نود أن نشكر الأستاذ فيرينك كراوس للمناقشات ونجد التويجري على دعمها لوضع اللمسات الأخيرة على المخطوطة. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مركز تطبيقات الليزر المتقدمة (كالا).

<ol>
	<li>Fattahi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Third-generation+femtosecond+technology.">Third-generation femtosecond technology.</a> Optica. 1 (1), 45-63 (2014).</li><li>Hentschel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attosecond+metrology.">Attosecond metrology.</a> Nature. 414 (6863), 509-513 (2001).</li><li>Cavalieri, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intense+1.5-cycle+near+infrared+laser+waveforms+and+their+use+for+the+generation+of+ultra-broadband+soft-x-ray+harmonic+continua.">Intense 1.5-cycle near infrared laser waveforms and their use for the generation of ultra-broadband soft-x-ray harmonic continua.</a> New J Phys. 9 (7), 242 (2007).</li><li>Schweinberger, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Waveform-controlled+near-single-cycle+milli-joule+laser+pulses+generate+sub-10+nm+extreme+ultraviolet+continua.">Waveform-controlled near-single-cycle milli-joule laser pulses generate sub-10 nm extreme ultraviolet continua.</a> Opt Lett. 37, 3573-3575 (2012).</li><li>Buck, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+observation+of+laser-driven+electron+acceleration.">Real-time observation of laser-driven electron acceleration.</a> Nature Phys. 7 (7), 543-548 (2011).</li><li>Zhong, H., Karpowicz, N., Zhang, X. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+emission+profile+from+laser-induced+air+plasma.">Terahertz emission profile from laser-induced air plasma.</a> Appl Phys Lett. 88 (26), 261103 (2006).</li><li>Herrmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+sub-three-cycle,+16+TW+light+pulses+by+using+noncollinear+optical+parametric+chirped-pulse+amplification.">Generation of sub-three-cycle, 16 TW light pulses by using noncollinear optical parametric chirped-pulse amplification.</a> Opt Lett. 34 (16), 2459-2461 (2009).</li><li>Adachi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=1.5+mJ,+6.4+fs+parametric+chirped-pulse+amplification+system+at+1+kHz.">1.5 mJ, 6.4 fs parametric chirped-pulse amplification system at 1 kHz.</a> Opt Lett. 32 (17), 2487-2489 (2007).</li><li>Adachi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-fs,+multi-mJ,+CEP-locked+parametric+chirped-pulse+amplifier+pumped+by+a+450-nm+source+at+1+kHz.">5-fs, multi-mJ, CEP-locked parametric chirped-pulse amplifier pumped by a 450-nm source at 1 kHz.</a> Opt express. 16 (19), 14341-14352 (2008).</li><li>Yin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-efficiency+optical+parametric+chirped-pulse+amplifier+in+BiB3O6+for+generation+of+3+mJ,+two-cycle,+carrier-envelope-phase-stable+pulses+at+1.7+&#181;m.">High-efficiency optical parametric chirped-pulse amplifier in BiB3O6 for generation of 3 mJ, two-cycle, carrier-envelope-phase-stable pulses at 1.7 &#181;m.</a> Opt Lett. 41 (6), 1142-1145 (2016).</li><li>Deng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carrier-envelope-phase-stable,+1.2+mJ,+1.5+cycle+laser+pulses+at+2.1+&#181;m.">Carrier-envelope-phase-stable, 1.2 mJ, 1.5 cycle laser pulses at 2.1 &#181;m.</a> Opt Lett. 37 (23), 4973-4975 (2012).</li><li>Rothhardt, J., Demmler, S., H&#228;drich, S., Limpert, J., T&#252;nnermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Octave-spanning+OPCPA+system+delivering+CEP-stable+few-cycle+pulses+and+22+W+of+average+power+at+1+MHz+repetition+rate.">Octave-spanning OPCPA system delivering CEP-stable few-cycle pulses and 22 W of average power at 1 MHz repetition rate.</a> Opt express. 20 (10), 10870-10878 (2012).</li><li>Heckl, O. H., Nolte, S., Schrempel, F., Dausinger, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultrafast Thin-Disk Lasers.Ultrashort Pulse Laser Technology. 195, 93-115 (2016).</li><li>Zapata, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryogenic+Yb:YAG+composite-thin-disk+for+high+energy+and+average+power+amplifiers.">Cryogenic Yb:YAG composite-thin-disk for high energy and average power amplifiers.</a> Opt. Lett. 40 (11), 2610-2613 (2015).</li><li>Schulz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yb:YAG+Innoslab+amplifier:+efficient+high+repetition+rate+subpicosecond+pumping+system+for+optical+parametric+chirped+pulse+amplification.">Yb:YAG Innoslab amplifier: efficient high repetition rate subpicosecond pumping system for optical parametric chirped pulse amplification.</a> Opt Lett. 36 (13), 2456-2458 (2011).</li><li>Roeser, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millijoule+pulse+energy+high+repetition+rate+femtosecond+fiber+chirped-pulse+amplification+system.">Millijoule pulse energy high repetition rate femtosecond fiber chirped-pulse amplification system.</a> Opt Lett. 32 (24), 3495-3497 (2007).</li><li>Russbueldt, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=400+W+Yb:YAG+Innoslab+fs-amplifier.">400 W Yb:YAG Innoslab fs-amplifier.</a> Opt Express. 17 (15), 12230-12245 (2009).</li><li>Baumgarten, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=0.5+kHz+repetition+rate+picosecond+laser.">0.5 kHz repetition rate picosecond laser.</a> Opt Lett. 41 (14), 3339-3342 (2016).</li><li>Klingebiel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=220mJ,+1+kHz+Picosecond+Regenerative+Thin-Disk+Amplifier.">220mJ, 1 kHz Picosecond Regenerative Thin-Disk Amplifier.</a> , (2015).</li><li>Nubbemeyer, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=1+kW,+200+mJ+picosecond+thin-disk+laser+system.">1 kW, 200 mJ picosecond thin-disk laser system.</a> Opt Lett. 42 (7), 1381-1384 (2017).</li><li>Fattahi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-power,+1-ps,+all-Yb:YAG+thin-disk+regenerative+amplifier.">High-power, 1-ps, all-Yb:YAG thin-disk regenerative amplifier.</a> Opt Lett. 41 (6), 1126-1129 (2016).</li><li>Brons, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+scaling+of+Kerr-lens+mode-locked+thin-disk+oscillators.">Energy scaling of Kerr-lens mode-locked thin-disk oscillators.</a> Opt Lett. 39 (22), 6442-6445 (2014).</li><li>Trebino, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+ultrashort+laser+pulses+in+the+time-frequency+domain+using+frequency-resolved+optical+gating.">Measuring ultrashort laser pulses in the time-frequency domain using frequency-resolved optical gating.</a> Rev Sci Instrum. 68 (9), 3277-3295 (1997).</li><li>Arisholm, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+numerical+methods+for+simulating+second-order+nonlinear+interactions+in+birefringent+media.">General numerical methods for simulating second-order nonlinear interactions in birefringent media.</a> J Opt Soc Am B. 14 (10), 2543-2549 (1997).</li><li>Zhang, D. X., Kong, Y. F., Zhang, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+parametric+properties+of+532-nm-pumped+beta-barium-borate+near+the+infrared+absorption+edge.">Optical parametric properties of 532-nm-pumped beta-barium-borate near the infrared absorption edge.</a> Opt Commun. 184 (5), 485-491 (2000).</li><li>Kato, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature-tuned+90o+phase-matching+properties+of+LiB3O5.">Temperature-tuned 90o phase-matching properties of LiB3O5.</a> IEEE J Quant Electron. 30 (12), 2950-2952 (1994).</li><li>Fattahi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Third-generation femtosecond technology. , (2016).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

