Noha az utóbbi években kereskedelmi forgalomban kaphatóak olyan lézerrendszerek amelyek 100 fs-nál rövidebb impulzusokat állítanak elő, az ilyen lézerimpulzusok paramétereinek megbízható mérése világszerte jelenleg is a kutatás tárgyát képezi. Mivel ezen impulzusok leírása elméletileg sem problémamentes, a rövid impulzusok paramétereinek mérése nem egyszerű feladat egyetlen optikai laboratóriumban sem.
Az általunk kidolgozott egylövéses, fázisérzékeny Mach-Zehnder interferométer femtoszekundumos lézerimpulzusok monitorozására, időbeli hosszának mérésére alkalmas autokorrelátor. Ez az elrendezés - hasonlóan más, döntött fázisfrontú autokorrelátorhoz [1],[2],[3],[4] - gyakorlatilag pillanatszerűen ad képet az impulzus időbeli jellemzőiről. Az autokorrelátor alapját egy olyan módosított Mach-Zehnder interferométer képezi, mely nem tartalmaz külön nyalábosztó optikai elemet, az impulzusfront dőlését [5] előidéző prizmák felületein létrejövő Fresnel-reflexiót használja ki (1. ábra). Ezáltal minimalizálva van a felesleges csoportsebesség diszperziót okozó optikai elemek száma. Az elrendezés további előnye, hogy a nemlineáris kristályon kívül nem tartalmaz semmilyen olyan optikai elemet/eszközt mely ne lenne megtalálható egy átlagos optikai laboratóriumban.
A működés elve:
A kellően kitágított nyaláb a P1 prizmára esik a minimális deviációnak megfelelő szögben. A prizmán áthaladó részének hullámfrontja elferdül - az a fele lemarad, amelyik hosszabb utat tett meg az üvegben. A prizma első felületéről reflektálódott rész a T2 tükörről visszaverődve a P2 prizmára esik, és az 1. ágban terjedő részhez viszonyitva ellentétesen dől meg. A két azonos intenzitású nyaláb (ebben az esetben maximális az interferencia csíkok láthatósága [6]) a P2 prizma második felületén egyesül, majd átfedve egymást, kollineárisan lép ki az interferométerből.
Az egyik (vagy asszimetrikusan mindkét) tükör szögű elforgatásával (mely összemérhető az impulzusfront megdőlésének szögével!) az átfedési tartományon interferenciacsíkok keletkeznek, melyek sűrűségét a tükrökkel tetszés szerint állíthatjuk. Ez lesz az autokorrelátor felbontóképességének egyik meghatározója.
Az interferométerből kilépő egyesült nyaláb a frekvenciakétszerező kristályba jut, ahol az amplitudó autokorrelációs függvénnyel arányos felharmonikus intenzitáseloszlás jelenik meg. Ezt leképezve a detektorra és kiszűrve az alaphullámhosszat, az interferometrikus autokorrelációs függvény - egyetelen impulzusból - regisztrálható.
Az interferogramm tükrözi az impulzus fázisviszonyait is, igy az esetleges meglévő fázismoduláció (chirp) mértékét. Ezért egy ilyen eszköz nélkülözhetetlen a CPA lézerrendszerek csoportsebesség diszperzió kompenzálásának beállításánál.
Hivatkozások:
[1] R.N. Gyuzalian, S.B. Sogomonian, Z.Gy. Horváth, Opt. Comm. 29, (1979)
[2] J. Janszky, G. Corradi, and R.N. Gyuzalian, Appl. Phys. B. 33, 79 (1984)
[3] R. Wyatt, E.E. Marinero, Applied Physics 25, 297 (1981)
[4] G. Szabó, Zs. Bor, and A. Müller, Opt. Lett. 13, 746 (1988)
[5] Zs. Bor and B. Rácz, Opt. Commun. 54, 165 (1985)
[6] Ch. Spilemann, Lin Xu, and Ferenc Krausz, Appl. Opt. 36, 2523 (1997)