$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Dikkat: Bu ekipmanı kullanmadan önce lazerlerle ilgili olan tüm güvenlik yönetmeliklerine dikkat edin. Gözleri veya cildi doğrudan veya dağınık lazer ışınlarına maruz bırakmayın. İşlem boyunca uygun lazer güvenlik gözlükleri takın.
Şekil 1 : Yb: YAG ince diskli rejeneratif yükselticinin şematik yerleşimi. ( A ) Yb: YAG ince disk Kerr-merceği mod kilitli osilatör. Osilatör 13 m çizgisel boşluğu% 13 şanzıman çıkış bağlayıcı oluşur, -3000 fs 2, 1 mm safir Kerr ortamı, ve bir bakır sabit açıklığın GDD üç yüksek dispersiyonlu aynalar. Tekrarlama oranını 5 kHz'e düşürmek için, 25 mm kalınlığında bir BBO kristali içeren bir darbe toplama aracı kullanılır. ( B ) EBM. İlk blok: nabız sedye ayarı içerenG iki antiparalel altın ızgaralar (1,740 hat / mm), burada tohum darbeleri geçici olarak yaklaşık 2 ns'ye gerilir. İkinci blok: 20 mm kalınlığında bir BBO kristali içeren Pockels hücresinin yüksek gerilimi uygulandığında, amplifikasyon için çekirdek darbesinin amplifikatör kavitesinde sınırlandığı rejeneratif amplifikatör. Üçüncü blok: darbeli kompresör, iki paralel dielektrik ızgaralar (1,740 hat / mm), burada yükseltilmiş darbeler geçici olarak 1 ps'ye kadar sıkıştırılır. Bu rakam Fattahi ve diğerleri tarafından değiştirilmiştir . , Referans izni ile 21 . Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
| Bileşen | ROC | Mesafe |
| (aa) | (Mm) |
| OC | ∞ | 0 |
| TD | -17000 | 600 |
| M 1 | -1000 | 5000 |
| BP | ∞ | 510 |
| M 2 | -1000 | 510 |
| EM | ∞ | 800 |
Tablo 1: Osilatörün boşluk tasarımı. ROC: eğrilik yarıçapı, OC: çıkış kuplörü, TD: ince disk, M: ayna, BP: Brewster plakası, EM: uç ayna.
Şekil 2 : Osilatör boşluğu tasarımı. Boşluk bileşenleri üzerinde hesaplanan mod yarıçapı. OC: çıkış kuplörü, TD: ince disk, M: ayna, BP: Brewster plaTe, EM: uç ayna. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
| Bileşen | ROC | Mesafe |
| (Mm) | (Mm) |
| EM 1 | ∞ | 0 |
| PC | ∞ | 200 |
| M 1 | -5000 | 525 |
| M 2 | 1500 | 1500 |
| TD | -2000 | 1050 |
| EM 2 | -2000 | 2350 |
Tablo 2: Rejeneratif yükselticinin boşluk tasarımı. ROC: eğrilik yarıçapı, EM: sondajRor, PC: Pockels cell, M: ayna, TD: ince disk.
Şekil 3 : Rejeneratif amplifikatör boşluğu tasarımı. Boşluk bileşenleri üzerinde hesaplanan mod yarıçapı. EM: uç ayna, PC: Pockels cell, M: ayna, TD: ince disk. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
1. Osilatör
- Osilatör için soğutma suyunu açın ( Şekil 1a ).
- Pompa diyotlarını, ince disk kafasını ve ekmek fırını soğutmak için soğutma soğutucularını açın. Her iki soğutucudaki sıcaklığı 20 ° C'ye ayarlayın.
- Pompa diyot ünitesinin güç kaynağını açın (bkz . Malzeme Tablosu No. 1) ve "OUTPUT ON / OFF "düğmesini tıklayın.