وتتحقق عملية بدوره مفتاح المذبذب من خلال إدارة الحرارة المثلى من مكونات مختلفة من الليزر. الناتج من مذبذب هو استنساخه على أساس يومي، مع عدم وجود حاجة لمحاذاة إضافية أو التحسين. وبالإضافة إلى ذلك، فإن نبض إلى نبض استقرار الطاقة والاستقرار المكاني توجيه ليزر البذور يفي بالشروط المسبقة لتحقيق عملية مستقرة من مكبر للصوت التجدد. ويمكن استخدام مصادر أخرى منخفضة الطاقة للبذور، مثل مضخمات الألياف، لبذور مكبر الصوت. في هذه الدراسة، تم استخدام 2 ميكروغرام يب: ياغ رقيقة القرص كلم مذبذب للمساعدة في التضخيم من مكبر للصوت التجدد عن طريق الحد من نمو المراحل غير الخطية المتراكمة، منذ يتم تخفيض العدد المطلوب من الرحلات المستديرة للحصول على طاقة أعلى المدخلات البذور . بالإضافة إلى ذلك، فإن طاقة البذور العليا تؤثر على عملية التضخيم وتقلل من تضييق المكاسب. عرض النطاق الطيفي المقاسة للنبض المضخمإس لمختلف الطاقات البذور في قوة مضخة ثابتة هو مبين في الشكل 5C . وينخفض ​​عرض النطاق الطيفي المضخم لطاقات البذور الأدنى بسبب تضييق الكسب. ل 10 طاقة البذور بيجاي، الليزر تعمل في مضاعفة الفترة، وليس من الممكن للوصول إلى عملية مستقرة، حتى من خلال زيادة عدد الرحلات المستديرة. بالإضافة إلى التحسين الدقيق من أنظمة التبريد وإمدادات الطاقة من الثنائيات، وتشغيل مكبر للصوت التجدد في التشبع يلعب دورا رئيسيا في تحقيق الاستقرار من مكبر للصوت. التوافقية الأساسية أو الثانية من الليزر يمكن استخدامها لضخ نظام أوبكبا. بالنسبة لمجموعة العون الذاتي، تمت مقارنة أداء لبو وبلورات ببو، حيث أنها توفر معامل عال غير خطى وعتبة الضرر، على الرغم من التمرير المكاني الكبير والفتحة المتاحة المحدودة في حالة ببو. كما معامل غير الخطية من ببو هو تقريبا ضعف ذلك من لبو، وبلورة أقصر هو سوففيكيس للوصول إلى حد التشبع لمجموعة المساعدة الذاتية ( الشكل 6A ). لذلك، ببو هو الخيار الأنسب، حيث أن المرحلة غير الخطية المتراكمة هي أصغر 28 . وتتميز فترات النبضة من نبضات ش بشكل تجريبي في كفاءة التحويل المختلفة. ولوحظ أن طيف مجموعات العینات الذاتیة یتوسع عند کفاءة التحویل المرتفعة وتظھر مرحلة طیفیة أعلی ( الشکل 6 ). لذلك، يتم اختيار الحالة B، مع كفاءة التحويل من 70٪، حيث ش والحزم الأساسية غير المحولة الحفاظ على نوعية ممتازة.

