Спосіб генерації цугу фемтосекундних імпульсів

Способ генерации цуга фемтосекундных импульсов, состоящий в возбуждении нели Изобретение относится к области квантовой электроники и нелинейной оптики, а именно - к способам получения сверхкоротких световых импульсов фемтосекундной длительности и может быть использовано в нестационарной спектроскопии фемтосекундного диапазона, оптической связи, дальнометрии и др. Известен способ генерации сверхкоротких импульсов за счет синхронизации оптических мод в лазерных системах с помощью нелинейной оптической среды (раствора красителя), просветляющейся при достижении пороговой интенсивности света [1]. Недостатком известного способа является необходимость селекции оптических нейной вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) активной среды сфокусированным пикосекундным излучением накачки и в пос ледующей спектральной селекции ВКР - излучения по отношению к фону излучения накачки, отличающийс я тем, что сфокусированным пикосекундным излучением накачки возбуждают нелинейную ВКР - активную среду со слабой амплитудной модуляцией спектральных ВКР - компонент, произв одят пространственную селекцию осевой компоненты ВКР - излучения, а спектральную селекцию высших ВКР - компонент осуществляют при числе селектируемых компонент т, удовлетворяющих ус ловию 1 < m < ю ю ON о з Сужд ении нелинейной вынужденного ком бинационного расс еяния (ВК Р ) активной с ред ы с фок ус ированным плкос еку нд ным излу чением не лин ейно й В К Р ак тив ной с ред ы с фокус ированным пикос еку нд ным излучением накачки и пос ледующей спек тральной селекции высших компонент ВКР излучения (2), выбранный в качестве прототипа. Недостатком указанног о способа являетс я нед ос таточная с тепень с окращения длительнос ти импульса на час тоте выбранной компоненты ВКР за счет нелинейного сжатия края полос ы спектральной компоненты при нес тационарном ВКР, ограничения, налагаемые на длину волны излучения, а также ограниченный набор ВКР - активных сред, в которых в ВКР генерацию вход ят од новременно два близкорасположенных по час тоте колебания. В основу изобретения положена задача создания способа формирования лазерных импу льсов фемтосеку ндного д иапазона, в котором пу тем выделения осевого ВКР-излученмя, с пектральной с елекции высш их ВКР компонент сокращают д лительнос ть лазерных импульсов, упрощ ают схему и аппаратуру для реализации способа. Пос тавленная задача решается тем, что в с пос обе генерации су бпикос еку нд ных импульсов, состоящ ем в возбуждении нелинейной ВКР-активной среды с фокусированным пикосекунд ным излучением нак ачки и в последующей спектральной селекции ВКР излучения по отношению к фону излучения накачки, согласно изобретению, с фокусированным пикос екундным излучением накачки возбужд ают нелинейную ВКР -активну ю среду с о с лабой амплитуд ной моду ляцией спектральных ВКР -компонент, производ я т прос транс твенную с елекцию ос евой компоненты ВКР - излучения, спектральну ю селекцию высш их ВКР-компонент осуществляю т из условия, что чис ло селектируемых комп о не н т m у д ов л е тв ор яю т у с л ов и ю 1 < m < 1/ig (Em-i/Em), где Em - амплитуд а излучения m - той компоненты ВКР спектра. При э том излучений в осевом направлении будет предс тавлять собой пос ледовательнос ть импу льс ов, д лительнос ть которых определяетс я чис лом од новременно генерируемых ВКР компонент. Изобретение поясняется чертежом, на котором предс тавлена оптическая сх ема, поясняющая способ генерации цуга фемтосекундных импульс ов. Излучение накачки фокус иру ется с помощ ью линзы 1 о кювету 2 с ВКР ак тивной средой (например ССІ4). В пос ледней развивается ВКР в том чис ле многокомпонентное ос евое. На вых од е кюветы 2 высш ие 9996 4 компоненты В КР выд еляю тс я спектральным фильтром 3, а осевая с ос тавляющая диафрагмой 4. При э том излучение на выходе схемы предс тавляет собой цуг фемтосе-5 кунд ных импу льс ов, д лительнос ть кажд ого из которых опред еляетс я чис лом одновременно генерируемых высш их ВК Р компонент. Излучение накачки пикос екундной дли10 телыюс ти фокусиру ется в нелинейную ВКР активную среду. При э том генерируется как осевые.так и внеосевые компоненты рассеяния. В неосевые компоненты за счет с инхронного параметрического взаимодейс твия 15 генерируютс я под углом к направлению накачки, соответс твующим условиям синхронизма (3). Осевые компоненты ВКР, возбу ждаемые в указанных условиях, обпадают физи20 ческой общ нос тью происх ожд ения, они обус ловлены пос лед овательным смеш иванием каждой компоненты В КР с одной и той же волной когерентных колебаний, которая возник ает на первом э тапе ВКР - генерации 25 взаимосвязанных первых с токсовых и антистоксовых компонент расс еяния. При так ом смешивании последователь но происходит возбуждение компонент ВКП все более высокого порядка. 30 Наличие такого единого механизма возник новения компонент осевого ВКР (коллинеарное параметрическое взаимодейс твие с захватом фаз (3) привод ит к тому, что они предс тавляют с обой с овоку пнос ть с инхро35 низованных (с фазириванних ) комбинационных мод . Их с уммарное поле облад ает характерной временной с тру кту рой в вид е цуга периодических сверхкоротких импульсов, длительность которых определяется об40 ратной величиной полного спектрального интервала, охваченного модами, а временной интервал Т между импу льс ами - обратной величиной межмодового интервала, а именно J ^{Qf\ гд е Q- час тота рас с еиваю 45 щего колебания. Таким образом, выделяя осевое ВКР излучение и производ я спектральную селекцию облас ти, ох ваченной ВКР компонентами, можно получить пос ледовательнос ть импу льсов фемтос екундной 50 д лительнос ти при д ос таточно больш ой величине т. Следует отметить, что на практике, используя в качес тве нелинейной сред ы, нап рим ер, ч е тыр ех х ло рис тый у гл ерод 1 (£2=459 см" ), легко удается выделить до 20 55 спектральных осевых компонент ВК Р в антис токс овой облас ти. При э том г ~ 40 фс, Т=72 фс. Следует отметить, что при фокусировке мощного пикос еку нд ного лазерного излу 9996 нос ть с ократить д лительнос ть генерируечения в ВКР активну ю нелинейную с реду мых импу льсов д о нескольких фемтосекунд происходит самофокусировка излучения наи упрос тить реализацию способа, избавивкачки, д альнейш ее повыш ение его интеншись от необход имос ти использования вос ивн ос ти и ге не ра ц ия п ик ос ек у нд ног о спектрального континуу ма (ПСК ), которое 5 локонного компресс ора. Следу ет отметить, что при э том должны выполняться очевид является "затравкой" для порогового э ффек ные требования к материалам, из которых та возбужд ения ос евого ВКР излу чения в условиях захвата фаз. При э том э ффект заизготовлена кювета, содержащая нелинейхвата фаз реализуется на реальных д линах ную с реду - они д олжны иметь дос таточно 10 с лабую д исперсию в с пек тральной облас ти, взаимод ейс твия. охваченной ВКР мод ами и иметь небольИспользование пред ложенного способа шую длину. по с равнению с прототипом д ает возмож 2 3 і - л' лнза ильтр 2 - юолета Упорядник А . Амеров Замовлення 4562 Техред М.Моргентал Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне від омс тво України, 254655, ГСП, К иїв-53, Львівс ька пл., 8 Відкрите акціонерне товарис тво " Патент", м. Ужгород, ву л.Гагаріна, 101