20 mJ, 1 PS Yb: YAG דיסק דק מגבר משובי

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא להדגים את התכנון והתפעול של מגבר רגנרטיבי של דיסק דק Yb:Yag באנרגיה גבוהה, בהספק גבוה כקצה קדמי עבור מגברי דופק פרמטריים אופטיים במחזור נתיכים. לייזרי דיסק דק Ytterbium YAG בשילוב עם מגברי דופק פרמטריים אופטיים, או מה שנקרא טכנולוגיית פמטו-שנייה מהדור השלישי נותנים לנו את ההזדמנות לייצר תת-מחזור לפולסים של כמה מחזורים באנרגיה גבוהה ובהספק ממוצע בו זמנית. היתרון העיקרי של מערכת הלייזר הנדונה בסרט זה הוא היכולת הזו של הספק ממוצע ועוצמה גדולה בו זמנית עבור פולסי לייזר קצרים כמו פיקו-שניות.

למרות שלייזר זה יכול לשמש כמשאבה לכמה לייזרים מחזוריים, הוא יכול לשמש גם כקצה הקדמי של מערכות אחרות, כגון לייזרים אולטרה סגולים עד אמצע אינפרא אדום הניתנים לכוונון רחב. ספסלים אלה מכילים את השלבים השונים של מערך הניסוי. השלבים מובנים בצורה הטובה ביותר באמצעות הסכמה.

שימו לב לתיוג של המתנד, האלונקה, המגבר הרגנרטיבי ושלבי המדחס. ראשית התמקדו בשלב המתנד. לחלל הליניארי שלו 13 מטר יש צמצם קשיח נחושת, כמדיום ספיר, ומצמד פלט שידור של 13%.

מערכת המראות כוללת שלוש מראות בעלות פיזור גבוה, ושתי מראות בעלות רדיוס עקמומיות שלילי. שאב את המתנד באמצעות דיודות מצומדות סיבים יחד עם מגבר דיסק דק של איטריום אלומיניום נופך. לאחר מצמד הפלט, גביש תחמוצת בורון בריום משמש כבורר דופק לשלב אלונקת הדופק.

אלונקת הדופק מותחת זמנית את פולסי הזרעים לכשתי ננו-שניות. הדופק נכנס לאחר מכן לשלב המגבר הרגנרטיבי. שם, דופק הזרע מוחזק בחלל המגבר.

בחלל יש תא פוקלס במתח גבוה עם גביש תחמוצת בריום בורון. המגבר המתחדש משתמש בדיסק דק אחר של איטריום אלומיניום מסומם איטרביום שנשאב על ידי דיודות מצומדות סיבים. השלב האחרון הוא שלב מדחס דופק, שבו הפולסים המוגברים נדחסים לפיקו-שנייה אחת.

שימו לב שבכל המערכת, דיודות המשאבה, ראשי הדיסק הדק ולוח הלחם דורשים צ'ילרים כדי לשמור על קור רוחם. התחל בהפעלת קירור המים למערכת. הפעל את זרימת המים ואת צ'ילרי הקירור עבור רכיבי המתנד.

מבקרת הצ'ילר, עבור לאספקת החשמל של דיודת המשאבה והפעל אותה. לאחר מכן, הפעל את פלט דיודת המשאבה. כוונן את הזרם כדי לשאוב את הדיסק הדק ב-940 ננומטר במצב גל רציף.

בשלב זה, סדר להתבונן בספקטרום הפלט לפני בורר הדופק. חבר את הסיב לספקטרומטר, והנח אותו בנתיב האלומה. מרכז הספקטרום נמצא ב-1030 ננומטר.

לאחר התבוננות בספקטרום, החלף את הסיב במד כוח באותו מיקום. שים לב לעוצמת המוצא של מצב הגל הרציף. לאחר מכן, עברו לתפעול מצב פועם ונעילת מצבים.

עבודה במראה המתנד שנמצאת בשלב תרגום. הפריעו למראה על ידי דחיפה מכנית של הבמה מאחור. שוב, התבונן בספקטרום הפלט לפני בורר הדופק לאחר הפעלת מצב הפעימה.

מרכז הספקטרום הוא ב-1030 ננומטר עם רוחב פס של כארבעה ננומטרים. לאחר מכן, שוב, התבונן בהספק המוצא. כעת ערכו סידורים להתבוננות בשטח הפועם הפלט עם אוסצילוסקופ.

חבר את הפוטודיודה המהירה לאוסילוסקופ עם הנחתה מתאימה. כמו קודם, בצע את המדידה לפני בורר הדופק. מקם את הפוטו-דיודה בנתיב האלומה.

באוסילוסקופ, כוון את כפתור רמת ההדק כדי לייצב את צורות הגל החוזרות, ולאפשר תצפית על הרכבת הפועמת הפלט. השתמש בשיא כדי לשיא משרעת מהתצפית הזו כדי למצוא את יציבות הדופק לדופק. לאחר מכן, החלף את הפוטו-דיודה בנתיב האלומה בפרופיל אלומה.

השתמש בתוכנת פרופיל האלומה כדי להציג את פרופיל האלומה ולבצע מדידות יציבות של הצבעה על אלומה. המשך לעבוד עם בורר הדופק על ידי הגדרת התוכנה שלו. משם, עברו לאלקטרוניקה.

