Projeto do caminho óptico do laser de modo travado de 66 femtosegundos

Projeto do caminho óptico do laser de 66 femtosegundoslaser de modo travado
Este laser de 66 femtosegundos com bloqueio de modo é um laser de fibra dopada com itérbio, com cavidade linear e manutenção de polarização, equipado com um deslocador de fase não recíproco. Ele atinge o bloqueio de modo na frequência fundamental de 147 MHz. Ajustando-se a distância entre as grades de difração, obtém-se uma largura espectral de 39,8 nm e uma largura de pulso de 66 fs após compressão externa. Com alta potência de bombeamento, alcança-se o bloqueio de modo harmônico de segunda e terceira ordem com frequências de repetição de 294,1 MHz e 442,3 MHz, respectivamente.

Descrição do percurso óptico:
O ressonador consiste em partes ópticas espaciais em ambos os lados e uma parte de fibra com manutenção de polarização no meio. A parte espacial esquerda inclui um espelho de reflexão total (M1), uma placa de onda λ/8 (EWP) e um rotador de Faraday (FR). A combinação de EWP e FR pode ser usada como um deslocador de fase não recíproco, fornecendo polarização de fase não recíproca e, assim, aumentando a capacidade de autoinicialização. A parte de fibra consiste em um dispositivo integrado de multiplexação por divisão de comprimento de onda - colimador (WDM-Collimator) personalizado, fibra de manutenção de polarização dopada com itérbio de 62 cm (Yb401-PM, CORACTIVE) e um colimador de fibra óptica (Col). A fibra de ganho é bombeada por um diodo laser (LD) monomodo de 976 nm com potência máxima de bombeamento de 1,4 W. A parte espacial direita consiste em uma placa de meia onda (HWP), um divisor de feixe polarizador (PBS), um par de grades de difração (LightSmyth T-1000-1040-3212-94) e um espelho de reflexão total (M2). O par de grades de transmissão, com densidade de 1000 linhas/mm, proporciona compensação da dispersão intracavidade. A distância entre as duas grades pode ser ajustada por um estágio. O comprimento do espaço livre do colimador até os dois espelhos de reflexão em ambos os lados é de 5,5 cm e 6,5 cm, respectivamente.laserEmite pulsos de forma linearmente polarizada a partir do PBS.
Princípio de funcionamento:
O pulso normalizado inicial transmitido através do laço intracavitário parte do divisor de feixe polarizador (PBS) e é transmitido para M1. Inicialmente, a placa de meia onda (HWP) decompõe o pulso em dois componentes ortogonais, que então entram na fibra óptica de preservação de polarização e se propagam ao longo dos eixos rápido e lento. A razão de intensidade dos pulsos ao longo dos dois eixos ortogonais é determinada pelo ângulo de rotação (θh) da HWP. Durante a propagação dentro da fibra óptica, devido a efeitos não lineares, a intensidade assimétrica dos pulsos polarizados ortogonalmente causa deslocamentos de fase não lineares relacionados à intensidade. O espelho final M1 permite que os pulsos ortogonais passem pelo deslocador de fase duas vezes e retornem à fibra óptica de preservação de polarização. Os pulsos ortogonais adquirem um deslocamento de fase não recíproco de π/2 e trocam o eixo óptico de propagação. A diferença na velocidade de grupo entre os pulsos polarizados ortogonais leva à compensação do efeito de desvio. Finalmente, o pulso acumula diferentes deslocamentos de fase não lineares e sofre interferência no PBS. Como polarizador, o PBS permite a passagem de pulsos com o estado de polarização apropriado, enquanto o restante é refletido para fora da cavidade. Esse processo desempenha o papel de um absorvedor saturável artificial nessa cavidade linear.laser ópticoQuando a distância entre os pares de grades é reduzida para 3,2 mm, a borda esquerda do espectro torna-se significativamente mais íngreme. Nesse momento, a dispersão líquida da cavidade é positiva e obtém-se a energia máxima de pulso único de 3,57 nJ. O traço de autocorrelação do pulso, obtido por compressão externa do pulso com a maior largura espectral de 39,8 nm, é ajustado por uma função gaussiana, resultando em 66 fs.