NOT: Osilatör ve rejeneratif amplifikatör oyuğunu (Tablo 1 ve Tablo 2, Şekil 2 ve Şekil 3 ) simüle etmek ve tasarlamak için bir lazer oyuk simülasyon yazılımı (bkz . Malzeme Tablosu , No. 113) 23 . - Güç kaynağındaki "akım" düğmesini, 210 W çıktıya karşılık gelen 26.2 A'ya ayarlayarak, ince diski (bkz . Malzeme Tablosu , No. 14) birleştirilmiş fiber vasıtasıyla 940 nm dalga boyunda pompalayın Osilatördeki lazerlemeyi sürekli dalga (CW) modunda başlatın.
- CW modunun çıktı spektrumunu gözlemlemek için spektrometreye bir fiber bağlayın ve uygun bir zayıflatma uyguladıktan sonra puls seçiciye yerleştirin.
- Spektrometre yazılımında "Spektrometre" sekmesini seçin ve ardından "Cihazları Yeniden Tara" yı tıklayın.
- Spektrometre adını sağ tıklayınVe "Spektrum Grafiği" ni seçin.
- "Hedefi Seç" penceresindeki "Kabul Et" düğmesini tıklayın.
- Lazer ışını engelledikten sonra, araç çubuğundaki "Mağaza Karanlık Spektrum" düğmesine tıklayın ve arka plan spektrumunu çıkarmak için "Kapsam Eksi Karanlığı" düğmesine tıklayın.
- Spektrumun gözlemlenmesi için lazer ışınının engelini kaldırın.
- Darbe seçiciden önce güç ölçerdeki CW modunun çıkış gücünü gözleyin.
- Osilatörü darbeli modda çalıştırmak ve mod kilidini başlatmak için sahne arka tarafından mekanik olarak iterek Şekil 3a) lazer kavitesindeki (bir çeviri aşamasındaki) yüksek yansıtma aynasını bozun.
NOT: Osilatör ve rejeneratif amplifikatör boşluğunda yüksek hasar eşiğine sahip yüksek yansıma aynaları kullanılmıştır (Bkz . Malzeme Tablosu No. 24 ve 28). - Darbeli m'nin spektrumunu ve çıktı gücünü gözlemleyinSırasıyla bir spektrometre ve bir güç ölçer kullanarak nabız seçiciden önce.
NOT: Osilatör çıkışı 1,030 nm'lik bir dalga boyunda 25 W ortalama güç, 11 MHz tekrarlama oranı ve 4 nm spektral bant genişliği (FWHM) içerir. Osilatör optimizasyonu gerekmiyorsa, 1.9-1.14 adımlarını atlayın. - Spektrometre tarafından ölçülen spektrumda bir CW sivrisineği görünene kadar güç kaynağı üzerindeki akımı hafifçe arttırın.
- CW yükselmesini en üst düzeye çıkarmak için mikrometre vidalarını dikey ve yatay olarak ayarlayarak osilatördeki sert diyaframı hizalayın (bkz. Şekil 1a ).
- İnce disk üzerindeki pompa kiriş profilinin tükenmesine dikkat edin.
- Disk kamera programını çalıştırın ve "mod seç" penceresinden "Siyah Beyaz" ı seçin.
- İnce disk üzerindeki ışın noktasını izlemek için araç çubuğundaki "Kamera aç" düğmesini tıklayın.
- Uç aynanın piezo doğrusal aktüatörlerini ayarlayın (Pompa kiriş profilinin ortasına hizalamak için el kumandası pedinden dikey veya yatay motor üzerindeki "+" veya "-" düğmesine basarak motorlu topuzları ayarlayın.
- CW sivrisineği yelpazede kayboluncaya kadar güç kaynağı üzerindeki akımı hafifçe azaltın.
- Elde edilen referans seviyelere benzer bir spektrum ve bir çıkış gücü elde edilinceye kadar 1.9-1.13'deki adımları tekrarlayın (ortalama gücü 25 W'da Şekil 4a'daki (kırmızı eğri) ölçülen spektruma bakın).
- Çıkış sinyali trenini gözlemlemek ve darbe-darbe istikrarını belirlemek için hızlı bir foto diyodu bir osiloskopa bağlayın ve puls toplayıcıya (uygun zayıflatma kullandıktan sonra) yerleştirin.
