KR20230107142A - 나노초 정도의 레이저 펄스의 압축 및 결과적인 100 펨토초 정도의 극초단 펄스의 생성을 위한 장치 - Google Patents

나노초 정도의 레이저 펄스의 압축 및 결과적인 100 펨토초 정도의 극초단 펄스의 생성을 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230107142A
KR20230107142A KR1020230002438A KR20230002438A KR20230107142A KR 20230107142 A KR20230107142 A KR 20230107142A KR 1020230002438 A KR1020230002438 A KR 1020230002438A KR 20230002438 A KR20230002438 A KR 20230002438A KR 20230107142 A KR20230107142 A KR 20230107142A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oscillator
waveguide
laser
trigger signal
optically transparent
Prior art date
Application number
KR1020230002438A
Other languages
English (en)
Inventor
아녜시 안토니안젤로
카라 루카
피친노 줄리아노
피르치오 페데리코
Original Assignee
브라이트 솔루션즈 에스.알.엘.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 브라이트 솔루션즈 에스.알.엘. filed Critical 브라이트 솔루션즈 에스.알.엘.
Publication of KR20230107142A publication Critical patent/KR20230107142A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3536—Four-wave interaction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/365—Non-linear optics in an optical waveguide structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0085—Modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018—Mode suppression
    • H01S3/08022—Longitudinal modes
    • H01S3/08027—Longitudinal modes by a filter, e.g. a Fabry-Perot filter is used for wavelength setting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0912—Electronics or drivers for the pump source, i.e. details of drivers or circuitry specific for laser pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H01S3/094015—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre with pump light recycling, i.e. with reinjection of the unused pump light back into the fiber, e.g. by reflectors or circulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10084—Frequency control by seeding
    • H01S3/10092—Coherent seed, e.g. injection locking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0092—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0627—Construction or shape of active medium the resonator being monolithic, e.g. microlaser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06791—Fibre ring lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08086—Multiple-wavelength emission
    • H01S3/0809—Two-wavelenghth emission
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/113—Q-switching using intracavity saturable absorbers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

극초단 펄스의 생성을 위한 장치(33)로서, 여기서 발진기(32)가, 발진기(32)의 반사 단부 요소로 기능할 수 있는 제1 및 제2 비중첩 전송 대역 통과 필터들(11, 16); 광학적으로 투명한 장치(13, 15) - 상기 광학적으로 투명한 장치(13, 15)은 0이 아닌 비선형 커(Kerr) 계수(χ(3))를 가지며, 이들 장치(13, 15)을 통과하는 상기 신호의 자체 위상 변조에 의해 스펙트럼 확장을 달성하도록 구성됨 -; 양의 이득을 생성하는 광 도파관(14); 발진기(32)의 동작을 활성화하도록 설계된 트리거 신호를 수신하도록 구성된 노드(12); 및 트리거 신호 생성 장치(31)에 의해 형성되며, 트리거 신호 생성 장치(31)는, 바람직하게는 최소 대역폭을 갖고, 수백 ps로부터 최대 ns의 지속 시간을 갖는 레이저 펄스를 생성하도록 구성된 레이저 소스(21), 예를 들어, 마이크로칩; 0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 특징으로 하는 광학적으로 투명한 재료로 제조된 도파관(23) 내로 트리거 레이저의 펄스를 도입하도록 설계된 결합 시스템(22) - 도파관(23)은 트리거 레이저의 펄스, 정확하게는 a) 자체 위상 변조(SPM) 및 b) 4파 혼합(FWM)을 스펙트럼적으로 확장하기 위해 2개의 별개의 효과들을 생성하도록 구성됨 -을 포함하고, 도파관(23)의 출력은 트리거 신호를 노드(12)에 공급한다. 발진기에 의해 생성된 펄스는 전형적으로 피코초 정도의 지속 시간을 가지며, 분산 장치(26)에 의해 약 100 펨토초의 푸리에 한계로 용이하게 감소된다.

Description

나노초 정도의 레이저 펄스의 압축 및 결과적인 100 펨토초 정도의 극초단 펄스의 생성을 위한 장치{DEVICE FOR THE COMPRESSION OF LASER PULSES OF THE ORDER OF THE NANOSECOND AND CONSEQUENT GENERATION OF ULTRASHORT PULSES OF THE ORDER OF ONE HUNDRED FEMTOSECONDS}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 2022년 01월 07일 출원된 이탈리아 특허 출원 제102022000000167호로부터의 우선권을 주장하며, 그 전체 개시내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 나노초 정도(수백 피코초에서 수 나노초)의 레이저 펄스를 100 펨토초 정도(수십에서 수백 펨토초)의 극초단(ultrashort) 펄스로 압축하기 위한 장치에 관한 것이다.
100 펨토초(1 fs = 10-15 s) 정도의 극초단 레이저 펄스를 얻기 위해, 일반적으로 솔리드 스테이트 기술 또는 광섬유에서 모드 잠금 동작을 기반으로 하는 여러 아키텍처들이 이용 가능하다. 도 1에 도시된 것과 같은 아키텍처가 최근에 구축되었다.
