Generation of 21-fs pulses from a Cr:LiSAF laser mode locked with a single-walled carbon nanotube saturable absorber
Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuları ile kip kilitlenmiş Cr:LiSAF lazerinden 21 fs darbe üretimi
- Tez No: 611854
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuları, geniş dalga boyu aralığında, yüksek soğurma satürasyonu, düşük satüre olamayan kayıplar, kısa sönüm süresi ve düşük maliyetli üretim teknikleri gibi birçok faydalı özelliğe sahiptir. Bu özellikler katı hal ve fiber lazerlerinin kip kilitlenmesinde tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuları, yarı iletken doyabilen soğurucu aynalara karşı uygun bir alternatif haline getirmiştir. Bu tezin asıl amacı tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuların çok kısa darbe üretme kapasitelerini test etmektir. İlk olarak, deneylerde kullanılan tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuların karakterizasyonu yapılmıştır. Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun, Cr:LiSAF lazerinin çalıştığı dalga boyu olan 850 nm'deki soğurma miktarı yaklaşık %2 olarak ölçülmüştür. Pompa - sonda spektroskopisiyle tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun hızlı ve yavaş sönüm süreleri 0.4 ve 2.7 ps olarak ölçülmüştür. Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun doyma akısı ve tek geçiş modülasyon derinliği 45 μJ/cm2 and 0.3% olarak belirlenmiştir. Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun kısa darbe üretme kapasitesini test etmek için geniş ışıma bandına sahip olduğundan femtosaniye darbe üretmeye imkan veren Cr:LiSAF lazeri seçilmiştir. Deneyler sırasında, Cr:LiSAF lazeri düşük maliyetli, düşük güçlü iki diyotla 660 nm'de 210 mW pompa gücüyle pompalanmış ve 875 nm civarında 9 mW güç üretmiştir. Deneyler sırasında elde edilen 21 fs süreli darbeler, tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucularla kip kilitlenmiş katı hal lazerlerinden direkt olarka üretilen darbeler arasında en kısa olanıdır. 0.18 nJ enerji ve 9 kW güce sahip darbelerin tekrarlama frekansı 47.9 MHz'dir. Üretilen vi darbelerin zaman – bant aralığı çarpımı 0.56'dır. Ayrıca tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun üretilen darbe süresi üzerinde bir sınırlamada bulunup bulunmadığını test etmek için Kerr odaklamalı kip kilitleme deneyleri de yapılmıştır. Bu deneyler, elde edilebilen darbe süresinin tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucu tarafından sınırlanmadığını açıkça göstermiştir. Buna ek olarak, Cr:LiSAF lazerinin 850 nm'de sürekli dalga çalıştırılışı da detaylıca incelenmiştir. Deneylerde kullanılan çıkış aynalarının geçirgenlik değerlerinin ölçümleri yapılmıştır. Daha sonra farklı çıkış aynaları ile kurulan Cr:LiSAF lazerinin eşik pompa güçleri ve verim eğrileri lazer dalgaboyu rezonatör içi prizma kullanılıp 850 nm'ye ayarlanarak ölçülmüşür. Ölçülen bu değerler sürekli dalga Cr:LiSAF lazerinin eksiksiz deneysel karakterizasyonunu mümkün kılmıştır ve benzer lazer sistemlerinin kurulumu için yol gösterici olabilir.
Özet (Çeviri)
Single-walled carbon nanotube saturable absorbers (SWCNT-SAs) possess many favourable nonlinear optical properties over a wide range of wavelengths, such as strong absorption saturation, low non-saturable losses, short recovery times, and low-cost fabrication schemes. These properties have made SWCNT-SAs viable alternatives to semiconductor saturable absorber mirrors (SESAMs) for the mode locking of solid state and fiber lasers over a very broad wavelength range. In this thesis, the aim was to demonstrate the ultrashort pulse generating capability of SWCNT-SAs. First, the characterization of the SWCNT-SA used in the experiments was conducted. The absorption of the SWCNT-SA was measured to be around 2% at 850 nm, which is the free-running wavelength of Cr:LiSAF lasers. After performing pump-probe spectroscopy, the fast and slow decay times of the SWCNT-SA were measured to be 0.4 and 2.7 ps. The saturation fluence and the single pass modulation depth of the SWCNT-SA were further determined to be 45 μJ/cm2 and 0.3%, respectively. To test the ultrashort pulse generating capability of the SWCNT-SA, a Cr:LiSAF laser was chosen since it has a broad emission band, enabling the generation of ultrashort pulses with femtosecond duration. In the experiments, the Cr:LiSAF laser was pumped with 210 mW of pump power with two low-cost, low-power diode lasers at 660 nm, and produced around 9 mW of mode-locked output power centered around 875 nm. The pulse duration of 21 fs, which was achieved during the experiments, represents the shortest pulses directly generated from a SWCNT-SA mode-locked solid-state laser. The pulse repetition rate was 47.9 MHz with a pulse energy of 0.18 nJ and peak pulse power of 9 kW. The time-bandwidth product of the produced pulses was 0.56. Kerr lens mode locking iv experiments were further conducted to test if the SWCNT-SA puts any limitation on the obtainable pulse duration. The experiments clearly showed that the obtainable pulse duration was not limited by the SWCNT-SA. Furthermore, the continuous-wave operation of the Cr:LiSAF laser at 850 nm was experimentally investigated in detail. Accurate measurements of the transmissions of the output couplers used in the experiments were conducted. Then for the Cr:LiSAF laser constructed with different output couplers, the threshold pump power and power efficiency data were measured while the laser was tuned to operate exactly at 850 nm by using an intracavity tuning prism. The data taken enabled a complete experimental characterization of the continuous-wave Cr:LiSAF laser and provides useful guidelines for the construction of similar laser systems.
Benzer Tezler
- 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
- Femtosaniye lazer ile işlenen yapıların katıhal lazerlerde uygulamaları ve üst çevrim pompalı Tm3+:KY3F10 lazerleri
Solid-state laser applications of femtosecond laser written structures and upconversion pumped Tm3+:KY3F10 lasers
YAĞIZ MOROVA
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA AKSOY ESİNOĞLU
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Aile işletmelerinde selef açısından halef hazırlamanın halef açısından yönetimi devralmanın beklenti ve zorlukları üzerine bir araştırma
A research on the expectations and difficulties of preparing a successor in family businesses and taking over the management
NURİ ERARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İşletmeSakarya Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN GÜRLER
- Short-term wind power generation forecasting by coupling numerical weather prediction models and machine learning algorithms
Sayısal hava tahmin modeli ve makine öğrenmesi algoritmaları ile kısa dönemli rüzgar enerjisi üretim tahmin modeli oluşturmak
CEM ÖZEN
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DENİZ
- Sıçanlarda miyokard infarktüsü sonrası nebivololun kardiyomiyosit apoptozu ve ventriküler 'remodeling' üzerine etkisi
The effects of nebivolol on cardiomyocte apoptosis and ventricular remodeling after myocardial infarction in rats
GÜLDEM MERCANOĞLU
Doktora
Türkçe
2006
Eczacılık ve Farmakolojiİstanbul ÜniversitesiFarmakoloji ve Klinik Farmokoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÜNGÖR