Didelės galios, labai pasikartojantys iterbio legiruoti itin greiti lazeriai yra labai vertingi taikant mokslinius tyrimus ir pramonę. Tačiau dėl siauros šios lazerinės sistemos spektro juostos pločio (10 nm) atsirado daugybė po suspaudimo metodų, pagrįstų savaiminės fazės moduliacija, siekiant išplėsti spektrą. Daugiatakių ertmių metodų suspaudimo efektyvumas gali viršyti > 90 procentų, todėl gaunami didelės energijos, didelės vidutinės galios itin trumpi impulsai su vienodu erdviniu pasiskirstymu.
Šiame darbe skaitiniu būdu imituojame suspaudimo procesą kelių pralaidų ertmėje ir parodome, kaip optimizuoti sistemos parametrus, kad išplėstas spektras turėtų sklandžią fazę ir būtų gauti švarūs suspausti impulsai.
Autoriai naudojo paskirstytą Furjė skaitmeninį metodą, kad imituotų impulso sklidimą daugialypės ertmės viduje. Modeliuojant atsižvelgiama į tokius efektus kaip difrakcija, dispersija, savaiminio fazės moduliavimas ir savaiminis įstingimas, o daugialypėje ertmėje esančios dujos yra inertinės, todėl Ramano efektų galima nepaisyti. Impulso intensyvumas ertmėje valdomas žemiau jonizacijos slenksčio, todėl jonizacijos efekto taip pat galima nepaisyti. Tikroji kelių praėjimų ertmės sistema turi atitikti keturias sąlygas: (1) optinis ilgis ertmės viduje yra didesnis už netiesinį ilgį ir mažesnis už dispersijos ilgį, ty < L<; (2) the upper limit of the soliton order is less than 10, i.e., N = √ < 10; (3) avoiding self-focusing, <; and (4) avoiding ionization. Satisfying the above four conditions at the same time, the input pulse center wavelength is 1030 nm, the pulse width is 150 fs, the curvature of the multi-pass cavity lumen is 40 cm, the distance of the cavity lumen is 40 cm, and the pulse goes back and forth within the cavity 20 times. At this time to meet the actual multi-pass cavity needs of the pressure and pulse energy range shown in Figure 1 light blue region.
1 pav. Kelių praėjimų ertmės parametrų sritis.
The spectral characteristics of the output pulse are measured by two parameters, the half-height full width and the spectral cleanliness C. The spectral width of the output pulse is the limit of compression. The spectral width demonstrates the limiting pulse width of the pulse compression, while the spectral cleanliness C characterizes the cleanliness of the compressed pulse (high percentage of main peak energy and low intensity of secondary pulses). At C > 0.9 the compressed pulse has a primary peak energy share of >98 proc., o antrinis pulso intensyvumas<0.5%. Figure 2 shows the spectral half-height widths of the multi-pass cavity with different parameters and the spectral cleanliness C. It can be seen from the figure that wide and clean spectra can only be obtained when the pressure and energy satisfy certain conditions.
2 pav. Impulsinis švarumas energijos ir slėgio diagramoje.
Iš 2 pav. matyti, kad geresni suspaudimo rezultatai gali būti gauti, kai impulso energija yra 100 μJ, o slėgis yra 10 barų, o susiję modeliavimo rezultatai parodyti 3 pav. Analizuojamas erdvinis spektrų vienodumas. 3(a) ir 3(b) pav., ir matyti, kad x ašių ir y ašių spektrai yra visiškai vienodi, o erdvinis vienodumas yra geras. 3(c) ir 3(d) paveiksluose pavaizduoti impulsų pločiai ir spektrai, iš kurių matyti, kad spektrai turi didelį dugną ir lygią parabolinę fazę, kuri atitinka 14,2 fs transformacijos ribinį impulsą.
3 pav. Erdviniai spektriniai pasiskirstymai x ašyse (a) ir y ašyje (b), taip pat impulsų pločio (c) ir spektro (d) pasiskirstymai, kad impulso išplėtimo ir suspaudimo rezultatas būtų 100 μJ MPC, užpildytame 10 barų argonu.
4 paveiksle išsamiai pavaizduoti spektriniai ir taškiniai svyravimai kiekvienam impulso judėjimui per kelių pralaidų ertmės įrenginį. 4 paveikslas (a) 1/spektras atitinka spektrinio švarumo parametro pokytį, o spektrinis pusės aukščio plotis išlieka pastovus po 10 kelionių pirmyn ir atgal, tačiau 1/spektras didėja ir atrodo, kad spektro bazė yra didesnė. 4(b) paveiksle parodyta galutinė išvesties vieta kaip tobula Gauso. 4 pav. (c) parodyta dėmės dydžio raida, kuri sklandžiai keičiasi, užtikrinant vėlesnių impulsų suspaudžiamumą.
4 pav. (a) parodyta spektro sklaidos raida po kiekvienos kelionės pirmyn ir atgal; b) rodo erdvinį modelį sklidimo pabaigoje; ir (c) rodo skersinio pluošto dydžių palyginimą sklindant be dujų (mėlyna linija) ir su dujomis (taškai).
Šiame darbe skaitmeniniu modeliavimu parodoma, kad naudojant kelių praėjimų ertmę impulsui suspausti, kartu optimizuojant impulso energiją ir dujų slėgį galima gauti platų ir švarų spektrą bei aukštos kokybės suspaustą impulsą. pateiks vadovą, kaip vėliau konstruoti praktišką kelių praėjimų ertmių sistemą.
