20 مج، 1 بس يب: ياغ مكبر للصوت ريجينيراتيف ريسينيراتيف

الهدف العام من هذا البروتوكول هو إظهار تصميم وتشغيل مضخم تجديد القرص الرقيق Yb: Yag عالي الطاقة والطاقة العالية كواجهة أمامية لمضخمات النبض النقيق البصرية ذات دورة الصمامات. يمنحنا ليزر القرص الرقيق Ytterbium YAG جنبا إلى جنب مع مضخمات النبض ذات الزقزقة البصرية ، أو ما يسمى بتقنية الفيمتو ثانية من الجيل الثالث ، فرصة لتوليد دورة فرعية لنبضات قليلة الدورة بطاقة عالية وطاقة متوسطة في وقت واحد. الميزة الرئيسية لنظام الليزر الذي تمت مناقشته في هذا الفيلم هي هذه القدرة على متوسط الطاقة والطاقة الكبيرة في نفس الوقت لنبضات الليزر التي تصل إلى بيكو ثانية.

على الرغم من أن هذا الليزر يمكن أن يكون بمثابة مضخة لعدد قليل من دورات الليزر ، إلا أنه يمكن استخدامه أيضا كواجهة أمامية لأنظمة أخرى ، مثل الليزر فوق البنفسجي إلى الأشعة تحت الحمراء المتوسطة القابلة للضبط على نطاق واسع. تحمل هذه المقاعد المراحل المختلفة للإعداد التجريبي. من الأفضل فهم المراحل باستخدام التخطيطي.

لاحظ وضع العلامات على المذبذب والنقالة ومكبر الصوت المتجدد ومراحل الضاغط. التركيز أولا على مرحلة المذبذب. إنه تجويف خطي يبلغ طوله 13 مترا وله فتحة صلبة نحاسية ، كوسيط من الياقوت ، ومقرنة إخراج نقل بنسبة 13٪.

يشتمل نظام المرآة على ثلاث مرايا عالية التشتت ومرآتين بنصف قطر سلبي من الانحناء. قم بضخ المذبذب عبر الثنائيات المقترنة بالألياف المقترنة بمكبر للصوت الرقيق الرقيق الإيتريوم المصنوع من الألومنيوم. بعد مقرنة الإخراج ، تعمل بلورة أكسيد بورون الباريوم كمنتقي نبض لمرحلة نقالة النبض.

نقالة النبض بتمديد نبضات البذور مؤقتا إلى ما يقرب من نانو ثانية. يدخل النبض بعد ذلك مرحلة مكبر الصوت المتجدد. هناك ، يتم الاحتفاظ بنبض البذور في تجويف مكبر للصوت.

يحتوي التجويف على خلية Pockels عالية الجهد مع بلورة أكسيد بورون الباريوم. يستخدم مكبر الصوت المتجدد قرصا رقيقا آخر من عقيق الألومنيوم الإيتريوم المشبع بالإيتربيوم يتم ضخه بواسطة الثنائيات المقترنة بالألياف. المرحلة الأخيرة هي مرحلة ضاغط النبض، حيث يتم ضغط النبضات المضخمة إلى بيكو ثانية واحدة.

لاحظ أنه في جميع أنحاء النظام ، تتطلب صمامات الصمام الثنائية للمضخة ورؤوس الأقراص الرقيقة ولوح الخبز مبردات لإبقائها باردة. ابدأ ببدء تبريد المياه للنظام. قم بتشغيل تدفق المياه ومبردات التبريد لمكونات المذبذب.

من التحكم في المبرد ، انتقل إلى مصدر طاقة الصمام الثنائي للمضخة ، وقم بتشغيله. بعد ذلك ، قم بتشغيل إخراج الصمام الثنائي للمضخة. اضبط التيار لضخ القرص الرقيق عند 940 نانومتر في وضع الموجة المستمرة.

