アクティブフィードバック法による再生増幅器の分岐抑制

Bifurcation suppression in regenerative amplifiers by active feedback methods.

• Andreas Deutschmann
• Tobias Flöry
• Katharina Schrom
• Vinzenz Stummer
• Andrius Baltuška
• Andreas Kugi

抄録

高い繰り返し周波数での再生増幅器の性能は、パルス間のダイナミクスの不安定化によって引き起こされる分岐の発生によって制限されることがよくあります。このような分岐は、専用のプリアンプを用いてシードエネルギーを増加させることで抑制することができるが、最新のパルス増幅器では、調整可能なフィルタや制御電子機器が利用可能であるため、これらの不安定性に対処するためのフィードバック戦略を利用することができる。本論文では、回生増幅器の不安定な動作状態を安定化させるためのアクティブフィードバック法の理論的および実験的解析を紹介する。この目的のために、回生増幅器のダイナミクスを一般的な空間依存性の記述から検討し、文献から既存のモデルを一般化したものを得る。次に、出力パルスエネルギーや透過ポンプ光の測定値を利用して、適切なフィードバックストラテジーを開発する。提案したアプローチの有効性は、Yb:CaF2ベースの再生増幅器の実験結果によって示される。

The performance of regenerative amplifiers at high repetition rates is often limited by the occurrence of bifurcations induced by a destabilization of the pulse-to-pulse dynamics. While bifurcations can be suppressed by increasing the seed energy using dedicated pre-amplifiers, the availability of adjustable filters and control electronics in modern pulse amplifiers allows to exploit feedback strategies to cope with these instabilities. In this paper, we present a theoretical and experimental analysis of active feedback methods to stabilize otherwise unstable operational regimes of regenerative amplifiers. To this end, the dynamics of regenerative amplifiers are investigated starting from a general space-dependent description to obtain a generalization of existing models from the literature. Suitable feedback strategies are then developed utilizing measurements of the output pulse energies or the transmitted pump light, respectively. The effectiveness of the proposed approach is highlighted by experimental results for a Yb:CaF2-based regenerative amplifier.