Ultrarövid fényimpulzusok idő- és térbeli fejlődésének vizsgálata
Title in English
Temporal and spatial evolution of ultrashort light pulses
Panel
Physics
Department or equivalent
Department of Optics and Quantum Electronics (University of Szeged)
Participants
Geretovszkyné Varjú, Katalin Kovács, Attila Pál
Starting date
2002-01-01
Closing date
2005-12-31
Funding (in million HUF)
11.440
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Megmutattuk, hogy Gauss-nyalábok (lézernyalábok) fókuszálása a gömb- és síkhullámok fókuszálásánál használt – Lommel által kidolgozott klasszikusnak tekinthető – módszerrel írható le, ha a Lommel-függvények első változóját kiterjesztjük a komplex számsíkra. Köralakú nyíláson elhajló rövid fényimpulzus spektrumának, és elhajlási képnek mérésén alapuló módszerrel kimutattuk az elhajlás Young-féle értelmezésben szereplő szélihullám-impulzus jelenlétét. Eredményünk megerősíti Youngnak a diffrakcióról alkotott elképzelését. Nijboer-Zernike-féle elmélet felhasználásával megvizsgáltuk az elsődleges aberrációk rövid fényimpulzusokra gyakorolt hatását, összehasonlítottuk a geometriai és hullámoptikai leírás eredményeit. Megmutattuk, hogy az optikai rendszer fázisdiszperziója hogyan határozza meg a spektrálisan bontott interferenciacsíkok alakját. A spektrálisan bontott interferometrikus módszerek továbbfejlesztésével nagy pontossággal sikerült megmérnünk az alábbi mennyiségeket: a prizmán keresztül haladó lézerimpulzusok fázisfront-szögdiszperzióját, a fázismodulált impulzuserősítésen alapuló lézerrendszerekben alkalmazott rácsos impulzuskompresszorok és nyújtók fázisderiváltjait harmadrendig, nem-párhuzamos síkú rácspárok illetve prizmapárok alkotta impulzuskompresszorok szögdiszperzióját, valamint egy két elektródával középen fűtött, széleken hűtött üveghasáb fázisdiszperzióját. A mérési eredmények jó egyezésben vannak az elméleti modellből adódó értékekkel.
Results in English
The classical theory of focusing of light – developed by Lommel – was extended for truncated Gaussian beams. All the expressions for the uniform spherical waves hold good for Gaussian beams if the first variable in the Lommel functions is extended to the complex domain. The existence of the boundary (diffraction) wave pulse was demonstrated by measuring the spectrum and the radial intensity distribution of a diffracted fs pulse behind a circular aperture. Our results confirm Thomas Young's assumption about the nature of diffraction. The effect of the primary wave aberrations on a ultrashort pulse was studied by the Nijboer-Zernike theory. The results of the geometrical and the wave optical treatments were compared. We showed that how the phase dispersion of the optical system to be measured determines the shape of the spectrally resolved interference fringes. By developing the spectrally resolved interferometric methods, we have managed to measure the followings with high precision: the phasefront-angular dispersion of laser pulses propagated through a prism, the phase derivatives of grating pulse compressors and stretchers used in chirped pulse amplification laser systems up to third order, the angular dispersion of misaligned prism and grating pulse compressors, and the phase dispersion of a glass slab heated by two electrodes in the middle and cooled at the edges. The measured values are good agreement with the values obtained from theoretical models.
K. Varjú, A. P. Kovács, K Osvay, G. Kurdi: Angular dispersion of femtosecond pulses in a Gaussian beam, Optics Letters, vol. 27 (2002) 2034, 2002
Horváth Z. L., Bor Zs.: Csonkolt Gauss-nyalábok fókuszálása, Kvantumelektronika, 2003, 2003
Horváth Z. L., Klebniczki J., Kurdi G., Kovács A. P.: A szélihullám-impulzus kísérleti kimutatása, Kvantumelektronika, 2003, 2003
Kovács A. P., Varjú K., Kurdi G., Osvay K., Klebniczki J., Heiner Zs., Csatári M.: Ultrarövid lézerimpulzusok szögdiszperziójának kísérleti vizsgálata, Kvantumelektronika, 2003, 2003
Z. L. Horváth, Zs. Bor: Focusing of truncated Gaussian beams, Optics Communications, vol. 222 (2003) 51, 2003
K. Osvay, A. P. Kovács, Zs. Heiner, G. Kurdi, J. Klebninczki, M. Csatári: Angular dispersion and temporal change of femtosecond pulses from misaligned pulse compressors, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics vol. 10 (2004), 213, 2004
Kokavecz J, Horvath Z L, Mechler A: Dynamical properties of the Q-controlled atomic force microscope, Applied Physics Letters vol. 85 (2004), 3232, 2004
Kovács A P; Osvay K; Kurdi G; Görbe M; Klebniczki J; Bor Zs: Dispersion control of a pulse stretcher-compressor system with two-dimensional spectral interferometry, Appl Phys B 80: 165, 2005
Osvay K; Kovács AP; Kurdi G; Heiner Z; Divall M; Klebniczki J; Ferincz IE: Measurement of noncompensated angular dispersion and the subsequent temporal lengthening of femtosecond pulses in a CPA laser, Opt Commun vol. 248 (2005) 201, 2005
Horvath ZL, Klebniczki J, Kovacs AP, Kurdi G: Observation of the boundary wave pulse, CLEO/Europe-EQEC 2005, Munich, Germany (CF-837), 2005
Kovacs AP, Osvay K, Kurdi G, Bor Z, Gorbe M, Klebniczki J,: Measurement of the group-delay dispersion of a pulse strecher-compressor system with 2D spectral interferometry, CLEO/Europe-EQEC 2005, Munich, Germany (CF-13), 2005
