20 مج، 1 بس يب: ياغ مكبر للصوت ريجينيراتيف ريسينيراتيف

Summary

بروتوكول لتشغيل عالية الطاقة، عالية الطاقة البصرية المعلمة نبض مضخم نبض المضخة على أساس يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت ويرد هنا.

Abstract

هذا هو تقرير عن 100 W، 20 ميجاهرتز، 1 بس يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت. و يب محلية الصنع: ياغ القرص رقيقة، كير العدسة وضع مؤمن مذبذب مع بدوره مفتاح الأداء والطاقة نبض مستوى ميكروجول يستخدم لبذور مكبر للصوت نبض مجدد النبض. يتم وضع مكبر للصوت في السكن محكم. ويعمل في درجة حرارة الغرفة ويعرض عملية مستقرة بمعدل تكرار 5 كيلوهرتز، مع استقرار نبض إلى نبض أقل من 1٪. من خلال استخدام 1.5 سم سميكة بيتا الباريوم بورات الكريستال، وتضاعف وتيرة انتاج الليزر إلى 515 نانومتر، مع متوسط ​​قوة 70 W، وهو ما يعادل كفاءة البصرية إلى البصرية من 70٪. هذا الأداء المتفوق يجعل النظام مصدر مضخة جذابة للمضخمات النبضية المشقوقة النبضية البصرية في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء ومتوسط ​​الأشعة تحت الحمراء. الجمع بين أداء بدوره مفتاح والاستقرار متفوقة من مكبر للصوت التجدد، ونظام يسهل توليد النطاق العريض، سيب مستقرةبذرة. توفير البذور ومضخة التضخيم نبض المعلمة البصري البصري (أوبكبا) من مصدر ليزر واحد يلغي الطلب من التزامن الزماني النشط بين هذه البقول. يقدم هذا العمل دليلا مفصلا لإعداد وتشغيل يب: ياغ مكبر للصوت القرص رقيقة التجدد، استنادا إلى تضخيم نبض الزنجي (كبا)، كمصدر مضخة لمضخم نبض شبيه بصري المعلمة.

Introduction

إن توليد نبضات ليزر عالية الطاقة وقليلة الدورة بمعدل تكرار مرتفع له أهمية كبيرة للمجالات التطبيقية مثل علم أتوسكوند ^{1 و 2 و 3 و 4} و فيزياء الحقل العالي ^{5 و 6} التي تستفيد بشكل مباشر من توافر هذه المصادر. يمثل OPCPA الطريق الأكثر واعدة لتحقيق الطاقات نبض عالية وعرض النطاق الترددي التضخيم الكبيرة التي تدعم في الوقت نفسه النبضات القليلة دورة ^1. وحتى الآن، يسمح نظام أوبكبا بتضخيم النطاق العريض جدا، الذي يولد نبضات قليلة الدورة ^{7 و 8 و 9 و 10} . ومع ذلك، فإن التنفيذ المعدل لخطة نظام أوبكبا، الذي يستخدم نبضات المضخات القصيرة على مقياس البيكو ثانية،مما يجعل هذا النهج قابلا للتوسع في طاقات النبض الأعلى ومتوسط ​​القوى في نظام الدورة القليلة ^{1 ، 11 ، 12} . نظرا لكثافة المضخة العالية في نظام أوبكبا المضغوط قصير النبض، فإن الكسب العالي لتمرير واحد يسمح باستخدام بلورات رقيقة جدا لدعم عرض النطاق الترددي الضخم. وعلى الرغم من أن نظام أوبكبا المضغوط قصير النبض له مزايا عديدة، فإن إمكانية تحقيق هذا النهج تخضع لتوافر أشعة الليزر المصممة خصيصا لهذا الغرض. ومطلوب من هذه المضخات الليزر أن تقدم نبضات بيكو ثانية عالية الطاقة ذات نوعية شعاع محدودة قريبة الانعراج بمعدلات تكرار في خز إلى مهز ^{13 و 14 و 15} .

إن إدخال أشعة الليزر المخدرة بالتيتربيوم في هندسات مختلفة، قادرة على تقديم نبضات ليزر بيكو ثانية مع طاقة عالية ومتوسط ​​قدرة مرتفع، على وشك تغيير الحالة الراهنة للمجال ^{1 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18} . يب: ياغ لديه الموصلية الحرارية جيدة وطويلة العمر العلوي للدولة، ويمكن ضخها من قبل ليزر الصمام الثنائي فعالة من حيث التكلفة. أداءها عند استخدامها في هندسة القرص رقيقة المعلقة نظرا لكفاءة التبريد من وسط كسب في وقت واحد على نطاق الذروة ومتوسط ​​الطاقة. وعلاوة على ذلك، يتم منع حدوث التركيز الذاتي داخل وسيط كسب خلال عملية التضخيم بسبب رفيعة من القرص رقيقة بالمقارنة مع غيرها من هندستها المتوسطة كسب، مما أدى إلى التشكيلات الزمنية والزمانية الممتازة للنبضات تضخيم. الجمع بين هذا المفهوم مع اتفاق السلام الشامل واعدة لتوليد البقول بيكو ثانية مع مئات مليجول من الطاقة ومئاتمن واط من متوسط ​​الطاقة ^{19 ، 20} .

والهدف من هذا العمل هو إظهار مفتاح تحويل يب: ياغ مكبر للصوت التجدد القرص رقيقة مع الأداء اليومي المتميز كمصدر مناسب لضخ أوبكاس ²¹ . ولتحقيق هذا الهدف، توظف هذه الدراسة مذبذب القرص الصغير يب: ياغ ²² مع العديد من ميكرولز من طاقة النبض لبذور مكبر للصوت لتقليل المرحلة غير الخطية المتراكمة أثناء عملية التضخيم. ويوفر هذا البروتوكول وصفة لبناء وتشغيل نظام الليزر، الذي يرد وصفه في مكان آخر ²¹ . يتم عرض تفاصيل حول تنفيذ المكونات وبرامج التحكم، ووصف عملية محاذاة النظام.

