Wstęp
Światło średniej podczerwieni (MIR) w zakresie 2-20 µm jest przydatne do identyfikacji chemicznej i biologicznej ze względu na obecność wielu charakterystycznych molekularnie linii absorpcyjnych w tym obszarze widmowym.Spójne, kilkucyklowe źródło z jednoczesnym pokryciem szerokiego zakresu MIR może dodatkowo umożliwić nowe zastosowania, takie jak mikrospektroskopia, spektroskopia z pompą femtosekundową i pomiary czułe na wysoki zakres dynamiki. Do tej pory opracowano wiele schematów
został opracowany do generowania spójnego promieniowania MIR, takiego jak linie wiązek synchrotronowych, kwantowe lasery kaskadowe, źródła superkontinuum, optyczne oscylatory parametryczne (OPO) i optyczne wzmacniacze parametryczne (OPA).Wszystkie te schematy mają swoje mocne i słabe strony pod względem złożoności, przepustowości, mocy, wydajności i czasu trwania impulsu.Wśród nich coraz większą uwagę przyciąga generowanie częstotliwości różnicowych między impulsami (IDFG) dzięki opracowaniu laserów femtosekundowych o dużej mocy 2 µm, które mogą skutecznie pompować nieliniowe kryształy nieliniowe o małych odstępach wzbronionych w celu generowania szerokopasmowego, spójnego światła MIR o dużej mocy.W porównaniu do normalnie używanych OPO i OPA, IDFG pozwala na zmniejszenie złożoności systemu i zwiększenie niezawodności, ponieważ eliminuje potrzebę ustawiania w jednej linii dwóch oddzielnych belek lub wnęk z dużą precyzją.Poza tym wyjście MIR jest wewnętrznie stabilne w fazie obwiedni nośnej (CEP) z IDFG.
Ryc. 1
Widmo transmisji powłoki niepowlekanej o grubości 1 mmKryształ BGSedostarczane przez DIEN TECH.Wstawka pokazuje rzeczywisty kryształ użyty w tym eksperymencie.
Ryc. 2
Eksperymentalna konfiguracja generacji MIR zKryształ BGSe.OAP, pozaosiowe zwierciadło paraboliczne o efektywnej długości ogniskowania 20 mm;HWP, płyta półfalowa;TFP, polaryzator cienkowarstwowy;LPF, filtr długoprzepustowy.
W 2010 roku metodą Bridgmana-Stockbargera wytworzono nowy dwuosiowy nieliniowy kryształ chalkogenku BaGa4Se7 (BGSe).Posiada szeroki zakres przezroczystości od 0,47 do 18 µm (jak pokazano na rys. 1) przy nieliniowych współczynnikach d11 = 24,3 pm/V i d13 = 20,4 pm/V.Okno przezroczystości BGSe jest znacznie szersze niż ZGP i LGS, chociaż jego nieliniowość jest mniejsza niż ZGP (75 ± 8 pm/V).W przeciwieństwie do GaSe, BGSe można również przycinać pod żądanym kątem dopasowania fazowego i można go pokryć powłoką przeciwodblaskową.
Układ eksperymentalny przedstawiono na ryc. 2 (a).Impulsy sterujące są początkowo generowane z samodzielnie zbudowanego oscylatora Cr:ZnS z synchronizacją trybu soczewki Kerra z polikrystalicznym kryształem Cr:ZnS (5 × 2 × 9 mm3, transmisja = 15% przy 1908 nm) jako medium wzmacniające pompowane przez Laser światłowodowy domieszkowany Tm przy 1908 nm.Oscylacja we wnęce fali stojącej dostarcza impulsy o częstotliwości 45 fs, działające z częstotliwością powtarzania 69 MHz, ze średnią mocą 1 W przy długości fali nośnej 2,4 µm.Moc jest wzmacniana do 3,3 W w domowym, dwustopniowym, jednoprzebiegowym wzmacniaczu polikrystalicznym Cr:ZnS (5 × 2 × 6 mm3, transmisja = 20% przy 1908 nm i 5 × 2 × 9 mm3, transmisja = 15% przy 1908 nm), a czas trwania impulsu wyjściowego mierzony jest za pomocą samodzielnie zbudowanego aparatu z siatką optyczną o rozdzielczości częstotliwościowej drugiej harmonicznej (SHG-FROG).
