Pulskompressionsrechner
Pulskompression und Pulsdehnung Sie sind essenzielle Techniken in ultraschnellen Lasersystemen und ermöglichen es Femtosekundenlasern, hohe Pulsenergien bei gleichzeitig exzellenter Strahlqualität und Langzeitstabilität zu liefern. Diese Funktionen werden üblicherweise implementiert durch Quarzglas Übertragung Transmissionsgitter , die hohe Effizienz, geringe Verluste und außergewöhnliche Zuverlässigkeit bieten.
In einem typischen Pulskompressor oder Pulsstrecker, zwei Transmissionsgitter sind in einer Doppelpasskonfiguration angeordnet, wie unten dargestellt. Die Leistungsfähigkeit des Systems wird primär durch seine Gruppenlaufzeitdispersion (GDD) und Dispersion dritter Ordnung (TOD) charakterisiert. Diese Parameter hängen von der Laserwellenlänge, der Gitterliniendichte, dem Gitterabstand und der Einfallswinkel (AOI) auf dem ersten Gitter.
Pulskompression anwenden Rechner Im Folgenden können Sie die GDD und TOD Ihres gitterbasierten Pulskompressors oder Pulsstreckers berechnen. Rechner Hilft Laseringenieuren und Systemdesignern, Dispersionscharakteristika schnell zu bewerten und die Leistung von ultraschnellen Lasersystemen zu optimieren.
Pulskompressionstheorie
Pulskompression und Pulsdehnung Diese Techniken sind grundlegend für ultraschnelle Lasersysteme. Durch gezielte chromatische Dispersion lässt sich ein Puls vor der Verstärkung dehnen und anschließend wieder auf nahezu seine ursprüngliche Dauer komprimieren. Dieses Verfahren, bekannt als Chirped Pulse Amplification (CPA), ermöglicht es Femtosekundenlasern, hohe Spitzenleistungen zu erzielen und gleichzeitig Schäden an optischen Komponenten während der Verstärkung zu vermeiden.
Transmissionsgitter Pulskompressoren und -strecker bestehen typischerweise aus zwei Beugungselementen. Transmissionsgitter Die Anordnung erfolgt in einer Doppelpass-Geometrie. Da unterschiedliche Wellenlängenkomponenten unterschiedliche optische Weglängen durch das System durchlaufen, erfährt der Puls eine wellenlängenabhängige Verzögerung, die üblicherweise durch die Gruppenlaufzeitdispersion (GDD) und die Dispersion dritter Ordnung (TOD) beschrieben wird.
Gruppenlaufzeitdispersion (GDD)
| GDD = | λ 3 LG 2 | ; | X = λG – sin(α) | |
| πc 2 (1 – X 2 ) 3/2 |
wobei:
- λ ist die Laserwellenlänge
- L ist der Abstand zwischen den Transmissionsgitter
- G ist die Gitterrillendichte
- c ist die Lichtgeschwindigkeit.
- α ist der AOI
Ein größerer Gitterabstand erhöht die Größe der GDD, was zu stärkeren Effekten führt. Pulsdehnung oder Kompression.
Dispersion dritter Ordnung (TOD)
Während die GDD die Gesamtpulsdauer bestimmt, gewinnt die Dispersion dritter Ordnung bei ultrakurzen Pulsen, insbesondere unter 100 fs, zunehmend an Bedeutung. Eine übermäßige Dispersion dritter Ordnung kann zu Pulsasymmetrie, zeitlichen Nebenkeulen und unvollständiger Pulskompression führen.
Für ein Gitterpaar beträgt die TOD:
| TOD = | 3λ 4 LG 2 | 1 – Xsin(α) | ; | X = λG – sin(α) | ||
| 2π 2 c 3 | (1 – X 2 ) 5/2 |
Der TOD-Wert steigt mit zunehmendem Gitterabstand und zunehmender Wellenlänge und wird zu einem kritischen Designparameter bei der Optimierung von Hochleistungs-Femtosekunden- und Ultrakurzpulslasersystemen.
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