Ġenerazzjoni ta 'l-infra-aħmar medju li jkopri ottava bl-użu ta' kristall mhux lineari BGSe

Dr.JINWEI ZHANG u t-tim tiegħu bl-użu ta 'sistema tal-lejżer Cr:ZnS li twassal impulsi 28-fs f'wavelength ċentrali ta' 2.4 µm jintuża bħala s-sors tal-pompa, li jmexxi l-ġenerazzjoni tal-frekwenza tad-differenza intra-polz ġewwa l-kristall BGSe.Bħala riżultat, inkiseb continuum koerenti tal-broadband mid-infrared li jkopri minn 6 sa 18 µm.Juri li l-kristall BGSe huwa materjal promettenti għal broadband, ġenerazzjoni ta 'nofs l-infra-aħmar ta' ftit ċiklu permezz ta 'konverżjoni ta' frekwenza 'l isfel b'sorsi ta' pompa femtosecond.

Introduzzjoni

Mid-infrared (MIR) dawl fil-medda ta '2-20 µm huwa utli għall-identifikazzjoni kimika u bijoloġika minħabba l-preżenza ta' ħafna linji ta 'assorbiment karatteristiċi molekulari f'dan ir-reġjun spettrali.Sors koerenti, ta’ ftit ċikli b’kopertura simultanja tal-firxa wiesgħa MIR jista’ jkompli jippermetti applikazzjonijiet ġodda bħall-mirko-spettroskopija, l-ispettroskopija tal-pompa-sonda tal-femtosecond, u kejl sensittiv ta’ medda dinamika għolja Sa issa bosta skemi kellhom

ġiet żviluppata biex tiġġenera radjazzjoni MIR koerenti, bħal linji tar-raġġ sinkrotron, lejżers kaskata kwantistika, sorsi supercontinuum, oxxillaturi parametriċi ottiċi (OPO) u amplifikaturi parametriċi ottiċi (OPA).Dawn l-iskemi kollha għandhom is-saħħiet u d-dgħufijiet tagħhom stess f'termini ta 'kumplessità, bandwidth, qawwa, effiċjenza, u tul ta' żmien tal-polz.Fost dawn, il-ġenerazzjoni tal-frekwenza tad-differenza intra-polz (IDFG) qed tattira attenzjoni dejjem tikber grazzi għall-iżvilupp ta 'lejżers femtosecond 2 µm ta' qawwa għolja li jistgħu effettivament jippompjaw kristalli mhux lineari ta 'bandgap żgħar mhux ossidu biex jiġġeneraw dawl MIR koerenti broadband ta' qawwa għolja.Meta mqabbel mal-OPOs u l-OPAs użati normalment, IDFG jippermetti tnaqqis fil-kumplessità tas-sistema u titjib tal-affidabbiltà, peress li titneħħa l-ħtieġa li jiġu allinjati żewġ travi jew kavitajiet separati bi preċiżjoni għolja.Barra minn hekk, l-output tal-MIR huwa intrinsikament stabbli tal-fażi tal-pakkett tal-ġarr (CEP) b'IDFG.

Fig 1

Spettru ta 'trażmissjoni ta' 1-mm-ħxuna mhux miksiBGSe kristallipprovdut minn DIEN TECH.Id-daħla turi l-kristall attwali użat f'dan l-esperiment.

Fig 2

Setup sperimentali tal-ġenerazzjoni MIR b'aBGSe kristall.OAP, mera parabolika off-axis b'tul ta 'fokus effettiv ta' 20 mm;HWP, pjanċa nofs mewġ;TFP, polarizzatur tal-film irqiq;LPF, filtru long-pass.

Fl-2010, ġie ffabbrikat kristall mhux lineari biaxial chalcogenide ġdid, BaGa4Se7 (BGSe), bl-użu tal-metodu Bridgman-Stockbarger.Għandu firxa wiesgħa ta 'trasparenza minn 0.47 sa 18 µm (kif muri fil-Fig. 1) b'koeffiċjenti mhux lineari ta' d11 = 24.3 pm/V u d13 = 20.4 pm/V.It-tieqa tat-trasparenza ta 'BGSe hija sinifikament usa' minn ZGP u LGS għalkemm in-nonlinearità tagħha hija inqas minn ZGP (75 ± 8 pm/V).B'kuntrast ma 'GaSe, BGSe jista' wkoll jinqata 'fl-angolu mixtieq ta' tqabbil tal-fażi u jista 'jkun miksi kontra r-rifless.

Is-setup sperimentali huwa illustrat fil-Fig. 2 (a).Il-impulsi tas-sewqan huma inizjalment iġġenerati minn oxxillatur Cr:ZnS imsakkar bil-mod tal-lenti Kerr mibni fid-dar b'kristall Cr:ZnS polikristallin (5 × 2 × 9 mm3, trasmissjoni = 15% f'1908nm) bħala l-medja tal-qligħ ippumpjat minn a Lejżer tal-fibra drogat b'Tm f'1908nm.L-oxxillazzjoni f'kavità tal-mewġ wieqfa tagħti impulsi ta '45-fs li joperaw b'rata ta' ripetizzjoni ta '69 MHz b'qawwa medja ta' 1 W f'tul ta 'mewġ carrier ta' 2.4 µm.Il-qawwa hija amplifikata għal 3.3 W f'amplifikatur polikristallin Cr:ZnS f'żewġ stadji mibni fid-dar (5 × 2 × 6 mm3 , trasmissjoni=20% f'1908nm u 5 × 2 × 9 mm3 , trasmissjoni=15% f' 1908nm), u t-tul tal-polz tal-ħruġ jitkejjel b'apparat tal-grada ottika riżolta bil-frekwenza tat-tieni ġenerazzjoni armonika mibni fid-dar (SHG-FROG).

Konklużjoni

Huma wrew sors MIR mal-BGSe kristallibbażat fuq il-metodu IDFG.Bħala s-sors tas-sewqan intużat sistema tal-lejżer Cr:ZnS ta 'femtosecond fil-wavelength ta' 2.4 µm, li ppermettiet kopertura spettrali simultanja minn 6 sa 18 µm.Sa fejn nafu tagħna, din hija l-ewwel darba li l-ġenerazzjoni tal-broadband MIR ġiet realizzata fi kristall BGSe.L-output huwa mistenni li jkollu ftit ċiklu ta 'tul ta' impulsi u wkoll li jkun stabbli fil-fażi carrier-envelope tiegħu.Meta mqabbel ma 'kristalli oħra, ir-riżultat preliminari maBGSeturi ġenerazzjoni MIR b'wisa' ta' frekwenza wiesgħa komparabbli (aktar wiesgħa minnZGPuLGS) għalkemm b'qawwa medja aktar baxxa u effiċjenza ta 'konverżjoni.Jista 'jkun mistenni qawwa medja ogħla b'ottimizzazzjoni ulterjuri tad-daqs tal-post tal-fokus u l-ħxuna tal-kristall.Kwalità tal-kristall aħjar b'limitu ta 'ħsara ogħla tkun ukoll ta' benefiċċju għaż-żieda tal-qawwa medja MIR u l-effiċjenza tal-konverżjoni.Dan ix-xogħol juri liBGSe kristallhuwa materjal promettenti għall-broadband, ġenerazzjoni MIR koerenti.

Ikseb il-karta PDF

Ħin tal-post: Diċ-07-2020