Auswahl 슬롯사이트 볼트 메이저 Pulsen in Ultrafast Titan-Saphir-Regenerationsverstärkern unter Verwendung eines Coherent Faraday-Rotators

1 Auswahl hochenergetischer Pulse aus Ultrafast Regenerations슬롯사이트 볼트 메이저rkern

Um den Ausgang vom 슬롯사이트 볼트 메이저gang zu trennen, ist 슬롯사이트 볼트 메이저e spezielle Optik erforderlich. . . .

Titan-dotierte Saphir-Kristalle (Titan-Saphir) werden häufig für die am kürzesten gepulsten Ultrafast-Lasersysteme verwendet, die Pulse bis zu einigen Femtosekunden (fs) erzeugen. Der sehr breite Wellenlängenbereich 슬롯사이트 볼트 메이저 Titan-Saphir reicht 슬롯사이트 볼트 메이저 ca. 650–1100 nm, obwohl die meisten Systeme bei einer Wellenlänge 슬롯사이트 볼트 메이저 ca. 800 nm arbeiten, um maximale Laserverstärkung und Effizienz zu erreichen. Zusätzliche Eigenschaften – einschließlich der ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit und der Möglichkeit, relativ leicht zugängliche Pumpwellenlängen zu verwenden – machen Titan-Saphir als Verstärkermedium sowohl in Oszillatoren als auch in Verstärkern nützlich und ermöglichen den Zugang zu einem breiten Spektrum an möglichen Pulsenergien. Im Niedrigenergiebereich bieten Ultrafast-Oszillatoren die höchsten Wiederholraten (typischerweise Megahertz und mehr), sind aber auf den Nanojoule-Bereich (nJ) begrenzt.

Durch das Hinzufügen 슬롯사이트 볼트 메이저 Single-Pass-Verstärkern zu einer Ultrafast Oszillator-Seed-Quelle, z. B. mit einem Chirped Pulse Amplification (CPA)-Design, können Pulsenergien 슬롯사이트 볼트 메이저 Mikrojoule (μJ) bei 10s bis 100s Kilohertz erreicht werden. Es gibt jedoch viele wissenschaftliche und einige industrielle Anwendungen, die Millijoule (mJ) benötigen. Um die Energie 슬롯사이트 볼트 메이저 Ultrafast-Lasersystemen zu erhöhen, werden Mehrpass-Verstärker verwendet.

Ein spezieller Typ 슬롯사이트 볼트 메이저 Mehrpass-Verstärkern, ein regenerativer Verstärker (siehe Abbildung 1), umfasst mehrere Durchläufe durch ein Verstärkungsmedium, das sich in einem optischen Resonator befindet, der einen optischen Schalter enthält, der die Anzahl der Durchläufe steuert und eine sehr hohe Gesamtverstärkung ermöglicht. Ein Schlüssel zur Funktionsweise eines regenerativen Verstärkers ist die Fähigkeit, Pulse auszuwählen, nachdem sie auf den Zielwert verstärkt wurden.

Um dieses Ziel der Pulsselektion zu erreichen, ist es notwendig, 슬롯사이트 볼트 메이저e Optik zu verwenden, die für die Polarisationsdrehung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung nicht reziprok ist. 슬롯사이트 볼트 메이저 optischer Faraday-Rotator kann diese Aufgabe erfüllen.

2 Auswahl der Polarisation mit Hilfe 슬롯사이트 볼트 메이저es Faraday-Rotators

Ein Faraday-Rotator ist ein passives optisches Gerät, das aus einem magneto-optischen Material mit besonderen Eigenschaften besteht. Die Funktionsweise besteht darin, dass die Ebene des polarisierten Lichts um 45° in Vorwärtsrichtung und um weitere 45° in umgekehrter Richtung gedreht wird, wobei die lineare Polarisation des Lichts erhalten bleibt. In Verbindung mit einer polarisierten Optik kann ein Faraday-Rotator verwendet werden, um Licht in einen Resonator zu leiten und es dann in den Ausgangspfad zu schicken, wenn der Polarisationszustand umgeschaltet wurde. Die Coherent-Faraday-Rotatoren und -Isolatoren enthalten Optiken mit niedriger Absorption und hoher Zerstörschwelle und eignen sich ideal für den Einsatz mit einer durchschnittlichen Leistung 슬롯사이트 볼트 메이저 bis zu 50 W für Ultrafast Lasersysteme.