- Yinelenen dalga formlarını stabilize etmek ve osiloskop ekrandaki çıkış darbe trenini izlemek için osiloskop üzerindeki "tetikleyici seviyesi" düğmesini ayarlayarak uygun bir tetikleme seviyesi seçin.
- Th E "Ölçme" menüsünde puls-pals istikrarını belirlemek için "Peak to Peak Amplitude" seçin.
- Darbe toplayıcıdan önce çıkış ışın profilini gözlemleyin ve kirişle işaret eden dalgalanmaları belirleyin.
- Işın profiler yazılımını çalıştırın ve ışın profilini izlemek için araç çubuğundan "Git, yakala başla" düğmesine tıklayın.
- Araç çubuğundan "ışın dolaşımı" iletişim kutusunu açın ve ardından yeni ışın belirleme istikrar ölçümü başlatmak için "temizle" düğmesini tıklayın.
NOT: Kirişteki dalgalanmalar veya bozulmuş kiriş profili (optik hasar, kiriş kırpma vb. Neden olur ) sistem kararlılığını bozabilir.
- İkinci harmonik üretimi (SHG-FROG) 21 , 24'e dayanan frekans özümlü optik kapılama kullanarak darbe süresini ölçün.
2. Nabız Seçici ve Nabız Sedye
İçerik "> NOT: Dikkat, darbe toplama cihazına yüksek gerilim uygulamadan önce tüm ilgili elektrik güvenlik yönetmeliklerine dikkat edin .. Uygun yüksek voltaj izolasyonunu kullanın Bu bölümü devam ettirmeden önce diyagnozu ışın yolundan kesin. Ve ayarı gerekli değildir, adımlar 2.1, 2.3-2.6, 2.8-2.9 ve 2.11'i atlayın.
- Nabız seçici kurulumundan önce osilatörden gelen çıkış demetini nabız seçici ünite ( Madde 5 ve 7'ye bakınız) ve 25 mm kalınlığında beta baryum borat (BBO) kristali ile hizalamak için iki aynayı kullanın (bkz. Malzeme Tablosu No. 12) kızıl ötesi görüntüleyici ve lazer görüntüleme kartı yardımıyla ( Şekil 1a ).
- Osilatör bilgisayarda nabız seçici programını çalıştırın.
- Osiloskop üzerindeki puls seçicinin ve osilatörün puls çizgisinin anahtarlama sinyalini izleyin (adım 1.15'e bakın), hızlı bir foto yardımıylaodiode.
- Darbe toplama programında, "gecikme parametresini tanımla" iletişim kutusundaki gecikme süresini (gecikme A) ayarlayın ve sinyal değiştirme sinyalini ve puls seçici kristalindeki darbe trenini senkronize edin.
- Darbe treninden bir darbe seçmek için "gecikme parametrelerini tanımla" diyalog kutusunda geçiş süresi penceresini (gecikme B) ayarlayın.
- Her 5 kHz'de bir darbe almak için "gecikme parametrelerini tanımla" iletişim kutusundan dahili tetikleme zamanı (engelleme) değerini 200 μs olarak ayarlayın.
- Kristale yüksek voltaj uygulamak için puls seçici sürücünün güç kaynağını "açık" a çevirerek osilatörün tekrarlama oranını 11 MHz'den 5 kHz'e düşürün.
- Nabız seçiciden sonra bir ince film polarizörünü (TFP) ( Malzeme Tablosu , No. 31'e bakın) kullanarak darbe trenindeki alınan darbeleri seçin ve kalan darbeleri bir kiriş dökümüne atın.
- Seçilen pulsların kontrastını yarım dalga plakasını (seE Malzeme Tablosu No. 32) puls seçiciden önce.
- Çekilen darbeleri sedye tertibatından geçirerek pulsları 2 ns'lik bir sürede gerdirmek için lazer darbesinin pik gücünü azaltın (bkz. Şekil 1a -b ).
- Gerekirse, seçilen darbeleri sedye tertibatıyla hizalamak için puls seçici kurulumundan sonra iki aynayı kullanın.
