Name: 20mJ、1ps Yb：YAGシンディスク再生アンプ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: 学ぶYb:YAGシンディスク再生アンプの設計と運転方法。高エネルギー・高出力レーザーパルスを生成し、光学パラメトリックチャープドパルス増幅器のフロントエンドとして機能する。パルス安定性とビームプロファイルの測定技術も解説する。

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私たちは議論のためにFerenc Krausz教授に感謝し、原稿を完成させる彼女の支援についてNajd Altwaijryに感謝したいと思います。この作業は、Advanced Laser Applications Center（CALA）によって資金提供されています。

<ol><li>Fattahi, H. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-319-20025-5">Third-generation femtosecond technology.</a> Optica. 1 (1), 45-63 (2014).</li>
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<li>Adachi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1.5+mJ%2C+6.4+fs+parametric+chirped-pulse+amplification+system+at+1+kHz%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">1.5 mJ, 6.4 fs parametric chirped-pulse amplification system at 1 kHz.</a> Opt Lett. 32 (17), 2487-2489 (2007).</li>
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<li>Deng, Y. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-37-23-4973">Carrier-envelope-phase-stable, 1.2 mJ, 1.5 cycle laser pulses at 2.1 µm.</a> Opt Lett. 37 (23), 4973-4975 (2012).</li>
<li>Rothhardt, J., Demmler, S., Hädrich, S., Limpert, J., Tünnermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Octave-spanning+OPCPA+system+delivering+CEP-stable+few-cycle+pulses+and+22+W+of+average+power+at+1+MHz+repetition+rate%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+express%22%5BJournal%5D)">Octave-spanning OPCPA system delivering CEP-stable few-cycle pulses and 22 W of average power at 1 MHz repetition rate.</a> Opt express. 20 (10), 10870-10878 (2012).</li>
<li>Heckl, O. H., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-17659-8_5">Ultrafast Thin-Disk Lasers.Ultrashort Pulse Laser Technology</a>. Nolte, S., Schrempel, F., Dausinger, F. 195, Springer International Publishing. 93-115 (2016).</li>
<li>Zapata, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryogenic+Yb%3AYAG+composite-thin-disk+for+high+energy+and+average+power+amplifiers%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Cryogenic Yb:YAG composite-thin-disk for high energy and average power amplifiers.</a> Opt. Lett. 40 (11), 2610-2613 (2015).</li>
<li>Schulz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Yb%3AYAG+Innoslab+amplifier%3A+efficient+high+repetition+rate+subpicosecond+pumping+system+for+optical+parametric+chirped+pulse+amplification%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Yb:YAG Innoslab amplifier: efficient high repetition rate subpicosecond pumping system for optical parametric chirped pulse amplification.</a> Opt Lett. 36 (13), 2456-2458 (2011).</li>
<li>Roeser, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Millijoule+pulse+energy+high+repetition+rate+femtosecond+fiber+chirped-pulse+amplification+system%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Millijoule pulse energy high repetition rate femtosecond fiber chirped-pulse amplification system.</a> Opt Lett. 32 (24), 3495-3497 (2007).</li>
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<li>Baumgarten, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((0.5+kHz+repetition+rate+picosecond+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">0.5 kHz repetition rate picosecond laser.</a> Opt Lett. 41 (14), 3339-3342 (2016).</li>
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<li>Fattahi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-power%2C+1-ps%2C+all-Yb%3AYAG+thin-disk+regenerative+amplifier%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">High-power, 1-ps, all-Yb:YAG thin-disk regenerative amplifier.</a> Opt Lett. 41 (6), 1126-1129 (2016).</li>
<li>Brons, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+scaling+of+Kerr-lens+mode-locked+thin-disk+oscillators%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Energy scaling of Kerr-lens mode-locked thin-disk oscillators.</a> Opt Lett. 39 (22), 6442-6445 (2014).</li>
<li>Horvath, C., Loesel, F. WinLase home. , 
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</ol>

