Name: 20 mJ, 1 ps Yb: YAG Thin-disk regeneratieve versterker (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: Leer de werking van een Yb:YAG thin-disk regeneratieve versterker voor hoogenergetische laserpulsen. Dit protocol toont de opstelling van oscillator, stretcher, versterker en compressor voor picoseconde pulsen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij danken prof. Ferenc Krausz voor de besprekingen en Najd Altwaijry voor haar steun voor het afronden van het manuscript. Dit werk is gefinancierd door het Center for Advanced Laser Applications (CALA).

<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>
<li>Hentschel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attosecond+metrology%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Attosecond metrology.</a> Nature. 414 (6863), 509-513 (2001).</li>
<li>Cavalieri, A. L. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/9/7/242/meta">Intense 1.5-cycle near infrared laser waveforms and their use for the generation of ultra-broadband soft-x-ray harmonic continua.</a> New J Phys. 9 (7), 242(2007).</li>
<li>Schweinberger, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Waveform-controlled+near-single-cycle+milli-joule+laser+pulses+generate+sub-10+nm+extreme+ultraviolet+continua%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Waveform-controlled near-single-cycle milli-joule laser pulses generate sub-10 nm extreme ultraviolet continua.</a> Opt Lett. 37, 3573-3575 (2012).</li>
<li>Buck, A. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphys/journal/v7/n7/full/nphys1942.html">Real-time observation of laser-driven electron acceleration.</a> Nature Phys. 7 (7), 543-548 (2011).</li>
<li>Zhong, H., Karpowicz, N., Zhang, X. C. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2216025?journalCode=apl">Terahertz emission profile from laser-induced air plasma.</a> Appl Phys Lett. 88 (26), 261103(2006).</li>
<li>Herrmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+sub-three-cycle%2C+16+TW+light+pulses+by+using+noncollinear+optical+parametric+chirped-pulse+amplification%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Generation of sub-three-cycle, 16 TW light pulses by using noncollinear optical parametric chirped-pulse amplification.</a> Opt Lett. 34 (16), 2459-2461 (2009).</li>
<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>
<li>Adachi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((5-fs%2C+multi-mJ%2C+CEP-locked+parametric+chirped-pulse+amplifier+pumped+by+a+450-nm+source+at+1+kHz%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+express%22%5BJournal%5D)">5-fs, multi-mJ, CEP-locked parametric chirped-pulse amplifier pumped by a 450-nm source at 1 kHz.</a> Opt express. 16 (19), 14341-14352 (2008).</li>
<li>Yin, Y. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26977654">High-efficiency optical parametric chirped-pulse amplifier in BiB3O6 for generation of 3 mJ, two-cycle, carrier-envelope-phase-stable pulses at 1.7 µm.</a> Opt Lett. 41 (6), 1142-1145 (2016).</li>
<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>
<li>Russbueldt, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19654625">400 W Yb:YAG Innoslab fs-amplifier.</a> Opt Express. 17 (15), 12230-12245 (2009).</li>
<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>
<li>Klingebiel, S., et al. 220mJ, 1 kHz Picosecond Regenerative Thin-Disk Amplifier. European Conference on Lasers and Electro-Optics - European Quantum Electronics Conference
 , , Optical Society of America. Paper CA_10_1 (2015).</li>
<li>Nubbemeyer, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1+kW%2C+200+mJ+picosecond+thin-disk+laser+system%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">1 kW, 200 mJ picosecond thin-disk laser system.</a> Opt Lett. 42 (7), 1381-1384 (2017).</li>
<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. , 
