20 mJ, 1 ps Yb: YAG İnce Diskli Şarj Edici Amplifikatör

Bu protokolün genel amacı, sigorta çevrimli optik parametrik cıvıl cıvıl darbe amplifikatörleri için bir ön uç olarak yüksek enerjili, yüksek güçlü, Yb:Yag ince disk rejeneratif amplifikatörün tasarımını ve çalışmasını göstermektir. Optik parametrik cıvıl cıvıl darbe amplifikatörleri ile birlikte Ytterbium YAG ince disk lazerleri veya üçüncü nesil femtosaniye teknolojisi olarak adlandırılan, bize aynı anda yüksek enerji ve ortalama güçte birkaç döngülü darbeye alt döngü üretme şansı verir. Bu filmde tartışılan lazer sisteminin ana avantajı, pikosaniyeler kadar kısa lazer darbeleri için aynı anda ortalama güç ve büyük güç yeteneğidir.

Bu lazer, birkaç döngülü lazer için bir pompa görevi görebilse de, ultraviyole ila orta kızılötesi geniş ayarlanabilir lazerler gibi diğer sistemlerin ön ucu olarak da kullanılabilir. Bu tezgahlar, deney düzeneğinin farklı aşamalarını tutar. Aşamalar en iyi şematik kullanılarak anlaşılır.

Osilatör, sedye, rejeneratif amplifikatör ve kompresör aşamalarının etiketine dikkat edin. İlk önce osilatör aşamasına odaklanın. 13 metrelik doğrusal boşluğu, safir cur ortamı olarak bakır sert bir açıklığa ve% 13 iletim çıkış kuplörüne sahiptir.

Ayna sistemi, üç yüksek dağılımlı ayna ve negatif eğrilik yarıçapına sahip iki ayna içerir. Osilatörü, iterbiyum katkılı itriyum alüminyum granat ince disk amplifikatörüne bağlı fiber bağlantılı diyotlar aracılığıyla pompalayın. Çıkış kuplöründen sonra, bir baryum bor oksit kristali, darbe gerdirme aşaması için bir darbe seçici görevi görür.

Nabız sedyesi, tohum darbelerini geçici olarak yaklaşık iki nanosaniyeye kadar uzatır. Darbe daha sonra rejeneratif amplifikatör aşamasına girer. Orada, tohum darbesi amplifikatör boşluğunda tutulur.

Boşluk, bir baryum bor oksit kristali ile yüksek voltajlı bir Pockels hücresine sahiptir. Rejeneratif amplifikatör, fiber bağlı diyotlar tarafından pompalanan başka bir iterbiyum katkılı itriyum alüminyum granat ince disk kullanır. Son aşama, yükseltilmiş darbelerin bir pikosaniyeye sıkıştırıldığı bir darbe kompresörü aşamasıdır.

Sistem genelinde pompa diyotlarının, ince disk kafalarının ve ekmek tahtasının onları serin tutmak için soğutuculara ihtiyaç duyduğunu unutmayın. Sistem için su soğutmasını başlatarak başlayın. Osilatör bileşenleri için su akışını ve soğutma soğutucularını açın.

Chiller kontrolünden pompa diyot güç kaynağına geçin ve açın. Ardından, pompa diyot çıkışını açın. Sürekli dalga modunda ince diski 940 nanometrede pompalamak için akımı ayarlayın.

Bu noktada, darbe seçiciden önce çıkış spektrumunu gözlemlemek için düzenleme yapın. Fiberi bir spektrometreye bağlayın ve ışın yoluna yerleştirin. Spektrumun merkezi 1030 nanometredir.

Spektrumu gözlemledikten sonra, fiberi aynı yerde bir güç ölçer ile değiştirin. Sürekli dalga modunun çıkış gücünü gözlemleyin. Ardından, darbeli mod çalışmasına ve mod kilitlemeye geçin.

Çeviri aşamasında olan osilatör aynasında çalışın. Sahneyi arkadan mekanik olarak iterek aynayı bozun. Bir kez daha, darbeli mod başlatıldıktan sonra darbe seçiciden önce çıkış spektrumunu gözlemleyin.

Spektrumun merkezi, yaklaşık dört nanometre bant genişliğine sahip 1030 nanometredir. Ardından, bir kez daha çıkış gücünü gözlemleyin. Şimdi bir osiloskop ile çıkış darbeli araziyi gözlemlemek için düzenlemeler yapın.

Hızlı fotodiyotu uygun zayıflama ile osiloskopa bağlayın. Daha önce olduğu gibi, ölçümü nabız seçiciden önce gerçekleştirin. Fotodiyotu ışın yoluna yerleştirin.

Osiloskop üzerinde, tekrar eden dalga formlarını stabilize etmek ve çıkış darbeli trenin gözlemlenmesine izin vermek için tetik seviye düğmesini ayarlayın. Nabızdan nabız stabilitesini bulmak için bu gözlemden tepeden tepeye genliği kullanın. Bundan sonra, ışın yolundaki fotodiyotu bir ışın profilleyici ile değiştirin.

Kiriş profilini görüntülemek ve ışın işaretleme kararlılığı ölçümleri yapmak için ışın profilleyici yazılımını kullanın. Önce yazılımını yapılandırarak darbe seçici ile çalışmaya devam edin. Oradan elektroniğe geçin.

