Введение
Средний инфракрасный свет (MIR) в диапазоне 2–20 мкм полезен для химической и биологической идентификации из-за присутствия множества молекулярных характеристических линий поглощения в этой спектральной области.Когерентный источник с несколькими циклами и одновременным охватом широкого диапазона ИК-диапазона может дополнительно обеспечить новые приложения, такие как микроскопия, фемтосекундная спектроскопия накачки-зонда и чувствительные измерения в широком динамическом диапазоне.
был разработан для генерации когерентного МИК-излучения, такого как синхротронные лучи, квантовые каскадные лазеры, источники суперконтинуума, оптические параметрические генераторы (ОПО) и оптические параметрические усилители (ОПА).Все эти схемы имеют свои сильные и слабые стороны с точки зрения сложности, пропускной способности, мощности, эффективности и длительности импульсов.Среди них генерация внутриимпульсной разностной частоты (IDFG) привлекает все большее внимание благодаря разработке мощных фемтосекундных лазеров с длиной волны 2 мкм, которые могут эффективно накачивать малозонные неоксидные нелинейные кристаллы для генерации мощного широкополосного когерентного MIR-излучения.По сравнению с обычно используемыми OPO и OPA, IDFG позволяет снизить сложность системы и повысить надежность, поскольку устраняется необходимость совмещения двух отдельных балок или полостей с высокой точностью.Кроме того, выход MIR внутренне стабилен по фазе несущей (CEP) с IDFG.
Рисунок 1
Спектр пропускания пластины без покрытия толщиной 1 ммКристалл BGSeпредоставлено DIEN TECH.На вставке показан реальный кристалл, использованный в этом эксперименте.
Рис. 2
Экспериментальная установка поколения МИР сКристалл BGSe.ОАП — внеосевое параболическое зеркало с эффективной фокусной длиной 20 мм;HWP, полуволновая пластинка;TFP, тонкопленочный поляризатор;ФНЧ, фильтр длинных проходов.
В 2010 году методом Бриджмена-Стокбаргера был изготовлен новый нелинейный кристалл двухосного халькогенида BaGa4Se7 (BGSe).Он имеет широкий диапазон прозрачности от 0,47 до 18 мкм (как показано на рис. 1) с коэффициентами нелинейности d11 = 24,3 пм/В и d13 = 20,4 пм/В.Окно прозрачности BGSe значительно шире, чем ZGP и LGS, хотя его нелинейность ниже, чем ZGP (75 ± 8 пм/В).В отличие от GaSe, BGSe также можно разрезать под желаемым углом синхронизма и на него можно нанести просветляющее покрытие.
Экспериментальная установка представлена на рис. 2(а).Задающие импульсы первоначально генерируются самодельным генератором Cr:ZnS с синхронизацией мод с линзой Керра и поликристаллическим кристаллом Cr:ZnS (5 × 2 × 9 мм3, пропускание = 15% на длине волны 1908 нм) в качестве усиливающей среды, накачиваемым Волоконный лазер, легированный ТМ, с длиной волны 1908 нм.Колебания в резонаторе стоячей волны дают импульсы длительностью 45 фс с частотой следования 69 МГц и средней мощностью 1 Вт на несущей длине волны 2,4 мкм.Мощность усиливается до 3,3 Вт в самодельном двухкаскадном однопроходном поликристаллическом усилителе Cr:ZnS (5×2×6 мм3, пропускание=20% на длине волны 1908 нм и 5×2×9 мм3, пропускание=15% на длине волны 1908 нм). 1908 нм), а длительность выходного импульса измеряется с помощью самодельного устройства с частотно-разрешенной решеткой для генерации второй гармоники (SHG-FROG).
