矩形パルスレーザーの光路設計

長方形の光路設計パルスレーザー

光路設計の概要

非線形ファイバーリングミラー構造に基づく受動モードロックデュアル波長散逸ソリトン共鳴ツリウム添加ファイバーレーザー。

2. 光路の説明

二波長散逸ソリトン共鳴ツリウムドープファイバーレーザー「8」字型のキャビティ構造設計を採用しています（図1）。

左側がメインの一方向ループで、右側が非線形光ファイバループミラー構造です。 左側の一方向ループには、バンドルスプリッタ、2.7mのツリウム添加光ファイバ（SM-TDF-10P130-HE）、結合係数が90:10の2μm帯光ファイバカプラが含まれています。 偏波依存アイソレータ（PDI）が1つ、偏波コントローラ（偏波コントローラ：PC）が2つ、0.41mの偏波保持ファイバ（PMF）が1つあります。 右側の非線形光ファイバリングミラー構造は、係数が90:10の2×2構造光カプラを介して、左側の一方向ループからの光を右側の非線形光ファイバリングミラーに結合することで実現されています。 右側の非線形光ファイバリングミラー構造には、長さ75メートルの光ファイバ（SMF-28e）と偏波コントローラが含まれています。非線形効果を高めるために、75メートルのシングルモード光ファイバが使用されています。ここでは、90:10光ファイバカプラを採用し、時計回りと反時計回りの伝搬間の非線形位相差を拡大しています。この二波長構造の全長は89.5メートルです。この実験装置では、ポンプ光はまずビームコンバイナを通過し、ゲイン媒体であるツリウム添加光ファイバに到達します。ツリウム添加光ファイバの後段には、90:10カプラが接続され、エネルギーの90%を共振器内で循環させ、10%を共振器外へ送り出します。同時に、複屈折リョーフィルタは、2つの偏光コントローラと偏光子の間に配置された偏光保持光ファイバで構成され、スペクトル波長をフィルタリングする役割を果たします。

3. 背景知識

現在、パルスレーザーのパルスエネルギーを増大させる基本的な方法は2つあります。1つは、非線形効果を直接的に低減する方法で、パルスのピークパワーを低減します。これには、ストレッチパルス、巨大チャープ発振器、ビームスプリッティングパルスレーザーなどの分散制御技術の利用など、様々な手法が用いられます。もう1つの方法は、自己相似性や矩形パルスなど、より非線形な位相蓄積を許容できる新しいメカニズムを模索することです。上記の方法により、パルスエネルギーを増幅することが可能です。パルスレーザー数十ナノジュールまで。散逸ソリトン共鳴（散逸ソリトン共鳴：DSR）は、2008年にN. Akhmedievらによって最初に提案された矩形インパルス形成メカニズムです。散逸ソリトン共鳴パルスの特徴は、振幅を一定に保ちながら、非波分裂矩形パルスのパルス幅とエネルギーがポンプパワーの増加とともに単調に増加することです。これは、ある程度まで、単一パルスエネルギーに関する従来のソリトン理論の制限を打ち破ります。散逸ソリトン共鳴は、非線形偏光回転効果（NPR）や非線形ファイバーリングミラー効果（NOLM）などの飽和吸収と逆飽和吸収を構築することによって実現できます。散逸ソリトン共鳴パルスの生成に関するほとんどの報告は、これら2つのモード同期メカニズムに基づいています。