Disenyo ng optical path ng 66-femtosecond mode-locked laser

Disenyo ng optical path ng 66-femtosecondlaser na naka-lock sa mode
Ang 66-femtosecond mode-locked laser na ito ay isang linear cavity all-polarization-maintaining ytterbium-doped fiber laser na may non-reciprocal phase shifter. Nakakamit nito ang 147 MHz fundamental frequency mode-locking. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng distansya sa pagitan ng mga grating, nakakamit ang spectral width na 39.8 nm at pulse width na 66 fs pagkatapos ng external compression. Sa mataas na pump power, nakakamit ang second-order at third-order harmonic mode-locking na may repetition frequencies na 294.1 MHz at 442.3 MHz.

Paglalarawan ng landas na optikal:
Ang resonator ay binubuo ng mga spatial optical na bahagi sa magkabilang panig at ang bahagi ng fiber na nagpapanatili ng polarization sa gitna. Ang kaliwang spatial na bahagi ay may kasamang total reflection mirror (M1), isang λ/8 wave plate (EWP), at isang Faraday rotator (FR). Ang kombinasyon ng EWP at FR ay maaaring gamitin bilang isang non-reciprocal phase shifter, na nagbibigay ng non-reciprocal phase bias, sa gayon ay pinapahusay ang kakayahang magsimula nang mag-isa. Ang bahagi ng fiber ay binubuo ng isang custom wavelength division multiplexing – collimator (WDM-Collimator) integrated device, 62 cm ytterbium-doped polarization-maintaining fiber (Yb401-PM, CORACTIVE), at isang optical fiber collimator (Col). Ang gain fiber ay ibinobomba ng isang single-mode 976 nm laser diode (LD) na may pinakamataas na lakas ng bomba na 1.4 W. Ang kanang spatial na bahagi ay binubuo ng isang half-wave plate (HWP), isang polarization beam splitter (PBS), isang grating pair (LightSmyth T-1000-1040-3212-94), at isang total reflection mirror (M2). Ang transmission grating pair na may line density na 1000 lines/mm ay nagbibigay ng intra-cavity dispersion compensation. Ang distansya sa pagitan ng dalawang grating ay maaaring isaayos sa pamamagitan ng isang stage. Ang haba ng free space mula sa collimator hanggang sa dalawang reflection mirror sa magkabilang panig ay 5.5 cm at 6.5 cm ayon sa pagkakabanggit. Anglasernaglalabas ng mga pulso sa isang linearly polarized na paraan mula sa PBS.
Prinsipyo ng Paggawa:
Ang unang normalized pulse na ipinapadala sa pamamagitan ng intracavity loop ay nagsisimula sa PBS at ipinapadala sa M1. Sa una, bubuwagin ng HWP ang pulse sa dalawang orthogonal component, at pagkatapos ay papasok sa polarization-preserving optical fiber at lalaganap sa mabibilis at mabagal na axes. Ang intensity ratio ng mga pulse sa kahabaan ng dalawang orthogonal axes ay tinutukoy ng rotation angle (θh) ng HWP. Sa panahon ng paglaganap sa loob ng optical fiber, dahil sa mga nonlinear effect, ang asymmetric intensity ng orthogonal polarized pulse ay magdudulot ng intensity-related nonlinear phase shifts. Ang end mirror M1 ay nagbibigay-daan sa mga orthogonal pulse na dumaan sa phase shifter nang dalawang beses at bumalik sa polarization-preserving optical fiber. Ang mga orthogonal pulse ay nagkakaroon ng π/2 non-reciprocal phase shift at nagpapalitan ng propagation optical axis. Ang group velocity mismatch sa pagitan ng mga orthogonal polarized pulse ay humahantong sa compensation ng deviation effect. Sa huli, ang pulse ay nag-iipon ng iba't ibang nonlinear phase shifts at sumasailalim sa interference sa PBS. Bilang isang polarizer, pinapayagan ng PBS ang naaangkop na mga pulso ng estado ng polarisasyon na dumaan, habang ang natitira ay naaaninag palabas ng lukab. Ang prosesong ito ay gumaganap bilang isang artipisyal na saturated absorber sa linear na lukab na ito.optikal na laserKapag ang distansya ng grating pair ay lalong nabawasan sa 3.2 mm, ang kaliwang gilid ng spectrum ay nagiging mas matarik nang malaki. Sa oras na ito, ang cavity net dispersion ay positibo, at ang pinakamataas na single-pulse energy na 3.57 nJ ay nakukuha. Ang pulse self-correlation trace na nakuha sa pamamagitan ng external compression ng pulse na may pinakamalawak na 39.8 nm spectral width ay inaakma ng isang Gaussian function, na 66 fs.