著者は何も開示することはない。

発振器のターンキー動作は、レーザの様々な構成要素の最適な熱管理によって達成される。オシレータの出力は、余分なアラインメントや最適化を必要とせずに、毎日再現可能です。さらに、シードレーザのパルス間エネルギー安定性および空間指向安定性は、再生増幅器の安定動作を達成するための前提条件を満たしている。 ファイバ増幅器のような他の低エネルギーシード源を使用して増幅器をシードすることができる。この研究では、2μJのYb：YAGシンディスクKLMオシレータを使用して、蓄積された非線形相の成長を減少させることによって再生増幅器の増幅を支援しました。これは、より高い入力シードエネルギー。さらに、より高いシードエネルギーは、増幅プロセスに影響を及ぼし、ゲインの狭小化を低減する。増幅されたパルスの測定されたスペクトル帯域幅固定されたポンプ出力での異なる種エネルギーに対する変化を図5cに示す。増幅狭帯域化のため、増幅されたスペクトル帯域幅は、より低い種子エネルギーについて減少する。 10pJのシードエネルギーの場合、レーザは倍増する時間に動作し、往復回数を増やしても安定した動作に達することはできません。冷却システムの慎重な最適化とダイオードの電源供給に加えて、飽和時の再生増幅器の動作は、増幅器の達成された安定性において主要な役割を果たす。 レーザの基本波または第2高調波を用いてOPCPAシステムを励起することができる。 SHGについては、LBOとBBO結晶の性能は、大きな非線形係数と損傷閾値を提供するので、BBOの場合には空間的ウォークオフが大きく、利用可能な開口は限られているにもかかわらず、比較されている。 BBOの非線形係数がLBOのそれのほぼ2倍であるので、より短い結晶は、SHGの飽和限度に達するのに十分な程度である（ 図6a ）。累積非線形位相が28小さいしたがって、BBOは、より適切な選択です。 SHパルスのパルス持続時間は、異なる変換効率で実験的に特徴付けられる。高い変換効率では、SHGスペクトルが広がり、高次スペクトル相が現れることが観察された（ 図6 ）。したがって、変換効率が70％のケースBは、SHおよび変換されない基本ビームが優れた品質を維持する場合に選択されます。

高い繰返し率で高エネルギー、数サイクルレーザーパルスの生成は、直接利益を得るために立つようアト秒科学1、2、3、4、および高磁場物理5,6として適用分野に大きな関心がありますそのような情報源の入手可能性から。 OPCPAは、数パルスパルスを同時にサポートする高いパルスエネルギーと大きな増幅帯域幅を達成するための最も有望なルートです1 。現在までに、光媒介型チャープパルス増幅は、いくつかのサイクルのパルス7、8、9、10を生成する超広帯域の増幅を可能にします。しかしながら、ピコ秒スケールで短いポンプパルスを使用するOPCPA方式の修正された実施形態は、より高いパルスエネルギー及び少ないサイクルレジーム1、11、12の平均電力のためのこのアプローチは、スケーラブルとなります。短パルスポンプOPCPAのポンプ強度が高いため、シングルパス利得が高いため、非常に薄い結晶を使用して大きな増幅帯域幅をサポートできます。短パルス励起OPCPAには多くの利点があるが、このアプローチの実現可能性は、この目的のために特別に調整されたレーザの利用可能性に依存する。そのようなポンプレーザはMHz範囲13、14、15キロヘルツで反復速度で近回折限界ビーム品質を有する高エネルギーピコ秒パルスを送達するために必要とされます。 高いエネルギーおよび高い平均出力を有するピコ秒レーザパルスを送出することができる、異なる幾何学的形状のイッテルビウムドープレーザの導入、フィールド1、13、14、15、16、17、18の現在の状態を変更しようとしています。 Yb：YAGは優れた熱伝導率と長い上部寿命を持ち、費用対効果の高いダイオードレーザーでポンピングできます。シンディスクジオメトリで使用されたときのその性能は、ピークと平均電力を同時にスケーリングするための利得媒体の効率的な冷却のために際立っています。さらに、増幅プロセス中の利得媒体内での自己収束の発生は、他の利得媒体の形状と比較して薄いディスクの細長さのために抑制され、増幅されたパルスの優れた時間的および空間的プロファイルをもたらす。このコンセプトをCPAと組み合わせると、数百ミリジュールのエネルギーと数百個のピコ秒パルスを生成することができます平均パワー19、20ワット。 この作業の目的は、OPCPA 21を圧送するのに適した日常的な性能を備えたターンキーYb：YAG薄型ディスク再生アンプを実証することです。この目標を達成するために、この研究では、増幅プロセス中に蓄積された非線形位相を最小限に抑えるために増幅器をシードするために数マイクロジュールのパルスエネルギーを有するYb：YAG薄ディスク発振器22を使用する。このプロトコルは、他の場所で21説明されているレーザシステムを構築し、操作するためのレシピを提供します。コンポーネントの実装と制御ソフトウェアの詳細が提示され、システムのアライメントプロセスが説明されています。

