Name: 20 mj, 1 ps yb:yag thin-disk regenerative amplifier
Uploaded: 2017-07-12T12:30:00
Duration: 10 min 17 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about 20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier at JoVE.com

Wir danken Prof. Ferenc Krausz für die Diskussionen und Najd Altwaijry für ihre Unterstützung für die Fertigstellung des Manuskripts. Diese Arbeit wurde durch das Center for Advanced Laser Applications (CALA) finanziert.

<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. 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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>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Der schlüsselfertige Betrieb des Oszillators wird durch die optimale Wärmemanagement der verschiedenen Komponenten des Lasers erreicht. Der Ausgang des Oszillators ist täglich reproduzierbar, ohne dass eine zusätzliche Ausrichtung oder Optimierung erforderlich ist. Darüber hinaus erfüllt die Puls-zu-Puls-Energiestabilität und die räumliche Punktstabilität des Saatlasers die Voraussetzungen, um den stabilen Betrieb des regenerativen Verstärkers zu erreichen. Andere Niedrigenergie-Saatquellen, wie z. B. Faserverstärker, können verwendet werden, um den Verstärker zu säen. In dieser Studie wurde ein 2 μJ Yb: YAG-Dünnschicht-KLM-Oszillator verwendet, um die Verstärkung des regenerativen Verstärkers durch Verringerung des Wachstums der angesammelten nichtlinearen Phasen zu unterstützen, da die erforderliche Anzahl von Rundfahrten für höher eingeführte Samenergie verringert wird . Darüber hinaus beeinflusst die höhere Saatgut-Energie den Verstärkungsprozess und reduziert die Verstärkung. Die gemessene spektrale Bandbreite der verstärkten ImpulseEs für verschiedene Samenergien bei einer festen Pumpenleistung ist in Abbildung 5c ​​gezeigt . Verstärkte spektrale Bandbreite sinkt für niedrigere Samenergien wegen der Verringerung der Verstärkung. Für 10 pJ Samenenergie arbeitet der Laser in der Periodenverdopplung, und es ist nicht möglich, einen stabilen Betrieb zu erreichen, auch wenn die Anzahl der Rundfahrten erhöht wird. Neben der sorgfältigen Optimierung der Kühlsysteme und der Stromversorgung der Dioden spielt der Betrieb des regenerativen Verstärkers bei der Sättigung eine wesentliche Rolle bei der erreichten Stabilität des Verstärkers. Die grundlegende oder zweite Harmonische des Lasers kann verwendet werden, um ein OPCPA-System zu pumpen. Für SHG wurden die Leistungen eines LBO und eines BBO-Kristalls verglichen, da sie trotz des größeren räumlichen Walk-offs und der begrenzten verfügbaren Blende im Falle von BBO einen hohen nichtlinearen Koeffizienten und Schadensschwelle bieten. Da der nichtlineare Koeffizient von BBO fast doppelt so hoch ist wie der LBO, ist ein kürzerer Kristall sufUm die Sättigungsgrenze für SHG zu erreichen ( Abbildung 6a ). Daher ist BBO die geeignetere Wahl, da die akkumulierte nichtlineare Phase kleiner ist 28 . Die Pulsdauern der SH-Impulse werden experimentell bei unterschiedlichen Umwandlungswirkungsgraden charakterisiert. Es wurde beobachtet, dass bei hohen Umwandlungswirkungsgraden das SHG-Spektrum erweitert und eine höherwertige Spektralphase erscheint ( Abbildung 6 ). Daher wird der Fall B mit dem Umwandlungswirkungsgrad von 70% gewählt, wo der SH und die nicht umgesetzten Grundstrahlen eine ausgezeichnete Qualität erhalten.

