Hochleistungs-Ultrakurzpulsquellen im mittleren Infrarotbereich bei 2 – 5 μm basierend auf einer Quelle mit zwei Wellenlängen – Teil 5

3 Differenzfrequenzerzeugung von Hochleistungs-Ultrakurzpulslichtquellen im mittleren Infrarot

3.1 Hochleistungsfähiger, abstimmbarer Dual-Wellenlängen-Ultrakurzpuls-Faserlaser

Abb. 4. Diagramm eines experimentellen Geräts für einen Hochleistungs-Ultrafeinfaserlaser mit abstimmbarer Zweiwellenlänge (1,55 μm/1 μm)

Basierend auf dem experimentellen Schema zur Differenzfrequenzerzeugungmit PPLN-Kristall (www.wisoptic.com)Wie in Abbildung 1 gezeigt, haben wir einen leistungsstarken, abstimmbaren Dual-Wellenlängen-UltraschnellTFaserlasergerät (Abbildung 4). Die beiden Impulse stammen aus derselben Erbium-dotierten Faser-Laser-Samenquelle, um Wiederholungsfrequenzunterschiede zu vermeiden und nach der Differenzfrequenzerzeugung eine Phasenverschiebung des Trägers zu gewährleisten. Die Erbium-dotierte Faserlaser-Samenquelle basiert auf einer Ringhohlraumstruktur und verwendet einen sättigbaren Halbleiterabsorber für die Modusverriegelung. Der Laser arbeitet in einem dispergierenden Soliton-Modus, der ultrasortierte Impulse mit einer zentralen Wellenlänge von 1556 nm und einer spektralen Breite von 22 nm ausgibt. Die Impulse haben eine Wiederholungsrate von 33,3 MHz und eine durchschnittliche Leistung von 1,1 MW. Nach der nichtlinearen Amplifikation von Erbium dotiert werden die Impulse von einem Faserkoppler in zwei Pfade aufgeteilt. Ein Pfad unterliegt erbiumdotierte nichtlineare Amplifikation und Faserkompression, um die Spitzenleistung zu erhöhen, und das Spektrum wird unter Verwendung einer stark nichtlinearen Faser (HNLF) auf 1,03 & mgr; m erweitert. Das Prinzip der nichtlinearen spektralen Verbreiterung ist wie folgt: Nach einem Femtosekunden-Puls von 1,55 μm wird es durch Dispersion und verschiedene nichtlineare Effekte (hauptsächlich Selbstphasenmodulation) beeinflusst, wodurch das Spektrum dramatisch auf 1,2.2.1μm verbreitet wird. Während des anschließenden HNLF stabilisiert sich die Gesamtform des Spektrums und bildet eine resonante dispersive Welle in der Region 1000-1200 nm. Der kurzwellige Teil dieser dispersiven Welle (1000-1100 nm) schwingt und verbessert sich aufgrund der Phasenanpassung. Der langwellige Teil der dispersiven Welle (1100-1200 nm) dämpft während der Faserübertragung aufgrund einer Nichtphasenübereinstimmung weiterhin und bildet letztendlich einen spektralen Peak bei 1050 nm. Der Impuls erfährt dann Faserverbreiterung, einmodische Faser-Voramplifikation, Hauptpass-Hauptverstärkung vom Stabtyp-Kristallfaser und die Kompression des Gitterpaars, wodurch seine durchschnittliche Leistung auf 31,5 W erhöht wird, was einer Impulsenergie von 0,95 μJ entspricht. Die Ausgangspulsspektrum und die Autokorrelationskurve sind in Abbildung 5 dargestellt (A, wie in 5 (b) gezeigt, hat das Spektrum eine zentrale Wellenlänge von 1030 nm und eine Vollbreite bei halbem Maximum von 8,7 nm. Der Puls-Autokorrelationskurve, der in Abbildung 5 (b) fehlt. eine Spitzenleistung von 3,65 MW.

Abb. 5. Die Ausgangsspektren und Pulsautokorrelationskurven von Ytterbium-dotiertem und Erbium-dotiertem CPA