Protocol

تنبیھ: یرجی الانتباه إلی جمیع أنظمة السلامة المتعلقة بالليزر قبل استخدام ھذا الجھاز. تجنب التعرض للعيون أو الجلد لتوجيه أو متناثرة الحزم الليزر. يرجى ارتداء نظارات السلامة الليزر المناسبة طوال العملية.

الشكل 1 : تخطيط تخطيطي من يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت. ( أ ) يب: ياغ القرص رقيقة كير العدسة مذبذب وضع مؤمن. يتكون التجويف الخطي 13 م من مذبذب من 13٪ مقرنة الانتاج انتقال، ثلاثة مرايا عالية التشتت مع غ من -3،000 فس ² ، 1 ملم الياقوت كير المتوسطة، وفتحة الصلب النحاس. ويستخدم منتقي النبض، الذي يحتوي على الكريستال ببو سميكة 25 مم، للحد من معدل التكرار إلى 5 كيلو هرتز. ( ب ) اتفاق السلام الشامل. الكتلة الأولى: إعداد نقالة النبض كونتينينز اثنين من مشابك الذهب موازية (1،740 خطوط / مم)، حيث تمدد نبضات البذور مؤقتا إلى حوالي 2 نانومتر. الكتلة الثانية: مكبر للصوت التجدد، حيث يقتصر نبض البذور في تجويف مكبر للصوت للتضخيم عندما يتم تطبيق الجهد العالي من خلية بوكلز، الذي يحتوي على الكريستال ببو بسماكة 20 ملم. الكتلة الثالثة: ضاغط النبض الذي يحتوي على شبكتي عازلة عموديتين متوازيتين (1،740 خط / مم)، حيث يتم ضغط النبضات المضخمة مؤقتا إلى 1 بس. تم تعديل هذا الرقم من فاتحي وآخرون. ، مع إذن من المرجع ²¹ . الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

مكون	ROC	مسافه: بعد
	(مم)	(مم)
OC	∞	0
TD	-17000	600
م 1	-1000	5000
BP	∞	510
م 2	-1000	510
EM	∞	800

الجدول 1: تصميم تجويف المذبذب. روك: دائرة نصف قطرها من انحناء، أوك: مقرنة الانتاج، تد: رقيقة القرص، M: مرآة، بب: لوحة بروستر، إم: مرآة النهاية.

الشكل 2 : تصميم تجويف مذبذب. نصف قطر الوضع المحسوب على مكونات التجويف. أوك: مقرنة الانتاج، تد: رقيقة القرص، M: مرآة، بب: بروستر بلاتي، إم: مرآة النهاية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

مكون	ROC	مسافه: بعد
	(مم)	(مم)
إم 1	∞	0
الكمبيوتر	∞	200
م 1	-5000	525
م 2	1500	1500
TD	-2000	1050
إم 2	-2000	2350

الجدول 2: تصميم تجويف مكبر للصوت التجدد. روك: نصف قطر الانحناء، إم: إند ميررور، بيسي: خلية بوكلز، M: مرآة، تد: القرص رقيقة.

الشكل 3 : التجدد مكبر للصوت تصميم تجويف. نصف قطر الوضع المحسوب على مكونات التجويف. إم: مرآة نهاية، بيسي: خلية بوكلز، M: مرآة، تد: القرص رقيقة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

