Εισαγωγή
Το μεσαίο υπέρυθρο φως (MIR) στην περιοχή 2-20 μm είναι χρήσιμο για χημική και βιολογική ταυτοποίηση λόγω της παρουσίας πολλών μοριακών χαρακτηριστικών γραμμών απορρόφησης σε αυτή τη φασματική περιοχή.Μια συνεκτική πηγή λίγων κύκλων με ταυτόχρονη κάλυψη του ευρέος εύρους MIR μπορεί να επιτρέψει περαιτέρω νέες εφαρμογές όπως η μικροφασματοσκοπία, η φασματοσκοπία femtosecond αντλίας-ανιχνευτή και οι ευαίσθητες μετρήσεις υψηλού δυναμικού εύρους Μέχρι τώρα πολλά σχήματα έχουν
αναπτύχθηκε για να παράγει συνεκτική ακτινοβολία MIR, όπως γραμμές δέσμης συγχρονών, κβαντικά λέιζερ καταρράκτη, πηγές υπερσυνέχειας, οπτικούς παραμετρικούς ταλαντωτές (OPO) και οπτικούς παραμετρικούς ενισχυτές (OPA).Αυτά τα σχήματα έχουν όλα τα δικά τους πλεονεκτήματα και αδυναμίες όσον αφορά την πολυπλοκότητα, το εύρος ζώνης, την ισχύ, την απόδοση και τη διάρκεια παλμού.Μεταξύ αυτών, η δημιουργία ενδοπαλμικής διαφοράς συχνότητας (IDFG) προσελκύει αυξανόμενη προσοχή χάρη στην ανάπτυξη λέιζερ υψηλής ισχύος femtosecond 2 μm που μπορούν να αντλούν αποτελεσματικά μη γραμμικούς κρυστάλλους μη οξειδίου μικρού διάκενου για να παράγουν υψηλής ισχύος ευρυζωνικό συνεκτικό φως MIR.Σε σύγκριση με τα κανονικά χρησιμοποιούμενα OPO και OPA, το IDFG επιτρέπει μείωση της πολυπλοκότητας του συστήματος και ενίσχυση της αξιοπιστίας, καθώς αφαιρείται η ανάγκη ευθυγράμμισης δύο ξεχωριστών δοκών ή κοιλοτήτων με υψηλή ακρίβεια.Επιπλέον, η έξοδος MIR είναι εγγενώς σταθερή σε φάση φέροντος φακέλου (CEP) με IDFG.
Εικ. 1
Φάσμα μετάδοσης του μη επικαλυμμένου πάχους 1 mmκρύσταλλο BGSeπαρέχεται από την DIEN TECH.Το ένθετο δείχνει τον πραγματικό κρύσταλλο που χρησιμοποιείται σε αυτό το πείραμα.
Εικ. 2
Πειραματική ρύθμιση της γενιάς MIR με ακρύσταλλο BGSe.OAP, παραβολικός καθρέφτης εκτός άξονα με ενεργό μήκος εστίασης 20 mm.HWP, πλάκα μισού κύματος.TFP, πολωτής λεπτής μεμβράνης.LPF, μακροπερατό φίλτρο.
Το 2010, ένας νέος μη γραμμικός κρύσταλλος διαξονικού χαλκογονιδίου, BaGa4Se7 (BGSe), κατασκευάστηκε με τη μέθοδο Bridgman-Stockbarger.Έχει μεγάλο εύρος διαφάνειας από 0,47 έως 18 μm (όπως φαίνεται στο Σχ. 1) με μη γραμμικούς συντελεστές d11 = 24,3 pm/V και d13 = 20,4 pm/V.Το παράθυρο διαφάνειας του BGSe είναι σημαντικά ευρύτερο από το ZGP και το LGS, αν και η μη γραμμικότητά του είναι χαμηλότερη από το ZGP (75 ± 8 pm/V).Σε αντίθεση με το GaSe, το BGSe μπορεί επίσης να κοπεί στην επιθυμητή γωνία αντιστοίχισης φάσης και μπορεί να είναι αντιανακλαστική επίστρωση.
Η πειραματική διάταξη απεικονίζεται στο Σχ. 2(α).Οι παλμοί οδήγησης παράγονται αρχικά από έναν οικιακό ταλαντωτή Cr:ZnS κλειδωμένο με λειτουργία φακού Kerr με πολυκρυσταλλικό κρύσταλλο Cr:ZnS (5 × 2 × 9 mm3, μετάδοση = 15% στα 1908 nm) καθώς το μέσο απολαβής αντλείται από ένα Λέιζερ ινών με πρόσμειξη Tm στα 1908nm.Η ταλάντωση σε μια κοιλότητα στάσιμου κύματος παρέχει παλμούς 45 fs που λειτουργούν με ρυθμό επανάληψης 69 MHz με μέση ισχύ 1 W σε μήκος κύματος φορέα 2,4 μm.Η ισχύς ενισχύεται στα 3,3 W σε έναν οικιακό ενισχυτή δύο σταδίων μονοπερατού πολυκρυσταλλικού Cr:ZnS (5 × 2 × 6 mm3, μετάδοση = 20% στα 1908 nm και 5 × 2 × 9 mm3 , μετάδοση = 15% σε 1908nm) και η διάρκεια του παλμού εξόδου μετριέται με μια οικιακή συσκευή οπτικού πλέγματος ανάλυσης συχνότητας δεύτερης αρμονικής γενιάς (SHG-FROG).