إن توليد نبضات ليزر عالية الطاقة وقليلة الدورة بمعدل تكرار مرتفع له أهمية كبيرة للمجالات التطبيقية مثل علم أتوسكوند 1 و 2 و 3 و 4 و فيزياء الحقل العالي 5 و 6 التي تستفيد بشكل مباشر من توافر هذه المصادر. يمثل OPCPA الطريق الأكثر واعدة لتحقيق الطاقات نبض عالية وعرض النطاق الترددي التضخيم الكبيرة التي تدعم في الوقت نفسه النبضات القليلة دورة 1. وحتى الآن، يسمح نظام أوبكبا بتضخيم النطاق العريض جدا، الذي يولد نبضات قليلة الدورة 7 و 8 و 9 و 10 . ومع ذلك، فإن التنفيذ المعدل لخطة نظام أوبكبا، الذي يستخدم نبضات المضخات القصيرة على مقياس البيكو ثانية،مما يجعل هذا النهج قابلا للتوسع في طاقات النبض الأعلى ومتوسط ​​القوى في نظام الدورة القليلة 1 ، 11 ، 12 . نظرا لكثافة المضخة العالية في نظام أوبكبا المضغوط قصير النبض، فإن الكسب العالي لتمرير واحد يسمح باستخدام بلورات رقيقة جدا لدعم عرض النطاق الترددي الضخم. وعلى الرغم من أن نظام أوبكبا المضغوط قصير النبض له مزايا عديدة، فإن إمكانية تحقيق هذا النهج تخضع لتوافر أشعة الليزر المصممة خصيصا لهذا الغرض. ومطلوب من هذه المضخات الليزر أن تقدم نبضات بيكو ثانية عالية الطاقة ذات نوعية شعاع محدودة قريبة الانعراج بمعدلات تكرار في خز إلى مهز 13 و 14 و 15 . إن إدخال أشعة الليزر المخدرة بالتيتربيوم في هندسات مختلفة، قادرة على تقديم نبضات ليزر بيكو ثانية مع طاقة عالية ومتوسط ​​قدرة مرتفع، على وشك تغيير الحالة الراهنة للمجال 1 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18 . يب: ياغ لديه الموصلية الحرارية جيدة وطويلة العمر العلوي للدولة، ويمكن ضخها من قبل ليزر الصمام الثنائي فعالة من حيث التكلفة. أداءها عند استخدامها في هندسة القرص رقيقة المعلقة نظرا لكفاءة التبريد من وسط كسب في وقت واحد على نطاق الذروة ومتوسط ​​الطاقة. وعلاوة على ذلك، يتم منع حدوث التركيز الذاتي داخل وسيط كسب خلال عملية التضخيم بسبب رفيعة من القرص رقيقة بالمقارنة مع غيرها من هندستها المتوسطة كسب، مما أدى إلى التشكيلات الزمنية والزمانية الممتازة للنبضات تضخيم. الجمع بين هذا المفهوم مع اتفاق السلام الشامل واعدة لتوليد البقول بيكو ثانية مع مئات مليجول من الطاقة ومئاتمن واط من متوسط ​​الطاقة 19 ، 20 . والهدف من هذا العمل هو إظهار مفتاح تحويل يب: ياغ مكبر للصوت التجدد القرص رقيقة مع الأداء اليومي المتميز كمصدر مناسب لضخ أوبكاس 21 . ولتحقيق هذا الهدف، توظف هذه الدراسة مذبذب القرص الصغير يب: ياغ 22 مع العديد من ميكرولز من طاقة النبض لبذور مكبر للصوت لتقليل المرحلة غير الخطية المتراكمة أثناء عملية التضخيم. ويوفر هذا البروتوكول وصفة لبناء وتشغيل نظام الليزر، الذي يرد وصفه في مكان آخر 21 . يتم عرض تفاصيل حول تنفيذ المكونات وبرامج التحكم، ووصف عملية محاذاة النظام.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Electrooptics&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fiber-Coupled Diode Laser Module</td><td>Dilas Diodenlaser GmbH</td><td>M1F8H12-940.5-500C-IS11.34</td><td></td></tr><tr><td>Fiber-Coupled Diode Laser Module</td><td>Laserline GmbH</td><td>LDM1000-500</td><td></td></tr><tr><td>Power Supply for Diode Laser</td><td>Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 15-100</td><td></td></tr><tr><td>Power Supply for Diode Laser</td><td>Delta Elektronika B.V.</td><td>SM 35-45</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker&#039;s Driver</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell&#039;s Driver</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker&#039;s Driver Power Supply</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell&#039;s Driver Power Supply</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>PCD8m7</td><td></td></tr><tr><td>Delay Generator PCI</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>BME_SG08p</td><td></td></tr><tr><td>Splitter Box</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Resonant Preamplifier</td><td>Bergmann Messger&amp;auml;te Entwicklung KG&amp;nbsp;</td><td>BME_P03</td><td></td></tr><tr><td>Pulse Picker&#039;s crystal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>12*12*20 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Pockels Cell&#039;s crystal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>12*12*20 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Optics&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk Head</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Fiber</td><td>Frank Optic Products GmbH</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Fiber Objective</td><td>Edmund Optics GmbH</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Faraday Isolator</td><td>Electro-Optics Technology, Inc</td><td>EOT.189.12231</td><td></td></tr><tr><td>Faraday Rotator</td><td>Electro-Optics Technology, Inc</td><td>EOT.189.22040</td><td></td></tr><tr><td>Stretcher&#039;s Grating 1</td><td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>60*40*10 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Stretcher&#039;s Grating 2</td><td>Horiba Jobin Yvon GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>350*190*50 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Compressor&#039;s Grating 1</td><td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>40*40*16 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Compressor&#039;s Grating 2</td><td>Plymouth Grating Laboratory, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>300*100*50 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>108060</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>108063</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966, S-04484</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (1030nm), curved</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (1030nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09965, S-05474</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (1030nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-09966, S-05474</td><td></td></tr><tr><td>Thin Film Polarizer (1030nm), 2&quot;</td><td>Layertec GmbH</td><td>103930</td><td></td></tr><tr><td>Waveplate L/2 (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106058</td><td>&amp;Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>Waveplate L/4 (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>106060</td><td>&amp;Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>AR Window (1030nm), wedge</td><td>Laseroptik GmbH</td><td>B-00183-01, S-00988</td><td>&amp;Oslash;=38mm</td></tr><tr><td>Output Coupler, 1&quot; (1030nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>PR = 88 %</td></tr><tr><td>High-dispersion Mirror (1030nm)</td><td>UltraFast Innovations GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>GDD = -3000 fs&amp;sup2;</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (1030nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (1030nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 2&quot; (1030nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 2&quot; (1030nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>129784</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Layertec GmbH</td><td>110924</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-0515</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), curved</td><td>Layertec GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 1&quot; (515nm), curved</td><td>Eksma Optics</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (515nm), flat, 0&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515-i0</td><td></td></tr><tr><td>HR Mirror, 2&quot; (515nm), flat, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-0515</td><td></td></tr><tr><td>Thin Film Polarizer (515nm), 2&quot;</td><td>Layertec GmbH</td><td>112544</td><td></td></tr><tr><td>Waveplate L/2 (515nm)</td><td>Layertec GmbH</td><td>112546</td><td>&amp;Oslash;=25mm</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (515nm), Plano-Convex</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Lens, 1&quot; (515nm), Plano-Concave</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Kerr Medium</td><td>Meller Optics, Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>Sapphire, 1mm</td></tr><tr><td>BBO Crystal</td><td>Castech Inc.