<table><tbody><tr><td>Electrooptics</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ファイバー結合ダイオードレーザーモジュール</td><td>Dilas Diodenlaser GmbH</td><td>M1F8H12-940.5-500C-IS11.34</td><td></td></tr><tr><td>ファイバー結合ダイオードレーザーモジュール</td><td>Laserline GmbH</td><td>LDM1000-500</td><td></td></tr><tr><td>ダイオードレーザー</td>用電源 <td>Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 15-100</td><td></td></tr><tr><td>ダイオードレーザー</td><td>用電源 Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 35-45</td><td></td></tr><tr><td>パルスピッカーのドライバー</td><td>Bergmann Messger&auml;te Entwicklung KG&nbsp;</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td></td></tr><tr><td>ポッケルスセルの</td><td>ドライバーBergmann Messger&auml;te Entwicklung KG&nbsp;</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td></td></tr><tr><td>パルスピッカーのドライバー電源</td><td>Bergmann Messger&auml;te Entwicklung KG&nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>ポッケルスセルのドライバー電源</td><td>Bergmann Messger&auml;te Entwicklung KG&nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>遅延発生器PCI</td><td>Bergmann Messger&auml;te Entwicklung KG&nbsp;</td><td></td><td></td>BME_SG08p</tr><tr><td>スプリッターボックス</td><td>Bergmann Messger&auml;te Entwicklung KG&nbsp;</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td></td></tr><tr><td>共振プリアンプ</td><td>Bergmann Messger&auml;te Entwicklung KG&nbsp;</td><td></td><td></td>BME_P03</tr><tr><td>パルスピッカーのクリスタル</td><td>株式会社キャステック</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>12 * 12 * 20 mm&sup3;</td></tr><tr><td>ポッケルスセルのクリスタル</td><td>Castech Inc.</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>12 * 12 * 20 mm&sup3;</td></tr><tr><td>名前</td><td>会社</td><td>カタログ番号</td><td>コメント</td></tr><tr><td>Optics</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&nbsp;</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td></td></tr><tr><td>薄型ディスクヘッド</td><td>TRUMPFサイエンティフィックレーザー&nbsp;</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td></td></tr><tr><td>ファイバー</td><td>フランク光学製品GmbH</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td></td></tr><tr><td>ファイバー対物レンズ</td><td>Edmund Optics GmbH</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td></td></tr><tr><td>ファラデーアイソレーター</td><td>電気光学技術株式会社</td><td>EOT.189.12231</td><td></td></tr>ファ<tr><td>ラデー回転子</td><td>電気光学技術株式会社</td><td>EOT.189.22040</td><td></td></tr><tr><td>ストレッチャーの格子1</td><td>堀場Jobin Yvon GmbH</td><td>N / A、カスタマイズ</td><td>60 * 40 * 10 mm&sup3;</td></tr><tr><td>ストレッチャーの格子2</td><td>堀場Jobin Yvon GmbH</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>350 * 190 * 50 mm&sup3;</td></tr><tr><td>コンプレッサーのグレーティング1</td>プリ<td>マスグレーティングラボラトリー株式会社</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>40 * 40 * 16 mm&sup3;</td></tr><tr><td>コンプレッサーのグレーティング2</td>プリ<td>マスグレーティングラボラトリー株式会社</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>300 * 100 * 50 mm&sup3;</td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(1030nm)、フラット、0°;</td><td>Layertec GmbH</td><td>108060</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(1030nm)、フラット、0&deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー, 1インチ (1030nm), フラット, 45°;</td><td>Layertec GmbH</td><td>108063</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(1030nm)、フラット、45°;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966、S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(1030nm)、湾曲</td><td>したLayertec GmbH</td><td>N / A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>HRミラー、2インチ(1030nm)、フラット、0°;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-05474</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー, 2インチ (1030nm), フラット, 45°;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966、S-05474</td><td></td></tr><tr><td>薄膜偏光子(1030nm)、2 "</td><td>Layertec GmbH</td><td>103930</td><td></td></tr>波長<tr><td>板L / 2(1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106058</td><td>&Oslash;= 25mm</td></tr><tr><td>波長板L / 4(1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106060</td><td>&Oslash; = 25mm</td></tr><tr><td>ARウィンドウ(1030nm)、ウェッジ</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-00183-01、S-00988</td><td>&Oslash;=38mm</td></tr><tr><td>出力カプラー、1" (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>PR = 88 %</td></tr><tr><td>高分散ミラー (1030nm)</td><td>UltraFast Innovations GmbH</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>GDD = -3000 fs&sup2;</td></tr><tr><td>レンズ、1インチ (1030nm)、平面凸型</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>レンズ、1インチ (1030nm)、平面凹型</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>レンズ、2インチ (1030nm)、平面-凸型</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>レンズ、2" (1030nm)、平面凹</td>型 <td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(515nm)、フラット、0°;</td><td>Layertec GmbH</td><td>129784</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(515nm)、フラット、0°;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(515nm)、フラット、45°;</td><td>Layertec GmbH</td><td>110924</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(515nm)、フラット、45°;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(515nm)、湾曲</td><td>したLayertec GmbH</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>HRミラー、1インチ(515nm)、湾曲</td><td>したEksma Optics</td><td>N / A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>HRミラー、2インチ(515nm)、フラット、0°C;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HRミラー、2インチ(515nm)、フラット、45°;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515</td><td></td></tr>薄膜<tr><td>偏光子(515nm)、2 "</td><td>Layertec GmbH</td><td>112544</td><td></td></tr><tr><td>波長板L / 2(515nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>112546</td><td>&Oslash;= 25mm</td></tr><tr><td>レンズ、1インチ(515nm)、平凸</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N / A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>レンズ、1 "(515nm)、Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N / A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>カー・ミディアム</td><td>・メラー・オプティクス・インク</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>サファイア、1mm</td></tr><tr><td>BBOクリスタル</td><td>Castech Inc.