Generation of 21-fs pulses from a Cr:LiSAF laser mode locked with a single-walled carbon nanotube saturable absorber

Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuları, geniş dalga boyu aralığında, yüksek soğurma satürasyonu, düşük satüre olamayan kayıplar, kısa sönüm süresi ve düşük maliyetli üretim teknikleri gibi birçok faydalı özelliğe sahiptir. Bu özellikler katı hal ve fiber lazerlerinin kip kilitlenmesinde tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuları, yarı iletken doyabilen soğurucu aynalara karşı uygun bir alternatif haline getirmiştir. Bu tezin asıl amacı tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuların çok kısa darbe üretme kapasitelerini test etmektir. İlk olarak, deneylerde kullanılan tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucuların karakterizasyonu yapılmıştır. Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun, Cr:LiSAF lazerinin çalıştığı dalga boyu olan 850 nm'deki soğurma miktarı yaklaşık %2 olarak ölçülmüştür. Pompa - sonda spektroskopisiyle tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun hızlı ve yavaş sönüm süreleri 0.4 ve 2.7 ps olarak ölçülmüştür. Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun doyma akısı ve tek geçiş modülasyon derinliği 45 μJ/cm2 and 0.3% olarak belirlenmiştir. Tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun kısa darbe üretme kapasitesini test etmek için geniş ışıma bandına sahip olduğundan femtosaniye darbe üretmeye imkan veren Cr:LiSAF lazeri seçilmiştir. Deneyler sırasında, Cr:LiSAF lazeri düşük maliyetli, düşük güçlü iki diyotla 660 nm'de 210 mW pompa gücüyle pompalanmış ve 875 nm civarında 9 mW güç üretmiştir. Deneyler sırasında elde edilen 21 fs süreli darbeler, tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucularla kip kilitlenmiş katı hal lazerlerinden direkt olarka üretilen darbeler arasında en kısa olanıdır. 0.18 nJ enerji ve 9 kW güce sahip darbelerin tekrarlama frekansı 47.9 MHz'dir. Üretilen vi darbelerin zaman – bant aralığı çarpımı 0.56'dır. Ayrıca tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucunun üretilen darbe süresi üzerinde bir sınırlamada bulunup bulunmadığını test etmek için Kerr odaklamalı kip kilitleme deneyleri de yapılmıştır. Bu deneyler, elde edilebilen darbe süresinin tek duvarlı karbon nanotüp doyabilen soğurucu tarafından sınırlanmadığını açıkça göstermiştir. Buna ek olarak, Cr:LiSAF lazerinin 850 nm'de sürekli dalga çalıştırılışı da detaylıca incelenmiştir. Deneylerde kullanılan çıkış aynalarının geçirgenlik değerlerinin ölçümleri yapılmıştır. Daha sonra farklı çıkış aynaları ile kurulan Cr:LiSAF lazerinin eşik pompa güçleri ve verim eğrileri lazer dalgaboyu rezonatör içi prizma kullanılıp 850 nm'ye ayarlanarak ölçülmüşür. Ölçülen bu değerler sürekli dalga Cr:LiSAF lazerinin eksiksiz deneysel karakterizasyonunu mümkün kılmıştır ve benzer lazer sistemlerinin kurulumu için yol gösterici olabilir.