Yuqori quvvatli, juda takrorlanadigan itterbiy qo'shilgan ultrafast lazerlar tadqiqot va sanoatda qo'llanilishi uchun katta ahamiyatga ega. Shu bilan birga, ushbu lazer tizimining tor spektral tarmoqli kengligi (10 nm) spektrni kengaytirish uchun o'z-o'zini fazali modulyatsiyaga asoslangan ko'plab post-siqish usullarining paydo bo'lishiga olib keldi. Ko'p o'tishli bo'shliq texnikasining siqish samaradorligi > 90 foizdan oshishi mumkin, bu esa bir xil fazoviy taqsimotga ega yuqori energiyali, yuqori o'rtacha quvvatli ultra qisqa pulslarni ishlab chiqaradi.
Ushbu maqolada biz ko'p o'tishli bo'shliqda siqish jarayonini raqamli simulyatsiya qilamiz va kengaytirilgan spektr silliq fazaga ega bo'lishi va toza siqilgan impulslar olinishi uchun tizim parametrlarini qanday optimallashtirishni ko'rsatamiz.
Mualliflar ko'p o'tishli bo'shliq ichidagi impulsning tarqalishini simulyatsiya qilish uchun taqsimlangan Fourier raqamli usulidan foydalanganlar. Simulyatsiyada diffraktsiya, dispersiya, o'z-o'zini fazali modulyatsiya va o'z-o'zidan tiklanish kabi effektlar hisobga olinadi va ko'p o'tishli bo'shliq ichidagi gaz inert gaz bo'lib, Raman effektlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin. Bo'shliqdagi pulsning intensivligi ionlanish chegarasidan pastroqda nazorat qilinadi, shuning uchun ionlanish effektini ham e'tiborsiz qoldirish mumkin. Haqiqiy ko'p o'tishli bo'shliq tizimi to'rtta shartni qondirishi kerak: (1) bo'shliq ichidagi optik uzunlik chiziqli bo'lmagan uzunlikdan kattaroq va dispersiya uzunligidan kichikroq, ya'ni < 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-rasm Ko'p o'tishli bo'shliq parametr mintaqasi.
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 foiz va ikkilamchi puls intensivligi<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-rasm Energiya-bosim diagrammasida puls tozaligi.
2-rasmdan ko'rinib turibdiki, impuls energiyasi 100 mkJ va bosim 10 bar bo'lganda yaxshiroq siqish natijalarini olish mumkin va tegishli simulyatsiya natijalari 3-rasmda ko'rsatilgan. Spektrlarning fazoviy bir xilligi tahlil qilinadi. 3(a)-rasmda va 3(b)-rasmda x o'qi va y o'qi spektrlari aynan bir xil, fazoviy bir xillik yaxshi ekanligini ko'rish mumkin. 3(c) va 3(d)-rasmlarda impuls kengliklari va spektrlari ko‘rsatilgan bo‘lib, shundan ko‘rinib turibdiki, spektrlar katta pastki tirkama va silliq parabolik fazaga ega bo‘lib, bu 14,2 fs lik konvertatsiya chegaraviy impulsga to‘g‘ri keladi.
3-rasm. X o'qi (a) va y o'qi (b) bo'yicha fazoviy spektral taqsimotlar, shuningdek, impuls kengligi (c) va spektral (d) taqsimoti, 100 energiya bilan impulsning kengayishi va siqish natijasi uchun 10 bar argon bilan to'ldirilgan MPCda mJ.
4-rasmda ko'p o'tishli bo'shliq qurilmasi orqali impulsning har bir aylanishi uchun spektral va nuqta o'zgarishlari batafsil ko'rsatilgan. Shakl 4(a) 1/spektr spektral tozalik parametrining o'zgarishiga mos keladi va spektral yarim balandlik kengligi 10 marta aylanishdan keyin doimiy bo'lib qoladi, lekin 1/spektr ortadi va spektr kattaroq bazaga ega bo'lib ko'rinadi. 4(b)-rasmdagi chizma yakuniy chiqish joyini mukammal Gauss sifatida ko'rsatadi. 4-rasm (c) nuqta o'lchamining evolyutsiyasini ko'rsatadi, u butun bo'ylab silliq o'zgaradi, keyingi impulslarning siqilishini ta'minlaydi.
4-rasm (a) har bir aylanma sayohatdan keyin spektral tarqalish evolyutsiyasini ko'rsatadi; (b) tarqalish oxirida fazoviy naqshni ko'rsatadi; va (c) gazsiz (ko'k chiziq) va gaz (nuqta) bilan tarqalish paytida ko'ndalang nurlarning o'lchamlarini taqqoslashni ko'rsatadi.
Ushbu maqolada pulsni siqish uchun ko'p o'tishli bo'shliqdan foydalanganda puls energiyasini va gaz bosimini birgalikda optimallashtirish orqali keng va toza spektr va yuqori sifatli siqilgan pulsni olish mumkinligi raqamli simulyatsiya orqali ko'rsatilgan. amaliy ko'p o'tishli bo'shliq tizimini keyingi qurish uchun qo'llanma beradi.