도 1은 최신 기술을 개시한 것으로, 상기 극초단 펄스를 생성하는 데 사용되는 레이저 발진기의 예를 도시한다.
발진기는 2개의 반사기(1, 8) 사이에 배열된 도파관을 포함하고, 2개의 비중첩 전송 대역 통과 필터(SF1, SF2)(2, 7), 0이 아닌 비선형 계수(χ(3))를 갖는 광학적으로 투명한 수단(4, 6) - 광학적으로 투명한 수단(4, 6)은 이들 수단(4, 6)을 통과하는 신호의 자체 위상 변조에 의해 스펙트럼 확장을 달성하도록 구성됨 -, 및 양의 이득을 생성하는 광 증폭기(5)를 포함한다.
최신 기술의 실시예들에서, 도파관은 단일 모드 광섬유이다.
출력 신호는 필터들(2, 7) 중 하나의 반사 시 또는 2개의 터미널 미러들 중 하나(반사율 < 100%인 경우) 또는 발진기의 다른 지점으로부터의 전송을 통해 픽업되며, 반면 레이저 발진은 증폭기(5)의 자발적 방출 잡음에 의해 유도되거나, 목적에 맞게 편리하게 선택된 발진기의 한 지점(반드시 출력 신호를 픽업하는 데 사용된 동일한 노드와 일치할 필요가 없음)에 외부 신호를 주입함으로써 트리거될 수 있다. 잡음에 관한 한, 이는 양의 이득을 갖는 광 증폭기(5) 내의 광 신호 변동을 의미하는 것이다. 이러한 변동은 양의 이득을 갖는 광 증폭기(5)의 이득 대역 내에서 발생하며 일반적으로 자발적 감쇠 프로세스에 의해 생성된다.
레이저 발진은 순환 펄스의 안정화가 있을 때 발생하며, 광학적으로 투명한 수단(4, 6) 및 광 증폭기(5)에 의해 단일 단계에서 생성되는 그것의 전체 대역 확장은 적어도 필터들(2, 7) 사이의 간격과 동일하다.
외부 여기 신호로 생성된 트리거링의 경우, 지금까지 문헌에 제시된 솔루션 중 가장 신뢰성이 높은 것으로 입증된 트리거링 장치는 수 피코초 또는 수십 피코초의 펄스를 생성하며, 복잡하고 고가인 여기 레이저 소스이다.
일단 발진이 시작되면, 광 증폭기의 이득이 일정하게 유지될 경우, 외부 트리거 신호가 중단되더라도 순환되는 펄스의 에너지와 지속 시간은 일정하게 유지된다. 따라서 발진기는 발진기의 전체 주기를 커버하는 데 필요한 시간과 동일한 반복 주기로 모두 동일한 일련의 펄스를 방출한다. 종래 기술에 따르면, 피코초 정도의 이 펄스는 그룹 속도 분산의 정확한 양을 추가함으로써 100 펨토초 정도의 지속 시간으로 압축될 수 있다.
제조업체는 발진기에서 매우 간단하고 비용 효율적인 레이저에 의해 생성된 펄스의 1 나노초 정도의 지속 시간으로부터 100 펨토초 정도의 지속 시간까지의 압축을 통해 극초단 펄스를 제공할 필요성을 느낀다.
전술한 목적은 청구항 1에 기재된 유형의 펄스 압축 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 이제 그의 일부 비제한적인 실시예들을 도시하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 극초단 레이저 펄스 생성 장치의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른, 나노초 정도의 레이저 펄스를 100 펨토초 정도의 극초단 펄스로 압축하는 장치를 도시한다.
도 3은 도 2의 디바이스의 발진을 트리거링하기 위한 본 발명에 따른 대역 확장 신호의 스펙트럼을 도시한다.
도 4는 링형(ring-like) 구조에 기초한, 도 2에 도시된 발진기에 대한 대안적이고 보다 복잡하지만 동등하게 유효한 솔루션을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른, 나노초 정도의 레이저 펄스를 100 펨토초 정도의 극초단 펄스로 압축하는 장치를 도시한다. 극초단 레이저 펄스는 100 펨토초 정도의 지속 시간을 갖는 레이저 펄스이다.
도 2의 장치는 발진기(32)를 포함하며, 발전기는,
터미널 광학 반사기(10, 17);
터미널 광학 반사기(10, 17)에 각각 결합되는 제1 및 제2 비중첩 전송 대역 통과 필터(11, 16);
광학적으로 투명한 장치(13, 15) - 광학적으로 투명한 장치(13, 15)는 0이 아닌 비선형 커(Kerr) 계수(χ(3))를 가지며, 이들 장치들을 통과하는 신호의 자체 위상 변조에 의해 스펙트럼 확장을 달성하도록 구성됨 -;
공지된 기술로 적합한 전류 생성기(19)에 의해 구동되는 펌프 레이저 다이오드(18)에 의해 조명될 때 - 적합한 전류 생성기(19)도 공지된 기술로 동작함 -, 양의 이득을 생성하는 활성 도파관(예를 들어, 광섬유)(14); 및
발진기(32)에서 레이저 발진을 활성화하도록 설계된 트리거 신호를 수신하도록 구성된 노드(12)를 포함한다(설명하는 예에서, 노드(12)는 대역 통과 필터(11)와 광학적으로 투명한 장치(13) 사이에 배열된다 - 노드(12)는 실질적인 필요에 따라 터미널 광학 반사기(10, 17) 사이의 임의의 위치에 배열될 수 있음).
