Nonlinear spectral broadening and pulse compression in multipass cells

Resumo:

Atualmente, tanto a comunidade de investigação como os utilizadores exigem fontes de laser capazes de fornecer impulsos de poucos ciclos com altas taxas de repetição, gerados de forma eficiente, utilizando tecnologia compacta, robusta e confiável. O uso de técnicas de pós-compressão, em particular alargamento espectral e compressão, abriu as portas para a geração de impulsos de poucos ciclos de forma eficiente e simples. Essa tecnologia éa base de uma nova geração de fontes de laser que são capazes de combinar tanto altas potências médias e instantâneas, e que melhoram as características dos impulsos, como contraste temporal, qualidade do perfile espacial e limpeza da polarização.

Nesta dissertação, investigamos a técnica de alargamento espectral de multipassagem como um método de pós-compressão, mostrando que ela pode ser eficazmente usada em diversas montagens com energias que variam entre alguns nanojoule atéao joule. Em particular, um novo esquema óptico édemonstrado, capaz de contornar algumas das limitações das montagens anteriores e estender os limites para impulsos de energia mais altas. Também relatamos a primeira demonstração na faixa de energias sub-μJ como uma alternativa aos sistemas de compressão baseados em fibras.

Além disso, a técnica de multipassagens é demonstrada com sucesso na gama de comprimentos de onda visível (515 nm), fornecendo, de forma eficiente, impulsos de femtosegundos a partir de uma fonte infravermelha. Por fim, édesenvolvido um protótipo de sistema de alargamento espectral e édemonstrada sua aplicação para uma fonte comercial com impulsos de um milijoule de energia. O seu desempenho e as suas características são estudadas e analisadas em termos de estabilidade e qualidade do feixe. Um fator de compressão do impulso acima de 10 éobtido transformando uma fonte de picosegundos diretamente numa fonte de femtosegundos com mais de 90% de eficiência, capaz de ser usada diretamente para uma variedade de aplicações.