NOT: Sedye, büyütme işlemi sırasında optiğe zarar vermemek için darbeleri 2 ns uzatmak için 1,740 hat / mm hat yoğunluğuna sahip iki adet antiparalel altın ızgaraya sahiptir (bkz . Malzeme Tablosu , No. 20 ve 21) Rejeneratif amplifikatörde yüksek pik yoğunluğundan dolayı. Bu darbeler, bir sonraki bölümde ( Şekil 1b , üstte) açıklandığı gibi rejeneratif amplifikatörü tohumlamak için kullanılır.
3. Şebeke Geri Besleme Amfisi
Dikkat; Herkesin farkında olmakPockels hücresine yüksek voltaj uygulamadan önce ilgili elektrik güvenlik yönetmeliklerine uyun. Uygun yüksek gerilim yalıtımı kullanın. Bu bölümü devam ettirmeden önce diyagnostikleri ışın yolundan çıkartın. Tohum darbeleri Yb: YAG ince disk Kerr-merceği mod kilitli osilatörden sağlanır. Fiber amplifikatörleri gibi amplifikatörü tohumlamak için başka tohum stratejileri de kullanılabilir.
- Rejeneratif amplifikatörün soğutma suyunu açın ( Şekil 1b , orta).
- Pompa diyotlarını, ince diski, lazer kafasını ve Pockels hücresini soğutmak için soğutma soğutucularını açın. Soğutucuların sıcaklığını 28 ° C, 17 ° C ve 18 ° C'ye ayarlayın ve ardından kilitleme sistemini etkinleştirin.
NOT: Yanlış hizalanmış tohum ışını amplifikatörün kararlılığını bozabilir. Rejeneratif amplifikatörü hizalamak gerekmiyorsa, 3.3-3.13 ve 3.25 adımlarını atlayın. - Pompa diyot ünitesinin gç beslemesini açın (bkz . Materi TablosuAls, No. 2) ve daha sonra "OUTPUT ON / OFF" düğmesine tıklayın.
- Güç kaynağındaki "akım" düğmesini eşiğe ayarlayarak, ince diski, birleştirilmiş fiber vasıtasıyla 940 nm'lik bir dalga boyunda pompalayın.
- Disk kamera kullanarak disk üzerindeki pompa kiriş profiline dikkat edin (bkz. Adım 1.11) ve kamera programındaki kirişin konumunu işaretlemek için disk fotoğraf makinesi programındaki "Çiz" menüsünde "Daire Geometrisi" ni seçin.
- Güç kaynağı akımını sıfıra indirin ve ardından "ÇIKIŞ AÇMA / KAPAMA" düğmesine tıklayın. Pompa diyot ünitesinin güç kaynağını kapatın.
- Rejeneratif amplifikatördeki çıkış demetini, sedye (çekirdek darbelerinden) ile rejeneratif amplifikatördeki bağlanma optiği boyunca hizalamak için (Pockels hücresinin arkasında) ilk-uç aynaya ulaşmak için rejeneratif amplifikatörden önce iki ayn kullanın. Bunun için kiriş profil oluşturucuyu, kızılötesi görüntüleyiciyi ve lazer görüntüleme kartını kullanın.
- Kuvvet çevirerek amplifikatör boşluğunu kapatın(Bkz . Malzeme Tablosu , No. 33), Pockels hücresinin arkasında, boşluk içindeki lazer ışını elimine edilir.
- Çıkışı bağlamayı hizalamak için el kumandası pedinden dikey veya yatay motordaki (sürücü 1) "+" veya "-" düğmesine basarak ilk uç aynasının motorlu düğmelerini ayarlayın.
- Çukurluk dalga plakasını (Pockels hücresinin arkasında) oyuk içerisindeki maksimum lazer ışın yoğunluğuna erişene kadar çevirerek amplifikatör boşluğunu açın. Geri yansıyan ışını ikinci uç aynadan engelleyin.
- Disk kamera programındaki çekirdek darbelerinin kiriş profilini izleyin ve ince diskin önce boşluk aynalardan birinin düğmelerini ayarlayarak kirişi işaretli konum ile örtüşün.
- Geri yansıyan ışının engelini kaldırın ve disk kamera programındaki yerini izleyin.
