D. Villate, F. Salin CELIA, Université Bordeaux 1 351 cours de la...
13
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau 1 E. Hugonnot, M. Somekh, A. Nellet, G. Mennerat CEA CESTA, B.P. 2, 33114 Le Barp, FRANCE D. Villate, F. Salin CELIA, Université Bordeaux 1 351 cours de la libération 33405 Talence cedex FRANCE E. Freysz CPMOH, Université Bordeaux 1 351 cours de la libération 33405 Talence cedex France [email protected]
Transcript of D. Villate, F. Salin CELIA, Université Bordeaux 1 351 cours de la...
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
1
E. Hugonnot, M. Somekh, A. Nellet, G. MenneratCEA CESTA, B.P. 2, 33114 Le Barp, FRANCE
D. Villate, F. SalinCELIA, Université Bordeaux 1
351 cours de la libération 33405 Talence cedex FRANCE
E. FreyszCPMOH, Université Bordeaux 1
351 cours de la libération 33405 Talence cedex [email protected]
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
2
CPAChirped Pulse Amplification
OPAOptical Parametric Amplification
OPCPAOptical Parametric Chirped Pulse Amplification
A. Dubeitis, G. Jonusauskas et A. Piskarskas, Opt. Comm. 88, 437-440 (1992)I.N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A.J. Langley and J.L. Collier, Opt. Comm. 144, 125-133 (1997)
Stretcher CompressorParametricamplification
OPCPA: Principes
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
3
780 790 800 810 820 8300
100
200
300
400 α=0° θ=22.02° α=0° θ=22.09° α=0° θ=22.16°
Spec
tral
Gai
n
Wavelength (nm)
Collinear geometry: α=0°
→ Accordability
Non Collinear geometry
790 800 810 820 8300
100
200
300 α=1.8° θ=23.10° α=0.6° θ=22.23°
Spec
tral
Gai
nWavelength (nm)
→ Spectral broadening
BBO 1cm longType I interactionλp=532 nmIp=500 MW/cm2
Overview of parametric amplification
ωp=ωi+ωs p i sk k k= +r r r
θ: phase matching angleα: non collinear angle Optical axis
θα
ks
kp
ki
ωp (pump)
ωs (signal)
ωi (idler) ωp
ωs χ(2)
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
4
750 800 850 9000
500
1000
1500
2000
2500
Am
plitu
de (a
.u.)
Wavelenght (nm)0 100 200 300
0
20
40
60
80
100
Spec
tral
Ban
dwid
th (n
m)
Injected power (mW)
Ti:sapphire oscillator120 fs, 76 MHz, 810 nm, 8nm
Photonic band gap optical fiberprovided by Crystal Fibre15 cm longzero dispersion at 1 µm
Spectral broadening in Photonic Band Gap Optical Fiber
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
5
Experimental set-up
Ar+ laser
Q-switched Nd:Yag532 nm , 100 mJ, 7 ns, 10 Hz
Ti:Sapphireoscillator
810 nm5 nJ
120 fs76 Mhz
BBO
λ/2
Grating Opticalswitch
f=1000 mm
20%
Beamdumper
Beamdumper
photonicbandgap
optical fiber
Opticalswitch
Pump: 7 ns
Signal350 ps
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
6
Ti:sapphire oscillator 76 MHz Shaping
Nd:Yag Flash
Nd:Yag Pockels
Measured temporal jitter betweenpump and signal < 200 ps
Pump: 7 nsSignal350 ps
Experimental set-up
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
7
0 100 200 300 400 5000
50
100
150
Theory Experiment
Gai
n
Ipump (MW/cm2)
Gain in collinear geometry (810 nm)
Evidence parametric amplification
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
8
780 790 800 810 820 8300
100
200
300
400 α=0° θ=22.02° α=0° θ=22.09° α=0° θ=22.16°
Spec
tral
Gai
n
Wavelength (nm)780 790 800 810 820 830 8400
1000
2000
3000
4000
Inte
nsity
(a.u
.)
Wavelength (nm)
790 800 810 82022,0
22,1
22,2
22,3
Experiment Theory
Phas
e-m
atch
ing
angl
e (°
)
Wavelength (nm)790 800 810 820 830
5
10
15
Experiment Theory
Spec
tral
ban
dwid
th (n
m)
Wavelength (nm)
Accordability in collinear geometry: experiment
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
9
790 800 810 820 8300
50
100
150
200
250
300 α=1.8° θ=23.10° α=0.6° θ=22.23°
Spec
tral
Gai
n
Wavelength (nm)790 800 810 820 8300
1000
2000
3000
4000 α=1.8° α=0.6°
Inte
nsity
(a.u
.)
Wavelength (nm)
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,50
10
20
30
40
(a)
Experiment Theory
Spec
tral
ban
dwid
th (n
m)
Non-collinear angle α (°)22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,00
1
2
3
(b)
Experiment Theory
Non
-col
linea
r ang
le α
(°)
Phase-matching angle θ (°)
Spectral broadening in non-collinear geometry: experiment
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
10
-0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,30,0
0,5
1,0
Inte
nsity
Delay (ps)780 800 820 840
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Inte
nsity
Wavelength (nm)
Spectral shape Temporal shape
Without amplification
With amplification
θ=0°
With amplification
θ=2.3°-0,2 0,0 0,2
0,0
0,5
1,0
Inte
nsity
Delay (ps)780 790 800 810 820 830 840
0,0
0,5
1,0
Inte
nsity
Wavelength (nm)
∆τ=117 fs∆λ= 23.06 nm
-0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3
0,0
0,5
1,0
Inte
nsity
Delay (ps)780 790 800 810 820 830 840
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Inte
nsity
Wavelength (nm)
∆τ=218 fs∆λ= 11.05 nm
∆τ=117 fs∆λ= 25.00 nm
Temporal compression of amplified pulses
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
11
790 795 800 805 810 815 8200
500
1000
1500
2000
2500
3000In
tens
ity (a
u)
Wavelength (nm)
→ Application to spectral narrowing compensation in a high power laser chain
BBO1 BBO2
OPCPA and Spectral Shaping
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
12
Travaux en cours
1. OPCPA et amplificateur régénératif
OPO simplement sur résonnant l ’idlerinjecté par le signal et pompé
Signal 800 nm, 300 ps
Pompe 532 nm, 6 ns
15 cm
2. OPCPA large bande dans des PPLN
PPLN
-
Journée OPCPA, 18 Juin 2004 Palaiseau
13
Using an OPCPA
• We have amplified of short pulses spectrallybroaden by a photonic bandgap optical fiber
• We have studied of spectral tunability and limitation of the process
• We have compressed the amplified pulses
• We have spectrally shaped the amplified pulses
Conclusion
