Ultrafast Yb:CALGO amplified laser for broadband mid-infrared generation

In this thesis work we demonstrate a simple approach to generate amplified few-optical-cycles pulses starting from a mode-locked Yb:CALGO femtosecond laser emitting at 1 μm for broadband mid-infrared generation. The initial pulses characterized by a duration of 70 fs and an average power of 45 mW are amplified by an Yb-based fiber amplifier and optically compressed by a pair of diffraction gratings. The output pulses characterized by a duration of 80 fs and an average power of 5W are then coupled within a photonic crystal fiber producing 100 nm spectral broadening. If these are optically compressed and focused in an orientation-patterned gallium phosphide (OP-GaP) crystal, we can generate by means of intrapulse difference frequency generation a radiation spanning the mid-infrared range.

In questo lavoro di tesi dimostriamo un semplice approccio per la generazione di impulsi amplificati a pochi cicli ottici utili per produrre una radiazione a larga banda nel medio infrarosso partendo da un mode-locked Yb:CALGO laser che emette ad 1 µm. Gli impulsi iniziali, caratterizzati da una durata di 70 fs e una potenza media di 45 mW, sono amplificati da un amplificatore in fibra drogata Itterbio e compressi otticamente per mezzo di una coppia di reticoli di diffrazione. Gli impulsi in uscita, caratterizzati da una durata di 80 fs e una potenza media di 5 W, sono poi accoppiati in una fibra a cristallo fotonico producendo un allargamento spettrale pari a 100 nm. Se questi sono poi compressi otticamente e focalizzati in un cristallo di fosfuro di gallio a disegno orientato, possiamo produrre per mezzo di una differenza di frequenza tra le componenti spettrali degli impulsi una radiazione che si estende nella regione spettrale del medio infrarosso.