^Back To Top

foto1 foto2 foto3 foto4 foto5 foto6 foto7 foto8 foto9 foto10


Get Adobe Flash player


A Szegedi Tudományegyetem Optikai és Kvantumelektronikai Tanszékén működő TeWaTi kutatócsoport 1998-as alapítása óta végez tudományos kutatás-fejlesztési tevékenységet a nagy intenzitású, ultrarövid lézerimpulzusok előállításával, vizsgálatával és különböző kísérletekben való alkalmazásával kapcsolatban. A lokális és tudományterületi közelség révén az ELI-ALPS-szal való együttműködése a lehető legszorosabb már az újonnan épülő kutatóintézet előkészítési fázisának kezdeteitől fogva. A kutatócsoporthoz kapcsolódó TeWaTi és hELIos nagyintenzitású lézerlaboratóriumok számos hazai és nemzetközi kutatási kooperációnak adnak helyszínt, valamint felhasználói laborként is üzemelnek; azaz lézeridő pályázására is lehetőség van, például Laserlab Europe keretein belül. A kísérleti alkalmazások – a teljesség igénye nélkül – érintik az időbontott spektroszkópiát, lézeres felületmegmunkálást, a magasharmonikus- és attoszekundum-os impulzuskeltést, fotonikus szálak mérését, és lézerdiagnosztikai módszerek fejlesztését.

A TeWaTi laboratórium lézerrendszere egy Ti:zafír-alapú, kétfokozatú fázismodulált impulzuserősítőt (chirped pulse amplification – CPA) foglal magában, amely mindennapi használat mellett folyamatos fejlesztés alatt is áll. A lézerrendszer sematikus felépítését, jelenlegi és közeljövőre tervezett impulzusparamétereit az 1. ábra mutatja.

 

lab2

1. ábra. A TeWaTi laboratórium kétfokozatú CPA lézerrendszerét bemutató folyamatábra. A folytonos vonallal jelölt dobozok már működő egységeket, a szaggatott vonallal a hamarosan megépülő szakaszokat szemléltetik.

 

A rendszer magimpulzusait egy Femtolasers Rainbow CEP4 Ti:zafír oszcillátor szolgáltatja, amely 75 MHz-es ismétlési frekvenciával bocsát ki vivő-burkoló fázis (carrier-envelope phase – CEP) stabilizált, 650 nm-től 950 nm-ig terjedő spektrumú 7 fs-os ultrarövid impulzusokat. A CEP-stabilizálást a jelenleg legkorszerűbb, úgynevezett „feed-forward” technológiával történik, ami a kereskedelmi forgalomban kapható oszcillátorok közül a legkisebb, 50 mrad-os CEP-zajjal rendelkezik. Az oszcillátor nyalábját két részre osztjuk, így a szélessávú impulzusok felhasználásuktól függetlenül mind a TeWaTi, mind a hELIos laborban rendelkezésre állnak.

 

A TeWaTi laboratóriumban az oszcillátor impulzusai rögtön az első multipasszos CPA erősítőfokozatba kerülnek. A 30 ps-ra nyújtott impulzusok tízszer haladnak át a Ti:zafír erősítőkristályon (2.a ábra), melyet egy Photonics Industries gyártmányú diódapumpált Nd:YLF lézer 20 mJ-os 527 nm-es impulzusival pumpálunk 200 Hz-en. A pumpalézer kimagasló, 0.2%-os energiastabilitásának köszönhetően az erősített rövidimpulzusok is igen stabilak lesznek. Az erősítő tervezésénél fontos szempont volt a CEP-zaj minimalizálása, így impulzusnyújtóként egy SF57 anyagú üvegtömböt használunk, míg a kompressziót egy transzmissziós rácspár végzi el. Az ötödik áthaladást követően a CEP-eltolódás és a diszperzió finomhangolására valamint az erősítés közben fellépő spektrumkeskenyedés kompenzálására egy akusztooptikai diszperziós szűrőt (Fastlite Dazzler) alkalmazunk. Végeredményben az első erősítőfokozat kimenetén 1.5 mJ-os, 25 fs-os transzformáció-limitált impulzusok állnak rendelkezésre 200 Hz-es ismétlési frekvenciával.

                                 (a)                                                                                  (b)

   lab3                        lab4

2. ábra. Az első erősítőfokozat Ti:zafír kristálya (a) illetve az impulzusdiagnosztikai részleg háttérben a magasharmonikusokat és attoszekundumos impulzusokat keltő rendszerek vákuumkamráival (b).

 

 

A második erősítőfokozat a terawattos impulzusteljesítményt célozza meg. Egy öt passzos elrendezésben az előerősített impulzusokat 300 ps-ra nyújtva legalább 50 mJ-ra erősítjük egy 10 Hz-es, 500 mJ-os villanólámpával pumpált Spectra-Physics Nd:YAG lézer segítségével. Ennek nyújtó és kompresszor egységei jelenleg kiépítés alatt vannak, pillanatnyilag az erősítő 10 mJ-os, kompresszálatlan impulzusokat biztosít. A fejlesztési menetrend szerint 2015 január végére már teljes egészében működőképes lesz, és 50mJ-os, időben összenyomott impulzusokat ad majd le.

A hELIos laboratórium lézeroszcillátora egyedi tervezésű és építésű, amely 2005-12 között Tewati rendszer alap-oszcillátora volt. Az egyfokozatú erősítő, melyet 20 Hz ismétlési frekvenciával egy BigSky Nd: YAG lézer pumpál, kiépítésében és paramétereiben hasonlít TeWaTi első erősítőfokozatára. Elsődleges célja a rá épülő laborgyakorlatok kiszolgálása, melynek segítségével az SZTE BSc, MSc és dokotri képzésében résztvevő hallgatók ismerkedhetnek az ultrarövid impulzusok előállításának és erősítésének alapjaival. Ezen túlmenően a hallgatók TDK és diplomamunkaihoz biztosít megbízható kísérleti hátteret.

A lézererősítő rendszerek fejlesztése mellett az utóbbi években a laboratóriumok diagnosztikai eszközparkjának frissítését (lásd a 2.b. ábrán például TOF elektronspektrométer, Wizzler impulzuskarakterizáló készülék, GHz-es oszcilloszkóp, stb.), ISO 7 osztályú tisztatér kiépítését és a biztonsági rendszerek és felszerelések jelentős kibővítését hajtottuk végre.

A TeWaTi és hELIos laboratóriumok infrastruktúrájának fejlesztése 2010-14 között az ELI_09-1-2010-001, és a TAMOP-4.2.1.B/09/1/KONV-2010-0005 programok támogatásával jött létre, míg a kutatásokat az OTKA K75149, és a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0060 projektek támogatták.