في هذه المرحلة ، رتب لمراقبة طيف الإخراج قبل منتقي النبض. قم بتوصيل الألياف بمقياس طيف ، وضعها في مسار الحزمة. مركز الطيف عند 1030 نانومتر.

بعد مراقبة الطيف ، استبدل الألياف بمقياس طاقة في نفس الموقع. راقب طاقة خرج وضع الموجة المستمرة. بعد ذلك ، انتقل إلى تشغيل الوضع النبضي وقفل الوضع.

العمل في مرآة المذبذب الموجودة في مرحلة الترجمة. قم بإزعاج المرآة عن طريق دفع المسرح ميكانيكيا من الخلف. مرة أخرى ، راقب طيف الإخراج قبل منتقي النبض بعد بدء الوضع النبضي.

يبلغ مركز الطيف 1030 نانومتر مع عرض نطاق ترددي يبلغ حوالي أربعة نانومتر. بعد ذلك ، مرة أخرى ، راقب طاقة الإخراج. الآن قم باتخاذ الترتيبات اللازمة لمراقبة التضاريس النابضة الناتجة باستخدام راسم الذبذبات.

قم بتوصيل الصمام الثنائي الضوئي السريع براسم الذبذبات مع التوهين المناسب. كما كان من قبل ، قم بإجراء القياس قبل منتقي النبض. ضع الصمام الثنائي الضوئي في مسار الحزمة.

على راسم الذبذبات ، اضبط مقبض مستوى الزناد لتثبيت أشكال الموجة المتكررة ، والسماح بمراقبة القطار النبضي الناتج. استخدم ذروة السعة من هذه الملاحظة لإيجاد النبضة لاستقرار النبض. بعد ذلك ، استبدل الصمام الثنائي الضوئي في مسار الشعاع بملف تعريف الحزمة.

استخدم برنامج ملف تعريف الحزمة لعرض ملف تعريف الحزمة وإجراء قياسات استقرار توجيه الحزمة. تابع العمل مع منتقي النبض عن طريق تكوين برنامجه أولا. من هناك ، انتقل إلى الإلكترونيات.

قم بتشغيل الجهد العالي إلى بلورة منتقي النبض لإنتاج معدل التكرار. بعد منتقي النبضات ، استخدم مستقطب غشاء رقيق لتحديد النبضات. تمر نبضات البذور هذه عبر نقالة الشبكة ، ثم تخضع لتضخيم متجدد.

قم بإعداد مكبر الصوت المتجدد عن طريق بدء تشغيل نظام التبريد. قم بتشغيل مياه التبريد واضبط المبردات لرأس الليزر وخلية Pockels. في الكمبيوتر الخلوي Pockels ، ابدأ تشغيل برنامج خلية Pockels.

انتقل إلى مصدر طاقة برنامج تشغيل خلية Pockels ، وقم بتشغيله. ثم قم بتشغيل مصدر الطاقة لوحدة الصمام الثنائي للمضخة ، وابدأ إخراج الصمام الثنائي. اضبط التيار من مصدر الطاقة لتضخيم نبضات البذور.

بعد ذلك ، اختر موضعا قبل مرحلة الضاغط لمراقبة الإخراج. استخدم محلل الطيف والألياف لمراقبة طيف مكبر الصوت المتجدد. عند الانتهاء ، اقرأ طاقة الخرج من عداد الطاقة.

لاحظ قراءة الطاقة في هذه المرحلة قبل مرحلة الضاغط. استبدل محلل الطيف بصمام ثنائي ضوئي سريع متصل براسم الذبذبات. راقب قطار النبض على شاشة راسم الذبذبات ثم حدد النبضة لاستقرار النبض.

بعد استبدال الصمام الثنائي الضوئي السريع بملف تعريف الشعاع ، راقب ملف تعريف شعاع الإخراج ، وقم بقياس تقلبات توجيه الحزمة. بعد التضخيم ، أرسل نبضات الإخراج من خلال مرحلة الضاغط. هنا يتم ذلك باستخدام لوحة نصف موجة مع حامل دوران آلي.