</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>7 * 7 * 1.5 mm&sup3;</td></tr><tr><td>ハーモニックセパレーター、1インチ、45°C;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-5135</td><td></td></tr><tr><td>ハーモニックセパレーター、2インチ、45&deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-5135</td><td></td></tr><tr><td>シルバー ミラー、1 インチ、フラット</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>PF10-03-P01</td><td></td></tr><tr><td>シルバー ミラー、1 インチ、湾曲</td><td>Eksma Optics</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td>セット</td></tr><tr><td>フィルター - 吸収性 Neutral</td><td>Density Thorlabs GmbH</td><td>NE##A</td><td>セット</td></tr><tr><td>フィルター - 反射型 Neutral Density</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>ND##A</td><td>セット</td></tr><tr><td>フィルター - 丸型無段変量</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>NDC-50C-4M</td><td></td></tr><tr><td>フィルター - エッジパスフィルター(ロングパス)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>FEL####</td><td>セット</td></tr><tr><td>フィルター - エッジパスフィルター(ショートパス)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>FES####</td><td>set</td></tr><tr><td>Wedge</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td>セット</td></tr><tr><td>名前</td><td>Company</td><td>カタログ番号</td><td>strongコメント</td></tr><tr><td>オプトメカニクス&モーション</ストロング></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ミラーマウント 1インチ (小)</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S1M4-##-1インチ</td><td></td></tr><tr><td>ミラーマウント 1インチ (大)</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S3-##</td><td></td></tr><tr><td>ミラーマウント 1"</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&nbsp;</td><td>1インチ調整可能&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>ミラーマウント 2"</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S4-##ミラー</td><td></td></tr><tr><td>マウント 2"</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&nbsp;</td><td>2インチ調整可能&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>回転マウント1インチ</td><td>S. Maier GmbH</td><td>D25</td><td></td></tr><tr><td>回転マウント 1"</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>RSP1/M</td><td></td></tr><tr><td>回転マウント 2インチ</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>RSP2/M</td><td></td></tr><tr><td>精密回転ステージ</td><td>ニューポートコーポレーション</td><td>M-UTR120</td><td></td></tr><tr><td>4軸回折格子マウント</td><td>ニューポートコーポレーション</td><td>DGM-1</td><td></td></tr><tr><td>トランスレーションステージ</td><td>オプトシグマコーポレーション</td><td>TADC-651SR25-M6</td><td></td></tr><tr><td>ポッケルスセルステージ</td><td>ニューポートコーポレーション</td><td>9082-M</td><td></td></tr><tr><td>ポッケルスセルホルダー</td><td>自家製の</td><td>N / A、カスタマイズされた</td><td></td></tr><tr><td>ピコモーターコントローラー/ドライバーキット</td><td>ニューポートコーポレーション</td><td>8742-12-KIT</td><td></td></tr><tr><td>ピコモーターピエゾリニアアクチュエーター</td><td>ニューポートコーポレーション</td><td>8301NF</td><td></td></tr><tr><td>ピコモーター回転マウント</td><td>ニューポートコーポレーション</td><td>8401-M</td><td></td></tr><tr><td>ハンドコントロールパッド</td><td>ニューポートコーポレーション</td><td>8758</td><td></td></tr><tr><td>名前<</td><td>strong>会社</td><td>カタログ番号</td><td>コメント</td></tr><tr><td>Light Analysis</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ビームプロファイリングカメラ</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>SP620</td><td></td></tr><tr><td>ビームプロファイリングカメラ</td><td>DataRay Inc.</td><td>WCD-UCD23</td><td></td></tr><tr><td>フォトダイオード (solw)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>DET10A/M</td><td></td></tr><tr><td>フォトダイオード (高速)</td><td>Alphalas GmbH</td><td>UPD-200-SP</td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk Camera</td><td>Imaging Development Systems GmbH</td><td>UI-2220SE-M-GL</td><td></td></tr><tr><td>オシロスコープ</td><td>Tektronix GmbH</td><td>DPO5204</td><td></td></tr><tr><td>オシロスコープ</td><td>Teledyne LeCroy GmbH</td><td>SDA 760Zi-A</td><td></td></tr><tr><td>分光計</td><td>Avantes</td><td>AvaSpec-ULS3648-USB2</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4C1769</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4C3762</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4D464</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4D466</td><td></td></tr><tr><td>レーザー熱パワーセンサー</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>L50(150)A-PF-35</td><td></td></tr><tr><td>レーザーサーマルパワーセンサー</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>FL500A</td><td></td></tr><tr><td>レーザーサーマルパワーセンサー</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>3A-P-V1</td><td></td></tr><tr><td>パワー&エネルギーメーター</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>Vega</td><td></td></tr><tr><td>名前</td><td>会社</td><td>カタログ番号</td><td>strongコメント</td></tr><tr><td>Systems</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laser Beam Stabilization System</td><td>TEM-Messtechnik GmbH</td><td>Aligna</td><td></td></tr><tr><td>Laser M&sup2;測定システム</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>M&sup2;-200s</td><td></td></tr><tr><td>FROG</td><td>自家製</td><td>N/A、カスタマイズ</td><td></td></tr><tr><td>XFROG</td><td>自家製</td><td>N/A、カスタマイズ<</td><td></td></tr><tr><td>strong>名前</td><td>会社</td><td>カタログ番号</td><td>コメント</td></tr><tr><td>その他</強力></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>冷却チラー</td><td>H.I.B Systemtechnik GmbH</td><td>6HE-000800-W-W-R23-2-DI</td><td></td></tr><tr><td>冷却チラー</td><td>Termotek GmbH</td><td>P201</td><td></td></tr><tr><td>冷却チラー</td><td>Termotek GmbH</td><td>P208</td><td></td></tr><tr><td>レーザー安全ゴーグル</td><td>保護 - Laserschutz</td><td>GmbH BGU 10-0165-G-20</td><td></td></tr><tr><td>赤外線ビューア</td><td>FJW Optical Systems</td><td>84499A</td><td></td></tr><tr><td>レーザー表示カード</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>VRC4</td><td></td></tr><tr><td>レーザー表示カード</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>VRC5</td><td></td></tr><tr><td>レーザー表示カード</td><td>Laser Components GmbH</td><td>LDT-1064 BG</td><td></td></tr><tr><td>流量計</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>DTK-1250G2C34P</td><td></td></tr><tr><td>圧力計</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>EN837-1</td><td></td></tr><tr><td>温度センサ</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>TDA-15H* ***P3M</td><td></td></tr><tr><td>WinLase ソフトウェア</td><td>Dr. C. Horvath & Dr. F. Loesel</td><td>WinLase Version 2.1 pro.</td><td>レーザーキャビティソフトウェア</td></tr></tbody></table>

