Numerical modeling of dispersive and nonlinear pulse distortions in a cr2+:znse regenerative amplifier

Cr2+:ZnSe kristali, oda sıcaklığında ve orta kızılaltı bölgesinde kısa darbe üretiminde ve darbe yükselteçlerinde kullanılan, birçok elverişli fiziksel özelliğe sahip bir katıhal kazanç ortamıdır. Bu kristal, geniş bir dalgaboyu aralığında kuvvetli uyarılı ışıma ara kesitine ve oda sıcaklığında neredeyse birim kuantum verimliliğine sahiptir. Ancak, Cr:ZnSe kristalinin yüksek değere sahip doğrusal olmayan kırınım katsayısı (n2=1.7x10-18 m2/W), kazanç ortamından geçmekte olan optik darbelerde faz bozulumuna sebep olmakta ve bu durum, bazı uygulamalar için dezavantaj yaratabilmektedir. Lazer darbe yükselteçlerinin tasarımında, darbeleri bozulmasına neden olan etkilerin hesaplanması, en uygun sıkıştırma yöntemini belirleyebilmek adına oldukça önemlidir. Bu çalışmada, sayısal modelleme yöntemleri kullanılarak, üretilen darbelerin rejeneratif yükselteç içerisinde ilerlerken sahip olduğu güç ve dispersiyona bağlı genişlemeleri incelenmiştir. Frantz-Nodvik denklemleri, faz modülasyonu ve darbe profil biçimini bozan etkiler dahil edilerek genelleştirilmiş ve Gauss profiline sahip bir darbe için sayısal hesaplamalarda kullanılmıştır. Sonuç olarak, Cr2+:ZnSe rejeneratif yükseltecileri için, darbe sıkıştırıcısının sahip olması gereken ideal dispersiyon miktarını ve darbenin yükselteçten çıkartılması için gerekli en uygun zamanı hesaplayan sayısal bir program geliştirilmiştir. Deneysel veriler kullanılarak, darbe yükseltecinin uyarılı ışınım kesiti ve darbenin sahip olduğu artı dispersiyon miktarı bu çalışmada geliştirilen program ile başarılı bir şekilde hesaplanmıştır. Sayısal program kullanılarak yapılan hesaplamalarda, Cr2+:ZnSe kazanç ortamı için en uygun uyarılı ışınım arakesit değeri 2.06x10-24 m2 olarak belirlenmiştir