Ultrarövid fényimpulzusok terjedésének vizsgálata fotonikus kristály optikai szálakban és szálerősítőkben = Investigation of propagation of ultrashort laser pulses in photonic crystal fibers and fiber amplifiers

Abstract

Megmutattuk, hogy lehetséges 6 fs-nál rövidebb kompresszált fényimpulzusok előállítása fotonikus kristály szálakban 1 nJ-nál kisebb impulzusenergiák esetében is. Szimulációs programunk segítségével számításokat végeztünk, hogy milyen impulzusparaméterek (energia, impulzushossz) mellett lehetséges az impulzusok alakhű átvitele nagymagátmérőjű, illetve légmagos fotonikus kristály szerkezetű optikai szálakon. Szimulációs eredményeinket mérésekkel (spektrum, autokorrelációs függvények) ellenőriztük és alkalmaztuk egy új tipusú, valós idejű, 3D kétfoton mikroszkóp kisérleti példányának elkészítésénél. Üreges fotonikus kristály szálakat terveztünk és alkalmaztunk Yb adadékolt szálerősítő csörpölt impulzusainak kompresszálására illetve nemlineáris hatásoktól mentes átvitelére. Módusszinkronizált, erősen csörpölt néhány pikoszekundumos impulzusokat előállító, telítődő abszorbenssel módusszinkronizált Yb szállézert építettünk, amelynek impulzusait rácsos kompresszor segítségével 200 fs-nál rövidebbre kompresszáltuk. Yb adalékolt szál és fotonikus kristály szerkezetű pumpa geometria alkalmazásával szálerősítőt építettünk, aminek segítségével az impulzusok energiáját 80 MHz-es ismétlődési frekvencia mellett az 1-10 nJ tartományba növeltük. | We have shown that it is possible to generate sub-6-fs pulses by compression of low energy (E<1 nJ) pulses in small core area photonic crystal fibers. We have made numerical simulations to investigate that what pulse parameters (energy, peak intensity, spectral widths) allow us to deliver femtosecond laser pulses without spectral and temporal distortion through specific large mode area (LMA) and hollow core (HC) photonic crystal fibers. The validity of our simulations was checked by corresponding measurements (spectrum, autocorrelation traces). The LMA and HC fibers were applied to build a random access 3D nonlinear microscope system. The HC fibers were designed and applied for compression and distortion free delivery of amplified pulses of a picosecond pulse Yb fiber laser/amplifier system. Mode-locked, all-normal-dispersion, all-fiber Yb laser was constructed delivering few ps long, strongly chirped pulses with specral width of ~10 nm at around 1030 nm. The output of the oscillator was compressed down to 200 fs using a grating pair compressor. Using a double clad Yb doped fiber and a photonic crystal pump geometry, the pulse energy was boosted up to the 1-10 nJ regime at a repetition rate of 80MHz