ברצוננו להודות לפרופ &#39;פרנץ קראוס על הדיונים ועל נאג&#39;ד אלטוואיג&#39;רי על תמיכתה בסיום כתב היד. עבודה זו מומנה על ידי המרכז ליישומי לייזר מתקדמים (CALA).

<ol>
	<li>Fattahi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Third-generation+femtosecond+technology.">Third-generation femtosecond technology.</a> Optica. 1 (1), 45-63 (2014).</li><li>Hentschel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attosecond+metrology.">Attosecond metrology.</a> Nature. 414 (6863), 509-513 (2001).</li><li>Cavalieri, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intense+1.5-cycle+near+infrared+laser+waveforms+and+their+use+for+the+generation+of+ultra-broadband+soft-x-ray+harmonic+continua.">Intense 1.5-cycle near infrared laser waveforms and their use for the generation of ultra-broadband soft-x-ray harmonic continua.</a> New J Phys. 9 (7), 242 (2007).</li><li>Schweinberger, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Waveform-controlled+near-single-cycle+milli-joule+laser+pulses+generate+sub-10+nm+extreme+ultraviolet+continua.">Waveform-controlled near-single-cycle milli-joule laser pulses generate sub-10 nm extreme ultraviolet continua.</a> Opt Lett. 37, 3573-3575 (2012).</li><li>Buck, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+observation+of+laser-driven+electron+acceleration.">Real-time observation of laser-driven electron acceleration.</a> Nature Phys. 7 (7), 543-548 (2011).</li><li>Zhong, H., Karpowicz, N., Zhang, X. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+emission+profile+from+laser-induced+air+plasma.">Terahertz emission profile from laser-induced air plasma.</a> Appl Phys Lett. 88 (26), 261103 (2006).</li><li>Herrmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+sub-three-cycle,+16+TW+light+pulses+by+using+noncollinear+optical+parametric+chirped-pulse+amplification.">Generation of sub-three-cycle, 16 TW light pulses by using noncollinear optical parametric chirped-pulse amplification.</a> Opt Lett. 34 (16), 2459-2461 (2009).</li><li>Adachi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=1.5+mJ,+6.4+fs+parametric+chirped-pulse+amplification+system+at+1+kHz.">1.5 mJ, 6.4 fs parametric chirped-pulse amplification system at 1 kHz.</a> Opt Lett. 32 (17), 2487-2489 (2007).</li><li>Adachi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-fs,+multi-mJ,+CEP-locked+parametric+chirped-pulse+amplifier+pumped+by+a+450-nm+source+at+1+kHz.">5-fs, multi-mJ, CEP-locked parametric chirped-pulse amplifier pumped by a 450-nm source at 1 kHz.</a> Opt express. 16 (19), 14341-14352 (2008).</li><li>Yin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-efficiency+optical+parametric+chirped-pulse+amplifier+in+BiB3O6+for+generation+of+3+mJ,+two-cycle,+carrier-envelope-phase-stable+pulses+at+1.7+&#181;m.">High-efficiency optical parametric chirped-pulse amplifier in BiB3O6 for generation of 3 mJ, two-cycle, carrier-envelope-phase-stable pulses at 1.7 &#181;m.</a> Opt Lett. 41 (6), 1142-1145 (2016).</li><li>Deng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carrier-envelope-phase-stable,+1.2+mJ,+1.5+cycle+laser+pulses+at+2.1+&#181;m.">Carrier-envelope-phase-stable, 1.2 mJ, 1.5 cycle laser pulses at 2.1 &#181;m.</a> Opt Lett. 37 (23), 4973-4975 (2012).</li><li>Rothhardt, J., Demmler, S., H&#228;drich, S., Limpert, J., T&#252;nnermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Octave-spanning+OPCPA+system+delivering+CEP-stable+few-cycle+pulses+and+22+W+of+average+power+at+1+MHz+repetition+rate.">Octave-spanning OPCPA system delivering CEP-stable few-cycle pulses and 22 W of average power at 1 MHz repetition rate.</a> Opt express. 20 (10), 10870-10878 (2012).</li><li>Heckl, O. H., Nolte, S., Schrempel, F., Dausinger, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultrafast Thin-Disk Lasers.Ultrashort Pulse Laser Technology. 195, 93-115 (2016).</li><li>Zapata, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryogenic+Yb:YAG+composite-thin-disk+for+high+energy+and+average+power+amplifiers.">Cryogenic Yb:YAG composite-thin-disk for high energy and average power amplifiers.</a> Opt. Lett. 40 (11), 2610-2613 (2015).</li><li>Schulz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yb:YAG+Innoslab+amplifier:+efficient+high+repetition+rate+subpicosecond+pumping+system+for+optical+parametric+chirped+pulse+amplification.">Yb:YAG Innoslab amplifier: efficient high repetition rate subpicosecond pumping system for optical parametric chirped pulse amplification.</a> Opt Lett. 36 (13), 2456-2458 (2011).</li><li>Roeser, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millijoule+pulse+energy+high+repetition+rate+femtosecond+fiber+chirped-pulse+amplification+system.">Millijoule pulse energy high repetition rate femtosecond fiber chirped-pulse amplification system.</a> Opt Lett. 32 (24), 3495-3497 (2007).</li><li>Russbueldt, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=400+W+Yb:YAG+Innoslab+fs-amplifier.">400 W Yb:YAG Innoslab fs-amplifier.</a> Opt Express. 17 (15), 12230-12245 (2009).</li><li>Baumgarten, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=0.5+kHz+repetition+rate+picosecond+laser.">0.5 kHz repetition rate picosecond laser.</a> Opt Lett. 41 (14), 3339-3342 (2016).</li><li>Klingebiel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=220mJ,+1+kHz+Picosecond+Regenerative+Thin-Disk+Amplifier.">220mJ, 1 kHz Picosecond Regenerative Thin-Disk Amplifier.</a> , (2015).</li><li>Nubbemeyer, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=1+kW,+200+mJ+picosecond+thin-disk+laser+system.">1 kW, 200 mJ picosecond thin-disk laser system.</a> Opt Lett. 42 (7), 1381-1384 (2017).</li><li>Fattahi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-power,+1-ps,+all-Yb:YAG+thin-disk+regenerative+amplifier.">High-power, 1-ps, all-Yb:YAG thin-disk regenerative amplifier.</a> Opt Lett. 41 (6), 1126-1129 (2016).</li><li>Brons, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+scaling+of+Kerr-lens+mode-locked+thin-disk+oscillators.">Energy scaling of Kerr-lens mode-locked thin-disk oscillators.</a> Opt Lett. 39 (22), 6442-6445 (2014).</li><li>Trebino, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+ultrashort+laser+pulses+in+the+time-frequency+domain+using+frequency-resolved+optical+gating.">Measuring ultrashort laser pulses in the time-frequency domain using frequency-resolved optical gating.</a> Rev Sci Instrum. 68 (9), 3277-3295 (1997).</li><li>Arisholm, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+numerical+methods+for+simulating+second-order+nonlinear+interactions+in+birefringent+media.">General numerical methods for simulating second-order nonlinear interactions in birefringent media.</a> J Opt Soc Am B. 14 (10), 2543-2549 (1997).</li><li>Zhang, D. X., Kong, Y. F., Zhang, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+parametric+properties+of+532-nm-pumped+beta-barium-borate+near+the+infrared+absorption+edge.">Optical parametric properties of 532-nm-pumped beta-barium-borate near the infrared absorption edge.</a> Opt Commun. 184 (5), 485-491 (2000).</li><li>Kato, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature-tuned+90o+phase-matching+properties+of+LiB3O5.">Temperature-tuned 90o phase-matching properties of LiB3O5.</a> IEEE J Quant Electron. 30 (12), 2950-2952 (1994).</li><li>Fattahi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Third-generation femtosecond technology. , (2016).</li></ol>