- Dikey veya yatay için "+" veya "-" düğmesine basarak ikinci uç ayna motorlu düğmeleri ayarlayınIşaretli konum ile arka yansıma örtüşmesi için el kumandası pedinde bulunan motor (sürücü 2).
- Pockels hücre bilgisayarından, Pockels hücre programını çalıştırın.
NOT: Pockels hücresi ayarı gerekli değilse, 3.15-3.18 adımlarını atlayın. - Hızlı bir fotodiyot yardımı ile Pokels hücresinin anahtarlama sinyalini ( Malzeme Tablosu No. 6 ve 8'e bakın) ve osiloskopdaki tohum pulsularını izleyin (bkz. Adım 1.15) ( Şekil 1b , orta).
- Pockels hücresi programında, Pockels hücresinin geçişini ve Pockels hücre kristalindeki çekirdek darbelerini senkronize etmek için "gecikme parametrelerini tanımla" gecikme süresini (gecikme A) ayarlayın.
- Darbe zaman çizelgesini (gecikme B), "gecikme parametrelerini tanımla" diyalog kutusundan ayarlayarak, rejeneratif yükselticinin boşluğundaki bir darbeyi pulsun 87 gidiş dönüşüne karşılık gelen 4 μs olarak sınırlayın.
- Dahili triggeni ayarlaOranı, "gecikme parametrelerini tanımla" iletişim kutusundan "200 μs" ye ayarlayarak, hızı her 5 kHz'de bir darbeye sınırlandırın.
- Kristal üzerine yüksek voltaj uygulamak için Pockels hücre sürücüsünün güç kaynağını açın.
- Pompa diyot ünitesinin güç kaynağını açın ve "OUTPUT ON / OFF" düğmesine tıklayın.
- Rejeneratif amplifikatördeki tohum darbelerini yükseltmek için güç kaynağındaki "akım" düğmesini 280 W'ya karşılık gelen 57.7 A'a ayarlayarak ince diski pompalayın.
NOT: Güçlendirilmiş ışın, bir Faraday rotatorunun (bkz . Malzeme Tablosu No. 19) ve bir TFP kombinasyonu ile tohum demetinden ayrılmıştır. Yb: YAG osilatörü, bir izolatör ile güçlendirilmiş kirişin geri yansımasından korunmaktadır (bkz . Malzeme Tablosu No. 18).
NOT: Pockels hücresinin ve pompa diyot ünitesinin çalışmasını Q-anahtarlama ile optiğe zarar vermemek için yukarıda belirtilen sırada tutun. - Kompresörden önce spektrum ve çıkış gücünü izleyin (bkz. Adımlar 1.5 ve 1.6).
NOT: Amplifikatör çıkışı 1.030 nm'lik bir dalga boyunda 125 W ortalama güç, 5 kHz'lik tekrarlama hızı ve 1 nm'lik bir spektral bant genişliği (FWHM) içerir. - Osiloskop ekrandaki kompresörden önce çıkış darbe trenini gözlemleyin ve hızlı bir fotodiyot yardımıyla darbe-darbeli kararlılığı belirleyin (bkz. Adım 1.15).
- Kompresörden önce çıkış demeti profiline dikkat edin ve kirişle işaret eden dalgalanmaları belirleyin (adım 1.16'ya bakın).
- Gerekirse, rejeneratif amplifikatörün çalışmasını iyileştirmek için elle kumanda pedinden dikey veya yatay motor (sürücü 2) üzerindeki "+" veya "-" düğmesini iterek ikinci uç aynasının motorlu düğmelerini ince ayarlayın.
- Kazanç daraltma etkisini karakterize edin.
- Tohum enerjisini nötr ile ayarlayarak farklı tohum enerji seviyeleri için yükseltmeyi düşününL yoğunluk filtreleri.
- 300 W'lık sabit pompa gücü için en yüksek çıkış gücünü elde etmek için gidiş dönüş sayısını değiştirin.
- Her vaka için çıktı spektrumuna dikkat edin.