</td><td>N/A, customized</td><td>7*7*1.5 mm&amp;sup3;</td></tr><tr><td>Harmonic Separator, 1&quot;, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>042-5135</td><td></td></tr><tr><td>Harmonic Separator, 2&quot;, 45&amp;deg;</td><td>Eksma Optics</td><td>045-5135</td><td></td></tr><tr><td>Silver Mirror, 1&quot;, flat</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>PF10-03-P01</td><td></td></tr><tr><td>Silver Mirror, 1&quot;, curved</td><td>Eksma Optics</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Absorptive Neutral Density</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>NE##A</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Reflective Neutral Density</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>ND##A</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Round Continuously Variable</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>NDC-50C-4M</td><td></td></tr><tr><td>Filter - Edgepass Filter (Longpass)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>FEL####</td><td>set</td></tr><tr><td>Filter - Edgepass Filter (Shortpass)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>FES####</td><td>set</td></tr><tr><td>Wedge</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>N/A, customized</td><td>set</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Optomechanics &amp;amp; Motion&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 1&quot; (small)</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S1M4-##-1&amp;rdquo;</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 1&quot; (large)</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S3-##</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 1&quot;</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>1&quot; adjustable&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 2&quot;</td><td>S. Maier GmbH</td><td>S4-##</td><td></td></tr><tr><td>Mirror Mount 2&quot;</td><td>TRUMPF Scientific Lasers&amp;nbsp;</td><td>2&quot; adjustable&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Mount 1&amp;rdquo;</td><td>S. Maier GmbH</td><td>D25</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Mount 1&amp;rdquo;</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>RSP1/M</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Mount 2&amp;rdquo;</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>RSP2/M</td><td></td></tr><tr><td>Precision Rotation Stage</td><td>Newport Corporation</td><td>M-UTR120</td><td></td></tr><tr><td>Four-Axis Diffraction Grating Mount</td><td>Newport Corporation</td><td>DGM-1</td><td></td></tr><tr><td>Translation Stage</td><td>OptoSigma Corporation</td><td>TADC-651SR25-M6</td><td></td></tr><tr><td>Pockels cell stage</td><td>Newport Corporation</td><td>9082-M</td><td></td></tr><tr><td>Pockels Cell Holder</td><td>Home-made</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>Picomotor Controller/Driver Kit</td><td>Newport Corporation</td><td>8742-12-KIT</td><td></td></tr><tr><td>Picomotor Piezo Linear Actuators</td><td>Newport Corporation</td><td>8301NF</td><td></td></tr><tr><td>Picomotor Rotation Mount</td><td>Newport Corporation</td><td>8401-M</td><td></td></tr><tr><td>Hand Control Pad</td><td>Newport Corporation</td><td>8758</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Light Analysis&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beam Profiling Camera</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>SP620</td><td></td></tr><tr><td>Beam Profiling Camera</td><td>DataRay Inc.</td><td>WCD-UCD23</td><td></td></tr><tr><td>Photodiodes (solw)</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>DET10A/M</td><td></td></tr><tr><td>Photodiodes (fast)</td><td>Alphalas GmbH</td><td>UPD-200-SP</td><td></td></tr><tr><td>Thin-disk Camera</td><td>Imaging Development Systems GmbH</td><td>UI-2220SE-M-GL</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Tektronix GmbH</td><td>DPO5204</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Teledyne LeCroy GmbH</td><td>SDA 760Zi-A</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Avantes</td><td>AvaSpec-ULS3648-USB2</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4C1769</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4C3762</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4D464</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics, Inc</td><td>HR4D466</td><td></td></tr><tr><td>Laser Thermal Power Sensor</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>L50(150)A-PF-35</td><td></td></tr><tr><td>Laser Thermal Power Sensor</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>FL500A</td><td></td></tr><tr><td>Laser Thermal Power Sensor</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>3A-P-V1</td><td></td></tr><tr><td>Power and Energy Meter</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>Vega</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Systems&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laser Beam Stabilization System</td><td>TEM-Messtechnik GmbH</td><td>Aligna</td><td></td></tr><tr><td>Laser M&amp;sup2; Measuring System</td><td>Ophir Optronics Solutions Ltd</td><td>M&amp;sup2;-200s</td><td></td></tr><tr><td>FROG</td><td>Home-made</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>XFROG</td><td>Home-made</td><td>N/A, customized</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Miscellaneous&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cooling Chiller</td><td>H.I.B Systemtechnik GmbH</td><td>6HE-000800-W-W-R23-2-DI</td><td></td></tr><tr><td>Cooling Chiller</td><td>Termotek GmbH</td><td>P201</td><td></td></tr><tr><td>Cooling Chiller</td><td>Termotek GmbH</td><td>P208</td><td></td></tr><tr><td>Laser Safety Goggles</td><td>Protect - Laserschutz GmbH</td><td>BGU 10-0165-G-20</td><td></td></tr><tr><td>Infra-red Viewer</td><td>FJW Optical Systems</td><td>84499A</td><td></td></tr><tr><td>Laser Viewing Card</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>VRC4</td><td></td></tr><tr><td>Laser Viewing Card</td><td>Thorlabs GmbH</td><td>VRC5</td><td></td></tr><tr><td>Laser Viewing Card</td><td>Laser Components GmbH</td><td>LDT-1064 BG</td><td></td></tr><tr><td>Flowmeter</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>DTK-1250G2C34P</td><td></td></tr><tr><td>Pressure Gauge</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>EN 837-1</td><td></td></tr><tr><td>Temperature Sensor</td><td>KOBOLD Messring GmbH</td><td>TDA-15H* ***P3M</td><td></td></tr><tr><td>WinLase Software</td><td>Dr. C. Horvath &amp;amp; Dr. F. Loesel</td><td>WinLase Version 2.1 pro.</td><td>Laser Cavity Software</td></tr></tbody></table>