1. مذبذب

1. بدوره على مياه التبريد لالذبذب ( الشكل 1A ).
2. قم بتشغيل مبردات التبريد لتبريد الثنائيات المضخة، ورأس القرص الرقيق، واللوح. تعيين درجة الحرارة على كلا المبردات إلى 20 درجة مئوية.
3. قم بتشغيل مصدر الطاقة لوحدة الصمام الثنائي للمضخة (انظر جدول المواد رقم 1) وانقر على "أوت"بوت أون / أوف ".
   ملاحظة: تم استخدام برنامج محاكاة تجويف الليزر (انظر جدول المواد ، رقم 113) لمحاكاة وتصميم مذبذب وتجويف مكبر للصوت التجدد (الجدول 1 والجدول 2؛ الشكل 2 والشكل 3 ) ²³ .
4. ضخ القرص رقيقة (انظر جدول المواد ، رقم 14) عن طريق الألياف المقترنة في طول موجة من 940 نانومتر عن طريق تعيين مقبض "الحالي" على امدادات الطاقة إلى 26.2 A، المقابلة لل 210-W الإخراج، إلى بدء التأجير في مذبذب في موجة مستمرة (سو) واسطة.
5. لمراقبة طيف خرج أسلوب سو، قم بتوصيل الألياف إلى مطياف ووضعه قبل منقار النبض بعد استخدام التوهين المناسب.
   1. في برنامج مطياف، حدد "مطياف" علامة التبويب ثم انقر فوق "إعادة تفحص الأجهزة."
   2. انقر بزر الماوس الأيمن على اسم مطيافوحدد "الطيف الرسم البياني".
   3. انقر على الزر "قبول" في نافذة "اختيار الهدف".
   4. بعد منع شعاع الليزر، انقر على زر "مخزن الطيف المظلم" على شريط الأدوات وانقر على زر "نطاق ناقص الظلام" لطرح الطيف الخلفية.
   5. الافراج عن شعاع الليزر لمراقبة الطيف.
6. مراقبة انتاج الطاقة من وضع سو على السلطة متر قبل منقار النبض.
7. لتشغيل مذبذب في وضع نابض والشروع في وضع قفل، واضطراب مرآة انعكاسية عالية داخل تجويف الليزر (على مرحلة الترجمة) من خلال دفع ميكانيكي المرحلة من الخلف الشكل 1A ).
   ملاحظة: تم استخدام مرايا عالية الانعكاسية مع عتبة الضرر عالية في مذبذب وتجويف مكبر للصوت التجدد (انظر جدول المواد ، رقم 24 و 28).
8. مراقبة الطيف و انتاج الطاقة من نابض مأودي قبل منقار النبض باستخدام مطياف ومتر السلطة، على التوالي.
   ملاحظة: خرج المذبذب لديه 25 واط من متوسط ​​الطاقة بطول موجة 1،030 نانومتر، ومعدل تكرار 11 ميغاهيرتز، وعرض النطاق الطيفي 4 نانومتر (فوهم). إذا لم يكن مطلوبا تحسين المذبذب، تخطي الخطوات 1.9-1.14.
9. زيادة قليلا في التيار على امدادات الطاقة حتى يظهر سو ارتفاع في الطيف يقاس من قبل مطياف.
10. محاذاة الفتحة الصعبة في مذبذب (انظر الشكل 1A ) عن طريق ضبط مسامير ميكرومتر عموديا وأفقيا لتحقيق أقصى قدر من سو ارتفاع.
11. مراقبة استنزاف الملف الشخصي شعاع مضخة على القرص رقيقة.
    1. تشغيل برنامج كاميرا القرص وحدد "أحادية اللون" من نافذة "اختيار وضع".
    2. انقر فوق الزر "فتح الكاميرا" على شريط الأدوات لمراقبة بقعة شعاع على القرص رقيقة.
12. ضبط المحركات الخطية بيزو من مرآة النهاية (مقابض آلية) عن طريق الضغط على زر "+" أو "-" على المحرك الرأسي أو الأفقي من لوحة التحكم اليدوي من أجل محاذاة هذا الاستنزاف إلى مركز الملف الشخصي شعاع المضخة.
13. يقلل قليلا من التيار على إمدادات الطاقة حتى يختفي ارتفاع سو في الطيف.
14. كرر الخطوات في 1.9-1.13 حتى يتحقق الطيف وقوة خرج مماثلة لمستويات مرجعية تم الحصول عليها (انظر الطيف المقاس في الشكل 4A (منحنى أحمر) عند 25 واط من متوسط ​​القدرة).
15. لمراقبة قطار نبض الإخراج وتحديد الاستقرار نبض إلى نبض، توصيل الثنائي الضوئي سريع إلى الذبذبات ووضعه قبل منقار النبض (بعد استخدام التوهين المناسب).
    1. حدد مستوى الزناد المناسب عن طريق ضبط مقبض "مستوى الزناد" على الذبذبات لتحقيق الاستقرار في الموجي تكرار ومراقبة إخراج نبض القطار على شاشة الذبذبات.
    2. من e "قياس" القائمة، حدد "ذروة إلى الذروة السعة" لتحديد الاستقرار نبض إلى نبض.
16. مراقبة الملف الشخصي شعاع الإخراج قبل منقار النبض وتحديد تقلبات شعاع لافتا.
    1. تشغيل البرنامج التعريفي شعاع وانقر على زر "اذهب، بدء التقاط" من شريط الأدوات لمراقبة الشخصية شعاع.
    2. من شريط الأدوات، افتح مربع الحوار "بانه يهيمون على وجوههم" ثم انقر فوق الزر "واضح" لبدء قياس استقرار شعاع جديد يشير.
       مالحظة: يمكن أن تؤدي التقلبات في الحزمة أو في صورة الحزمة المشوهة) الناجمة عن التلف البصري، وقطعة الشعاع، وما إلى ذلك (إلى تدهور استقرار النظام.
17. قياس مدة النبضة باستخدام التكرار البصري حل التردد على أساس الجيل التوافقي الثاني (شغ-فروج) ^{21 ، 24} .

2. نبض المنتقى ونبض نقالة

المحتوى "> ملاحظة: يجب أن تكون على علم بجميع أنظمة السلامة الكهربائية ذات الصلة قبل تطبيق الجهد العالي على منقار النبض.استخدام العزلة ذات الجهد العالي المناسب إزالة التشخيص من مسار الشعاع قبل الشروع في هذا القسم.إذا لمواءمة منقار النبض وليس مطلوبا إعداده، تخطي الخطوات 2.1، 2.3-2.6، 2.8-2.9، و 2.11.

1. استخدام اثنين من المرايا قبل إعداد منقار النبض لمحاذاة شعاع الإخراج من مذبذب من خلال وحدة منقار النبض (انظر جدول المواد رقم 5 و 7) و 25 ملم سميكة بيتا البوريوم البورات الباريوم (ببو) الكريستال (انظر جدول المواد ، رقم 12) مع المعونة من المشاهد الأشعة تحت الحمراء وبطاقة عرض ليزر ( الشكل 1A ).
2. تشغيل برنامج منقار النبض على الكمبيوتر مذبذب.
3. مراقبة إشارة التحول من منقار النبض وقطار النبض من مذبذب على الذبذبات (انظر الخطوة 1.15) مع مساعدة من صورة سريعةodiode.
4. في برنامج منتقي النبضات، قم بتعيين وقت التأخير (تأخير A) من مربع حوار "تحديد معلمات التأخير" لمزامنة إشارة التحويل وقطار النبض في بلورة منقار النبض.
5. قم بتعيين نافذة وقت التبديل (تأخير B) من مربع الحوار "تحديد معلمات التأخير" لتحديد نبضة واحدة من قطار النبض.
6. تعيين وقت الزناد الداخلي (مثبط) من مربع الحوار "تعريف تأخير المعلمات" إلى 200 μs لاختيار نبض واحد كل 5 كيلو هرتز.
7. خفض معدل التكرار من مذبذب من 11 ميغاهرتز إلى 5 كيلوهرتز عن طريق تحويل امدادات الطاقة من سائق النبض منقار إلى "على" لتطبيق الجهد العالي إلى الكريستال.
8. حدد النبضات المختارة من قطار النبض باستخدام مستقطب رقيق (تفب) (انظر جدول المواد رقم 31) بعد منتقي النبضات وتفريغ البقول المتبقية في تفريغ شعاع.
9. تحسين التباين من البقول التقطت عن طريق ضبط لوحة نصف موجة (سيه جدول المواد ، رقم 32) قبل منتقي النبض.
10. الحد من قوة الذروة من نبض الليزر عن طريق تمرير النبضات التقطت من خلال الإعداد نقالة لتمتد النبضات لمدة 2 نانوغرام (انظر الشكل 1A -b ).
11. استخدام اثنين من المرايا بعد إعداد منقار النبض لمحاذاة البقول التقطت من خلال إعداد نقالة، إذا لزم الأمر.
    ملاحظة: يحتوي نقالة اثنين من مشابك الذهب موازية (انظر جدول المواد ، رقم 20 و 21) مع كثافة خط من 1740 خطوط / مم لتمتد البقول إلى مدة 2 نانومتر لتجنب إتلاف البصريات خلال عملية التضخيم في مكبر للصوت التجدد بسبب كثافة ذروة عالية. وتستخدم هذه البقول لبذور مكبر للصوت التجدد، كما هو موضح في القسم التالي ( الشكل 1B ، أعلى).

