Visoko občutljivo merjenje pikosekundnih laserskih sunkovŠušnjar, Peter (Avtor) Petkovšek, Rok (Mentor) Ultrakratki laserski sunkikarakterizacija sunkovspektralno razločena avtokorelacijafrekvenčno podvajanje svetlobeUltrakratki laserski sunki (UKS) so zaradi svojih unikatnih lastnosti – kratke dolžine le nekaj pikosekund ali manj ter visoke intenzitete, ki jo ta omogoča, izredno uporabno orodje za proučevanje in preoblikovanje materije. Za številne aplikacije je ključna informacija o časovni obliki UKS - tako ovojnice časovne intenzitete kot poteka faze elektromagnetnega vala. Hitrost spreminjanja obeh žal presega hitrost odziva najhitrejših optoelektronskih detektorjev. Zaradi tega so bile razvite številne metode za karakterizacijo UKS, ki posredno rekonstruirajo polno obliko UKS. Metoda spektralno razločene avtokorelacije (angl. Frequency-Resolved Optical Gating) ali na kratko FROG, je ena prvih, danes pa zaradi svoje praktičnosti in zanesljivosti tudi najbolj razširjena karakterizacijska metoda UKS. Le-ta iz eksperimentalnega približka spektrograma in s pomočjo rekonstrukcijskega algoritma izmeri kompletno obliko UKS (ovojnico in fazo nosilnega vala). Metoda FROG je bila razvita in kasneje v veliki večini uporabljane za karakterizacijo čim krajših UKS visokih energij in posledično čim višjih intenzitet. V tem delu smo razvili dve različici metode z občutno izboljšano občutljivostjo z namenom karakterizacije razmeroma daljših, pikosekundnih sunkov nizkih energij. Meritev spektrograma izvedemo preko nelinearne interakcije merjenega sunka in časovno zakasnjene replike, pri čemer detektiramo spektralno razločen nelinearni signal v odvisnosti od časovnega zamika. Kot nelinearni proces najnižjega, 2. reda, je za občutljive meritve najbolj primeren proces podvajanja optične frekvence. Za točno meritev mora biti izpolnjen pogoj faznega ujemanja med električnim poljem pri osnovni in dvojni optični frekvenci vzdolž celotnega spektra UKS, kar terja zelo tanke nelinearne kristale in posledično neučinkovit nelinearni proces. V okviru tega dela smo zato preizkusili tri alternativne geometrije frekvenčnega podvajanja UKS, ki zagotavljajo dovolj široko spektralno širino frekvenčno podvojene svetlobe ter hkrati izboljšajo učinkovitost nelinearnega procesa - dolg dvolomni kristal v kombinaciji z močnim fokusiranjem, skupek kristalov v postavitvi s kompenzacijo prostorskega razklona ter strukturiran kristal s kvazi faznim ujemanjem. Visoko občutljivost metode smo poleg optimizacije frekvenčnega podvajanja dosegli še z uporabo kolinearne geometrije in spektrometra brez zaslonke. Z enakimi spremembami standardne postavitve smo izboljšali tudi občutljivost metode GRENOUILLE, ene izmed različic metode FROG, pri kateri sam nelinearni kristal služi tudi za spektralno razločitev signala. Občutljivost in merilno območje obeh metod smo določili s karakterizacijo izbranih šibkih sunkov. Obe visoko občutljivi metodi predstavljeni v tem delu širita področje delovanja metode FROG k daljšim sunkom nizkih energij do sedaj še nemerljivih oz. merljivih le v omejenem obsegu. Verjamemo, da bo v tem delu predstavljen podroben opis nove, izboljšane metode, skupaj s postopkom izbire ključnih parametrov in ovrednotenimi karakteristikami obeh merilnih sistemov, bistveno pripomogel pri karakterizaciji novih virov UKS.20202020-07-18 08:15:02Doktorsko delo/naloga117644sl