Дисперсионная линия задержки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента Изобретение относится к задаче управления лазерными сверхкороткими импульсами и может быть применено в схемах временной и спектральной компрессии, в схемах внутрирезонаторного сжатия и т.д. Предложена и экспериментально испытана дисперсионная линия задержки, которая позволяет передавать управляемый положительный и отрицательный чирп импульсу и применима в схемах компрессии импульсов в фемто-пикосекундном диапазоне длительностей."ЕРЕВАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ГОСУДАРСТВЕННАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ (AM) 015405 Область техники Изобретение относится к физике лазеров, в частности к задаче управления лазерными сверхкороткими импульсами (СКИ), и может быть применено в схемах временной и спектральной компрессии СКИ,в схемах внутрирезонаторного сжатия и др. Уровень техники Известна схема дисперсионной линии задержки (ДЛЗ), состоящая из пары дифракционных решеток, в которой импульс приобретает отрицательный чирп (частотно-временная зависимость) [1]. При применении пары дифракционных решеток возникает пространственный сдвиг высокочастотных и низкочастотных компонентов импульса. Для устранения этого недостатка применяют схему с двойным проходом через решеточную пару, при этом пространственное смещение частотных компонент компенсируется [2]. В схемах сжатия пикосекундных импульсов для избежания больших баз между дифракционными решетками помещают телескоп [3]. Недостатками решточных ДЛЗ являются большие энергетические потери, необходимость изменения расстояния между рештками для изменения величины чирпа, трудность применения для импульсов в фемтосекундном диапазоне длительностей и возможность получения только отрицательного чирпа. Известна также схема ДЛЗ, состоящая из пары призм, обладающая малыми энергетическими потерями и применяемая в фемтосекундном диапазоне длительностей [4]. Известна также схема ДЛЗ, состоящая из пары акустооптических дефлекторов, где возможно управлять величиной передаваемого чирпа путем изменения управляющей частоты дефлектора [5]. Недостатками последних двух схем являются возможность получения только отрицательного чирпа и невозможность применения в схемах компрессии импульсов в пикосекундном диапазоне длительностей. В качестве прототипа выбрана схема ДЛЗ с парой призм и двойным проходом импульса [6]. Схема состоит из пары призм и возвратного зеркала. Двойной проход через призмы устраняет поперечное пространственное смещение по частотам излучения. Недостатками схемы являются возможность получения только отрицательного чирпа, невозможность применения в схемах компрессии импульсов в пикосекундном диапазоне длительностей и необходимость изменения расстояния между призмами для получения разных величин чирпа. Раскрытие изобретения Задачей изобретения является создание усовершенствованной схемы ДЛЗ, которая позволяет передавать управляемый положительный и отрицательный чирп импульсу и применима в схемах компрессии импульсов фемто-пикосекундной длительности. Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит узел, создающий дисперсионную задержку, и зеркало, способствующее обратному пространственному восстановлению пучка по поперечным частотам. Узел, создающий дисперсионную задержку, выполнен в виде состоящего из дисперсионного элемента и линзы спектрометра и сообщающей пучку параболическую фазу маски. Дисперсионный элемент и фазовая маска расположены в фокальных плоскостях линзы. В схеме ДЛЗ в качестве дисперсионного элемента можно применять как такие широко распространнные элементы, как призма или дифракционная решетка, также такой редко применяемый элемент как акустооптический дефлектор, основанный на дифракции световых волн на звуковых волнах. Так как голографический образ любого линейного оптического элемента может заменить сам элемент, то в качестве дисперсионного элемента можно применить голографический образ дисперсионного элемента. Из Фурье оптики известно, что линза в параксиальном приближении является элементом, сообщающим параболическую фазу. Следовательно, в качестве фазовой маски, сообщающей пучку параболическую фазу, можно использовать собирающие или рассеивающие линзы или их голографические образы. Графические материалы Сущность изобретения разъясняется чертежами: на фиг. 1 показана схема установки дисперсионной линии задержки, которая в качестве дисперсионного элемента содержит призму; на фиг. 2 - зависимость относительной длительности СКИ от фокальной длины линзы, служащей в качестве фазовой