3. مكبر للصوت التجديدي

الحذر؛ كن على بينة من كل شيءأنظمة السلامة الكهربائية ذات الصلة قبل تطبيق الجهد العالي إلى الخلية بوكلز. استخدام العزلة عالية الجهد المناسب. قم بإزالة التشخيص من مسار الحزمة قبل متابعة هذا القسم. يتم تسليم البقول البذور من يب: ياغ القرص رقيقة كير العدسة مذبذب وضع مؤمن. ويمكن استخدام استراتيجيات البذور الأخرى لبذور مكبر للصوت، مثل مكبرات الألياف.

1. بدوره على مياه التبريد لمكبر للصوت التجدد ( الشكل 1B ، وسط).
2. قم بتشغيل مبردات التبريد لتبريد الثنائيات المضخة، والقرص الرفيع، ورأس الليزر، وخلايا بوكلز. ضبط درجة حرارة المبردات إلى 28 درجة مئوية، 17 درجة مئوية، و 18 درجة مئوية ومن ثم تفعيل نظام التعشيق.
   ملاحظة: شعاع البذور المنحرف يمكن أن تتدهور استقرار مكبر للصوت. إذا لم يكن المطلوب محاذاة مكبر للصوت التجدد، تخطي الخطوات 3.3-3.13 و 3.25.
3. التبديل على إمدادات الطاقة من وحدة الصمام الثنائي مضخة (انظر الجدول من ماتريألس، رقم 2) ثم انقر فوق الزر "أوتبوت أون / أوف".
4. ضخ القرص رقيقة عن طريق الألياف المقترنة في طول موجة من 940 نانومتر عن طريق تحديد "الحالية" مقبض على إمدادات الطاقة إلى عتبة.
5. مراقبة الملف الشخصي شعاع مضخة على القرص باستخدام كاميرا القرص (انظر الخطوة 1.11) وحدد "دائرة الهندسة" على القائمة "رسم" على برنامج كاميرا القرص بمناسبة موقف شعاع في برنامج الكاميرا.
6. قم بتقليل تيار التيار الكهربائي إلى الصفر ثم انقر فوق الزر "أوتبوت أون / أوف". قم بإطفاء مصدر الطاقة من وحدة الصمام الثنائي للمضخة.
7. استخدام اثنين من المرايا قبل مكبر للصوت التجدد لمحاذاة شعاع الإخراج من نقالة (نبضات البذور) من خلال البصريات في مجال التجميع مكبر للصوت التجدد للوصول إلى المرآة نهاية الأولى (وراء الخلية بوكلز). استخدام ملف التعريف شعاع، المشاهد الأشعة تحت الحمراء، وبطاقة عرض ليزر للمساعدة في هذا.
8. إغلاق تجويف مكبر للصوت عن طريق تحويل كوارت(انظر جدول المواد ، رقم 33)، وراء خلية بوكلز، والقضاء على شعاع الليزر داخل تجويف.
9. ضبط المقابض الآلية للمرآة في نهاية الأولى عن طريق الضغط على زر "+" أو "-" على المحرك الرأسي أو الأفقي (سائق 1) من لوحة التحكم اليدوي لمحاذاة شعاع أوتوبلينغ.
10. فتح تجويف مكبر للصوت عن طريق تحويل لوحة موجة ربع (وراء الخلية بوكلز) حتى يتم تحقيق أقصى كثافة شعاع الليزر داخل تجويف. منع شعاع المنعكس الخلفي من المرآة نهاية الثانية.
11. مراقبة الشخصية شعاع من البقول البذور على برنامج كاميرا القرص وتداخل شعاع مع موقف ملحوظ من خلال ضبط المقابض من أحد مرايا تجويف قبل القرص رقيقة.
12. الافراج عن شعاع عكسها عكس ومراقبة مكانها على برنامج كاميرا القرص.
13. ضبط المقابض الآلية للمرآة نهاية الثانية عن طريق الضغط على زر "+" أو "-" الرأسي أو الأفقيالمحرك (السائق 2) على لوحة التحكم اليدوي لتداخل انعكاس الظهر مع موقف ملحوظ.
14. من الكمبيوتر الخليوي بوكلز، تشغيل برنامج الخلية بوكلز.
    ملاحظة: إذا كان إعداد خلية بوكلز غير مطلوب، تخطي الخطوات 3.15-3.18.
15. مراقبة إشارة التحول من خلية بوكلز (انظر جدول المواد ، رقم 6 و 8) والبقول البذور على الذبذبات (انظر الخطوة 1.15) مع مساعدة من الثنائي الضوئي سريع ( الشكل 1B ، وسط).
16. في برنامج الخلية بوكلز، تعيين وقت التأخير (تأخير A) من مربع الحوار "تحديد تأخير المعلمات" لمزامنة التحول من خلية بوكلز والنبضات البذور في كريستال الخلية بوكلز.
17. تعيين نافذة الوقت التبديل (تأخير B) من مربع الحوار "تحديد تأخير المعلمات" للحد من نبضة واحدة داخل تجويف مكبر للصوت التجدد إلى 4 μs، المقابلة ل 87 رحلات ذهابا وإيابا من النبض.
18. تعيين تريج الداخليةr (مثبط) من مربع الحوار "تحديد معلمات التأخير" إلى "200 μs" لتقييد المعدل بنبضة واحدة كل خز 5.
19. التبديل على إمدادات الطاقة من خلية الخلية بوكلز لتطبيق الجهد العالي على الكريستال.
20. قم بتشغيل مصدر طاقة وحدة الصمام الثنائي للمضخة وانقر فوق الزر "أوتبوت أون / أوف".
21. لتضخيم نبضات البذور في مكبر للصوت التجدد، ضخ القرص رقيقة عن طريق تعيين المقبض "الحالي" على امدادات الطاقة إلى 57.7 A، المقابلة ل 280 W.
    ملاحظة: يتم فصل الحزمة تضخيم من حزمة البذور عن طريق الجمع بين دوار فاراداي (انظر جدول المواد رقم 19) و تفب. يحمي المذبذب يب: ياغ من الانعكاس الخلفي للحزمة المضخمة بواسطة المعزل (انظر جدول المواد رقم 18).
    ملاحظة: حافظ على تشغيل خلية بوكلز ووحدة الصمام الثنائي المضخة بالترتيب المذكور أعلاه لتجنب إتلاف البصريات عن طريق التحويل Q.
22. مراقبة الطيف وقوة الإخراج (انظر الخطوات 1.5 و 1.6) قبل الضاغط.
    ملاحظة: يبلغ خرج مكبر الصوت 125 واط من متوسط ​​القدرة بطول موجة قدره 1،030 نانومتر، ومعدل تكرار قدره خز 5، وعرض نطاق طيفي 1 نانومتر (فوهم).
23. مراقبة قطار نبض الإخراج قبل الضاغط على شاشة الذبذبات وتحديد الاستقرار نبض إلى نبض مع مساعدة من الصمام الضوئي السريع (انظر الخطوة 1.15).
24. مراقبة الملف الشخصي لحزمة الإخراج قبل الضاغط وتحديد تقلبات توجيه الحزمة (انظر الخطوة 1.16).
25. ضبط بدقة المقابض الآلية للمرآة نهاية الثانية عن طريق الضغط على زر "+" أو "-" على المحرك الرأسي أو الأفقي (سائق 2) من لوحة التحكم اليدوي لتحسين تشغيل مكبر للصوت التجدد، إذا لزم الأمر.
26. تميز تأثير تضييق المكاسب.
    1. النظر في التضخيم لمختلف مستويات الطاقة البذور عن طريق ضبط الطاقة البذور مع نيوترامرشحات الكثافة l.
    2. تغيير عدد الرحلات ذهابا وإيابا للحصول على أعلى انتاج الطاقة لقوة مضخة ثابتة من 300 W.
    3. مراقبة الطيف الناتج لكل حالة.