20 mj, 1 ps yb:yag thin-disk regenerative amplifier

هذا هو تقرير عن 100 W، 20 ميجاهرتز، 1 بس يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت. و يب محلية الصنع: ياغ القرص رقيقة، كير العدسة وضع مؤمن مذبذب مع بدوره مفتاح الأداء والطاقة نبض مستوى ميكروجول يستخدم لبذور مكبر للصوت نبض مجدد النبض. يتم وضع مكبر للصوت في السكن محكم. ويعمل في درجة حرارة الغرفة ويعرض عملية مستقرة بمعدل تكرار 5 كيلوهرتز، مع استقرار نبض إلى نبض أقل من 1٪. من خلال استخدام 1.5 سم سميكة بيتا الباريوم بورات الكريستال، وتضاعف وتيرة انتاج الليزر إلى 515 نانومتر، مع متوسط ​​قوة 70 W، وهو ما يعادل كفاءة البصرية إلى البصرية من 70٪. هذا الأداء المتفوق يجعل النظام مصدر مضخة جذابة للمضخمات النبضية المشقوقة النبضية البصرية في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء ومتوسط ​​الأشعة تحت الحمراء. الجمع بين أداء بدوره مفتاح والاستقرار متفوقة من مكبر للصوت التجدد، ونظام يسهل توليد النطاق العريض، سيب مستقرةبذرة. توفير البذور ومضخة التضخيم نبض المعلمة البصري البصري (أوبكبا) من مصدر ليزر واحد يلغي الطلب من التزامن الزماني النشط بين هذه البقول. يقدم هذا العمل دليلا مفصلا لإعداد وتشغيل يب: ياغ مكبر للصوت القرص رقيقة التجدد، استنادا إلى تضخيم نبض الزنجي (كبا)، كمصدر مضخة لمضخم نبض شبيه بصري المعلمة.

