Développement de lasers femtoseconde haute

Développement de lasers femtoseconde haute
cadence par amplification paramétrique optique
Jérome Gouya, Frédéric Druon, François Balembois, Patrick Georges.
Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique, Orsay, France
[email protected]
Soutiens :
Thales Laser (co-financement de bourse BDI)
Conseil Général de l’Essonne (Programme ASTRE)
Motivation
-Etude de lasers femtoseconde haute cadence (100 kHz)
de plusieurs watts moyen
- pompage directe par diode
- oscillateur directement pompé par diode à base de cristaux
dopés ytterbium délivrant des impulsions < 100 fs
Et l’amplificateur ???
- amplificateur régénératif à base de cristaux dopés ytterbium
pompé par diode (pb de réduction spectrale, cadence)
- amplification paramétrique optique
Journée OPCPA Réseau LASUR
Oscillateurs femtoseconde pompés par diode
Yb:GdCOB (Ca4GdO(BO3)3)
--> 90 fs
Yb:BOYS (Sr3Y(BO3)3)
--> 70 fs
Yb:SYS (SrY4(SiO4)3O)
--> 70 fs
Yb-doped
materials SYS
1
Autocorrelation
Glass BOYS
Power (a.u.)
0,8
0,6
1.54x 70 fs
0,4
0,2
0
GdCOB
-500
Journée OPCPA Réseau LASUR
-300
-100
100
Delay (fs)
300
500
Yb:SYS femtosecond oscillator
The shortest pulses
1
∆t ≈ 70 fs ∆λ ≈ 17 nm
Spectrum
Power (a.u.)
0,8
∆ν∆t ≈ 0.33
Pout(2%) ≈ 140 mW @ 93MHz
17 nm
0,6
0,4
0,2
1
Autocorrelation
0
1030
Power (a.u.)
0,8
0,6
1040
1050
1060
1070
1080
1090
Wavelength (nm)
1.54x 70 fs
0,4
The highest average
output power
0,2
∆t ≈ 110 fs ∆λ ≈ 11.5 nm
∆ν∆t ≈ 0.33
0
-500
-300
-100
100
300
500
Pout(6%) ≈ 420 mW @ 98MHz
Delay (fs)
Journée OPCPA Réseau LASUR
1100
Amplificateur régénératif femtoseconde pompé par diode
Yb:SYS
Diode continue
de 4 W
λ/4
Polariseur
Thèse de Pierre RAYBAUT
70 µJ, 1 kHz, 380 fs
Cellule de
Pockels
en
t
ré
e
So
rti
e
x4
Amplification à dérive
de fréquence (CPA)
Utilisation d’un filtre acousto-optique
programmable (Dazzler) pour combattre le
rétrécissement spectral
Spectre
amplifié
Spectre
entrée
Spectre
amplifié
5.7 nm
Longueur d’onde (nm) Journée OPCPA Réseau LASUR
Spectre entrée
Modèle
théorique
Longueur d’onde (nm)
OPCPA haute cadence , faible énergie
Faible énergie --> faisceaux de faibles dimensions
--> facteur d’étirement faible
Utilisation de cristaux en quasi-accord de phase
Importance de la synchronisation temporelle pompe/signal
Laser de pompe basé sur un ampli régénératif à base de
cristaux de Nd:YVO4 injecté par les impulsions issues d’un
oscillateur femtoseconde à 1064 nm
Journée OPCPA Réseau LASUR
Un des schémas à l’étude…
Amplificateur
régénératif Nd:YVO4
SHG
(impulsions ps)
Cristal NL
Oscillateur fs
< 100 fs, ≈1064 nm
Strecher
Avantages :
Compresseur
- parfaite synchronisation temporelle
- performances des cristaux NdYVO4
- cadence dictée par l’ampli regen
- strecher et compresseur peuvent être compacts
Journée OPCPA Réseau LASUR
Principe déjà démontré à 1µm à basse cadence
570 mJ, 155 fs, 3,67 TW
Journée OPCPA Réseau LASUR
Tunability in femtosecond regime
1064 nm
Power (a.u.)
Yb:GdCOB
Yb:BOYS
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
1020
1030
1040
1050
1060
1070
Wavelength (nm)
Journée OPCPA Réseau LASUR
1080
1090
1100
Journée OPCPA Réseau LASUR