ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
В настоящее время генераторы оптического континуума в прозрачных диэлектриках находят широкое применение для решения разнообразных научных и прикладных задач. Так в микроскопии многофотонного поглощения для построения изображений биологических образцов требуется селективное возбуждение на различных длинах волн, которое удобно реализовать с помощью широкополосного источника излучения. Генераторы континуума также рассматриваются как один из перспективных путей получения сверхкоротких импульсов в средах с отрицательной дисперсией групповой скорости, а также в качестве источника затравочного излучения для параметрических усилителей. Генерация суперконтинуума, возникающая при филаментации фемтосекундного излучения, является следствием развития и совместного действия сразу нескольких нелинейных эффектов. В прозрачных диэлектриках широкополосное излучение преимущественно формируется за счет эффектов самовоздействия: фазовой самомодуляции и образования ударного фронта огибающей импульса («self-steepening»). При этом форма и спектральная яркость генерируемого континуума существенно зависит как от свойств среды (нелинейный показатель преломления, дисперсия групповой скорости, спектр поглощения и др.), так и от параметров лазерного импульса (энергия, длительность, длина волны и др.). В данной работе представлено теоретико-экспериментальное исследование процесса генерации суперконтинуума при филаментации фемтосекундного лазерного излучения ближнего ИК диапазона в кристаллах аллюмо-иттриевого граната (YAG). В работе исследованы образцы различной длины (10, 20 и 30 мм) с различной степенью легирования ионами неодима (Nd3+). В качестве источника накачки использовался хром-форстеритовый лазер с центральной длиной волны 1240 нм, длительностью импульсов 200 фс и энергией до 2 мДж. В экспериментах энергия импульса изменялась вплоть до 8 мкДж, что соответствует превышению критической мощности самофокусировки для гауссова импульса в 20 раз. Энергия, падающая на образец, изменялась с помощью ирисовой диафрагмы и контролировалась по детектору. Для фокусировки излучения в кристалл использовались две различные линзы с фокусными расстояниями 110 и 200 мм. Генерируемый спектр суперконтинуума регистрировался с помощью спектрометра (Solar SDH IV) в области длин волн 900 – 2500 нм. В работе экспериментально установлено, что уширение низкочастотной области спектра происходит эффективнее при использовании слабой фокусировки и более длинных кристаллов Nd:YAG. Максимальное уширение вплоть до 2 мкм было достигнуто при использовании собирающей линзы с фокусным расстоянием 200 мм и кристалла длиной 30 мм. Также было отмечено, что в режиме формирования одиночного филамента увеличение энергии возбуждающего импульса приводит к уширению спектра, в то время как в режиме множественной филаментации увеличение энергии импульса приводит к увеличению спектральной яркости. Полученные результаты могут быть использованы при оптимизации параметров блока генерации затравочного излучения для параметрических усилителей ближнего и среднего ИК диапазонов.