Статьи

Лазеры

• Ti:sapphire laser synchronised with femtosecond Yb pump laser via nonlinear pulse coupling in Ti:sapphire active medium

Katyusha
Многоканальный комбинированный лазер Katyusha имеет три синхронизированных канала фемтосекундного излучения с различными длинами волн.
Длина волны	1050 / 525 / 700-1000 нм
Средняя мощность	1000 мВт / 500 мВт / 1500 мВт
Длительность импульса	200 / 200 / 100 фс
Частота повторения	80 МГц
Джиттер между каналами	<1 фс
N.V. Didenko, A. V. Konyashchenko, D. A. Konyashchenko, P. V. Kostryukov, I. I. Kuritsyn, A. P. Lutsenko, A. O. Mavritskiy
A laser system utilising the method of synchronous pumping of a Ti : sapphire laser by a high-power femtosecond Yb³⁺-doped laser is described. The pulse repetition rate of the Ti : sapphire laser is successfully locked to the repetition rate of the Yb laser for more than 6 hours without the use of any additional electronics. The measured timing jitter is shown to be less than 1 fs. A simple qualitative model addressing the synchronisation mechanism utilising the cross-phase modulation of oscillation and pump pulses within a Ti : sapphire active medium is proposed. Output parameters of the Ti : sapphire laser as functions of its cavity length are discussed in terms of this model. A laser system utilising the method of synchronous pumping of a Ti : sapphire laser by a high-power femtosecond Yb³⁺-doped laser is described. The pulse repetition rate of the Ti : sapphire laser is successfully locked to the repetition rate of the Yb laser for more than 6 hours without the use of any additional electronics. The measured timing jitter is shown to be less than 1 fs. A simple qualitative model addressing the synchronisation mechanism utilising the cross-phase modulation of oscillation and pump pulses within a Ti : sapphire active medium is proposed. Output parameters of the Ti : sapphire laser as functions of its cavity length are discussed in terms of this model.
Keywords: synchronous pumping, femtosecond pumping, Ti:sapphire laser, cross-phase modulation.
http://iopscience.iop.org/article/10.1070/QEL16246/meta
• Femtosecond Er3+ fiber laser for application in an optical clock

EFO-COMB
2 в 1: Фемтосекундный волоконный лазер с синхронизацией мод на основе Er волокна с четырьмя волоконными выходами, волоконный усилитель для генерации суперконтинуума, f-2f интерферометр.
Спектральный диапазон	520-2200 нм
Частотный интервал (Frep)	125 МГц
Диапазон перестройки частоты отстройки (Fceo)	>125 МГц
Стабильность привязки	5*10^-13 на 1 сек
M. A. Gubin, A. N. Kireev, A. V. Tausenev, A. V. Konyashchenko, P. G. Kryukov, D. A. Tyurikov, A. S. Shelkovikov The main elements needed for the realization of a compact femtosecond methane optical clock are developed and studied. A femtosecond laser system on an Er3+ fiber (λ = 1.55 μm) contains an oscillator, an amplifier, and a fiber with a relatively high nonlinearity in which the supercontinuum radiation is generated in the range 1–2 μm. In the supercontinuum spectrum, the fragments separated by an interval that is close to the methane-optical reference frequency (λ = 3.39 μm) exhibit an increase in intensity. The supercontinuum radiation is converted into the difference frequency in a nonlinear crystal to the range of the methane-reference frequency (λ = 3.3–3.5 μm), so that the frequency components of the transformed spectrum have sufficient intensities for the subsequent frequency-phase stabilization with respect to the methane reference. A system that stabilizes the pulse repetition rate of the femtosecond Er3+laser is also employed. Thus, the repetition rate of the ultrashort pulses of the femtosecond fiber laser is locked to the methane reference. The pulse repetition rate is compared with the standard second. Thus, the scheme of an optical clock is realized.
https://link.springer.com/article/10.1134/S1054660X07110023
• Efficient source of femtosecond pulses and its use for broadband supercontinuum generation

