Fundamentiniai ir taikomieji ultrasparčiosios netiesinės šviesos ir medžiagos sąveikos tyrimai skaidriose plačios apertūros terpėse ir fotoninių kristalų šviesolaidžiuose kompaktiškų didelės vidutinės galios ultratrumpųjų šviesos impulsų šaltinių, paremtų superkontinumo generacija, parametriniu šviesos stiprinimu, šviesolaidiniu lazeriniu stiprinimu, dažnio keitimu ir papildoma impulsų spūda, vystymui.
Mokslinių tyrimų kryptys:
-
Netiesinis sklidimas ir superkontinuumo generacija plačios apertūros terpėse, fotoninių kristalų šviesolaidžiuose ir fotoniniuose kristaluose;
-
Šviesos impulsais indukuotos struktūrinės skaidrių medžiagų modifikacijos ir susiję netiesiniai optiniai reiškiniai;
-
Keleto optinių ciklų impulsų generacija remiantis spektro plėtra, parametriniu šviesos stiprinimu ir papildoma impulsų spūda;
-
Didelio pasikartojimo dažnio UV-VIS srityje derinamų femtosekundinių lazerinių sistemų vystymas;
-
Sub-nanosekundinių parametrinių šviesos generatorių ir stiprintuvų vystymas.
Research spotlight!
The generation of power- and wavelength-scalable few optical cycle pulses remains one of the major challenges in modern laser physics. Over the past decade, the development of table-top optical parametric chirped pulse amplification-based systems was progressing at amazing speed, demonstrating excellent performance characteristics in terms of pulse duration, energy, peak power and repetition rate, which place them at the front line of modern ultrafast laser technology. At present, table-top optical parametric chirped pulse amplifiers comprise a unique class of ultrafast light sources, which currently amplify octave-spanning spectra and produce carrier-envelope phase-stable, few optical cycle pulses with multi-gigawatt to multi-terawatt peak powers and multi-watt average powers, with carrier wavelengths spanning a considerable range of the optical spectrum.
This Article gives an overview on the state of the art of table-top optical parametric chirped pulse amplifiers, addressing their relevant scientific and technological aspects, and provides a short outlook of practical applications in the growing field of ultrafast science.
A. Dubietis, A. Matijošius, Table-top optical parametric chirped pulse amplifiers: past and present (REVIEW), Opto-Electronic Advances 6, 220046 (2023).
High repetition rate femtosecond filaments in transparent solids produce conical third harmonic generation due to filament-induced material reorganization in the form of periodic volume nanogratings. Here we report on conical third harmonic generation that accompanies supercontinuum generation in fused silica using broadly tunable femtosecond pulses. The measurement of third harmonic cone angles with driving wavelengths in the 1–3-μm range fully supports the noncollinear phase-matching scenario that involves a reciprocal lattice vector of the filament-inscribed nanograting. The nanograting provides an octave-spanning phase-matching bandwidth, as attested by the measurements of the angle-resolved spectra of broadband conical third harmonic emission.
R. Grigutis, V. Jukna, G. Tamošauskas, A. Dubietis, Broadband conical third harmonic generation in femtosecond filament-modified fused silica, Optics Letters 48, 506-509 (2023).
The work discloses a flexible, non-destructive, aberration-free, and automated periodic poling quality evaluation technique of the periodically poled crystals in the whole volume of the crystal with very high control and resolution. The method is based on a crystal translation in the directions perpendicular to the pump laser beam and the simultaneous recording of the parametric signal conversion efficiency in a simple single-pass parametric light generator setup. This technique allowed us to investigate and quantitatively describe the ferroelectric domain structure homogeneity of the periodically poled lithium niobate and potassium titanyl phosphate crystals with single, multi, and fan-out grating designs and offers a practicable overall efficiency assessment of the quasi-phase-matched device.
J. Banys, J. Pimpė, O. Balachninaite, V. Jarutis, J. Vengelis, Non-destructive periodic poling quality evaluation of MgO:PPLN and Rb:PPKTP crystals based on crystal translation and parametric light generation, Optik 277, 170686 (2023).
