Gjenerimi i mesit të infra të kuqe me shtrirje oktavë duke përdorur një kristal jolinear BGSe

Dr.JINWEI ZHANG dhe ekipi i tij duke përdorur një sistem lazer Cr: ZnS që jep impulse 28-fs në një gjatësi vale qendrore prej 2.4 μm përdoret si burim pompë, i cili drejton gjenerimin e frekuencës së ndryshimit brenda pulsit brenda kristalit BGSe. Si rezultat, është marrë një kontinuitet koherent me bandë të gjerë mes infra të kuqe që përfshin 6 deri në 18 μm. Ajo tregon se kristali BGSe është një material premtues për brez të gjerë, me pak cikle në mesin e infra të kuqe përmes konvertimit të frekuencës poshtë me burimet e pompës femtosekondë.

Prezantimi

Drita mes-infra të kuqe (MIR) në intervalin prej 2-20 μm është e dobishme për identifikimin kimik dhe biologjik për shkak të pranisë së shumë linjave të thithjes karakteristike molekulare në këtë rajon spektral. Një burim koherent, me disa cikle me një mbulim të njëkohshëm të gamës së gjerë MIR mund të mundësojë më tej aplikime të reja të tilla si mirco-spectroscopy, spektroskopia sondë pompë femtosekondë dhe matje të ndjeshme me diapazon të lartë Deri tani skema të shumta kanë
janë zhvilluar për të gjeneruar rrezatim koherent MIR, të tilla si linjat e rrezeve sinkrotron, lazer kaskadë kuantike, burime superkontinumi, oshilatorë optikë parametrikë (OPO) dhe përforcues parametrik optik (OPA). Këto skema të gjitha kanë pikat e forta dhe të dobëta të tyre përsa i përket kompleksitetit, gjerësisë së bandës, fuqisë, efikasitetit dhe kohëzgjatjes së impulsit. Midis tyre, gjenerimi i frekuencës së ndryshimit brenda pulsit (IDFG) po tërheq vëmendjen në rritje falë zhvillimit të lazerave femtosekondë 2 μm me fuqi të lartë që mund të pompojnë në mënyrë efektive kristale jolineare jo-oksidesh me bandë të vogël për të gjeneruar dritë koherente MIR me fuqi të lartë. Krahasuar me OPO-të dhe OPA-të e përdorura normalisht, IDFG lejon një zvogëlim të kompleksitetit të sistemit dhe rritjen e besueshmërisë, pasi hiqet nevoja për të lidhur dy trarë ose zgavra të ndara me precizion të lartë. Përveç kësaj, prodhimi MIR është thelbësisht i qëndrueshëm në fazën e mbështjellësit (CEP) me IDFG.

Fig 1

Spektri i transmetimit të kristalit të pa veshur BGSe me trashësi 1 mm të siguruar nga DIEN TECH. Thelbi tregon kristalin aktual të përdorur në këtë eksperiment.

Fig 2

Instalim eksperimental i gjeneratës MIR me një kristal BGSe. OAP, pasqyrë parabolike jashtë boshtit me një gjatësi efektive të fokusit prej 20 mm; HWP, pllakë gjysmë vale; TFP, polarizues me film të hollë; LPF, filtër me kalim të gjatë.

Në vitin 2010, një kristal i ri jolinear i kalkogjenidit biaksial, BaGa4Se7 (BGSe), është fabrikuar duke përdorur metodën Bridgman-Stockbarger. Ka një diapazon të gjerë transparence nga 0.47 deri në 18 μm (siç tregohet në Fig. 1) me koeficientë jolinearë d11 = 24.3 pm / V dhe d13 = 20.4 pm / V. Dritarja e transparencës e BGSe është dukshëm më e gjerë se ZGP dhe LGS edhe pse jolineariteti i tij është më i ulët se ZGP (75 ± 8 pasdite / V). Në kontrast me GaSe, BGSe gjithashtu mund të pritet në këndin e dëshiruar të përputhjes fazore dhe mund të jetë i veshur me anti-reflektim.

Instalimi eksperimental ilustrohet në Fig. 2 (a). Pulsat e vozitjes gjenerohen fillimisht nga një oshilator Cr: ZnS i mbyllur në mënyrën e mbyllur me lente Kerr në shtëpi me një kristal polikristal Cr: ZnS kristal (5 × 2 × 9 mm3, transmetimi = 15% në 1908nm) si medium fitimi i pompuar nga një Lazer me fibra të dopuar në TM në 1908nm. Lëkundja në një zgavër të valës në këmbë jep impulse 45-fs që veprojnë me një shpejtësi përsëritje prej 69 MHz me një fuqi mesatare prej 1 W në një gjatësi vale bartëse prej 2.4 μm. Fuqia amplifikohet në 3.3 W në një amplifikator polikristalor Cr: ZnS me dy kalime të vetme me dy kalime (5 × 2 × 6 mm3, transmetimi = 20% në 1908nm dhe 5 × 2 × 9 mm3, transmetimi = 15% në 1908nm), dhe kohëzgjatja e impulsit të daljes matet me një aparat të ndërtuar me grilë optike (SHG-FROG) i brezit të dytë të gjeneratës harmonike.

DSC_0646Përfundim

Ata demonstruan një burim MIR me kristalin BGSe bazuar në metodën IDFG. Një sistem lazer femtosekondë Cr: ZnS në gjatësi vale prej 2.4 μm u përdor si burim drejtimi, duke mundësuar një mbulim spektral të njëkohshëm nga 6 në 18 μm. Për sa kemi njohuri, kjo është hera e parë që gjenerata MIR me bandë të gjerë është realizuar në një kristal BGSe. Prodhimi pritet të ketë kohëzgjatje të impulsit me disa cikle dhe gjithashtu të jetë i qëndrueshëm në fazën e tij të mbështjellësit. Krahasuar me kristalet e tjerë, rezultati paraprak me BGSe tregon një gjeneratë MIR me një gjerësi të krahasueshme të gjerë (më të gjerë se ZGP dhe LGS) edhe pse me një fuqi mesatare më të ulët dhe efikasitet konvertimi. Fuqia mesatare më e lartë mund të pritet me optimizimin e mëtejshëm të madhësisë së pikës së fokusit dhe trashësisë së kristalit. Një cilësi më e mirë kristali me prag më të lartë dëmtimi do të ishte gjithashtu e dobishme për rritjen e fuqisë mesatare të MIR dhe efikasitetit të konvertimit. Kjo punë tregon se kristali BGSe është një material premtues për brezin e gjerë, koherent MIR.
Koha e postimit: Dhjetor-07-2020