Die Erzeugung von hochenergetischen, wenigen Zyklus-Laserpulsen mit einer hohen Wiederholrate ist für angewandte Felder wie die Attosekundenwissenschaft 1 , 2 , 3 , 4 und die Hochfeldphysik 5 , 6 von großem Interesse, die direkt zugute kommen Aus der Verfügbarkeit solcher Quellen. OPCPA stellt den vielversprechendsten Weg zur Erzielung hoher Pulsenergien und großer Verstärkungsbandbreiten dar, die gleichzeitig wenige Zyklusimpulse unterstützen 1 . Bis heute ermöglicht OPCPA eine Ultrabreitbandverstärkung, die wenige Zyklusimpulse 7 , 8 , 9 , 10 erzeugt . Eine modifizierte Implementierung des OPCPA-Schemas, das kurze Pumpimpulse auf der Pikosekunden-Skala verwendet, hält jedoch VersprechenWobei dieser Ansatz für noch höhere Puls-Energien und durchschnittliche Potenzen im wenigen Zyklus-Regime 1 , 11 , 12 skalierbar ist. Aufgrund der hohen Pumpenintensität bei kurzimpulsgepumptem OPCPA ermöglicht die hohe Single-Pass-Verstärkung die Verwendung von sehr dünnen Kristallen, um große Verstärkungsbandbreiten zu unterstützen. Obwohl das kurzpulsgepumpte OPCPA viele Vorteile hat, unterliegt die Realisierbarkeit dieses Ansatzes der Verfügbarkeit von Lasern, die speziell für diesen Zweck zugeschnitten sind. Solche Pumplaser sind verpflichtet, hochenergetische Pikosekundenimpulse mit nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität bei Wiederholraten im kHz bis MHz Bereich 13 , 14 , 15 zu liefern. Die Einführung von Ytterbium-dotierten Lasern in verschiedenen Geometrien, die in der Lage sind, Pikosekunden-Laserpulse mit hoher Energie und hoher Durchschnittsleistung zu liefernUm den aktuellen Zustand des Feldes 1 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 zu ändern. Yb: YAG hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine lange Lebensdauer des oberen Lebens und kann durch kostengünstige Diodenlaser gepumpt werden. Seine Leistung bei Verwendung in Dünnschicht-Geometrie ist hervorragend aufgrund der effizienten Kühlung des Verstärkungsmediums, um gleichzeitig die Spitzen- und Durchschnittsleistung zu skalieren. Darüber hinaus wird das Auftreten von Selbstfokussierung innerhalb des Verstärkungsmediums während des Verstärkungsprozesses aufgrund der Schlankheit der Dünnschicht im Vergleich zu anderen Verstärkungsmediumgeometrien unterdrückt, was zu exzellenten zeitlichen und räumlichen Profilen der verstärkten Impulse führt. Die Kombination dieses Konzepts mit CPA hält Versprechen für die Erzeugung von Pikosekunden-Impulsen mit Hunderten von Millajoulen Energie und HundertenVon Watt der durchschnittlichen Macht 19 , 20 . Ziel dieser Arbeit ist es, einen schlüsselfertigen Yb: YAG-Dünnschicht-Regenerationsverstärker mit hervorragender Tagesleistung als geeignete Quelle für das Pumpen von OPCPAs 21 zu demonstrieren. Um dieses Ziel zu erreichen, verwendet diese Studie einen Yb: YAG-Dünnschicht-Oszillator 22 mit mehreren Mikrokoppeln von Pulsenergie, um den Verstärker zu säubern, um die akkumulierte nichtlineare Phase während des Verstärkungsprozesses zu minimieren. Dieses Protokoll liefert das Rezept für den Bau und Betrieb des Lasersystems, das an anderer Stelle beschrieben wird 21 . Details zur Komponentenimplementierung und Steuerungssoftware werden vorgestellt und der Ausrichtungsprozess des Systems beschrieben.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Electrooptics</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&#39;s Driver</td>
			<td>Bergmann Messger&#228;te Entwicklung KG&#160;</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pockels Cell&#39;s Driver</td>
			<td>Bergmann Messger&#228;te Entwicklung KG&#160;</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Picker&#39;s Driver Power Supply</td>
			<td>Bergmann Messger&#228;te Entwicklung KG&#160;</td>
			<td>PCD8m7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pockels Cell&#39;s Driver Power Supply</td>
			<td>Bergmann Messger&#228;te Entwicklung KG&#160;</td>
			<td>PCD8m7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Delay Generator PCI</td>
			<td>Bergmann Messger&#228;te Entwicklung KG&#160;</td>
			<td>BME_SG08p</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Splitter Box</td>
			<td>Bergmann Messger&#228;te Entwicklung KG&#160;</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resonant Preamplifier</td>
			<td>Bergmann Messger&#228;te Entwicklung KG&#160;</td>
			<td>BME_P03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Picker&#39;s crystal</td>
			<td>Castech Inc.</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>12*12*20 mm&#179;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pockels Cell&#39;s crystal</td>
			<td>Castech Inc.</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>12*12*20 mm&#179;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optics</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin-disk</td>
			<td>TRUMPF Scientific Lasers&#160;</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin-disk Head</td>
			<td>TRUMPF Scientific Lasers&#160;</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&#39;s Grating 1</td>
			<td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>60*40*10 mm&#179;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stretcher&#39;s Grating 2</td>
			<td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>350*190*50 mm&#179;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressor&#39;s Grating 1</td>
			<td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>40*40*16 mm&#179;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressor&#39;s Grating 2</td>
			<td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>300*100*50 mm&#179;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (1030nm), flat, 0&#176;</td>
			<td>Layertec GmbH</td>
			<td>108060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (1030nm), flat, 0&#176;</td>
			<td>Laseroptik GmbH</td>
			<td>B-09965, S-04484</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (1030nm), flat, 45&#176;</td>
			<td>Layertec GmbH</td>
			<td>108063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (1030nm), flat, 45&#176;</td>
			<td>Laseroptik GmbH</td>
			<td>B-09966, S-04484</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (1030nm), curved</td>
			<td>Layertec GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 2&#34; (1030nm), flat, 0&#176;</td>
			<td>Laseroptik GmbH</td>
			<td>B-09965, S-05474</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 2&#34; (1030nm), flat, 45&#176;</td>
			<td>Laseroptik GmbH</td>
			<td>B-09966, S-05474</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin Film Polarizer (1030nm), 2&#34;</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>&#216;=25mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waveplate L/4 (1030nm)</td>
			<td>Layertec GmbH</td>
			<td>106060</td>
			<td>&#216;=25mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AR Window (1030nm), wedge</td>
			<td>Laseroptik GmbH</td>
			<td>B-00183-01, S-00988</td>
			<td>&#216;=38mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Output Coupler, 1&#34; (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&#178;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens, 1&#34; (1030nm), Plano-Convex</td>
			<td>Thorlabs GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens, 1&#34; (1030nm), Plano-Concave</td>
			<td>Thorlabs GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens, 2&#34; (1030nm), Plano-Convex</td>
			<td>Thorlabs GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens, 2&#34; (1030nm), Plano-Concave</td>
			<td>Thorlabs GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (515nm), flat, 0&#176;</td>
			<td>Layertec GmbH</td>
			<td>129784</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (515nm), flat, 0&#176;</td>
			<td>Eksma Optics</td>
			<td>042-0515-i0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (515nm), flat, 45&#176;</td>
			<td>Layertec GmbH</td>
			<td>110924</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (515nm), flat, 45&#176;</td>
			<td>Eksma Optics</td>
			<td>042-0515</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (515nm), curved</td>
			<td>Layertec GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 1&#34; (515nm), curved</td>
			<td>Eksma Optics</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 2&#34; (515nm), flat, 0&#176;</td>
			<td>Eksma Optics</td>
			<td>045-0515-i0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR Mirror, 2&#34; (515nm), flat, 45&#176;</td>
			<td>Eksma Optics</td>
			<td>045-0515</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin Film Polarizer (515nm), 2&#34;</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>&#216;=25mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens, 1&#34; (515nm), Plano-Convex</td>
			<td>Thorlabs GmbH</td>
			<td>N/A, customized</td>
			<td>set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens, 1&#34; (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&#179;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Harmonic Separator, 1&#34;, 45&#176;</td>
			<td>Eksma Optics</td>
			<td>042-5135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Harmonic Separator, 2&#34;, 45&#176;</td>
			<td>Eksma Optics</td>
			<td>045-5135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Mirror, 1&#34;, flat</td>
			<td>Thorlabs GmbH</td>
			<td>PF10-03-P01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Mirror, 1&#34;, 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>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optomechanics &#38; Motion</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror Mount 1&#34; (small)</td>
			<td>S. Maier GmbH</td>
			<td>S1M4-##-1&#8221;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror Mount 1&#34; (large)</td>
			<td>S. Maier GmbH</td>
			<td>S3-##</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror Mount 1&#34;</td>
			<td>TRUMPF Scientific Lasers&#160;</td>
			<td>1&#34; adjustable&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror Mount 2&#34;</td>
			<td>S. Maier GmbH</td>
			<td>S4-##</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror Mount 2&#34;</td>
			<td>TRUMPF Scientific Lasers&#160;</td>
			<td>2&#34; adjustable&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotation Mount 1&#8221;</td>
			<td>S. Maier GmbH</td>
			<td>D25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotation Mount 1&#8221;</td>
			<td>Thorlabs GmbH</td>
			<td>RSP1/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotation Mount 2&#8221;</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>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light Analysis</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>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Systems</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&#178; Measuring System</td>
			<td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td>
			<td>M&#178;-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>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miscellaneous</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 &#38; 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