Grupės nariai
|
|
|
Habil. Dr. (hp) Audrius Dubietis
Vadovas / profesorius (su išskirtinio profesoriaus statusu) / vyriausiasis mokslo darbuotojas
Saulėtekio ave. 10, 205 kab.
|
Habil. Dr. (hp) Gintaras Valiulis
Profesorius / vyriausiasis mokslo darbuotojas
Saulėtekio ave. 10, 111 kab.
|
Dr. Gintaras Tamošauskas
Docentas / vyresnysis mokslo darbuotojas
Saulėtekio ave. 10, 301 kab.
|
| | |
Dr. Vygandas Jarutis
Docentas / vyresnysis mokslo darbuotojas
Saulėtekio ave. 10, 111 kab.
|
Dr. Vytautas Jukna
Docentas / vyresnysis mokslo darbuotojas
Saulėtekio ave. 10, 111 kab.
|
Dr. Julius Vengelis
Asistentas / mokslo darbuotojas
Saulėtekio ave. 10, 104 kab.
|
| | |
Robertas Grigutis
Doktorantas
Disertacijos tema: Kūginės trečiosios harmonikos generacija femtosekundinėmis šviesos gijomis modifikuotose skaidriose medžiagose
Vadovas: prof. A. Dubietis
|
Vaida Marčiulionytė
Doktorantė
Disertacijos tema: Superkontinuumo generacija skaidriuose dielektrikuose esant labai dideliam impulsų pasikartojimo dažniui
Vadovas: prof. A. Dubietis
|
Miglė Kuliešaitė
Doktorantė
Disertacijos tema: Šviesolaidyje generuojamo superkontinuumo koherentiškumo tyrimas
Vadovas: doc. dr. V. Jarutis
|
| | |
Jonas Banys
Doktorantas
Disertacijos tema: Subnanosekundinio mikrolazerio impulsais kaupinamo parametrinio šviesos generatoriaus tyrimas
Vadovas: doc. dr. V. Jarutis
|
Jokūbas Pimpė
Doktorantas
Disertacijos tema: Didelio pasikartojimo dažnio derinamo bangos ilgio UV-VIS femtosekundinės lazerinės sistemos kūrimas
Vadovas: dr. J. Vengelis
| |
Publikacijos
Svarbiausios publikacijos
5 svarbiausios publikacijos:
-
A. Dubietis, A. Matijošius, Table-top optical parametric chirped pulse amplifiers: past and present (REVIEW), Opto-Electronic Advances 6, 220046 (2023).
-
A. Dubietis and A. Couairon, Ultrafast supercontinuum generation in transparent solid state media, Springer Nature, Cham, Switzerland, ISBN 978-3-030-14994-9, 125 p., 2019.
-
A. Dubietis, G. Tamošauskas, R. Šuminas, V. Jukna, A. Couairon, Ultrafast supercontinuum generation in bulk condensed media (REVIEW), Lithuanian Journal of Physics 57, 113-157 (2017).
-
J. Vengelis, V. Jarutis, V. Sirutkaitis, Estimation of photonic crystal fiber dispersion by means of supercontinuum generation, Optics Letters 42, 1844-1847 (2017).
-
D. Majus, G. Tamošauskas, I. Gražulevičiūtė, N. Garejev, A. Lotti, A. Couairon, D. Faccio, A. Dubietis, Nature of spatiotemporal light bullets in bulk Kerr media, Physical Review Letters 112, 193901 (2014).
Naujausios publikacijos
Naujausios publikacijos:
- V. Jarutis, D. Paipulas, V. Jukna, Thermodynamical Analysis of the Formation of α-Si Ring Structures on Silicon Surface, Materials 16 (6), 2205 (2023).
-
A. Dubietis, A. Matijošius, Table-top optical parametric chirped pulse amplifiers: past and present, Opto-Electronic Advances 6, 220046 (2023).
-
J. Banys, J. Pimpė, O. Balachninaitė, V. Jarutis, J. Vengelis, Non-destructive periodic poling quality evaluation of MgO:PPLN and Rb:PPKTP crystals based on crystal translation and parametric light generation, Optik 277, 170686 (2023).
-
R. Grigutis, V. Jukna, G. Tamošauskas, A. Dubietis, Broadband conical third harmonic generation in femtosecond filament-modified fused silica, Optics Letters 48, 506-509 (2023).
