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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2199| Construcción y caracterización de varios diseños de amplificador multi-paso en un sistema CPA Construction and characterization of various multi-pass amplifier designs in a CPA system | |
| Alexandro Ruiz de la Cruz | |
| Raúl Rangel Rojo | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Amplificadores ópticos, Diseño y construcción, Pulsos de láser ultracortos, Modulación de frecuencia de pulso | |
| En éste trabajo se presenta la construcción y caracterización de un sistema de amplificación de pulsos ultra-cortos. Dicho sistema usa una técnica de amplificación de pulsos con modulación temporal de la frecuencia (CPA por sus siglas en inglés). La técnica de CPA consiste en estirar en el tiempo los pulsos antes de amplificarlos para evitar efectos no-lineales y daños en el amplificador. Estos pulsos estirados son amplificados y finalmente recomprimidos a una duración muy cercana a la original. En este sistema se probaron tres diferentes diseños de amplificador multipaso. El objetivo es mejorar el traslape entre el bombeo y la señal reduciendo el ángulo entre estos en el regulador. El primer amplificador que se probó, consiste en un par de espejos esféricos idénticos, dispuestos en una configuración confocal. En el centro de dicha configuración se encuentra colocado el medio amplificador. Una ventana de zafiro es el elemento novedoso de esta configuración, cuyo propósito es desviar la trayectoria del haz lateralmente para permitir que la señal realice varios pasos por el medio amplificador y permitir una sencilla extracción de la misma. En este diseño la trayectoria para todos los pasos está contenido en un solo plano. El segundo amplificador que se construyó está formado por los mismos elementos que el primero, pero se ha modificado la posición de la ventana de zafiro. En este segundo diseño, los haces no son desplazados lateralmente, sino verticalmente, lo que provoca que ahora los pasos se distribuyan en dos planos. Esto reduce el ángulo entre los haces de la señal y el bombeo en el medio amplificador, mejorando el traslape y la eficiencia del amplificador. El tercer diseño de amplificador multi-paso utiliza un par de espejos esféricos con diferentes radios de curvatura, dispuestos al igual que en los diseños anteriores en configuración confocal, con el medio amplificador colocado en el centro de dicha configuración. En este arreglo, la geometría del mismo hace que la señal se desplace lateralmente después de cada paso, pero desafortunadamente la separación entre los haces de la señal provoca que sea difícil introducir tantos pasos como en los diseños anteriores, de igual manera el traslape entre la señal y el bombeo no presenta ninguna mejora. Los resultados obtenidos luego de caracterizar estos tres diseños muestran claramente que el segundo diseño de amplificador, donde los pasos se distribuyen en dos planos demostró tener la mejor eficiencia. Entre los resultados obtenidos cabe destacar que la máxima energía de salida alcanzada fue Eout=2.2 mJ, para una energía de entrada al amplificador Ein=0.6 nJ, lo que representa una ganancia total Gtot=3.3x106, para un total de 8 pasos de la señal por el medio amplificador. Finalmente, debido que la frecuencia de repetición de los pulsos de salid del amplificador es de 10Hz, se construyó un auto-correlador que nos permitiera medir la duración de los pulsos individualmente. In this work, the construction and characterization of a short-pulse amplification system is presented. This system uses an amplification technique with chirped-pulses. (chirped-pulse amplification CPA). In the CPA technique, the pulse is first stretched in time before amplification to avoid non-linear phenomena or damage to the amplifier. The stretched pulses are then amplifield and finally re-compressed to almost their original duration. In this system, three different designs of multi-pass amplifier were tested at the amplification stage. The main goal is to improve the overlap between the pump and signal beams in the amplifier, the first of the amplifiers uses a pair of identical spheric mirrors, placed in a confocal configuration. The amplifier medium is located at the center of this configuration, a sapphire window is used to laterally shift the signal beam in the amplifier, allowing more passes through the amplifier medium and a easy extraction of the amplified pulse. In this design all the passes are on the same plane. The second amplifier built, is made with the same components from the first design, but the position of the sapphire window has been modofied. In this second design, the beams are not laterally shifted but vertically, so the passes are now distributed into two planes. This reduces the angle beyween the pump and seed beams in the amplifier medium, improving the overlap, and therefore the amplifier efficiency. The third desig, uses a couple of spherical mirrors with different radius of curvature, alsa placed in a confocal configuration, with the amplifier medium in the center. Due to the geometry of this setup, after each pass, the signal beam shifts laterally withoutnthe use of a window as it was done in the previous cases. Unfortunately, the beam separation is variable with the number of passes, making it difficult to accommodate as many passes as in the previous designs. The results obtained after the characterization of the amplifiers, clearly shows that the second design implemented, where the passes are split in two planes, presented the best performance. The highets output energy per pulse obtained in the amplifier was Eout=2.2mJ, for and input energy Ein=0.6 nJ, showing a total gain Gtot=3.3x106, for 8 passes. A theoretical study to calculate the gain of the amplifier as well as the spot size for the signal, was also performed. Finally, due to the low repetition rate (10 Hz) of the amplified pulses, a single-shot auto-correlator was also built. | |
| CICESE | |
| 2006 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Ruiz de la Cruz, A.2006.Construcción y caracterización de varios diseños de amplificador multi-paso en un sistema CPA.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.81p. | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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