4. Darbeli Kompresör, Işın Hizalama ve Stabilizasyon Sistemi
NOT: Bu bölüme geçmeden önce diyagnozu ışın yolundan çıkartın. Kompresörü ve kiriş sabitleyici üniteyi hizalamak gerekmiyorsa, 4.3 ve 4.6 numaralı adımları atlayın.
- Motor kumandasındaki A (sürücü 5) üzerindeki "+" veya "-" butonuna basarak amplifikatör çıkışının bir kaç wattını göndermek suretiyle (çıkış yolunda) motorun dönen mil yatağını çevirin ( Şekil 1b , alt).
- Güçlendirilmiş kirişi kompresör kurulumuna geçirerek lazer darbesini 1 ps'a kadar sıkıştırın.
- Rejeneratif amplifikatör kurulumundan sonra amplifikasyonu hizalamak için iki aynayı kullanınD pulsunu kompresör kurulumundan geçirir.
NOT: Kompresör 1,740 hat / mm hat yoğunluğu ile iki paralel dielektrik ızgaralar içerir (bkz . Malzeme Tablosu No. 22 ve 23). - Işın demiri dengeleyici biriminin güç kaynağını açın (bkz . Malzeme Tablosu , No. 98). Kiriş dengeleyici bilgisayarda kiriş dengeleyici programını çalıştırın.
- Kompanzatördeki ilk ızgaradan sıfır derece kırınımını ışın stabilizatörü dedektörlerine hizalamak için ışın stabilizatörünün detektör kurulumundan önce iki aynayı kullanın.
- Kompresörden sonra kirişin kaymasını önlemek için lazer ışını kilitlemek için kiriş dengeleyici programındaki "regülasyon" düğmesine basın. Amplifikatörün tam çıkış gücünü kompresörden geçirmek için motorlu yarım dalga plakasını tekrar çevirin. Işın demiri dengeleyici dedektörlerinin kazancını nötr yoğunluk filtresi yardımıyla ayarlayın.
- Sıkıştırılmış p'nin zaman süresini karakterize edinSHG-FROG 21 , 24 kullanarak ülser.
5. OPCPA Sisteminin Pompa Kaynağı
NOT: Bu bölüme geçmeden önce diyagnozu ışın yolundan çıkartın.
- OPCPA bilgisayarından kiriş profiler programını çalıştırın.
- Collimate 80 GW / cm2 tepe şiddetine ulaşmak için uygun bir teleskop kullanılarak, kompresör sonra lazer ışını boyutunu ayarlamak ve. Kiriş profilerini, kızılötesi görüntüleyiciyi ve lazer görüntüleme kartını kullanın.
NOT: Optik Bilim İçin Simülasyon Sistemi (SISYFOS) kodu 25 üzerinde yapılan simülasyonun sonuçlarına dayanarak SHG için 1.5 mm kalınlığında bir BBO kristali seçilmiştir. - 515 nm'de ikinci harmonik (SH) üretmek için temel kirişi (1,030 nm) doğrusal olmayan bir kristale (1.5 mm kalınlığında BBO; Malzeme Tablosu No. 54'e bakın) yönlendirin.
- SH kirişini açılmadan ayırın45 o bir harmonik ayırıcı yerleştirerek temel kiriş rted kristal sonra (Malzeme, No. 56 Tablo).
NOT: Dönüşüm yapılmamış temel kiriş üzerinden iletilirken SH kirişi harmonik ayırıcıdan yansır. - SH'nin en yüksek dönüştürme verimliliğine (70%, 70 W'a karşılık gelir) ulaşmak için kristal montaj parçasını ayarlayarak SH'nin faz eşleştirme açısını kesin olarak optimize edin.
- SH'nin ve güç metre üzerindeki dönüştürülmemiş temel kirişlerin gücüne dikkat edin (bkz. Adım 1.6).
- SH ve dönüştürülmemiş temel kirişlerin Gauss kiriş profilini gözlemleyin (adım 1.16'ya bakın).
- Karşılıklı frekans özümlü optik geçitleme (XFROG) 21 , 24 kullanarak SH darbelerinin zamansal şeklini karakterize edin.
