English

Generering av oktavspennende midt-infrarød ved bruk av en ikke-lineær BGSe-krystall

Dr.JINWEI ZHANG og teamet hans som bruker et Cr:ZnS-lasersystem som leverer 28-fs-pulser ved en sentral bølgelengde på 2,4 µm, brukes som pumpekilden, som driver genereringen av intra-pulsdifferansefrekvensen inne i BGSe-krystallen.Som et resultat er det oppnådd et koherent bredbånd midt-infrarødt kontinuum som spenner fra 6 til 18 µm.Den viser at BGSe-krystallen er et lovende materiale for bredbånd, fåsyklus mid-infrarød generering via frekvensnedkonvertering med femtosekund-pumpekilder.

Introduksjon

Midt-infrarødt (MIR) lys i området 2-20 µm er nyttig for kjemisk og biologisk identifikasjon på grunn av tilstedeværelsen av mange molekylære karakteristiske absorpsjonslinjer i dette spektrale området.En sammenhengende kilde med få sykluser med samtidig dekning av det brede MIR-området kan ytterligere muliggjøre nye applikasjoner som mirkospektroskopi, femtosekund pumpesondespektroskopi og følsomme målinger med høyt dynamisk område. Inntil nå har en rekke skjemaer
blitt utviklet for å generere koherent MIR-stråling, slik som synkrotronstrålelinjer, kvantekaskadelasere, superkontinuumkilder, optiske parametriske oscillatorer (OPO) og optiske parametriske forsterkere (OPA).Disse ordningene har alle sine egne styrker og svakheter når det gjelder kompleksitet, båndbredde, kraft, effektivitet og pulsvarighet.Blant dem tiltrekker intra-pulsdifferanse frekvensgenerering (IDFG) økende oppmerksomhet takket være utviklingen av høyeffekt femtosekund 2 µm lasere som effektivt kan pumpe ikke-oksiderte ikke-lineære krystaller med lite bånd for å generere høyeffekts bredbånd koherent MIR-lys.Sammenlignet med de normalt brukte OPOene og OPAene, tillater IDFG en reduksjon i systemkompleksitet og forbedring av påliteligheten, ettersom behovet for å justere to separate bjelker eller hulrom med høy presisjon fjernes.Dessuten er MIR-utgangen i seg selv bærer-envelope-fase (CEP) stabil med IDFG .

Figur 1

Overføringsspektrum for 1 mm tykk ubelagtBGSe krystalllevert av DIEN TECH.Innsatsen viser den faktiske krystallen som ble brukt i dette eksperimentet.

Fig 2

Eksperimentelt oppsett av MIR-generasjonen med enBGSe krystall.OAP, off-axis parabolsk speil med en effektiv fokuslengde på 20 mm;HWP, halv-bølge plate;TFP, tynnfilm polarisator;LPF, langpassfilter.

I 2010 ble en ny biaksial ikke-lineær kalkogenidkrystall, BaGa4Se7 (BGSe), produsert ved bruk av Bridgman-Stockbarger-metoden.Den har et bredt gjennomsiktighetsområde fra 0,47 til 18 µm (som vist i fig. 1) med ikke-lineære koeffisienter på d11 = 24,3 pm/V og d13 = 20,4 pm/V.Gjennomsiktighetsvinduet til BGSe er betydelig bredere enn ZGP og LGS, selv om dets ikke-linearitet er lavere enn ZGP (75 ± 8 pm/V).I motsetning til GaSe kan BGSe også kuttes i ønsket fasetilpasningsvinkel og kan antirefleksjonsbelegges.

DSC_0646Konklusjon

De demonstrerte en MIR-kilde medBGSe krystallbasert på IDFG-metoden.Et femtosekund Cr:ZnS lasersystem ved bølgelengden 2,4 µm ble brukt som drivkilde, noe som muliggjorde en samtidig spektral dekning fra 6 til 18 µm.Så vidt vi vet, er dette første gang bredbånds MIR-generasjon har blitt realisert i en BGSe-krystall.Utgangen forventes å ha få-syklus-pulsvarigheter og også å være stabil i bærebølge-envelope-fasen.Sammenlignet med andre krystaller er det foreløpige resultatet medBGSeviser en MIR-generasjon med sammenlignbar bred båndbredde (bredere ennZGPogLGS) men med lavere gjennomsnittlig effekt og konverteringseffektivitet.Høyere gjennomsnittlig effekt kan forventes med ytterligere optimalisering av fokuspunktstørrelsen og krystalltykkelsen.En bedre krystallkvalitet med høyere skadeterskel vil også være fordelaktig for å øke den gjennomsnittlige MIR-effekten og konverteringseffektiviteten.Dette verket viser detBGSe krystaller et lovende materiale for bredbånds, sammenhengende MIR-generasjon.
Få PDF-papiret
Innleggstid: 07. desember 2020
Trykk på Enter for å søke eller ESC for å lukke