Generazione di ottave chì attraversanu l'infraredu mediu aduprendu un cristallu non lineare BGSe

Dr.JINWEI ZHANG è a so squadra chì utilizanu un sistema laser Cr: ZnS chì furnisce impulsi 28-fs à una lunghezza d'onda centrale di 2,4 µm hè adupratu cum'è fonte di pompa, chì cunduce a generazione di frequenza di differenza intra-impulsu in u cristalu BGSe. Di conseguenza, hè statu ottenutu un cuntinuvu à banda larga à banda larga coherente chì si stende da 6 à 18 µm. Mostra chì u cristalu BGSe hè un materiale prometitore per a banda larga, generazione à infrarossu mediu à pochi cicli per mezu di cunversione in frequenza cun fonti di pompa femtoseconda.

Introduzione

A luce Mid-infrarouge (MIR) in a gamma di 2-20 µm hè utile per l'identificazione chimica è biologica per via di a presenza di parechje linee di assorbimentu caratteristicu moleculare in questa regione spettrale. Una surghjente cuerente è à pochi cicli cun una copertura simultanea di a vasta gamma MIR pò ancu permettere nuove applicazioni cume mirco-spettroscopia, spettroscopia a pompa femtoseconda, è misurazioni sensibili à alta dinamica.
hè statu sviluppatu per generà una radiazione MIR coerente, cume e linee di fasci di sincrotrone, laser a cascata quantistica, fonti supercontinuum, oscillatori parametrici ottici (OPO) è amplificatori parametrici ottici (OPA). Questi schemi anu tutti i so punti di forza è di punti debuli in termini di cumplessità, larghezza di banda, potenza, efficienza è durata di impulsi. Tra quessi, a generazione di frequenza di diffarenza intra-impulsu (IDFG) attira una attenzione crescente grazia à u sviluppu di laser di femtoseconda di 2 µm di grande putenza chì ponu pompà in modu efficace cristalli non lineari à pocu bandgap senza ossidu per generà luce MIR coerente à banda larga à alta potenza. Rispuntendu à l'OPO è l'OPA di solitu aduprati, IDFG permette una riduzione di a cumplessità di u sistema è u rinfurzamentu di l'affidabilità, postu chì a necessità di allineare duie travi o cavità separate à alta precisione hè eliminata. Inoltre, l'uscita MIR hè intrinsecamente portatore-envelope-phase (CEP) stabile cun IDFG.

Fig. 1

Spettru di trasmissione di u cristallu BGSe senza rivestimentu di 1 mm di spessore furnitu da DIEN TECH. L'inset mostra u cristalu propiu adupratu in questu esperimentu.

Fig 2

Configurazione sperimentale di a generazione MIR cun un cristallu BGSe. OAP, specchiu parabolicu fora di l'assi cù una lunghezza di messa à fuoco efficace di 20 mm; HWP, piastra à mezza onda; TFP, polarizatore di film sottile; LPF, filtru passa-longu.

In u 2010, un novu cristallu non lineare di calcogenu biaxiale, BaGa4Se7 (BGSe), hè statu fabricatu aduprendu u metudu Bridgman-Stockbarger. Hà una larga gamma di trasparenza da 0,47 à 18 µm (cum'è mostratu in Fig. 1) cun coeficienti non lineari di d11 = 24,3 pm / V è d13 = 20,4 pm / V. A finestra di trasparenza di BGSe hè significativamente più larga di ZGP è LGS ancu se a so nonlinearità hè inferiore à ZGP (75 ± 8 pm / V). In cuntrastu à GaSe, BGSe pò ancu esse tagliatu à l'angulu desideratu di adattazione di fase è pò esse rivestitu antiriflessu.

A configurazione sperimentale hè illustrata in Fig.2 (a). L'impulsi di guida sò inizialmente generati da un oscillatore Cr: ZnS in modalità Kerr-lens custruitu in casa cù un cristallu policristallinu Cr: ZnS (5 × 2 × 9 mm3, trasmissione = 15% à 1908nm) cume u guadagnu mediu pompatu da un Laser à fibre dopate Tm à 1908nm. L'oscilazione in una cavità d'onda stabile furnisce impulsi 45-fs chì operanu à un ritmu di ripetizione di 69 MHz cun una potenza media di 1 W à una lunghezza d'onda di u portatore di 2.4 µm. A putenza hè amplificata à 3,3 W in un amplificatore policristallinu monopassu in duie fasi custruitu in casa: Amplificatore ZnS (5 × 2 × 6 mm3, trasmissione = 20% à 1908nm è 5 × 2 × 9 mm3, trasmissione = 15% à 1908nm), è a durata di l'impulsu in uscita hè misurata cù un apparecchiu di grata ottica (SHG-FROG) risolta in frequenza di seconda generazione armonica fatta in casa.

DSC_0646Cunclusione

Anu dimustratu una fonte MIR cù u cristalu BGSe basatu annantu à u metudu IDFG. Un sistema laser femtosegonda Cr: ZnS à a lunghezza d'onda di 2,4 µm hè statu adupratu cum'è fonte di guida, permettendu una copertura spettrale simultanea da 6 à 18 µm. À u megliu di a nostra cunniscenza, questa hè a prima volta chì a generazione di banda larga MIR hè stata realizata in un cristallu BGSe. L'uscita hè prevista per avè poche durate di impulsu di ciclu è ancu esse stabile in a so fase di trasportatore-inviluppu. Comparatu à l'altri cristalli, u risultatu prelimiunale cù BGSe mostra una generazione MIR cun larghezza di banda cumparabile (più larga di ZGP è LGS) ancu cù una putenza media più bassa è efficienza di cunversione. Una putenza media più alta si pudia aspettà cun una ottimisazione ulteriore di a dimensione di u focu di u focu è di u spessore di i cristalli. Una qualità cristallina più bona cù una soglia di dannu più elevata seria ancu benefica per aumentà a putenza media MIR è l'efficienza di cunversione. Questu travagliu mostra chì u cristalu BGSe hè un materiale prometitore per a generazione MIR à banda larga, coherente.
Tempu di posta: Dic-07-2020