도 2의 장치는 트리거 신호 생성 장치(31)를 더 포함한다.
본 명세서에 도시된 예에서, 터미널 광학 반사기(10, 17)와 제1 및 제2 대역 통과 필터(11, 16)는 각각 별개의 구성요소의 형태로 실현되지만, 터미널 광학 반사기(10)와 각자의 대역 통과 필터(11)는 하나의 단일 구성 요소로 통합될 수 있으며, 마찬가지로 터미널 광학 반사기(17)와 각자의 대역 통과 필터(16)는 하나의 단일 구성 요소로 통합될 수 있다.
예를 들어, 통신 광섬유에 대해 전형적인 약 3x10-16 cm2/W와 동일한 비선형 커 지수(n2)에 해당하는 계수(χ(3))는 자체 위상 변조에 의해 적절한 스펙트럼 확장을 얻기에 충분하지만, 비선형성이 높은 특수 섬유 또는 도파관은 더 짧은 펄스를 생성하거나 광학 칩의 도파관에 완전히 통합된 높은 반복률(> 1 GHz)의 발진기를 생성하는 데 유용하게 사용될 수 있다.
비중첩 전송 대역 통과 필터들(11, 16)은 공지된 동작 원리에 기초한다. 이와 관련하여, 적합한 유전체 코팅이 있는 얇은 유리판, 유리판에 놓이거나 광섬유 내부에서 얻은 표면 또는 체적 회절 격자와 같이, 모두가 유사한 효율성을 갖는 몇 가지 가능한 대안이 이용 가능하다.
비선형 계수(χ(3))를 갖는 광학적으로 투명한 장치(13, 15)는 일반적으로 단일 모드 광섬유로부터 얻는다. 실제로 0이 아닌 χ(3)을 갖는 광학적으로 투명한 재료는 크기가 적절하다면, 자체 위상 변조 및 4파 혼합을 통해 스펙트럼 확장을 얻는 비선형 수단으로 기능할 수 있다. 그러나, 광섬유와 같은 도파관은 내부 전반사의 원리에 의해 임의의 장거리에 걸쳐 광 복사를 제한할 수 있기 때문에 이와 관련하여 특히 효과적이다. 가능한 광섬유 중에서, 본질적으로 단일 모드 광섬유가 더 작은 코어 내에서 전파를 보장하기 때문에 더 높은 수준의 광학 강도를 쉽게 달성하여 비선형 현상의 트리거링을 최적화할 수 있다.
예를 들어 제한하는 것은 아니나, 이테르븀, 네오디뮴, 에르븀 또는 툴륨과 같은 희토류 원소의 활성 이온으로 도핑된 활성 도파관(14)은, (즉, 장치(18)에 의해 생성된 각자의 흡수 스펙트럼의 피크 중 하나에 대응하는 파장에서 전자기 복사 흡수를 통한 양의 이득 조건 하에서) 적절하게 펌핑될 때 광 증폭기의 생성을 유도하고 비선형 광학 현상을 트리거하는 데 사용되는 수동 종류의 광학적으로 투명한 장치(13, 15)와 구조적으로 호환된다. 1064 nm의 파장에서 동작하는 생성된 프로토타입의 특정 경우에서, 이테르븀 이온으로 도핑된 광섬유가 사용되었다. 요구된 도펀트(dopant) 농도는 최종 동작과 관련된 것으로 간주되는 매개변수가 아니다. 서로 다른 파장에서 동작하는 시스템이 생성되어야 한다고 가정하면, 문헌에 공지된 바와 같이, 활성 섬유의 도펀트를 적절하게 변경해야 한다. 본 명세서에서 논의된 예에서 사용된 활성 단일 모드 광섬유는 일반적으로 약 1 m의 길이를 갖는다.
본 발명에 따르면, 트리거 신호 생성 장치(31)는,
바람직하게는 나노초 정도의 지속 시간을 갖고 지속 시간의 역수와 대략적으로 동일한 최소 대역폭(푸리에 한계)을 갖는 레이저 펄스를 생성하도록 구성된 마이크로칩 레이저 소스(21); 및
0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 특징으로 하는 광학적으로 투명한 재료로 제조된 도파관(23)의 입력에 레이저의 펄스를 연결하도록 설계된 광학 시스템(22)(개략적으로 렌즈들의 세트로 표현됨)을 포함한다. 광학적으로 투명한 재료로 제조된 상기 수단은, 장치(13, 15)에서 순환 펄스의 반복 주파수 및 에너지에 의해 제한 설정 없이 원하는 비선형 효과의 정도에 따라 최적화된 크기를 제외하고는 일반적으로 광학적으로 투명한 장치(13, 15)에서 사용되는 것과 유사할 수 있다.
