Системы анализа и обработки данных

Селектор импульсов для получения фемтосекундного излучения с управляемой фазой несущей относительно огибающей

Выпуск № 2 (86) Апрель - Июнь 2022

Авторы:

Головин Николай Николаевич,

Дмитриев Александр Капитонович

DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2782-2001-2022-2-121-132

Скачать полный текст

Аннотация
Авторы
Список литературы
Благодарности. Финансирование

Аннотация

В нелинейных оптических процессах, таких как получение аттосекундных импульсов, чрезвычайно важно контролировать фазу несущей относительно огибающей. Для этого могут создаваться различные периодические последовательности идентичных фемтосекундных импульсов с управляемой фазой. Кроме того, поскольку сдвиг гребенки частот в таких последовательностях отсутствует, существенно упрощается процесс измерения оптических частот. Разработан селектор импульсов для получения последовательности идентичных фемтосекундных импульсов с контролируемой фазой несущей относительно огибающей. Селектор позволяет получить на выходе модулятора «чистую» последовательность идентичных фемтосекундных импульсов (когда из исходной последовательности с частотой следования 250 МГц выделяется каждый 125-й импульс) в достаточно широком диапазоне перестройки фазы управляющего сигнала. Этот диапазон составляет 1,3 градуса. Перестройка фазы селектора импульсов обеспечивает возможность получения ста двадцати пяти таких последовательностей с дискретностью перестройки фазы 2π/125. Самый простой способ уменьшения дискретности – увеличение отношения частоты следования импульсов фемтосекундного лазера к смещению его частотной гребенки. Фазовая характеристика селектора импульсов была получена при регистрации временных зависимости синтезированной последовательности с шагом перестройки фазы селектора 0,1 градуса. Были измерены спектры последовательностей при различных фазах селектора импульсов, а также спектр излучения задающего лазера при минимальном пропускании модулятора в отсутствие модуляции. Спектр с максимальной амплитудой соответствовал случаю, когда из исходной последовательности выделялись идентичные импульсы с наибольшей амплитудой. Разница этих спектров позволила выделить спектр чистой последовательности идентичных фемтосекундных импульсов без учета «подкладки», возникающей из-за того, что модулятор имеет конечное ослабление, равное –20 дБ.

Ключевые слова: фаза несущей относительно огибающей, фемтосекундная гребенка, сдвиг несущей относительно огибающей, селектор импульсов, электрооптический модулятор, фемтосекундные импульсы, оптический спектр, фемтосекундный лазер

Список литературы

1. Phase-dependent harmonic emission with ultrashort laser pulses / A.D. Bohan, P. Antoine, D.B. Milosevic, B. Piraux // Physical Review Letters. – 1998. – Vol. 81, iss. 9. – P. 1837–1840. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.81.1837.

2. Routes to control of intense-field atomic polarizability / M. Ivanov, P.B. Corcum, T. Zuo, A. Bandrauk // Physical Review Letters. – 1995. – Vol. 74, iss. 15. – P. 2933–2936. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.2933.

3. Christov I.P., Murnane M.M., Kapteyn H.C. High-harmonic generation of attosecond pulses in the “Single-Cycle” regime // Physical Review Letters. – 1997. – Vol. 78, iss. 7. – P. 1251–1254. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.78.1251.

4. Ким А.В., Рябикин М.Ю., Сергеев А.М. От фемтосекундных к аттосекундным импульсам // Успехи физических наук. – 1999. – Т. 169, № 1. – С. 58–66. – DOI: 10.3367/UFNr.0169.199901h.0058.

5. Ye J. Absolute measurement of a long, arbitrary distance to less than an optical fringe // Optics Letters. – 2004. – Vol. 81, iss. 10. – P. 1837–1840. – DOI: 10.1364/OL.29.001153.

6. Absolute optical frequency measurement of the Cesium D1 line with a mode-locked laser / Th. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth, T.W. Hänsch // Physical Review Letters. – 2000. – Vol. 82, iss. 18. – P. 3568–3571. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.82.3568.

