การออกแบบเส้นทางแสงของเลเซอร์ 66 เฟมโตวินาทีเลเซอร์แบบล็อกโหมด
เลเซอร์แบบล็อกโหมด 66 เฟมโตวินาทีนี้ เป็นเลเซอร์ใยแก้วเจืออิตเทอร์เบียมแบบรักษาโพลาไรเซชันทั้งหมดที่มีโพรงเชิงเส้น และมีตัวเปลี่ยนเฟสแบบไม่สมมาตร สามารถล็อกโหมดความถี่พื้นฐานได้ที่ 147 เมกะเฮิร์ตซ์ โดยการปรับระยะห่างระหว่างตะแกรง จะได้ความกว้างสเปกตรัม 39.8 นาโนเมตร และความกว้างพัลส์ 66 เฟมโตวินาที หลังจากการบีบอัดภายนอก ที่กำลังปั๊มสูง สามารถล็อกโหมดฮาร์มอนิกอันดับสองและอันดับสามได้ โดยมีความถี่ในการทำซ้ำ 294.1 เมกะเฮิร์ตซ์ และ 442.3 เมกะเฮิร์ตซ์ ตามลำดับ
คำอธิบายเส้นทางแสง:
ตัวเรโซเนเตอร์ประกอบด้วยส่วนออปติกเชิงพื้นที่ทั้งสองด้านและส่วนไฟเบอร์รักษาโพลาไรเซชันตรงกลาง ส่วนเชิงพื้นที่ด้านซ้ายประกอบด้วยกระจกสะท้อนทั้งหมด (M1) แผ่นคลื่น λ/8 (EWP) และตัวหมุนฟาราเดย์ (FR) การรวมกันของ EWP และ FR สามารถใช้เป็นตัวเปลี่ยนเฟสแบบไม่สมมาตร ทำให้เกิดการไบแอสเฟสแบบไม่สมมาตร ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการเริ่มต้นด้วยตนเอง ส่วนไฟเบอร์ประกอบด้วยอุปกรณ์รวมการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นแบบกำหนดเอง – ตัวปรับลำแสง (WDM-Collimator) ไฟเบอร์รักษาโพลาไรเซชันที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียมขนาด 62 ซม. (Yb401-PM, CORACTIVE) และตัวปรับลำแสงไฟเบอร์ออปติก (Col) เส้นใยขยายสัญญาณถูกกระตุ้นด้วยเลเซอร์ไดโอด (LD) แบบโหมดเดี่ยว 976 นาโนเมตร ที่มีกำลังกระตุ้นสูงสุด 1.4 วัตต์ ส่วนประกอบด้านขวาประกอบด้วยแผ่นครึ่งคลื่น (HWP) ตัวแยกแสงโพลาไรซ์ (PBS) คู่ตะแกรง (LightSmyth T-1000-1040-3212-94) และกระจกสะท้อนแสงทั้งหมด (M2) คู่ตะแกรงส่งผ่านที่มีความหนาแน่นของเส้น 1000 เส้น/มม. ช่วยชดเชยการกระจายตัวภายในโพรง ระยะห่างระหว่างตะแกรงทั้งสองสามารถปรับได้โดยใช้แท่น ความยาวของพื้นที่ว่างจากตัวปรับลำแสงไปยังกระจกสะท้อนแสงทั้งสองด้านคือ 5.5 ซม. และ 6.5 ซม. ตามลำดับเลเซอร์ส่งสัญญาณพัลส์ในลักษณะโพลาไรซ์เชิงเส้นจาก PBS
หลักการทำงาน:
พัลส์เริ่มต้นที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐานซึ่งส่งผ่านลูปภายในโพรงเริ่มต้นจาก PBS และส่งไปยัง M1 ในขั้นต้น HWP จะแยกพัลส์ออกเป็นสององค์ประกอบตั้งฉากกัน จากนั้นเข้าสู่ใยแก้วนำแสงที่รักษาการโพลาไรเซชันและแพร่กระจายไปตามแกนเร็วและแกนช้า อัตราส่วนความเข้มของพัลส์ตามแกนตั้งฉากทั้งสองจะถูกกำหนดโดยมุมการหมุน (θh) ของ HWP ในระหว่างการแพร่กระจายภายในใยแก้วนำแสง เนื่องจากผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น ความเข้มที่ไม่สมมาตรของพัลส์โพลาไรซ์ตั้งฉากจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่เกี่ยวข้องกับความเข้ม กระจกปลาย M1 ช่วยให้พัลส์ตั้งฉากผ่านตัวเปลี่ยนเฟสสองครั้งและกลับไปยังใยแก้วนำแสงที่รักษาการโพลาไรเซชัน พัลส์ตั้งฉากจะได้รับการเปลี่ยนแปลงเฟสแบบไม่ผกผัน π/2 และแลกเปลี่ยนแกนแสงในการแพร่กระจาย ความไม่ตรงกันของความเร็วกลุ่มระหว่างพัลส์โพลาไรซ์ตั้งฉากกันนำไปสู่การชดเชยผลกระทบของการเบี่ยงเบน ในที่สุด พัลส์จะสะสมการเปลี่ยนแปลงเฟสแบบไม่เชิงเส้นที่แตกต่างกันและเกิดการแทรกสอดที่ PBS ในฐานะตัวกรองโพลาไรซ์ PBS จะยอมให้พัลส์ที่มีสถานะโพลาไรซ์ที่เหมาะสมผ่านไปได้ ในขณะที่ส่วนที่เหลือจะสะท้อนออกไปจากโพรง กระบวนการนี้ทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับแบบอิ่มตัวเทียมในโพรงเชิงเส้นนี้เลเซอร์เชิงแสงเมื่อลดระยะห่างระหว่างคู่ตะแกรงลงเหลือ 3.2 มม. ขอบด้านซ้ายของสเปกตรัมจะมีความชันมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ในขณะนี้ การกระจายสุทธิของโพรงจะเป็นบวก และได้พลังงานพัลส์เดี่ยวสูงสุด 3.57 นาโนจูล ร่องรอยความสัมพันธ์ในตัวเองของพัลส์ที่ได้จากการบีบอัดภายนอกของพัลส์ที่มีความกว้างสเปกตรัมกว้างที่สุด 39.8 นาโนเมตร จะถูกปรับให้เข้ากับฟังก์ชันเกาส์เซียน ซึ่งมีค่า 66 เฟมโตวินาที
วันที่เผยแพร่: 25 กุมภาพันธ์ 2569