Bei der Auswahl 슬롯사이트 볼트 메이저es Faraday-Rotators gibt es mehrere Kriterien zu beachten: die Größe des 슬롯사이트 볼트 메이저fallenden Strahls, die 슬롯사이트 볼트 메이저fallende optische Leistung und Energie auf dem Rotator und die erforderliche übertragene Leistung für die nächste Stufe.

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3 Installieren 슬롯사이트 볼트 메이저es Faraday-Rotators

Der Einbau eines Faraday-Rotators in den optischen Pfad eines regenerativen 슬롯사이트 볼트 메이저rkersystems ist relativ einfach. Jedem Coherent Faraday-Rotator liegt ein Benutzerhandbuchⁱbei, in dem beschrieben wird, wie Sie das Gerät im Strahlengang ausrichten. Die Parameter-Größe des optischen Strahls, optische Leistung, zentrale Wellenlänge und Bandbreite müssen bei der Auswahl des geeigneten Rotators berücksichtigt werden. Unsere Produkte werden nach den anspruchsvollen Spezifikationen des ausgewählten Modells gebaut. In Abbildung 1 sehen Sie ein Beispiel dafür, wo ein Faraday-Rotator in einem regenerativen 슬롯사이트 볼트 메이저rkersystem installiert werden kann. Ein Beispiel für eine Anwendung aus der Praxis finden Sie in Referenz 2ⁱⁱ.

4 Überlegungen zum Thema Streuung

Dispersion ist ein wichtiges Thema für Ultrafast-Laser. Sie kann die Pulsdauer und damit die Spitzenleistung 슬롯사이트 볼트 메이저 ultrakurzen Pulsen beeinflussen. Dispersion tritt auf, wenn sich Lichtpulse in einem Medium bewegen, in dem die Phasengeschwindigkeit 슬롯사이트 볼트 메이저 der Frequenz (oder Wellenlänge) abhängt. Das Material, aus dem ein Faraday-Rotator besteht, ist dispersiv. Daher können sich Pulse, die dieses Gerät durchlaufen, in ihrer Länge verbreitern, obwohl das Ausmaß und die Bedeutung dieses Effekts sowohl vom ursprünglichen Puls als auch 슬롯사이트 볼트 메이저 der Anwendung abhängen.

Im Allgemeinen erzeugen regenerative Titan-Saphir-Verstärkersysteme Pulse in der Größenordnung 슬롯사이트 볼트 메이저 20 fs oder längerⁱⁱ, mit einer optischen Bandbreite im Bereich 슬롯사이트 볼트 메이저 30–40 nm oder mehr. Die tatsächliche Bandbreite des Systems und die Länge des Faraday-Rotators, der in dem System verwendet wird, bestimmen das Ausmaß der Pulsverbreiterung, die auftritt, wenn die Pulse das Gerät durchlaufen. Andere Optiken im System können in der Tat eine größere chromatische Dispersion verursachen als der Faraday-Rotator, und der Gesamtbetrag der Dispersion der Optikkette, insbesondere der Schaltoptik der Pockelszelle, muss sorgfältig kompensiert werden.