도파관(23)은 레이저의 입력 펄스, 정확하게는 a) 자체 위상 변조(SPM); 및 b) 4파 혼합(FWM)을 스펙트럼적으로 확장하기 위해 2개의 별개의 비선형 효과를 트리거한다;
4파 혼합(FWM)은 이 경우 스펙트럼 확장을 생성하는데 있어 자체 위상 변조(SPM)보다 우세한 역할을 한다.
도파관(23)의 출력은 결합 장치(24)를 통해 트리거 신호를 노드(12)에 공급한다.
도파관(23)은 전형적으로 단일 모드 광섬유로 제조된다.
특히, 출원인이 제작한 프로토타입에서 단일 모드 광섬유의 길이는 5 내지 15 m이다.
레이저 소스(21)는 바람직하게는 100 W를 초과하는 방출된 펄스의 피크 전력을 갖는다.
레이저 소스(21)는 전형적으로 마이크로칩 레이저의 형태로 구현된다.
레이저 소스(21)는 레이저가 펄스 출력 빔을 생성할 수 있는 공지된 종류의 레이저 발진기의 특수 동작 모드를 나타내는 Q-스위칭 모드에서 편리하게 동작한다. 이 기술은 연속 모드에서 동작하는 경우 동일한 레이저에 의해 생성되는 것보다 훨씬 높은 극고(extremely high) 피크 전력으로 광 펄스를 생성할 수 있게 한다. Q-스위칭 모드에서, 증폭기는 높은 이득 상태에 있는 한편, 적합한 변조기는 캐비티 손실(Q 계수)을 높은 값(레이저 발진을 방지함)으로부터 낮은 값으로 빠르게 전환하여 매우 강렬한 단일 광학 펄스의 방출 형태의 발진을 허용한다. 활성 변조기는 전자 부품인 반면, 수동 변조기는 부분적으로 투명한 물질로 이루어진 보다 단순한 소자로서 입사광 강도에 따라 광학 흡수가 감소한다. 여기 신호의 가능한 다른 주입기들과 비교할 때, 이 소스는 소형화, 견고성, 신뢰성 및 낮은 비용 측면에서 이점을 제공한다. 주입은 발진을 트리거하는 데에만 필요하며, 장치(33)의 출력에서 안정적인 동작이 얻어지면 완전히 비활성화될 수 있다.
예를 들어, 본 발명을 위해 생성된 프로토타입에서, 주입은 50 kHz의 반복 주파수에서 300 ps의 펄스 지속 시간으로, 수동 Q-스위칭 모드에서, 1064 nm의 파장에서 동작되는 마이크로칩 레이저(활성 수단 및 포화 흡수체 역할을 동시에 수행하는 유전체 거울이 있는 단일 단결정으로 이루어진 모놀리식 레이저)의 사용을 포함한다. 레이저는 일부 펄스를 생성하는 데 필요한 시간 동안만 켜진 상태를 유지하며, 이는 그의 전원 공급을 상당히 간소화한다. 이는 비제한적인 예이다.
가능한 대안은, 활성 결정 물질 또는 활성 도파관 또는 활성 섬유와 같은 이득 요소 및 변조 요소를 포함하는 별개의 요소들을 갖는 간단한 솔리드 스테이트 레이저를 수반하여, 레이저 다이오드에 의해 적절하게 펌핑될 때 Q-스위칭 모드에서 작동할 수 있다.
또 다른 대안은 나노초 수준의 지속 시간을 갖고 예를 들어 광섬유 기술을 통해 증폭되는 전류 펄스에 의해 제어되는 반도체 레이저 다이오드이다.
그러나, 이러한 대안들은 수동 Q-스위칭을 사용하는 마이크로칩 레이저에 비해 더 높은 비용과 더 큰 제조 복잡성을 의미할 수 있다.
자체 위상 변조(SPM)는 광 매질 상호 작용의 비선형 광학 효과이다. 강렬한 광 펄스는 매질을 이동할 때 광학 커(Kerr) 효과로 인해 매질의 굴절률의 시간적 변조를 유도할 것이다. 굴절률의 이러한 변화는 광학 펄스의 위상 변조를 생성하여 펄스의 스펙트럼 확장으로 이어진다.
4파 혼합(FWM)은 비선형 광학의 상호 변조 현상으로, 이에 의하면 3개의 광학 주파수(f1, f2, f3)가 주어질 때, 에너지 보존에서 발생하는 f1 + f2 = f3 + f4 조건에 기초하여 제4 광학 주파수가 생성될 수 있다. "축퇴(degenerate)"의 경우, f2 = f1이라고 하면, 주파수 f1(강렬한 장 또는 "펌프")에서 2개의 광자 및 f3(약한 장 또는 "신호")에서 하나의 광자로 충분하며, f4 = 2·f1 - f3을 생성한다. 특정 경우에서, f1 및 f3은 2개의 서로 상이한 주파수이므로(f3은 광 증폭기의 자발적 방출에서 발생할 수 있지만, 다른 것이 없을 때 진공 양자 요동에서 발생할 수도 있음), f4는 새로 생성된 주파수로서, 대칭 스펙트럼 확장(f4 - f1 = f1 - f3)을 생성한다.