7. Carrier-envelope phase control of femtosecond mode-locked lasers and direct optical frequency synthesis / D.J. Jones, S.A. Diddams, J.K. Ranka, A. Stentz, R.S. Windeler, J.L. Hall, S.T. Cundiff // Science. – 2000. – Vol. 288, iss. 5466. – P. 635–639. – DOI: 10.1126/science.288.5466.635.

8. Route to phase control of ultrashort light pulses / L. Xu, Ch. Spielmann, A. Poppe, T. Brabec, F. Krausz, T.W. Hänsch // Optics Letters. – 1996. – Vol. 21, iss. 24. – P. 2008–2010. – DOI: 10.1364/OL.21.002008.

9. Controlling the phase evolution of few-cycle light pulses / A. Apolonski, A. Poppe, G. Tempea, Ch. Spielmann, Th. Udem, R. Holzwarth, T.W. Hänsch, F. Krausz // Physical Review Letters. – 2000. – Vol. 85, iss. 4. – P. 740–743. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.740.

10. Phase-controlled amplification of few-cycle laser pulse / A. Baltuška, M. Uiberacker, E. Goulielmakis, R. Kienberger, V.S. Yakovlev, Th. Udem, Th.W. Hänsch, F. Krausz // IEEE Journal Selected Topics in Quantum Electronics. – 2003. – Vol. 9, iss. 4. – P. 972–989. – DOI: 10.1109/JSTQE.2003.819107.

11. Периодическая последовательность фемтосекундных импульсов с селектируемой разностью фаз между огибающей и несущей / Н.Н. Головин, Н.И. Дмитриева, Е.А. Горохов, А.К. Дмитриев // Оптика и спектроскопия. – 2019. – Т. 127, № 9. – С. 449–452. – DOI: 10.21883/OS.2019.09.48200.74-19.

12. CEP-stable few-cycle pulses with more than 190 μJ of energy at 100 kHz from a noncollinear optical parametric amplifier / F.J. Furch, T. Witting, A. Giree, C. Luan, F. Schell, G. Arisholm, C.P. Schulz, M.J.J. Vrakking // Optics Letters. – 2017. – Vol. 42, iss. 13. – P. 2495–2498. – DOI: 10.1364/OL.42.002495.

13. CEP-stable high-energy ytterbium-doped fiber amplifier / M. Natile, A. Golinelli, L. Lavenu, F. Guichard, M. Hanna, Y. Zaouter, R. Chiche, X. Chen, J.F. Hergott, W. Boutu, H. Merdji, P. Georges // Optics Letters. – 2019. – Vol. 44, iss. 16. – P. 3909–3912. – DOI: 10.1364/OL.44.003909.

14. High-power ytterbium-doped fiber laser delivering few-cycle, carrier-envelope phase-stable 100 µJ pulses at 100 kHz / E. Shestaev, D. Hoff, A.M. Sayler, A. Klenke, S. Hädrich, F. Just, T. Eidam, P. Jójárt, Z. Várallyay, K. Osvay, G.G. Paulus, A. Tünnermann, J. Limpert // Optics Letters. –2020. – Vol. 45, iss. 1. – P. 97–100. – DOI: 10.1364/OL.45.000097.

15. Generation of identical femtosecond pulses with adjustable carrier-envelope phase / N. Golovin, N. Dmitrieva, E. Gorohov, A. Dmitriev // 2019 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC). – Munich, Germany, 2019. – DOI: 10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8873319.

Для цитирования:

Головин Н.Н., Дмитриев А.К. Селектор импульсов для получения фемтосекундного излучения с управляемой фазой несущей относительно огибающей // Системы анализа и обработки данных. – 2022. – № 2 (86). – С. 121–132. – DOI: 10.17212/2782-2001-2022-2-121-132.

For citation:

Golovin N.N., Dmitriev A.K. Selektor impul'sov dlya polucheniya femtosekundnogo izlucheniya s upravlyaemoi fazoi nesushchei otnositel'no ogibayushchei [Pulse selector for obtaining femtosecond radiation with a controlled carrier-envelope phase]. Sistemy analiza i obrabotki dannykh = Analysis and Data Processing Systems, 2022, no. 2 (86), pp. 121–132. DOI: 10.17212/2782-2001-2022-2-
121-132.

Просмотров: 534

СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Селектор импульсов для получения фемтосекундного излучения с управляемой фазой несущей относительно огибающей