تولید اکتاو گستر mid مادون قرمز با استفاده از یک کریستال غیرخطی BGSe

Dr.JINWEI ZHANG و تیمش با استفاده از سیستم لیزر Cr: ZnS که پالس های 28 fs را با طول موج مرکزی 2.4 میکرومتر تحویل می دهد ، به عنوان منبع پمپ استفاده می شود ، که تولید فرکانس اختلاف پالس درون کریستال BGSe را هدایت می کند. در نتیجه ، یک پیوستار منسجم پهنای باند منسجم با پهنای باند از 6 تا 18 میکرومتر بدست آمده است. این نشان می دهد که کریستال BGSe ماده امیدوار کننده ای برای پهنای باند و تولید چند دور سیکل مادون قرمز از طریق تبدیل فرکانس به پایین با منابع پمپ فم ثانیه است.

معرفی

نور مادون قرمز (MIR) در محدوده 2-20 میکرومتر به دلیل وجود بسیاری از خطوط جذب مشخصه مولکولی در این منطقه طیفی برای شناسایی شیمیایی و بیولوژیکی مفید است. یک منبع منسجم و چند چرخه با پوشش همزمان دامنه MIR بیشتر می تواند برنامه های جدیدی مانند طیف سنجی mirco ، طیف سنجی پروب پمپ فم ثانیه و اندازه گیری های حساس با دامنه پویای بالا را فعال کند تاکنون چندین طرح مختلف وجود دارد
برای تولید تابش MIR منسجم ، مانند خطوط پرتوی سنکروترون ، لیزرهای آبشار کوانتومی ، منابع فوق پیوسته ، نوسانگرهای پارامتری نوری (OPO) و تقویت کننده های پارامتری نوری (OPA) توسعه یافته است. این طرح ها از نظر پیچیدگی ، پهنای باند ، قدرت ، کارایی و مدت زمان پالس نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند. در این میان ، تولید فرکانس اختلاف پالس (IDFG) به لطف توسعه لیزرهای 2 میکرومتر فمتوثانیه با قدرت بالا که می توانند به طور م cryثر بلورهای غیر خطی غیر اکسید باند پهن را برای تولید نور منسجم باند پهن با قدرت بالا ، جلب توجه کنند. در مقایسه با OPO ها و OPA های معمول استفاده شده ، IDFG امکان کاهش پیچیدگی سیستم و افزایش قابلیت اطمینان را فراهم می کند ، زیرا نیاز به هم ترازی دو تیر یا حفره جداگانه با دقت بالا برطرف می شود. علاوه بر این ، خروجی MIR ذاتاً فاز حامل-پاکت (CEP) با IDFG پایدار است.

عکس. 1

طیف انتقال کریستال بدون روکش BGSe با ضخامت 1 میلی متر که توسط DIEN TECH تهیه شده است. این حروف کریستال واقعی استفاده شده در این آزمایش را نشان می دهد.

شکل 2

نصب آزمایشی نسل MIR با کریستال BGSe. OAP ، آینه سهموی خارج از محور با طول تمرکز موثر 20 میلی متر ؛ HWP ، صفحه نیمه موج ؛ TFP ، قطبش دهنده فیلم نازک ؛ LPF ، فیلتر عبور طولانی.

در سال 2010 ، یک کریستال غیرخطی کالکوژنید دو محوره ، BaGa4Se7 (BGSe) ، با استفاده از روش Bridgman-Stockbarger ساخته شده است. دامنه شفافیت گسترده ای از 0.47 تا 18 میکرومتر دارد (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است) با ضرایب غیرخطی d11 = 24.3 pm / V و d13 = 20.4 pm / V. پنجره شفافیت BGSe به مراتب گسترده تر از ZGP و LGS است ، اگرچه غیرخطی بودن آن از ZGP (8 75 75 بعدازظهر / ولت) کمتر است. بر خلاف GaSe ، BGSe همچنین می تواند در زاویه مطابقت فاز مورد نظر بریده شود و می تواند با پوشش ضد انعکاس پوشش داده شود.

تنظیمات آزمایشی در شکل 2 (a) نشان داده شده است. پالس های محرک در ابتدا از یک لنز خانگی ساخته شده با لنز Kerr با حالت قفل شده Cr: ZnS با یک بلور پلی کریستالی Cr: ZnS (5 × 2 × 9 mm3 ، انتقال = 15 at در 1908nm) تولید می شود به عنوان محیط افزایش پمپ شده توسط لیزر فیبر دوپ شده با TM در 1908nm. نوسان در یک حفره موج ایستاده پالسهای 45 fs را ارائه می دهد که با سرعت تکرار 69 مگاهرتز با قدرت متوسط ​​1 W در طول موج حامل 2.4 میکرومتر کار می کنند. نیرو در تقویت کننده پلی کریستالی دو مرحله ای تک پاس خانگی به 3.3 وات افزایش می یابد: تقویت کننده ZnS (5 × 2 × 6 mm3 ، انتقال = 20٪ در 1908nm و 5 × 2 × 9 mm3 ، انتقال = 15٪ در 1908 نانومتر) و مدت زمان پالس خروجی با دستگاه توری گره نوری نسل دوم سازگار با فرکانس (SHG-FROG) ساخته شده در خانه ساخته می شود.

DSC_0646نتیجه

آنها منبع MIR را با کریستال BGSe بر اساس روش IDFG نشان دادند. از سیستم لیزر فمتوثانیه Cr: ZnS با طول موج 2.4 میکرومتر به عنوان منبع محرک استفاده شد و یک پوشش طیفی همزمان را از 6 تا 18 میکرومتر امکان پذیر می کند. از نظر دانش ما ، این اولین باری است که نسل MIR باند پهن در یک کریستال BGSe تحقق می یابد. انتظار می رود خروجی دارای پالس چند چرخه باشد و همچنین در فاز حامل-پاکت آن پایدار باشد. در مقایسه با کریستال های دیگر ، نتیجه اولیه با BGSe تولید MIR با پهنای باند گسترده ای قابل مقایسه (گسترده تر از ZGP و LGS) را نشان می دهد اگرچه با قدرت متوسط ​​و بازده تبدیل پایین تر. با بهینه سازی بیشتر اندازه نقطه کانونی و ضخامت کریستال می توان توان متوسط ​​بالاتر را انتظار داشت. کیفیت کریستال بهتر با آستانه آسیب بیشتر نیز می تواند برای افزایش توان متوسط ​​MIR و بازده تبدیل مفید باشد. این کار نشان می دهد که کریستال BGSe ماده امیدوار کننده ای برای نسل MIR باند پهن و منسجم است.
زمان ارسال: دسامبر-07-2020