Rapidly developing areas of high field physics, generation of high order harmonics or isolated attosecond pulses, require high peak power few-cycle pulse sources. Optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) has shown potential to satisfy these requirements and at present OPCPA is the leading technology for high energy few-cycle pulse table-top systems. The main objectives of this thesis were to investigate optical parametric amplification of broadband seed pulses in femtosecond and picosecond regimes, to develop and optimize a compact TW-scale OPCPA system intended for various applications in areas of high-field physics. In this thesis the main concept of such system is discussed, advantages and disadvantages of proposed approach are analyzed, the setup is compared to other world known systems. In this thesis an original approach for power scaling of regenerative amplifier by implementing several active elements in prolonged resonator has been proposed and investigated. Femtosecond pulse amplification in dual active element Yb:KGW regenerative amplifier has been demonstrated, resulting in boost of average output power to 30 W. Broad bandwidth pulse generation, parametric amplification and compression to transform limited values were analyzed both numerically and experimentally. White light continuum generation in bulk material for broadband seed formation, its further optical parametric amplification in noncollinear scheme were investigated and Yb:KGW driven... [to full text] / Stiprių laukų fizikos srities tyrimams, aukštų eilių harmonikų ir pavienių atosekundinių impulsų generavimui, yra reikalingos kompaktiškos teravatų smailinės galios kelių optinių ciklų išvadinių impulsų lazerinės sistemos. Optinis parametrinis „čirpuotų“ impulsų stiprinimas yra vienas pagrindinių metodų leidžiančiu pasiekti šiems taikymams reikalingus lazerinių sistemų parametrus. Šios disertacijos darbo tikslas – ištirti femtosekundinės ir pikosekundinės trukmės impulsų stiprinimą optiniuose parametriniuose stiprintuvuose užkratui naudojant ypač plataus spektro signalą, bei sukurti ir optimizuoti čirpuotų impulsų parametrinio stiprinimo sistemą, užtikrinančią patikimą teravatų smailinės galios impulsų formavimą. Disertacijoje aptariama bendra tokios sistemos architektūra, nagrinėjami privalumai ir trūkumai, palyginama su kitomis pasaulyje egzistuojančiomis sistemomis. Šiame darbe pasiūlytas ir ištirtas lazerių vidutinės išvadinės galios didinimo metodas, naudojant kelis aktyviuosius elementus viename rezonatoriuje, ir pademonstruotas femtosekundinių impulsų stiprinimas šio metodo pagrindu sukonstruotame dviejų Yb:KGW aktyvių elementų regeneratyviniame stiprintuve, tokiu būdu padidinant lazerio išvadinę galią iki 30 W. Darbo metu sukonstruota bei ištirta Yb:KGW femtosekundiniu lazeriu kaupinamos baltos šviesos kontinuumo generavimo ir nekolinearaus kaupinimo optinio parametrinio stiprinimo sistema, kurios išvadinių impulsų energiją siekia 20 mikrodžiaulių, o impulsai... [toliau žr. visą tekstą]

Main objective of this thesis is to generate and amplify few cycle pulses in the infrared region. In this thesis, two approaches were introduced for few cycle pulse parametric amplification at 800 nm and 1.5 μm. First approach is dedicated for prospects for increasing average power of OPCPA via multi-beam pumping; the second approach is dedicated for generation of carrier-envelope-phase (CEP) stable high energy (up to tens of millijoules) few-cycle pulses at 1.5 μm. An experimental investigation of two or three beams-pumped OPCPA system based on type I BBO crystal is presented. The 2nd OPA stage was pumped by two or three pump beams derived from independent Nd:YAG laser amplifiers. The efficiency of interaction was shown to be comparable to that of single-beam pumped OPA and diminishes only slightly due to cascaded parametric diffraction of interacting waves. The effect was observed and its impact on efficiency of parametric amplification process was shown to decrease at larger intersecting angles of pump. In the prospect, the use of multiple lasers for OPA pumping has an appeal for increasing the repetition rate and consequently the average power of an ultrashort pulse laser system. Finally, the concept and realization of hybrid system based on type II KTP OPCPA and filamentation are described. A CEP-stable 1.5 μm OPCPA system with pulse energies up to 12.5 mJ after 4 OPA stages is demonstrated. Furthermore, self-compression of CEP-stable 2.2 mJ, 74.4 fs, 1.57 μm input... [to full text] / Disertacijos darbo tikslas – suformuoti ir parametriškai stiprinti kelių optinių ciklų trukmės impulsus infraraudonojoje srityje Šioje disertacijoje buvo tirtos dvi moduliuotosios fazės („čirpuotų“) impulsų parametrinio stiprinimo sistemos, stiprinančios ypač plataus spektro impulsus 800 nm bei 1,5 μm srityse. Pirmoji sistema skirta tirti galimybę didinti lazerinės spinduliuotės vidutinę galią keliais pluoštais kaupinamame parametriniame stiprintuve; antroji sistema skirta kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsų formavimui 1,5 μm srityje. Disertacijoje aprašomas I tipo parametrinis stiprintuvas, kurio 2-oji pakopa buvo kaupinama dviem arba trimis nepriklausomų lazerinių šaltinių pluoštais. Nustatyta, kad parametrinį stiprintuvą kaupinant keliais pluoštais stebimas naujų erdvinių komponentų atsiradimas, kuriuos sąlygoja parametrinė pakopinė difrakcija, o tai mažina bendrą sistemos energetinio keitimo efektyvumą.. Darbo metu pademonstruota galimybė mažinti parametrinės difrakcijos sąlygotus nuostolius parametriniame stiprintuve derinant kampus tarp kaupinimo pluoštų. Taip pat pristatomas alternatyvus būdas formuoti didelės energijos (kelių dešimčių milidžaulių) kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsus 1,5 μm srityje. Būdas paremtas sąlyginai siauro spektro 1,5 μm srityje stiprinimu II tipo KTP kristale bei spektro plėtra inertinėse dujose po stiprinimo. 4 pakopų parametriniame stiprintuve pasiekta iki šiol didžiausia 12,5 mJ impulso energija 1,5 μm... [toliau žr. visą tekstą]

Disertacijos darbo tikslas – suformuoti ir parametriškai stiprinti kelių optinių ciklų trukmės impulsus infraraudonojoje srityje Šioje disertacijoje buvo tirtos dvi moduliuotosios fazės („čirpuotų“) impulsų parametrinio stiprinimo sistemos, stiprinančios ypač plataus spektro impulsus 800 nm bei 1,5 μm srityse. Pirmoji sistema skirta tirti galimybę didinti lazerinės spinduliuotės vidutinę galią keliais pluoštais kaupinamame parametriniame stiprintuve; antroji sistema skirta kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsų formavimui 1,5 μm srityje. Disertacijoje aprašomas I tipo parametrinis stiprintuvas, kurio 2-oji pakopa buvo kaupinama dviem arba trimis nepriklausomų lazerinių šaltinių pluoštais. Nustatyta, kad parametrinį stiprintuvą kaupinant keliais pluoštais stebimas naujų erdvinių komponentų atsiradimas, kuriuos sąlygoja parametrinė pakopinė difrakcija, o tai mažina bendrą sistemos energetinio keitimo efektyvumą.. Darbo metu pademonstruota galimybė mažinti parametrinės difrakcijos sąlygotus nuostolius parametriniame stiprintuve derinant kampus tarp kaupinimo pluoštų. Taip pat pristatomas alternatyvus būdas formuoti didelės energijos (kelių dešimčių milidžaulių) kelių optinių ciklų trukmės stabilios fazės impulsus 1,5 μm srityje. Būdas paremtas sąlyginai siauro spektro 1,5 μm srityje stiprinimu II tipo KTP kristale bei spektro plėtra inertinėse dujose po stiprinimo. 4 pakopų parametriniame stiprintuve pasiekta iki šiol didžiausia 12,5 mJ impulso energija 1,5 μm... [toliau žr. visą tekstą] / Main objective of this thesis is to generate and amplify few cycle pulses in the infrared region. In this thesis, two approaches were introduced for few cycle pulse parametric amplification at 800 nm and 1.5 μm. First approach is dedicated for prospects for increasing average power of OPCPA via multi-beam pumping; the second approach is dedicated for generation of carrier-envelope-phase (CEP) stable high energy (up to tens of millijoules) few-cycle pulses at 1.5 μm. An experimental investigation of two or three beams-pumped OPCPA system based on type I BBO crystal is presented. The 2nd OPA stage was pumped by two or three pump beams derived from independent Nd:YAG laser amplifiers. The efficiency of interaction was shown to be comparable to that of single-beam pumped OPA and diminishes only slightly due to cascaded parametric diffraction of interacting waves. The effect was observed and its impact on efficiency of parametric amplification process was shown to decrease at larger intersecting angles of pump. In the prospect, the use of multiple lasers for OPA pumping has an appeal for increasing the repetition rate and consequently the average power of an ultrashort pulse laser system. Finally, the concept and realization of hybrid system based on type II KTP OPCPA and filamentation are described. A CEP-stable 1.5 μm OPCPA system with pulse energies up to 12.5 mJ after 4 OPA stages is demonstrated. Furthermore, self-compression of CEP-stable 2.2 mJ, 74.4 fs, 1.57 μm input... [to full text]