 <a target="_blank" href="http://www.winlasecom/index.html ">http://www.winlasecom/index.html </a> (2016).</li>
<li>Trebino, R., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1148286">Measuring ultrashort laser pulses in the time-frequency domain using frequency-resolved optical gating.</a> Rev Sci Instrum. 68 (9), 3277-3295 (1997).</li>
<li>Arisholm, G. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/josab/abstract.cfm?uri=josab-14-10-2543">General numerical methods for simulating second-order nonlinear interactions in birefringent media.</a> J Opt Soc Am B. 14 (10), 2543-2549 (1997).</li>
<li>Zhang, D. X., Kong, Y. F., Zhang, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030401800009688">Optical parametric properties of 532-nm-pumped beta-barium-borate near the infrared absorption edge.</a> Opt Commun. 184 (5), 485-491 (2000).</li>
<li>Kato, K. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/362711/">Temperature-tuned 90o phase-matching properties of LiB3O5.</a> IEEE J Quant Electron. 30 (12), 2950-2952 (1994).</li>
<li>Fattahi, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFattahi%2C+H+%22Third-generation+femtosecond+technology%22">Third-generation femtosecond technology</a>. , Springer International Publishing. (2016).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De draaischijf van de oscillator wordt bereikt door het optimale warmtebeheer van de verschillende componenten van de laser. De output van de oscillator is dagelijks reproduceerbaar, zonder extra uitlijning of optimalisatie. Daarnaast voldoet de puls-tot-puls energie stabiliteit en ruimtelijke puntstabiliteit van de zaadlaser aan de voorwaarde om de stabiele werking van de regeneratieve versterker te bereiken. Andere energiezuinige bronnen, zoals vezelversterkers, kunnen gebruikt worden om de versterker te zaaien. In deze studie werd een KLM-oscillator van 2 μJ Yb: YAG gebruikt om de versterking van de regeneratieve versterker te ondersteunen door de groei van de opgehoopte niet-lineaire fasen te verminderen, aangezien het vereiste aantal ronde reizen wordt verlaagd voor hogere input zaadenergie . Bovendien beïnvloedt de hogere zaadenergie het versterkingsproces en vermindert de winstvermindering. De gemeten spectrale bandbreedte van de versterkte pulsenEs voor verschillende zadenergieën bij een vaste pompkracht wordt getoond in figuur 5c . Versterkte spectrale bandbreedte afneemt voor lagere zaad-energieën als gevolg van winstvermindering. Voor 10 pJ zadenergie werkt de laser in de periode verdubbeling, en het is niet mogelijk om een ​​stabiele werking te bereiken, zelfs door het aantal ronde uitstapjes te verhogen. Naast de zorgvuldige optimalisatie van de koelsystemen en de stroomvoorziening van de dioden speelt de werking van de regeneratieve versterker bij verzadiging een belangrijke rol in de bereikte stabiliteit van de versterker. De fundamentele of tweede harmonische van de laser kan gebruikt worden om een ​​OPCPA-systeem te pompen. Voor SHG werden de prestaties van een LBO en een BBO-kristal vergeleken, aangezien zij een hoge niet-lineaire coëfficiënt en schadedrempel bieden, ondanks de grotere ruimtelijke afloop en de beperkte beschikbare diafragma bij BBO. Aangezien de niet-lineaire coëfficiënt van BBO bijna twee keer die van de LBO is, is er een korter kristalFicient om de verzadigingsgrens voor SHG te bereiken ( Figuur 6a ). Daarom is BBO de meer geschikte keuze, aangezien de geaccumuleerde niet-lineaire fase kleiner is 28 . De pulsduur van de SH-pulsen wordt experimenteel gekenmerkt bij verschillende conversie-efficiënties. Er werd opgemerkt dat bij hoge conversie-efficiënties het SHG-spectrum wordt verbreed en een hogere orde spectrale fase verschijnt ( Figuur 6 ). Daarom wordt B, met de conversie-efficiëntie van 70% gekozen, waar de SH en de niet-omgekeerde fundamentele balken uitstekende kwaliteit behouden.