-
J. Banys, J. Savickytė, O. Balachninaitė, S. Armalytė, V. Tamulienė, V. Jarutis, J. Vengelis, Performance investigation of high-efficiency widely-tunable subnanosecond optical parametric generator and amplifier based on MgO:PPLN, Optics Expresss 30, 23163-23176 (2022).
-
M. Navickas, R. Grigutis, V. Jukna, G. Tamošauskas, A. Dubietis, Low spatial frequency laser-induced periodic surface structures in fused silica inscribed by widely tunable femtosecond laser pulses, Scientific Reports 12, 20231 (2022).
Tarptautiniai partneriai
|
|
|
University of Glasgow, School of Physics and Astronomy
Glasgow G12 8SU, UK
Prof. Daniele Faccio
|
Université Paris-Sacla, CNRS, Ecole Polytechnique, Centre de Physique Théorique
91120 Palaiseau, France
Prof. Arnaud Couairon
|
University of Eastern, Department of Physics and Mathematics
Yliopistokatu 7, 80130 Joensuu, Finland
Prof. Jari Turunen
|
|
|
|
University of Auckland, Faculty of Science
Auckland, New Zealand
Dr. Alex Risos
|
Royal Institute of Technology (KTH)
Brinellvägen 8, 114 28 Stockholm, Sweden
Prof. Valdas Pašiškevičius
|
|
Lazerinė įranga
Trumpųjų impulsų optikos laboratorija (301)
- Ti:safyro lazerinė sistema (Spitfire-PRO, Newport-Spectra Physics): impulso trukmė100 fs, energija 3 mJ, bangos ilgis 800 nm, impulsų pasikartojimo dažnis 1 kHz.
- Parametrinis šviesos stiprintuvas (Topas-Prime, Light Conversion Ltd.): impulso trukmė 100 fs, bangos ilgio derinimas 1150-2600 nm, skirtuminio dažnio generatorius, bangos ilgio derinimas 3-5 μm.
- Nekolinearus parametrinis šviesos stiprintuvas (Topas-white, Light Conversion Ltd.): impulso trukmė 25 fs, bangos ilgio derinimas 530-720 nm.
- Yb:KGW lazerinė sistema (Pharos, Light Conversion Ltd): impulso trukmė 190 fs, energija iki 1 mJ, bangos ilgis 1030 nm, impulsų pasikartojimo dažnis iki 200 kHz.
- Parametrinis šviesos stiprintuvas (Orpheus-One, Light Conversion Ltd.): impulso trukmė 200 fs, bangos ilgio derinimas 1320-4500 nm, skirtuminio dažnio generatorius, bangos ilgio derinimas 5-12 μm, impulsų pasikartojimo dažnis iki 14 kHz.
Kvantinės optikos laboratorija (403)
- Yb:KGW osciliatorius (FLINT, Light Conversion Ltd.): impulso trukmė 100 fs, bangos ilgis 1028 nm, vidutinė galia 6.5 W, impulsų pasikartojimo dažnis 76 MHz; SHG modulis (HIRO, Light conversion Ltd.): impulso trukmė 120 fs, bangos ilgis 514 nm, vidutinė galia 2.5 W
Parametrinių reiškinių laboratorija (110)
- Yb:KGW osciliatorius (FLINT, Light Conversion Ltd.) su integruotu šviesolaidiniu PCMA stiprintuvu: impulso trukmė 80 fs, bangos ilgis 1035 nm, vidutinė galia 17 W, impulsų pasikartojimo dažnis 76 MHz.
- Nd:YAG mikrolazeris (MOPA, Standa Ltd.): impulso trukmė 400 ps, bangos ilgis 1064 nm, impulsų pasikartojimo dažnis 1 kHz su antrosios (532 nm) ir trečiosios (355 nm) harmonikų generacijos moduliais.
- Nd:YAG mikrolazeris (MOPA, Standa Ltd.): impulso trukmė 520 ps, bangos ilgis 1064 nm, impulsų pasikartojimo dažnis 1 kHz, vidutinė galia 1 W.
- Optinis spektro analizatorius (Thorlabs): detekcijos diapazonas 1-12 μm, impulsinė registracija >30 kHz ir nuolatinės veikos.
