150 likes | 633 Views
روش های تولید پالس های فوق کوتاه. DnDt = const. Mode-locking. broadest spectrum. broader spectrum. narrow spectrum. Dn. bandwidth. continuous wave (CW). Dt. duration. pulses (mode-locked). shortest pulses. In phase. RANDOM phase for all the laser modes.
E N D
DnDt = const. Mode-locking broadest spectrum broader spectrum narrow spectrum Dn bandwidth continuous wave (CW) Dt duration pulses (mode-locked) shortest pulses
In phase RANDOM phase for all the laser modes LOCKED phases for all the laser modes Out of phase Out of phase Irradiance vs. Time Out of phase قفلشدگیمدها • این روشِ تولید پالس کوتاه، برای تولید پالسهای خیلی کوتاه (کوتاهتر ازپالس های (Q-Switching بکار می رود. • قفل شدگی مدی از قفل کردن تعدادی مد طولی هم فاز یا با اختلاف فاز ثابت در فرکانس های مختلف حاصل می شود.
در ناحیه ناهم فازی مدها، مدها بر سر تقویت شدن توسط گسیل برانگیخته ی اتم ها رقابت می کنند. • با قرار دادن محیطی غیرخطی (هر سیستم که شدت های قویتر را تقویت کند) در کاواک، ماکزیمم قویتر تقویت شده و قفل شدگی مدی حاصل می شود. • گزینش ماکزیمم شدت برای تقویت شدن توسط محیط غیرخطی در حوزه ی زمانی همان یافتن رابطه ای بین فازهای مدها در حوزه ی فرکانسی است.
روشهای قفل شدگی مد • قفل شدگی مد فعال: مدولاسیون دامنه (AM) مدولاسیون فاز (FM) • قفل شدگی مد غیرفعال: جاذب اشباع پذیر عدسی کر
AMمدولاسیون • اگر موج، میدان الکتریکی به صورت زیر داشته باشد: که در آن Em (دامنه ی میدان الکتریکی): فرکانسمدولاسیون AM شاخصمدولاسیون با اعمال Em درEm(z,t)جملاتی با فرکانس های حاصل می شود که این دو جمله دو فرکانس در دو طرف مد ωm مورد نظر هستند.
pc/L cavity modes Frequency ωm-1 ωm+1 هر چه Ω به ( ) نزدیکتر باشد قفل شدگی فرکانس های با مدهای ωm+1 و ωm-1 قویتر است.
pc/L cavity modes Frequency FMمدولاسیون میدان الکتریکی موج: فرکانسمدولاسیون FM شاخص مدولاسیون با بکار بردن روابط مثلثاتی برای جملاتی با فرکانس هایی به صورت ، ، و...تولید می شود. ωm-1 ωm+1
قفل شدگی اکوستواپتیکی • در این روش از اتلاف کاواک برای مدوله کردن استفاده می شود.(مدولاسیون دامنه) • این روش براساس پراش نور از یک موج صوتی (توری پراش) می باشد. • یک موج مانای صوتی در محیط تغییر ضریب شکستی به صورت زیر تولید می کند. INCIDENT LIGHT DIFFRACTION LIGHT
قدرت پراکنده کنندگی موج صوتی مانا به طور دوره ای در زمان با فرکانس 2ωs تغییر می کند. • در این صورت اتلافات کاواک به طور دوره ای مدوله می شوند (با فرکانس 2ωs) • فرکانس مدولاسیون (2ωs) دو باند کناری برای مد به وجود می آورد که اگر بسیار نزدیک به مدهای مجاور باشند قفل شدگی بین باند و مد حاصل می شود. Acoustic transducer w Output beam Input beam w Diffracted Beam (Loss) Quartz
قفل شدگی با الکترواپتیک میدان ناشی از ولتاژ اعمالی به سلول • سلول pockels ضریب شکستی به صورت زیر دارد: • میدان الکتریکی موج : • سلول pockels میدان الکتریکی وارد شده را به دو مولفه ی قطبیده عمود بر هم تجزیه می کند (با ضریب شکست مختلف) • تغییر ضریب شکست، اختلاف فازی بین مولفه های میدان موج اعمال می کند که منجر به اختلاف فاز موج ورودی و خروجی متناسب باβEaz می شود.
با انتشار میدان موج دراین محیط به طول l ،Eal را در فاز داریم که همان ولتاژ اعمالی به سلول است پس اگرV به صورت سینوسی تغییر کند، فاز میدان موج، تغییرات سینوسی در فرکانس جدایی Δدارد پس مدولاسیون FM داریم. Polarizer V موادی مانند LiNbO3،LiTaO3، KDP، KD*Pبه عنوان ماده الکترواپتیک بکار می روند.
تولید پالس کوتاه با جاذب اشباع پذیر • جذب جاذب اشباع پذیر به صورت زیر به شدت مربوط می شود. • دو مد نوسان کننده را در کاواک درنظر می گیریم با فرکانس های ω1و.ω2. • با محاسبه ی شدت این دو مد (E1+E2)2 و میانگیری آن در چند دوره خواهیم دید که میانگین شدت با زمان به صورت سینوسی تغییر می کند.
time (fs) • اتلاف کاواک(جذب) مدوله شده ای در فرکانس جدایی دو مد Δ=ω1-ω2 حاصل می شود که دو مد را با تولید فرکانس های مجاور قفل می کند. • در کاواکی شامل محیط جاذب اشباع پذیر و تقویت کننده، می توان نشان داد که با چندین رفت و برگشت پالس در کاواک، در نهایت در خروجی پالسی بسیار کوتاه با شدت زیاد به دست می آوریم. Intensity Round trips (k) DODCI, DCM DQOCIDODCI, Kiton red DODCI, Rh6G حذف شدت های ضعیف در کاواک