Tekrarlama oranını elde etmek için darbe seçici kristaline giden yüksek voltajı açın. Darbe seçiciden sonra, darbeleri seçmek için ince bir film polarizör kullanın. Bu tohum darbeleri ızgara sedyesinden geçer ve daha sonra rejeneratif amplifikasyona tabi tutulur.

Rejeneratif amplifikatörü soğutma sistemini başlatarak hazırlayın. Soğutma suyunu açın ve lazer kafası ve Pockels hücresi için soğutucuları ayarlayın. Pockels hücre bilgisayarında, Pockels hücre yazılımını başlatın.

Pockels hücre sürücüsünün güç kaynağına gidin ve açın. Ardından pompa-diyot ünitesinin güç kaynağını açın ve diyot çıkışını başlatın. Tohum darbelerini yükseltmek için güç kaynağından gelen akımı ayarlayın.

Ardından, çıkışı gözlemlemek için kompresör aşamasından önce bir konum seçin. Rejeneratif amplifikatörün spektrumunu gözlemlemek için bir spektrum analizörü ve fiber kullanın. İşiniz bittiğinde, güç ölçerden gelen çıkış gücünü okuyun.

Kompresör aşamasından önce bu noktada güç okumasına dikkat edin. Spektrum analizörünü bir osiloskopa bağlı hızlı bir fotodiyot ile değiştirin. Osiloskop ekranında nabız trenini gözlemleyin ve ardından nabız stabilitesini belirleyin.

Hızlı fotodiyotu bir ışın profilleyici ile değiştirdikten sonra, çıkış ışın profilini gözlemleyin ve ışın işaretleme dalgalanmalarını ölçün. Amplifikasyondan sonra, çıkış darbelerini kompresör aşamasından gönderin. Burada bu, motorlu bir dönüş montajına sahip yarım dalgalı bir plaka ile yapılır.

Birkaç Watt lazer gücünün geçmesine izin vermek için montajın kontrollerini ayarlayın. Yolun bir sonraki adımında, yerinde ve hizalanmış bir ışın dengeleyici bulundurun. Sabitleyici açıkken, lazer ışınını kilitlemek ve ışın kaymasını önlemek için yazılımını kullanın.

Şimdi, yarım dalga plakasına dönün ve tam amplifikatör çıkışına izin verin. Darbeler, onları bir pikosaniyeye sıkıştıran kompresör aşamasına gider. Son optik elemanlar bu şemada temsil edilmektedir.

Kompresör aşamasından sonra, ışını parametrik cıvıl cıvıl nabız amplifikasyonu için hazırlayın. Bankta, ışın boyutunu sütunlamak ve ayarlamak için bir teleskop kullanın. Bir kiriş profilleyiciden kiriş üzerinde geri besleme elde edin.

İkinci harmoniği oluşturmak için temel ışını doğrusal olmayan bir kristalden geçirin. İkinci harmonik ışını temel ışından ayırmak için 45 derecede bir harmonik ayırıcıya sahip olun. İkinci harmonik ışının Gauss ışın profillerini ve dönüştürülmemiş temel ışının profilini gözlemlemek için ışın profilleyiciyi kullanın.

Bu, rejeneratif amplifikatörün çıkış ışını profilidir. Tohum bakliyatları, 280 Watt sürekli dalgada pompalanırken 125 Watt'a yükseltilir. Zamanın bir fonksiyonu olarak rejeneratif amplifikatörün güç çıkışının bir grafiği, %45'lik bir optik verimlilikte çalışırken sistemin kararlılığını gösterirBurada, amplifikatör spektrumu yeşil renkle çizilir ve grafiğin üst kısmı boyunca yatay eksene atıfta bulunulur.

Yarı maksimumda bir pikosaniye tam genişliğe sıkıştırıldıktan sonra alınan zamansal yoğunluk, alt yatay eksen kullanılarak mavi renkle çizilir. Bu iki eğri, 1,5 milimetre kalınlığındaki bir baryum bor oksit kristalinde giriş pompası tepe yoğunluğuna karşı deneysel ikinci harmonik üretim verimliliğini verir. Siyah eğri, 0.5 milijoule amplifikatör çıkışı içindir.

Yeşil eğri, 20 milijul amplifikatör çıkışı içindir. A, B ve C olarak etiketlenen noktalar, farklı tepe yoğunluklarında farklı ikinci harmonik üretim verimliliklerini etiketler. Etiketlenmiş her değer için alınan spektral yoğunluk grafikleri aşağıda verilmiştir.

A kırmızı, B turuncu ve C mavi olarak çizilir. Bu lazer, geniş bantlı bir optik parametrik amplifikatör veya yüksek harmonik bir üretim sistemi ile birleştirildiğinde, daha yüksek enerji ve ortalama güçte attosaniye darbeleri veya femtosaniye darbeleri üretmemizi sağlar. Bu parametreler, araştırmacıların, örneğin hızlı zaman ölçeklerinde ışıkla çalışan elektronikleri keşfetmeleri için yeni bir çağ açıyor.

Bu videoyu izledikten sonra, yüksek güçlü, yüksek enerjili iterbiyum: YAG ince disk lazerin nasıl tasarlandığını ve çalıştırıldığını iyi anlamış olmalısınız. Yüksek enerjili, yüksek güçlü lazerlerle çalışmanın son derece tehlikeli ve toza karşı hassas olabileceğini unutmayın. Bu nedenle, bu lazeri çalıştırırken her zaman koruyucu gözlük ve temiz oda önlüğü gibi önlemler kullanılmalıdır.