Ultrarövid lézerimpulzusok kölcsönhatása dielektrikumközegekkel

Abstract

Az egyik újonnan kialakult kutatási terület a lézerimpulzusok energiája növekedésének köszönhető. A szilárdtestlézer-technológia továbbfejlesztésében kulcsszerepet játszik a lézerrendszerekben található optikai elemek roncsolási küszöbének tanulmányozása és növelése. Az impulzusenergia skálázásához és az ilyen lézerek megfelelő méretezéséhez egyre nagyobb optikai apertúrák váltak szükségessé azért, hogy a megnövelt teljesítményt is jól tűrjék az egyes tükrök, nyalábosztók, erősítőkristályok, rácsok stb. Az optikai elemek méretének növelésével erősen nemlineárisan növekszik az előállítási költség, így ha sikerül nagy roncsolási küszöbű komponenseket előállítani, azzal a teljes lézerrendszer összköltségét drasztikusan csökkenteni lehet azáltal, hogy nem szükséges nagy apertúrájú nyalábok használata. A dolgozat egyik témája így ebből a szempontból kapcsolódik a nagy intenzitású fény-anyag kölcsönhatás területéhez. Különböző optikai elemek lézeres roncsolási küszöbét vizsgáltam egyidejűleg több szempontból. A tanulmány készítésekor fellelhető irodalomban hiányoztak az egyszerre több tükörjellemzőt magukba foglaló cikkek a látható/közeli infravörös tartományban működő femtoszekundumos impulzushosszúságú tartományban, így szisztematikus vizsgálatokat végeztem erre vonatkozóan. A kísérleteim során a valós használatot jól közelítő körülmények között mértem abszolút roncsolási küszöböket, egy olyan módszerrel amely egy több optika összehasonlításához alkalmas gyors eljárás is egyben. A német ipari együttműködésünknek köszönhetően (Layertec GmbH) nagyszámú mintadarabon végezhettem kísérletet. Ezen tükrök egy része kísérleti darab volt, részben pedig valós, általuk forgalmazott tükröket kaptam. Közös bennük, hogy mindegyik darabot femtoszekundumos alkalmazáshoz tervezték és állították elő. Összefüggéseket tudtam feltárni a gyártástechnológia, a rétegszám, a tükör anyaga, a rétegeken belüli tervezett maximális térerősség, a reflektivitás, a csoportkésleltetés-diszperzió és a roncsolási küszöb között. Ezen szempontokat együttesen figyelembe véve értékeltem ki a mérési eredményeket. A méréseket 1 kHz-es ismétlési frekvenciával végeztem 42 fs-os impulzusokkal 800 nm körüli hullámhosszon.