شبيه‌سازي رفتار عدسي كر در نوسانگر ليزر تيتانيوم سفاير با كاواك متقارن يا غيرمتقارن

Simulation of Kerr Lens Behavior in a Ti:Sapphire Oscillator with Symmetric and Asymmetric Resenator

ليزرهاي فمتوثانيه از پركاربردترين ليزرهاي فوق كوتاه مي‌باشند. نوسانگر فمتوثانيه اولين گام براي توليد پالس‌هاي فمتوثانيه پرتوان مي باشد. در اين مقاله ابتدا با شبيه سازي انتشار باريكه ليزر در نوسانگر خطي تيتانيوم سفاير در ساختار متقارن و نامتقارن بدون درنظرگرفتن اثر عدسي كر در محيط بهره، نقاط پايدار عملكرد ليزر را به دست مي‌آوريم. سپس براي قفل‌شدگي مدي با عدسي كر موقعيتي كه آستيگماتيسم باريكه را خنثي مي كند، به دست مي آوريم . در اين شبيه‌سازي از روش تقسيم گام‌به‌گام براي پيداكردن تغييرات شدت باريكه درون بلور و از روش پرتابي براي محاسبه اندازه قطر لكه بر روي آيينه استفاده مي شود. تاثير طول كاواك بر روي مشخصات پرتو در داخل، بدون درنظرگرفتن اثر عدسي كر، شبيه‌سازي مي شود، در ادامه با استفاده از نواحي عملكرد پايدار ليزر در اين حالت و با درنظرگرفتن عدسي كر، تاثير مكان محيط بهره بر روي انتشار پرتو مورد ارزيابي قرار مي گيرد. در انتها نيز با توجه به نتايج شبيه سازي شرايط مختلف جهت دست يابي به قفل‌شدگي مدي در حالت هاي روزنه سخت و نرم بررسي مي گردد.

Femtosecond pulse lasers are one of the most widely used lasers. Femtosecond oscillator is first step to generate powerful femtosecond pulses. In this work, the laser beam propagation in an oscillator in symmetric and asymmetric designs without Kerr lens effect inside a Ti:Sa medium was simulated and the cavity stable operation conditions have been obtained. Then, Kerr lens modelocking behavior is simulated and the situation compensating the beam astigmatism is achieved. Split-step method has been used to obtain the beam intensity change in the Ti:Sa rod and shooting method has been utilized to calculate the beam spot size on the first cavity mirror. Assuming no Kerr lens effect, influence of the cavity length changes in laser beam characteristics is investigated and considering the Kerr lens effect in the laser rod, influence of the rod position in the beam characteristics and beam propagation is simulated. Finally, by considering the simulations results, conditions to achieve soft or hard aperture modelocking are discussed.