20 mJ, 1 ps Yb: YAG Thin-disk regeneratieve versterker

Het algemene doel van dit protocol is om het ontwerp en de werking van een hoogenergetische, hoogvermogende Yb:Yag dunne schijf regeneratieve versterker te demonstreren als front-end voor fuse cyclus optische parametrische chirped pulse versterkers. Ytterbium YAG dunne schijf lasers in combinatie met optische parametrische chirped pulse versterkers, of de zogenaamde derde generatie femtosecond technologie, geeft ons de kans om sub-cyclische tot few-cyclische pulsen te genereren bij hoge energie en gemiddeld vermogen tegelijkertijd. Het belangrijkste voordeel van het lasersysteem dat in deze film wordt besproken, is deze mogelijkheid van gemiddeld vermogen en groot vermogen tegelijkertijd voor laserpulsen zo kort als picoseconden.

Hoewel deze laser kan dienen als een pomp voor few cyclische lasers, kan deze ook worden gebruikt als de front-end van andere systemen, zoals breed afstembare ultraviolette tot mid-infrarood lasers. Deze benchs bevatten de verschillende stadia van de experimentele set-up. De stadia worden het beste begrepen met behulp van het schema.

Let op de etikettering van de oscillator, stretcher, regeneratieve versterker en de compressor stadia. Concentreer u eerst op de oscillator fase. De 13 meter lineaire holte heeft een koperen harde apertuur, als saffier cur medium, en een 13% transmissie uitgangskoppeling.

Het spiegelsysteem bevat drie hoogdispersiespiegels en twee spiegels met een negatieve straal van kromming. Pomp de oscillator via vezel gekoppelde diodes gekoppeld aan ytterbium gedopte yttrium aluminium granaath dunne schijf versterker. Na de uitgangskoppeling dient een barium booroxide kristal als pulse picker voor de pulse stretcher fase.

De pulse stretcher strekt zaadpulsen tijdelijk uit tot ongeveer twee nanoseconden. De pulse komt vervolgens de regeneratieve versterker fase binnen. Daar wordt de zaadpuls in de versterkerholte vastgehouden.

De holte heeft een hoogspannings Pockels cel met een barium booroxide kristal. De regeneratieve versterker gebruikt een andere ytterbium gedopte yttrium aluminium granaath dunne schijf die wordt gepompt door vezel gekoppelde diodes. De laatste fase is een pulse compressor fase, waar de versterkte pulsen worden gecomprimeerd tot één picoseconde.

Merk op dat door het hele systeem de pompdioden, dunne schijf hoofden en de broodplank koelkasten vereisen om ze koel te houden. Begin met het starten van de waterkoeling voor het systeem. Zet de waterstroom aan en de koelkasten voor de oscillatorcomponenten.

Vanuit de koelkasten bediening, ga naar de pompdiode voeding en zet deze aan. Zet vervolgens de pompdiode uitgang aan. Pas de stroom aan om de dunne schijf bij 940 nanometer in continue golfmodus te pompen.

Op dit punt, zorg ervoor dat het uitgangsspectrum wordt waargenomen vóór de pulse picker. Verbind de vezel met een spectrometer en plaats deze in de bundelpad. Het centrum van het spectrum is op 1030 nanometer.

Na het observeren van het spectrum, vervang de vezel door een vermogensmeter op dezelfde locatie. Observeer het uitgangsvermogen van de continue golfmodus. Ga vervolgens naar de gepulseerde modus en modusvergrendeling.

Werk aan de oscillatorspiegel die zich op een translatie-stand bevindt. Verstoor de spiegel door de stand mechanisch van achteren te duwen. Observeer opnieuw het uitgangsspectrum vóór de pulse picker nadat de gepulseerde modus is gestart.

Het centrum van het spectrum is op 1030 nanometer met een bandbreedte van ongeveer vier nanometer. Observeer vervolgens opnieuw het uitgangsvermogen. Maak nu afspraken om het uitgangsgepulseerde terrein met een oscilloscoop te observeren.

Verbind de snelle fotodiode met de oscilloscoop met geschikte demping. Voer de meting uit zoals eerder vóór de pulse picker. Plaats de fotodiode in het bundelpad.

Op de oscilloscoop, stel de knop triggerniveau in om de herhalende golfvormen te stabiliseren en het observeren van de uitgaande gepulseerde trein mogelijk te maken. Gebruik de piek-naar-piek amplitude van deze observatie om de puls-naar-puls stabiliteit te vinden. Vervang vervolgens de fotodiode in het bundelpad door een bundelprofiler.

Gebruik de bundelprofiler software om het bundelprofiel weer te geven en bundelpointerstabiliteitsmetingen uit te voeren. Ga verder met werken aan de pulse picker door eerst de software te configureren. Ga van daaruit naar de elektronica.

Zet de hoogspanning aan op de pulse picker kristal om de herhalingssnelheid te produceren. Gebruik na de pulse picker een dunne film polarisator om pulsen te selecteren. Deze zaadpulsen gaan door de rasterstretcher en ondergaan vervolgens regeneratieve versterking.

Bereid de regeneratieve versterker voor door het koelsysteem te starten. Zet het koelwater aan en stel de koelkasten in voor de laserkop en Pockels cel. Start op de Pockels cel computer de Pockels cel software.

Ga naar de voeding van de Pockels cel driver en zet deze aan. Zet vervolgens de voeding van de pompdiode-eenheid aan en start de diode uitgang. Pas de stroom van de voeding aan om de zaadpulsen te versterken.

Kies vervolgens een positie vóór de compressorfase om de uitgang te observeren. Gebruik een spectrumanalysator en vezel om het spectrum van de regeneratieve versterker te observeren. Wanneer klaar, lees het uitgangsvermogen van de vermogensmeter.

Noteer het vermogensverbruik op dit punt vóór de compressorfase. Vervang de spectrumanalysator door een snelle fotodiode verbonden met een oscilloscoop. Observeer de pulsentrein op het oscilloscoopscherm en bepaal vervolgens de puls-naar-puls stabiliteit.

Nadat de snelle fotodiode is vervangen door een bundelprofiler, observeer het uitgaande bundelprofiel en meet de bundelpointerfluctuaties. Na versterking, stuur de uitgaande pulsen door de compressorfase. Dit wordt hier gedaan met een halfgolfplaat met een gemotoriseerde rotatiemontage.

Pas de bedieningselementen van de montage aan om een paar Watts laservermogen door te laten. Plaats vervolgens een bundelstabilisator in de weg en lijn deze uit. Gebruik de software van de stabilisator om de laserstraal te vergrendelen en straaldrift te voorkomen.

Keer nu terug naar de halfgolfplaat en laat de volledige versterkeruitgang door. De pulsen reizen naar de compressorfase, die ze tot één picoseconde comprimeert. De laatste optische elementen worden in dit schema weergegeven.

Na de compressorfase, bereid de bundel voor op parametrische chirp