УДК: 681.7.069.24

Фемтосекундный лазер на кристаллах Yb:KYW с подавлением сужения спектра в регенеративном усилителе путем спектрального профилирования импульса

Kim G. H., Yang J.H., Lee D. S., Яшин В.Е., Кулик А.В., Салль Е.Г., Чижов С.А., Kang Uk

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

G. H. Kim, J. H. Yang, D. S. Lee, Яшин В.Е., Кулик А.В., Салль Е.Г., Чижов С.А., U. Kang Фемтосекундный лазер на кристаллах Yb:KYW с подавлением сужения спектра в регенеративном усилителе путем спектрального профилирования импульса // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 3. С. 22–29.

G. H. Kim, J. H. Yang, D. S. Lee, Yashin V.E., Kulik A.V., Sall E.G., Chizhov S.A., U. Kang Femtosecond laser based on Yb:KYW crystals with suppression of spectral narrowing in a regenerative amplifier by spectral profiling of the pulse [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2013. V. 80. № 3. P. 22–29.

Ссылка на англоязычную версию:

G. H. Kim, J. H. Yang, D. S. Lee, A. V. Kulik, E. G. Sall’, S. A. Chizhov, U. Kang, and V. E. Yashin, "Femtosecond laser based on Yb:KYW crystals with suppression of spectral narrowing in a regenerative amplifier by spectral profiling of the pulse," Journal of Optical Technology. 80(3), 142-147 (2013). https://doi.org/10.1364/JOT.80.000142

Аннотация:

Описан фемтосекундный лазерный регенеративный усилитель на двух кристаллах Yb:KYW с прямой продольной накачкой мощными полупроводниковыми инжекционными лазерными линейками с волоконным выходом. Для предотвращения сужения спектра при усилении и соответствующего удлинения усиленного импульса при его компрессии использовались комбинация двух кристаллов Yb:KYW со сдвинутыми относительно друг друга спектральными максимумами усиления и профилирование спектра усиливаемого излучения. Средняя мощность лазера до компрессии достигала 12 Вт при частоте следования импульсов в диапазоне 50–500 кГц и ширине спектра 10 нм, что примерно в 2 раза превышает ширину спектра без профилирования. Длительность импульса после сжатия в компрессоре была равна 182 фс, а средняя мощность превышала 8 Вт. Разработанная лазерная система может использоваться как источник мощных фемтосекундных световых импульсов для микрообработки материалов и биомедицинских применений.

Ключевые слова:

фемтосекудный генератор, фемтосекундные импульсы, длительность импульса, диодный лазер, Yb:KYW активный элемент

Благодарность:

Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке правительства г. Сеула по исследовательскому контракту программы WR100001.
В.Е. Яшин выражает благодарность Министерству образования и технология (MEST) и Корейской федерации обществ науки и технологий (KOFST) за финансовую поддержку по программе Brain Pool.

Коды OCIS: 140.3480, 140.7090

Список источников:

1. Dausinger F., Lichtner F., Lubatschowski H. Femtosecond Technology for Technical and Medical Applications. Berlin: Springer, 2004. 326 р.
2. Strickland D., Mourou G. Compression of Amplified Chirped Optical Pulses // Opt. Commun. 1985. V. 56. P. 219–221.
3. Backus S.C., Durfee G., Murnane M.M., Kapteyn H C. High power ultrafast lasers // Rev. Sci. Instrum. 1998. V. 69. P. 1207–1223.
4. Druon F., Balembois F., Georges P. New Materials for Short-Pulse Amplifiers // IEEE Photonics Journal. 2011. V. 3. P. 268–272.
5. Kuleshov N.V., Lagatsky A.A., Podlipensky A.V., Mikhailov V.P., Huber G. Pulsed laser operation of Yb-doped KY(WO4)2 and KGd(WO4)2 // Opt. Lett. 1997. V. 22. P. 1317–1319.
6. Nickel D., Stolzenburg C., Giesen A., Butze F. Ultrafast thin-disk Yb:KY(WO4)2 regenerative amplifier with a 200-kHz repetition rate // Opt. Lett. 2004. V. 29. P. 2764.
7. Delaigue M., Manek-Hoenninger I., Salin F., Hoenninger C., Rigail P., Courjaud A., Mottay E. 300 kHz femtosecond Yb:KGW regenerative amplifier using an acousto-optic Q-switch // Appl. Phys. B. 2006. V. 84. P. 375–378.
8. Liu H., Nees J., Mourou G., Biswal S., Spuehler G.J., Keller U., Kuleshov N.V. Yb:KGd(WO4)2 chirped-pulse regenerative amplifiers // Opt. Commun. 2002. V. 203. P. 315–321.
9. Cheriaux G., Rousseau P., Salin F., Chambaret J.P., Walker B., Dimauro L.F. Aberration-free stretcher design for ultrashort-pulse amplification // Opt. Lett. 1996. V. 21. P. 414–416.
10. Barty C., Korn G., Raksi F., Rose-Petruck C., Squier J., Tian A., Wilson K., Yakovlev V., Yamakawa K. Regenerative pulse shaping and amplification of ultrabroadband optical pulses // Opt. Lett. 1996. V. 21. P. 219–221.
11. Raybaut P., Balembois F., Druon F., Georges P. Numerical and experimental study of gain narrowing in ytterbium-based regenerative amplifiers // IEEE J. Quantum Electron. 2005. V. 41. P. 415–426.
12. Rouyer C., Mazataud E., Allais I., Pierre A., Seznec S., Sauteret C., Mourou G., Migus A. Generation of 50-TW femtosecond pulses in a Ti:sapphire/Nd:glass chain // Opt. Lett. 1993. V. 18. P. 214–216.

