Panimula
Ang mid-infrared (MIR) na ilaw sa hanay na 2-20 µm ay kapaki-pakinabang para sa kemikal at biological na pagkakakilanlan dahil sa pagkakaroon ng maraming molecular characteristic absorption lines sa spectral na rehiyon na ito.Ang isang magkakaugnay, ilang-ikot na mapagkukunan na may sabay-sabay na saklaw ng malawak na hanay ng MIR ay maaaring higit pang paganahin ang mga bagong aplikasyon tulad ng mirco-spectroscopy , femtosecond pump-probe spectroscopy , at high-dynamic-range na sensitibong mga sukat Hanggang ngayon maraming mga scheme ang mayroon.
ay binuo upang makabuo ng magkakaugnay na MIR radiation, tulad ng synchrotron beam lines, quantum cascade lasers, supercontinuum sources, optical parametric oscillators (OPO) at optical parametric amplifiers (OPA).Ang lahat ng mga scheme na ito ay may sariling lakas at kahinaan sa mga tuntunin ng pagiging kumplikado, bandwidth, kapangyarihan, kahusayan, at tagal ng pulso.Kabilang sa mga ito, ang intra-pulse difference frequency generation (IDFG) ay nakakaakit ng lumalaking atensyon dahil sa pagbuo ng high-power femtosecond 2 µm lasers na epektibong makakapag-pump ng small-bandgap non-oxide nonlinear crystals upang makabuo ng high-power broadband coherent MIR light.Kung ikukumpara sa mga karaniwang ginagamit na OPO at OPA, pinapayagan ng IDFG ang pagbawas sa pagiging kumplikado ng system at pagpapahusay ng pagiging maaasahan, dahil ang pangangailangang ihanay ang dalawang magkahiwalay na beam o mga cavity sa mataas na katumpakan ay naalis.Bukod dito, ang MIR output ay intrinsically carrier-envelope-phase (CEP) stable na may IDFG .
Fig 1
Transmission spectrum ng 1-mm-kapal na walang patongBGSe kristalibinigay ng DIEN TECH.Ipinapakita ng inset ang aktwal na kristal na ginamit sa eksperimentong ito.
Fig 2
Pang-eksperimentong setup ng MIR generation na may aBGSe kristal.OAP, off-axis parabolic mirror na may epektibong haba ng focus na 20 mm;HWP, kalahating alon na plato;TFP, thin-film polarizer;LPF, long-pass na filter.
Noong 2010, isang bagong biaxial chalcogenide nonlinear crystal, BaGa4Se7 (BGSe), ay ginawa gamit ang Bridgman-Stockbarger method .Ito ay may malawak na hanay ng transparency mula 0.47 hanggang 18 µm (tulad ng ipinapakita sa Fig. 1) na may mga nonlinear na coefficient na d11 = 24.3 pm/V at d13 = 20.4 pm/V.Ang window ng transparency ng BGSe ay makabuluhang mas malawak kaysa sa ZGP at LGS kahit na ang nonlinearity nito ay mas mababa kaysa sa ZGP (75 ± 8 pm/V).Kabaligtaran sa GaSe, ang BGSe ay maaari ding i-cut sa nais na anggulo ng pagtutugma ng phase at maaaring anti-reflection coated.
Ang pang-eksperimentong setup ay inilalarawan sa Fig. 2(a).Ang mga pulso sa pagmamaneho ay unang nabuo mula sa isang home-built na Kerr-lens mode-locked Cr:ZnS oscillator na may polycrystalline Cr:ZnS crystal (5 × 2 × 9 mm3 , transmission=15% sa 1908nm) habang ang gain medium ay nabomba ng isang Tm-doped fiber laser sa 1908nm.Ang oscillation sa isang standing-wave cavity ay naghahatid ng 45-fs pulse na tumatakbo sa rate ng pag-uulit na 69 MHz na may average na kapangyarihan na 1 W sa wavelength ng carrier na 2.4 µm.Ang kapangyarihan ay pinalaki sa 3.3 W sa isang home-built two-stage single-pass polycrystalline Cr:ZnS amplifier (5 × 2 × 6 mm3 , transmission=20% sa 1908nm at 5 × 2 × 9 mm3 , transmission=15% sa 1908nm), at ang output pulse duration ay sinusukat gamit ang isang home-built second-harmonic-generation frequency-resolved optical grating (SHG-FROG) apparatus.
