ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Управление длительностью и формой сверхкоротких импульОсобенности самовоздействия и компрессии мощных фемтосекундных импульсов из "Оптика фемтосекундных лазерных импульсов " Фазовая самомодуляция реального лазерного импульса даже в среде с безынерционной нелинейностью приводит к сложному закону изменения фазы со временем. Другими словами временная линза , основанная на ФСМ, обладает, вообще говоря, сильными аберрациями. Нетрудно убедиться, однако, что дисперсия второго порядка способна в значительной мере исправить положение. [c.177] Заметим, что эффективность самовоздействия зависит и от поляризации излучения. Приведенное выражение для параметра нелинейности R соответствует световоду, сохраняющему поляризацию излучения неизменной. В случае циркулярной поляризации следует заменить на 2П2/З, если состояние поляризации изменяется случайным образом, то можно воспользоваться усредненным значением 5nJ6 [15]. Интересные эффекты поляризационного самовоздействия в настоящее время исследуются теоретически и экспериментально [16], но для целей компрессии оптимальными представляются световоды, сохраняющие линейную поляризацию неизменной. [c.178] Типичная картина трансформации огибающей, спектра и частотной модуляции гауссовского импульса, полученная в результате численного решения (1), представлена на рис. 4.5. [c.178] На рис. 4.6 временные профили интенсивности и текущего значения частоты сопоставляются для двух режимов сжатия — бездиспер-сионного и дисперсионного . Параметры Ро и L подобраны так, что в обоих случаях достигается одинаковая степень сжатия, в первом случае за счет увеличения Ро, во втором— L. Анализ структуры сжатого импульса наглядно демонстрирует преимущества дисперсионного режима. В дисперсионном режиме почти 90 % энергии содержится в узком центральном пике, для без-дисперсионного режима соответствующая доля энергии не превышает 68 %, т. е. в бездисперсионном режиме временная линза обладает заметными аберрациями. [c.179] Экспериментальная реализация схем волоконно-оптической компрессии требует решения ряда вопросов, связанных с установлением оптимальных соотношений между параметрами исходного импульса, световода и компрессора [17—19]. [c.179] В бездисперсионном режиме фазовой самомодуляции расчет компрессии легко провести, если задаться параметрами исходного импульса t , /дфф и длиной световода L. [c.179] Входящая в эти формулы константа С незначительно изменяется при варьировании формы входного импульса (при условии, что он является спектрально-ограниченным). Для гауссовских импульсов С= = 1,79, в случае импульсов с огибающей в виде гиперболического секанса apo=se h (т) константа С=1,84. [c.181] Выражение для степени сжатия (4) получено без учета конкурирующих нелинейных процессов. В реальных экспериментальных ситуациях степень сжатия, как правило, ограничивается процессом вынужденного комбинационного рассеяния. [c.181] Это ограничение носит принципиальный характер, так как степень сжатия S, в конечном счете, определяется отношением действительной и мнимой частей кубичной восприимчивости. [c.182] Предельные возможности сжатия фемтосекундных импульсов будут рассмотрены в 4.7. [c.182] Изложенные в предыдущем параграфе условия оптимальной компрессии были сформулированы применительно к спектрально-ограниченным импульсам. Для реальных лазерных систем характерно наличие амплитудно-фазовых флуктуаций, существенно влияющих на само-воздействие импульсов, предельные возможности компрессии и уровень флуктуаций выходных параметров. В настоящем параграфе мы проанализируем специфику сжатия случайных импульсов и реально существующие возможности стабилизации параметров излучения методами спектральной фильтрации. [c.182] Из этих уравнений следует, что малый по амплитуде шум практически не влияет на среднеквадратичную длительность детерминированной компоненты. Обратное влияние сигнала на шум более существенно темп расплывания шумовой компоненты возрастает. [c.185] Эти результаты вполне естественны, так как амплитудно-фазовые флуктуации в исходном импульсе вызывают увеличение темпа дисперсионного расплывания и результирующее уменьшение амплитуды и, следовательно, эффективной нелинейности. Анализ, проведенный в [25], показал, что системы волоконно-оптической компрессии, работающие в дисперсионном режиме, менее чувствительны к фазовым флуктуациям, чем к амплитудным. [c.186] Отмеченные в численных экспериментах особенности самовоздей-ствия частично когерентных импульсов — вытеснение флуктуаций на периферию импульса, т. е. в высокочастотное и низкочастотное крылья спектра, позволяют стабилизировать параметры сжатых импульсов путем пространственной фильтрации их спектральных компонент в решеточном компрессоре. Простейшая фильтрация осуществляется диафрагмированием пучка в плоскости возвращающего зеркала (рис. 4.12). [c.186] Математическое моделирование показывает, что наложение частотного фильтра с прямоугольной функцией пропускания /С(со)=1 в полосе Асо, соответствующей величине спектрального уширения детерминированного импульса, снижает уровень флуктуаций длительности сжатого импульса примерно в два раза. [c.186] Нелинейно-оптическая фильтрация шумов в бездисперсионном режиме сжатия менее эффективна, так как на малых расстояниях не происходит существенного сглаживания амплитудно-фазовых флуктуаций. Кроме того, в бездисперсионном режиме нарушается взаимно однозначное соответствие между временем т и текущей частотой со(т). Тем не менее спектральная фильтрация позволяет стабилизировать параметры излучения за счет снижения степени сжатия (например, для а=0,2, - =0,64, отношение Os/S уменьшается с 23 до 12 % при уменьшении S от 4,3 до 3,3). [c.186] В шестой главе мы приведем экспериментальные и теоретические результаты, относящиеся к схеме компрессии, в которой нелинейный кристалл КТР располагается непосредственно после волоконного световода. Помимо своей основной функции — удвоения частоты, он удваивает скорость частотной модуляции и осуществляет фильтрацию шумовых компонент спектра. [c.187] Техника пространственной фильтрации спектральных компонент может быть использована не только для фильтрации шумового излучения, но и для управления огибающей импульсов в фемтосекундном масштабе времени [28, 29]. Наибольшие возможности здесь открывает совместное воздействие на амплитуду и фазу фурье-компонент импульса. [c.187] Применительно к линейным системам аналогичная задача рассматривалась в 1.4. [c.187] Вернуться к основной статье