English

Pagmugna sa octave-spanning mid-infrared gamit ang BGSe nonlinear nga kristal

Si Dr.JINWEI ZHANG ug ang iyang team nga naggamit ug Cr:ZnS laser system nga naghatud sa 28-fs pulses sa sentro nga wavelength nga 2.4 µm gigamit isip tinubdan sa bomba, nga nagduso sa intra-pulse difference frequency generation sulod sa BGSe crystal.Ingon usa ka sangputanan, nakuha ang usa ka managsama nga broadband mid-infrared continuum gikan sa 6 hangtod 18 µm.Gipakita niini nga ang kristal nga BGSe usa ka promising nga materyal alang sa broadband, pipila ka siklo nga mid-infrared nga henerasyon pinaagi sa frequency down conversion nga adunay femtosecond nga mga gigikanan sa bomba.

Pasiuna

Ang mid-infrared (MIR) nga kahayag sa sakup nga 2-20 µm mapuslanon alang sa kemikal ug biolohikal nga pag-ila tungod sa presensya sa daghang mga linya sa pagsuyup sa molekula nga kinaiya sa kini nga spectral nga rehiyon.Ang usa ka managsama, pipila ka cycle nga tinubdan nga adunay dungan nga pagsakup sa halapad nga MIR range makahimo pa sa mga bag-ong aplikasyon sama sa mirco-spectroscopy, femtosecond pump-probe spectroscopy, ug high-dynamic-range nga sensitibo nga mga pagsukod Hangtud karon daghang mga laraw ang adunay
naugmad aron makamugna og managsama nga MIR radiation, sama sa synchrotron beam lines, quantum cascade lasers, supercontinuum sources, optical parametric oscillators (OPO) ug optical parametric amplifier (OPA).Kini nga mga laraw ang tanan adunay ilang kaugalingon nga kusog ug kahuyang sa mga termino sa pagkakomplikado, bandwidth, gahum, kahusayan, ug gidugayon sa pulso.Lakip niini, ang intra-pulse difference frequency generation (IDFG) nakadani sa nagkadako nga atensyon salamat sa pag-uswag sa high-power femtosecond 2 µm lasers nga epektibo nga makabomba sa gagmay nga bandgap non-oxide nonlinear nga mga kristal aron makamugna og high-power broadband coherent MIR light.Kung itandi sa kasagarang gigamit nga mga OPO ug OPA, ang IDFG nagtugot sa pagkunhod sa pagkakomplikado sa sistema ug pagpauswag sa kasaligan, tungod kay ang panginahanglan sa pag-align sa duha ka separado nga mga sagbayan o mga lungag sa taas nga katukma gikuha.Gawas pa, ang output sa MIR kay intrinsically carrier-envelope-phase (CEP) stable nga adunay IDFG.

Fig 1

Transmission spectrum sa 1-mm-gibag-on uncoatedBGSe nga kristalgihatag sa DIEN TECH.Ang inset nagpakita sa aktuwal nga kristal nga gigamit niini nga eksperimento.

Fig 2

Eksperimental nga pag-setup sa MIR nga henerasyon nga adunay aBGSe nga kristal.OAP, off-axis parabolic nga salamin nga adunay epektibo nga gitas-on sa pagtutok sa 20 mm;HWP, tunga sa balod nga plato;TFP, thin-film polarizer;LPF, long-pass nga filter.

Sa 2010, usa ka bag-ong biaxial chalcogenide nonlinear nga kristal, BaGa4Se7 (BGSe), gihimo gamit ang Bridgman-Stockbarger nga pamaagi.Kini adunay lapad nga transparency range gikan sa 0.47 ngadto sa 18 µm (sama sa gipakita sa Fig. 1) nga adunay nonlinear coefficients nga d11 = 24.3 pm/V ug d13 = 20.4 pm/V.Ang transparency window sa BGSe kay mas lapad kay sa ZGP ug LGS bisan ang nonlinearity niini mas ubos kay sa ZGP (75 ± 8 pm/V).Sukwahi sa GaSe, ang BGSe mahimo usab nga putlon sa gitinguha nga anggulo nga pagpares sa hugna ug mahimong anti-reflection coated.

Ang eksperimento nga setup gihulagway sa Fig. 2 (a).Ang mga pulso sa pagmaneho sa sinugdanan namugna gikan sa usa ka home-built Kerr-lens mode-locked Cr: ZnS oscillator nga adunay polycrystalline Cr: ZnS crystal (5 × 2 × 9 mm3 , transmission=15% sa 1908nm) ingon nga gain medium nga gibomba sa usa ka Tm-doped fiber laser sa 1908nm.Ang oscillation sa usa ka standing-wave cavity naghatod sa 45-fs pulses nga naglihok sa usa ka repetition rate nga 69 MHz nga adunay average nga gahum nga 1 W sa usa ka carrier wavelength nga 2.4 µm.Ang gahum gipadako ngadto sa 3.3 W sa usa ka home-built two-stage single-pass polycrystalline Cr: ZnS amplifier (5 × 2 × 6 mm3 , transmission=20% sa 1908nm ug 5 × 2 × 9 mm3 , transmission=15% sa 1908nm), ug ang gidugayon sa pulso sa output gisukod gamit ang gitukod sa balay nga second-harmonic-generation frequency-resolved optical grating (SHG-FROG) apparatus.

DSC_0646Konklusyon

Gipakita nila ang usa ka tinubdan sa MIR nga adunayBGSe nga kristalbase sa pamaagi sa IDFG.Usa ka femtosecond Cr:ZnS laser system sa wavelength nga 2.4 µm ang gigamit ingon nga tinubdan sa pagmaneho, nga makahimo sa usa ka dungan nga spectral coverage gikan sa 6 ngadto sa 18 µm.Sa labing maayo sa among kahibalo, kini ang unang higayon nga ang broadband MIR nga henerasyon natuman sa usa ka kristal nga BGSe.Ang output gilauman nga adunay pipila ka cycle nga gidugayon sa pulso ug mahimo usab nga lig-on sa iyang carrier-envelope phase.Kung itandi sa ubang mga kristal, ang preliminary nga resulta saBGSenagpakita sa usa ka henerasyon sa MIR nga adunay susama nga lapad nga bandwidth (lapad pa kay saZGPugLGS) bisan pa nga adunay mas ubos nga average nga gahum ug kahusayan sa pagkakabig.Ang mas taas nga average nga gahum mahimong mapaabut uban ang dugang nga pag-optimize sa gidak-on sa focus spot ug gibag-on sa kristal.Ang usa ka mas maayo nga kristal nga kalidad nga adunay mas taas nga kadaot threshold mahimo usab nga mapuslanon alang sa pagdugang sa MIR average nga gahum ug pagkakabig efficiency.Kini nga trabaho nagpakita nianaBGSe nga kristalusa ka promising nga materyal para sa broadband, coherent MIR generation.
Kuhaa ang PDF nga papel
Oras sa pag-post: Dis-07-2020
Pindota ang enter aron pangitaon o ESC aron tapuson