De opwekking van hoog-energie-, paar-cyclische laserpulsen met een hoge herhalingssnelheid is van groot belang voor toegepaste velden, zoals Attosecond Science 1 , 2 , 3 , 4 en High-Field Physics 5 , 6 , die rechtstreeks kunnen profiteren Van de beschikbaarheid van dergelijke bronnen. OPCPA vertegenwoordigt de meest veelbelovende route om hoge pulsergieën en grote versterkingsbandbreedten te bereiken die tegelijkertijd paarcycluspulsen 1 ondersteunen . Tot op heden zorgt OPCPA voor ultra-breedband versterking, die een paar cycluspulsen 7 , 8 , 9 , 10 genereert. Een gewijzigde implementatie van het OPCPA-schema, dat gebruik maakt van korte pompimpulsen op de picosecondeskaal, houdt echter een belofte voorWaardoor deze aanpak schaalbaar is voor nog hogere pulsenergieën en gemiddelde krachten in het paarcyclusregime 1 , 11 , 12 . Door de hoge pompintensiteit in kortpomppompen OPCPA maakt de hoge single-pass-gain het gebruik van zeer dunne kristallen om grote versterkingsbandbreedtes te ondersteunen. Hoewel de OPCPA met kortpompen veel voordelen heeft, is de realisatie van deze aanpak afhankelijk van de beschikbaarheid van lasers die speciaal voor dit doel zijn aangepast. Dergelijke pomplasers moeten hoge-energie-picoseconde pulsen leveren met een beperkte straalkwaliteit met bijna diffractie bij herhalingssnelheden in het kHz-MHz-bereik 13 , 14 , 15 . De introductie van ytterbium-gedoteerde lasers op verschillende geometrieën, die in staat zijn om picoseconde laserimpulsen met hoge energie en hoge gemiddelde kracht te leveren, Staan op het punt om de huidige toestand van het veld 1 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 te wijzigen . Yb: YAG heeft een goede warmtegeleiding en een lange levensduur van de bovenstand, en kan worden gepompt door kosteneffectieve diode lasers. De prestaties ervan bij gebruik in de geometrische dunne schijf zijn uitstekend dankzij de efficiënte afkoeling van het winstmedium om de piek- en gemiddelde vermogen tegelijkertijd te schalen. Bovendien wordt het voorkomen van zelffocusing binnen het versterkingsmedium tijdens het amplificatieproces onderdrukt door de slankheid van de dunne schijf in vergelijking met andere winstmedia-geometrieën, wat resulteert in uitstekende temporale en ruimtelijke profielen van de versterkte pulsen. Door dit concept te combineren, heeft CPA een belofte voor het genereren van picoseconde pulsen met honderden millijoules energie en honderdenVan watt met gemiddelde kracht 19 , 20 . Het doel van dit werk is om een ​​wervelende Yb: YAG dunne schijf regeneratieve versterker te demonstreren met uitstekende dagelijkse prestaties als een geschikte bron voor het pompen van OPCPAs 21 . Om dit doel te bereiken, gebruikt deze studie een Yb: YAG thin-disk oscillator 22 met meerdere microjoule pulsenergie om de versterker te zaaien om de geaccumuleerde niet-lineaire fase tijdens het amplificatieproces te minimaliseren. Dit protocol bevat het recept voor het bouwen en bedienen van het lasersysteem, dat elders beschreven is 21 . Details over component implementatie en controle software worden gepresenteerd, en het uitlijnproces van het systeem wordt beschreven.

```html
<table><tbody><tr><td>Elektro-optiek</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vezel-gekoppelde diodelasermodule</td><td>Dilas Diodenlaser GmbH</td><td>M1F8H12-940.5-500C-IS11.34</td><td></td></tr><tr><td>Vezel-gekoppelde diodelasermodule</td><td>Laserline GmbH</td><td>LDM1000-500</td><td></td></tr><tr><td>Voeding voor diodelaser</td><td>Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 15-100</td><td></td></tr><tr><td>Voeding voor diodelaser</td><td>Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 35-45</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker's Driver</td><td>Bergmann Messgeräte Entwicklung KG&nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell's Driver</td><td>Bergmann Messgeräte Entwicklung KG&nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker's Driver voeding</td><td>Bergmann Messgeräte Entwicklung KG&nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell's Driver voeding</td><td>Bergmann Messgeräte Entwicklung KG&nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>Delay Generator PCI</td><td>Bergmann Messgeräte Entwicklung KG&nbsp;</td><td>BME_SG08p</td><td></td></tr><tr><td>Splitter Box</td><td>Bergmann Messgeräte Entwicklung KG&nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Resonant Preamplifier</td><td>Bergmann Messgeräte Entwicklung KG&nbsp;</td><td>BME_P03</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker's kristal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>12*12*20 mm&sup3;</td></tr><tr><td>Pockels Cell's kristal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>12*12*20 mm&sup3;</td></tr><tr><td>Naam</td><td>Bedrijf</td><td>Catalogusnummer</td><td>Opmerkingen</td></tr><tr><td>Optische onderdelen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dünnschicht</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Dünnschicht Kopf</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Vezel</td><td>Frank Optic Products GmbH</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Vezel objectief</td><td>Edmund Optics