4. نبض ضاغط، شعاع محاذاة، و استقرار النظام

ملاحظة: إزالة التشخيص من مسار شعاع قبل المتابعة مع هذا المقطع. إذا لم يكن المطلوب محاذاة الضاغط ووحدة استقرار الحزمة، تخطي الخطوتين 4.3 و 4.6.

1. بدوره على دوران بمحركات جبل لوحة نصف الموجة (في مسار الإخراج) عن طريق الضغط على زر "+" أو "-" على المحرك A (سائق 5) من لوحة التحكم اليدوي لإرسال بضعة واط من الناتج مكبر للصوت إلى الضاغط ( الشكل 1B ، أسفل).
2. ضغط نبض الليزر وصولا الى 1 بس عن طريق تمرير شعاع تضخيم من خلال الإعداد ضاغط.
3. استخدام اثنين من المرايا بعد الإعداد مكبر للصوت التجدد لمحاذاة أمبليفيd من خلال إعداد الضاغط، إذا لزم الأمر.
   ملاحظة: يحتوي الضاغط على صفيحتين عازلتين متوازيتين (انظر جدول المواد رقم 22 و 23)، بكثافة خط 1،740 خط / مم.
4. قم بتشغيل مصدر طاقة وحدة استقرار الحزمة (انظر جدول المواد رقم 98). قم بتشغيل برنامج مثبت الحزمة على جهاز كمبيوتر مثبت الحزمة.
5. استخدام اثنين من المرايا قبل الإعداد للكشف عن استقرار شعاع لمحاذاة الانعراج صفر النظام من صريف الأولى في الضاغط إلى كاشفات استقرار شعاع.
6. دفع زر "تنظيم" على برنامج استقرار شعاع لقفل شعاع الليزر لتجنب شعاع الانجراف بعد الضاغط. تحويل لوحة نصف الموجة بمحركات مرة أخرى لتمرير انتاج الطاقة الكاملة من مكبر للصوت من خلال الضاغط. اضبط مكاسب كاشفات مثبت الحزمة بمساعدة مرشح محايد الكثافة.
7. تميز المدة الزمنية للضغط pأولسيس باستخدام شغ-فروج ^{21 ، 24} .

5. مصدر المضخة من نظام أوبكبا

ملاحظة: إزالة التشخيص من مسار شعاع قبل المتابعة مع هذا المقطع.

1. من الكمبيوتر أوبكبا، تشغيل برنامج التعريف شعاع.
2. كوليمات وضبط حجم شعاع الليزر بعد الضاغط، وذلك باستخدام تلسكوب مناسب للوصول إلى كثافة الذروة من 80 غو / سم ² . استخدام ملف التعريف شعاع، الأشعة تحت الحمراء المشاهد، وبطاقة عرض الليزر.
   ملاحظة: تم اختيار الكريستال ببو 1.5 مم سميكة ل شغ استنادا إلى نتائج المحاكاة القيام به على نظام محاكاة للعلوم البصرية (سيسيفوس) رمز ²⁵ .
3. توجيه الحزمة الأساسية (1،030 نانومتر) من خلال الكريستال غير الخطية (1.5 مم سميكة ببو؛ انظر جدول المواد ، رقم 54) لتوليد التوافقي الثاني (ش) في 515 نانومتر.
4. فصل شعاع ش من ونكونفشعاع الأساسية رتد عن طريق وضع فاصل التوافقي في 45 ^س (انظر جدول المواد ، رقم 56) بعد الكريستال.
   ملاحظة: تنعكس الحزمة ش من فاصل التوافقي، في حين تنتقل الحزمة الأساسية غير المحولة من خلال.
5. على وجه التحديد تحسين زاوية مطابقة الطور من ش عن طريق ضبط مقبض جبل الكريستال للوصول إلى أعلى كفاءة التحويل من ش (70٪، الموافق 70 W).
6. مراقبة قوة ش والحزم الأساسية غير المحولة على عدادات الطاقة (انظر الخطوة 1.6).
7. مراقبة الملف الشعاعي غاوس من ش والحزم الأساسية غير المحولة (انظر الخطوة 1.16).
8. تميز الشكل الزمني للنبضات ش باستخدام تردد الارتباط المتبادل حل التباعد البصري (كفروج) ^{21 ، 24} .

النتائج

يسلم المذبذب 350 فس و 2 ميكروجرام و 25-W نبضات بمعدل تكرار 11 ميغاهيرتز مع استقرار نبض إلى نبضة بنسبة 1٪ (رمز) وتقلبات توتر الحزمة أقل من 0.6٪ على مدى ساعة واحدة من القياس ( الشكل 4 ).

الشكل 4 : يب: ياغ القرص رقيقة، كير العدسة وضع مذبذب مؤمن. ( أ ) الطيف (الأحمر)، وملف الشدة الزمنية المسترجعة (الأزرق)، والملف المكاني (إنزيت) لنبضات المذبذب. ( ب ) قياس واسترجاع شغ-فروج الطيفي من مذبذب. تم تعديل هذا الرقم من فاتحي وآخرون. ، بإذن من المرجع ²¹ .> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

يتم تضخيم نبضات البذور في مكبر للصوت التجديدي إلى 125 W في حين يجري ضخها مع الصمام الثنائي اقتران الألياف سو في طول موجة من 940 نانومتر في 280 W، المقابلة للكفاءة البصرية إلى البصرية من 47٪. ويكون استقرار مكبر الصوت من النبضة إلى النبضة أقل من 1٪، ويظهر مكبر الصوت استقرارا ممتازا على المدى الطويل بعد 10 ساعات من التشغيل المتواصل. وللحزمة المضخمة صورة مكانية ممتازة مع M ² من 1 (M ² _x = 1.08 و M ² _y = 1.07) ومظهر زمني ممتاز بعد الضغط إلى 1 بس (في فوهم) ( الشكل 5 ).

الشكل 5 : توصيف مكبر للصوت التجدد الناتج وتأثير تكسب الربح. ( أ ) استقرار متوسط ​​قدرة مكبر للصوت التجدد بعد 10 ساعات من التشغيل المتواصل. إنزيت: ( a-1 ) القدرة المعيارية لقيمتها المتوسطة في نافذة زمنية قدرها 0.5 h؛ ( a-2 ) صورة موجية لحزمة الإخراج للمكبر التجديدي. ( ب ) طيف خرج مكبر للصوت (أخضر) والشدة الزمنية المسترجعة (الزرقاء) لنبضات الليزر عند متوسط ​​قدرة 100 واط بعد ضاغط الحبل. ( ج ) طاقة البذور مقابل عرض النطاق الطيفي (فوهم) لمخرج مكبر الصوت والرحلات المطلوبة المطلوبة لنفس متوسط ​​قدرة الخرج عند 300 واط من قدرة المضخة. تم تعديل هذا الرقم من فاتحي وآخرون. ، بإذن من المرجع ²¹ . الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

هين-بادج = "1"> تم تحليل مجموعة المساعدة الذاتية باستخدام الرمز سيسيفوس ²⁵ . تم النظر في بلورات مختلفة مع المعلمات التالية: 1) من نوع I، 6 مليمترات الليثيوم سميكة (لبو)، مع زاوية مطابقة الطور من 13.7 درجة ومعامل غير الخطية من 0.819 مساء / V، و 2) و نوع I، ببو 3 ملم سميكة مع زاوية مطابقة الطور من 23.4 درجة ومعامل غير الخطية من 2 مساء / V ^{26 ، 27} . 1-بس، 20 ميغابايت البقول في 1،030 نانومتر وشدة الذروة من 100 غو / سم ² اعتبرت مدخلات المحاكاة. وأظهرت نتائج المحاكاة أن أداء مكتب إدارة المشاريع كان متفوقا على أداء المكتب الإقليمي لبنك الشعب الصيني ( الشكل 6 ).

الشكل 6 : الجيل التوافقي الثاني. ( أ ) محاكاة مجموعات المساعدة الذاتيةرجي للحصول على الكريستال 6 ملم سميكة لبو و 3 ملم سميكة ببو الكريستال. ( ب ) كفاءة مجموعة العون الذاتي التجريبية مقابل كثافة ذروة مضخة المدخلات في كريستال ببو بسمك 1.5 مم باستخدام 0.5 ميغا جول (أسود) و 20 ميغا جول (أخضر) من خرج مكبر الصوت. ( ج ) الكثافة الطيفية المسترجعة و ( د ) تأخر المجموعة في قياسات شفروج لمختلف كفاءات مجموعات المساعدة الذاتية المقابلة للنقاط A و B و C في (b). تم تعديل هذا الرقم من فاتحي وآخرون. ، مع إذن من المرجع ²¹ . الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

وتتحقق عملية بدوره مفتاح المذبذب من خلال إدارة الحرارة المثلى من مكونات مختلفة من الليزر. الناتج من مذبذب هو استنساخه على أساس يومي، مع عدم وجود حاجة لمحاذاة إضافية أو التحسين. وبالإضافة إلى ذلك، فإن نبض إلى نبض استقرار الطاقة والاستقرار المكاني توجيه ليزر البذور يفي بالشروط المسبقة لتحقيق عملية مستقرة من مكبر للصوت التجدد.

