Pagmugna og octave-spanning mid-infrared gamit ang usa ka BGSe nonlinear nga kristal

Si Dr.JINWEI ZHANG ug ang iyang tem nga naggamit usa ka Cr: ZnS laser system nga naghatud og 28-fs pulses sa usa ka sentral nga wavelength nga 2.4 µm gigamit ingon nga gigikanan sa bomba, nga nagtukmod sa intra-pulse nga kalainan sa frequency sa sulud sa sulod sa BGSe nga kristal. Ingon usa ka sangputanan, usa ka nahiuyon nga broadband mid-infrared nga padayon nga gikan sa 6 hangtod 18 µm ang nakuha. Gipakita niini nga ang BGSe nga kristal usa ka maayo nga materyal alang sa broadband, dyutay nga siklo nga mid-infrared nga henerasyon pinaagi sa frequency down conversion nga adunay mga gigikanan nga femtosecond pump.

Pasiuna

Ang mid-infrared (MIR) nga suga sa gilapdon nga 2-20 µm mapuslanon alang sa kemikal ug biyolohikal nga pag-ila tungod sa presensya sa daghang mga linya sa paglihok sa kinaiyahan nga molekula sa kini nga spectral nga rehiyon. Ang usa ka magkahiusa, gamay nga siklo nga gigikanan nga adunay dungan nga pagsakup sa halapad nga sakup sa MIR mahimo pa nga makahimo sa mga bag-ong aplikasyon sama sa mirco-spectroscopy, femtosecond pump-probe spectroscopy, ug high-dinamiko-range nga sensitibo nga mga pagsukot Hangtud karon daghang mga laraw ang adunay
naugmad aron makahimo coherent MIR radiation, sama sa mga linya sa sinchrotron beam, mga quantum cascade laser, supercontinuum nga gigikanan, optical parametric oscillators (OPO) ug optical parametric amplifiers (OPA). Ang kini nga mga laraw tanan adunay kaugalingon nga mga kusog ug kahuyang sa mga termino sa pagkakumplikado, bandwidth, gahum, kahusayan, ug durasyon sa pulso. Lakip sa ila, ang intra-pulse nga kalainan sa frequency frequency (IDFG) nakadani sa nagtubo nga atensyon salamat sa pag-uswag sa mga high-power femtosecond 2 µm laser nga mahimo nga epektibo nga mag-pump sa gagmay nga bandgap non-oxide nonlinear crystals aron makamugna ang high-power broadband coherent MIR light. Kung itandi sa naandan nga gigamit nga OPOs ug OPAs, gitugotan sa IDFG ang pagkunhod sa pagkakumplikado sa sistema ug pagpaayo sa pagkakasaligan, tungod kay ang panginahanglan sa paghanay sa duha nga managbulag nga mga sagbayan o lungag sa taas nga katukma gikuha. Gawas pa, ang output sa MIR intrinsically carrier-envelope-phase (CEP) stable uban ang IDFG.

Fig 1

Ang spectrum sa pagbalhin sa 1-mm nga gibag-on nga dili gisapawan nga BGSe nga kristal nga gihatag sa DIEN TECH. Gipakita sa inset ang tinuud nga kristal nga gigamit sa kini nga eksperimento.

Fig 2

Ang eksperimento nga pag-setup sa henerasyon sa MIR nga adunay usa ka kristal nga BGSe. OAP, off-axis parabolic mirror nga adunay usa ka epektibo nga gitas-on sa focus nga 20 mm; HWP, plate nga tunga sa balud; TFP, manipis nga pelikula nga polarizer; LPF, dugay na nga filter.

Kaniadtong 2010, usa ka bag-ong biaxial chalcogenide nonlinear nga kristal, BaGa4Se7 (BGSe), nga gihimo gamit ang pamaagi nga Bridgman-Stockbarger. Kini adunay usa ka halapad nga range sa transparency gikan sa 0.47 hangtod 18 µm (sama sa gipakita sa Fig. 1) nga adunay mga nonlinear coefficients nga d11 = 24.3 pm / V ug d13 = 20.4 pm / V. Ang bintana sa transparency sa BGSe labi ka lapad kaysa sa ZGP ug LGS bisan kung ang dili linya niini mas ubos kaysa ZGP (75 ± 8 pm / V). Sukwahi sa GaSe, ang BGSe mahimo usab nga putlon sa gitinguha nga anggulo nga katugbang sa hugna ug mahimo’g sapaw nga kontra-pagpamalandong.

Ang eksperimento nga pag-setup gihulagway sa Fig. 2 (a). Ang mga pulso sa pagmaneho una nga gihimo gikan sa gihimo sa balay nga Kerr-lens mode-Lock nga Cr: ZnS oscillator nga adunay polycrystalline Cr: ZnS crystal (5 × 2 × 9 mm3, transmission = 15% sa 1908nm) ingon medium nga nakuha nga gibomba sa usa ka Tm-doped fiber laser sa 1908nm. Ang oscillation sa usa ka lungag sa lungag sa balud naghatud sa 45-fs pulso nga naglihok sa us aka pagbalik-balik nga 69 MHz nga adunay average nga kusog nga 1 W sa usa ka carrier wavelength nga 2.4 µm. Ang kuryente gipadako sa 3.3 W sa usa ka gitukod nga home-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 nga gisukat gisukod sa usa ka hinimo sa balay nga gitukod sa balay nga ikaduha nga pagharmonya nga henerasyon nga kanunay masulbad nga optika nga grating (SHG-FROG) nga kagamitan.

DSC_0646Konklusyon

Gipakita nila ang usa ka gigikanan sa MIR nga adunay kristal nga BGSe pinauyon sa pamaagi nga IDFG. Usa ka femtosecond Cr: Ang sistema sa laser nga ZnS nga adunay gitas-on nga gitas-on nga 2.4 µm gigamit ingon nga gigikanan sa pagmaneho, nga naghatag kadungan sa pagsakup sa spectral gikan sa 6 hangtod 18 µm. Sa labing nahibal-an namon, kini ang una nga higayon nga ang henerasyon sa broadband MIR natuman sa usa ka kristal nga BGSe. Ang output gilauman nga adunay dyutay nga siklo nga mga gidugayon sa pulso ug usab malig-on sa yugto sa carrier-envelope. Kung itandi sa uban pang mga kristal, ang pasiuna nga sangputanan sa BGSe nagpakita sa usa ka henerasyon nga MIR nga adunay maihambing nga lapad nga bandwidth (mas lapad kaysa sa ZGP ug LGS) bisan kung adunay mas ubos nga average nga gahum ug pagka-epektibo sa pagkakabig. Ang mas taas nga average nga kuryente gilauman nga adunay dugang nga pag-optimize sa gipunting nga lugar sa gidak-on ug gibag-on sa kristal. Ang usa ka labi ka maayo nga kalidad sa kristal nga adunay mas taas nga sukaranan sa kadaot mahimo usab nga kaayohan alang sa pagdugang sa average nga kusog ug kusog nga pagkakabig sa MIR Gipakita sa kini nga trabaho nga ang BGSe nga kristal usa ka nagsaad nga materyal alang sa broadband, magkahiusa nga henerasyon sa MIR.
Oras sa pag-post: Dis-07-2020