Manipulációs iskola 23
Iskola - 2017-es manipuláció 2/3 Utómunkálatok utáni kompressziós Stefan Haessler alkalmazott optikai laboratórium, UMR 7639 CNRS ENSTA Paristech Ecole Polytechnique Univ. Paris-Saclay Palaiseau, Franciaország [email protected] 1
2 Bevezetés χ (2) E 2, pl ω 1 -ω 2 = ω 3 >> OPA - frekvenciaváltás - fázisegyezés? - hatékonyság? >> vö. következő tanfolyam oszcillátor erősítő nemlinearitás erősítés szűkül
3 Bevezetés χ (3) E 3: ω + ω ω = ω oszcillátorerősítő erősítése szűkítő nemlineáris terjedési fázis korrekció
4 A tanterv vázlata 1. elméleti 2. Kísérleti szempontok + példák 3. Az üreges szálas kompresszor
5 A tantárgy vázlata 1. elméleti 2. Kísérleti szempontok + példák 3. Az üreges szálas kompresszor
Általánosított nemlineáris 1D Schrödinger-egyenlet (lassan fejlődő hullám kb.): Elektromos mező = vivő komplexum amplitúdó: Nemlineáris polarizáció = - - - - - - - - Mozgó keret: Nemlinearitáshoz Kerr = kifejezések ω + ω ω = ω pillanatfelvételek Brabec és Krausz, PRL 78, 3282 (1997) RW Boyd, Nemlineáris optika második kiadás, Academic Press, 2003 6
Általánosított 1D nemlineáris Schrödinger-egyenlet Kerr nemlinearitáshoz: diszperziós csillapítás (lineáris terjedés) nemlinearitás Brabec és Krausz, PRL 78, 3282 (1997) R. W. Boyd, Nemlineáris optika, 2. kiadás, Academic Press, 2003 7
Általánosított 1D nemlineáris Schrödinger-egyenlet Kerr nemlinearitáshoz: csillapítás Brabec és Krausz, PRL 78, 3282 (1997) R. W. Boyd, Nemlineáris optika második kiadás, Academic Press, 2003 8
9 Általános nemlineáris Schrödinger-féle 1D egyenlet a nemlineáris Kerr számára: diszperzió (lineáris terjedés) GVD TOD
10 Általános 1D nemlineáris Schrödinger-egyenlet Kerr nemlinearitáshoz: diszperzió FT -1 GVD TOD GVD TOD
11 Általánosított 1D nemlineáris Schrödinger-egyenlet Kerr nemlinearitáshoz: FT GVD TOD diszperzió
12 Példa a lineáris terjedésre: pozitív GVD, τ 0 = 24 fs, korlátozott TF-vel k 2 = 750 fs 2/m terjedés 1 m felett Spektrogram: spektrum időbeli „szelet” szerint, a G kapu választja ki
13 Példa a lineáris terjedésre: pozitív GVD, τ 0 = 24 fs, korlátozott TF-vel k 2 = 750 fs 2/m terjedés 1 m felett Spektrogram: spektrum idő "szelet", G kapu választja ki
14 Példa a lineáris terjedésre: pozitív GVD, τ 0 = 24 fs, korlátozott TF-vel k 2 = 750 fs 2/m terjedés 1 m felett Spektrogram: spektrum idő "szelet", G kapu választja ki
15 Példa a lineáris terjedésre: negatív GVD, τ 0 = 24 fs, korlátozott TF-vel k2 = -750 fs 2/m terjedés 1 m felett
16 Példa a lineáris terjedésre: pozitív TOD, τ 0 = 24 fs, korlátozott TF k 3 = 12000 fs 3/m terjedéssel 1 m alatt
17 Példa a lineáris terjedésre: pozitív TOD, τ 0 = 24 fs, korlátozott TF k 3 = 12000 fs 3/m terjedéssel 1 m alatt
18 Általános nemlineáris Schrödinger 1D egyenlet a nemlinearitáshoz Kerr: nemlinearitás
19 1D általánosított nemlineáris Schrödinger-egyenlet Kerr nemlinearitáshoz: az impulzus fázis-önmodulációs (SPM) burkolata változatlan
20 önfázisú moduláció (SPM) felhalmozott nemlineáris fázis egyenértékű az indexgel
fázisú önmodulációs (SPM) nemlineáris felhalmozott fázisintegrál B = tiszta SPM, Gauss-bemenet korlátozza a TF-t: Pinault és Potasek, JOSA B 2, 1318 (1985) 21
22 Példák nemlineáris terjedésre: SPM, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, TF max korlátozva [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) terjedés 1m
23 Példák nemlineáris terjedésre: SPM, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, TF max korlátozva [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) terjedés 1m 6,6 rad 6 szimmetrikus spektrum SPM indukálta GDD pozitív 25 fs 2
24 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, TF max korlátozva [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) terjedés 1m 6,6 rad 6 tömörítés -25 fs 2 GDD 5,1 fs FWHM GDD negatív SPM után >> idő tömörítés
25 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, kezdeti GDD -400 fs 2 max [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He ) 1 m-re elosztva
26 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, kezdeti GDD -400 fs 2 max [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He ) terjedése 1 m GDD negatív felett SPM >> spektrális tömörítés előtt
27 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM + diszperzió τ 0 = 24 fs, TF max korlátozva [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) k 2 = -0,008 fs 2/mm (hogyan kell csinálni?) Szaporítás 1 m felett
28 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM + diszperzió τ 0 = 24 fs, TF max korlátozva [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) k 2 = -0,008 fs 2/mm (hogyan kell csinálni?) Szaporodás 1 m felett SPM + GVD negatív >> öntömörítés!
29 Általános nemlineáris Schrödinger-féle 1D egyenlet a nemlinearitáshoz Kerr: önmerevítés (SS) Numerikus megoldás az intenzitásfüggő csoportsebességgel egyenértékű (többnyire) egyenértékű: Deiterding et al., J. Lightwave Techn. 2008. (31.) 2013; R. W. Boyd, Nemlineáris optika második kiadás, Academic Press, 2003
30 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM + SS, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, korlátozott TF max [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) terjedés 1 m felett 7,1 rad 6.3
31 Példák nemlineáris terjedésre: SPM + SS, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, korlátozott TF max [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) terjedés 1 m felett 7,1 rad 6,3 Aszimmetrikus spektrum: + kék, - piros SS indukálta (kicsi) TOD negatív 25 fs 2
32 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM + SS, diszperzió nélkül τ 0 = 24 fs, korlátozott TF max [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) terjedés 1 m felett 7,1 rad 6,3 GDD negatív + TOD pozitív >> jó idő tömörítés 4,4 fs FWHM
33 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM + SS + negatív diszperzió τ 0 = 24 fs, korlátozott a TF max [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) k 2 = -0,007 fs 2/mm (hogyan kell csinálni?) terjedése 1m felett 11 rad
34 Példák a nemlineáris terjedésre: SPM + SS + negatív diszperzió τ 0 = 24 fs, korlátozott TF max [A (0, τ) 2] = 1,7e14 W/cm 2 n 2 = 5,4e-21 (1,5 bar He) k 2 = -0,007 fs 2/mm (hogyan kell csinálni?) terjedése 1 m felett 11 rad SPM + erős SS + negatív GVD >> öntömörítés lökéshullámmal