ويمكن استخدام مصادر أخرى منخفضة الطاقة للبذور، مثل مضخمات الألياف، لبذور مكبر الصوت. في هذه الدراسة، تم استخدام 2 ميكروغرام يب: ياغ رقيقة القرص كلم مذبذب للمساعدة في التضخيم من مكبر للصوت التجدد عن طريق الحد من نمو المراحل غير الخطية المتراكمة، منذ يتم تخفيض العدد المطلوب من الرحلات المستديرة للحصول على طاقة أعلى المدخلات البذور . بالإضافة إلى ذلك، فإن طاقة البذور العليا تؤثر على عملية التضخيم وتقلل من تضييق المكاسب. عرض النطاق الطيفي المقاسة للنبض المضخمإس لمختلف الطاقات البذور في قوة مضخة ثابتة هو مبين في الشكل 5C . وينخفض ​​عرض النطاق الطيفي المضخم لطاقات البذور الأدنى بسبب تضييق الكسب. ل 10 طاقة البذور بيجاي، الليزر تعمل في مضاعفة الفترة، وليس من الممكن للوصول إلى عملية مستقرة، حتى من خلال زيادة عدد الرحلات المستديرة. بالإضافة إلى التحسين الدقيق من أنظمة التبريد وإمدادات الطاقة من الثنائيات، وتشغيل مكبر للصوت التجدد في التشبع يلعب دورا رئيسيا في تحقيق الاستقرار من مكبر للصوت.

التوافقية الأساسية أو الثانية من الليزر يمكن استخدامها لضخ نظام أوبكبا. بالنسبة لمجموعة العون الذاتي، تمت مقارنة أداء لبو وبلورات ببو، حيث أنها توفر معامل عال غير خطى وعتبة الضرر، على الرغم من التمرير المكاني الكبير والفتحة المتاحة المحدودة في حالة ببو. كما معامل غير الخطية من ببو هو تقريبا ضعف ذلك من لبو، وبلورة أقصر هو سوففيكيس للوصول إلى حد التشبع لمجموعة المساعدة الذاتية ( الشكل 6A ). لذلك، ببو هو الخيار الأنسب، حيث أن المرحلة غير الخطية المتراكمة هي أصغر ²⁸ .

