Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Vysokovýkonové lasery

Hybridní lasery

Spojením plynového a pevnolátkového laserového prostředí v jednom laserovém systému vzniká hybridní laserový systém, který může vhodnou kombinací výhod obou typů prostředí překonat některé jejich obvyklé meze. V oddělení vyvíjíme hybridní laserový systém spojující plynový jódový laser s pevnolátkovým oscilátorem přesně naladěným na vlnovou délku shodnou s vlnovou délkou 1315 nm jódového laseru. Takovýmto oscilátorem, doplňujícím nebo nahrazujícím jódový oscilátor při současném zlepšení kontroly časových vlastností laserových impulsů, může být optický parametrický oscilátor nebo vláknový laser.

Vláknový laser

Optický parametrický oscilátor

Po nahrazení jódového oscilátoru pevnolátkovým optickým parametrickým oscilátorem s energií impulsu 10 mJ, vlnovou délkou 1315 nm a šířkou spektrálního pásma 20 pm jsme tento impuls zesílili v soustavě dvou jódových zesilovačů na energii 30 J a časovou délkou 2 ns. Jódové zesilovače s pásmem zesílení 20 pm o celkové délce aktivního prostředí 7 m pracovaly v režimu dvouprůchodového předzesilovače a jednoprůchodového výkonového zesilovače.
Pro hybridní lasery jsme vyvinuli soustavu automatické prostorové a spektrální stabilizace svazku oscilátoru. Přesnost stability vlnové délky dosahovala 1 pm. Bez této stabilizace by nedošlo k zesílení svazku v jódových laserových zesilovačích s pásmem zesílení 20 pm. Pro srovnání, průměr atomu vodíku (H) je kolem 46 pm a délka vodíkové molekuly (H2) je 74 pm.

Převedení energie jódového laseru do femtosekundového impulsu pevnolátkového laseru

Laserovým svazkem jódového laseru lze čerpat i aktivní prostředí zesilovačů jiného laseru. Vysokou optickou energii jódového laseru by bylo zvláště výhodné převést do femtosekundového impulsu, který by tak byl zesílen na špičkový výkon vyšší než 100 TW a po fokusaci na terč dosáhl špičkovou intenzitu 1000 PW/cm2. . K procesu konverze může dojít při zesílení impulsů pevnolátkového Ti:safírového laseru, např. s vlnovou délkou 800 nm, v řadě pevnolátkových parametrických zesilovačů naladěných na jejich čerpací svazek pocházející z jódového laseru s využitím techniky parametrického zesilování silně frekvenčně modulovaných laserových impulsů (optical parametric chirped pulse amplification).

Vývoj laserové diagnostiky

Úpravou běžně dostupného optického spektrometru, který pracuje se sadou zaměnitelných klínovitých úzkopásmových plošných optických filtrů, se nám podařilo sestavit dvoudimenzionálně zobrazující spektrograf. Přesnost jeho plošného rozlišení dosahuje několika mikrometrů a spektrální přesnost závisí na spektrálních vlastnostech použitých optických filtrů. Spektrograf je vhodný k přesnému měření disperzí pozice, úhlu šíření nebo divergence femtosekundového laserového svazku a ke stanovení parametrů disperzních optických soustav.

Sondovací svazek femtosekundových impulsů

Mezi připravované speciální měřící přístroje, které umožní zvýšit časové rozlišení vývoje interakcí v plazmatu vytvořeného jediným impulsem vysokovýkonového jódového laseru, patří synchronizační jednotka pro sondování plazmatu svazkem femtosekundových impulsů Ti:safírového laseru, a to s opakovací frekvencí 80 MHz.