Синхронизация мод Минимальная длительность гигантского импульса 00 n 1 00

Синхронизация мод. Минимальная длительность гигантского импульса 00(n+1) 00 n 10 n, 01 n 11 n, 02 n, 20 n 10(n+1), 01(n+1) 11(n+1), 02(n+1), 20(n+1) n Получить импульсы короче, чем при модуляции добротности, можно только при генерации многих продольных мод. 1

Синхронизация мод. Спектральные ограничения. 1. d-функция время спектр t w 2. Одиночный короткий импульс t w 3. Периодическая последовательность d-функций t w 2

Синхронизация мод. Спектральные ограничения. 4. Периодическая последовательность коротких импульсов время спектр t w w 3

Синхронизация мод. Периодическая последовательность импульсов R 1 R t 4

Синхронизация мод. Временная форма импульса w t синхронизация мод центральная частота w 0>>wc эквидистантность мод 5

Синхронизация мод. Временная форма импульса 6

Синхронизация мод. Временная форма импульса N=10 N=25 N=100 7

Синхронизация мод. Спектральные ограничения. a w Длина волны, микрон 8

Синхронизация мод. Условия для получения коротких импульсов. 1. Полоса усиления равная обратной длительности импульса 2. Синхронизация мод 3. Эквидистантность мод 4. Невозможно получить одиночный импульс (только последовательность) 9

Методы синхронизации мод. Активные • Амплитудная модуляция • Фазовая модуляция Пассивные • Насыщающийся поглотитель • Керровская линза 10

Методы синхронизации мод. Амплитудная модуляция R 1 поляризатор E R E 11

Методы синхронизации мод. Амплитудная модуляция. Частотный подход. R 1 поляризатор E R E I(w) w автоматически синхронизованы !!! потери промодулированы во времени с частотой wc требуется подстройка частоты !!! 12

Методы синхронизации мод. Амплитудная модуляция. Временной подход. R 1 поляризатор E R E I t 13

Методы синхронизации мод. Фазовая модуляция R 1 поляризатор E R E 14

Методы синхронизации мод. Фазовая модуляция. Частотный подход. R 1 поляризатор E R E I(w) w автоматически синхронизованы !!! потери промодулированы во времени с частотой wc требуется подстройка частоты !!! 15

Методы синхронизации мод. Фазовая модуляция. Временной подход. R 1 поляризатор E R E I t 16

Методы синхронизации мод. Насыщающийся поглотитель E R 1 0 L R поляризатор E z E 2 E 1 t 17

Методы синхронизации мод. Насыщающийся поглотитель. Временной подход I t 18

Методы синхронизации мод. Насыщающийся поглотитель. Частотный подход I(w) DN промодулировано во времени с частотой wc w автоматически синхронизованы !!! не требуется подстройка частоты !!! 19

Методы синхронизации мод. Керровская линза (KLM). Идея. - - - высокая мощность низкая мощность 20

Методы синхронизации мод. Керровская линза (KLM). Устойчивость резонатора Лазер накачки Активный кристалл Апертура I t 21

Компенсация дисперсии. дисперсия 22

Компенсация дисперсии. Призмы. Компенсатор дисперсии Лазер накачки Активный кристалл 1 -10 н. Дж 2 10 -10 КВт Апертура 23

Компенсация дисперсии. Чирпующие зеркала (chirped mirrors). Компенсатор дисперсии Лазер накачки Активный кристалл 1 -10 н. Дж 2 10 -10 КВт Апертура зеркала с "программируемой“ дисперсией 24

Компенсация дисперсии. Чирпующие зеркала (chirped mirrors). обычные зеркала l/2 n 1 n 2 зеркала с "программируемой“ дисперсией (chirped mirrors). 25

Генерация коротких (фемтосекундных) импульсов. Компенсация дисперсии Широкополосные активные среды Длина волны, микрон Синхронизация мод E 2 E 1 R 1 26

Генерация коротких (фемтосекундных) импульсов. t w 27

Усиление чирпованных импульсов (CPA). Идея Stretcher 100 fs 100 MHz 1 n. J Compressor amplifier 1 ns 100 MHz 1 n. J 1 ns 10 Hz 200 m. J 100 fs 10 Hz 100 m. J 28

Усиление чирпованных импульсов (CPA). Стретчер - Компрессор G G 29

Усиление чирпованных импульсов (CPA). Рекорды Amplification - 2 108 Stretcher 100 fs 100 MHz 2 n. J 2 104 W 1 ns 100 MHz 1 n. J 1 W Optical Ti: Sapphire Parametric amplifier Amplifier Compressor 1 ns 10 Hz 200 m. J 2 108 W 100 fs 10 Hz 100 m. J 1012 W Amplificati n - 5 103 o Stretching/compression G M G G - grating M - mirror Optical Nd: glass Parametric amplifier Amplifier Compressor 1 ns 1 KJ 38 J 1012 W 440 fs 24 J 600 J 15 43 fs 0. 56 PW W 1. 3 10 LLNL Petawatt Facility ИПФ РАН, отд. 370 Peak power 1. 3 1015 W (0. 56 PW) Peak power -- 0. 56 1015 W(1. 3 PW) Peak intensity - 0. 7 1021 W/сm 2 Stretching coefficient 104 Amplification >1012 Amplification >1010 30

Режимы работы генератора. накачка генерация непрерывный Непрерывный режим модуляция добротности синхронизация мод Импульсный (разовый) режим свободная генерация модуляция добротности синхронизация мод + свободная генерация Импульсно-периодический режим (f=0. 5 -1000 Гц) модуляция добротности синхронизация мод + Лазеры с накоплением тепла 31

32