Ultrarövid fényimpulzusok terjedésének vizsgálata fotonikus kristály optikai szálakban és szálerősítőkben
Angol cím
Investigation of propagation of ultrashort laser pulses in photonic crystal fibers and fiber amplifiers
zsűri
Fizika
Kutatóhely
Lézeralkalmazási Osztály (MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet)
résztvevők
Fekete Júlia Várallyay Zoltán Krisztián
projekt kezdete
2005-01-01
projekt vége
2008-06-30
aktuális összeg (MFt)
8.700
FTE (kutatóév egyenérték)
2.43
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Megmutattuk, hogy lehetséges 6 fs-nál rövidebb kompresszált fényimpulzusok előállítása fotonikus kristály szálakban 1 nJ-nál kisebb impulzusenergiák esetében is.
Szimulációs programunk segítségével számításokat végeztünk, hogy milyen impulzusparaméterek (energia, impulzushossz) mellett lehetséges az impulzusok alakhű átvitele nagymagátmérőjű, illetve légmagos fotonikus kristály szerkezetű optikai szálakon. Szimulációs eredményeinket mérésekkel (spektrum, autokorrelációs függvények) ellenőriztük és alkalmaztuk egy új tipusú, valós idejű, 3D kétfoton mikroszkóp kisérleti példányának elkészítésénél. Üreges fotonikus kristály szálakat terveztünk és alkalmaztunk Yb adadékolt szálerősítő csörpölt impulzusainak kompresszálására illetve nemlineáris hatásoktól mentes átvitelére.
Módusszinkronizált, erősen csörpölt néhány pikoszekundumos impulzusokat előállító, telítődő abszorbenssel módusszinkronizált Yb szállézert építettünk, amelynek impulzusait rácsos kompresszor segítségével 200 fs-nál rövidebbre kompresszáltuk. Yb adalékolt szál és fotonikus kristály szerkezetű pumpa geometria alkalmazásával szálerősítőt építettünk, aminek segítségével az impulzusok energiáját 80 MHz-es ismétlődési frekvencia mellett az 1-10 nJ tartományba növeltük.
kutatási eredmények (angolul)
We have shown that it is possible to generate sub-6-fs pulses by compression of low energy (E<1 nJ) pulses in small core area photonic crystal fibers.
We have made numerical simulations to investigate that what pulse parameters (energy, peak intensity, spectral widths) allow us to deliver femtosecond laser pulses without spectral and temporal distortion through specific large mode area (LMA) and hollow core (HC) photonic crystal fibers. The validity of our simulations was checked by corresponding measurements (spectrum, autocorrelation traces). The LMA and HC fibers were applied to build a random access 3D nonlinear microscope system. The HC fibers were designed and applied for compression and distortion free delivery of amplified pulses of a picosecond pulse Yb fiber laser/amplifier system.
Mode-locked, all-normal-dispersion, all-fiber Yb laser was constructed delivering few ps long, strongly chirped pulses with specral width of ~10 nm at around 1030 nm. The output of the oscillator was compressed down to 200 fs using a grating pair compressor. Using a double clad Yb doped fiber and a photonic crystal pump geometry, the pulse energy was boosted up to the 1-10 nJ regime at a repetition rate of 80MHz.
Várallyay Z, Saitoh K, Szabó Á, Kakihara K, Koshiba M, Szipőcs R: Reversed dispersion slope photonic bandgap fibers and femtosecond pulse propagation, OFCNFOEC 2009, March 22-29, 2009, San Diego, USA (Opt. Soc. Am), 2009
Várallyay Z, Szipőcs R: Photonic bandgap fiber exhibiting reversed dispersion slope, Magyar Szabadalmi Hivatal, angol nyelvű szabadalmi bejelentés száma P0800123, 2008
Várallyay Z, Saitoh K, Fekete J, Kakihara K, Koshiba M, Szipőcs R: Reversed dispersion slope photonic bandgap fibers for broadband dispersion control in femtosecond fiber lasers, Opt. Express 16, 15603-15616, 2008
Fekete J, Várallyay Z, Szipőcs R: Design of high-bandwidth one- and two-dimensional photonic bandgap dielectric structures at grazing incidence of light, Appl. Opt. 47, 5330-5336, 2008
Fekete J, Cserteg A, Szipőcs R: All-fiber, all-normal dispersion ytterbium ring oscillator, Laser Phys. Lett. published online DOI 10.1002/lapl.200810098, 2008
Várallyay Z, Fekete J, Bányász Á, Szipőcs R: Optimizing input and output chirps up to the third order for sub-nanojoule, ultra-short pulse compression in small core area PCF, Appl. Phys. B86, 567-572, 2007
Dombi P, Antal P, Fekete J, Szipőcs R, Várallyay Z: Chirped-pulse supercontinuum generation with a long-cavity Ti:sapphire oscillator, Appl. Phys. B 88, 379–384, 2007
Rózsa B, Katona G, Vizi E. S, Várallyay Z, Sághy A, Valenta L, Maák P, Fekete J, Bányász Á, Szipőcs R: Random access three-dimensional two-photon microscopy, Appl. Opt. Vol. 46, pp. 1860-1865, 2007
Jasapara C, Andrejco M.J, Nicholson J.W, Yablon A.D, Várallyay Z: Simultaneous amplification and compression of picosecond pulses to 65-kW peak power without pulse break-up in Er fiber, Opt. Express 15, 17494-17501, 2007
Rózsa B, Vizi E. S, Katona G, Lukács A, Várallyay Z, Sághy A, Valenta L, Maák P, Fekete J, Bányász Á, Szipőcs R: Real time 3D nonlinear microscopy, Trends in Optics & Photonics (TOPS) Vol. 98, pp. 858-863 (OSA, 2005), 2005
Várallyay Z, Fekete J, Bányász Á, Szipőcs R: Sub-nanojoule pulse compression in small core area photonic crystal fibers below the zero dispersion wavelength, Trends in Optics & Photonics (TOPS) Vol. 98, pp. 571-576 (OSA, 2005), 2005, 2005
