Генерацыя актавы, ахоплівае сярэдняе інфрачырвонае з выкарыстаннем нелінейнага крышталя BGSe

У якасці крыніцы помпы выкарыстоўваецца доктар JINWEI ZHANG і яго каманда, якія выкарыстоўваюць лазерную сістэму Cr: ZnS, якая забяспечвае падачу імпульсаў 28 фс пры цэнтральнай даўжыні хвалі 2,4 мкм, якая кіруе генерацыяй частоты ўнутрыімпульсных розніц у крышталі BGSe. У выніку атрыманы кагерэнтны шырокапалосны кантынуум у сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне ад 6 да 18 мкм. Гэта паказвае, што крышталь BGSe з'яўляецца перспектыўным матэрыялам для шырокапалоснага генеравання сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону з некалькімі цыкламі праз пераўтварэнне частоты з дапамогай фемтасекундных крыніц помпы.

Уводзіны

Сярэдняе інфрачырвонае (MIR) святло ў дыяпазоне 2-20 мкм карысна для хімічнай і біялагічнай ідэнтыфікацыі дзякуючы наяўнасці мноства малекулярных характэрных ліній паглынання ў гэтай спектральнай вобласці. Кагерэнтная крыніца цыкла з некалькімі цыкламі з адначасовым ахопам шырокага дыяпазону МІР можа дадаткова ўключыць новыя прыкладання, такія як мірка-спектраскапія, фемтасекундная помпа-зондавая спектраскапія і адчувальныя вымярэння з высокім дынамічным дыяпазонам.
былі распрацаваны для атрымання кагерэнтнага МІР-выпраменьвання, напрыклад, сінхротронных прамянёвых ліній, квантавых каскадных лазераў, суперконтинуумных крыніц, аптычных параметрычных асцылятараў (OPO) і аптычных параметрычных узмацняльнікаў (OPA). Усе гэтыя схемы маюць свае моцныя і слабыя бакі з пункту гледжання складанасці, прапускной здольнасці, магутнасці, эфектыўнасці і працягласці імпульсаў. Сярод іх унутраная імпульсная генерацыя розніцы частот (IDFG) прыцягвае ўсё большую ўвагу дзякуючы распрацоўцы магутных фемтасекундных 2-мкм-лазераў, якія могуць эфектыўна перапампоўваць малозонные неаксідныя нелінейныя крышталі для атрымання магутнага шырокапалоснага кагерэнтнага святла MIR. У параўнанні з звычайна выкарыстоўваюцца OPO і OPA, IDFG дазваляе знізіць складанасць сістэмы і павысіць надзейнасць, паколькі неабходнасць выраўноўвання двух асобных бэлек або паражнін з высокай дакладнасцю здымаецца. Акрамя таго, выхад MIR уласцівы фазе абалонкі носьбіта (CEP), стабільнай з IDFG.

Малюнак 1

Спектр прапускання крышталя BGSe без пакрыцця таўшчынёй 1 мм, прадастаўлены DIEN TECH. Урэзка паказвае фактычны крышталь, выкарыстаны ў гэтым эксперыменце.

Малюнак 2

Эксперыментальная ўстаноўка пакалення MIR з крышталем BGSe. OAP, пазавосевае парабалічнае люстэрка з эфектыўнай фокуснай даўжынёй 20 мм; HWP, паўхвалевая пласціна; TFP, тонкаплёнкавы палярызатар; ФНЧ, фільтр доўгага праходжання.

У 2010 г. з дапамогай метаду Брыджмена-Стокбаргера быў выраблены новы двухвосевы халькагенідны нелінейны крышталь, BaGa4Se7 (BGSe). Ён мае шырокі дыяпазон празрыстасці ад 0,47 да 18 мкм (як паказана на мал. 1) з нелінейнымі каэфіцыентамі d11 = 24,3 мкм / В і d13 = 20,4 мкм / В. Акно празрыстасці BGSe значна шырэйшае, чым ZGP і LGS, хаця яго нелінейнасць ніжэй, чым ZGP (75 ± 8 вечара / V). У адрозненне ад GaSe, BGSe таксама можна рэзаць пад патрэбным вуглом фазавага супадзення і можа быць пакрыты антыблікавым пакрыццём.

Эксперыментальная ўстаноўка праілюстравана на мал. 2 (а). Рухаючыя імпульсы першапачаткова генеруюцца з уласна пабудаванага генератара Кер-аб'ектыва з генератарам Cr: ZnS з полікрышталічным крышталем Cr: ZnS (5 × 2 × 9 мм3, перадача = 15% пры 1908 нм) у якасці ўзмацняльніка асяроддзя, які перапампоўваецца Валаконны лазер з легацыяй Tm пры 1908 нм. Ваганне ў паражніны стаялай хвалі забяспечвае імпульсы 45 фс, якія працуюць з частатой паўтарэння 69 МГц пры сярэдняй магутнасці 1 Вт пры даўжыні хвалі носьбіта 2,4 мкм. Магутнасць узмацняецца да 3,3 Вт у самаробным двухступенчатым аднапраходным полікрышталічным узмацняльніку Cr: ZnS (5 × 2 × 6 мм3, перадача = 20% пры 1908 нм і 5 × 2 × 9 мм3, перадача = 15% пры 1908 нм), а працягласць выхаднога імпульсу вымяраецца самаробным аптычным аптычным рашоткам (SHG-FROG) з частотна-разраджальнай генерацыяй другой гармонікі.

DSC_0646Выснова

Яны прадэманстравалі крыніцу MIR з крышталем BGSe на аснове метаду IDFG. У якасці рухаючай крыніцы выкарыстоўвалася фемтасекундная лазерная сістэма Cr: ZnS на даўжыні хвалі 2,4 мкм, якая дазваляла адначасова спектральна ахопліваць ад 6 да 18 мкм. Наколькі нам вядома, гэта першы раз, калі шырокапалоснае пакаленне MIR рэалізавана ў крышталі BGSe. Чакаецца, што выхад будзе мець некалькі цыклаў працягласці імпульсу, а таксама будзе стабільным у фазе абалонкі носьбіта. У параўнанні з іншымі крышталямі, папярэдні вынік з BGSe паказвае пакаленне MIR з параўнальна шырокай прапускной здольнасцю (шырэй, чым ZGP і LGS), хоць і з меншай сярэдняй магутнасцю і эфектыўнасцю пераўтварэння. Большай сярэдняй магутнасці можна было чакаць пры далейшай аптымізацыі памеру фокуснай плямы і таўшчыні крышталя. Больш высокая якасць крышталя з больш высокім парогам пашкоджання таксама будзе карыснай для павелічэння сярэдняй магутнасці MIR і эфектыўнасці пераўтварэння. Гэтая праца паказвае, што крышталь BGSe з'яўляецца перспектыўным матэрыялам для шырокапалоснага, кагерэнтнага пакалення MIR.
Час публікацыі: снежань-07-2020