вступ
Середнє інфрачервоне (MIR) світло в діапазоні 2-20 мкм корисне для хімічної та біологічної ідентифікації через наявність багатьох молекулярних характерних ліній поглинання в цій спектральній області.Когерентне джерело з декількома циклами з одночасним охопленням широкого діапазону МІР може також уможливити нові застосування, такі як мікроспектроскопія, фемтосекундна спектроскопія з зондом накачки та чутливі вимірювання у високому динамічному діапазоні. Досі численні схеми мали
були розроблені для генерації когерентного світлодіодного випромінювання, наприклад лінії синхротронного променя, квантові каскадні лазери, джерела суперконтинууму, оптичні параметричні осцилятори (OPO) і оптичні параметричні підсилювачі (OPA).Усі ці схеми мають свої сильні та слабкі сторони щодо складності, пропускної здатності, потужності, ефективності та тривалості імпульсу.Серед них внутрішньоімпульсна генерація різницевої частоти (IDFG) привертає все більше уваги завдяки розробці високопотужних фемтосекундних 2 мкм лазерів, які можуть ефективно накачувати малозонні неоксидні нелінійні кристали для генерації високопотужного широкосмугового когерентного світла MIR.Порівняно з OPO та OPA, які зазвичай використовуються, IDFG дозволяє зменшити складність системи та підвищити надійність, оскільки відпадає необхідність вирівнювання двох окремих балок або порожнин із високою точністю.Крім того, вихідний сигнал MIR за своєю суттю є стабільним у фазі обвідної несучої (CEP) з IDFG.
рис 1
Спектр пропускання без покриття товщиною 1 ммКристал BGSeнадано DIEN TECH.На вставці показано справжній кристал, який використовувався в цьому експерименті.
рис 2
Експериментальна установка генерації МІР з aКристал BGSe.OAP, позаосьове параболічне дзеркало з ефективною фокусною довжиною 20 мм;HWP, півхвильова пластина;TFP, тонкоплівковий поляризатор;ФНЧ, довгочастотний фільтр.
У 2010 році за допомогою методу Бріджмена-Стокбаргера було виготовлено новий двовісний нелінійний кристал халькогеніду BaGa4Se7 (BGSe).Він має широкий діапазон прозорості від 0,47 до 18 мкм (як показано на рис. 1) з нелінійними коефіцієнтами d11 = 24,3 пм/В і d13 = 20,4 пм/В.Вікно прозорості BGSe значно ширше, ніж ZGP і LGS, хоча його нелінійність нижча, ніж ZGP (75 ± 8 пм/В).На відміну від GaSe, BGSe також можна розрізати під потрібним кутом узгодження фази і на нього можна нанести покриття проти відблиску.
Експериментальна установка проілюстрована на рис. 2(a).Керівні імпульси спочатку генеруються власноруч виготовленим генератором Cr:ZnS із синхронізованим режимом лінзи Керра з полікристалічним кристалом Cr:ZnS (5 × 2 × 9 мм3, пропускання = 15 % при 1908 нм) як середовище посилення, яке накачується за допомогою Тм-легований волоконний лазер на 1908 нм.Коливання в резонаторі зі стоячою хвилею забезпечує імпульси тривалістю 45 фс, що працюють із частотою повторення 69 МГц із середньою потужністю 1 Вт на довжині несучої хвилі 2,4 мкм.Потужність посилюється до 3,3 Вт у домашньому двокаскадному однопрохідному полікристалічному підсилювачі Cr:ZnS (5 × 2 × 6 мм3, пропускання = 20 % при 1908 нм і 5 × 2 × 9 мм3, пропускання = 15 % при пропусканні 1908 нм), а тривалість вихідного імпульсу вимірюється власноруч виготовленим апаратом оптичної решітки з частотним розділенням генерації другої гармоніки (SHG-FROG).
