All-optical 3R regeneration and wavelength conversion in an integrated SOA/DFB laser: Experiment and simulation

The simultaneous all optical 3R regeneration and format conversion in a simple, single integrated device was examined. The integrated device consisted of a semiconductor optical fiber (SOA) monolithically integrated with a distributed feedback (DFB) laser. Gain saturation was employed for the transmission of a data signal regenerated all-optically in the laser/amplifier device. The regeneration of the electrically filtered eye diagrams was observed by noise removal and extinction ratio-improvement by the device.

A new Yb-doped oxyorthosilicate laser crystal: Yb : Gd2SiO5

A new Yb-doped oxyorthosilicate laser crystal, Yb:Gd2SiO5 (Yb:GSO), has been grown by the Czochralski (Cz) method. The crystal structure was determined by means of X-ray diffraction analysis. Room temperature absorption and fluorescence spectra of Yb3+ ions in GSO crystal were measured. Then. spectroscopic parameters of Yb:GSO were calculated and compared with those of another Yb-doped oxyorthosilicate crystal Yb:YSO. Results indicated that Yb:GSO crystal seemed to be a very promising laser gain media in generating ultra-pulses and tunable solid state laser applications. As expected, the output power of 2.72 W at 1089 nm was achieved in Yb:GSO crystal with absorbed power of only 4.22 W at 976 nm, corresponding to the slope efficiency of 71.2% through the preliminary laser experiment. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Temporal scaling of optical rogue waves in unidirectional ring fiber laser

A fiber mode-lock laser allows generation of the optical rogue wave (ORW) at different time scales. The criteria for distinguishing between them is a comparison of the event lifetime with the main characteristic time of the system. The characteristic time can be estimated from the decay of an autocorrelation function (AF). Thus, in comparison with AF characteristic time, fast optical rogue wave (FORW) events have duration less than the AF decay time and it appeared due to pulse-pulse interaction and nonlinear pulses dynamics. While slow optical rogue wave (SORW) have a duration much more longer than the decay time of the AF which it papered due to hopping between different attractors. Switching between regimes can be managed by change the artificial birefringence that induced in a laser cavity. For understanding the role playing by the periodical amplification and the resonator, we have performed an unidirectional fiber laser experiments without a saturable absorber. This laser experiment allowed to generate of most of the RW patterns which were either observed experimentally or predicted theoretically. In this way, we have observed the generation of an FORW along with SORW under similar conditions. Most of the patterns were found to be mutually exclusive which means that only one RW mechanism was realized in each regime of generation.

Nd：Y3Sc（1．5）Al（3．5）O（12）透明陶瓷的光谱性能以及激光输出

采用燃烧法制备了Nd：YSAG粉体,经过成型、素烧,最终在氢气气氛中烧结制备了Nd：YSAG透明陶瓷.测试结果表明,Nd：YSAG透明陶瓷具有荧光谱线较宽,荧光寿命较长的特点.激光实验得到的激光输出,斜率效率为23.6%,输出功率为0.36W,输出激光的谱线分布较宽.

Guiding mode in elliptical core microstructured polymer optical fiber

A kind of microstructured polymer optical fiber with elliptical core has been fabricated by adopting in-situ chemical polymerization technology and the secondary sleeving draw-stretching technique. Microscope photography demonstrates the clear hole-structure retained in the fiber. Though the holes distortion is visible, initial laser experiment indicates that light can be strongly confined in the elliptical core region, and the mode field is split obviously and presents the multi-mode characteristic. Numerical modeling is carried out for the real fiber with the measured parameters, including the external diameter of 150 pin, the average holes diameter of 3.3 mu m, and the average hole spacing of 6.3 mu m. by using full-vector plane wave method. The guided mode fields of the numerical simulation are consistent with the experiment result. This fiber shows the strong multi-mode and weak birefringence in the visible and near-infrared band, and has possibility for achieving the fiber mode convertors, mode selective couplers and so on.

Gespeicherte Ionen in der Paulfalle: Voruntersuchungen zur Lebensdauermessung des metastabilen 6D-3/2-Zustands des 226 Ra +, Speichereigenschaften von 138 Ba + und 28 N 2 + bei Variation des Puffergasdrucks

Auf Paulfallen basierende Experimente spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen Bereichen der Physik, z.B. der Atomphysik zum Test theoretischer Modelle und der Massenspektroskopie. Die vorliegende Arbeit widmet sich beiden Themengebieten und gliedert sich entsprechend in zwei Teilbereiche: 1) Erdalkali-Ionen sind aufgrund ihrer Energieniveaus optimale Kandidaten für Laserspektroskopie-Experimente mit Ionenfallen und bestens geeignet, um mittels der spektroskopischen Daten die theoretischen Modelle zu testen. Lediglich für Ra+ fehlen bislang als einzigem Erdalkali-Ion diese Daten wie z.B. die Lebensdauern der metastabilen Niveaus. Diese wären auch von Interesse für bereits geplante Radium-Experimente zur Paritätsverletzung. Im ersten Teil dieser Arbeit wird der Aufbau eines Laser-Paulfallenexperiments zur Messung der Lebensdauer des 6D3/2 Zustands von 226Ra+ dokumentiert und es werden Testmessungen mit 138Ba+ vorgestellt. 2) Für die Verwendung der Paulfalle in der Massenspektroskopie und zur Analyse von Reaktionsprodukten ist die Kenntnis der Lage der im Speicherbereich auftretenden nichtlinearen Resonanzen wesentlich, ebenso wie deren Veränderung durch Dämpfung und Raumladung. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden detaillierte Untersuchungen der Speicherung großer puffergasgekühlter Ionenwolken an zwei unterschiedlichen Paulfallen-Experimenten vorgestellt. Am ersten wurden 138Ba+-Ionenwolken kontinuierlich durch Laserspektroskopie bzw. über einen elektronischen Nachweis beobachtet, während das zweite N2+-Molekülionen automatisiert destruktiv nachwies. Am N2+-Experiment wurden zwei hochaufgelöste Messungen des ersten Speicherbereichs durchgeführt, die erstmals eine direkte Überprüfung der theoretisch berechneten Verläufe der Resonanzen mit experimentellen Daten erlauben. Die Nachweiseichung ermöglichte dabei zum ersten Mal die Angabe absoluter Ionenzahlen. Im Gegensatz zu vergleichbaren früheren Messungen wurden hierbei die sich überlagernden Speicherbereiche von 4 simultan gespeicherten Ionensorten beobachtet und zur Analyse der Resonanzen herangezogen. Die nichtlinearen Resonanzen wurden untersucht bei Variation von Puffergasdruck und Ionenzahl, wobei kollektive Resonanzen ohne zusätzliche externe Anregung beobachtet wurden. Die gemessenen Raumladungsverschiebungen wurden mit theoretischen Modellen verglichen. Bei Variation des Puffergasdrucks wurde mit Bariumionen die räumliche Ausdehnung der Ionenwolke gemessen und mit Stickstoffionen die Verschiebung des Punktes optimaler Speicherung bestimmt. Dabei wurde festgestellt, daß der zum Ioneneinfang optimale Puffergasdruck kleiner ist als der, bei dem die längsten Speicherdauern erzielt werden. Mit gespeicherten N2+-Ionen wurde die Position extern angeregter kollektiver und individueller Resonanzen im Frequenzspektrum bei Änderung der Parameter Ionenzahl, Puffergasdruck und Dauer der Anregung untersucht, ebenso wie die Resonanzform, die mit theoretischen Linienformen verglichen wurde. Bei Änderung der Fallenparameter wurden verstärkende Effekte zwischen nahen kollektiven Resonanzen festgestellt. Die Beobachtung, welche der im Frequenzspektrum vorher identifizierten Bewegungs-Resonanzen sich bei Variation der Fallenparameter a bzw. q überlagern, ermöglicht eine bislang nicht beschriebene einfache Methode der Bestimmung von nichtlinearen Resonanzen im Stabilitätsdiagramm.

Kollineare Laserspektroskopie an radioaktiven Praseodymionen und Cadmiumatomen

Die Analyse optischer Spektren liefert einen kernmodellunabhängigen Zugang zur Bestimmung der Kernspins, Ladungsradien und elektromagnetischen Momente von Atomkernen im Grundzustand und von langlebigen Isomeren. Eine der vielseitigsten Methoden zur optischen Spektroskopie an kurzlebigen Isotopen ist die kollineare Laserspektroskopie. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zum einen die TRIGA-LASER Strahlstrecke am Institut für Kernchemie der Universität Mainz durch die Implementierung einer neuen offline Oberflächenionenquelle für hohe Verdampfungstemperaturen und eines Strahlanalysesystems weiterentwickelt. Zum anderen wurde kollineare Laserspektroskopie an kurzlebigen Praseodym- und Cadmiumisotopen an ISOLDE/CERN durchgeführt. Die neue Ionenquelle ermöglichte dabei den Test der kollinearen Laserspektroskopie an Praseodymionen am TRIGA-LASER Experiment. Die Spektroskopie der Prasdeodymionen motivierte sich aus der Beobachtung einer zeitlichen Modulation der EC-Zerfallsrate von wasserstoffähnlichem 140Pr58+. Für die Erklärung dieser sogenannten GSI Oszillationen wird unter anderem das magnetische Moment des Kerns benötigt, welches bislang noch nicht experimentell bestimmt wurde. Zudem wurde für wasserstoffähnliches 140Pr58+ überraschenderweise eine kleinere EC-Zerfallskonstante gemessen als für heliumähnliches 140Pr57+. Die Erklärung dieses Phänomens setzt ein positives magnetisches Moment voraus. Bei der Spektroskopie am COLLAPS Experiment wurden erstmals die magnetischen Momente von 135Pr, 136Pr und 137Pr vermessen. Aufgrund zu geringer Produktionsraten war die Spektroskopie des gewünschten Isotops 140Pr jedoch nicht erfolgreich. Die Untersuchung der Cadmiumisotope ist kernphysikalisch motiviert. In der Zinnregion erstrecken sich die Isotope über die beiden magischen Zahlen N=50 und N=82 bei gleichzeitiger Nähe des Z=50 Schalenabschlusses. Hier können verschiedene Kernmodelle getestet werden, die sich beispielsweise hinsichtlich der Stärke des N=82 Schalenabschlusses widersprechen. Diese Arbeit berichtet über erste Ergebnisse der Spektroskopie an Cadmiumatomen, die sich über die Isotope 106−124,126Cd sowie die zugehörigen langlebigen I=11/2− Isomere erstreckt. Die zuvor experimentell bekannten oder aus dem erweiterten Schalenmodell abgeleiteten Kernspins konnten für alle Isotope bis auf 119Cd bestätigt werden. Der Kernspin von 119Cd wurde eindeutig zu I=1/2 bestimmt. Die elektrischen Quadrupolmomente der Isomere zeigen ein bemerkenswert lineares Verhalten in Abhängigkeit von der Neutronenzahl und dies über die eigentliche Kapazität der 1h11/2 Unterschale hinaus. Die Änderungen der mittleren quadratischen Ladungsradien zeigen den auch an Indium- und Zinnisotopen beobachteten stetigen Verlauf. Der lineare Anteil passt sehr gut zu den Berechnung des Tröpfchenmodells in der Parametrisierung nach Berchidevsky und Tondeur. Die Differenzen der mittleren quadratischen Ladungsradien zwischen Grund- und isomeren Zustand der ungeraden Cadmiumisotope zeigen einen interessanten parabolischen Verlauf mit einem Minimum zwischen A=117 und A=119.

Fiber laser hydrophone based on double diaphragms: Theory and experiment

A fiber laser hydrophone with enhanced sensitivity is demonstrated. Two diaphragms with a hard core fixed at each center are used as the sensing element. Theoretical analysis shows that the Young's modulus of the diaphragm and the radius of the hard core have significant effect on the acoustic sensitivity. Experiments are carried out to test this effect and the performance of the hydrophone. The experimental result agrees well with the theoretical result, and a sensitivity of 7 nm/MPa has been achieved.