למחברים אין מה לגלות.

פעולת Turn-Key של המתנד מושגת על ידי ניהול החום האופטימלי של הרכיבים השונים של הלייזר. הפלט של מתנד הוא לשחזור על בסיס יומי, ללא צורך יישור נוסף או אופטימיזציה. בנוסף, יציבות הדופק אל הדופק ויציבות הצבעה מרחבית של לייזר הזרע ממלאת את התנאים המוקדמים להשגת הפעולה היציבה של מגבר התחדשות. מקורות אחרים של אנרגיית אנרגיה נמוכה, כגון מגברי סיבים, יכולים לשמש לזרז את המגבר. במחקר זה, מתנד KLM K2M בעל 2 מיקרוגרם YB: YAG נעשה שימוש כדי להגביר את ההגברה של המגבר המשובי על ידי הקטנת הצמיחה של השלבים הלא ליניאריים המצטברים, שכן המספר הדרוש של הנסיעות הלוך ושוב מופחת לאנרגיה גבוהה יותר של זרעי קלט . בנוסף, האנרגיה זרע גבוהה משפיע על תהליך ההגברה ומקטין את הצטמקות רווח. רוחב הפס הספקטראלי הנמדד של הפולסים המוגבריםEs עבור אנרגיות זרע שונות על כוח משאבה קבוע מוצג באיור 5 ג . רוחב פס מוגדל של רוחב פס מופחת עבור אנרגיות זרע נמוכות יותר בגלל צמצום הצטברות. עבור 10 pJ אנרגיית זרע, לייזר פועלת בתקופה הכפלה, ולא ניתן להגיע לפעולה יציבה, גם על ידי הגדלת מספר הסיורים הלוך ושוב. בנוסף לאופטימיזציה זהירה של מערכות הקירור ואת אספקת החשמל של דיודות, הפעולה של מגבר משובי רוויה משחק תפקיד מרכזי ביציבות שהושגה של המגבר. הרמוני הבסיסי או השני של הלייזר יכול לשמש משאבת מערכת OPCPA. עבור SHG, ההשוואות של LBO ו קריסטל BBO הושוו, כפי שהם מציעים מקדם לא לינארית גבוהה סף נזק, למרות הליכה מרחבית גדול יותר הצמצם זמין מוגבל במקרה של BBO. כמו מקדם הלא לינארית של BBO הוא כמעט כפול מזה של LBO, קריסטל קצר יותר הוא sufמתוחכם להגיע לגבול הרוויה עבור SHG ( איור 6 א ). לכן, BBO הוא הבחירה המתאימה יותר, כמו השלב הלא ליניארי שנצבר הוא קטן יותר 28 . משכי הדופק של הפולסים SH מאופיינים בניסוי ביעילות המרה שונה. זה נצפתה כי יעילות המרה גבוהה, הספקטרום SHG הוא הרחיב ואת שלב גבוה ספקטרלי מופיע ( איור 6 ). לכן, במקרה B, עם יעילות ההמרה של 70%, נבחר שבו SH ואת הקורות היסוד לא משמרת לשמור על איכות מעולה.

