Generaasje fan oktaaf-spanning mid-ynfraread mei in BGSe net-lineêr kristal

Dr.JINWEI ZHANG en syn team mei in Cr:ZnS-lasersysteem dat 28-fs-pulsen leveret op in sintrale golflingte fan 2.4 µm wurdt brûkt as de pompboarne, dy't de generaasje fan intra-pulsferskilfrekwinsje yn it BGSe-kristal driuwt.As resultaat is in gearhingjend breedbân mid-ynfraread kontinuüm fan 6 oant 18 µm krigen.It lit sjen dat de BGSe kristal is in kânsryk materiaal foar breedbân, pear-syklus mid-infrared generaasje fia frekwinsje down konverzje mei femtosecond pomp boarnen.

Ynlieding

Mid-infraread (MIR) ljocht yn it berik fan 2-20 µm is nuttich foar gemyske en biologyske identifikaasje fanwegen de oanwêzigens fan in protte molekulêre karakteristike absorptionslinen yn dizze spektrale regio.In gearhingjende boarne fan in pear syklus mei in simultane dekking fan it brede MIR-berik kin nije tapassingen fierder ynskeakelje, lykas mirko-spektroskopy, femtosecond-pomp-probe-spektroskopy, en gefoelige mjittingen mei heech-dynamysk berik. Oant no hawwe in protte skema's

is ûntwikkele om gearhingjende MIR-strieling te generearjen, lykas synchrotronbeamlinen, kwantumkaskadelasers, superkontinuumboarnen, optyske parametryske oscillators (OPO) en optyske parametryske fersterkers (OPA).Dizze regelingen hawwe allegear har eigen sterke en swakke punten yn termen fan kompleksiteit, bânbreedte, krêft, effisjinsje en pulsduraasjes.Under harren, intra-pulse ferskil frekwinsje generaasje (IDFG) lûkt tanimmende oandacht tank oan de ûntwikkeling fan hege-power femtosecond 2 µm lasers dy't effektyf kinne pompe lytse-bandgap net-okside net-lineêre kristallen te generearjen hege-power breedbân gearhingjend MIR ljocht.Yn ferliking mei de normaal brûkte OPO's en OPA's, lit IDFG in fermindering fan systeemkompleksiteit en fergrutting fan betrouberens mooglik meitsje, om't de needsaak om twa aparte balken of holten mei hege presyzje út te rjochtsjen is fuorthelle.Derneist is de MIR-útfier yntrinsysk drager-envelope-fase (CEP) stabyl mei IDFG.

Fig 1

Transmission spektrum fan de 1-mm-dik uncoatedBGSe kristallevere troch DIEN TECH.De ynset lit it eigentlike kristal sjen dat yn dit eksperimint brûkt wurdt.

Fig 2

Eksperimintele opset fan de MIR generaasje mei inBGSe kristal.OAP, off-axis parabolyske spegel mei in effektive fokuslingte fan 20 mm;HWP, heal-wave plaat;TFP, tinne-film polarisator;LPF, langpassfilter.

De eksperimintele opset wurdt yllustrearre yn figuer 2 (a).De driuwende pulsen wurde yn earste ynstânsje generearre út in thúsboude Kerr-lens-modus-beskoattele Cr:ZnS-oscillator mei in polykristalline Cr:ZnS-kristal (5 × 2 × 9 mm3, oerdracht = 15% by 1908nm) as it winstmedium pompt troch in Tm-dopte fiberlaser by 1908nm.De oscillaasje yn in steande-golfholte leveret 45-fs-pulsen dy't operearje mei in werhellingsfrekwinsje fan 69 MHz mei in gemiddelde krêft fan 1 W op in dragergolflingte fan 2.4 µm.De krêft wurdt fersterke nei 3.3 W yn in thúsboude twa-staps polykristallijne Cr:ZnS-fersterker (5 × 2 × 6 mm3, oerdracht = 20% by 1908nm en 5 × 2 × 9 mm3, oerdracht = 15% by 1908nm), en de útfier puls doer wurdt metten mei in thús-boud twadde-harmonyske generaasje frekwinsje-oplost optyske grating (SHG-FROG) apparaat.

Yn 2010 is in nij biaxial chalcogenide net-lineêr kristal, BaGa4Se7 (BGSe), makke mei de Bridgman-Stockbarger-metoade.It hat in breed transparânsjeberik fan 0,47 oant 18 µm (lykas werjûn yn Fig. 1) mei net-lineêre koeffizienten fan d11 = 24,3 pm/V en d13 = 20,4 pm/V.It transparânsjefinster fan BGSe is signifikant breder dan ZGP en LGS, hoewol syn netlineariteit leger is dan ZGP (75 ± 8 pm / V).Yn tsjinstelling ta GaSe kin BGSe ek besunige wurde op 'e winske faze-oerienkommende hoeke en kin wurde anty-refleksje coated.

Konklúzje

Se demonstrearren in MIR boarne mei deBGSe kristalbasearre op de IDFG-metoade.In femtosekonde Cr: ZnS lasersysteem op 'e golflingte fan 2.4 µm waard brûkt as de driuwende boarne, wêrtroch in simultane spektrale dekking fan 6 oant 18 µm mooglik makke.Nei it bêste fan ús kennis is dit de earste kear dat breedbân MIR-generaasje is realisearre yn in BGSe-kristal.De útfier wurdt ferwachte dat se in pear sykluspulsduraasjes hawwe en ek stabyl is yn syn drager-envelope-faze.Yn ferliking mei oare kristallen, de foarriedige resultaat meiBGSetoant in MIR-generaasje mei fergelykbere brede bânbreedte (breder danZGPenLGS) hoewol mei in legere gemiddelde krêft en konverzje-effisjinsje.Hegere gemiddelde krêft koe wurde ferwachte mei fierdere optimalisaasje fan 'e fokusspotgrutte en kristaldikte.In bettere kristalkwaliteit mei hegere skeadrompel soe ek foardielich wêze foar it fergrutsjen fan de gemiddelde MIR-krêft en konverzje-effisjinsje.Dit wurk lit dat sjenBGSe kristalis in kânsryk materiaal foar de breedbân, gearhingjende MIR generaasje.

Krij it PDF-papier

Posttiid: Dec-07-2020