20mj、1ps yb：yagシンディスク再生アンプ

20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier

これは、100 W、20 mJ、1 ps Yb：YAG薄型ディスク再生アンプに関するレポートです。手作りのYb：YAG薄ディスク、ターンキー性能とマイクロジュールレベルのパルスエネルギーを持つKerrレンズモードロック発振器を使用して、再生チャープパルス増幅器をシードします。アンプは気密ハウジング内に設置されています。これは室温で作動し、1％未満のパルス間安定性を有する5kHzの繰り返し速度で安定した動作を示す。厚さ1.5mmのベータバリウムホウ酸塩結晶を用いることにより、レーザー出力の周波数は515nmに倍増し、平均出力は70Wであり、光 - 光効率70％に相当する。この優れた性能により、システムは、近赤外および中赤外スペクトル範囲の光パラメトリックチャープパルス増幅器の魅力的なポンプ源になります。ターンキー性能と回生増幅器の優れた安定性を組み合わせることにより、システムは広帯域のCEP安定性の生成を容易にしますシード。 1つのレーザ源から光パラメトリックチャープパルス増幅（OPCPA）のシード及びポンプを提供することは、これらのパルス間の能動的時間同期の要求を排除する。この作品は、光パラメトリックチャープパルス増幅器のポンプ源として、チャープパルス増幅（CPA）に基づくYb：YAG薄型ディスク再生増幅器のセットアップと操作に関する詳細なガイドを提供します。