도파관(23)(도 3)의 출력 신호는 스펙트럼적으로 넓어지고, 레이저 소스(21)에 의해 생성된 원래 신호 중 하나에 비교 가능한 진폭 피크 및 발진기(32)에서 발진을 생성하기에 충분한 양의 에너지를 포함하는 종 형상(bell-shaped)의 베이스(페데스탈(pedestal))를 포함한다.
도 3은 신호의 스펙트럼을 도시한 것으로서, 즉 그 파장 표현(광학 주파수에 반비례)을 도시한다.
도 3의 수직 눈금은 스펙트럼에서 가능한 페데스탈, 즉 중앙 피크 아래에서 몇 자릿수 크기의 진폭을 갖는 스펙트럼 확장을 나타내기 위한 대수 눈금이다.
시작 레이저 소스(수동 Q-스위칭이 있는 마이크로칩)에서 생성된 신호의 스펙트럼은 대역폭이 0.1 nm 미만이므로 도 3에서 매우 좁은 선으로 표현된다. FWM 현상은 중앙 피크 아래에 중심 종(central bell)을 생성하고, 라만 효과는 발진기(32)의 동작에 필수적이지 않은 중앙 피크의 우측에 추가 측면 종(lateral bell)을 생성한다.
출원인의 실험 데이터에 기초하여, 이 신호는 발진의 체계적이고 신뢰할 수 있는 트리거링 효과를 얻는다. 트리거 장치(31)에 의해 도파관(23)의 FWM을 통해 생성된 종의 일부 나노미터의 스펙트럼 폭은 발진기(32)의 동작을 설정하기에 적합한 SPM을 통해 대역 확장을 생성하기에 충분한 짧은 지속 시간(수백 fs) 및 일반적으로 < 1 nJ의 에너지의 잡음 변동을 지원한다. SPM과 FWM을 통한 대역 확장은 동시에 진행되지만, FWM 변동이 결정적인 역할을 한다.
실제로, SPM을 통해 생성된 대역폭은 펄스의 피크 전력에 비례하고 그의 지속 시간에 반비례한다.
사실상, (본 예에서) 마이크로칩 소스는 충분한 SPM을 트리거하기에는 너무 긴 펄스를 갖는다. 본 발명에 따르면, 상기 소스에 의해 생성된 펄스는 또한 비교적 넓은 FWM 스펙트럼을 생성하며, 이는 에너지는 거의 없지만, 피크 전력 및 지속 시간은 공지된 기술로 분산의 보상을 통해, 발진 트리거링을 위해, 그리고 결과적인 안정적인 펄스의 생성 - 이는 발진기의 출력에서 약 100 펨토초로 감소될 수 있음 -을 위해 요구되는 대역을 지원하기에 충분한 짧은 강도 변동에 대응한다.
예를 들어, 10 m 길이의 단일 모드 광섬유가 30 ps의 최소 대역폭(푸리에 제한된) 펄스를 갖는 도파관(23)으로 사용되는 경우, FWM을 통해 몇 나노미터의 페데스탈을 생성하기 위해 100 nJ 정도의 펄스 에너지가 필요하다. 도파관(23)의 최적 길이는 레이저 소스(21)에 의해 제공되는 펄스의 지속 시간 및 에너지, 그리고 도파관(23)의 비선형 커 계수(χ(3))에 따라 달라진다.
장치(31)에 의해 생성된 트리거 신호로부터 출력 신호를 분리하기 위해 광 순환기 또는 회전기(25)가 노드(12)와 결합 장치(24) 사이에 개재된다. 이러한 방식으로, 광 순환기 또는 회전기(25)는 트리거 신호가 트리거 신호 생성 장치(31)로부터 노드(12)로 전달되고, 발진기(32)에 의해 생성된 출력 신호가 노드(12)와 연결된 제1 포트(28)로부터 출력으로서 작용하는 제2 포트(29)로 전달될 수 있게 하도록 구성된다. 예를 들어, 패러데이 효과에 기초한 회전기가 사용될 수 있으며, 이는 제3 포트(27)로부터 제1 포트(28)(트리거 신호(20)의 주입 경로)로, 그리고 제1 포트(28)로부터 제2 포트(29)(추출 경로)로 단방향 전파를 허용한다. 대안적으로, 발진기(32)의 출력은 주입 노드(12)와는 별개의 노드에 의해 픽업될 수 있다. 순환기 또는 회전기(25)의 제2 포트(29)에서 이용 가능한 펄스는 일반적으로 몇 피코초의 지속 시간을 가지며 공통 분산 장치(26)의 사용을 통해 최종 지속 시간(대략 100 펨토초)으로 더 압축될 수 있고, 이는 회절 격자(필요한 경우 광섬유에 구현됨) 또는 그룹 속도의 분산을 적합한 양과 부호로 제공할 수 있는 임의의 기타 재료를 사용한다. 순환기 또는 회전기(25)는 일반적으로 트리거 장치(31)에 대한 보호 광학 분리 기능도 수행한다. 분산 장치(26)에는 극초단 펄스가 픽업될 수 있는 출력(30)이 제공된다. 분산 장치(26)는 또한, 순환기 또는 회전기(25)를 통과하지 않는, 발진기(32)의 임의의 출력에 의해 이용 가능하게 된 펄스를 100 펨토초 정도의 최종 지속 시간으로 압축하도록 구성될 수 있다.
