Development of a femtosecond Cr:ZnSe seed laser for regenerative amplification
Genişletilmiş darbeli yükselticiler için femtosaniye Cr:ZnSe laserinin geliştirilmesi
- Tez No: 246855
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Physics and Physics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Bu tezde, bir genişletilmiş darbe yükselticisinin elemanları olan çekirdek laseri ile genişletici ve sıkıştırıcı kırınım ağı tasarımı anlatılmıştır. Çekirdek laseri sürekli Kerr kip kilitleme yöntemi ile çalışan bir Cr2+:ZnSe laseridir. Pompa olarak 1800 nm'de çalışan bir tulyum fiber laseri kullanılmıştır. Astigmatik olarak düzeltilmiş x şeklindeki rezonatör içerisindeki 2.4mm uzunluğundaki kristal, Brewster açısında konumlandırılmıştır. Rezonatör %1 geçirgenliğe sahip bir ayna ile sonlandırılmıştır. Kristalin pompa dalgaboyundaki soğurma katsayısı 11.6 cm-1 olarak belirlenmiştir. Rezonatör içersindeki fazladan dispersiyonu yoketmek için magnezyum florürden (MgF2) yapılmış bir çift prizma kullanılmıştır. Laserden 95 fs genişliğine sahip, 94.3 MHz tekrar frekansında darbeler üretilmiştir ve çıkış gücü de 40mW olarak ölçülmüştür. Üretilen darbelerin merkez dalgaboyu 2.42 ?m olarak belirlenmiştir ve spektrum genişliği 69nm'ye ulaşmıştır. Eğer üretilen darbelerin hiperbolik sekant dağılımı gösterdiğini varsayarsak, bant genişlik çarpımı 0.335 olarak hesaplandı. Bu, ideal değer olan 0.315'e, yakın bir ölçüdür. Ayrıca, soliton alan teoremi kullanılarak kazanç ortamının dogrusal olmayan kırılma indisi 1.4x10-14 cm2/W olarak hesaplandı. Hesaplanan değer literatür değerleri ile örtüşmektedir. Üretilen darbelerin yüseltilmesi sırasında, yükseltici sisteme zarar vermemesi için genişletilmesi gerekmektedir. Bu sebeple 100fs süreli darbeleri 100ps mertebelerine genişletebilen bir genişletici tasarlanmıştır. Bu tasarımda 76 cm aralıklı kırınım ağı çifti kullanılması öngörülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis work, we describe the three main components of a chirped pulse amplifier (CPA). It is a technique in which nano-joule pulse energies of femtosecond lasers are amplified to micro-joule or milli-joule levels. In particular, the seed laser was experimentally constructed and the numerical design of the stretcher and compressor was completed. The seed laser is a continuous-wave, Kerr-lens mode-locked femtosecond Cr2+:ZnSe laser pumped by a 1800-nm thulium fiber laser. The astigmatically compensated, asymmetric x-cavity contained a 2.4-mm-long Cr2+:ZnSe sample with a pump absorption coefficient of 11.6 cm-1, and it was terminated with a 1% output coupler. Dispersion compensation was achieved by using a MgF2 prism pair. During Kerr-lens mode-locked operation, the laser generated 95-fs pulses at a pulse repetition rate of 94.3 MHz and with 40 mW of output power. The center wavelength of the pulses was 2.42 ?m. The pulses had a spectral width of 69 nm and a time-bandwidth product of 0.335, which is close to the transform limit for hyperbolic secant shaped pulses. In addition, by using the soliton area theorem, the nonlinear refractive index was estimated as 1.4x10-14 cm2/W for Cr2+:ZnSe. The calculated value agrees well with what has been reported in the literature and it is almost 100 times larger than the nonlinear refractive index of sapphire. In the case of the stretcher and compressor design, based on our numerical calculations, the stretcher allows us to stretch 100fs pulses to 100ps by using a diffraction grating pair with a groove density of 300 grooves/mm and separation of 76 cm.
Benzer Tezler
- Development of advanced solid-state pulsed lasers in the near and mid infrared for applications in material characterization
Malzeme karakterizasyonu için yakın ve orta kızılaltı darbeli lazerlerin geliştirilmesi
HÜSEYİN ÇANKAYA
Doktora
İngilizce
2011
Bilim ve TeknolojiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Development of mid-infrared coherent sources based on novel nonlinear devices
Doğrusal olmayan yöntemler kullanılarak kızılaltı bölgesinde çalışan laser kaynaklarının geliştirilmesi
MELİSA NATALİ ÇİZMECİYAN SÖZÜDOĞRU
Doktora
İngilizce
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Near-infrared femtosecond laser sources based on alexandrite and Cr:LİSAF gain media
Alexandrite ve Cr:LiSAF kazanç ortamı tabanlı yakın-kızılaltı femtosaniye lazer kaynakları
CAN CİHAN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Development of high repetition rate Cr:LiCAF femtosecond lasers and application of multipass-cavity Ti:Sapphire lasers in THz generation
Yüksek tekrarlama frekanslı femtosaniye Cr:LiCAF lazerlerinin geliştirilmesi ve çok yansımalı Ti:Safir lazerinin THz radyasyonu üretimindeki uygulaması
CAN CIHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiPROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Development of energy efficient tunable solid-state lasers with low power consumption
Enerji verimliliği yüksek dalgaboyu değiştirilebilinen düşük güç tüketimine sahip katı-hal lazer sistemlerinin geliştirilmesi
ERSEN BEYATLI
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU