| Popis: |
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. The nonlinear pulse broadening phenomenon of supercontinuum generation in optical fibres is appreciated as one of the most striking in nonlinear physics. Thanks to the unique combination of high brightness and octavespanning spectra, modern “white-light” supercontinuum lasers have found numerous applications in areas such as spectroscopy and microscopy. In this work, we exploit the tremendous design freedom in air hole structured photonic crystal fibres to shape the supercontinuum spectrum. Specifically, the supercontinuum dynamics can be controlled by clever engineering of fibres with longitudinally varying air hole structures. Here we demonstrate supercontinuum generation into the commercially attractive deep-blue spectral region below 400 nm from an Yb laser in such fibres. In particular, we introduce the concept of a group acceleration mismatch that allows us to enhance the amount of light in the deep-blue by optimising the fibre structure. To this end, we fabricate the first single-mode high air-fill fraction photonic crystal fibre for blue-extended supercontinuum sources. The mechanisms of supercontinuum broadening are highly sensitive to noise, and the inherent shot-to-shot variations in long-pulsed supercontinuum sources are a limiting factor for several applications. We investigate different approaches to quantify and lower the spectral noise. Specifically, we characterise the spectral noise in the framework of statistical higherorder moments, which provides insight into the nature of the noise across the spectrum. We further investigate the possibilities of reducing the spectral noise by modulating the pump with a weak seed, which makes the broadening dynamics increasingly deterministic rather than driven by noisy modulation instability. Particular attention is paid to the commercially relevant high power regime. Finally, we examine passive noise reduction in photonic crystal fibres with longitudinally varying air hole structures. |