הדור של אנרגיה גבוהה, כמה מחזורי פולסים לייזר בקצב גבוה החזרה הוא עניין רב תחומים מיושמים, כגון מדע אטוסקונד 1 , 2 , 3 , 4 ו פיזיקה שדה גבוה 5 , 6 , אשר עומדים ליהנות ישירות מן הזמינות של מקורות כאלה. OPCPA מייצג את התוואי המבטיח ביותר להשגת אנרגיות דופק גבוהות ורוחבי הגברה גדולים, אשר תומכים בו זמנית במספר פעימות מחזוריות 1 . עד כה, OPCPA מאפשר הגברה אולטרה פס רחב, אשר מייצר כמה מחזורי פעימות 7 , 8 , 9 , 10 . עם זאת, יישום שונה של ערכת OPCPA, אשר משתמש פולסים משאבה קצרה על סולם picosond, מחזיקה הבטחה עבורמה שהופך גישה זו להרחבה עבור אנרגיות הדופק אפילו גבוה יותר ואת הכוחות הממוצעים במעגל כמה מחזור 1 , 11 , 12 . בשל עוצמת המשאבה הגבוהה בדופק קצר OPCPA, העלייה החד-פעמית הגבוהה מאפשרת שימוש בגבישים דקים מאוד לתמיכה ברוחבי הגברה גדולים. למרות הדופק קצר שאוב OPCPA יש יתרונות רבים, realisability של גישה זו כפופה לזמינות של לייזרים המותאמים במיוחד למטרה זו. אלה לייזרים משאבה נדרשים לספק אנרגיה גבוהה picosond פולסים עם כמעט עקיפה איכות קרן מוגבל בשיעורי החזרה ב kHz ל MHz טווח 13 , 14 , 15 . ההקדמה של לייזרים ytterbium מסוממים על גיאומטריות שונות, מסוגל לספק פולסים לייזר picosond עם אנרגיה גבוהה כוח ממוצע גבוה, עומדים לשנות את המצב הנוכחי של השדה 1 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 . Yb: YAG יש מוליכות תרמית טובה חיים ארוכים המדינה העליונה, וזה יכול להיות שאוב על ידי לייזרים דיודה חסכונית. הביצועים שלה כאשר נעשה שימוש בגיאומטריה דק הדיסק הוא יוצא מן הכלל בשל קירור יעיל של המדיום רווח כדי בו זמנית בקנה מידה את השיא ואת הכוח הממוצע. יתר על כן, המופע של התמקדות עצמית בתוך המדיום רווח במהלך תהליך ההגברה הוא מדוכא בשל הדקיקות של הדיסק דק בהשוואה גיאומטריות אחרות בינונית רווח, וכתוצאה מכך פרופילים הזמני והמרחבי מעולה של הפולסים מוגבר. שילוב המושג הזה עם רו&quot;ח מקיים הבטחה ליצירת פעימות פיקו-שנייה עם מאות מילי-וולטים של אנרגיה ומאותשל וואט של הספק ממוצע 19 , 20 . מטרת עבודה זו היא להדגים מתג Yb: YAG רזה מגבר משובי דיסק עם ביצועים יומית יוצאת דופן כמקור מתאים שאיבה OPCPAs 21 . כדי להשיג מטרה זו, מחקר זה מעסיק Yb: YAG דיסק דק מתנד 22 עם כמה microjoules של אנרגיה הדופק זרע המגבר כדי למזער את השלב הלא ליניארי שנצבר במהלך תהליך ההגברה. פרוטוקול זה מספק את המתכון לבניית ותפעול מערכת לייזר, אשר מתואר במקום אחר 21 . פרטים על יישום רכיבים ותוכנה מלאה מוצגים, ותהליך היישור של המערכת מתואר.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Electrooptics&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fiber-Coupled Diode Laser Module</td><td>Dilas Diodenlaser GmbH</td><td>M1F8H12-940.5-500C-IS11.34</td><td></td></tr><tr><td>Fiber-Coupled Diode Laser Module</td><td>Laserline GmbH</td><td>LDM1000-500</td><td></td></tr><tr><td>Power Supply for Diode Laser</td><td>Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 15-100</td><td></td></tr><tr><td>Power Supply for Diode Laser</td><td>Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 35-45</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker&#039;s Driver</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell&#039;s Driver</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker&#039;s Driver Power Supply</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell&#039;s Driver Power Supply</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>Delay Generator PCI</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>BME_SG08p</td><td></td></tr><tr><td>Splitter Box</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Resonant Preamplifier</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>BME_P03</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker&#039;s crystal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>12*12*20 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Pockels Cell&#039;s crystal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>12*12*20 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Optics&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk Head</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Fiber</td><td>Frank Optic Products GmbH</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Fiber Objective</td><td>Edmund Optics GmbH</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Faraday Isolator</td><td>Electro-Optics Technology, Inc</td><td>EOT.189.12231</td><td></td></tr><tr><td>Faraday Rotator</td><td>Electro-Optics Technology, Inc</td><td>EOT.189.22040</td><td></td></tr><tr><td>Stretcher&#039;s Grating 1</td><td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>60*40*10 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Stretcher&#039;s Grating 2</td><td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>350*190*50 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Compressor&#039;s Grating 1</td><td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>40*40*16 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Compressor&#039;s Grating 2</td><td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>300*100*50 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>108060</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>108063</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966, S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), curved</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (1030nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-05474</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (1030nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966, S-05474</td><td></td></tr><tr><td>Thin Film Polarizer (1030nm), 2&quot;</td><td>Layertec GmbH</td><td>103930</td><td></td></tr><tr><td>Waveplate L/2 (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106058</td><td>&amp;Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>Waveplate L/4 (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106060</td><td>&amp;Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>AR Window (1030nm), wedge</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-00183-01, S-00988</td><td>&amp;Oslash;=38mm</td></tr><tr><td>Output Coupler, 1&quot; (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>PR = 88 %</td></tr><tr><td>High-dispersion Mirror (1030nm)</td><td>UltraFast Innovations GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>GDD = -3000 fs&amp;sup2;</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (1030nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (1030nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 2&quot; (1030nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 2&quot; (1030nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>129784</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>110924</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), curved</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), curved</td><td>Eksma Optics</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (515nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (515nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515</td><td></td></tr><tr><td>Thin Film Polarizer (515nm), 2&quot;</td><td>Layertec GmbH</td><td>112544</td><td></td></tr><tr><td>Waveplate L/2 (515nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>112546</td><td>&amp;Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (515nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (515nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Kerr Medium</td><td>Meller Optics, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>Sapphire, 1mm</td></tr><tr><td>BBO Crystal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>7*7*1.5 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Harmonic Separator, 1&quot;, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-5135</td><td></td></tr><tr><td>Harmonic Separator, 2&quot;, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-5135</td><td></td></tr><tr><td>Silver Mirror, 1&quot;, flat</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>PF10-03-P01</td><td></td></tr><tr><td>Silver Mirror, 1&quot;, curved</td><td>Eksma Optics</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Absorptive Neutral Density</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>NE##A</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Reflective Neutral Density</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>ND##A</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Round Continuously Variable</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>NDC-50C-4M</td><td></td></tr><tr><td>Filter - Edgepass Filter (Longpass)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>FEL####</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Edgepass Filter (Shortpass)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>FES####</td><td>set</td></tr><tr><td>Wedge</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Optomechanics &amp;amp; Motion&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 1&quot; (small)</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S1M4-##-1&amp;rdquo;</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 1&quot; (large)</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S3-##</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 1&quot;</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>1&quot; adjustable&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 2&quot;</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S4-##</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 2&quot;</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>2&quot; adjustable&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Mount 1&amp;rdquo;</td><td>S. Maier GmbH</td><td>D25</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Mount 1&amp;rdquo;</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>RSP1/M</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Mount 2&amp;rdquo;</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>RSP2/M</td><td></td></tr><tr><td>Precision Rotation Stage</td><td>Newport Corporation</td><td>M-UTR120</td><td></td></tr><tr><td>Four-Axis Diffraction Grating Mount</td><td>Newport Corporation</td><td>DGM-1</td><td></td></tr><tr><td>Translation Stage</td><td>OptoSigma Corporation</td><td>TADC-651SR25-M6</td><td></td></tr><tr><td>Pockels cell stage</td><td>Newport Corporation</td><td>9082-M</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell Holder</td><td>Home-made</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Picomotor Controller/Driver Kit</td><td>Newport Corporation</td><td>8742-12-KIT</td><td></td></tr><tr><td>Picomotor Piezo Linear Actuators</td><td>Newport Corporation</td><td>8301NF</td><td></td></tr><tr><td>Picomotor Rotation Mount</td><td>Newport Corporation</td><td>8401-M</td><td></td></tr><tr><td>Hand Control Pad</td><td>Newport Corporation</td><td>8758</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Light Analysis&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beam Profiling Camera</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>SP620</td><td></td></tr><tr><td>Beam Profiling Camera</td><td>DataRay Inc.</td><td>WCD-UCD23</td><td></td></tr><tr><td>Photodiodes (solw)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>DET10A/M</td><td></td></tr><tr><td>Photodiodes (fast)</td><td>Alphalas GmbH</td><td>UPD-200-SP</td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk Camera</td><td>Imaging Development Systems GmbH</td><td>UI-2220SE-M-GL</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Tektronix GmbH</td><td>DPO5204</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Teledyne LeCroy GmbH</td><td>SDA 760Zi-A</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Avantes</td><td>AvaSpec-ULS3648-USB2</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4C1769</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4C3762</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4D464</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4D466</td><td></td></tr><tr><td>Laser Thermal Power Sensor</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>L50(150)A-PF-35</td><td></td></tr><tr><td>Laser Thermal Power Sensor</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>FL500A</td><td></td></tr><tr><td>Laser Thermal Power Sensor</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>3A-P-V1</td><td></td></tr><tr><td>Power and Energy Meter</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>Vega</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Systems&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laser Beam Stabilization System</td><td>TEM-Messtechnik GmbH</td><td>Aligna</td><td></td></tr><tr><td>Laser M&amp;sup2; Measuring System</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>M&amp;sup2;-200s</td><td></td></tr><tr><td>FROG</td><td>Home-made</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>XFROG</td><td>Home-made</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Miscellaneous&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cooling Chiller</td><td>H.I.B Systemtechnik GmbH</td><td>6HE-000800-W-W-R23-2-DI</td><td></td></tr><tr><td>Cooling Chiller</td><td>Termotek GmbH</td><td>P201</td><td></td></tr><tr><td>Cooling Chiller</td><td>Termotek GmbH</td><td>P208</td><td></td></tr><tr><td>Laser Safety Goggles</td><td>Protect - Laserschutz GmbH</td><td>BGU 10-0165-G-20</td><td></td></tr><tr><td>Infra-red Viewer</td><td>FJW Optical Systems</td><td>84499A</td><td></td></tr><tr><td>Laser Viewing Card</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>VRC4</td><td></td></tr><tr><td>Laser Viewing Card</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>VRC5</td><td></td></tr><tr><td>Laser Viewing Card</td><td>Laser Components GmbH</td><td>LDT-1064 BG</td><td></td></tr><tr><td>Flowmeter</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>DTK-1250G2C34P</td><td></td></tr><tr><td>Pressure Gauge</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>EN 837-1</td><td></td></tr><tr><td>Temperature Sensor</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>TDA-15H* ***P3M</td><td></td></tr><tr><td>WinLase Software</td><td>Dr. C. Horvath &amp;amp; Dr. F. Loesel</td><td>WinLase Version 2.1 pro.</td><td>Laser Cavity Software</td></tr></tbody></table>

