Uvod
Srednja infrardeča (MIR) svetloba v območju 2-20 µm je uporabna za kemično in biološko identifikacijo zaradi prisotnosti številnih molekularno značilnih absorpcijskih linij v tem spektralnem območju.Koherenten vir z nekaj cikli s hkratnim pokrivanjem širokega območja MIR lahko dodatno omogoči nove aplikacije, kot so mikrospektroskopija, femtosekundna spektroskopija s črpalko in občutljive meritve z visokim dinamičnim razponom. Do sedaj so bile številne sheme
je bil razvit za ustvarjanje koherentnega sevanja MIR, kot so sinhrotronske žarkovne linije, kvantni kaskadni laserji, superkontinuumski viri, optični parametrični oscilatorji (OPO) in optični parametrični ojačevalniki (OPA).Vse te sheme imajo svoje prednosti in slabosti v smislu kompleksnosti, pasovne širine, moči, učinkovitosti in trajanja impulza.Med njimi ustvarjanje frekvenčne razlike znotraj impulza (IDFG) pritegne vse večjo pozornost zaradi razvoja visokozmogljivih femtosekundnih 2 µm laserjev, ki lahko učinkovito črpajo neoksidne nelinearne kristale z majhnim pasovnim presledkom za ustvarjanje visoko zmogljive širokopasovne koherentne svetlobe MIR.V primerjavi z običajno uporabljenima OPO in OPA IDFG omogoča zmanjšanje kompleksnosti sistema in izboljšanje zanesljivosti, saj ni potrebe po poravnavi dveh ločenih žarkov ali votlin z visoko natančnostjo.Poleg tega je izhod MIR intrinzično stabilen v fazi nosilne ovojnice (CEP) z IDFG.
Slika 1
Transmisijski spekter brez premaza debeline 1 mmBGSe kristalzagotavlja DIEN TECH.Vložek prikazuje dejanski kristal, uporabljen v tem poskusu.
Slika 2
Eksperimentalna postavitev generacije MIR z aBGSe kristal.OAP, zunajosno parabolično zrcalo z efektivno goriščno dolžino 20 mm;HWP, polvalovna plošča;TFP, tankoplastni polarizator;LPF, dolgoprepustni filter.
Leta 2010 je bil z uporabo Bridgman-Stockbargerjeve metode izdelan nov dvoosni halkogenidni nelinearni kristal BaGa4Se7 (BGSe).Ima širok razpon prosojnosti od 0,47 do 18 µm (kot je prikazano na sliki 1) z nelinearnimi koeficienti d11 = 24,3 pm/V in d13 = 20,4 pm/V.Okno prosojnosti BGSe je bistveno širše od ZGP in LGS, čeprav je njegova nelinearnost nižja od ZGP (75 ± 8 pm/V).V nasprotju z GaSe je mogoče BGSe tudi rezati pod želenim kotom faznega ujemanja in ga je mogoče prevleči proti odsevu.
Eksperimentalna postavitev je prikazana na sliki 2 (a).Pogonski impulzi se na začetku generirajo iz doma zgrajenega oscilatorja Cr:ZnS z zaklenjenim načinom Kerrove leče s polikristalnim kristalom Cr:ZnS (5 × 2 × 9 mm3, prepustnost = 15 % pri 1908 nm) kot ojačevalni medij, ki ga črpa S Tm dopiranim vlaknenim laserjem pri 1908 nm.Nihanje v votlini s stoječimi valovi zagotavlja 45-fs impulze, ki delujejo s hitrostjo ponavljanja 69 MHz s povprečno močjo 1 W pri nosilni valovni dolžini 2,4 µm.Moč se poveča na 3,3 W v doma izdelanem dvostopenjskem enoprehodnem polikristalnem Cr:ZnS ojačevalniku (5 × 2 × 6 mm3, prepustnost = 20 % pri 1908 nm in 5 × 2 × 9 mm3, prepustnost = 15 % pri 1908 nm), trajanje izhodnega impulza pa je izmerjeno z doma zgrajenim aparatom za frekvenčno ločeno optično mrežo druge harmonske generacije (SHG-FROG).
