Dual Wavelength Chirped Pulse Regenerative Amplifier Based on Yb3+:LuAlO3 Crystal for Terahertz Applications

Abstract

Компактные регенеративные усилители чирпированных импульсов с диодной накачкой, обеспечивающие частоту повторения усиленных импульсов в сотни килогерц, построенные на материалах, легированных ионами Yb³⁺, представляют практический интерес для широкого ряда научных, промышленных и биомедицинских применений. Целью данной работы являлось исследование регенеративного усилителя на кристалле Yb³⁺:LuAlO₃ с усилением отдельных спектральных компонент импульсов задающего лазера. Кристаллы алюминатов со структурой перовскита обладают уникальными спектроскопическими свойствами, что позволяет использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя в качестве амплитудного фильтра и усиливать отдельные участки спектра импульсов задающего лазера без каких-либо дополнительных оптических компонентов. В данной работе впервые исследован простой подход, позволяющий использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя как амплитудный фильтр для формирования спектра усиленного импульса в виде спектра состоящего из отдельных полос. Максимальная средняя выходная мощность 5,4 Вт (3,8 Вт после компрессора) с оптической эффективностью 22,5 % получена для поляризации излучения параллельной оси b кристалла Yb:LuAP при частоте следования импульсов 200 кГц. Длительность сжатых импульсов составила 708 фс при учете влияния всех спектральных компонент, и 643 фс и 536 фс отдельно для спектральных компонент с центральными длинами волн 1018,3 нм и 1041,1 нм. Проведённые исследования показывают высокий потенциал использования кристалла Yb³⁺:LuAP в качестве активного элемента компактных регенеративных усилителей чирпированных импульсов с диодной накачкой.