- Impulsų išskyriklis (MP1, Eksma Optics): intervalas 130 ns – 1 ms, 76 MHz sinchronizacija.
Vykdomi projektai
SMART: Inovatyvių parametrinių šviesos generatorių kūrimas ir tyrimas: subnanosekundinių impulsų link
Numeris: 01.2.2-LMT-K-718-03-0004
Vadovas: Dr. J. Vengelis (VU, Lietuva)
Vykdytojai: -
Trukmė: 36 mėn.
Finansavimas: 698 987,42 EUR
Finansavimas: Lietuvos mokslo tarybos parama moksliniams tyrimams
Santrauka:
Šio projekto tikslas - sukurti netiesinės optikos metodais paremtas ir komercializavimui parengtas parametrinio šviesos generatoriaus technologijas subnanosekundinių impulsų generavimui VIS ir NIR spektro srityse. Numatomas atlikti kompleksinis parametrinės šviesos generacijos kaupinant subnanosekundiniais mikrolazerio impulsais tyrimas VIS ir NIR spektro srityse: bus bandomos įvairios PŠG konfigūracijos skirtinguose netiesiniuose kristaluose; atliekamas eksperimentinis ir teorinis generacijos dinamikos tyrimas; siekiama optimizuoti išvadinės PŠG spinduliuotės parametrus (impulsų energiją, trukmę bei spinduliuotės dažnio derinimo ribas); atliekami lazeriu indukuotos pažaidos (LIDT) matavimai įvairiuose netiesiniuose kristaluose ir jų dangose, būtini siekiant nustatyti LIDT bei parametrinės generacijos slenksčio atžvilgiu optimalią PŠG konfigūraciją ir atitinkamus technologinius sprendimus PŠG realizacijai. Galiausiai bus sukurtas subnanosekundinio PŠG prototipas.
Didelio pasikartojimo dažnio femtosekundinėmis šviesos gijomis indukuotos šviesos ir medžiagos sąveikos skaidriose kietakūnėse terpėse (FEMTOLAMA)
Numeris: S-MIP-22-40
Vadovas: Prof. A. Dubietis (VU, Lietuva)
Vykdytojai: -
Trukmė: 24 mėn.
Finansavimas: 145 844 EUR
Finansavimas: Lietuvos mokslo tarybos parama moksliniams tyrimams
Santrauka:
Pagrindinis šio projekto tikslas yra ištirti plačiame spektro ruože žadinamų femtosekundinių šviesos gijų sukeltus kaupiamuosius reiškinius, kurie nulemia optinę kietakūnės medžiagos degradaciją.Kadangi šie reiškiniai turi žalingą poveikį tiek superkontinuumo spinduliuotės charakteristikoms, tiek pačios medžiagos optinėms savybėms, bus siekiama rasti tokias optimalias veikos sąlygas, kuomet šie reiškinių įtaka galėtų būti eliminuota ar smarkiai nuslopinta.
Didelio pasikartojimo dažnio derinamo bangos ilgio UV-VIS femtosekundinės lazerinės sistemos kūrimas (HIREPUVIS)
Numeris: -
Vadovas: Dr. J. Vengelis (VU, Lietuva)
Vykdytojai: -
Trukmė: 36 mėn.
Finansavimas: 150 000 EUR
Finansavimas: Lietuvos mokslo tarybos parama moksliniams tyrimams
Santrauka:
Šio projekto tikslas yra sukurti vatų lygio vidutinės galios didelio pasikartojimo dažnio plačioje spektro srityje derinamo bangos ilgio UV-VIS femtosekundinę lazerinę sistemą. Tai bus pasiekta sukūrus kombinuotą lazerinę sistemą susidedančią iš lazerinio stiprintuvo, harmonikų generatoriaus ir sinchroniškai kaupinamo parametrinio šviesos generatoriaus. Tokia kombinuota sistema savo galimybėmis pranoks bet kurią dabartinę lazerio ar optinio parametrinio generatoriaus sistemą, naudojamą spektroskopijoje, netiesinėje mikroskopijoje, medžiagų moksle ir lazeriniame mikroapdirbime, lyginant jų matavimo / mikroapdirbimo greitį, universalumą, tikslumą ir efektyvumą.