Dies ist ein Bericht über einen 100 W, 20 mJ, 1 ps Yb: YAG Dünnschicht-regenerative Verstärker. Ein hausgemachter Yb: YAG-Dünnschicht-, Kerr-Objektiv-Modus-gesperrter Oszillator mit schlüsselfertiger Leistung und Mikrojoule-Puls-Energie wird verwendet, um den regenerativen Chirped-Puls-Verstärker zu säen. Der Verstärker befindet sich im luftdichten Gehäuse. Es arbeitet bei Raumtemperatur und zeigt einen stabilen Betrieb bei einer Wiederholrate von 5 kHz bei einer Puls-zu-Puls-Stabilität von weniger als 1%. Durch die Verwendung eines 1,5 mm dicken Beta-Barium-Borat-Kristalls wird die Frequenz der Laserleistung auf 515 nm verdoppelt, mit einer durchschnittlichen Leistung von 70 W, was einem optisch-optischen Wirkungsgrad von 70% entspricht. Diese überlegene Leistung macht das System zu einer attraktiven Pumpquelle für optische parametrische Chirped-Puls-Verstärker im Nah-Infrarot- und Mid-Infrarot-Spektralbereich. Durch die Kombination der schlüsselfertigen Leistung und der überlegenen Stabilität des regenerativen Verstärkers erleichtert das System die Erzeugung eines breitbandigen, CEP-stabilenSamen. Die Bereitstellung des Saatguts und der Pumpe der optischen parametrischen Chirped-Puls-Verstärkung (OPCPA) von einer Laserquelle eliminiert den Bedarf einer aktiven zeitlichen Synchronisation zwischen diesen Impulsen. Diese Arbeit stellt eine detaillierte Anleitung zum Aufbau und Betrieb eines Yb: YAG-Dünnschicht-Regenerationsverstärkers, basierend auf Chirped-Puls-Verstärkung (CPA), als Pumpquelle für einen optischen parametrischen Chirped-Puls-Verstärker dar.

