Въведение
Средната инфрачервена светлина (MIR) в диапазона от 2-20 µm е полезна за химическа и биологична идентификация поради наличието на много молекулярни характерни абсорбционни линии в тази спектрална област.Кохерентен източник с няколко цикъла с едновременно покритие на широкия MIR обхват може допълнително да даде възможност за нови приложения като микроспектроскопия, фемтосекундна спектроскопия с помпа-сонда и чувствителни измервания с висок динамичен обхват. Досега има множество схеми
е разработен за генериране на кохерентно MIR лъчение, като синхротронни лъчеви линии, квантови каскадни лазери, източници на суперконтинуум, оптични параметрични осцилатори (OPO) и оптични параметрични усилватели (OPA).Всички тези схеми имат своите силни и слаби страни по отношение на сложност, честотна лента, мощност, ефективност и продължителност на импулса.Сред тях генерирането на вътрешноимпулсна разлика в честотата (IDFG) привлича нарастващо внимание благодарение на разработването на високомощни фемтосекундни 2 µm лазери, които могат ефективно да изпомпват неоксидни нелинейни кристали с малка лента, за да генерират високомощна широколентова кохерентна MIR светлина.В сравнение с обикновено използваните OPO и OPA, IDFG позволява намаляване на сложността на системата и повишаване на надеждността, тъй като е премахната необходимостта от центриране на две отделни греди или кухини с висока точност.Освен това изходът на MIR е присъщо стабилен на фазата на носещата обвивка (CEP) с IDFG.
Фиг. 1
Спектър на пропускане на непокрития с дебелина 1 mmBGSe кристалпредоставена от DIEN TECH.Вложката показва действителния кристал, използван в този експеримент.
Фиг. 2
Експериментална установка за генериране на MIR с aBGSe кристал.OAP, извъносово параболично огледало с ефективно фокусно разстояние 20 mm;HWP, полувълнова плоча;TFP, тънкослоен поляризатор;LPF, дългопропускащ филтър.
През 2010 г. е произведен нов биаксиален халкогениден нелинеен кристал, BaGa4Se7 (BGSe), с помощта на метода на Бриджман-Стокбаргер.Той има широк диапазон на прозрачност от 0,47 до 18 µm (както е показано на фиг. 1) с нелинейни коефициенти от d11 = 24,3 pm/V и d13 = 20,4 pm/V.Прозорецът на прозрачност на BGSe е значително по-широк от ZGP и LGS, въпреки че неговата нелинейност е по-ниска от ZGP (75 ± 8 pm/V).За разлика от GaSe, BGSe може също да бъде нарязан под желания ъгъл на фазово съвпадение и може да бъде покрит с антиотражателно покритие.
Експерименталната настройка е илюстрирана на фиг. 2 (а).Задвижващите импулси първоначално се генерират от домашно изработен Cr:ZnS осцилатор със заключен режим на Kerr-леща с поликристален Cr:ZnS кристал (5 × 2 × 9 mm3, предаване = 15% при 1908 nm) като усилваща среда, изпомпвана от Tm-легиран влакнен лазер при 1908 nm.Осцилацията в кухина със стояща вълна доставя 45-fs импулси, работещи при честота на повторение от 69 MHz със средна мощност от 1 W при дължина на носещата вълна от 2,4 µm.Мощността се усилва до 3,3 W в домашно изработен двустепенен еднопроходен поликристален Cr:ZnS усилвател (5 × 2 × 6 mm3, предаване = 20% при 1908 nm и 5 × 2 × 9 mm3, предаване = 15 % при 1908nm), а продължителността на изходния импулс се измерва с домашно конструиран апарат за оптична решетка с честотна разделителна способност за генериране на втори хармоник (SHG-FROG).