<html> يسلم المذبذب 350 فس و 2 ميكروجرام و 25-W نبضات بمعدل تكرار 11 ميغاهيرتز مع استقرار نبض إلى نبضة بنسبة 1٪ (رمز) وتقلبات توتر الحزمة أقل من 0.6٪ على مدى ساعة واحدة من القياس ( الشكل 4 ). <img alt="الشكل 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig4.jpg" /> الشكل 4 : يب: ياغ القرص رقيقة، كير العدسة وضع مذبذب مؤمن. ( أ ) الطيف (الأحمر)، وملف الشدة الزمنية المسترجعة (الأزرق)، والملف المكاني (إنزيت) لنبضات المذبذب. ( ب ) قياس واسترجاع شغ-فروج الطيفي من مذبذب. تم تعديل هذا الرقم من فاتحي وآخرون. ، بإذن من المرجع 21 .&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. يتم تضخيم نبضات البذور في مكبر للصوت التجديدي إلى 125 W في حين يجري ضخها مع الصمام الثنائي اقتران الألياف سو في طول موجة من 940 نانومتر في 280 W، المقابلة للكفاءة البصرية إلى البصرية من 47٪. ويكون استقرار مكبر الصوت من النبضة إلى النبضة أقل من 1٪، ويظهر مكبر الصوت استقرارا ممتازا على المدى الطويل بعد 10 ساعات من التشغيل المتواصل. وللحزمة المضخمة صورة مكانية ممتازة مع M 2 من 1 (M 2 x = 1.08 و M 2 y = 1.07) ومظهر زمني ممتاز بعد الضغط إلى 1 بس (في فوهم) ( الشكل 5 ). <img alt="الشكل 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig5.jpg" /> الشكل 5 : توصيف مكبر للصوت التجدد<html> الناتج وتأثير تكسب الربح. ( أ ) استقرار متوسط ​​قدرة مكبر للصوت التجدد بعد 10 ساعات من التشغيل المتواصل. إنزيت: ( a-1 ) القدرة المعيارية لقيمتها المتوسطة في نافذة زمنية قدرها 0.5 h؛ ( a-2 ) صورة موجية لحزمة الإخراج للمكبر التجديدي. ( ب ) طيف خرج مكبر للصوت (أخضر) والشدة الزمنية المسترجعة (الزرقاء) لنبضات الليزر عند متوسط ​​قدرة 100 واط بعد ضاغط الحبل. ( ج ) طاقة البذور مقابل عرض النطاق الطيفي (فوهم) لمخرج مكبر الصوت والرحلات المطلوبة المطلوبة لنفس متوسط ​​قدرة الخرج عند 300 واط من قدرة المضخة. تم تعديل هذا الرقم من فاتحي وآخرون. ، بإذن من المرجع 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> هين-بادج = &quot;1&quot;&gt; تم تحليل مجموعة المساعدة الذاتية باستخدام الرمز سيسيفوس 25 . تم النظر في بلورات مختلفة مع المعلمات التالية: 1) من نوع I، 6 مليمترات الليثيوم سميكة (لبو)، مع زاوية مطابقة الطور من 13.7 درجة ومعامل غير الخطية من 0.819 مساء / V، و 2) و نوع I، ببو 3 ملم سميكة مع زاوية مطابقة الطور من 23.4 درجة ومعامل غير الخطية من 2 مساء / V 26 ، 27 . 1-بس، 20 ميغابايت البقول في 1،030 نانومتر وشدة الذروة من 100 غو / سم 2 اعتبرت مدخلات المحاكاة. وأظهرت نتائج المحاكاة أن أداء مكتب إدارة المشاريع كان متفوقا على أداء المكتب الإقليمي لبنك الشعب الصيني ( الشكل 6 ). <img alt="الشكل 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55717/55717fig6.jpg" /> الشكل 6 : الجيل التوافقي الثاني. ( أ ) محاكاة مجموعات المساعدة الذاتيةرجي للحصول على الكريستال 6 ملم سميكة لبو و 3 ملم سميكة ببو الكريستال. ( ب ) كفاءة مجموعة العون الذاتي التجريبية مقابل كثافة ذروة مضخة المدخلات في كريستال ببو بسمك 1.5 مم باستخدام 0.5 ميغا جول (أسود) و 20 ميغا جول (أخضر) من خرج مكبر الصوت. ( ج ) الكثافة الطيفية المسترجعة و ( د ) تأخر المجموعة في قياسات شفروج لمختلف كفاءات مجموعات المساعدة الذاتية المقابلة للنقاط A و B و C في (b). تم تعديل هذا الرقم من فاتحي وآخرون. ، مع إذن من المرجع 21 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55717/55717fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about 20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier at JoVE.com

20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier

بروتوكول لتشغيل عالية الطاقة، عالية الطاقة البصرية المعلمة نبض مضخم نبض المضخة على أساس يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت ويرد هنا.