전술한 실시예들의 변형이 가능하다.
도 4는 발진기가 링 경로를 포함하는 변형을 도시하며, 이는,
제1 및 제2 비중첩 전송 대역 통과 필터(11, 16);
광학적으로 투명한 장치(13, 15) - 광학적으로 투명한 장치(13, 15)는 0이 아닌 비선형 커(Kerr) 계수(χ(3))를 가지고, 대역 통과 필터(11, 16) 사이에 배열되고, 이들 장치들을 통과하는 신호의 자체 위상 변조에 의해 스펙트럼 확장을 달성하도록 구성됨 -;
광학적으로 투명한 장치(13, 15) 사이에 배열되고 양의 이득을 생성하는 활성 광 도파관(14);
발진기(32)의 동작을 설정하도록 설계된 트리거 신호를 수신하도록 구성된 노드(12)(노드(12)는 링 경로의 임의의 위치에 배열될 수 있음);
0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 갖는 추가의 광학적으로 투명한 비선형 장치(35, 37);
링 경로 내의 임의의 지점에 배열된, 광 복사(화살표로 표시됨)의 특정 전파 방향에 대해 구성된 분리기(isolator)(36);
장치들(35, 37) 사이에 배열된 전류 생성기(40)에 의해 구동되는 레이저 다이오드(39)에 의해 펌핑되는, 증폭기와 유사하지만 반드시 동일할 필요는 없는 제2 광 증폭기(38);
전술한 유형의 트리거 신호 생성 장치(31)를 포함하며, 트리거 신호 생성 장치(31)는,
나노초 정도의 지속 시간으로 발진기(32)를 트리거하는 데 필요한 나노초 정도의 지속 시간을 갖는 레이저 펄스를 생성하도록 구성된 레이저 소스(21); 및
0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 특징으로 하는 광학적으로 투명한 재료로 제조된 도파관(23) 내로 레이저 펄스를 도입하도록 설계된 결합 시스템(22) - 도파관(23)은 레이저의 입력 펄스, 정확하게는 a) 자체 위상 변조(SPM); 및 b) 4파 혼합(FWM)을 스펙트럼적으로 확장하기 위해 2개의 별개의 효과들을 달성하도록 구성됨 -을 포함하고, 도파관(23)의 출력은 트리거 신호를 노드(12)에 공급한다.
1 나노초 정도의 펄스에서 시작하여 100 펨토초 정도의 펄스를 생성하기 위한 방법은 발진기(32)가 도 4를 참조하여 전술한 링 발진기로 대체되는 경우에도 그 유효성을 유지한다. 이 구성은 터미널 광학 반사기(10, 17) 및 광학적으로 투명한 비선형 장치(35, 37)에 의한 필터(11, 16)의 연결의 부재, 그리고 링 내에서 특정 전파 방향을 설정하는 데 유용한 분리기(36)의 추가를 의미한다.
본 명세서에 도시되지 않은 특정 실시예에서, 광학 시스템(22) 및 도파관(23)은 생략될 수 있고, 광학적으로 투명한 장치(13, 15) 및 활성 도파관(14)이 전체적으로 도파관(23) 대신에 필요한 비선형 효과를 생성하도록 크기가 결정된다면, 레이저의 펄스는 발진기에서, 예를 들어 노드(12)에 직접 결합될 수 있다.