EFOA-UB
Импульсный лазерный источник широкого спектра с волоконным выходом, имеющий компактные размеры, простой в обращении, не требующий настройки.
Ширина перекрываемого спектра	1100-2000 нм
Средняя выходная мощность	>150 мВатт
Частота повторения	50...70 МГц
Anton V. Tausenev, P. G. Kryukov, M. M. Bubnov, M. E. Likhachev, E. Yu. Romanova, M. V. Yashkov, V. F. Khopin and M. Yu. Salganskii A femtosecond Er3+-doped fibre laser system is developed and studied. The system contains a master oscillator operating in the pulse stretching regime, an amplifier of chirped pulses, and a device for pulse compression. The laser emits 1.55-μm, 100-fs, 90-mW pulses with a pulse repetition rate of 25 MHz. The setup was used for supercontinuum generation in an optical fibre heavily doped with GeO2. The width of the generated supercontinuum was close to an octave.
http://iopscience.iop.org/article/10.1070/QE2005v035n07ABEH006586
• Self-mode-locking in erbium-doped fibre lasers with saturable polymer film absorbers containing single-wall carbon nanotubes synthesised by the arc discharge method

EFO
Фемтосекундные лазеры на эрбиевых волокнах с синхронизацией мод. Включают модели как с простыми осцилляторами, так и модели с одним или несколькими дополнительными предусилителями.
Длина волны	1560±10 нм
Длительность импульса	от 50 фс до 5 пс
Средняя мощность	от 10 мВт до 5 Вт
Частота повторения	25...80 МГц (фикс.)
Anton V. Tausenev, Elena D. Obraztsova, A. S. Lobach, A. I. Chernov, Vitalii I. Konov, Aleksandr V. Konyashchenko, P. G. Kryukov and Evgenii M Dianov We studied the ring and linear schemes of erbium-doped fibre lasers in which passive mode locking was achieved with the help of saturable absorbers made of high-optical quality films based on cellulose derivatives with dispersed single-wall carbon nanotubes. The films were prepared by the original method with the use of nanotubes synthesised by the arc discharge method. The films exhibit nonlinear absorption at a wavelength of 1.5 μm. Pulses in the form of optical solitons of duration 1.17 ps at a avelength of 1.56 μm were generated in the ring scheme of the erbium laser. The average output power was 1.1 mW at a pulse repetition rate of 20.5 MHz upon pumping by the 980-nm, 25-mW radiation from a laser diode. The pulse duration in the linear scheme was reduced to 466 fs for the output power up to 4 mW and a pulse repetition rate of 28.5 MHz. The specific feature of these lasers is a low pump threshold in the regime of generation of ultrashort pulses.
http://iopscience.iop.org/article/10.1070/QE2007v037n03ABEH013520
• Fabrication of superconducting nanowire single-photon detectors by nonlinear femtosecond optical lithography

TEMA
Твердотельный иттербиевый лазер, высокая средняя мощность излучения на 1 мкм при достаточно короткой длительности импульса.
Длина волны	1050 нм
Длительность импульса	70...150 фс
Средняя мощность	12 Вт
Частота повторения	80 МГц
N. V. Minaev, M. A. Tarkhov, D. S. Dudova, P. S. Timashev, B. N. Chichkov and V. N. Bagratashvili This paper describes a new approach to the fabrication of superconducting nanowire single-photon detectors from ultrathin NbN films on SiO₂ substrates. The technology is based on nonlinear femtosecond optical lithography and includes direct formation of the sensitive element of the detector (the meander) through femtosecond laser exposure of the polymethyl methacrylate resist at a wavelength of 525 nm and subsequent removal of NbN using plasma-chemical etching. The nonlinear femtosecond optical lithography method allows the formation of planar structures with a spatial resolution of ~50 nm. These structures were used to fabricate single-photon superconducting detectors with quantum efficiency no worse than 8% at a wavelength of 1310 nm and dark count rate of 10 s⁻¹ at liquid helium temperature. Keywords: optical lithography, nanostructures, single-photon detector, femtosecond lithography
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1612-202X/aa8bd1/meta
• Highly effective 525 nm femtosecond laser crosslinking of collagen and strengthening of a human donor cornea

