Till innehåll på sidan

Pulse Generation and Detection through Intra-Cavity Up-Conversion

Tid: Fr 2022-06-10 kl 13.00

Plats: FD5, Roslagstullsbacken 21, Stockholm

Språk: Engelska

Ämnesområde: Fysik, Optik och fotonik

Respondent: Max Widarsson , Laserfysik, Applied Physics, KTH

Opponent: Professor Peter Tidemand-Lichtenberg, DTU Technical University of Denmark

Handledare: professor Fredrik Laurell, Laserfysik, Fysik; Valdas Pasiskevicius, Fysik, Laserfysik

Exportera till kalender

QC 220511

Abstract

Denna avhandling kan delas in i två huvudkategorier: pulsdetektion och pulsgenerering i det infraröda spektralområdet. Gemensamt för båda är utnyttjandet av intrakavitär uppkonvertering. Pulsdetektionsarbetet består i sin tur av två mindre projekt, ett som fokuserade på upplösning av svaga signaler (reflektioner) längs en linje, och ett som använde längre våglängder där vi kunde göra 3D avbildningar. Även pulsgenereringen bestod av två projekt. I det första demonstrerade vi en fastatillståndslaser som genererar mörka pulser. Det andra projektet resulterade i ett nytt tillvägagångssätt för att generera modlåsta pulser och samtidigt skapa synkrona ljusa och mörka pulser vid två olika våglängder.

Det första LIDAR projektet använde uppkonvertingsdetektion för att genomföra åstadkomma avståndsmätning vid 2,4 µms våglängd. Systemet hade en tidsrespons på 42 ps FWHM (eng: Full Width Half Maximum), och kunde urskilja två mikroskopglas som var separerade med endast ett fåtal millimeter. I det andra projektet användes en våglängd strax över 3 µm med vilket vi kunde upplösa 1 mm djupa detaljer samt skapa 3D avbildningar. Detta är den längsta våglängden som fotonräknande avbildning genomförts vid. Båda systemen baserades på Nd:YVO$_4$ lasrar och använde periodiskt polade rubidiumdopad KTiOPO4 (PPRKTP) kristaller placerade inuti kaviteterna för att åstadkomma uppkonverteringen.

Mörkpuls-lasern bygger på summafrekvensgenerering (SFG) mellan en 1064 nm Nd:YVO4 laser och en 1040 nm modlåst Yb-laser. Den modlåsta lasern fokuserades in i en PPRKTP som var placerad inuti Nd:YVO4 kaviteten. Genom att säkerställa att tiden mellan de modlåsta pulserna och kavitetsrundturstiden var densamma så kunde intensitetsdipparna förstärkas vid varje passage genom kristallen. Lasern producerade då mörka pulser med ett modulationsdjup på 90 % och en pulsbredd på 10 ps.

I det sista projektet genererade vi modlåsta pulser genom att matcha längderna på två Nd:YVO4 lasrar. Den ena lasrade vid 1064 nm och den andra vid 1342 nm. De två lasrarna formade en y-kavitet där majoriteten av kaviteten var gemensamma. I den gemensamma delen placerades en PPRKTP kristall som var fas-matchad för SFG mellan de två våglängderna. När kavitetslängderna var densamma så började den ena lasern att producera ljusa pulser medan den andra producerade mörka pulser synkront. De ljusa pulser hade en pulsbredd på 240 ps. Fenomen uppstod spontant eftersom det leder till minskade SFG förluster.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-312031