13. Ross I.N., Trentelman M., Danson C.N. Optimization of a chirped-pulse amplification Nd:glass laser // Appl. Opt. 1997. V. 36. P. 9348–9358.
14. Buenting U., Sayinc H., Wandt D., Morgner U., Kracht D. Regenerative thin disk amplifier with combined gain spectra producing 500 μJ sub 200 fs pulses // Opt. Express. 2009. V. 17. P. 8046–8050.
15. Buettner A., Buenting U., Wandt D., Neumann J., Kracht D. Ultrafast double-slab regenerative amplifier with combined gain spectra and intracavity dispersion compensation // Opt. Express. 2010. V. 18. P. 21973–21980.
16. Kim G.H., Yang J., Chizhov S.A., Sall E.G., Kulik A.V., Yashin V.E., Lee D.S., Kang U. High average-power ultrafast CPA Yb:KYW laser system with dual-slab amplifier // Opt. Express. 2012. V. 20. P. 3434–3442.
17. Christov I.P. Amplification of femtosecond pulses in a spatially dispersive scheme // Opt. Lett. 1992. V. 17. P. 742–744.
18. Chichkov N.B., Bünting Udo, Wandt D., Morgner Uwe, Neumann J., Kracht D. Spatially dispersive regenerative amplification of ultrashort laser pulses // Opt. Express. 2009. V. 17. P. 24075–24083.
19. Shah L., Liu Z., Hart I., Imeshev G., Gyu G., Cho C., Fermann M.E. High energy femtosecond Yb cubicon fiber amplifier // Opt. Express. 2005. V. 13. P. 4717–4722.
20. Zaouter Y., Papadopoulos D.N., Hanna M., Boullet J., Huang L., Aguergaray C., Druon F., Mottay E., Georges P., Cormier E. Stretcher-free high energy nonlinear amplification of femtosecond pulses in rod-type fibers // Opt. Lett. 2008. V. 33. P. 107–109.
21. Kim G.H., Kang U., Heo D., Яшин В.Е., Кулик А.В., Салль Е.Г., Чижов С.А. Компактный фемтосекундный генератор на кристалле Yb:KYW с прямой лазерной диодной накачкой // Оптический журнал. 2010. T. 77. № 4. C. 3–9.
22. Lu X., Li C., Leng Y., Wang C., Zhang C., Liang X., Li R., Xu Z. Berefringent plate design for broadband spectral shaping in a Ti: sapphire regenerative amplifier // Chinese Optics Letters. 2007. V. 5. № 8. P. 493–496.
23. Мак А.А., Фромзель В.А., Сомс Л.Н., Яшин В.Е. Лазеры на неодимовом стекле. М.: Наука, 1990.
24. Kobtsev S.M., Sventsitskaya N.A. Application of birefringent filters in continuous-wave tunable lasers: a review // Opt. Spectrosc. 1992. V. 73. № 7. P. 114–123.
25. Pujol M.C., Bursukova M.A., Güell F., Mateos X., Solé R., Gavaldà J., Aguiló M., Massons J., Díaz F., Klopp P., Griebner U., Petrov V. Growth, optical characterization, and laser operation of a stoichiometric crystal KYb(WO4)2 // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. P. 165121.
26. Buenting U., Wessels P., Sayinc H., Prochnow O., Wandt D., Kracht D. Ultrafast Yb:KYW regenerative amplifier with combined gain spectra of the optical axes Nm and Np // Proc. SPIE. 2008. V. 6871. P. 68711C–1–68711C-8.