وتتميز فترات النبضة من نبضات ش بشكل تجريبي في كفاءة التحويل المختلفة. ولوحظ أن طيف مجموعات العینات الذاتیة یتوسع عند کفاءة التحویل المرتفعة وتظھر مرحلة طیفیة أعلی ( الشکل 6 ). لذلك، يتم اختيار الحالة B، مع كفاءة التحويل من 70٪، حيث ش والحزم الأساسية غير المحولة الحفاظ على نوعية ممتازة.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Electrooptics
Fiber-Coupled Diode Laser Module	Dilas Diodenlaser GmbH	M1F8H12-940.5-500C-IS11.34
Fiber-Coupled Diode Laser Module	Laserline GmbH	LDM1000-500
Power Supply for Diode Laser	Delta Elektronika B.V.	SM 15-100
Power Supply for Diode Laser	Delta Elektronika B.V.	SM 35-45
Pulse Picker's Driver	Bergmann Messgeräte Entwicklung KG	N/A, customized
Pockels Cell's Driver	Bergmann Messgeräte Entwicklung KG	N/A, customized
Pulse Picker's Driver Power Supply	Bergmann Messgeräte Entwicklung KG	PCD8m7
Pockels Cell's Driver Power Supply	Bergmann Messgeräte Entwicklung KG	PCD8m7
Delay Generator PCI	Bergmann Messgeräte Entwicklung KG	BME_SG08p
Splitter Box	Bergmann Messgeräte Entwicklung KG	N/A, customized
Resonant Preamplifier	Bergmann Messgeräte Entwicklung KG	BME_P03
Pulse Picker's crystal	Castech Inc.	N/A, customized	12*12*20 mm³
Pockels Cell's crystal	Castech Inc.	N/A, customized	12*12*20 mm³
Name	Company	Catalog Number	Comments
Optics
Thin-disk	TRUMPF Scientific Lasers	N/A, customized
Thin-disk Head	TRUMPF Scientific Lasers	N/A, customized
Fiber	Frank Optic Products GmbH	N/A, customized
Fiber Objective	Edmund Optics GmbH	N/A, customized
Faraday Isolator	Electro-Optics Technology, Inc	EOT.189.12231
Faraday Rotator	Electro-Optics Technology, Inc	EOT.189.22040
Stretcher's Grating 1	Horiba Jobin Yvon GmbH	N/A, customized	60*40*10 mm³
Stretcher's Grating 2	Horiba Jobin Yvon GmbH	N/A, customized	350*190*50 mm³
Compressor's Grating 1	Plymouth Grating Laboratory, Inc.	N/A, customized	40*40*16 mm³
Compressor's Grating 2	Plymouth Grating Laboratory, Inc.	N/A, customized	300*100*50 mm³
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 0°	Layertec GmbH	108060
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 0°	Laseroptik GmbH	B-09965, S-04484
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 45°	Layertec GmbH	108063
HR Mirror, 1" (1030nm), flat, 45°	Laseroptik GmbH	B-09966, S-04484
HR Mirror, 1" (1030nm), curved	Layertec GmbH	N/A, customized	set
HR Mirror, 2" (1030nm), flat, 0°	Laseroptik GmbH	B-09965, S-05474
HR Mirror, 2" (1030nm), flat, 45°	Laseroptik GmbH	B-09966, S-05474
Thin Film Polarizer (1030nm), 2"	Layertec GmbH	103930
Waveplate L/2 (1030nm)	Layertec GmbH	106058	Ø=25mm
Waveplate L/4 (1030nm)	Layertec GmbH	106060	Ø=25mm
AR Window (1030nm), wedge	Laseroptik GmbH	B-00183-01, S-00988	Ø=38mm
Output Coupler, 1" (1030nm)	Layertec GmbH	N/A, customized	PR = 88 %
High-dispersion Mirror (1030nm)	UltraFast Innovations GmbH	N/A, customized	GDD = -3000 fs²
Lens, 1" (1030nm), Plano-Convex	Thorlabs GmbH	N/A, customized	set
Lens, 1" (1030nm), Plano-Concave	Thorlabs GmbH	N/A, customized	set
Lens, 2" (1030nm), Plano-Convex	Thorlabs GmbH	N/A, customized	set
Lens, 2" (1030nm), Plano-Concave	Thorlabs GmbH	N/A, customized	set
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 0°	Layertec GmbH	129784
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 0°	Eksma Optics	042-0515-i0
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 45°	Layertec GmbH	110924
HR Mirror, 1" (515nm), flat, 45°	Eksma Optics	042-0515
HR Mirror, 1" (515nm), curved	Layertec GmbH	N/A, customized	set
HR Mirror, 1" (515nm), curved	Eksma Optics	N/A, customized	set
HR Mirror, 2" (515nm), flat, 0°	Eksma Optics	045-0515-i0
HR Mirror, 2" (515nm), flat, 45°	Eksma Optics	045-0515
Thin Film Polarizer (515nm), 2"	Layertec GmbH	112544
Waveplate L/2 (515nm)	Layertec GmbH	112546	Ø=25mm
Lens, 1" (515nm), Plano-Convex	Thorlabs GmbH	N/A, customized	set
Lens, 1" (515nm), Plano-Concave	Thorlabs GmbH	N/A, customized	set
Kerr Medium	Meller Optics, Inc.	N/A, customized	Sapphire, 1mm
BBO Crystal	Castech Inc.	N/A, customized	7*7*1.5 mm³
Harmonic Separator, 1", 45°	Eksma Optics	042-5135
Harmonic Separator, 2", 45°	Eksma Optics	045-5135
Silver Mirror, 1", flat	Thorlabs GmbH	PF10-03-P01
Silver Mirror, 1", curved	Eksma Optics	N/A, customized	set
Filter - Absorptive Neutral Density	Thorlabs GmbH	NE##A	set
Filter - Reflective Neutral Density	Thorlabs GmbH	ND##A	set
Filter - Round Continuously Variable	Thorlabs GmbH	NDC-50C-4M
Filter - Edgepass Filter (Longpass)	Thorlabs GmbH	FEL####	set
Filter - Edgepass Filter (Shortpass)	Thorlabs GmbH	FES####	set
Wedge	Thorlabs GmbH	N/A, customized	set
Name	Company	Catalog Number	Comments
Optomechanics & Motion
Mirror Mount 1" (small)	S. Maier GmbH	S1M4-##-1”
Mirror Mount 1" (large)	S. Maier GmbH	S3-##
Mirror Mount 1"	TRUMPF Scientific Lasers	1" adjustable
Mirror Mount 2"	S. Maier GmbH	S4-##
Mirror Mount 2"	TRUMPF Scientific Lasers	2" adjustable
Rotation Mount 1”	S. Maier GmbH	D25
Rotation Mount 1”	Thorlabs GmbH	RSP1/M
Rotation Mount 2”	Thorlabs GmbH	RSP2/M
Precision Rotation Stage	Newport Corporation	M-UTR120
Four-Axis Diffraction Grating Mount	Newport Corporation	DGM-1
Translation Stage	OptoSigma Corporation	TADC-651SR25-M6
Pockels cell stage	Newport Corporation	9082-M
Pockels Cell Holder	Home-made	N/A, customized
Picomotor Controller/Driver Kit	Newport Corporation	8742-12-KIT
Picomotor Piezo Linear Actuators	Newport Corporation	8301NF
Picomotor Rotation Mount	Newport Corporation	8401-M
Hand Control Pad	Newport Corporation	8758
Name	Company	Catalog Number	Comments
Light Analysis
Beam Profiling Camera	Ophir Optronics Solutions Ltd	SP620
Beam Profiling Camera	DataRay Inc.	WCD-UCD23
Photodiodes (solw)	Thorlabs GmbH	DET10A/M
Photodiodes (fast)	Alphalas GmbH	UPD-200-SP
Thin-disk Camera	Imaging Development Systems GmbH	UI-2220SE-M-GL
Oscilloscope	Tektronix GmbH	DPO5204
Oscilloscope	Teledyne LeCroy GmbH	SDA 760Zi-A
Spectrometer	Avantes	AvaSpec-ULS3648-USB2
Spectrometer	Ocean Optics, Inc	HR4C1769
Spectrometer	Ocean Optics, Inc	HR4C3762
Spectrometer	Ocean Optics, Inc	HR4D464
Spectrometer	Ocean Optics, Inc	HR4D466
Laser Thermal Power Sensor	Ophir Optronics Solutions Ltd	L50(150)A-PF-35
Laser Thermal Power Sensor	Ophir Optronics Solutions Ltd	FL500A
Laser Thermal Power Sensor	Ophir Optronics Solutions Ltd	3A-P-V1
Power and Energy Meter	Ophir Optronics Solutions Ltd	Vega
Name	Company	Catalog Number	Comments
Systems
Laser Beam Stabilization System	TEM-Messtechnik GmbH	Aligna
Laser M² Measuring System	Ophir Optronics Solutions Ltd	M²-200s
FROG	Home-made	N/A, customized
XFROG	Home-made	N/A, customized
Name	Company	Catalog Number	Comments
Miscellaneous
Cooling Chiller	H.I.B Systemtechnik GmbH	6HE-000800-W-W-R23-2-DI
Cooling Chiller	Termotek GmbH	P201
Cooling Chiller	Termotek GmbH	P208
Laser Safety Goggles	Protect - Laserschutz GmbH	BGU 10-0165-G-20
Infra-red Viewer	FJW Optical Systems	84499A
Laser Viewing Card	Thorlabs GmbH	VRC4
Laser Viewing Card	Thorlabs GmbH	VRC5
Laser Viewing Card	Laser Components GmbH	LDT-1064 BG
Flowmeter	KOBOLD Messring GmbH	DTK-1250G2C34P
Pressure Gauge	KOBOLD Messring GmbH	EN 837-1
Temperature Sensor	KOBOLD Messring GmbH	TDA-15H* ***P3M
WinLase Software	Dr. C. Horvath & Dr. F. Loesel	WinLase Version 2.1 pro.	Laser Cavity Software