маски. Осуществление изобретения Одним из примеров ДЛЗ является устройство, которое в качестве дисперсионного элемента содержит призму. Дисперсионная линия задержки состоит из призмы (1), линзы (2), фазовой маски (3) и отражающего зеркала (4). Призма и фазовая маска расположены в фокальных плоскостях линзы. Вместо призмы (1) в данной схеме в качестве дисперсионного элемента может находиться дифракционная решетка, акустооптический дефлектор или голографический образ дисперсионного элемента. В качестве фазовой маски (3) могут быть использованы линза или голографический образ линзы. Предлагаемая установка работает следующим образом. При прохождении СКИ через призму (1) осуществляется угловое разложение импульсов по спек-1 015405 тральным компонентам, и так как в фокальной плоскости линзы (2) имеет место максимально четкое пространственное разделение спектральных компонент импульса, то это дат возможность селективного воздействия на фазы спектральных компонент. С помощью фазовой маски (3) импульс приобретает параболическую фазу и, когда спектральные компоненты собираются обратно, его длительность возрастает. Произведены экспериментальные исследования работы установки [7-9]. На фиг. 2 представлены полученные результаты. По оси абсцисс представлена оптическая сила линзы 1/f [см-1], являющейся фазовой маской, а по оси ординат представлено отношение длительностей импульсов (/02), где 0 - длительность СКИ на входе ДЛЗ, а- длительность СКИ на выходе ДЛЗ. В случае применения линз с отрицательным фокусным расстоянием f, СКИ приобретает положительный чирп, а в случае применения линз с положительным фокусным расстоянием f, СКИ приобретает отрицательный чирп. Изменяя оптическую силу линз, можно изменить величину чирпа СКИ, а при применении собирающей или рассеивающей линзы меняется знак чирпа. Предложена и экспериментально испытана дисперсионная линия задержки, которая позволяет передать управляемый положительный и отрицательный чирп импульсу и применима в схемах компрессии импульсов в фемто-пикосекундных диапазонах. Источники информации 1. Treacy E.B. "Optical pulse compression with diffraction gratings", IEEE Journal of quantum electronics,Vol. QE-5, No.9, September 1969. 2. Jonson A.M., Stolen R.H., Simpson W.M. "80 times single-stage compression of frequency doubledlight deflector", Optics Letters, vol. 13, No.2, February 1988. 6. Bor Zs., Racz B. "Group velocity dispersion in prisms and its application to pulse compression and traveling-wave excitation", Optics Communications, vol. 54, No.3, 1 June 1985. 7. Мансурян Т.Г., Есаян Г.Л., Паланджян К.А., Зейтунян А.С., Калашян М.А, Киракосян А.А., Мурадян Л.Х. "Применение субпараболических импульсов для характеризации УКИ с помощью спектральной интерферометрии", Proceedings of Conference on "Laser Physics-2006", Ashtarak, Armenia, p. 197-200(2007). 8. Khachikyan T., Mheryan A., Kirakosyan A., Mansuryan T., Yesayan G., Mouradian L., Zadoyan R.,Apkarian A.V. "Diagnosis of Short Pulses via Self-Phase Modulation", OSA, Young Optician School, 2-7 May,2007, Ashtarak,Yerevan, Armenia. 9. Калашян М.А., Паланджян К.А., Хачикян Т.Дж., Мансурян Т.Г., Есаян Г.Л., Мурадян Л.Х.,"Призменно-линзовая дисперсионная линия задержки", Письма в ЖТФ, 2009, том. 35, вып. 5. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Дисперсионная линия задержки, содержащая узел, создающий дисперсионную задержку, и зеркало, обеспечивающее обратное пространственное восстановление пучка по поперечным частотам, отличающаяся тем, что узел, создающий дисперсионную задержку, выполнен в виде состоящего из дисперсионного элемента и линзы спектрометра и сообщающей пучку параболическую фазу маски, при этом дисперсионный элемент и фазовая маска расположены в фокальных плоскостях линзы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в спектрометре в качестве дисперсионного элемента используют призму. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в спектрометре в качестве дисперсионного элемента используют дифракционную решетку. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в спектрометре в качестве дисперсионного элемента используют акустооптический дефлектор. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в спектрометре в качестве дисперсионного элемента используют голографический образ дисперсионного элемента. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в спектрометре в качестве фазовой маски используют линзу. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в спектрометре в качестве фазовой маски используют голографический образ линзы.