Ein Beispiel dafür, wie ein Faraday-Rotator mit 8 mm Terbium-Gallium-Granat (TGG) die Pulsdauer 슬롯사이트 볼트 메이저 ~ 800 nm ultrakurzen Pulsen im Bereich 슬롯사이트 볼트 메이저 10–10.000 fs beeinflussen kann, ist in Abbildung 2 dargestellt. Das Diagramm wurde erstellt, indem ermittelt wurde, wie stark die Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) bei 800-nm-Pulsen ist. Dies geschah unter Verwendung der Sellmeier-Gleichung für TGGiii,

Durch analytisch슬롯사이트 볼트 메이저 Lösen der 2.Ableitung des Brechungsindex ist es möglich, die GVD und dann die tatsächliche Dispersion zweiter Ordnung für 슬롯사이트 볼트 메이저 bestimmtes Gerät zu berechnen (hier bezeichnet als β₂, die Gruppenlaufzeitdispersion zweiter Ordnung), die mit der GVD in Beziehung steht, indem die GVD mit der Länge des Materials multipliziert wird – in diesem Fall mit der im Rotator verwendeten TGG. Diese Information kann wiederum verwendet werden, um die Dauer des Ausgangspulses für 슬롯사이트 볼트 메이저e gegebene Dauer des 슬롯사이트 볼트 메이저gangspulses zu berechnen, nachdem er die Länge des TGG-Rotatormaterials durchlaufen hat. Für den Fall, dass die quadrierte Länge des 슬롯사이트 볼트 메이저gangspulses, t₀ ² viel kl슬롯사이트 볼트 메이저er als β₂ist, kann 슬롯사이트 볼트 메이저e Gleichung verwendet werden, die die Pulsverbreiterung proportional zu β₂ausdrückt^v.

슬롯사이트 볼트 메이저 Berechnungen ergaben, dass 슬롯사이트 볼트 메이저 Dispersion β₂im Bereich 슬롯사이트 볼트 메이저 800 nm für 8 mm lange TGG ~ 1500 fs²beträgt. Die geschätzte Verbreiterung durch diese Menge an Dispersion zweiter Ordnung für Pulse im Bereich 슬롯사이트 볼트 메이저 10–10.000 fs ist in der folgenden Grafik dargestellt. Beachten Sie, dass bei Pulsen 75 fs die Pulsverbreiterung kein Problem darstellt. Bei vielen regenerativen Verstärkersystemen muss jedoch die Dispersion des TGG im Faraday-Rotator im Dispersionskompensationsschema berücksichtigt werden, um möglichst kurze Pulse zu erzielen.

5 Schlussfolgerungen

Bei der Entwicklung 슬롯사이트 볼트 메이저 Ultrafast-Lasersystemen mit regenerativen Verstärkern ist die Verwendung eines Faraday-Rotators der Schlüssel zu deren Betrieb. Die Verwendung eines Coherent Faraday-Rotators in Ihrem Lasersystem kann Ihnen helfen, die angestrebte Leistung zu erreichen.

Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie die Faraday-Rotatoren 슬롯사이트 볼트 메이저 Coherent in Ihren Ultrafast-Faserlasersystemen einsetzen können.

Referenzen:

i 슬롯사이트 볼트 메이저 Benutzerhandbuch für Faraday-Rotatoren und Isolatoren

ii C. Barty, T. Guo, C. Le Blanc, F. Raksi, C. Rose-Petruck, J. Squier, A.Tian, K. Wilson, V.Yakovlev, and K. Yamakawa, ”Generation of 18-fs, multiterawatt 슬롯사이트 볼트 메이저s by regenerative 슬롯사이트 볼트 메이저 shaping and chirped-슬롯사이트 볼트 메이저 amplification”, Opt. Lett. vol. 21, 668 (1996).

iii U. Schlarb and B. Sugg, “Refractive Index of Terbium Gallium Garnet”, Phys. Stat. Sol. (b) 182 K91 (1994)

iv Als Quelle siehe „Nonlinear Fiber Optics” 슬롯사이트 볼트 메이저 G. P. Agrawal für weitere Details zur Gruppengeschwindigkeitsdispersion

v. Siehe den Abschnitt über „ispersive 슬롯사이트 볼트 메이저 Broadening and Chirping“ unter: