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]

Disertacijos darbo tikslas buvo, modeliuojant bei vykdant eksperimentus, išanalizuoti siūlomo sudėtinio aktyvaus lazerio elemento koncepcijos prielaidas ir taikymų galimybes, bei surasti veiksnius, ribojančius pasiūlyto sudėtinio aktyvaus lazerio elemento galimybes. Šiame darbe buvo pasiūlytas lazerio aktyvusis elementas, kuris apjungia įvairių tipų lazerinių aktyviųjų elementų gerąsias savybes. Tačiau eksperimentai parodė, jog toks sudėtinis elementas neturi pranašumo prieš plačiai naudojamus strypo formos lazerinius aktyviuosius elementus. Siekiant paaiškinti susidarančių optinių iškraipymų priežastis, buvo sukurti ir pritaikyti teoriniai modeliai, aprašantys aktyvios terpės optines, termo-optines bei termo-mechanines savybes. Sukurtas optinių iškraipymų vertinimo metodas, leidžiantis palyginti skirtingų konfigūracijų elementus šiluminių reiškinių sąlygotų optinių iškraipymų atžvilgiu. Taip pat pateiktas paprastas modelis, gerai aprašantis iš daugiamodžio šviesolaidžio išėjusios kaupinimo spinduliuotės intensyvumo skirstinio kitimą. Visi pateikti teoriniai modeliai buvo patvirtinti eksperimentiniais matavimais. Naudojantis sukurtais teoriniais modeliais buvo nustatyta, jog pagrindinė optinių iškraipymų priežastis siūlomame sudėtiniame lazeriniame elemente yra nelegiruota terpė tarp plonų legiruotų sluoksnių, kurioje vykstantys šiluminiai reiškiniai riboja tokio lazerinio aktyvaus elemento galimybes. / The aim of this PhD thesis was to investigate the concept and application abilities of a proposed composite laser element finding factors that limit performance of such laser element. In this work a composite laser element was proposed which combines decent properties of various laser elements. Nevertheless, experiments showed that such element has no advantage over a widely used rod type active laser elements. In order to explain the nature of induced optical aberrations, theoretical models describing optical, thermo-optical and thermo-mechanical properties of active medium were developed and applied. An original method to rate induced optical aberrations which allow unambiguous comparison of different aberrations was presented. A simple model to calculate the variation of intensity distribution as the beam propagates was presented also. All models were confirmed experimentally. Using developed models it was found that the main cause of optical aberrations in the proposed element is the undoped medium between thin doped layers. Generally, abilities of proposed active laser elements are limited by thermal effects in the undoped medium.

The aim of this PhD thesis was to investigate the concept and application abilities of a proposed composite laser element finding factors that limit performance of such laser element. In this work a composite laser element was proposed which combines decent properties of various laser elements. Nevertheless, experiments showed that such element has no advantage over a widely used rod type active laser elements. In order to explain the nature of induced optical aberrations, theoretical models describing optical, thermo-optical and thermo-mechanical properties of active medium were developed and applied. An original method to rate induced optical aberrations which allow unambiguous comparison of different aberrations was presented. A simple model to calculate the variation of intensity distribution as the beam propagates was presented also. All models were confirmed experimentally. Using developed models it was found that the main cause of optical aberrations in the proposed element is the undoped medium between thin doped layers. Generally, abilities of proposed active laser elements are limited by thermal effects in the undoped medium. / Disertacijos darbo tikslas buvo, modeliuojant bei vykdant eksperimentus, išanalizuoti siūlomo sudėtinio aktyvaus lazerio elemento koncepcijos prielaidas ir taikymų galimybes, bei surasti veiksnius, ribojančius pasiūlyto sudėtinio aktyvaus lazerio elemento galimybes. Šiame darbe buvo pasiūlytas lazerio aktyvusis elementas, kuris apjungia įvairių tipų lazerinių aktyviųjų elementų gerąsias savybes. Tačiau eksperimentai parodė, jog toks sudėtinis elementas neturi pranašumo prieš plačiai naudojamus strypo formos lazerinius aktyviuosius elementus. Siekiant paaiškinti susidarančių optinių iškraipymų priežastis, buvo sukurti ir pritaikyti teoriniai modeliai, aprašantys aktyvios terpės optines, termo-optines bei termo-mechanines savybes. Sukurtas optinių iškraipymų vertinimo metodas, leidžiantis palyginti skirtingų konfigūracijų elementus šiluminių reiškinių sąlygotų optinių iškraipymų atžvilgiu. Taip pat pateiktas paprastas modelis, gerai aprašantis iš daugiamodžio šviesolaidžio išėjusios kaupinimo spinduliuotės intensyvumo skirstinio kitimą. Visi pateikti teoriniai modeliai buvo patvirtinti eksperimentiniais matavimais. Naudojantis sukurtais teoriniais modeliais buvo nustatyta, jog pagrindinė optinių iškraipymų priežastis siūlomame sudėtiniame lazeriniame elemente yra nelegiruota terpė tarp plonų legiruotų sluoksnių, kurioje vykstantys šiluminiai reiškiniai riboja tokio lazerinio aktyvaus elemento galimybes.