Progettazione del percorso ottico del laser a blocco di modo da 66 femtosecondi

Progettazione del percorso ottico del laser a 66 femtosecondilaser a blocco di modalità
Questo laser a blocco di modo da 66 femtosecondi è un laser a fibra drogata con ittrio a cavità lineare, a mantenimento di polarizzazione, con sfasatore non reciproco. Raggiunge il blocco di modo alla frequenza fondamentale di 147 MHz. Regolando la distanza tra i reticoli, si ottengono una larghezza spettrale di 39,8 nm e una durata dell'impulso di 66 fs dopo compressione esterna. Ad alta potenza di pompaggio, si ottiene il blocco di modo armonico di secondo e terzo ordine con frequenze di ripetizione di 294,1 MHz e 442,3 MHz.

Descrizione del percorso ottico:
Il risonatore è costituito da parti ottiche spaziali su entrambi i lati e da una parte in fibra a mantenimento di polarizzazione al centro. La parte spaziale sinistra comprende uno specchio a riflessione totale (M1), una lamina a onda λ/8 (EWP) e un rotatore di Faraday (FR). La combinazione di EWP e FR può essere utilizzata come sfasatore non reciproco, fornendo una polarizzazione di fase non reciproca e migliorando così la capacità di autoavviamento. La parte in fibra è costituita da un dispositivo integrato di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda e collimatore (WDM-Collimator) personalizzato, una fibra a mantenimento di polarizzazione drogata con ittrio da 62 cm (Yb401-PM, CORACTIVE) e un collimatore in fibra ottica (Col). La fibra di guadagno è pompata da un diodo laser (LD) monomodale da 976 nm con una potenza di pompaggio massima di 1,4 W. La parte spaziale destra è costituita da una lamina a mezza onda (HWP), un divisore di fascio polarizzante (PBS), una coppia di reticoli (LightSmyth T-1000-1040-3212-94) e uno specchio a riflessione totale (M2). La coppia di reticoli di trasmissione con una densità di linee di 1000 linee/mm fornisce la compensazione della dispersione intracavità. La distanza tra i due reticoli può essere regolata tramite uno stadio. La lunghezza dello spazio libero dal collimatore ai due specchi di riflessione su entrambi i lati è rispettivamente di 5,5 cm e 6,5 cm.lasergenera impulsi a polarizzazione lineare dal PBS.
Principio di funzionamento:
L'impulso iniziale normalizzato trasmesso attraverso l'anello intracavità parte dal divisore di fascio polarizzante (PBS) e viene trasmesso a M1. Inizialmente, la lamina a semionda (HWP) decompone l'impulso in due componenti ortogonali, che entrano poi nella fibra ottica a conservazione di polarizzazione e si propagano lungo gli assi veloce e lento. Il rapporto di intensità degli impulsi lungo i due assi ortogonali è determinato dall'angolo di rotazione (θh) della HWP. Durante la propagazione all'interno della fibra ottica, a causa di effetti non lineari, l'intensità asimmetrica degli impulsi polarizzati ortogonalmente provoca sfasamenti non lineari dipendenti dall'intensità. Lo specchio terminale M1 permette agli impulsi ortogonali di attraversare due volte lo sfasatore e di ritornare alla fibra ottica a conservazione di polarizzazione. Gli impulsi ortogonali acquisiscono uno sfasamento non reciproco di π/2 e si scambiano l'asse ottico di propagazione. La discrepanza di velocità di gruppo tra gli impulsi polarizzati ortogonalmente compensa l'effetto di deviazione. Infine, l'impulso accumula diversi sfasamenti non lineari e subisce interferenza al PBS. Come polarizzatore, il PBS permette il passaggio degli impulsi con lo stato di polarizzazione appropriato, mentre il resto viene riflesso fuori dalla cavità. Questo processo svolge il ruolo di un assorbitore saturabile artificiale in questa cavità lineare.laser otticoQuando la distanza tra le coppie di reticoli viene ulteriormente ridotta a 3,2 mm, il bordo sinistro dello spettro diventa significativamente più ripido. In questo caso, la dispersione netta della cavità è positiva e si ottiene un'energia massima per singolo impulso di 3,57 nJ. La traccia di autocorrelazione dell'impulso ottenuta mediante compressione esterna dell'impulso con la larghezza spettrale più ampia di 39,8 nm viene approssimata da una funzione gaussiana, che è di 66 fs.