Generování harmonických frekvencí svazku pikosekundového vysokovýkonového laseru
| Název práce v češtině: | Generování harmonických frekvencí svazku pikosekundového vysokovýkonového laseru |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Generation of harmonic frequencies of the high-power picosecond laser beam |
| Klíčová slova: | nelineární optika|harmonické frekvence|vysokovýkonový laser |
| Klíčová slova anglicky: | nonlinear optics|harmonic frequencies|high-power laser |
| Akademický rok vypsání: | 2022/2023 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO) |
| Vedoucí / školitel: | Ondřej Novák |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 16.05.2022 |
| Datum zadání: | 30.05.2022 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 17.10.2022 |
| Datum a čas obhajoby: | 14.09.2023 09:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 25.07.2023 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 25.07.2023 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 14.09.2023 |
| Oponenti: | doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Seznamte se s metodami generování harmonických frekvencí s důrazem na generování svazků v ultrafialové části spektra.
2. Proveďte rešerši generování harmonických frekvencí svazků pikosekundových laserových systémů s aktivními materiály dopovanými Yb a Nd ionty. 3. Proveďte srovnání dostupných krystalů pro generování harmonických frekvencí. Vyberte vhodné krystaly pro generování harmonických. 4. Experimentálně zrealizujte a charakterizujte systém pro generování harmonických frekvencí pikosekundových impulsů. Generujte alespoň jeden svazek v ultrafialové oblasti spektra. 5. Studujte vliv změny opakovací frekvence na generování svazků na harmonických frekvencích. 6. Získané výsledky, poznatky a zkušenosti shrňte do diplomové práce. |
| Seznam odborné literatury |
| 1. P. E. Powers, Fundamentals of Nonlinear Optics, CRC Press, 2011.
2. W. Koechner, Solid-State Laser Engineering, Springer, 2006. 3. V. G. Dmitriev, et al., Handbook of Nonlinear Optical Crystals, Springer, 1999. 4. K. Liu, et al., 20 W, 2 mJ, sub-ps, 258 nm all-solid-state deep-ultraviolet laser with up to 3 GW peak power, Opt. Express 28, 18360-18367 (2020). 5. J.-P. Negel, et al., Ultrafast thin-disk multipass laser amplifier delivering 1.4 kW (4.7 mJ, 1030 nm) average power converted to 820 W at 515 nm and 234 W at 343 nm, Opt. Express 23, 21064-21077 (2015) 6. H. Turcicova, New observations on DUV radiation at 257 nm and 206 nm produced by a picosecond diode pumped thin-disk laser, Opt. Express 27, 24286-24299 (2019) 7. O. Novák, et al., Status of the High Average Power Diode-Pumped Solid State Laser Development at HiLASE, Appl. Sci. 5(4), 637, (2015). 8. Články v časopisech Optics Letters, Optics Express, Applied Physics B, Journal of Optical Society of America B, IEEE Journal of Quantum Electronics a další. 9. SNLO software, http://www.as-photonics.com/snlo |
| Předběžná náplň práce |
| Pikosekundové lasery, které poskytují svazky s vysokým středním výkonem, nacházejí uplatnění v rozličných aplikacích, jakou je např. mikroobrábění. Opracování různých materiálů může vyžadovat použití svazků o různých vlnových délkách. Samotné vysokovýkonové pikosekundové laserové zdroje jsou ovšem dostupné v blízké infračervené oblasti (vlnová délka okolo 1 µm). Pro získání svazků o jiných vlnových délkách se používají metody nelineární optiky, konkrétně generování druhé harmonické frekvence a generování součtové frekvence. Takto jsou typicky získávány 2. až 5. harmonická frekvence.
Cílem je zrealizovat vysokovýkonný zdroj pikosekundových pulzů ve viditelné a ultrafialové oblasti. Harmonické frekvence budou generovány ze svazku o průměrném výkonu 100 W, vlnové délce 1030 nm, délce impulzu 1 ps, který je generován laserem založeném na tenkodiskovém aktivním prostředí z materiálu Yb:YAG. |