Advanced

Pulse Compression of Short Wavelength Infrared Optical Parametric Amplified Pulses Using a Hollow Core Capillary

Ibrakovic, Neven LU (2015) In Lund Reports on Atomic Physics FYSM60 20151
Department of Physics
Atomic Physics
Abstract
In this thesis, a method for producing few-cycle short wavelength infrared pulses is presented. The pulses are created by down converting the 800 nm output of a Ti:Sapphire laser in an optical parametric amplifier to 1300 nm, and spectrally broadened in a hollow core fiber in order to obtain a short transform limited pulse duration. Further, they are to be compressed using the anomalous dispersion of a potassium dihydrogen phostphate crystal. The aim of the compression is to generate few cycle pulses in the short wave infrared regime for future high-order harmonic generation experiments. By increasing the wavelength, the energy of the harmonics will be increased, which would allow for new kinds of experiments to be conducted. The pulses... (More)
In this thesis, a method for producing few-cycle short wavelength infrared pulses is presented. The pulses are created by down converting the 800 nm output of a Ti:Sapphire laser in an optical parametric amplifier to 1300 nm, and spectrally broadened in a hollow core fiber in order to obtain a short transform limited pulse duration. Further, they are to be compressed using the anomalous dispersion of a potassium dihydrogen phostphate crystal. The aim of the compression is to generate few cycle pulses in the short wave infrared regime for future high-order harmonic generation experiments. By increasing the wavelength, the energy of the harmonics will be increased, which would allow for new kinds of experiments to be conducted. The pulses have been successfully broadened to support a four cycle duration, however, compression of the pulses remains to be done. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Om du blinkar så missar du det

När vi talar om elektroner som rör sig runt i en atom så är titeln en väldigt stark underdrift. Ifall vi vill bevittna elektronen snurra runt kärnan så sker det tio tusen miljarder gånger varje gång vi blinkar. Ifall vi använder en kommersiell höghastighetskamera så kommer detta fenomen fortfarande ske en hundra miljarder gånger mellan varje bild kameran tar.
Elektrondynamik är ett så pass snabbt fenomen att man inte kan uppleva det med synen. Inte ens datorer kan riktigt upplösa detta fenomen. En dators processor hinner skicka ungefär fem signaler innan ljuset från skärmen ens når dina ögon. Och under denna tid så har elektronen snurrat runt kärnan tio tusen gånger. Lyckligtvis kan man studera så pass... (More)
Om du blinkar så missar du det

När vi talar om elektroner som rör sig runt i en atom så är titeln en väldigt stark underdrift. Ifall vi vill bevittna elektronen snurra runt kärnan så sker det tio tusen miljarder gånger varje gång vi blinkar. Ifall vi använder en kommersiell höghastighetskamera så kommer detta fenomen fortfarande ske en hundra miljarder gånger mellan varje bild kameran tar.
Elektrondynamik är ett så pass snabbt fenomen att man inte kan uppleva det med synen. Inte ens datorer kan riktigt upplösa detta fenomen. En dators processor hinner skicka ungefär fem signaler innan ljuset från skärmen ens når dina ögon. Och under denna tid så har elektronen snurrat runt kärnan tio tusen gånger. Lyckligtvis kan man studera så pass kortvariga händelser med hjälp av korta ljuspulser. För att studera elektroner i en atom så behöver vi ha pulser som är hundratal attosekunder långa (0,000000000000000001 sekunder, [as]). Möjligheten att generera så pass korta pulser blev möjlig när McPhearson och L’Huillier demonstrerade övertonsgenerering i slutet av 80-talet.
Det som möjliggjorde korta ljuspusler med denna metod var att det gick att skapa extremt ultraviolett ljus med stor bandbredd. Dessa två egenskaper är centrala för korta pulstider. En puls kan aldrig bli kortare än sin våglängd. I tiden kan man uttrycka detta som en optisk cykel, och den är kortare desto kortare våglängden är. Men för att kunna skapa en så kort puls, så måste pulsen också ha tillräckligt brett spektrum.
Breddning och kompression
Pulstider och spektral breddning diskuteras i detta examensarbete, där målet är att komprimera infrarött ljus till nära en optisk cykel. Eftersom en laser inte brukar vara tillräckligt bredbandig, så måste man bredda spektrumet. Detta görs genom att låta den propagera genom en gasfylld kapillär, där pulsernas spektrum breddas. Men likaså breddas pulsens längd, eftersom färgkomponenterna har olika hastigheter i mediumet. För att komprimera pulsen igen, så låter man pulsen färdas genom ett material där färgkomponenterna har ett omvänt hastighetsberoende. På så sätt så kan man effektivt få kortare pulstider.
I detta arbete beskrivs metoden och teorin för komprimera infraröda pulser centrerade kring 1300 nanometer (miljarddels meter, [nm]). Tidigare har man komprimerat 800nm pulser på avdelningen för atomfysik i Lund, och att byta till 1300nm medför att man förhoppningsvis får kortare och mer energetiska pulser i framtidaexperiment med övertonsgenerering. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Ibrakovic, Neven LU
supervisor
organization
course
FYSM60 20151
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
HHG, pulse compression, HCF, KDP, Dispersion, few cycle, TOPAS, OPA, Nonlinear, anomalous dispersion, waveguide
publication/series
Lund Reports on Atomic Physics
report number
504
ISSN
0281-2762
language
English
id
5471174
date added to LUP
2015-06-10 21:35:41
date last changed
2015-06-10 21:37:06
@misc{5471174,
  abstract     = {In this thesis, a method for producing few-cycle short wavelength infrared pulses is presented. The pulses are created by down converting the 800 nm output of a Ti:Sapphire laser in an optical parametric amplifier to 1300 nm, and spectrally broadened in a hollow core fiber in order to obtain a short transform limited pulse duration. Further, they are to be compressed using the anomalous dispersion of a potassium dihydrogen phostphate crystal. The aim of the compression is to generate few cycle pulses in the short wave infrared regime for future high-order harmonic generation experiments. By increasing the wavelength, the energy of the harmonics will be increased, which would allow for new kinds of experiments to be conducted. The pulses have been successfully broadened to support a four cycle duration, however, compression of the pulses remains to be done.},
  author       = {Ibrakovic, Neven},
  issn         = {0281-2762},
  keyword      = {HHG,pulse compression,HCF,KDP,Dispersion,few cycle,TOPAS,OPA,Nonlinear,anomalous dispersion,waveguide},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Lund Reports on Atomic Physics},
  title        = {Pulse Compression of Short Wavelength Infrared Optical Parametric Amplified Pulses Using a Hollow Core Capillary},
  year         = {2015},
}