This dissertation provides a novel method to generate negatively chirped supercontinuum (SC) and details the design, fabrication and complete characterization of the generated SC. According to the SPM theory, an inverse Gaussian pulse should be able to generate negatively chirped SC. In this thesis this kind of inverse Gaussian pulse is termed as “ghost pulse”. However, in practice it is impossible to produce an inverse Gaussian pulse because the pulse intensity can not be negative. Therefore, in order to generate negatively chirped SC, the first difficult challenge is how to obtain the desired ghost pulse. In this work, a 4f-line pulse shaping system and a sum-frequency generation (SFG) setup were built and performed to produce a stable ghost pulse. Due to the Fourier transform limit, narrow spectral bandwidth corresponds to long pulse duration. Thereby, the 4f-line pulse shaping system can produce a long duration pulse E_4f (t) (τ_p≈2 ps) by narrowing the spectral bandwidth of the input pulse. Afterwards, a sum-frequency generation (SFG) nonlinear process was performed between this long pulse E_4f (t) and a fundamental pulse E(t) (τ_p≈200 fs). The center energy of the pulse E_4f (t) was depleted due to the SFG process and thus a ghost pulse E_ghost (t) was obtained. The formation of this ghost pulse was verified by a commercial autocorrelator device and a home-built FROG (frequency-resolved optical gating) setup. Pumping by this ghost pulse and using YAG and sapphire crystals as the working media, we have succeeded in generating negatively chirped SC. For the sake of contrast, a control experiment using the fundamental pulse (τ_p≈200 fs) to generate SC was also carried out. The generated SCs were experimentally characterized with the help of different techniques including autocorrelator, FROG and NOPA (non-collinear optical parametric amplifier). The validation of the experimental results by these different strategies allows us to check the properties of the generated SC systematically. The NOPA and autocorrelator results reveal that the SC generated by ghost pulse is negatively chirped in a round-about way. The FROG results directly prove that the SC is purely generated by ghost pulse and is clear negatively chirped, while the SC generated by fundamental pulse is positively chirped.
Diese Dissertation beschreibt eine neuartige Methode zur Erzeugung von negativ gechirptem Superkontinuum (SC) und beschreibt detailliert das Design, die Herstellung und die umfassende Charakterisierung der erzeugten SC. Nach der SPM-Theorie sollte ein inverser Gaußscher Puls in der Lage sein, negativ gechirpte SC zu erzeugen. In dieser Arbeit wird ein solcher inverser Gaußscher Impuls als "Ghost pulse" bezeichnet. Jedoch ist es praktisch unmöglich, einen inversen Gaußschen Puls zu erzeugen, da die Pulsintensität nicht negativ sein kann. Um eine negativ gechirpte SC zu erzeugen, besteht die erste schwierige Herausforderung daher darin, den gewünschten Ghost pulse zu erhalten. In dieser Studie wurden ein 4f-Linien-Impulsformungssystem und ein Summenfrequenzerzeugung-Setup (SFG) aufgebaut und angewendet, um einen stabilen Ghost pulse zu erzeugen. Aufgrund der Begrenzung durch die Fourier-Transformation entspricht eine schmale spektrale Bandbreite einer langen Pulsdauer. Dadurch kann das 4f-Linien-Pulsformungssystem einen Puls E_4f (t) (τ_p≈2 ps) mit langer Dauer erzeugen, indem es die spektrale Bandbreite des Eingangspulses verengt. Anschließend wurde ein nichtlinearer Summenfrequenzerzeugungsprozess (SFG) zwischen diesem langen Impuls E_4f (t) und einem Fundamentalimpuls E(t) (τ_p≈200 fs) durchgeführt. Die Zentralenergie des Pulses E_4f (t) war aufgrund des SFG-Prozesses verringert und so wurde ein Ghost pulse E_ghost (t) erzeugt. Die Formung dieses Ghost pulse wurde durch ein kommerzielles Autokorrelator-Gerät und eine selbst gebaute frequenzaufgelöste optische Nachweismethode (FROG) verifiziert. Mit diesem Ghost pulse konnten in YAG- und Saphirkristallen negativ gechirptes SC erzeugt werden. Aus Kontrastgründen wurde auch ein Kontrollexperiment mit einem Fundamentalpuls (τ_p≈200 fs) zur Erzeugung von SC durchgeführt. Die erzeugten SCs wurden experimentell mit Hilfe einer Vielzahl verschiedener Techniken wie Autokorrelator, FROG und nicht-kollinearer optischer parametrischer Verstärker (NOPA) charakterisiert. Die Validierung der experimentellen Ergebnisse durch diese verschiedenen Strategien erlaubt es uns, die Eigenschaften der erzeugten SC systematisch zu überprüfen. Die Ergebnisse der NOPA und des Autokorrelators zeigen, dass die durch den Ghost pulse erzeugte SC negativ gechirpt wird. Die FROG-Ergebnisse demonstrieren direkt, dass der SC alleine durch den Ghost pulse erzeugt wird und negativ gechirpt ist, während der durch Fundamentalimpulse erzeugte SC positiv gechirpt ist.