Theory and experiment of two-photon 'direct' interference for type-II spontaneous parametric down-conversion with an ultrafast pulse laser pump

Fourth-order spatial interference of entangled photon pairs generated in the process of spontaneous parametric down-conversion pumped by a femtosecond pulse laser has been performed for the first time. In theory, it takes into account the transverse correlation between the two photons and is used to calculate the dependence of the visibility of the interference pattern obtained in Young's double-slit experiment. In this experiment, a short focal length tens and two narrow band interference filters were adopted to eliminate the effects of the broadband pump laser and improve the visibility of the interference pattern under the condition of nearly collinear light and degenerate phase matching.

An experiment for two-color photoionization using high intensity extreme-UNT free electron and near-IR laser pulses

We describe an experimental system designed for single-shot photoelectron spectroscopy on free atoms and molecules at the Free Electron Laser in Hamburg (FLASH at DESY). The combination of the extreme ultra-violet (EUV) Free Electron Laser and a temporally synchronized optical fs laser (Ti:Sapphire) enables a variety of two-color pump-probe experiments. The spectral, temporal and spatial characteristics of both the EUV FEL and the optical laser pulses, the experimental procedure to control their overlap as well as the performance of an electron spectrometer used to obtain single-shot photoelectron spectra are discussed. As an illustration of the capabilities of this set-up, some results on two-photon two-color ionization of rare gases are presented. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dosimetry and spectral analysis of a radiobiological experiment using laser-driven proton beams

Laser-driven proton and ion acceleration is an area of increasing research interest given the recent development of short pulse-high intensity lasers. Several groups have reported experiments to understand whether a laser-driven beam can be applied for radiobiological purposes and in each of these, the method to obtain dose and spectral analysis was slightly different. The difficulty with these studies is that the very large instantaneous dose rate is a challenge for commonly used dosimetry techniques, so that other more sophisticated procedures need to be explored. This paper aims to explain a method for obtaining the energetic spectrum and the dose of a laser-driven proton beam irradiating a cell dish used for radiobiology studies. The procedure includes the use of a magnet to have charge and energy separation of the laser-driven beam, Gafchromic films to have information on dose and partially on energy, and a Monte Carlo code to expand the measured data in order to obtain specific details of the proton spectrum on the cells. Two specific correction factors have to be calculated: one to take into account the variation of the dose response of the films as a function of the proton energy and the other to obtain the dose to the cell layer starting from the dose measured on the films. This method, particularly suited to irradiation delivered in a single laser shot, can be applied in any other radiobiological experiment performed with laser-driven proton beams, with the only condition that the initial proton spectrum has to be at least roughly known. The method was tested in an experiment conducted at Queen's University of Belfast using the TARANIS laser, where the mean energy of the protons crossing the cells was between 0.9 and 5 MeV, the instantaneous dose rate was estimated to be close to 10(9) Gy s(-1) and doses between 0.8 and 5 Gy were delivered to the cells in a single laser shot. The combination of the applied corrections modified the initial estimate of dose by up to 40%.

Application of a picosecond laser plasma continuum light source to a dual-laser plasma photoabsorption experiment

The characteristics of an extreme-ultraviolet (XUV) continuum light source and its application to a dual-laser plasma (DLP) photoabsorption experiment are described. The continuum emitting plasma was formed by focusing a 7 ps, 248 nm, 15 mJ laser pulse onto a number of selected targets known to be good XUV continuum emitters (Sm, W, Au and Pb), while the second absorbing plasma was produced by a 15 ns, 1064 nm, 300 mi pulse. The duration of the continuum emission for these plasmas has a mean value of similar to 150 ps, but depends on both the target material and the picosecond laser pulse energy. Using this picosecond DLP set-up we have been able to measure the photoabsorption spectrum of an actinide ion (thorium) for the first time.