Úvod
Stredné infračervené (MIR) svetlo v rozsahu 2-20 µm je užitočné na chemickú a biologickú identifikáciu vďaka prítomnosti mnohých molekulárnych charakteristických absorpčných čiar v tejto spektrálnej oblasti.Koherentný, niekoľkocyklový zdroj so súčasným pokrytím širokého rozsahu MIR môže ďalej umožniť nové aplikácie, ako je mirkospektroskopia , femtosekundová pumpa-sondová spektroskopia a merania citlivé na vysoký dynamický rozsah Doteraz mnohé schémy
boli vyvinuté na generovanie koherentného MIR žiarenia, ako sú synchrotrónové lúče, kvantové kaskádové lasery, superkontinuálne zdroje, optické parametrické oscilátory (OPO) a optické parametrické zosilňovače (OPA).Všetky tieto schémy majú svoje silné a slabé stránky z hľadiska zložitosti, šírky pásma, výkonu, účinnosti a trvania impulzov.Spomedzi nich priťahuje rastúcu pozornosť generovanie intrapulznej diferenciačnej frekvencie (IDFG) vďaka vývoju vysokovýkonných femtosekundových 2 µm laserov, ktoré dokážu efektívne pumpovať neoxidové nelineárne kryštály s malou medzerou v pásme na generovanie vysokovýkonného širokopásmového koherentného MIR svetla.V porovnaní s bežne používanými OPO a OPA umožňuje IDFG zníženie zložitosti systému a zvýšenie spoľahlivosti, pretože je odstránená potreba zarovnania dvoch samostatných lúčov alebo dutín s vysokou presnosťou.Okrem toho je výstup MIR skutočne stabilný s fázou nosnej obálky (CEP) s IDFG.
Obr
Prenosové spektrum 1 mm hrubé nepotiahnutéBGSe kryštálposkytuje DIEN TECH.Vložka zobrazuje skutočný kryštál použitý v tomto experimente.
Obr
Experimentálne nastavenie generácie MIR s aBGSe kryštál.OAP, mimoosové parabolické zrkadlo s efektívnou dĺžkou ohniska 20 mm;HWP, polvlnová platňa;TFP, tenkovrstvový polarizátor;LPF, dlhopriepustný filter.
V roku 2010 bol pomocou Bridgman-Stockbargerovej metódy vyrobený nový biaxiálny chalkogenidový nelineárny kryštál BaGa4Se7 (BGSe).Má široký rozsah priehľadnosti od 0,47 do 18 µm (ako je znázornené na obr. 1) s nelineárnymi koeficientmi d11 = 24,3 pm/V a d13 = 20,4 pm/V.Okno transparentnosti BGSe je podstatne širšie ako ZGP a LGS, hoci jeho nelinearita je nižšia ako ZGP (75 ± 8 pm/V).Na rozdiel od GaSe môže byť BGSe tiež rezaný v požadovanom uhle prispôsobenia fázy a môže byť antireflexný.
Experimentálne usporiadanie je znázornené na obr. 2(a).Budiace impulzy sa spočiatku generujú z doma vyrobeného oscilátora Cr:ZnS s blokovaním režimu Kerr-šošoviek s polykryštalickým kryštálom Cr:ZnS (5 × 2 × 9 mm3, prenos = 15 % pri 1908 nm) ako médium zosilnenia čerpané Vláknový laser dopovaný Tm pri 1908 nm.Oscilácia v dutine stojatých vĺn dodáva impulzy 45 fs pracujúce pri frekvencii opakovania 69 MHz s priemerným výkonom 1 W pri nosnej vlnovej dĺžke 2,4 µm.Výkon je zosilnený na 3,3 W v podomácky vyrobenom dvojstupňovom jednopriechodovom polykryštalickom Cr:ZnS zosilňovači (5 × 2 × 6 mm3, prenos=20 % pri 1908 nm a 5 × 2 × 9 mm3, prenos=15 % pri 1908 nm) a trvanie výstupného impulzu sa meria doma vyrobeným prístrojom druhej harmonickej generácie s frekvenčne rozlíšenou optickou mriežkou (SHG-FROG).