GmbH</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Faraday Isolator</td><td>Electro-Optics Technology, Inc</td><td>EOT.189.12231</td><td></td></tr><tr><td>Faraday Rotator</td><td>Electro-Optics Technology, Inc</td><td>EOT.189.22040</td><td></td></tr><tr><td>Stretcher's Grating 1</td><td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>60*40*10 mm&sup3;</td></tr><tr><td>Stretcher's Grating 2</td><td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>350*190*50 mm&sup3;</td></tr><tr><td>Compressor's Grating 1</td><td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>40*40*16 mm&sup3;</td></tr><tr><td>Compressor's Grating 2</td><td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>300*100*50 mm&sup3;</td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (1030nm), vlak, 0°</td><td>Layertec GmbH</td><td>108060</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (1030nm), vlak, 0°</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (1030nm), vlak, 45°</td><td>Layertec GmbH</td><td>108063</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (1030nm), vlak, 45°</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966, S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (1030nm), gebogen</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Spiegel, 2" (1030nm), vlak, 0°</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-05474</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 2" (1030nm), vlak, 45°</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966, S-05474</td><td></td></tr><tr><td>Dünnschicht Polarisator (1030nm), 2"</td><td>Layertec GmbH</td><td>103930</td><td></td></tr><tr><td>Waveplate L/2 (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106058</td><td>&Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>Waveplate L/4 (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106060</td><td>&Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>AR Venster (1030nm), wig</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-00183-01, S-00988</td><td>&Oslash;=38mm</td></tr><tr><td>Uitkoppeler, 1" (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>PR = 88 %</td></tr><tr><td>High-dispersion Spiegel (1030nm)</td><td>UltraFast Innovations GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>GDD = -3000 fs&sup2;</td></tr><tr><td>Lens, 1" (1030nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 1" (1030nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 2" (1030nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 2" (1030nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (515nm), vlak, 0°</td><td>Layertec GmbH</td><td>129784</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (515nm), vlak, 0°</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (515nm), vlak, 45°</td><td>Layertec GmbH</td><td>110924</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (515nm), vlak, 45°</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (515nm), gebogen</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Spiegel, 1" (515nm), gebogen</td><td>Eksma Optics</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Spiegel, 2" (515nm), vlak, 0°</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HR Spiegel, 2" (515nm), vlak, 45°</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515</td><td></td></tr><tr><td>Dünnschicht Polarisator (515nm), 2"</td><td>Layertec GmbH</td><td>112544</td><td></td></tr><tr><td>Waveplate L/2 (515nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>112546</td><td>&Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>Lens, 1" (515nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens

20 mj, 1 ps yb: yag thin-disk regeneratieve versterker

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

Dit is een rapport op een regeneratieve versterker van 100 W, 20 mJ, 1 ps Yb: YAG. Een zelfgemaakte Yb: YAG dunne schijf, Kerr-lens-mode-vergrendelde oscillator met draaischakelprestatie en microjoule-niveau pulsenergie wordt gebruikt om de regeneratieve chirped-pulsversterker te zaaien. De versterker is in een luchtdichte behuizing geplaatst. Het werkt bij kamertemperatuur en vertoont stabiele werking bij een herhalingssnelheid van 5 kHz, met een puls-tot-pulsstabiliteit van minder dan 1%. Door gebruik te maken van een 1,5 mm dik bitaire boriumkristal, wordt de frequentie van de laseruitgang verdubbeld tot 515 nm, met een gemiddelde vermogen van 70 W, die overeenkomt met een optische-naar-optische efficiency van 70%. Deze superieure prestatie maakt het systeem een ​​aantrekkelijke pompbron voor optische parametrische chirped-pulse versterkers in het bijna infrarood en midden infrarood spectraal bereik. Het combineren van de key-key prestaties en de superieure stabiliteit van de regeneratieve versterker, vergemakkelijkt het systeem de opwekking van een breedband, CEP-stabielzaad. Het verschaffen van het zaad en de pomp van de optische parametrische chirped-pulsversterking (OPCPA) van een laserbron elimineert de vraag naar actieve temporale synchronisatie tussen deze pulsen. Dit werk bevat een gedetailleerde handleiding voor het opzetten en bedienen van een regeneratieve versterker Yb: YAG op dunne schijf, gebaseerd op gecorpuleerde pulsversterking (CPA), als pompbron voor een optische parametrische chirped-pulse versterker.

