Optisk banedesign for den 66-femtosekunders moduslåste laseren

Optisk banedesign av 66-femtosekundmoduslåst laser
Denne 66-femtosekunders moduslåste laseren er en lineær kavitets allpolarisasjonsopprettholdende ytterbium-dopet fiberlaser med en ikke-resiprok faseskifter. Den oppnår 147 MHz grunnfrekvensmoduslåsing. Ved å justere avstanden mellom gittrene oppnås en spektralbredde på 39,8 nm og en pulsbredde på 66 fs etter ekstern kompresjon. Ved høy pumpeeffekt oppnås andreordens og tredjeordens harmonisk moduslåsing med repetisjonsfrekvenser på 294,1 MHz og 442,3 MHz.

Beskrivelse av optisk bane:
Resonatoren består av de romlige optiske delene på begge sider og den polarisasjonsbevarende fiberdelen i midten. Den venstre romlige delen inkluderer et totalrefleksjonsspeil (M1), en λ/8-bølgeplate (EWP) og en Faraday-rotator (FR). Kombinasjonen av EWP og FR kan brukes som en ikke-resiprok faseskifter, noe som gir ikke-resiprok faseforspenning, og dermed forbedrer selvstartevnen. Fiberdelen består av en tilpasset bølgelengdedelingsmultipleksings-kollimator (WDM-Collimator) integrert enhet, 62 cm ytterbiumdopet polarisasjonsbevarende fiber (Yb401-PM, CORACTIVE) og en optisk fiberkollimator (Col). Forsterkningsfiberen pumpes av en enkeltmodus 976 nm laserdiode (LD) med en maksimal pumpeeffekt på 1,4 W. Den høyre romlige delen består av en halvbølgeplate (HWP), en polarisasjonsstråledeler (PBS), et gitterpar (LightSmyth T-1000-1040-3212-94) og et totalrefleksjonsspeil (M2). Transmisjonsgitterparet med en linjetetthet på 1000 linjer/mm2 gir kompensasjon for spredning i hulrommet. Avstanden mellom de to gittrene kan justeres med et trinn. Lengden på det frie rommet fra kollimatoren til de to refleksjonsspeilene på begge sider er henholdsvis 5,5 cm og 6,5 cm.lasersender ut pulser på en lineært polarisert måte fra PBS.
Arbeidsprinsipp:
Den initiale normaliserte pulsen som sendes gjennom intrakavitetsløyfen starter fra PBS og sendes til M1. I utgangspunktet vil HWP dekomponere pulsen i to ortogonale komponenter, og deretter gå inn i den polarisasjonsbevarende optiske fiberen og forplante seg langs de raske og langsomme aksene. Intensitetsforholdet mellom pulsene langs de to ortogonale aksene bestemmes av rotasjonsvinkelen (θh) til HWP. Under forplantning i den optiske fiberen, på grunn av ikke-lineære effekter, vil den asymmetriske intensiteten til de ortogonale polariserte pulsene forårsake intensitetsrelaterte ikke-lineære faseskift. Endespeilet M1 gjør det mulig for de ortogonale pulsene å passere gjennom faseskifteren to ganger og returnere til den polarisasjonsbevarende optiske fiberen. De ortogonale pulsene får et ikke-resiprokt π/2 faseskift og utveksler den optiske forplantningsaksen. Gruppehastighetsforskjellen mellom de ortogonale polariserte pulsene fører til kompensasjon av avvikseffekten. Til slutt akkumulerer pulsen forskjellige ikke-lineære faseskift og utsettes for interferens ved PBS. Som polarisator slipper PBS gjennom passende polarisasjonspulser, mens resten reflekteres ut av hulrommet. Denne prosessen fungerer som en kunstig mettende absorber i dette lineære hulrommet.optisk laserNår avstanden mellom gitterparene reduseres ytterligere til 3,2 mm, blir venstre kant av spekteret betydelig brattere. På dette tidspunktet er hulromsnettodispersjonen positiv, og den maksimale enkeltpulsenergien på 3,57 nJ oppnås. Pulsens selvkorrelasjonsspor oppnådd ved ekstern kompresjon av pulsen med den bredeste spektralbredden på 39,8 nm tilpasses av en Gaussisk funksjon, som er 66 fs.