شبيه سازي قفل شدگي مدي به روش مدولاسيون فركانس در ليزر Nd:YLF و بررسي تاثير واكوكي بر پارامتر هاي ليزر

Simulation of Frequency Modulation Mode-locking in a Nd:YLF Laser and Investigation of Detuning Influence on the Laser Parameters

امروزه ليزرهاي فوق كوتاه در بسياري از بخش ها مورد استفاده قرار مي گيرند. تخريب لايه هاي نازك، توليد ساختارهاي سه بعدي، توليد امواج تراهرتز، انواع طيف سنجي نظير فروشكست القايي ليزر پالس فوق كوتاه و فروشكست القايي فيلامان، جراحي هاي مختلف پزشكي و كاربرد در فيزيك هسته اي فقط گوشه اي از موارد استفاده اين ليزرها مي باشند. در اين مقاله ابتدا پديده مدولاسيون فركانس بررسي مي شود و سپس قفل شدگي مدي فعال توسط مدولاسيون فركانس مورد بررسي نظري قرار داده مي شود. در واقع اين روش براي توليد پالس هاي فوق كوتاه با مدوله كردن تلفات كاواك و يا تغييرات فاز در يك رفت و برگشت درون كاواك است. اين كار با استفاده از مدولاتور آكوستواپتيكي و مدولاتور الكترواپتيكي انجام مي شود. همچنين شبيه سازي براي اين قفل شدگي مدي در ليزر Nd:YLF به روش خود سازگار انجام مي شود. در اين روش فرض مي شود كه شكل پالس، در يك رفت و برگشت درون مشدد، تغيير نمي كند و پالس گاوسي اوليه، گاوسي باقي خواهد ماند. پالس هايي كوتاه تر از 40 پيكوثانيه با انرژي 120نانوژول و نرخ تكرار 250 مگاهرتز از نوسانگر طراحي شده به دست آمدند.

Todays، ultrashort pulse lasers are employed in many branches of science and technology. Surface coating destruction، three dimensional micro or nano-structuring، terahertz wave generation and various spectroscopic techniques such as: ultrashort pulse laser induced breakdown spectroscopy، filament induced breakdown spectroscopy، and also different and several applications in nuclear physics are a portion of ultrashort pulse lasers utilizations. In this work، frequency modulation is firstly overviewed and then active mode-locking using the modulation is investigated in details. The modulation is in fact employed for ultrashort pulse generation by cavity loss modulation or phase changes modulation in a round trip. This can be done using an acousto-optical modulator or an electro-optical modulator. Later the mode-locking in a Nd:YLF laser cavity implementing self-consistent method is simulated. Ultrashort pulses shorter than 40ps with 120nJ energy and a rate of 250MHz are output of the designed oscillator.