Infrared Few-Cycle Pulse Optical Parametric Amplifier

• Main Author: Ališauskas, Skirmantas
• Other Authors: Sirutkaitis, Valdas
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Lithuanian Academic Libraries Network (LABT) 2010
• Subjects: Physics; Few-cycle pulses; Optical parametric amplification; Energy combining; Filamentation; Pulse self-compression; Kelių optinių ciklų trukmės impulsai; Parametrinis šviesos stiprinimas; Energetinis talkinimas; Gijų formavimasis; Savispūda
• Online Access: http://vddb.laba.lt/fedora/get/LT-eLABa-0001:E.02~2010~D_20101001_145118-06284/DS.005.1.01.ETD

Main objective of this thesis is to generate and amplify few cycle pulses in the infrared region. In this thesis, two approaches were introduced for few cycle pulse parametric amplification at 800 nm and 1.5 μm. First approach is dedicated for prospects for increasing average power of OPCPA via multi-beam pumping; the second approach is dedicated for generation of carrier-envelope-phase (CEP) stable high energy (up to tens of millijoules) few-cycle pulses at 1.5 μm. An experimental investigation of two or three beams-pumped OPCPA system based on type I BBO crystal is presented. The 2nd OPA stage was pumped by two or three pump beams derived from independent Nd:YAG laser amplifiers. The efficiency of interaction was shown to be comparable to that of single-beam pumped OPA and diminishes only slightly due to cascaded parametric diffraction of interacting waves. The effect was observed and its impact on efficiency of parametric amplification process was shown to decrease at larger intersecting angles of pump. In the prospect, the use of multiple lasers for OPA pumping has an appeal for increasing the repetition rate and consequently the average power of an ultrashort pulse laser system. Finally, the concept and realization of hybrid system based on type II KTP OPCPA and filamentation are described. A CEP-stable 1.5 μm OPCPA system with pulse energies up to 12.5 mJ after 4 OPA stages is demonstrated. Furthermore, self-compression of CEP-stable 2.2 mJ, 74.4 fs, 1.57 μm input... [to full text] === Disertacijos darbo tikslas – suformuoti ir parametriškai stiprinti kelių optinių ciklų trukmės impulsus infraraudonojoje srityje Šioje disertacijoje buvo tirtos dvi moduliuotosios fazės („čirpuotų“) impulsų parametrinio stiprinimo sistemos, stiprinančios ypač plataus spektro impulsus 800 nm bei 1,5 μm srityse. Pirmoji sistema skirta tirti galimybę didinti lazerinės spinduliuotės vidutinę galią keliais pluoštais kaupinamame parametriniame stiprintuve; antroji sistema skirta kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsų formavimui 1,5 μm srityje. Disertacijoje aprašomas I tipo parametrinis stiprintuvas, kurio 2-oji pakopa buvo kaupinama dviem arba trimis nepriklausomų lazerinių šaltinių pluoštais. Nustatyta, kad parametrinį stiprintuvą kaupinant keliais pluoštais stebimas naujų erdvinių komponentų atsiradimas, kuriuos sąlygoja parametrinė pakopinė difrakcija, o tai mažina bendrą sistemos energetinio keitimo efektyvumą.. Darbo metu pademonstruota galimybė mažinti parametrinės difrakcijos sąlygotus nuostolius parametriniame stiprintuve derinant kampus tarp kaupinimo pluoštų. Taip pat pristatomas alternatyvus būdas formuoti didelės energijos (kelių dešimčių milidžaulių) kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsus 1,5 μm srityje. Būdas paremtas sąlyginai siauro spektro 1,5 μm srityje stiprinimu II tipo KTP kristale bei spektro plėtra inertinėse dujose po stiprinimo. 4 pakopų parametriniame stiprintuve pasiekta iki šiol didžiausia 12,5 mJ impulso energija 1,5 μm... [toliau žr. visą tekstą]