<html> Der Oszillator liefert 350 fs, 2 μJ, 25-W-Impulse bei 11 MHz Wiederholrate mit einer Puls-zu-Puls-Stabilität von 1% (rms) und Strahlpunktschwankungen von weniger als 0,6% über 1 h Messwert ( Abbildung 4 ). <img alt="Abbildung 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig4.jpg" /> Abbildung 4 : Yb: YAG-Dünnschicht, Kerr-Linsen-Modus-gesperrter Oszillator. ( A ) Das Spektrum (rot), das abgerufene zeitliche Intensitätsprofil (blau) und das räumliche Profil (Einfügung) der Oszillatorimpulse. ( B ) Gemessener und abgerufener SHG-FROG-Spektrograph des Oszillators. Diese Figur wurde von Fattahi et al. , Mit Erlaubnis aus Referenz 21 .&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. Die Seed-Impulse werden im regenerativen Verstärker auf 125 W verstärkt, während sie mit einer CW-fasergekoppelten Diode bei einer Wellenlänge von 940 nm bei 280 W gepumpt werden, was einer optisch-optischen Effizienz von 47% entspricht. Die Puls-zu-Puls-Stabilität des Verstärkers beträgt weniger als 1%, und der Verstärker weist nach 10 h Dauerbetrieb eine ausgezeichnete Langzeitstabilität auf. Der verstärkte Strahl hat ein ausgezeichnetes Raumprofil mit einem M 2 von 1 (M 2 x = 1,08 und M 2 y = 1,07) und einem ausgezeichneten zeitlichen Profil nach Kompression auf 1 ps (bei FWHM) ( Abbildung 5 ). <img alt="Abbildung 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig5.jpg" /> Abbildung 5 : Charakterisierung des regenerativen VerstärkersAusgabe und der Verstärkungsverengung. ( A ) Die Stabilität der regenerativen Verstärker-Durchschnittsleistung nach 10 h Dauerbetrieb. Inset: ( a-1 ) Normalisierte Leistung auf ihren Mittelwert in einem Zeitfenster von 0,5 h; ( A-2 ) Ausgangsstrahlprofil des regenerativen Verstärkers. ( B ) Verstärkerausgangsspektrum (grün) und die abgerufene zeitliche Intensität (blau) der Laserpulse bei 100 W durchschnittlicher Leistung nach dem Gitterverdichter. ( C ) Samenergie gegen Spektralbandbreite (FWHM) des Verstärkerausgangs und die erforderlichen Rundfahrten für die gleiche Ausgangsleistung bei 300 W Pumpleistung. Diese Figur wurde von Fattahi et al. , Mit Erlaubnis aus Referenz 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 25 analysiert. Es wurden zwei verschiedene Kristalle mit folgenden Parametern in Betracht gezogen: 1) ein Typ-I, 6 mm dickes Lithiumtriborat (LBO) mit einem Phasenanpassungswinkel von 13,7 ° und einem nichtlinearen Koeffizienten von 0,819 pm / V und 2) a Typ-I, 3 mm dickes BBO mit einem Phasenanpassungswinkel von 23,4 ° und einem nichtlinearen Koeffizienten von 2 pm / V 26 , 27 . 1-ps, 20-mJ-Pulse bei 1.030 nm und eine Peak-Intensität von 100 GW / cm 2 wurden als Eingang der Simulation betrachtet. Die Simulationsergebnisse zeigten, dass die BBO-Leistung dem des LBO für SHG überlegen war ( Abbildung 6 ). <img alt="Abbildung 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig6.jpg" /> Abbildung 6 : Zweite Harmonische Generation. ( A ) simuliertes SHG eneRgy für einen 6 mm dicken LBO-Kristall und einen 3 mm dicken BBO-Kristall. ( B ) Experimentelle SHG-Effizienz gegenüber Input-Inputity-Intensität in einem 1,5 mm dicken BBO-Kristall mit 0,5 mJ (schwarz) und 20 mJ (grün) des Verstärkerausgangs. ( C ) Die abgetastete spektrale Intensität und ( d ) die Gruppenverzögerung von XFROG-Messungen für verschiedene SHG-Effizienzen entsprechend den Punkten A, B und C in (b). Diese Figur wurde von Fattahi et al. , Mit Erlaubnis aus Referenz 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</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