20 mj, 1 ps yb:yag thin-disk regenerative amplifier

זהו דו&quot;ח על 100 W, 20 mJ, 1 PS Yb: YAG דיסק דק מגבר משובי. תוצרת בית Yb: YAG דיסק דק, מתנד נעול במצב Kerr- נעול עם ביצועים Turn-Key ו microjoule ברמת הדופק אנרגיה משמש הזרע מגבר צ &#39;יפס הדופק משובי. המגבר ממוקם בדיור אטום. הוא פועל בטמפרטורת החדר ומציג פעילות יציבה בקצב של 5 קילו-הרץ, עם יציבות הדופק לדופק פחות מ -1%. על ידי העסקת 1.5 מ&quot;מ עובי בטא בריום borate קריסטל, התדר של הפלט לייזר מוכפל ל 515 ננומטר, עם כוח ממוצע של 70 וואט, אשר תואם אופטי אופטי אופטי של 70%. ביצועים מעולים אלה הופכים את המערכת למקור משאבת אטרקטיבי עבור מגברים אופטיים פרמטריים צולבים-דופק בטווח ספקטרלי הקרוב אינפרא אדום ו באמצע אינפרא אדום. השילוב של ביצועי Turn-Key ויציבות מעולה של מגבר התחדשות, המערכת מאפשרת את יצירתו של פס רחב, CEP יציבזֶרַע. אספקת הזרע והמשאבה של הגברה אופטית של הדופק המוטבעי (OPCPA) ממקור לייזר אחד מבטלת את הדרישה לסינכרון הזמני הפעיל בין הפולסים האלה. עבודה זו מציגה מדריך מפורט להקמת ולהפעיל מגבר Yb: YAG דיסק רנרטיטיבי מחדש, המבוססת על הגברה הדופק הצפצופים (CPA), כמקור המשאבה של מגבר אופקי פרמטרי צ &#39;יפס הדופק.

