ЦИЭС - xcels

58
В непрерывном режиме разность фаз между пучками должна быть
тщательно измерена и скорректирована через петлю обратной связи, чтобы
обеспечить когерентное сложение электрических полей. В фемтосекундном
режиме групповая и фазовая задержки имеют принципиально разное значение и
должны рассматриваться независимо. Поскольку длительность 25 фс импульса
существенно больше периода поля, групповая задержка может быть подстроена с
очень медленной обратной связью (практически можно считать ее статической), а
фазовая задержка должна корректироваться динамически, причем весьма быстро.
Важное отличие фазировки фемтосекундных импульсов от наносекундных – учет
дисперсии групповых скоростей, которая влияет на форму импульса, и,
следовательно, должна быть одинаковой во всех модулях, чтобы обеспечить
хорошее перекрытие импульсов.
Распространение двух лазерных пучков относительно друг друга
характеризуется направлением их волновых векторов, положением, поляризацией
и временной задержкой. Чтобы достичь максимальной интенсивности в
фокальной плоскости, направление волновых векторов лазерных пучков должно
быть одинаковым. При фокусировке идеальной линзой положение лазерных
пучков относительно друг друга не очень важно, и мы его рассматривать не
будем. Обычно поляризацию легко подстроить с помощью поляризаторов и
волновых пластинок, но для мощных фемтосекундных импульсов она задается
ориентацией дифракционных решеток (ее легко сделать одинаковой во всех
модулях), и главная задача – сохранить ее до области взаимодействия. В то же
время, задержка между импульсами лазерных модулей существенно влияет на
интенсивность суммарного поля и требует очень точной подстройки.
Изменение длины оптического пути в одном из модулей на полдлины волны
полностью разрушит фазировку – вместо того чтобы интерферировать в фазе и
складываться поля будут интерферировать в противофазе и вычитаться. Для
обеспечения более 90% от максимально возможной пиковой интенсивности
необходимо, чтобы направления волновых векторов двух пучков отличались не
более чем на ±0.7 микрорадиан, а временной джиттер между двумя импульсами
должен быть меньше чем λ/10. Другими словами, импульсы должны быть
сфазированы с погрешностью менее ±90 нм.
Режим редко повторяющихся (минуты) импульсов также накладывает свои
трудности при фазировке. Дело в том, что для работы линейной адаптивной
оптики (в отличие от нелинейной) нужен сигнал обратной связи, позволяющий в