Preview

Приборы и методы измерений

Расширенный поиск

Регенеративный усилитель чирпированных импульсов на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент для применений в терагерцовой области спектра

https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-1-7-14

Полный текст:

Аннотация

Компактные регенеративные усилители чирпированных импульсов с диодной накачкой, обеспечивающие частоту повторения усиленных импульсов в сотни килогерц, построенные на материалах, легированных ионами Yb3+, представляют практический интерес для широкого ряда научных, промышленных и биомедицинских применений. Целью данной работы являлось исследование регенеративного усилителя на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент импульсов задающего лазера.

Кристаллы алюминатов со структурой перовскита обладают уникальными спектроскопическими свойствами, что позволяет использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя в качестве амплитудного фильтра и усиливать отдельные участки спектра импульсов задающего лазера без каких-либо дополнительных оптических компонентов.

В данной работе впервые исследован простой подход, позволяющий использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя как амплитудный фильтр для формирования спектра усиленного импульса в виде спектра состоящего из отдельных полос. Максимальная средняя выходная мощность 5,4 Вт (3,8 Вт после компрессора) с оптической эффективностью 22,5 % получена для поляризации излучения параллельной оси кристалла Yb:LuAP при частоте следования импульсов 200 кГц. Длительность сжатых импульсов составила 708 фс при учете влияния всех спектральных компонент, и 643 фс и 536 фс отдельно для спектральных компонент с центральными длинами волн 1018,3 нм и 1041,1 нм. Проведённые исследования показывают высокий потенциал использования кристалла Yb3+:LuAP в качестве активного элемента компактных регенеративных усилителей чирпированных импульсов с диодной накачкой.

Об авторах

А. С. Руденков
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Адрес для переписки: Александр Руденков – Центр оптических материалов и технологий, Белорусский национальный технический университет, пр-т Независимости, 65, г. Минск 220013, Беларусь.    e-mail: a.rudenkov@bntu.by


В. Э. Кисель
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Центр оптических материалов и технологий

пр-т Независимости, 65, Минск 220013



А. С. Ясюкевич
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Центр оптических материалов и технологий

пр-т Независимости, 65, Минск 220013



К. Л. Ованесьян
Институт физических исследований Национальной академии наук Армении
Армения
0203, Аштарак-2


А. Г. Петросян
Институт физических исследований Национальной академии наук Армении
Армения
0203, Аштарак-2


Н. В. Кулешов
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Центр оптических материалов и технологий

пр-т Независимости, 65, Минск 220013



Список литературы

1. Schneider W., Ryabov A., Lombosi Cs., Metzger T., Major Zs., Fülöp J.A., Baum P. 800-fs, 330μJ pulses from a 100-W regenerative Yb:YAG thin-disk amplifier at 300 kHz and THz generation in LiNbO3. Opt. Lett., 2014, vol. 39, iss. 23, pp. 6604‒6607. DOI: 10.1364/OL.39.006604

2. Koustuban Ravi, Wenqian Ronny Huang, Sergio Carbajo, Emilio A. Nanni, Damian N. Schimpf, Erich P. Ippen, and Franz. X. Kärtner. Theory of terahertz generation by optical rectification using tilted-pulsefronts. Opt. Express, 2015, vol. 23, iss. 4, pp. 5253‒5276. DOI: 10.1364/OE.23.005253

3. Meyer F., Hekmat N., Mansourzadeh S., Fobbe F., Aslani F., Hoffmann M., Saraceno C.J. Optical rectification of a 100 W average power mode-locked thindisk oscillator. Opt. Lett., 2018, vol. 43, pp. 5909‒5912. DOI: 10.1364/OL.43.005909

4. Ding Y.J. Generation of quasi-single-cycle THz pulses based on broadband-phase-matched differencefrequency generation: high conversion efficiencies and output powers. Conference on Lasers and Electro-Optics, 2005, Baltimore, MD, vol. 2, pp. 1453−1455. DOI: 10.1109/CLEO.2005.202156

5. Saito K., Tanabe T., Oyama Y. THz-Wave Generation from GaP THz Photonic Crystal Waveguides under Difference-Frequency Mixing. Optics and Photonics Journal, 2012, vol. 2, no. 3, pp. 201‒205. DOI: 10.4236/opj.2012.223030

6. Zhao Pu, Ragam Srinivasa, Yujie J. Ding and Ioulia B. Zotova. Investigation of terahertz generation from passively Q-switched dual-frequency laser pulses. Optics Letters, 2011, vol. 36, iss. 24, pp. 4818‒4820. DOI: 10.1364/OL.36.004818

7. Bezotosnyi V.V., Cheshev E.A., Gorbunkov M.V., Koromyslov A.L., Krokhin O.N., Mityagin Yu.A., Popov Yu.M., Savinov S.A., Tunkin V.G. Coherent THz Repetitive Pulse Generation in a GaSe Crystal by Dualwavelength Nd:YLF Laser. Physics Procedia, 2015, vol. 72, pp. 405−410. DOI: 10.1016/j.phpro.2015.09.075

8. Schaar J.E., Vodopyanov K.L., Fejer M.M. Intracavity terahertz-wave generation in a synchronously pumped optical parametric oscillator using quasi-phasematched GaAs. Opt. Lett., 2007, vol. 32, pp. 1284‒1286. DOI: 10.1364/OL.32.001284