<html> מתנד מספק 350 פולסים, 2 μJ, 25-W פולסים בקצב חזרות 11 MHz, עם יציבות הדופק לדופק של 1% (rms) ותנודות הצבעה קרן של פחות מ -0.6% מעל 1 שעות של מדידה ( איור 4 ). <img alt="איור 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig4.jpg" /> איור 4 : Yb: YAG דיסק דק, Kerr- העדשה מצב נעול נעול. ( א ) הספקטרום (אדום), פרופיל העוצמה הטמפורית המאוחזרת (כחול) והפרופיל המרחבי (הבלעדי) של פעימות המתנד. ( ב ) נמדד ואחזר ספקטרוגרף SHG-FROG של מתנד. נתון זה שונה מ Fattahi et al. , באישור 21 .&gt; אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. זרעי הזרע מוגברים במגבר משובי ל 125 W בזמן היותו נשאב עם דיודה CW מצמידים דיודה באורך גל של 940 ננומטר ב 280 W, המתאים אופטי אופטי אופטי של 47%. יציבות הדופק אל הדופק של המגבר נמוכה מ -1%, והמגבר מציג יציבות מצוינת לטווח הארוך לאחר 10 שעות של פעולה מתמשכת. הקורה המוגברת בעלת פרופיל מרחבי מעולה, עם M 2 של 1 (M 2 x = 1.08 ו- M 2 y = 1.07) ופרופיל טמפורלי מצוין לאחר דחיסה ל -1 ps (ב- FWHM) ( איור 5 ). <img alt="איור 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig5.jpg" /> איור 5 : אפיון מגבר התחדשות<html> הפלט והאפקט המצמצם. ( א ) יציבות של מגבר התחדשות הממוצע כוח לאחר 10 שעות של פעולה מתמשכת. Inset: ( a-1 ) מנורמל כוח לערכו הממוצע בחלון זמן של 0.5 h; ( A-2 ) פלט פרופיל הקלט של מגבר משובי. ( ב ) ספקטרום פלט מגבר (ירוק) ואת העוצמה הזמנית המאוחזרת (כחול) של פולסים לייזר ב 100 W כוח הממוצע לאחר מדחס הסורג. ( ג ) אנרגיית זרע לעומת רוחב פס ספקטרלי (FWHM) של תפוקת המגבר והנסיעות העגולות הנדרשות עבור אותו הספק ממוצע של הספק ב -300 ואט של כוח משאבה. נתון זה שונה מ Fattahi et al. , באישור 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> Hin-page = &quot;1&quot;&gt; ה- SHG נותח באמצעות קוד SISYFOS 25 . שני גבישים שונים עם הפרמטרים הבאים נחשבו: 1) שבב ליתיום מסוג I, 6 מ&quot;מ (LBO), עם זווית התאמת פאזה של 13.7 ° ומקדם לא ליניארי של 0.819 pm / V, ו- 2) סוג I, 3 מ&quot;מ עובי BBO עם זווית שלב ההתאמה של 23.4 ° ו מקדם לא לינארית של 2 pm / V 26 , 27 . 1-PS, 20-mJ פעימות ב 1,030 ננומטר ועוצמת שיא של 100 GW / cm 2 נחשבו קלט של הסימולציה. תוצאות הסימולציה הראו כי ביצועי ה- BBO היו טובים יותר מזו של ה- LBO עבור SHG ( איור 6 ). <img alt="איור 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig6.jpg" /> איור 6 : הדור השני של ההרמוניה. ( א ) סימולציה SHG ​​מדומהRgy עבור גביש 6 מ&quot;מ עובי LBO ו 3 מ&quot;מ עובי BBO קריסטל. ( ב ) יעילות SHG ניסיוני לעומת עוצמת שיא שיא המשאבת ב 1.5 מ&quot;מ עובי BBO קריסטל באמצעות 0.5 mJ (שחור) ו 20 mJ (ירוק) של מגבר פלט. ( ג ) עוצמת ספקטרלית מאוחזרת ו ( ד ) עיכוב הקבוצה של מדידות XFROG עבור יעילות SHG שונים המתאימים לנקודות A, B, ו- C ב (ב). נתון זה שונה מ Fattahi et al. , באישור 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about 20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier at JoVE.com

20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier

פרוטוקול להפעלה של אנרגיה גבוהה, כוח גבוה אופטית פרמטרית צייץ הדופק מגבר מקור משאבת מבוסס על Yb: YAG דיסק דק מגבר משובי מוצג כאן.

20 mJ, 1 PS Yb: YAG דיסק דק מגבר משובי

This is a report on a 100 W, 20 mJ, 1 ps Yb:YAG thin-disk regenerative amplifier. A homemade Yb:YAG thin-disk, Kerr-lens mode-locked oscillator with ...