<html>この発振器は、1MHzのパルス幅で1％（rms）の安定性と0.6％未満のビーム指向の変動を伴い、11MHzの繰返し率で350fs、2μJ、25Wのパルスを出力します （ 図4 ）。 <img alt="図4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig4.jpg" /> 図4 ：Yb：YAGシンディスク、カーレンズモード同期発振器 （ a ）発振器パルスのスペクトル（赤色）、検索された時間強度プロファイル（青色）、および空間プロファイル（インセット）。 （ b ）オシレータのSHG-FROG分光器の測定および検索。この図は、Fattahi et al。参照21からの許可を得て。&gt;この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。 シードパルスは、再生増幅器内で125Wに増幅され、280nmで940nmの波長のCWファイバ結合ダイオードで励起され、47％の光対光学効率に対応する。アンプのパルス間安定度は1％未満で、連続運転10時間後の優れた長期安定性を示します。増幅されたビームが1のM 2（M 2 x = 1.08およびM 2 Y = 1.07）及び（FWHMで）1ピコ秒に圧縮後の優れた経時的プロファイル（ 図5）を用いて、優れた空間プロファイルを有します。 <img alt="図5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig5.jpg" /> 図5 ：回生アンプの特性出力とゲイン・ナローイング効果が得られます。 （ a ）連続運転10時間後の再生増幅器の平均出力の安定性。挿入：（ a-1 ）0.5時間の時間窓でその平均値に対する正規化電力。 （ a-2 ）回生増幅器の出力ビームプロファイル。 （ b ）グレーティング圧縮器の後の平均出力100Wでのレーザ出力パルスの増幅出力スペクトル（緑色）および取り出された時間強度（青色）。 （ c ）アンプ出力のシードエネルギー対スペクトル帯域幅（FWHM）と、ポンプ出力300Wでの同じ出力平均電力に対する必要なラウンドトリップ。この図は、Fattahi et al。参照21からの許可を得て。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 25を用いてSHGを分析した。次のパラメータを有する2つの異なる結晶が考慮された：1）13.7°の位相整合角および0.819pm / Vの非線形係数を有するタイプI、厚さ6mmのリチウムトリボレート（LBO）、および2） I型、23.4°の位相整合角と午後2時/ V 26、27の非線形係数と3mm厚BBO。 1030nmにおける1ps、20mJパルスおよび100GW / cm 2のピーク強度が、シミュレーションの入力として考慮された。シミュレーション結果から、BBOの性能はSHGのLBOの性能より優れていることが示された（ 図6 ）。 <img alt="図6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig6.jpg" /> 図6 ：2次高調波生成。 （ a ）シミュレートされたSHGENE厚さ6mmのLBO結晶と厚さ3mmのBBO結晶のためのrgy。 （ b ）アンプ出力の0.5mJ（黒）と20mJ（緑）を使用した厚さ1.5mmのBBO結晶における入力SHG効率対入力ポンプピーク強度。 （ c ）（ b ）の点A、B、およびCに対応する異なるSHG効率に対する、取り出されたスペクトル強度および（ d ）XFROG測定の群遅延。この図は、Fattahi et al。 、 参照21からの許可を得て。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>

Yb：YAG薄ディスク再生増幅器に基づく高エネルギー、高出力光パラメトリックチャープパルス増幅器の動作のためのプロトコルがここに示されている。

20mJ、1ps Yb：YAGシンディスク再生アンプ

This is a report on a 100 W, 20 mJ, 1 ps Yb:YAG thin-disk regenerative amplifier. A homemade Yb:YAG thin-disk, Kerr-lens mode-locked oscillator with ...

