Sissejuhatus
Keskmise infrapuna (MIR) valgus vahemikus 2–20 µm on kasulik keemiliseks ja bioloogiliseks tuvastamiseks, kuna selles spektripiirkonnas on palju molekulaarseid iseloomulikke neeldumisjooni.Ühtne, mõne tsükliga allikas, mis katab samaaegselt laia MIR-vahemiku, võib veelgi võimaldada uusi rakendusi, nagu mikrospektroskoopia, femtosekundiline pumpsond-spektroskoopia ja suure dünaamilise ulatusega tundlikud mõõtmised. Siiani on palju skeeme.
on välja töötatud koherentse MIR-kiirguse genereerimiseks, nagu sünkrotronkiire read, kvantkaskaadlaserid, superkontiinumiallikad, optilised parameetrilised ostsillaatorid (OPO) ja optilised parameetrilised võimendid (OPA).Kõigil neil skeemidel on oma tugevad ja nõrgad küljed keerukuse, ribalaiuse, võimsuse, tõhususe ja impulsside kestuse osas.Nende hulgas tõmbab impulsside vahe sageduse genereerimine (IDFG) üha suuremat tähelepanu tänu suure võimsusega femtosekundiliste 2 µm laserite väljatöötamisele, mis suudavad tõhusalt pumbata väikese ribalaiusega mitteoksiidseid mittelineaarseid kristalle, et genereerida suure võimsusega lairiba koherentset MIR-valgust.Võrreldes tavaliselt kasutatavate OPO-de ja OPA-dega võimaldab IDFG vähendada süsteemi keerukust ja suurendada töökindlust, kuna kaob vajadus kahe eraldi tala või õõnsuse suure täpsusega joondamiseks.Lisaks on MIR-väljund IDFG-ga olemuslikult kandja-ümbrise faasi (CEP) stabiilne.
Joonis 1
1 mm paksuse katmata ülekandespekterBGSe kristallpakub DIEN TECH.Sisend näitab selles katses kasutatud tegelikku kristalli.
Joonis 2
MIR-i põlvkonna eksperimentaalne seadistamine koos aBGSe kristall.OAP, teljeväline paraboolpeegel efektiivse fookuskaugusega 20 mm;HWP, poollaineplaat;TFP, õhukese kile polarisaator;LPF, kaugpääsfilter.
2010. aastal valmistati Bridgmani-Stockbargeri meetodil uus kaheteljeline kalkogeniidi mittelineaarne kristall BaGa4Se7 (BGSe).Sellel on lai läbipaistvusvahemik 0,47 kuni 18 µm (nagu on näidatud joonisel 1) mittelineaarsete koefitsientidega d11 = 24,3 pm/V ja d13 = 20,4 pm/V.BGSe läbipaistvusaken on oluliselt laiem kui ZGP ja LGS, kuigi selle mittelineaarsus on madalam kui ZGP (75 ± 8 pm/V).Erinevalt GaSe-st saab BGSe-d lõigata ka soovitud faasisobitusnurga all ja katta peegeldusvastase kattega.
Eksperimentaalset seadistust on illustreeritud joonisel 2(a).Juhtimpulsid genereeritakse algselt kodus ehitatud Kerr-läätse režiimiga lukustatud Cr:ZnS ostsillaatorist, millel on polükristalliline Cr:ZnS kristall (5 × 2 × 9 mm3, edastus = 15% lainepikkusel 1908 nm) kui võimenduskeskkond, mida pumbatakse Tm-leegeeritud fiiberlaser lainepikkusel 1908 nm.Seisulaine õõnsuses toimuv võnkumine annab 45-fs impulsse, mis töötavad kordussagedusega 69 MHz ja keskmise võimsusega 1 W kande lainepikkusel 2,4 µm.Võimsust võimendatakse 3,3 W-ni kodus ehitatud kaheastmelises ühekäigulises polükristallilises Cr:ZnS võimendis (5 × 2 × 6 mm3, edastus = 20% lainepikkusel 1908 nm ja 5 × 2 × 9 mm3, edastus = 15% 1908 nm) ja väljundimpulsi kestust mõõdetakse kodus ehitatud teise harmoonilise põlvkonna sageduslahutusega optilise võre (SHG-FROG) aparaadiga.
