Deep-blue supercontinuum light sources based on tapered photonic crystal bres

摘要

Blå-forstærkede superkontinuum lyskilder baseret på taperede fotoniske krystal fibreDen ekstreme pulsforbredning i optiske fibre, superkontinuum generering, er anerkendt som et af de mest spektakulære fænomener i den ulineære fysik. Takket være den unikke kombination af en høj lysstyrke og spektre der spænder over mere end en optisk oktav, har moderne superkontinuum ”hvidlys” lasere fundet talrige anvendelser inden for bl.a. spektroskopi og mikroskopi.I dette arbejde udnytter vi den enorme designfrihed i fotoniske krystal fibre, bestående af en mikrostruktur af lufthuller, til at forme superkontinuum spektret. Konkret kan dynamikken bag superkontinuum generering styres ved at variere mikrostrukturen af lufthuller på langs af fiberen. Ved at gøre dette, demonstrerer vi superkontinuum generation i det kommercielt attraktive mørkeblå bølgelængdeområde under 400 nm fra en Yb laser. Vi indfører desuden begrebet gruppe-accelerations tilpasning, der gør det muligt, at øge lyseffekten i den blå spektrale kant ved at optimere fiberstrukturen. Til dette formål fabrikerede vi den første single-mode fotoniske krystal fiber med høj luftfyldningsfaktor til blå-forstærkede superkontinuum kilder.Forbredningsmekanismerne bag superkontinuum generering er meget følsomme over for støj, hvilket medfører store variationer fra puls til puls i superkontinuum kilder baseret på lange pulser. Dette er en klar begrænsning for adskillige potentielle anvendelser. Vi undersøger forskellige tilgange til at kvantificere den spektrale støj, samt til at sænke støjen ved at kontrollere forbredelsesmekanismerne. Konkret karakteriserer vi den spektrale støj med statistiske højereordens momenter, der giver indsigt i karakteren af støjen over hele den spektrale båndbredde. Vi gransker desuden mulighederne for at reducere den spektrale støj, ved at modulere pumpen med en svag puls. Dette gør i højere grad forbredelsen deterministisk fremfor drevet af modulations instabiliteter. Vi fokuserer specielt på det kommercielt relevante høj-effekts regime. Derudover undersøger vi, om den turbulente superkontinuum forbredning kan tømmes i fotoniske krystal fibre med longitudinalt varierende mikrostruktur.