עיצוב נתיב אופטי של לייזר נעול במצב של 66 פמטו-שניות

עיצוב נתיב אופטי של 66 פמטו-שניותלייזר נעול במצב
לייזר זה, בעל נעילת מצבים של 66 פמטו-שניות, הוא לייזר סיבים מסומם איטרביום בחלל ליניארי, השומר על קיטוב מלא, עם מעביר פאזה שאינו הדדי. הוא משיג נעילת מצבים בתדר בסיסי של 147 מגה-הרץ. על ידי כוונון המרחק בין הסריגים, מתקבלים רוחב ספקטרלי של 39.8 ננומטר ורוחב פולס של 66 רגל לשנייה לאחר דחיסה חיצונית. בהספק משאבה גבוה, מושגת נעילת מצבים הרמונית מסדר שני ושלישי עם תדרי חזרה של 294.1 מגה-הרץ ו-442.3 מגה-הרץ.

תיאור נתיב אופטי:
המהוד מורכב מחלקים אופטיים מרחביים משני הצדדים ומסיב שומר הקיטוב במרכז. החלק המרחבי השמאלי כולל מראה החזרה מלאה (M1), לוח גל λ/8 (EWP) ומסובב פאראדיי (FR). השילוב של EWP ו-FR יכול לשמש כמעביר פאזה לא הדדי, המספק הטיה פאזה לא הדדית, ובכך משפר את יכולת ההפעלה העצמית. חלק הסיב מורכב מהתקן משולב ריבוב חלוקת אורך גל מותאם אישית (WDM-Collimator), סיב שומר קיטוב מסומם איטרביום 62 ס"מ (Yb401-PM, CORACTIVE), וקולימטור סיב אופטי (Col). סיב ההגבר נשאב על ידי דיודת לייזר (LD) חד-מצבית של 976 ננומטר עם הספק שאיבה מרבי של 1.4 וואט. החלק המרחבי הימני מורכב מלוח חצי גל (HWP), מפצל קרן קיטוב (PBS), זוג סריג (LightSmyth T-1000-1040-3212-94) ומראת החזרה כוללת (M2). זוג סריג ההעברה עם צפיפות קווים של 1000 קווים/מ"מ מספק פיצוי פיזור תוך-חללי. ניתן לכוונן את המרחק בין שני הסריגים באמצעות שלב. אורך החלל הפנוי מהקולימטור לשתי מראות ההחזרה משני הצדדים הוא 5.5 ס"מ ו-6.5 ס"מ בהתאמה.לייזרמוציא פולסים בצורה מקוטבת ליניארית מה-PBS.
עקרון עבודה:
הפולס המנורמל הראשוני המשודר דרך לולאת החלל התוך-חללי מתחיל מ-PBS ומועבר ל-M1. בתחילה, ה-HWP יפרק את הפולס לשני רכיבים אורתוגונליים, ולאחר מכן ייכנס לסיב האופטי המשמר קיטוב ויתפשט לאורך הצירים המהירים והאיטיים. יחס העוצמה של הפולסים לאורך שני הצירים האורתוגונליים נקבע על ידי זווית הסיבוב (θh) של ה-HWP. במהלך ההתפשטות בתוך הסיב האופטי, עקב אפקטים לא ליניאריים, העוצמה האסימטרית של הפולסים המקוטבים האורתוגונליים תגרום להזזות פאזה לא ליניאריות הקשורות לעוצמה. מראת הקצה M1 מאפשרת לפולסים האורתוגונליים לעבור דרך מעביר הפאזה פעמיים ולחזור לסיב האופטי המשמר קיטוב. הפולסים האורתוגונליים רוכשים הזזת פאזה לא הדדית של π/2 ומחליפים את ציר ההתפשטות האופטי. אי-ההתאמה במהירות הקבוצתית בין הפולסים המקוטבים האורתוגונליים מובילה לפיצוי על אפקט הסטייה. לבסוף, הפולס צובר הזזות פאזה לא ליניאריות שונות ועובר הפרעה ב-PBS. כמקטב, PBS מאפשר לפולסים במצב הקיטוב המתאים לעבור דרכם, בעוד שהשאר מוחזר אל מחוץ לחלל. תהליך זה ממלא את תפקידו של בולם רווי מלאכותי בחלל ליניארי זה.לייזר אופטיכאשר מרחק זוג הסריגים מצטמצם עוד יותר ל-3.2 מ"מ, הקצה השמאלי של הספקטרום הופך תלול יותר באופן משמעותי. בשלב זה, פיזור נטו החלל חיובי, ומתקבלת אנרגיית פולס יחיד מקסימלית של 3.57 ננו-ג'אול. עקבת הקורלציה העצמית של הפולס המתקבלת על ידי דחיסה חיצונית של הפולס עם הרוחב הספקטרלי הרחב ביותר של 39.8 ננומטר מותאמת על ידי פונקציה גאוסית, שהיא 66 fs.