Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
권호 표지

Measurement of picosecond laser pulsewidth and pulseshape by two-photon fluorescence and noncolloinear type I second harmonic generation method

이광자 형광법과 비공선 일종 이차고조파법에 의한 피코초 레이저 펄스폭과 펄스형 측정

  • 한기호 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 박종락 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 이재용 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 김현수 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 엄기영 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 변재오 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 공흥진 (한국과학기술원 물리학과)
  • Published : 1996.09.01
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Abstract

Two-Photon Fluorescence (TPF) experiment measures temporal width of an amplified short laser pulse which has passed through a four-pass Nd: glass amplifier, after selecting a single pulse from pulse train Q-switched and mode-locked(QSML) in Nd:YLF master oscillator. Determination of pulsewidth and pulseshape was also made with detection of autocorrelation trace of CW mode-locked pulse train by using noncollinear type I Second Harmonic Generation (SHG) method. The observed TPF track showed various patterns, depending on pulse-selecting position in QSML pulse train. That is, autocorrelation of a pulse extracted at front of the train displayed smooth pulse shape, while one from the trailing part of the train created many sharp spikes and substructure in the pulse. By TPF method, pulsewidth was measured to be 44.4 ps with contrast ratio of 2.86 which enabled us to find out energy fraction of a pulse to total energy, (sum of pulse and background); we obtain the value of 0.62. Pulsewidth of 46.6ps was also acquired in another SHG experiment with the help of only mode-locked pulse train. On the other hand, we confirmed that shape of the pulse is close to $sech^2$ one as a result of fitting the SHG autocorrelation signal with various functions. With simulation using this $sech^2$ type of pulse, pulsewidth reduction of the beam, having passed through four-pass amplifier, was also verified.

주 공진기 Nd:YLF 레이저에서 Q-switching and mode-locking(QSML)된 펄스열로부터 단일 펄스를 선택한 후 4중경로 Nd:glass 레이저 증폭기를 통과시켜 얻은 증폭된 빔의 펄스폭을 이광자 형광법으로 측정하였고 비공선 일종 이차고조파법을 이용하여 CW mode-locked 펄스열의 자기상관을 구해 펄스폭과 함께 펄스형을 결정하였다. 측정된 TPF 자기상관 패턴은 QSML 펄스열에서 단일 펄스를 선택하는 위치에 따라 다른 양상을 보였다. 즉, 펄스열 전반부에서 선택된 펄스의 자기상관은 곡선이 부드러운 펄스형을 보이는 반면, 펄스열 후반부일 때는 예리한 spike와 중앙의 substructure를 나타냈다. TPF법에 의한 증폭된 빔의 자기상관으로부터 펄스폭은 44.4ps, 대비비는 2.86로 측정되었으며 이 대비비로부터 펄스와 배경을 합한 전체 에너지에 대한 펄스의 에너지비 E$_{p}$/E$_{total}$ =0.62를 구할 수 있었고 또한 mode-locking만 된 펄스를 사용한 SHG 자기상관 실험에서는 펄스폭이 46.6ps로 측정되었다. 한편, 측정된 SHG 자기상관 신호를 여러 펄스형으로 fitting한 결과 펄스형이 sech$^{2}$형에 가까움을 확인할 수 있었다. 이 펄스형을 이용한 시뮬레이션을 통해 4중경로 증폭기를 통과한 펄스의 펄스폭 감소 효과를 확인하였다.다.

Keywords

References

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