اضبط عناصر التحكم في الحامل للسماح بمرور بضعة واط من طاقة الليزر. بعد ذلك في المسار ، ضع مثبت شعاع في مكانه ومحاذاة. مع تشغيل المثبت ، استخدم برنامجه لقفل شعاع الليزر وتجنب انجراف الحزمة.

الآن ، عد إلى لوحة نصف الموجة ، واسمح بإخراج مكبر الصوت الكامل. تنتقل النبضات إلى مرحلة الضاغط ، والتي تضغطها إلى بيكو ثانية واحدة. يتم تمثيل العناصر البصرية النهائية في هذا التخطيطي.

بعد مرحلة الضاغط ، قم بإعداد الحزمة لتضخيم النبض النقيق البارامتري. على المقعد ، استخدم تلسكوبا لعمود وضبط حجم الحزمة. احصل على تغذية مرتدة على الشعاع من ملف تعريف الحزمة.

قم بتوجيه الحزمة الأساسية من خلال بلورة غير خطية لتوليد التوافقي الثاني. احصل على فاصل توافقي عند 45 درجة لفصل الحزمة التوافقية الثانية عن الحزمة الأساسية. استخدم ملف تعريف الحزمة لمراقبة ملامح الشعاع الغوسي للحزمة التوافقية الثانية ، وملف تعريف الحزمة الأساسية غير المحولة.

هذا هو ملف تعريف شعاع الإخراج لمكبر الصوت المتجدد. يتم تضخيم نبضات البذور إلى 125 واط أثناء ضخها بموجة مستمرة تبلغ 280 واط. يوضح مخطط خرج الطاقة لمكبر الصوت المتجدد كدالة للوقت استقرار النظام أثناء التشغيل بكفاءة بصرية تبلغ 45٪ هنا ، يتم رسم طيف مكبر الصوت باللون الأخضر ويشار إليه إلى المحور الأفقي على طول الجزء العلوي من المؤامرة.

رسم الشدة الزمنية المسترجعة بعد الضغط إلى عرض كامل واحد بيكو ثانية عند نصف الحد الأقصى باللون الأزرق باستخدام المحور الأفقي السفلي. يعطي هذان المنحنيان كفاءة التوليد التوافقي الثاني التجريبي مقابل كثافة ذروة مضخة الإدخال في بلورة أكسيد بورون الباريوم بسمك 1.5 ملم. المنحنى الأسود هو 0.5 مللي جول من إخراج مكبر الصوت.

المنحنى الأخضر هو 20 مللي جول من إخراج مكبر الصوت. النقاط المسماة A و B و C ، تصنف كفاءات التوليد التوافقي الثاني المختلفة بكثافة ذروة مختلفة. فيما يلي مخططات الشدة الطيفية المستردة لكل قيمة مصنفة.

تم رسم A باللون الأحمر ، و B باللون البرتقالي ، و C باللون الأزرق. يسمح لنا هذا الليزر ، عندما يتم دمجه مع مكبرات صوت بصرية ذات نطاق عريض أو نظام توليد توافقي عالي ، بتوليد نبضات أتوثانية أو نبضات فيمتو ثانية بطاقة أعلى ومتوسط الطاقة. تفتح هذه المعلمات حقبة جديدة للباحثين لاستكشاف ، على سبيل المثال ، الإلكترونيات التي تعمل بالضوء في نطاقات زمنية سريعة.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصميم وتشغيل ليزر القرص الرقيق YAG عالي الطاقة وعالي الطاقة. لا تنس أن العمل باستخدام الليزر عالي الطاقة وعالي الطاقة يمكن أن يكون خطيرا للغاية وحساسا للغبار. لذلك ، يجب دائما استخدام الاحتياطات مثل نظارات السلامة ومعاطف غرف الأبحاث أثناء تشغيل هذا الليزر.