20 مج، 1 بس يب: ياغ مكبر للصوت ريجينيراتيف ريسينيراتيف

This is a report on a 100 W, 20 mJ, 1 ps Yb:YAG thin-disk regenerative amplifier. A homemade Yb:YAG thin-disk, Kerr-lens mode-locked oscillator with ...

20-mj-1-ps-ybyag-thin-disk-regenerative-amplifier

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Power Distributions

SCIENTISTS IN ACTION

11.4K Views.  Ludwig Maximilian University of Munich.  بروتوكول لتشغيل عالية الطاقة، عالية الطاقة البصرية المعلمة نبض مضخم نبض المضخة على أساس يب: ياغ رقيقة القرص التجدد مكبر للصوت ويرد هنا. 

Video: 20 mJ, 1 ps Yb:YAG Thin-disk Regenerative Amplifier

Hyperpolarized Xenon for NMR and MRI Applications

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging (MRI) suffer from intrinsic low sensitivity because even strong external magnetic fields of ~10 T generate only a small detectable net-magnetization of the sample at room temperature 1. Hence, most NMR and MRI applications rely on the detection of molecules at relative high concentration (e.g., water for imaging of biological tissue) or require excessive acquisition times. This limits our ability to exploit the very useful molecular specificity of NMR signals for many biochemical and medical applications. However, novel approaches have emerged in the past few years: Manipulation of the detected spin species prior to detection inside the NMR/MRI magnet can dramatically increase the magnetization and therefore allows detection of molecules at much lower concentration 2.
Here, we present a method for polarization of a xenon gas mixture (2-5% Xe, 10% N2, He balance) in a compact setup with a ca. 16000-fold signal enhancement. Modern line-narrowed diode lasers allow efficient polarization 7 and immediate use of gas mixture even if the noble gas is not separated from the other components. The SEOP apparatus is explained and determination of the achieved spin polarization is demonstrated for performance control of the method.
The hyperpolarized gas can be used for void space imaging, including gas flow imaging or diffusion studies at the interfaces with other materials 8,9. Moreover, the Xe NMR signal is extremely sensitive to its molecular environment 6. This enables the option to use it as an NMR/MRI contrast agent when dissolved in aqueous solution with functionalized molecular hosts that temporarily trap the gas 10,11. Direct detection and high-sensitivity indirect detection of such constructs is demonstrated in both spectroscopic and imaging mode.

The production of hyperpolarized xenon by means of spin exchange optical pumping (SEOP) is described. This method yields a ~10000-fold enhancement of the nuclear spin polarization of Xe-129 and has applications in nuclear magnetic resonance spectroscopy and imaging. Examples of gas phase and solution state experiments are given.

Hyperpolarized زينون لNMR وتطبيقات التصوير بالرنين المغناطيسي

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging (MRI) suffer from intrinsic low sensitivity because even strong external magnetic fields of ~10 ...

Engineering

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

التدرج صدى الذاكرة الكم في الحارة بخار الذرية

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and Titanium Sapphire lasers as the workhorse laser of atomic physics labs1,2. Their versatility and prolific use throughout atomic physics in applications such as absorption spectroscopy and laser cooling1,2 makes it imperative for incoming students to gain a firm practical understanding of these lasers. This publication builds upon the seminal work by Wieman3, updating components, and providing a video tutorial. The setup, frequency locking and performance characterization of an ECDL will be described. Discussion of component selection and proper mounting of both diodes and gratings, the factors affecting mode selection within the cavity, proper alignment for optimal external feedback, optics setup for coarse and fine frequency sensitive measurements, a brief overview of laser locking techniques, and laser linewidth measurements are included.

This is an instructional paper to guide the construction and diagnostics of external cavity diode lasers (ECDLs), including component selection and optical alignment, as well as the basics of frequency reference spectroscopy and laser linewidth measurements for applications in the field of atomic physics.

البناء وتوصيف الخارجية تجويف ديود ليزر للفيزياء الذرية

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

حفز ستوكس وAntistokes رامان التشتت في Microspherical يهمس معرض الوضع الرنين

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs the anharmonicity of the ODT, in which the hotter atoms at the edge of the trap feel the anharmonic components of the trapping potential, while the colder atoms in the center of the trap feel the harmonic one. By modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components, we selectively excite the hotter atoms out of the trap while keeping the colder atoms in the trap, generating parametric cooling. This experimental protocol starts with a magneto-optical trap (MOT) that is loaded by a Zeeman slower. The precooled atoms in the MOT are then transferred to an ODT, and a bias magnetic field is applied to create an interacting Fermi gas. We then lower the trapping potential to prepare a cold Fermi gas near the degenerate temperature. After that, we sweep the magnetic field to the noninteracting regime of the Fermi gas, in which the parametric cooling can be manifested by modulating the intensity of the optical trapping beams. We find that the parametric cooling effect strongly depends on the modulation frequencies and amplitudes. With the optimized frequency and amplitude, we measure the dependence of the cloud energy on the modulation time. We observe that the cloud energy is changed in an anisotropic way, where the energy of the axial direction is significantly reduced by parametric driving. The cooling effect is limited to the axial direction because the dominant anharmonicity of the crossed-beam ODT is along the axial direction. Finally, we propose to extend this protocol for the trapping potentials of large anharmonicity in all directions, which provides a promising scheme for cooling quantum gases using external driving.