TEMA
Твердотельный иттербиевый лазер, высокая средняя мощность излучения на 1 мкм при достаточно короткой длительности импульса.
Длина волны	1050 нм
Длительность импульса	70...150 фс
Средняя мощность	12 Вт
Частота повторения	80 МГц
B.S. Shavkuta, M.Y. Gerasimov, N.V. Minaev, D.S. Kuznetsova, V.V. Dudenkova, I.A. Mushkova, B.E. Malyugin, S.L. Kotova, P.S. Timashev, S.V. Kostenev
A two-photon laser femtosecond crosslinking process at the wavelength of 525 nm was studied in a human donor cornea in the presence of riboflavin using two-photon optical microscopy and nanoindentation. It was shown that such an approach results in efficient crosslinking of the corneal collagen and a significant (three-fold) increase in the Young's modulus of the corneal structure. Application of a femtosecond laser with the wavelength of 525 nm allows a drastic enhancement of efficiency in the presence of riboflavin on human corneas and a 50-fold reduction of the laser treatment duration in comparison with the use of a femtosecond laser with the wavelength of 760 nm. We relate this effect to a significant growth in the coefficient of two-photon absorption due to the laser wavelength falling within the edge of the photoinitiator (riboflavin) absorption band. Our studies on a donor human cornea demonstrate the good potential for the clinical application of a femtosecond laser with the wavelength of 525 nm for increasing the cornea rigidity using the two-photon laser femtosecond crosslinking technique. Keywords: 525 nm femtosecond laser, human cornea, two-photon collagen crosslinking, keratoconus, riboflavin, micromechanical properties
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1612-202X/aa963b/meta

Усилители

• Прототип атомного зонда с лазерным испарением

TETA
Фемтосекундная лазерная твердотельная система на иттербиевом кристалле. Предназначена для промышленного применения в области микрообработки материалов, но может с успехом использоваться и для решения ряда научных задач.
Средняя мощность	до 50 Вт
Длина волны	1035 нм
Энергия в импульсе	>2 мДж
Частота повторения	до 1 МГц
Длительность импульса	<180 фс
С. В. Рогожкин, А. А. Алеев, А. А. Лукьянчук, А. С. Шутов, О. А. Разницын, С. Е. Кириллов Представлены результаты разработки, создания и испытания прототипа атомного зонда с фемтосекундным лазерным испарением и позиционно-чувствительным микроканальным детектором с линиями задержки для томографического (3D) анализа химического состава материалов. В основе метода атомно-зондовой томографии лежит принцип поатомной “разборки” материалов и проекционного увеличения, использовавшегося ранее в полевой автоионной микроскопии, а также времяпролетная масс-спектрометрия, примененная к каждому испаренному иону. На примере исследования вольфрама продемонстрированы возможности прототипа: разрешение по массе, пространственное разрешение и эффективность сбора данных.
https://elibrary.ru/item.asp?id=29385314

Диагностика

Компоненты

• Efficient amplification of a femtosecond Ti:sapphire laser with a ring regenerative amplifier

OG-B/F
Селектор импульсов с фиксированной длительностью окна пропускания применяется для выделения одиночных импульсов из цуга фемтосекундных импульсов, а также для целей инжекции и эжекции при конструировании усилительных систем, улучшения их контраста.
Возможный диапазон рабочих длин волн	200...2700 нм
Выходная частота следования	до 1 МГц
Время нарастания	от 700 пс
Чистая апертура	до 20 мм
Контраст	>1500:1
Wei Zhang, Hao Teng, Zhaohua Wang, Zhongwei Shen, and Zhiyi Wei, "Efficient amplification of a femtosecond Ti:sapphire laser with a ring regenerative amplifier," Appl. Opt. 52, 1517-1522 (2013).
A high-stability and high-efficiency ring Ti:sapphire regenerative amplifier is demonstrated based on a double-gating pulse picker at a repetition rate of 1 kHz. Pulse energy up to 5.7 mJ is obtained using a pump energy of 20.0 mJ at 527 nm, corresponding to a relatively high slope efficiency of 30.3%. After a grating compressor, the laser pulse is compressed to 37.2 fs with an energy of 4.1 mJ. The beam quality factors M2 are 1.4 and 1.3 in tangential and sagittal directions, respectively. The measured root mean square energy stability is better than 0.31% over an 11 h period.
https://doi.org/10.1364/AO.52.001517