Ein Protokoll für den Betrieb einer hochenergetischen, hochleistungsfähigen, optisch parametrischen Chirp-Impulsverstärker-Pumpquelle auf der Basis eines Yb: YAG-Dünnschicht-Regenerationsverstärkers ist hier dargestellt.

20 mJ, 1 ps Yb: YAG Dünnschicht-Regenerationsverstärker

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 ...

Research

JoVE Journal

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Constructing a Collagen Hydrogel for the Delivery of Stem Cell-loaded Chitosan Microspheres

Der Bau einer Kollagen-Hydrogel für die Lieferung von Stem Cell-beladenen Chitosan-Mikrokügelchen

Multipotent stem cells have been shown to be extremely useful in the field of regenerative medicine1-3. However, in order to use these cells effectively ...

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Microfluidic Picoliter Bioreactor for Microbial Single-cell Analysis: Fabrication, System Setup, and Operation

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described ...

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In this visualized experiment, protocol details are provided for in vitro labeling of human embryonic stem cells (hESC) with second harmonic generation ...

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The only definitive therapy for end stage heart failure is orthotopic heart transplantation.  Each year, it is estimated that more than 100,000 donor ...

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The KWS-2 SANS diffractometer is dedicated to the investigation of soft matter and biophysical systems covering a wide length scale, from nm to &#181;m. ...

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To upgrade traditional 2D cell culture to 3D cell culture, we have integrated microfabrication with cryogelation technology to produce macroporous ...

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Rekombinante Kollagen Modell I Peptid-Microcarriers für Zelle Expansion und ihre mögliche Verwendung als Zelle-Delivery-System in einem Bioreaktor

Tissue engineering is a promising field, focused on developing solutions for the increasing demand on tissues and organs regarding transplantation ...

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Stem cell therapy shows a promising future in regenerating injured organ and tissues, and the cell sheet technique has been developed to improve the low ...