BGSe сызықтық емес кристалын қолдана отырып, орта инфрақызыл октаваға созылатын генерация

Dr.JINWEI ZHANG және оның командасы Cr: ZnS лазерлік жүйесін қолдана отырып, 2,4 мкм толқынның орталық ұзындығында 28-fs импульстарын жеткізеді, бұл BGSe кристаллының ішінде импульстік айырмашылық жиілігін тудырады. Нәтижесінде 6-дан 18 мкм-ге дейінгі когерентті орта инфрақызыл континуум алынды. Бұл BGSe кристаллының фентосекундтық сорғы көздерімен жиіліктің төмен конверсиясы арқылы кең жолақты, бірнеше циклды орта инфрақызыл буынның болашағы зор материалы екендігін көрсетеді.

Кіріспе

2-20 мкм диапазонындағы орта инфрақызыл (MIR) жарық осы спектрлік аймақта көптеген молекулалық сипаттамалық сіңіру сызықтарының болуына байланысты химиялық және биологиялық идентификация үшін пайдалы. Бір мезгілде кең MIR диапазонын қамтитын бірнеше циклді когерентті көз мирко-спектроскопия, фемтосекундтық сорғы-зондтық спектроскопия және жоғары динамикалық диапазондағы сезімтал өлшемдер сияқты жаңа қосымшаларды одан әрі қосуға мүмкіндік береді.
синхротронды сәулелік сызықтар, кванттық каскадты лазерлер, суперконтинумды көздер, оптикалық параметрлік осцилляторлар (OPO) және оптикалық параметрлік күшейткіштер (OPA) сияқты когерентті MIR сәулеленуін генерациялау үшін жасалған. Бұл схемалардың барлығының күрделілігі, өткізу қабілеттілігі, қуаттылығы, тиімділігі және импульстің ұзақтылығы жағынан әлсіз және әлсіз жақтары бар. Олардың ішінде импульстегі айырмашылықтың жиілігін генерациялау (IDFG) жоғары қуатты фемтосекундтық 2 мкм лазерлерді дамытудың арқасында үлкен назар аударуда, олар кішігірім диапазонды оксидті емес сызықты емес кристаллдарды жоғары қуатты кең жолақты когерентті MIR сәулесін тудырады. Әдетте қолданылатын OPO және OPA-мен салыстырғанда IDFG жүйенің күрделілігін төмендетуге және сенімділікті арттыруға мүмкіндік береді, өйткені екі бөлек сәулелерді немесе қуыстарды жоғары дәлдікте туралау қажеттілігі жойылады. Сонымен қатар, MIR шығысы IDFG-мен тұрақты ішкі-конверт-фаза (CEP) болып табылады.

1-сурет

DIEN TECH ұсынған қалыңдығы 1 мм қапталмаған BGSe кристалының таралу спектрі. Ішкі кірісте осы тәжірибеде қолданылған нақты кристалл көрсетілген.

2-сурет

BGSe кристаллымен MIR ұрпағының тәжірибелік қондырғысы. OAP, осьтен тыс параболалық айна, тиімді фокустың ұзындығы 20 мм; HWP, жарты толқынды пластина; TFP, жұқа қабатты поляризатор; LPF, ұзаққа созылатын сүзгі.

2010 жылы Bridgman-Stockbarger әдісі бойынша BaGa4Se7 (BGSe) жаңа биаксиальді холькогенидті сызықты емес кристалл жасалды. Оның сызықтық емес коэффициенттері d11 = 24,3 pm / V және d13 = 20,4 pm / V болатын 0,47-ден 18 мкм-ге дейінгі мөлдірлік кең диапазоны бар. BGSe мөлдірлігі терезесі ZGP және LGS-ге қарағанда едәуір кең, бірақ оның бейсызықтығы ZGP-ден төмен (75 ± 20 pm / V). GaSe-ден айырмашылығы, BGSe қажетті фазаға сәйкес бұрышта кесіліп, шағылысқа қарсы жабынмен жабылуы мүмкін.

Тәжірибелік қондырғы 2 (а) суретте көрсетілген. Қозғалтқыш импульстар бастапқыда полиметрлік Cr: ZnS кристалымен кристалды линзалы Cr-ZnS осцилляторынан (5 × 2 × 9 мм3, беріліс = 15% 1908нм-де) өсірілген орта ретінде пайда болады. 1908нм-де Тм-қоспалы талшықты лазер. Тұрақты толқын қуысындағы тербеліс тасымалдаушының толқын ұзындығы 2,4 мкм кезінде орташа қуаттылығы 1 Вт 69 МГц қайталану жылдамдығымен жұмыс істейтін 45-fs импульстарын береді. Үйде жасалынған екі сатылы бір өткізгішті поликристалды Cr: ZnS күшейткішінде қуат 3,3 Вт дейін күшейтіледі (5 × 2 × 6 мм3, беріліс = 1908нм-де 20% және 5 × 2 × 9 мм3, беріліс = 15% -да Импульстің шығыс ұзақтығы үйде құрастырылған екінші гармоникалық буын жиілігінде шешілетін оптикалық тор (SHG-FROG) аппаратымен өлшенеді.

DSC_0646Қорытынды

Олар IDFG әдісі негізінде BGSe кристаллымен MIR көзін көрсетті. Қозғалтқыш көзі ретінде фтемотекундалық Cr: ZnS толқын ұзындығы 2,4 мкм болатын лазерлік жүйе пайдаланылды, бұл бір уақытта спектрлік қамтуды 6-дан 18 мкм-ге дейін жеткізді. Біздің білуіміз бойынша, кең жолақты MIR буыны BGSe кристалында алғаш рет іске асырылды. Шығарылым аз циклды импульстің ұзақтығына ие болады, сонымен қатар оның тасымалдаушы-конверт фазасында тұрақты болады деп күтілуде. Басқа кристалдармен салыстырғанда, BGSe-дің алдын-ала нәтижесі салыстырмалы кең өткізу қабілеті бар (ZGP және LGS-ге қарағанда кеңірек) MIR буынын көрсетеді, бірақ орташа қуаты мен конверсия тиімділігі төмен. Фокустық нүктенің өлшемі мен кристалл қалыңдығын одан әрі оңтайландыру арқылы орташа қуатты күтуге болады. Зақымданудың жоғары деңгейіне ие кристалдың жақсы сапасы MIR орташа қуатын және конверсия тиімділігін арттыруға пайдалы болады. Бұл жұмыс BGSe кристаллының кең жолақты, келісімді MIR буыны үшін перспективалы материал екендігін көрсетеді.
Хабарлама уақыты: 07-2020 желтоқсан