このプロトコルの全体的な目標は、ヒューズサイクル光パラメトリックチャープパルスアンプのフロントエンドとして、高エネルギー、高出力のYb:Yag薄型ディスク再生アンプの設計と動作を実証することです。イッテルビウムYAG薄板レーザーと光パラメトリックチャープパルス増幅器、またはいわゆる第3世代フェムト秒技術を組み合わせることで、高エネルギーと平均出力でサブサイクルから数サイクルのパルスを同時に生成する機会が得られます。この映画で取り上げられているレーザーシステムの主な利点は、ピコ秒という短いレーザーパルスに対して、平均出力と大出力を同時に実現できることです。このレーザーは、数サイクルのレーザーのポンプとして機能しますが、紫外線から中赤外までの広範囲に調整可能なレーザーなどの他のシステムのフロントエンドとしても使用できます。これらのベンチは、実験セットアップのさまざまな段階を保持します。ステージは、回路図を使用して最もよく理解できます。オシレーター、ストレッチャー、再生増幅器、コンプレッサーステージのラベルに注意してください。まず、オシレーターステージに注目します。13メートルの線形キャビティには、サファイアカー媒体として銅製の硬開口と、13%のトランスミッション出力カプラーがあります。ミラーシステムには、3つの高分散ミラーと、負の曲率半径を持つ2つのミラーが含まれます。イッテルビウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット薄型ディスクアンプに結合されたファイバー結合ダイオードを介して発振器をポンピングします。出力カプラーの後、酸化ホウ素バリウム結晶がパルスストレッチャーステージのパルスピッカーとして機能します。パルスストレッチャーは、シードパルスを時間的に約2ナノ秒に引き伸ばします。次に、パルスは再生増幅器段に入ります。そこで、シードパルスは増幅器キャビティに保持されます。キャビティには、バリウム酸化ホウ素結晶を備えた高電圧ポッケルスセルがあります。再生増幅器は、ファイバー結合ダイオードによって励起される別のイッテルビウムドープイットリウムアルミニウムガーネット薄ディスクを使用します。最終段はパルスコンプレッサー段で、増幅されたパルスが1ピコ秒に圧縮されます。システム全体で、ポンプダイオード、薄型ディスクヘッド、およびブレッドボードには、冷却を維持するためのチラーが必要であることに注意してください。まず、システムの水冷を開始します。発振器コンポーネントの水流と冷却チラーをオンにします。チラー制御からポンプダイオード電源に移動し、電源を入れます。次に、ポンプダイオードの出力をオンにします。連続波モードで薄いディスクを940ナノメートルでポンピングするように電流を調整します。この時点で、パルスピッカーの前に出力スペクトルを観察するように手配します。ファイバーを分光器に接続し、ビームパスに配置します。スペクトルの中心は1030ナノメートルです。スペクトルを観察した後、同じ場所でファイバーをパワーメーターと交換します。連続波モードの出力電力を観察します。次に、パルスモードの動作とモードロックに移ります。トランスレーションステージにあるオシレーターミラーで作業します。ステージを後ろから機械的に押してミラーを乱します。もう一度、パルスモードが開始された後、パルスピッカーの前に出力スペクトルを観察します。スペクトルの中心は1030ナノメートルで、帯域幅は約4ナノメートルです。次に、もう一度出力電力を観察します。次に、オシロスコープで出力パルス地形を観察する準備をします。高速フォトダイオードを適切な減衰でオシロスコープに接続します。前回と同様に、パルスピッカーの前で測定を行います。フォトダイオードをビームパスに配置します。オシロスコープで、トリガーレベルノブを調整して、繰り返し波形を安定させ、出力パルス列を観察できるようにします。この観測値からのピーク間振幅を使用して、パルス間の安定性を求めます。この後、ビームパスのフォトダイオードをビームプロファイラーに置き換えます。ビームプロファイラソフトウェアを使用して、ビームプロファイルを表示し、ビームポインティング安定性測定を実行します。パルスピッカーの操作に進むには、最初にソフトウェアを構成します。そこから、電子機器に移ります。パルスピッカークリスタルへの高電圧をオンにして、繰り返し率を生成します。パルスピッカーの後、薄膜偏光子を使用してパルスを選択します。これらの種子パルスは、グレーティングストレッチャーを通過し、再生増幅を受けます。冷却システムを起動して、回生アンプを準備します。冷却水をオンにし、レーザーヘッドとポッケルスセルのチラーをセットします。ポッケルス セル コンピューターで、ポッケルス セル ソフトウェアを起動します。ポッケルス セル ドライバーの電源に移動し、電源を入れます。次に、ポンプダイオードユニットの電源をオンにし、ダイオードの出力を開始します。電源からの電流を調整して、シードパルスを増幅します。次に、コンプレッサーステージの前の位置を選択して、出力を観察します。スペクトラムアナライザーとファイバーを使用して、回生増幅器のスペクトラムを観察します。完了したら、パワーメーターから出力電力を読み取ります。コンプレッサーステージの前のこの時点での電力の読み取り値に注意してください。スペクトラムアナライザを、オシロスコープに接続された高速フォトダイオードと交換します。オシロスコープの画面でパルス列を観察し、パルス間の安定性を判断します。高速フォトダイオードをビームプロファイラに置き換えた後、出力ビームプロファイルを観察し、ビームポインティング変動を測定します。増幅後、出力パルスをコンプレッサーステージに送ります。ここでは、電動回転マウントを備えた半波長プレートでこれを行います。マウントのコントロールを調整して、数ワットのレーザー出力を通過させます。次に、ビームスタビライザーを所定の位置に置き、位置合わせします。スタビライザーをオンにした状態で、そのソフトウェアを使用してレーザービームをロックし、ビームドリフトを回避します。次に、半波長プレートに戻り、フルアンプ出力を許可します。パルスはコンプレッサーステージに移動し、コンプレッサーステージで1ピコ秒に圧縮されます。最終的な光学素子をこの回路図に示します。コンプレッサーステージの後、パラメトリックチャープパルス増幅用のビームを準備します。ベンチでは、望遠鏡を使用して柱状にし、ビームサイズを調整します。ビームプロファイラーからビームにフィードバックします。基本ビームを非線形結晶に誘導して、2番目の高調波を生成します。45 度に高調波セパレーターを設置して、2 番目の高調波ビームを基本ビームから分離します。ビーム プロファイラーを使用して、2 次高調波ビームのガウス ビーム プロファイルと、未変換の基本ビームのプロファイルを観察します。これが再生増幅器の出力ビームプロファイルです。シードパルスは、280ワットの連続波でポンピングされながら、125ワットに増幅されます。回生増幅器の電力出力を時間の関数としてプロットすると、45%の光学効率で動作しながらのシステムの安定性が示されています。ここでは、増幅器のスペクトルは緑色でプロットされ、プロットの上部に沿って水平軸で表されています。半値で全幅1ピコ秒に圧縮した後に取得された時間強度は、下の横軸を使用して青色でプロットされています。これらの 2 つの曲線は、厚さ 1.5 mm の酸化ホウ素バリウム結晶における第 2 高調波発生効率と入力ポンプのピーク強度に対する実験の結果を示しています。黒い曲線は、0.5ミリジュールのアンプ出力用です。緑の曲線は、20ミリジュールのアンプ出力用です。A、B、Cとラベル付けされたポイントは、異なるピーク強度で異なる第2高調波発生効率を示しています。以下は、ラベル付けされた各値について取得されたスペクトル強度プロットです。Aは赤、Bはオレンジ、Cは青でプロットされます。このレーザーは、広帯域の光パラメトリック増幅器または高調波発生システムと組み合わせると、より高いエネルギーと平均出力でアト秒パルスまたはフェムト秒パルスを生成することができます。これらのパラメータは、研究者が例えば、光駆動の電子機器を高速な時間スケールで探求するための新しい時代を切り開きます。このビデオを見た後、高出力、高エネルギーのイッテルビウム:YAG薄型ディスクレーザーがどのように設計および操作されているかをよく理解できるはずです。高エネルギー、高出力のレーザーでの作業は、非常に危険で粉塵に弱い場合があることを忘れないでください。したがって、このレーザーを操作するときは、安全ゴーグルやクリーンルームコートなどの予防措置を常に使用する必要があります。

