním fázovým posunem, který si zachovává veškerou polarizaci. Dosahuje synchronizace módů na základní frekvenci 147 MHz. Úpravou vzdálenosti mezi mřížkami je dosaženo spektrální šířky 39,8 nm a šířky pulzu 66 fs po externí kompresi. Při vysokém výkonu budiče je dosaženo synchronizace módů druhého a třetího řádu s opakovacími frekvencemi 294,1 MHz a 442,3 MHz.

Popis optické cesty:
Rezonátor se skládá z prostorových optických částí na obou stranách a vláknové části uprostřed, která udržuje polarizaci. Levá prostorová část obsahuje zrcadlo úplného odrazu (M1), vlnovou destičku λ/8 (EWP) a Faradayův rotátor (FR). Kombinaci EWP a FR lze použít jako nereciproční fázový posun, který zajišťuje nereciproční fázové předpětí a tím zvyšuje schopnost samospouštění. Vláknová část se skládá z integrovaného zařízení s vlnovým multiplexem a kolimátorem (WDM-Collimator), 62cm yterbiem dopovaného vlákna udržujícího polarizaci (Yb401-PM, CORACTIVE) a kolimátoru optických vláken (Col). Ziskové vlákno je buzeno jednomodovou laserovou diodou (LD) o vlnové délce 976 nm s maximálním budicím výkonem 1,4 W. Pravá prostorová část se skládá z půlvlnné destičky (HWP), polarizačního děliče paprsku (PBS), dvojice mřížek (LightSmyth T-1000-1040-3212-94) a zrcadla pro úplný odraz (M2). Dvojice propustných mřížek s hustotou čar 1000 čar/mm zajišťuje kompenzaci disperze v dutině. Vzdálenost mezi oběma mřížkami lze nastavit pomocí stupínku. Délka volného prostoru od kolimátoru k oběma odrazovým zrcadlem na obou stranách je 5,5 cm, respektive 6,5 cm.laservysílá z PBS lineárně polarizované impulsy.
Princip fungování:
Počáteční normalizovaný impuls přenášený skrz intrakavitační smyčku začíná z PBS a je přenášen do M1. HWP nejprve rozloží impuls na dvě ortogonální složky a poté vstoupí do optického vlákna zachovávajícího polarizaci a šíří se podél rychlé a pomalé osy. Poměr intenzit impulsů podél dvou ortogonálních os je určen úhlem natočení (θh) HWP. Během šíření v optickém vlákně, v důsledku nelineárních efektů, asymetrická intenzita ortogonálně polarizovaných impulsů způsobí nelineární fázové posuny související s intenzitou. Koncové zrcadlo M1 umožňuje ortogonálním impulsům dvakrát projít fázovým posunovačem a vrátit se do optického vlákna zachovávajícího polarizaci. Ortogonální impulsy získají nereciproční fázový posun π/2 a vymění si optickou osu šíření. Nesoulad skupinových rychlostí mezi ortogonálně polarizovanými impulsy vede ke kompenzaci efektu odchylky. Nakonec impuls akumuluje různé nelineární fázové posuny a podléhá interferenci v PBS. Jako polarizátor umožňuje PBS průchod impulsů s odpovídajícím polarizačním stavem, zatímco zbytek se odráží ven z dutiny. Tento proces hraje v této lineární dutině roli umělého saturovatelného absorbéru.optický laserKdyž se vzdálenost mřížkového páru dále zmenší na 3,2 mm, levý okraj spektra se stává výrazně strmějším. V tomto okamžiku je disperze sítě dutiny kladná a je dosaženo maximální energie jednoho pulzu 3,57 nJ. Stopa autokorelace pulzu získaná externí kompresí pulzu s nejširší spektrální šířkou 39,8 nm je fitována Gaussovou funkcí, která je 66 fs.