Отправить статью по E-mail 
СТАБИЛИЗАЦИЯ ГЕНЕРАЦИИ ФЕМТОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ЛАЗЕРЕ С ПАССИВНОЙ СИНХРОНИЗАЦИЕЙ МОД НА КРИСТАЛЛЕ Mg2SiO4:Cr4+ ЗА СЧЕТ СПЕКТРАЛЬНОЙ РАЗГРУЗКИ РЕЗОНАТОРА В БОКОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЕЛЛИ
- Авторы: Иванов А.А.1,2,3, Ланин А.А.2,3, Воронин А.А.2,3, Жариков Е.В.4, Федотов А.Б.2
-
Учреждения:
- Центр фотохимии Российской академии наук, ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет
- Российский квантовый центр
- Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук
- Выпуск: Том 165, № 2 (2024)
- Страницы: 196-206
- Раздел: Статьи
- URL: https://journal-vniispk.ru/0044-4510/article/view/256479
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024020056
- ID: 256479
Цитировать
Аннотация
Повышение эффективности и стабильности генерации фемтосекундных импульсов в твердотельных лазерах имеет в настоящее время большую технологическую значимость, сохраняя при этом необходимость проведения исследований ряда физических вопросов. Переменное действие мгновенной керровской нелинейности в кристалле, необходимой для пассивной синхронизации мод резонатора, и дисперсии призменных элементов, необходимой для генерации сверхкоротких импульсов, неизбежно приводит к регулярному возмущению формы генерирующихся импульсов. В работе исследуются режимы трансформации потерь лазерного генератора фемтосекундных импульсов с пассивной синхронизацией мод на кристалле Mg2SiO4:Cr4+ (хром-форстерит) при достижении внутрирезонаторной пиковой мощности поля порядка 2 МВт, близкой к критической мощности самофокусировки. Анализ спектров и длительностей импульсов в различных частях резонатора показывает, что поддержка квазисолитонного режима генерации импульсов с предельной для лазера пиковой мощностью проводится за счет удаления лишней энергии из резонатора через генерацию спектральных компонент Келли и уширения спектра импульса за полосу усиления активной среды. Сильное уширение спектра импульса в кристалле нарушает баланс дисперсионного и нелинейного фазовых набегов и приводит к деформации формы генерируемого импульса. Возникающие за счет нелинейного преобразования в кристалле дополнительные пассивные потери существенно снижают эффективность лазерной генерации импульсов с предельными по пиковой мощности параметрами.
Ключевые слова
Об авторах
А. А. Иванов
Центр фотохимии Российской академии наук, ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет; Российский квантовый центр
Email: a.b.fedotov@physics.msu.ru
Россия, 119333, Москва; 119991, Москва; 143025, Сколково, Московская обл.
А. А. Ланин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет; Российский квантовый центр
Email: a.b.fedotov@physics.msu.ru
Россия, 119991, Москва; 143025, Сколково, Московская обл.
А. А. Воронин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет; Российский квантовый центр
Email: a.b.fedotov@physics.msu.ru
Россия, 119991, Москва; 143025, Сколково, Московская обл.
Е. В. Жариков
Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук
Email: a.b.fedotov@physics.msu.ru
Россия, 119991, Москва
А. Б. Федотов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет
Автор, ответственный за переписку.
Email: a.b.fedotov@physics.msu.ru
Россия, 119991, Москва
Список литературы
- M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
- C. N. Danson, C. Haefner, J. Bromage, T. Butcher, J.-C. F. Chanteloup, E. A. Chowdhury, A.Galvanauskas, L. A. Gizzi, J. Hein, and D. I.Hillier, High Power Laser Science and Engin. 7, e54 (2019).
- R. R. Gattass and E. Mazur, Nature Photonics 2, 219 (2008).
- T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R.Holzwarth, T. W. Hansch, L. Pasquini, A.Manescau, S. D’odorico, M. T. Murphy, and T. Kentischer, Science 321, 1335 (2008).
- T. Udem, R. Holzwarth, and T. W. H¨ansch, Nature 416, 233 (2002).
- W. R. Zipfel, R. M. Williams, and W. W. Webb, Nat. Biotech. 21, 1369 (2003).
- S. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser & Photonics Rev. 5, 496 (2011).
- M.-R. Tsai, S.-Y. Chen, D.-B. Shieh, P.-J. Lou, and C.-K. Sun, Biomed. Opt. Express 2, 2317 (2011).
- M. Blokker, P. C. de W. Hamer, P. Wesseling, M. L.Groot, and M. Veta, Sci. Rep. 12, 11334 (2022).
- S. You, H. Tu, E. J. Chaney, Y. Sun, Y. Zhao, A. J.Bower, Y.-Z. Liu, M. Marjanovic, S. Sinha, and Y. Pu, Nature Commun. 9, 2125 (2018).