32: 발진기;
10, 17: 터미널 광학 반사기;
11, 16: 제1 및 제2 비중첩 전송 대역 통과 필터;
13, 15: 광학적으로 투명한 장치;
14, 38: 활성 도파관;
18, 39: 펌프 레이저 다이오드;
19, 40: 전류 생성기;
12: 노드;
31: 트리거 신호 생성 장치;
20: 주입 경로;
21: 마이크로칩 레이저 소스;
22: 광학 시스템;
23: 도파관;
24: 결합 장치;
25: 광 순환기 또는 회전기;
28: 제1 포트;
29: 제2 포트;
27: 제3 포트;
26: 분산 장치;
30: 100 펨토초 정도의 펄스가 이용 가능하게 되는 분산 장치(26)의 출력;
35, 37: 추가의 비선형 광학적으로 투명한 장치

Claims (15)

  1. 발진기(32)를 포함하는, 나노초 정도의 레이저 펄스의 압축 및 결과적으로 100 펨토초 정도의 지속 시간에 이르는 극초단 펄스의 생성을 위한 장치(33)로서,
    상기 발진기의 터미널 광학 반사기(10, 17);
    제1 및 제2 비중첩 전송 대역 통과 필터들(11, 16);
    광학적으로 투명한 장치(13, 15) - 상기 광학적으로 투명한 장치(13, 15)은 0이 아닌 비선형 커(Kerr) 계수(χ(3))를 가지며, 이들 장치(13, 15)을 통과하는 신호의 자체 위상 변조에 의해 스펙트럼 확장을 달성하도록 구성됨 -;
    양의 이득을 생성하는 활성 광 도파관(14);
    상기 발진기(32)의 동작을 설정하도록 설계된 트리거 신호를 수신하도록 구성된 노드(12); 및
    트리거 신호 생성 장치(31)를 포함하며, 상기 트리거 신호 생성 장치(31)는,
    상기 발진기(32)를 트리거하는 데 필요한 나노초 정도의 지속 시간을 갖는 레이저 펄스를 생성하도록 구성된 레이저 소스(21); 및
    0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 특징으로 하는 광학적으로 투명한 재료로 제조된 도파관(23) 내로 상기 레이저 펄스를 도입하도록 설계된 결합 시스템(22) - 상기 도파관(23)은 상기 레이저 소스(21), 정확하게는 a) 자체 위상 변조(SPM); 및 b) 4파 혼합(FWM)을 스펙트럼적으로 확장하기 위해 2개의 별개의 효과들을 생성하도록 구성됨 -을 포함하고,
    상기 도파관(23)의 출력은 상기 트리거 신호를 상기 노드(12)에 공급하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발진기의 상기 터미널 광학 반사기(10, 17) 중 적어도 하나는 상기 대응하는 대역 통과 필터(11 및/또는 16)의 기능을 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발진기의 상기 터미널 광학 반사기(10, 17)은 상기 제1 및 제2 비중첩 전송 대역 통과 필터들(11, 16)과 별개의 구성요소들로 제조되는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 활성 도파관은 전류 생성기(19)에 의해 구동되는 펌프 레이저 다이오드(18)에 의해 조명되는 광섬유에 의해 제조되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 광 순환기 또는 회전기(25)가 상기 노드(12)와 상기 트리거 신호 생성 장치(31) 사이에 개재되어 상기 장치(31)에 의해 생성된 상기 트리거 신호로부터 상기 발진기의 출력 신호를 분리하고; 상기 광 순환기 또는 회전기(25)는 상기 트리거 신호가 상기 트리거 신호 생성 장치(31)로부터 상기 노드(12)로 전달될 수 있게 하고, 상기 발진기(32)에 의해 생성된 상기 출력 신호가 상기 노드(12)와 연결된 제1 포트(28)로부터 출력으로서 작용하는 제2 포트(29)로 전달될 수 있게 하도록 구성되는, 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 포트는 상기 순환기 또는 회전기(25)의 상기 제2 포트(29)에서 이용 가능한 상기 펄스를 100 펨토초 정도의 최종 지속 시간으로 압축하도록 구성된 분산 장치(26)와 연결되는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 분산 장치(26)는 상기 발진기(32)의 임의의 하나의 출력으로부터의 상기 이용 가능한 펄스를 100 펨토초 정도의 최종 지속 시간으로 압축하도록 구성되는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도파관(23)은 단일 모드 광섬유로 제조되는, 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단일 모드 광섬유는 5 내지 15 m의 길이를 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 도파관은 비선형 굴절률(n2 > 2x10-16 cm2/W)과 연관된 비선형 커 계수(χ(3))를 갖는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 레이저 소스는 나노초 정도의 지속 시간 및 그 지속 시간의 역수와 대략적으로 동일한 푸리에 한계에 의해 정의된 최소 대역폭을 갖는 레이저 펄스를 생성하도록 구성되는, 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 레이저 소스는 마이크로칩 레이저로부터 제조되는, 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 레이저 소스는 Q-스위칭 모드에서 동작하는, 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 레이저 소스(21)는 100 W보다 큰 피크 전력을 갖는, 장치.