20-mj-1-ps-ybyag-thin-disk-regenerative-amplifier

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Power Distributions

SCIENTISTS IN ACTION

11.4K Views.  Ludwig Maximilian University of Munich.  פרוטוקול להפעלה של אנרגיה גבוהה, כוח גבוה אופטית פרמטרית צייץ הדופק מגבר מקור משאבת מבוסס על Yb: YAG דיסק דק מגבר משובי מוצג כאן. 

Video: 20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier

Quasi-light Storage for Optical Data Packets

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing of the signals is done in the electrical domain. Direct storage in the optical domain would avoid the transfer of the packets to the electrical and back to the optical domain in every network node and, therefore, increase the speed and possibly reduce the energy consumption of telecommunications. However, light consists of photons which propagate with the speed of light in vacuum. Thus, the storage of light is a big challenge. There exist some methods to slow down the speed of the light, or to store it in excitations of a medium. However, these methods cannot be used for the storage of optical data packets used in telecommunications networks. Here we show how the time-frequency-coherence, which holds for every signal and therefore for optical packets as well, can be exploited to build an optical memory. We will review the background and show in detail and through examples, how a frequency comb can be used for the copying of an optical packet which enters the memory. One of these time domain copies is then extracted from the memory by a time domain switch. We will show this method for intensity as well as for phase modulated signals.

The article describes a procedure to store optical data packets with an arbitrary modulation, wavelength, and data rate. These packets are the basis of modern telecommunications.

חפצים מעין אור עבור מנות נתונים אופטיות

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing ...

Engineering

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

Gradient Echo קוונטית זיכרון בחם אטומי החמקן

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs the anharmonicity of the ODT, in which the hotter atoms at the edge of the trap feel the anharmonic components of the trapping potential, while the colder atoms in the center of the trap feel the harmonic one. By modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components, we selectively excite the hotter atoms out of the trap while keeping the colder atoms in the trap, generating parametric cooling. This experimental protocol starts with a magneto-optical trap (MOT) that is loaded by a Zeeman slower. The precooled atoms in the MOT are then transferred to an ODT, and a bias magnetic field is applied to create an interacting Fermi gas. We then lower the trapping potential to prepare a cold Fermi gas near the degenerate temperature. After that, we sweep the magnetic field to the noninteracting regime of the Fermi gas, in which the parametric cooling can be manifested by modulating the intensity of the optical trapping beams. We find that the parametric cooling effect strongly depends on the modulation frequencies and amplitudes. With the optimized frequency and amplitude, we measure the dependence of the cloud energy on the modulation time. We observe that the cloud energy is changed in an anisotropic way, where the energy of the axial direction is significantly reduced by parametric driving. The cooling effect is limited to the axial direction because the dominant anharmonicity of the crossed-beam ODT is along the axial direction. Finally, we propose to extend this protocol for the trapping potentials of large anharmonicity in all directions, which provides a promising scheme for cooling quantum gases using external driving.

We present a parametric driving method to cool an ultracold Fermi gas in a crossed-beam optical dipole trap. This method selectively removes high-energy atoms from the trap by periodically modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components of the trapping potential.

קירור גז פרמי Ultracold לכודים Optically ידי נהיגה תקופתיים

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

ספקטרומטר פיזור מהיר ברילואן מגורה מכ לניתוח גשמי

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due to their long coherence time and their capability to manipulate and detect individual quantum bits (qubits). In more recent years, microfabricated surface ion traps have received more attention for large-scale integrated qubit platforms. This paper presents a microfabrication methodology for ion traps using micro-electro-mechanical system (MEMS) technology, including the fabrication method for a 14 &#181;m-thick dielectric layer and metal overhang structures atop the dielectric layer. In addition, an experimental procedure for trapping ytterbium (Yb) ions of isotope 174 (174Yb+) using 369.5 nm, 399 nm, and 935 nm diode lasers is described. These methodologies and procedures involve many scientific and engineering disciplines, and this paper first presents the detailed experimental procedures. The methods discussed in this paper can easily be extended to the trapping of Yb ions of isotope 171 (171Yb+) and to the manipulation of qubits.

This paper presents a microfabrication methodology for surface ion traps, as well as a detailed experimental procedure for trapping ytterbium ions in a room-temperature environment.

שיטות נסיוניות שמחייב יונים באמצעות Microfabricated על פני השטח מלכודות יונים

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

הקלטה אופטית של פעילות עצבית suprathreshold עם רזולוצית תא בודד ויחיד ספייק

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Neuroscience

Infrared Degenerate Four-wave Mixing with Upconversion Detection for Quantitative Gas Sensing

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species in the ppm-to-single-percent range. The main purpose of the method is the spatially resolved detection of low-concentration species, which have no transitions in the visible or near-IR spectral range that could be used for detection. IR-DFWM is a nonintrusive method, which is a great advantage in combustion research, as inserting a probe into a flame can change it drastically. The IR-DFWM is combined with upconversion detection. This detection scheme uses sum-frequency generation to move the IR-DFWM signal from the mid-IR to the near-IR region, to take advantage of the superior noise characteristics of silicon-based detectors. This process also rejects most of the thermal background radiation. The focus of the protocol presented here is on the proper alignment of the IR-DFWM optics and on how to align an intracavity upconversion detection system.

