Лазерный мир

В.Я. Молчанов, С.И. Чижиков, К.Б. Юшков // Всероссийская конференция по фотонике и нформационной оптике Сборник научных трудов. 2012, с: 56-58, УДК 535(06)+004(06)

Рассмотрены современные методы акустооптического управления формой сверхкоротких лазерных импульсов. Теоретически исследовано влияние дисперсии взаимодействующих импульсов на фазовый синхронизм при акустооптической дифракции. Предложена двухкаскадная архитектура акустооптической дисперсионной линии задержки.
Фемтосекундные лазерные системы являются наиболее мощными искусственными источниками электромагнитного излучения, позволяющими осуществлять воздействие сверхсильных световых полей на вещество. Многие из достижений современной фемтосекундной лазерной техники были получены благодаря использованию акустооптических методов управления сверхкороткими лазерными импульсами [1–4]. Благодаря высокой эффективности акустооптического взаимодействия и высокому спектральному разрешению, наиболее часто используется квазиколлинеарная акустооптическая дифракция.
Акустооптические дисперсионные линии задержки являются единственным классом акустооптических приборов, работающих одновременно как с широким квазинепрерывным спектром электромагнитного излучения, так и с широким спектром ультразвука, что определяет их физические особенности и характеристики [5].
Несмотря на широкое применение акустооптических дисперсионных линий задержки в качестве устройств управления спектральными фазами и спектральными амплитудами излучения, многие аспекты фотон-фононного взаимодействия сверхкоротких импульсов в кристаллах до сих пор остаются неизученными. В существующих теоретических методах описания акустооптической дифракции ультракоротких импульсов явления дисперсии и дифракции рассматриваются отдельно [2, 3]. Тем не менее, в нелинейной оптике хорошо известно влияние дисперсионных явлений, в частности, групповой задержки между собственными волнами в двулечепреломляющих кристаллах, на фазовый синхронизм при нелинейном взаимодействии волн [6]. В настоящей работе теоретически исследовано влияние групповой задержки импульсов на акустооптическую дифракцию. Анализ полученных модифицированных уравнений связанных мод показал, что различие групповых скоростей обыкновенной и необыкновенной волн приводит к снижению эффективности дифракции, изменению формы импульсов и увеличению их длительности. Также наблюдается увеличение ширины полосы
фазового синхронизма, что сказывается на спектральном разрешении приборов.
Исследования акустооптической дифракции ультракоротких импульсов с высокой эффективностью показали, что при одновременной амплитудной и частотной модуляции акустического поля происходят фазовые и амплитудные искажения спектра оптического излучения [4, 5].
Для устранения данного недостатка было предложено использовать двухкаскадную архитектуру акустооптической дисперсионной линии задержки, в которой функции управления спектральной фазой и спектральной амплитудой разделены между двумя акустооптическими модулями [7]. Распределение ультразвукового поля в первом каскаде
обеспечивает постоянную величину спектральной амплитуды функции пропускания и заданный закон дисперсии. Второй каскад использует нулевой дифракционный порядок в качестве выходного луча; при этом дисперсия оказывается постоянной и определяется только спектральной зависимостью показателей преломления кристалла, а ультразвуковое поле осуществляет управление спектральной амплитудой сигнала.
Предложенные методы управления фемтосекундными лазерными импульсами могут быть использованы для компенсации дисперсии высших порядков, что необходимо для получения спектрально-ограниченных импульсов на выходе лазерной системы, а также для компенсации амплитудных искажений, вызванных неоднородностью коэффициента усиления в сверхмощных лазерных системах, приводящих к сужению спектра и увеличению длительности импульсов.

Полное содержание статьи: http://fioconf.mephi.ru/files/2014/07/FIO2012-Sbornik.pdf