Фотохимический XeF(C-A)-усилитель фемтосекундных импульсов с накачкой излучением электронно-пучкового конвертера

• Автор: Аристов, Андрей Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 47 с. : 26 ил.

Содержание
1 Введение

1.1 Актуальность темы

1.1.1 Усиление сверхкоротких импульсов на эксимерных переходах

(В-Х)

1.1.2 Широкоплосная среда усиления на основе перехода ХеР(С-А) с

возбуждением электронным пучком

1.2 Возможности фотохимических усителей с оптической накачкой

1.3 Концепция гибридного фемтосекундного лазера

1.4 Фотохимический ХеР(С-А)-усилитель с накачкой поверхностным разрядом

1.5 Цели работы
1.6 Научная новизна
1.7 Практическая ценность
1.8 Защищаемые положения
1.8.1 Апробация работы
2 Экспериментальная установка и методы измерений
2.1 Твердотельный фемтосекундный комплекс
2.1.1 Генерация второй гармоники
2.2 Пространственный фильтр
2.3 Призменный стретчер
2.3.1 Расчет призменного стретчера
2.3.2 Учет ориентации молекул
2.3.3 Время жизни нижнего состояния
2.3.4 В-интеграл
2.4 Усилитель на ХеР с накачкой электронно-пучковым конвертером
2.4.1 Конструкция усилителя
2.4.2 Подготовка ксенона
2.4.3 Подготовка лазерной смеси
2.4.4 Измерение энергии накачки калориметром
2.4.5 Измерение концентрации ХеР2 с помощью ртутной лампы.

2.4.6 Измерение коэффициента усиления
2.4.7 Расчет усиленного спонтанного шума усилителя
2.4.8 Многопроходная схема
2.5 Компрессор импульсов
2.6 Одноимпульсный автокореллятор (ОА)
3 Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.1 Исследование усилительных характеристик газового усилителя
3.1.1 Измерение энергии накачки
3.1.2 Измерение энергии накачки методом актинометрии
3.1.3 Коэффициент усиления
3.1.4 Численное моделирование активной среды
3.2 Усиление фемтосекундных импульсов
3.2.1 Контроль синхронизации усилителя со стартовым комплексом .
3.2.2 Профили усиленных импульсов на выходе из усилителя
3.2.3 Сжатие усиленных импульсов
3.2.4 Расходимость пучка
3.2.5 Измерение спектра
3.2.6 Обсуждение результатов
4 Заключение
Список литературы

1 Введение
1.1 Актуальность темы
В этом разделе мы рассмотрим основные вехи в развитии фотохимического метода накачки газовых лазерные сред и обсудим принципы и технологии, применяемые в гибридных (твердое тело / газ) системах.
Основная идея гибридных лазерных технологий состоит в комбинации широко распространенных фемтосекундных комплексов на титан-сапфире и газовых усилителей, обладающих привлекательными характеристиками для усиления второй гармоники фемтосекундного стартового комплекса. В самом деле, газовая активная среда позволяет работать с гораздо большими интенсивностями, чем в случае использования кристаллов, поскольку разреженный газ обладает меньшей нелинейностью и обладает более высоким порогом ионизации.
1.1.1 Усиление сверхкоротких импульсов на эксимерных переходах (В-X).
С появлением первых фемтосекундных осцилляторов на основе красителей, газовые усилители с накачкой электронным пучком либо открытым разрядом широко применялись в качестве выходных каскадов усиления для получения больших энергий. Применение традиционных эксимерных соединений — галогенидов благородных газов — позволило достичь тераваттного уровня мощности [1; 2].Такие газовые усилители использовали переходы из сильносвязанного с ионным типом связи В-состояння в слабосвязанное Х-состояние в случае ЛгИ, ХеС1 и ХеЕ либо в разлетное состояние X в случае КгЕ. Подобные системы позволили достичь тераваттных мощностей в импульсах длительностью до четверти пикосекунды.
Из большого числа публикаций стоит подчеркнуть следующие наиболее заметные результаты: 60-мДж импульс 700-фс длительности на А о = 193 нм (АгЕ) [3], 1.5 Дж в импульсе 400 фс на А 0 — 248 нм (КгЕ) [4], и 300 мДж в импульсе 300 фс на А о = 308 нм (ХеС1) [5].
Интенсивности в сфокусированном пучке достигли 1019 У/ст2, продемонстрировав низкий уровень искажения в газовой среде, а также преимущества короткой

через 40-мкм титановую фольгу. Давление ксенона в конвертере Ре = 3 атм. При возбуждении ксенона электронным пучком образуется свечение эксимерных молекул Хе2 в области 172 нм, используемое для накачки активной среды. Внутри конвертера располагается лазерная камера прямоугольного сечения. ВУФ-излучение конвертера входит в лазерную камеру через окна из СаР2 размером 12x12 см. Апертура лазерной камеры — 12x12 см, камера заполняется смесью ХеР2/Х2 с общим давлением 0.1-1 атм. Под действием ВУФ-излучения в лазерной кювете происходит фотодиссоциация молекул ХеР2 с образованием эксимерных молекул ХеР(В). Состояние С лазерного перехода ХеР(С-А) образуется в результате релаксации ХеР(В) при столкновении с молекулами буферного газа М2.