<html> De oscillator levert 350 fs, 2 uJ, 25-W pulsen bij 11 MHz herhalingsfrequentie, met een puls-tot-puls stabiliteit van 1% (rms) en balk wijzende fluctuaties van minder dan 0,6% gedurende 1 uur metingen (fig 4 ). <img alt="Figuur 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig4.jpg" /> Figuur 4 : Yb: YAG dunne schijf, Kerr-lens mode-vergrendelde oscillator. (A) Het spectrum (rood), de verkregen temporele intensiteitprofiel (blauw), en de ruimtelijke profiel (inzet) van het oscillatorpulsen. ( B ) Gemeten en opgehaald SHG-FROG spectrograaf van de oscillator. Dit cijfer is gewijzigd van Fattahi et al. , Met toestemming van referentie 21 .&gt; Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien. De zaadpulsen worden versterkt in de regeneratieve versterker tot 125 W, terwijl ze worden gepompt met een CW-vezelgekoppelde diode bij een golflengte van 940 nm bij 280 W, die overeenkomt met een optische tot optische efficiency van 47%. De puls-tot-pulsstabiliteit van de versterker is minder dan 1%, en de versterker vertoont uitstekende langetermijnstabiliteit na 10 uur continue werking. De versterkte bundel heeft een uitstekend ruimtelijk profiel, met een M 2 van 1 (M 2 x = 1,08 en M 2 y = 1,07) en een uitstekend tijdsprofiel na compressie tot 1 ps (bij FWHM) ( Figuur 5 ). <img alt="Figuur 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig5.jpg" /> Figuur 5 : Karakterisering van de regeneratieve versterkerOutput en het gain-narrowing effect. (A) De stabiliteit van de regeneratieve versterker gemiddelde vermogen na 10 uur continue werking. Inset: ( a-1 ) Normaliseerde vermogen tot zijn gemiddelde waarde in een tijdvenster van 0,5 uur; (A -2 ) Uitgangsbalkprofiel van de regeneratieve versterker. ( B ) Versterker uitgangsspectrum (groen) en de teruggetrokken tijdelijke intensiteit (blauw) van de laserimpulsen bij 100 W gemiddelde vermogen na de rastercompressor. C ) Zaadenergie versus spectrale bandbreedte (FWHM) van de versterkeruitgang en de vereiste ronde uitstapjes voor dezelfde uitgangsmiddelstroom bij 300 W pompvermogen. Dit cijfer is gewijzigd van Fattahi et al. , Met toestemming van referentie 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> 25 . Twee verschillende kristallen met de volgende parameters werden overwogen: 1) een type I, 6 mm dik lithiumtriboraat (LBO), met een fase-matching-hoek van 13,7 ° en een niet-lineaire coëfficiënt van 0,819 pm / V en 2) een Type-I, 3 mm dikke BBO met een fase-matching-hoek van 23,4 ° en een niet-lineaire coëfficiënt van 2 pm / V 26 , 27 . 1-ps, 20 mJ-pulsen bij 1030 nm en een piekintensiteit 100 GW / cm2 werden als de ingang van de simulatie. De simulatie resultaten toonden aan dat de BBO prestatie superieur was dan die van de LBO voor SHG ( Figuur 6 ). <img alt="Figuur 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig6.jpg" /> Figuur 6 : Tweede harmonische generatie. (A) Simulated SHG eneRgy voor een 6 mm dik LBO kristal en een 3 mm dik BBO kristal. ( B ) Experimentele SHG-efficiëntie versus de pompintensiteit van de invoerpomp in een 1,5 mm dik BBO-kristal met 0,5 mJ (zwart) en 20 mJ (groen) van de versterkeruitgang. ( C ) De opgehaalde spectrale intensiteit en ( d ) de groepsvertraging van XFROG metingen voor verschillende SHG efficiënties die overeenkomen met punten A, B en C in (b). Dit cijfer is gewijzigd van Fattahi et al. , Met toestemming van referentie 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

Een protocol voor de werking van een high-energy, high-power optische parametrische chirped pulsversterkerpompbron op basis van een Yb: YAG thin-disk regeneratieve versterker wordt hier weergegeven.