9. Walsh David A., Browne Peter G., Dunn Malcolm H., Rae Cameron F. Intracavity parametric generation of nanosecond terahertz radiation using quasi-phasematching. Opt. Express, 2010, vol. 18, pp. 13951‒13963. DOI: 10.1364/OE.18.013951

10. Hoffmann S., Hofmann M.R. Generation of Terahertz radiation with two color semiconductor lasers. Laser & Photon. Rev., 2007, vol. 1, iss. 1, pp. 44–56. DOI: 10.1002/lpor.200710004

11. Alexander Rudenkov, Viktor Kisel, Anatol Yasukevich, Karine Hovhannesyan, Ashot Petrosyan, Nikolay Kuleshov. Spectroscopy and continuous wave laser performance of Yb3+:LuAlO3 crystal. Opt. Lett., 2016, vol. 41, pp. 5805‒5808. DOI: 10.1364/OL.41.005805

12. Alexander Rudenkov, Viktor Kisel, Anatol Yasukevich, Karine Hovhannesyan, Ashot Petrosyan, Nikolai Kuleshov. Compact 999.6 nm Аctively Q-Switched Yb3+:LuAlO3 Laserfor Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Devices and Methods of Measurements, 2019, vol. 10, no. 2, рр. 119–127. DOI: 10.21122/2220-9506-2019-10-2-119-127

13. Alexander Rudenkov, Viktor Kisel, Anatol Yasukevich, Karine Hovhannesyan, Ashot Petrosyan, and Nikolay Kuleshov. Yb3+:LuAlO3 crystal as a gain medium for efficient broadband chirped pulse regenerative amplification. Opt. Lett., 2017, vol. 42, pp. 2415‒2418. DOI:10.1364/OL.42.002415

14. Petrosyan A.G., Popova V.F., Gusarov V.V., Shirinyan G.O., Pedrini C., Lecoq P. The Lu2O3– Al2O3 system: Relationships for equilibrium-phase and supercooled states. Journal of Crystal Growth, 2006, vol. 293, pp. 74‒77. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2006.05.017

15. Petrosyan A.G., Popova V., Ugolkov V.L., Romanov D.P., Ovanesyan K.L. A phase stability study in the Lu2O3-Al2O3 system. J. Crystal Growth, 2013, vol. 377, pp. 178–183. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2013.04.054

16. Kühn Henning, Fredrich-Thornton Susanne T., Kränkel Christian, Peters Rigo, Petermann Klaus. Model for the calculation of radiation trapping and description of the pinhole method. Opt. Lett., 2007, vol. 32, pp. 1908‒1910. DOI: 10.1364/OL.32.001908

17. Petrosyan A.G. Crystal growth of laser oxides in the vertical Bridgman configuration. Journal of Crystal Growth, 1994, vol. 139, pp. 372‒392. DOI: 10.1016/0022-0248(94)90190-2

18. Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Crystallogr A., 1976, vol. 32, pp. 751‒767. DOI: 10.1107/S0567739476001551

19. Sumida D.S., Fan T.Y. Effect of radiation trapping on fluorescence lifetime and emission cross section measurements in solid-state laser media. Opt. Lett., 1994, vol. 19, pp. 1343‒1345. DOI: 10.1364/OL.19.001343

20. Boulon G., Guyot Y., Canibano H., Hraiech S., Yoshikawa A. Characterization and comparison of Yb3+doped YA1O3 perovskite crystals (Yb:YAP) with Yb3+doped Y3Al5O12 garnet crystals (Yb:YAG) for laser application. J. Opt. Soc. Am. B, 2008, vol. 25, pp. 884‒896. DOI: 10.1364/JOSAB.25.000884

21. Yasyukevich A.S., Shcherbitskii V.G., Kisel V.E., Mandrik A.V., Kuleshov N.V. Integral method of reciprocity in the spectroscopy of laser crystals with impurity centers. Journal of Applied Spectroscopy, 2004, vol. 71, no. 2, pp. 202‒208. DOI: 10.1023/B:JAPS.0000032875.04400.a0

22. Viktor E. Kisel, Sergey V. Kurilchik, Anatol S. Yasukevich, Sergey V. Grigoriev, Sofya A. Smirnova, and Nikolay V. Kuleshov. Spectroscopy and femtosecond laser performance of Yb3+:YAlO3 crystal. Opt. Lett., 2008, vol. 33, pp. 2194‒2196. DOI: 10.1364/OL.33.002194


Для цитирования:


Руденков А.С., Кисель В.Э., Ясюкевич А.С., Ованесьян К.Л., Петросян А.Г., Кулешов Н.В. Регенеративный усилитель чирпированных импульсов на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент для применений в терагерцовой области спектра. Приборы и методы измерений. 2020;11(1):7-14. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-1-7-14

For citation:


Rudenkov A.S., Kisel V.E., Yasukevich A.S., Hovhannesyan K.L., Petrosyan A.G., Kuleshov N.V. Dual Wavelength Chirped Pulse Regenerative Amplifier Based on Yb3+:LuAlO3 Crystal for Terahertz Applications. Devices and Methods of Measurements. 2020;11(1):7-14. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2020-11-1-7-14

Просмотров: 48


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)