Sistema de laser do tipo CPA (Chirped Pulse Amplification) é uma técnica para a amplificação de um pulso de laser ultracurto até ao nível petawatts com o pulso de laser sendo esticado temporalmente e espectralmente antes da amplificação. O objetivo dessa técnica é principalmente alcançar altas potências sem afetar os dispositivos opticos do sistema.
A técnica consiste inicialmente em um oscilador, que nada mais é do que um feixe LASER inicial (SEED) criado no oscilador, aqui irei discutir a situação para um LASER de Titanio:Safira (Ti:Al2O3) , em modo travado, de forma a selecionar uma região mais larga do espectro de emissão que no modo continuo. Esse feixe de LASER que é fornecido pelo oscilador segue em direção ao stretcher que tem a função de esticar temporalmente e espectralmente o feixe para apos poder ser amplificado sem fornecer riscos para os dispositivos ópticos do sistema.
O oscilador funciona como um pequeno sistema de laser, onde o mesmo possui uma cavidade óptica que é bombeada, em geral por um laser de Neodimio-Yag (Nd:YAG) (532nm), isso pois para haver emissão LASER num cristal de titanio:safira é necessário que o laser de bombeio apresente um certo conjunto de frequências características de acordo com a equação [1], para que então haja o efeito LASER, onde para o caso de um laser com cristal de titanio:safira é bem servido pelo segundo harmonico de um laser de Neodimio-Yag.
Pode-se verificar a diferença da largura espectral do laser de saída de um oscilador em modo contínuo e em modo travado utilizando-se uma fibra optica conectada a um espectometro, abaixo segue o espectro de um oscilador de um LASER titanio:safira para o modo travado:
Após o envio do feixe de LASER do oscilador para o stretcher o mesmo apresenta seu espectro alargado para então ser enviado para amplificação, que em geral é uma amplificação inicial por meio de uma cavidade rgenerativa.
O Stretcher pode ser composto por um diedro, uma rede de difração, um espelho concavo e um espelho convexo, como mostrado no esquema abaixo:
Na figura acima o feixe fara apenas uma passagem pelo stretcher, no entanto, se houver interesse por uma segunda passagem pode ser adicionado um pequeno prisma na saída do feixe.
Quando o feixe passa pelo stretcher o mesmo apresenta um chirp devido a rede de difração. Esse chirp pode ser corrigido ajustando os parametros da rede de difração, e posição dos espelhos esféricos. No final o perfil do feixe de laser obtido na saida do stretcher se assemelha ao da figura abaixo.
Após o feixe ser alargado o mesmo, num sistema CPA, é enviado para amplificação numa cavidade regenerativa, que sera o topico da nossa proxima discussão. Há também a possiblidade de inserção de um dazzler após o stretcher com objetivo de selecionar a gama de espectro que será enviada para a amplificação via cavidade regenerativa (regen), além de outros pormenores que serão discutidos mais a frente.
KCC