- A. A. Lanin, A. S. Chebotarev, I. V. Kelmanson, M. S. Pochechuev, E. S. Fetisova, D. S. Bilan, E.K. Shevchenko, A. A. Ivanov, A. B. Fedotov, and V. V. Belousov, J. Phys.: Photonics 3, 044001 (2021).
- V. Petriˇcevi´c, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K.Yamagishi, H. Anzai, and Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
- S.-W. Chu, I.-H. Chen, T.-M. Liu, P. C. Chen, C.-K. Sun, and B.-L. Lin, Opt. Lett. 26, 1909 (2001).
- C.-K. Sun, S.-W. Chu, S.-Y. Chen, T.-H. Tsai, T.-M. Liu, C.-Y. Lin, and H.-J. Tsai, J. Struct. Biol. 147, 19 (2004).
- L. V. Doronina-Amitonova, A. A. Lanin, O. I. Ivashkina, M. A. Zots, A. B. Fedotov, K.V.Anokhin, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. Lett. 99, 231109 (2011).
- M. S. Pochechuev, A. A. Lanin, I. V. Kelmanson, D. S. Bilan, D. A. Kotova, A. S. Chebotarev, V.Tarabykin, A. B. Fedotov, V. V. Belousov, and A.M. Zheltikov, Opt. Lett. 44, 31669 (2019).
- T. Wang and C. Xu, Optica 7, 947 (2020).
- A. A. Lanin, A. S. Chebotarev, M. S. Pochechuev, I. V. Kelmanson, D. A. Kotova, D. S. Bilan, Y. G. Ermakova, A. B. Fedotov, A. A. Ivanov, V. V. Belousov, and A. M. Zheltikov, J. Biophotonics 13, e201900243 (2020).
- A. A. Lanin, M. S. Pochechuev, A. S. Chebotarev, I. V. Kelmanson, D. S. Bilan, D. A. Kotova, V. S. Tarabykin, A. A. Ivanov, A. B. Fedotov, V. V. Belousov, and A. M. Zheltikov, Opt. Lett. 45, 836 (2020).
- A. A. Lanin, A. S. Chebotarev, M. S. Pochechuev, I. V. Kelmanson, D. A. Kotova, D. S. Bilan, A. A. Ivanov, A. S. Panova, V. S. Tarabykin, A. B. Fedotov, V. V. Belousov, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectroscopy 51, 1942 (2020).
- P. F. Curley, Ch. Spielmann, T. Brabec, F. Krausz, E. Wintner, and A. J. Schmidt, Opt. Lett. 18, 54 (1993).
- S. M. J. Kelly, Electron. Lett. 28, 806 (1992).
- M. L. Dennis and I. N. Duling, IEEE J. Quantum Electronics 30, 1469 (1994).
- H. A. Haus, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics 6, 1173 (2000).
- L. E. Nelson, D. J. Jones, K. Tamura, H. A. Haus, and E. P. Ippen, App. Phys. B: Lasers and Optics 65, 277 (1997).
- M. E. Fermann, M. J. Andrejco, M. L. Stock, Y. Silberberg, and A. M. Weiner, App. Phys. Lett. 62, 910 (1993).
- K. Tamura, E. P. Ippen, and H. A. Haus, IEEE Photonics Technology Lett. 6, 1433 (1994).
- J. Li, Y. Wang, H. Luo, Y. Liu, Z. Yan, Z. Sun, and L. Zhang, Photon. Res. PRJ 7, 103 (2019).
- A. A. Ivanov, A. A. Voronin, A. A. Lanin, D. A. Sidorov-Biryukov, A. B. Fedotov, and A. M. Zheltikov, Opt. Lett. 39, 205 (2014).
- A. A. Ivanov, G. N. Martynov, A. A. Lanin, A. B. Fedotov, and A. M. Zheltikov, Opt. Lett. 45, 1890 (2020).
- Springer Handbook of Lasers and Optics, ed. By F.Tr¨ager, Springer, New York (2012).
- Z. Burshtein and Y. Shimony, Opt. Materials 20, 87 (2002).
- Refractive Index of SCHOTT–SF (Dense flint)–SF14, https://refractiveindex.info
- S.-H. Chia, T.-M. Liu, A. A. Ivanov, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov, M.-R. Tsai, M.-C. Chan, C.-H. Yu, and C.-K. Sun, Opt. Express 18, 24085 (2010).
- H. Cankaya, S. Akturk, and A. Sennaroglu, Opt. Lett. 36, 1572 (2011).
- B. Chassagne, A. Ivanov, J. Oberle, G. Jonusauskas, and C. Rulliere, Opt. Commun. 141, 69 (1997).
- G. Cerullo, S. De Silvestri, and V. Magni, Opt. Lett. 19, 1040 (1994).
- T. Hirayama and M. Sheik-Bahae, Opt. Lett. 27, 860 (2002).
- V. Petriˇcevi´c, S. K. Gayen, and R. R. Alfano, App. Phys. Lett. 53, 2590 (1988). 206
Дополнительные файлы