20-mj-1-ps-ybyag-thin-disk-regenerative-amplifier

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

物品は​​、任意の変調、波長、およびデータ·レートで光データパケットを格納するための手順を記載している。これらのパケットは、現代の電気通信の基盤である。...

光データパケットのための準光ストレージ

グラディエントエコーメモリは、原子アンサンブルで光の光の量子状態を格納するためのプロトコルです。量子メモリは、量子鍵配送の範囲を拡張することができ、量子中継器の重要な要素である。 3レベルの原子集団に実装されている場合、私たちは、方式の動作の概要を説明します。...

暖かい原子蒸気に勾配エコー量子メモリ

私たちは、クロスビーム光学ダイポールトラップで超低温のフェルミガスを冷却するパラメトリック駆動方法を提示します。この方法は、トラップ電位の非調和成分と共鳴する周波数でトラップ深度を定期的に変調することにより、トラップから高エネルギー原子を選択的に除去します。...

定期駆動することによって光学的に閉じ込められた超低温フェルミガスを冷却

急速な continuous-波動-刺激-ブリルアン散乱 (CW-SBS) 装置の建設について述べる。分光計は、単一周波数ダイオード レーザーを採用しています、高スペクトル分解で濁った/非混濁試料の透過スペクトルを取得する原子蒸気のノッチ フィルターの分光器 CW SBS 既存のものより速く 100 倍まで速度。この改善により、高速ブリルアン材料分析です。<br...

材料の分析のための高速連続誘導ブリルアン散乱分光器

部屋の温度環境でイッテルビウム イオンをトラップの詳細な実験手順と同様に、表面のイオン...

微細加工を用いたイオンを捕集する実験方法表面イオン トラップ

実用的な世代とそれぞれ統合マイクロ共振器および標準の通信コンポーネントを使用して高次元周波数ビンもつれ光子状態のコヒーレント制御のプロトコルが表示されます。...

世代とパルスの量子周波数コムのコヒーレント制御

ここでは、プロトコルを提案中赤外領域で高感度、空間分解ガス分光法を実行するアップコン バージョン検出併用縮退 4...

定量のガスを検知用アップコン バージョン検知赤外線縮退四光波混合

多光子顕微鏡、内視鏡検査、光医学における潜在的な応用のためのカスタム低コスト、モードロックフェムト秒ファイバーレーザーを構築する方法が提示されています。このレーザーは市販の部品および基本的なスプライシング技術を使用して造られる。...

多光子顕微鏡用全常常分散フェムト秒ファイバーレーザーの低コストカスタム製造とモードロック動作

ここでは、眼窩周囲の色素沈着過剰を治療するためのマイクロレンズアレイを備えた1064nmピコ秒ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット(Nd:YAG)レーザーを使用して説明するプロトコルを示します。...

眼窩周囲の色素沈着過剰に対する1064nmピコ秒ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネットレーザーの使用

拍動流のバイオリアクターで培養した血管平滑筋細胞とエラストマーPGSの足場は比較的短い培養期間でネイティブECM生産との有望な小口径動脈の構造につながる可能性があります。...

動脈組織工学におけるエラストマーのPGSの足場

学ぶYb:YAGシンディスク再生アンプの設計と運転方法。高エネルギー・高出力レーザーパルスを生成し、光学パラメトリックチャープドパルス増幅器のフロントエンドとして機能する。パルス安定性とビームプロファイルの測定技術も解説する。

20mJ、1ps Yb：YAGシンディスク再生アンプ

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