הפעל את המתח הגבוה לגביש בורר הדופק כדי לייצר את קצב החזרה. לאחר בורר הדופק, השתמש במקטב סרט דק לבחירת פולסים. פולסי זרעים אלה עוברים דרך אלונקת הסורג, ולאחר מכן עוברים הגברה מתחדשת.

הכן את המגבר המתחדש על ידי הפעלת מערכת הקירור שלו. הפעל את מי הקירור והגדר את הצ'ילרים לראש הלייזר ולתא פוקלס. במחשב הסלולרי של פוקלס, הפעל את תוכנת התא של פוקלס.

עבור אל ספק הכוח של הנהג הסלולרי של פוקלס והפעל אותו. לאחר מכן הפעל את ספק הכוח של יחידת המשאבה-דיודה והתחל את פלט הדיודה. כוונן את הזרם מאספקת החשמל כדי להגביר את פעימות הזרעים.

לאחר מכן, בחר מיקום לפני שלב המדחס כדי לצפות בפלט. השתמש במנתח ספקטרום ובסיבים כדי להתבונן בספקטרום של המגבר המתחדש. בסיום, קרא את הספק המוצא ממד הכוח.

שימו לב לקריאת ההספק בשלב זה לפני המדחסtagה. החלף את מנתח הספקטרום בפוטודיודה מהירה המחוברת לאוסילוסקופ. התבונן ברכבת הדופק על מסך האוסילוסקופ ולאחר מכן קבע את יציבות הדופק לדופק.

לאחר החלפת הפוטו-דיודה המהירה בפרופיל אלומה, התבונן בפרופיל אלומת היציאה ומדוד את תנודות הצבעה על האלומה. לאחר הגברה, שלח את פעימות הפלט דרך המדחס stage. כאן זה נעשה עם צלחת חצי גל עם תושבת סיבוב ממונעת.

כוונן את פקדי התושבת כדי לאפשר כמה וואט של כוח לייזר לעבור. הבא בנתיב, יש מייצב קרן במקום ומיושר. כשהמייצב פועל, השתמש בתוכנה שלו כדי לנעול את קרן הלייזר ולמנוע סחף קרן.

כעת, חזור לצלחת חצי הגל, ואפשר את פלט המגבר המלא. הפולסים עוברים לשלב המדחס, שדוחס אותם לפיקו-שנייה אחת. האלמנטים האופטיים הסופיים מיוצגים בסכימה זו.

לאחר שלב המדחס, הכינו את הקורה להגברת דופק ציוץ פרמטרי. על הספסל, השתמש בטלסקופ כדי לסדר עמודים ולהתאים את גודל האלומה. השג הזנה בחזרה על הקורה מפרופיל קרן.

הנח את הקרן הבסיסית דרך גביש לא ליניארי כדי ליצור את ההרמוניה השנייה. יש מפריד הרמוני ב-45 מעלות כדי להפריד בין הקרן ההרמונית השנייה לקרן הבסיסית. השתמש בפרופיל הקרן כדי להתבונן בפרופילי האלומה הגאוסית של הקרן ההרמונית השנייה, ובפרופיל הקרן הבסיסית הלא מומרת.

זהו פרופיל אלומת הפלט של המגבר הרגנרטיבי. פולסים של זרעים מוגברים ל-125 וואט תוך כדי שאיבה בגל רציף של 280 וואט. תרשים של תפוקת ההספק של המגבר הרגנרטיבי כפונקציה של זמן מדגים את יציבות המערכת תוך כדי פעולה ביעילות אופטית של 45%כאן, ספקטרום המגבר משורטט בירוק ומתייחס לציר אופקי לאורך החלק העליון של העלילה.

העוצמה הזמנית שאוחזרה לאחר דחיסה לרוחב מלא של פיקו-שנייה אחת בחצי מקסימום משורטטת בכחול באמצעות הציר האופקי התחתון. שתי עקומות אלו מעניקות לניסוי את יעילות הדור ההרמוני השני לעומת עוצמת שיא של משאבת הכניסה בגביש תחמוצת בורון בריום בעובי 1.5 מילימטר. העקומה השחורה מיועדת ל-0.5 מילי-ג'אול של פלט מגבר.

העקומה הירוקה מיועדת ל-20 מיליג'אול של פלט מגבר. הנקודות המסומנות A, B ו-C, מתייגות יעילות שונה של דור הרמוני שני בעוצמות שיא שונות. להלן עלילות העוצמות הספקטרליות שאוחזרו עבור כל ערך מסומן.

A משורטט באדום, B בכתום ו-C בכחול. לייזר זה, כאשר הוא משולב עם מגברים פרמטריים אופטיים רחבים או מערכת ייצור הרמונית גבוהה, מאפשר לנו לייצר פולסים של אטו-שניות או פולסים של פמטו-שניות באנרגיה גבוהה יותר ובהספק ממוצע. פרמטרים אלה פותחים עידן חדש לחוקרים לחקור, למשל, אלקטרוניקה מונעת אור בטווחי זמן מהירים.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד מתוכנן ומופעל לייזר דיסק דק YAG בעל עוצמה גבוהה ואנרגיה גבוהה. אל תשכח שעבודה עם לייזרים בעלי אנרגיה גבוהה ועוצמה גבוהה עלולה להיות מסוכנת ביותר ורגישה לאבק. לכן, יש להשתמש תמיד באמצעי זהירות כגון משקפי מגן ומעילי חדר נקי בעת הפעלת לייזר זה.