  15. 나노초 정도의 레이저 펄스를 100 펨토초 정도의 지속 시간의 극초단 펄스로 압축하기 위한 장치(33)에 있어서, 발진기(32)에는 링(ring) 경로가 제공되며, 상기 링 경로에는,
    제1 및 제2 비중첩 전송 대역 통과 필터들(11, 16);
    광학적으로 투명한 장치(13, 15) - 상기 광학적으로 투명한 장치(13, 15)은 0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 가지며, 이들 장치(13, 15)을 통과하는 신호의 자체 위상 변조에 의해 스펙트럼 확장을 달성하도록 구성됨 -;
    양의 이득을 생성하는 활성 광 도파관(14);
    상기 발진기(32)의 동작을 설정하도록 설계된 트리거 신호를 수신하도록 구성된 노드(12); 및
    0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 갖는 추가의 광학적으로 투명한 비선형 수단들(35, 36);
    상기 링 경로를 따라 임의의 한 위치에 배열되고, 상기 링 경로 내에서 광 복사의 특정 전파 방향에 대해 구성되는 분리기(isolator)(36);
    상기 추가의 광학적으로 투명한 비선형 장치들(35, 37) 사이에 배치되는 제2 광 증폭기(38); 및
    트리거 신호 생성 장치(31)가 제공되며, 상기 트리거 신호 생성 장치(31)는,
    상기 발진기(32)를 트리거하는 데 필요한 나노초 정도의 지속 시간을 갖는 레이저 펄스를 생성하도록 구성된 레이저 소스(21); 및
    0이 아닌 비선형 커 계수(χ(3))를 특징으로 하는 광학적으로 투명한 재료로 제조된 도파관(23) 내로 상기 레이저 펄스를 도입하도록 설계된 결합 시스템(22) - 상기 도파관(23)은 트리거 레이저의 입력 펄스, 정확하게는 a) 자체 위상 변조(SPM); 및 b) 4파 혼합(FWM)을 스펙트럼적으로 확장하기 위해 2개의 별개의 효과들을 달성하도록 구성됨 -을 포함하고,
    상기 도파관(23)의 출력은 상기 트리거 신호를 상기 노드(12)에 공급하는, 장치.
KR1020230002438A 2022-01-07 2023-01-06 나노초 정도의 레이저 펄스의 압축 및 결과적인 100 펨토초 정도의 극초단 펄스의 생성을 위한 장치 KR20230107142A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102022000000167A IT202200000167A1 (it) 2022-01-07 2022-01-07 Dispositivo per la compressione di impulsi laser dell'ordine del nanosecondo e conseguente generazione di impulsi ultracorti dell'ordine di cento femtosecondi
IT102022000000167 2022-01-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230107142A true KR20230107142A (ko) 2023-07-14

Family

ID=80933412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230002438A KR20230107142A (ko) 2022-01-07 2023-01-06 나노초 정도의 레이저 펄스의 압축 및 결과적인 100 펨토초 정도의 극초단 펄스의 생성을 위한 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230223730A1 (ko)
EP (1) EP4210183A1 (ko)
KR (1) KR20230107142A (ko)
CN (1) CN116417877A (ko)
IT (1) IT202200000167A1 (ko)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7330301B2 (en) * 2003-05-14 2008-02-12 Imra America, Inc. Inexpensive variable rep-rate source for high-energy, ultrafast lasers
LT6261B (lt) * 2014-08-06 2016-04-11 Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius

Also Published As

Publication number Publication date
IT202200000167A1 (it) 2023-07-07
US20230223730A1 (en) 2023-07-13
CN116417877A (zh) 2023-07-11
EP4210183A1 (en) 2023-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10177525B2 (en) Passive mode-locked laser system and method for generation of long pulses
US5832006A (en) Phased array Raman laser amplifier and operating method therefor
US20090003391A1 (en) Low-repetition-rate ring-cavity passively mode-locked fiber laser
Rudy et al. Amplified 2-μm thulium-doped all-fiber mode-locked figure-eight laser
US7764719B2 (en) Pulsed fiber laser
Cai et al. Highly efficient hybrid fiber taper coupled microsphere laser
US10859888B2 (en) System for generating brief or ultra-brief light pulses
Hartl et al. Ultra-compact dispersion compensated femtosecond fiber oscillators and amplifiers
CN108767637B (zh) 基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器
JP2005322864A (ja) 短パルス光源
EP1490932B1 (en) Method for organizing a mode-locked pulse train by pump modulation
WO2019053487A1 (en) LASER OR STABILIZED OPTICAL AMPLIFIER AND METHOD OF STABILIZATION
KR20230107142A (ko) 나노초 정도의 레이저 펄스의 압축 및 결과적인 100 펨토초 정도의 극초단 펄스의 생성을 위한 장치
Stolen et al. A fiber Raman ring laser
CN114899688A (zh) 一种偏振复用双光频梳的产生装置及产生方法
CN113708203A (zh) 一种稳定高功率超短脉冲产生系统
WO2008074359A1 (en) Optical fibre laser
CN113725705B (zh) 一种基于光谱整形的绿光脉冲源
Wysocki et al. Broadband operation of erbium-doped silica-based fiber lasers
Chamorovskiy et al. Nonlinear fibre-optic devices pumped by semiconductor disk lasers
Dong et al. Femtosecond Chirped-Pulse Kerr Resonator Solitons
Wang et al. Stable SESAM-mode-locked Yb fiber laser in the similariton regime
CN107706732B (zh) 基于群速度匹配光子晶体光纤的主动锁模光纤激光器
Singh et al. Mode-locking of fibre ring lasers with a coherent-phase relationship among axial mode groups
Nikodem et al. Actively mode-locked fiber laser using acousto-optic modulator