We present a parametric driving method to cool an ultracold Fermi gas in a crossed-beam optical dipole trap. This method selectively removes high-energy atoms from the trap by periodically modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components of the trapping potential.

التبريد والمحاصرين بصريا الشديدة البرودة فيرمي الغاز من قبل القيادة الدورية

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

عالية السرعة كونتينووسوافي برلين حفز نثر مطياف لتحليل المواد

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Infrared Degenerate Four-wave Mixing with Upconversion Detection for Quantitative Gas Sensing

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species in the ppm-to-single-percent range. The main purpose of the method is the spatially resolved detection of low-concentration species, which have no transitions in the visible or near-IR spectral range that could be used for detection. IR-DFWM is a nonintrusive method, which is a great advantage in combustion research, as inserting a probe into a flame can change it drastically. The IR-DFWM is combined with upconversion detection. This detection scheme uses sum-frequency generation to move the IR-DFWM signal from the mid-IR to the near-IR region, to take advantage of the superior noise characteristics of silicon-based detectors. This process also rejects most of the thermal background radiation. The focus of the protocol presented here is on the proper alignment of the IR-DFWM optics and on how to align an intracavity upconversion detection system.

Here, we present a protocol to perform sensitive, spatially resolved gas spectroscopy in the mid-infrared region, using degenerate four-wave mixing combined with upconversion detection.

الأشعة تحت الحمراء من أربع موجات منحط الاختلاط مع Upconversion للكشف عن كمية الغاز الاستشعار

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species ...

Low-cost Custom Fabrication and Mode-locked Operation of an All-normal-dispersion Femtosecond Fiber Laser for Multiphoton Microscopy

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped fiber laser is built completely using commercially available parts, including $8,000 in fiber optic and pump laser components, plus $4,800 in standard optical components and extra-cavity accessories. Researchers new to fiber optic device fabrication may also consider investing in basic fiber splicing and laser pulse characterization equipment (~$63,000). Important for optimal laser operation, methods to verify true versus apparent (partial or noise-like) mode-locked performance are presented. This system achieves 70 fs pulse duration with a center wavelength of approximately 1,070 nm and a pulse repetition rate of 31 MHz. This fiber laser exhibits the peak performance that may be obtained for an easily assembled fiber laser system, which makes this design ideal for research laboratories aiming to develop compact and portable fs laser technologies that enable new implementations of clinical multiphoton microscopy and fs surgery.

A method is presented to build a custom low-cost, mode-locked femtosecond fiber laser for potential applications in multiphoton microscopy, endoscopy, and photomedicine. This laser is built using commercially available parts and basic splicing techniques.

التصنيع المخصص المنخفض التكلفة والوضع-العملية المقفلة لليزر ألياف البصرية الطبيعي التشتت

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped ...

Rapid Repetition Rate Fluctuation Measurement of Soliton Crystals in a Microresonator

Temporal solitons have attracted great interest in the past decades for their behavior in a steady state, where the dispersion is balanced by the nonlinearity in a propagation Kerr medium. The development of dissipative Kerr solitons (DKSs) in high-Q microcavities drives a novel, compact, chip-scale soliton source. When DKSs serve as femtosecond pulses, the repetition rate fluctuation can be applied to ultrahigh precision metrology, high-speed optical sampling, and optical clocks, etc. In this paper, the rapid repetition rate fluctuation of soliton crystals (SCs), a special state of DKSs where particle-like solitons are tightly packed and fully occupy a resonator, is measured based on the well-known delayed self-heterodyne method. The SCs are generated using a thermal-controlled method. The pump is a frequency fixed laser with a linewidth of 100 Hz. The integral time in frequency fluctuation measurements is controlled by the length of the delay fiber. For a SC with a single vacancy, the repetition rate fluctuations are ~53.24 Hz within 10 &#181;s and ~509.32 Hz within 125 &#181;s, respectively.

Here, we present a protocol to generate soliton crystals in a butterfly-packaged micro-ring resonator using a thermal tuned method. Further, the repetition rate fluctuations of a soliton crystal with a single vacancy are measured using a delayed self-heterodyne method.

قياس تقلبات معدل التكرار السريع لبلورات سوليتون في ميكرورسوناتور

Temporal solitons have attracted great interest in the past decades for their behavior in a steady state, where the dispersion is balanced by the ...

Optimizing Brillouin Optical Time-Domain Analyzers Based on Gain Spectrum Engineering

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is superimposed with two symmetric Brillouin loss spectra (BLS). This leads to a complex engineered spectrum shape that is more resistant to the sensing system noise. Instead of only one pump and probe interaction as in the conventional BOTDA setup, three optical probe waves are exploited, with one probe located in the BGS and the other two symmetrically in the BLS. Due to the resistance and insensitivity of the engineered spectrum shape to the noise, the sensing performance is enhanced by 60% and the measurand resolution is doubled.

A protocol for Brillouin optical time-domain analyzers based on gain spectrum engineering is presented. Enhancements in the sensing performance, including sensing range and measurand resolution are achieved and the excess Brillouin intensity noise is studied. The protocol introduces a new way to enhance distributed Brillouin sensing performance.

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is ...