Generacio de oktava mez-infraruĝo uzanta nelinian kristalon BGSe

D-ro JINWEI ZHANG kaj lia teamo uzanta laseran sistemon Cr: ZnS liveranta pulsojn de 28-fs ĉe centra ondolongo de 2,4 µm estas uzata kiel la fonto de pumpilo, kiu pelas la intra-pulsan diferencan frekvencan generadon ene de la kristalo BGSe. Kiel rezulto, kohera larĝbenda mez-infraruĝa kontinuumo ampleksanta de 6 ĝis 18 µm estis akirita. Ĝi montras, ke la kristalo BGSe estas promesplena materialo por larĝbenda, malmult-cikla mez-infraruĝa generacio per frekvenca malsupren-konvertiĝo kun femtosekundaj pumpilaj fontoj.

Enkonduko

Mez-infraruĝa (MIR) lumo en la vico de 2-20 µm estas utila por kemia kaj biologia identigo pro la ĉeesto de multaj molekulaj karakterizaj sorblinioj en tiu spektra regiono. Kohera, malmult-cikla fonto kun samtempa priraportado de la larĝa MIR-gamo povas plu ebligi novajn aplikojn kiel mirko-spektroskopio, femtosekunda pump-sonda spektroskopio kaj alt-dinamika-gamo sentemaj mezuroj Ĝis nun multaj skemoj havas
estis disvolvita por generi koheran MIR-radiadon, kiel sinkrotronaj radiaj linioj, kvantumaj kaskadaj laseroj, superkontinuaj fontoj, optikaj parametraj oscilatoroj (OPO) kaj optikaj parametraj amplifiloj (OPA). Ĉi tiuj skemoj ĉiuj havas siajn proprajn fortojn kaj malfortojn laŭ komplikeco, larĝa de bando, potenco, efikeco kaj pulsaj daŭroj. Inter ili, generado de intra-pulsa diferenca ofteco (IDFG) altiras kreskantan atenton danke al la disvolviĝo de laseroj de alta potenco femtosekunda 2 µm, kiuj povas efike pumpi malgrand-bandgapajn ne-oksidajn neliniajn kristalojn por generi alt-potencan larĝbendan koheran MIR-lumon. Kompare kun la kutime uzataj OPO-oj kaj OPA-oj, IDFG permesas redukton de komplekseco de la sistemo kaj plibonigon de fidindeco, ĉar la bezono vicigi du apartajn trabojn aŭ kavojn je alta precizeco estas forigita. Krome, la MIR-eligo estas interne portanto-koverta-faza (CEP) stabila kun IDFG.

Fig 1

Transdona spektro de la 1-dika dikigita BGSe-kristalo provizita de DIEN TECH. La enmetado montras la efektivan kristalon uzatan en ĉi tiu eksperimento.

Fig. 2

Eksperimenta agordo de la generacio MIR kun kristalo BGSe. OAP, eksteraksa parabola spegulo kun efika fokusa longo de 20 mm; HWP, duononda plato; TFP, maldika filmo-polarigilo; LPF, long-paŝa filtrilo.

En 2010, nova biaksa kalkogenida nelinia kristalo, BaGa4Se7 (BGSe), estis fabrikita per la metodo Bridgman-Stockbarger. Ĝi havas larĝan travideblecon de 0,47 ĝis 18 µm (kiel montrite en Fig. 1) kun neliniaj koeficientoj de d11 = 24.3 pm / V kaj d13 = 20.4 pm / V. La travidebla fenestro de BGSe estas signife pli larĝa ol ZGP kaj LGS kvankam ĝia nelineareco estas pli malalta ol ZGP (75 ± 8 pm / V). Kontraste al GaSe, BGSe ankaŭ povas esti tranĉita laŭ la dezirata faza kongrua angulo kaj povas esti kontraŭreflekta.

La eksperimenta aranĝo estas ilustrita en Fig.2 (a). La veturantaj pulsoj estas komence generitaj de hejmkonstruita Kerr-lensreĝimŝlosita Cr: ZnS-oscilatoro kun polikristala Cr: ZnS-kristalo (5 × 2 × 9 mm3, transdono = 15% ĉe 1908nm) kiel la gajna medio pumpita Tm-dopita fibra lasero je 1908nm. La oscilado en konstanta onda kavo liveras pulsojn de 45-fs funkciantaj kun ripeta rapideco de 69 MHz kun averaĝa potenco de 1 W ĉe portila ondolongo de 2,4 µm. La potenco plifortiĝas ĝis 3,3 W en hejmkonstruita du-ŝtupa unupasa polikristala amplifilo Cr: ZnS (5 × 2 × 6 mm3, transdono = 20% ĉe 1908nm kaj 5 × 2 × 9 mm3, transdono = 15% ĉe 1908nm), kaj la elira puldaŭro estas mezurita per hejmkonstruita dua-harmonia-generacia frekvenc-solvita optika krada (SHG-RANO) aparato.

DSC_0646Konkludo

Ili montris MIR-fonton kun la kristalo BGSe bazita sur la metodo IDFG. Lasera sistemo Cr: ZnS de femtosekundo ĉe la ondolongo de 2,4 µm estis uzata kiel kondukanta fonto, ebligante samtempan spektran kovradon de 6 ĝis 18 µm. Laŭ nia scio, ĉi tiu estas la unua fojo, ke larĝa bando MIR-generacio realiĝis en kristalo BGSe. La eliro estas atendita havi malmultajn ciklajn pulsajn tempodaŭrojn kaj ankaŭ stabila en sia fazo portanto-koverto. Kompare kun aliaj kristaloj, la prepara rezulto kun BGSe montras generacion MIR kun komparebla larĝa larĝa bando (pli larĝa ol ZGP kaj LGS) kvankam kun pli malalta averaĝa potenco kaj konverta efikeco. Pli alta averaĝa potenco povus esti atendita kun plua optimumigo de la fokusa makula grandeco kaj kristala dikeco. Pli bona kristala kvalito kun pli alta damaĝa sojlo ankaŭ utilus por pliigi la mezan potencon kaj konvertiĝan efikecon de MIR. Ĉi tiu verko montras, ke BGSe-kristalo estas promesplena materialo por la larĝa bando, kohera MIR-generacio.
Afiŝa tempo: Dec-07-2020