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

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 ...

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

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Het artikel beschrijft een procedure optische gegevenspakketten winkel met willekeurige modulatie golflengte en gegevenssnelheid. Deze pakketten zijn de basis van de moderne telecommunicatie.

Quasi-licht opslag voor Optical gegevens pakketten

De gradiënt echo geheugen is een protocol voor het opslaan van optische quantum toestanden van licht in atomaire ensembles. Quantum geheugen is een belangrijk element van een quantum repeater, die het bereik van de quantum key distribution kan uitbreiden. Schetsen we de werking van de regeling wanneer geïmplementeerd in een 3-niveau atomaire ensemble.

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

We presenteren een parametrische aandrijfmethode om een ultrakoud Fermi-gas in een gekruiste-bundel optische dipoolval af te koelen. Deze methode verwijdert selectief atomen met hoge energie uit de val door de valdiepte periodiek te moduleren met frequenties die resonant zijn met de anharmonische componenten van het vanggewricht.

Koelen van een Optisch Trapped ultrakoude Fermi Gas door Periodiek Driving

Beschrijven we de bouw van een snelle continuous-wave-gestimuleerd-Brillouin-verstrooiing (CW-SBS) spectrometer. De spectrometer heeft één-frequentie-diodelasers en een atomaire damp inkeping-filter te verwerven transmissie spectra van troebel/niet-troebel monsters met hoge spectrale resolutie bij snelheden tot 100-fold sneller dan die van bestaande CW-SBS spectrometers. Deze verbetering maakt een snelle Brillouin materiële analyse.<br...

High-Speed Continuous-wave gestimuleerd Brillouin verstrooiing Spectrometer voor materiaal analyse

Dit document stelt een methodologie van de microfabrication voor oppervlakte ion vallen, alsmede een gedetailleerde experimentele procedure voor overvullen ytterbium ionen in een omgeving met kamertemperatuur.

Experimentele methoden voor het overlappen van ionen met Microfabricated oppervlak Ion Traps

Een protocol wordt gepresenteerd voor de praktische generatie en coherente manipulatie van hoge-dimensionale frequentie-bin verstrikt foton toestanden met behulp van geïntegreerde micro-holten en standaard telecommunicatie onderdelen, respectievelijk.

Generatie en coherente controle van gepulste Quantum frequentie kammen

Hier presenteren we een protocol voor het uitvoeren van gevoelige, ruimtelijk opgelost gas spectroscopie in de regio Midden-infrarood, met behulp van ontaarde vier-Golf mengen gecombineerd met upconversion detectie.

Infrarood gedegenereerde vier-Golf mengen met Upconversion detectie voor kwantitatieve Gas detectie

Een methode wordt gepresenteerd voor het bouwen van een aangepaste lage kosten, modus-vergrendelde femtosecondelaser Fiber laser voor potentiële toepassingen in multiphoton microscopie, endoscopie, en photomedicine. Deze laser is gebouwd met behulp van commercieel verkrijgbare onderdelen en elementaire splicing technieken.

Goedkope Custom fabricage en modus-vergrendelde werking van een all-Normal-dispersie Femtosecond Fiber laser voor Multiphoton microscopie

Hier presenteren we een protocol om te beschrijven met behulp van een 1064-nm picoseconde Neodymium-gedoteerde Yttrium Aluminium Garnet (Nd:YAG) laser met een microlens-array voor de behandeling van periorbitale hyperpigmentatie.

Met behulp van een 1064-nm picoseconde neodymium-gedoteerde yttrium aluminium granaatlaser voor periorbitale hyperpigmentatie

Elastomeer PGS steigers met vasculaire gladde spiercellen gekweekt in een pulsatiele flow bioreactor kan leiden tot veelbelovende kleine diameter arteriële constructen met inheemse ECM productie in een relatief korte periode van cultuur.

Elastomeer PGS Steigers in Arterial Tissue Engineering

Leer de werking van een Yb:YAG thin-disk regeneratieve versterker voor hoogenergetische laserpulsen. Dit protocol toont de opstelling van oscillator, stretcher, versterker en compressor voor picoseconde pulsen.

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

Meer video's verkennen