Генерация суперконтинуума в биконических микросветоводах при накачке фемтосекундными импульсами

• Автор: Кукарин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Глава 1. Разработка фемтосекундного лазера на сапфире с ионами титана.
§1. Фемтосекундные лазеры (обзор литературы)
§2. Устройство фемтосекундного лазера на сапфире с титаном и
синхронизацией мод на основе нелинейности Керра
§3. Разработанный фемтосекундный лазер на сапфире с титаном
Глава 2. Разработка сканирующего автокоррелятора для измерения длительности СКИ.
§4. Сканирующий автокоррелятор для измерения длительности и параметров
фазовой модуляции фемтосекундных лазерных импульсов
§5. Минимальная длительность импульсов, достоверно определяемая разработанным автокоррелятором и применение светоизлучающего диода
в качестве нелинейного фотоприемника для регистрации ИАКФ СКИ
§6. Использование двулучепреломляющей пластины для создания
переменной оптической задержки
Глава 3. Генерация суперконтинуума в биконических микросвстоводах с граничащей с воздухом перетяжкой.
§7. Биконические микросветоводы и их дисперсионные характеристики ... 77 §8. Генерация суперконтинуума в биконических микросветоводах с круговым СЄЧЄЕІИЄМ перетяжки

§9. Генерация поляризованного суперконтинуума в биконических
микросветоводах с квазиэллиптическим сечением перетяжки
Глава 4. Эффект генерации солитонов в биконических микросветоводах при фемтосекундной накачке.
§10. Механизмы формирования суперконтинуума в дырчатых световодах
с накачкой фемтосекундными импульсами с энергией ~1 нДж
§11. Генерация солитонов в биконических микросветоводах при
фемтосекундной накачке
§12. Временная структура суперконтинуума, генерируемого в биконических микросветоводах при накачке фемтосекундными импульсами
Заключение
Приложения
Список литературы

Сверхкороткие лазерные импульсы (СКИ) с высокой пиковой мощностью при распространении в оптически прозрачной среде могут испытывать чрезвычайно большое спектральное уширение, перекрывающее практически полностью весь видимый диапазон, и достигающего областей ближнего ультрафиолета (~300 нм) и дальней инфракрасной области (~1600 нм). В этой ситуации, по определению, принято говорить о сверхуширении спектра, или о генерации импульсов белого света или о генерации суперконтинуума (СК). Со времени первого экспериментального наблюдения этого явления в образцах боросиликатных стёкол в конце 60-х годов 20 века [1], генерация СК была осуществлена в различных типах твердых материалов, а также в жидкостях [2] и газах [3]. Уникальные свойства СК сделали его идеальным широкополосным лазерным источником для различных областей фундаментальных и прикладных исследований [4]. Области применения СК включают: спектроскопию сверхвысокого временного разрешения [5,6], сжатие СК во временной области с целью генерации импульсов предельно короткой длительности [7,8], использование СК в качестве затравочного излучения в оптических параметрических усилителях [9, 10], оптическую когерентную томографию [11], частотную метрологию [12-15], оптические коммуникации [16-18].
Генерация СК является комплексным физическим явлением, в формировании которого участвует целый ряд физических механизмов. Доминирующим эффектом при сверхуширении спектра СКИ в объёмных средах (твердые тела, жидкости, газы) является изменение показателя преломления оптически прозрачного вещества под действием электрического поля импульса (эффект Кер-ра):
Ап = п2Р(1) (В. 1)
где Р (/) - пиковая плотность мощности импульса (Вт/см2), щ - нелинейный показатель преломления вещества (см2/Вт). В результате (во временном представлении) при распространении импульса в среде у него появляется нелинейно за-

а) б)
Рис. 1.11. (а) Характеристики диэлектрических покрытий оптических элементов (плотное покрытие зеркал (см. рис. 1.7) М1-М5, ВМ - сплошная линия, зависимость от длины волны коэффициента пропускания выходного зеркала ОМ -пунктирная линия, центральная длина волны генерации вблизи 950 нм обозначена вертикальной штриховой линией), (б) Спектр генерируемых импульсов одной из модификаций разработанного лазера для нелинейно-оптического преобразованием его излучения в спектральную область вблизи 475 нм для последующего усиления в эксимерной ХеР-среде [140, 145].
Переход на другой спектральный диапазон (в пределах 750-1050 нм) осуществляется заменой всего рабочего комплекта зеркал на другой комплект, с подходящим образом подобранными величинами и диапазонами пропускания диэлектрических покрытий, но без изменения конструкции резонатора. Кроме того, ввиду заметного снижения (роста) величины дисперсии сапфира с титаном с увеличением (уменьшением) рабочей длины волны, в случае перехода на спектральный диапазон, отстоящий далеко от центра контура усиления необходимо соответствующее изменение расстояния между призмами внутрирезона-торного компрессора. На рис. 1.11 представлены характеристики диэлектрических покрытий оптических элементов и спектр генерируемых импульсов одного из вариантов разработанного лазера для работы в спектральном диапазоне