Here, we present a protocol to perform sensitive, spatially resolved gas spectroscopy in the mid-infrared region, using degenerate four-wave mixing combined with upconversion detection.

אינפרא-אדום מנוונת ארבעה גלים ערבוב עם זיהוי Upconversion עבור גז כמותיים חישה

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species ...

Low-cost Custom Fabrication and Mode-locked Operation of an All-normal-dispersion Femtosecond Fiber Laser for Multiphoton Microscopy

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped fiber laser is built completely using commercially available parts, including $8,000 in fiber optic and pump laser components, plus $4,800 in standard optical components and extra-cavity accessories. Researchers new to fiber optic device fabrication may also consider investing in basic fiber splicing and laser pulse characterization equipment (~$63,000). Important for optimal laser operation, methods to verify true versus apparent (partial or noise-like) mode-locked performance are presented. This system achieves 70 fs pulse duration with a center wavelength of approximately 1,070 nm and a pulse repetition rate of 31 MHz. This fiber laser exhibits the peak performance that may be obtained for an easily assembled fiber laser system, which makes this design ideal for research laboratories aiming to develop compact and portable fs laser technologies that enable new implementations of clinical multiphoton microscopy and fs surgery.

A method is presented to build a custom low-cost, mode-locked femtosecond fiber laser for potential applications in multiphoton microscopy, endoscopy, and photomedicine. This laser is built using commercially available parts and basic splicing techniques.

בעלות נמוכה ייצור מותאם אישית ומצב-הפעלה נעולה של כל נורמלי-נפיצה לייזר סיבים שנייה עבור מיקרוסקופ רב פוטון

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped ...

Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional &#960;-conjugate Systems

Femtosecond time-resolved stimulated Raman spectroscopy is a promising method of observing the structural dynamics of short-lived transients with near infrared (near-IR) transitions, because it can overcome the low sensitivity of spontaneous Raman spectrometers in the near-IR region. Here, we describe technical details of a femtosecond time-resolved near-IR multiplex stimulated Raman spectrometer that we have recently developed. A description of signal generation and optimization, measurement, data acquisition, and calibration and correction of recorded data is provided as well. We present an application of our spectrometer to analyze the excited-state dynamics of &#946;-carotene in toluene solution. A C=C stretch band of &#946;-carotene in the second lowest excited singlet (S2) state and the lowest excited singlet (S1) state is clearly observed in the recorded time-resolved stimulated Raman spectra. The femtosecond time-resolved near-IR stimulated Raman spectrometer is applicable to the structural dynamics of &#960;-conjugate systems from simple molecules to complex materials.

Details of signal generation and optimization, measurement, data acquisition, and data handling for a femtosecond time-resolved near-IR stimulated Raman spectrometer are described. A near infrared stimulated Raman study on the excited-state dynamics of &#946;-carotene in toluene is shown as a representative application.

Ultrafast זמן-נפתר ליד IR גירוי מדידות ראמאן של פונקציונלי π-המשלים מערכות

Femtosecond time-resolved stimulated Raman spectroscopy is a promising method of observing the structural dynamics of short-lived transients with near ...

Chemistry

Rapid Repetition Rate Fluctuation Measurement of Soliton Crystals in a Microresonator

Temporal solitons have attracted great interest in the past decades for their behavior in a steady state, where the dispersion is balanced by the nonlinearity in a propagation Kerr medium. The development of dissipative Kerr solitons (DKSs) in high-Q microcavities drives a novel, compact, chip-scale soliton source. When DKSs serve as femtosecond pulses, the repetition rate fluctuation can be applied to ultrahigh precision metrology, high-speed optical sampling, and optical clocks, etc. In this paper, the rapid repetition rate fluctuation of soliton crystals (SCs), a special state of DKSs where particle-like solitons are tightly packed and fully occupy a resonator, is measured based on the well-known delayed self-heterodyne method. The SCs are generated using a thermal-controlled method. The pump is a frequency fixed laser with a linewidth of 100 Hz. The integral time in frequency fluctuation measurements is controlled by the length of the delay fiber. For a SC with a single vacancy, the repetition rate fluctuations are ~53.24 Hz within 10 &#181;s and ~509.32 Hz within 125 &#181;s, respectively.

Here, we present a protocol to generate soliton crystals in a butterfly-packaged micro-ring resonator using a thermal tuned method. Further, the repetition rate fluctuations of a soliton crystal with a single vacancy are measured using a delayed self-heterodyne method.