Giới thiệu
Ánh sáng hồng ngoại giữa (MIR) trong khoảng 2-20 µm rất hữu ích cho việc nhận dạng hóa học và sinh học do có nhiều vạch hấp thụ đặc trưng phân tử trong vùng quang phổ này.Một nguồn kết hợp, vài chu kỳ có phạm vi bao phủ đồng thời trên phạm vi MIR rộng có thể hỗ trợ thêm cho các ứng dụng mới như quang phổ kính hiển vi, quang phổ đầu dò bơm femto giây và các phép đo nhạy dải động cao.
được phát triển để tạo ra bức xạ MIR kết hợp, chẳng hạn như các đường chùm tia synchrotron, laser tầng lượng tử, nguồn siêu liên tục, bộ dao động tham số quang (OPO) và bộ khuếch đại tham số quang (OPA).Các sơ đồ này đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng về độ phức tạp, băng thông, công suất, hiệu suất và thời lượng xung.Trong số đó, việc tạo tần số chênh lệch trong xung (IDFG) đang thu hút sự chú ý ngày càng tăng nhờ sự phát triển của laser femto giây 2 µm công suất cao có thể bơm hiệu quả các tinh thể phi tuyến không oxit có dải cấm nhỏ để tạo ra ánh sáng MIR kết hợp băng thông rộng công suất cao.So với các OPO và OPA thường được sử dụng, IDFG cho phép giảm độ phức tạp của hệ thống và nâng cao độ tin cậy vì không cần phải căn chỉnh hai chùm tia hoặc khoang riêng biệt với độ chính xác cao.Ngoài ra, đầu ra MIR về bản chất là pha vỏ sóng mang (CEP) ổn định với IDFG .
Hình 1
Phổ truyền của lớp không phủ dày 1 mmTinh thể BGSeđược cung cấp bởi DIEN TECH.Hình nhỏ cho thấy tinh thể thực tế được sử dụng trong thí nghiệm này.
Hình 2
Thiết lập thử nghiệm thế hệ MIR vớiTinh thể BGSe.OAP, gương parabol ngoài trục có tiêu cự hiệu dụng là 20 mm;HWP, tấm nửa sóng;TFP, máy phân cực màng mỏng;LPF, bộ lọc thông dài.
Năm 2010, một tinh thể phi tuyến chalcogenide hai trục mới, BaGa4Se7 (BGSe), đã được chế tạo bằng phương pháp Bridgman-Stockbarger.Nó có phạm vi trong suốt rộng từ 0,47 đến 18 µm (như trong Hình 1) với các hệ số phi tuyến d11 = 24,3 pm/V và d13 = 20,4 pm/V.Cửa sổ trong suốt của BGSe rộng hơn đáng kể so với ZGP và LGS mặc dù độ phi tuyến của nó thấp hơn ZGP (75 ± 8 pm/V).Ngược lại với GaSe, BGSe cũng có thể được cắt ở góc khớp pha mong muốn và có thể được phủ lớp chống phản xạ.
Thiết lập thử nghiệm được minh họa trong Hình 2 (a).Các xung điều khiển ban đầu được tạo ra từ bộ dao động Cr:ZnS khóa chế độ thấu kính Kerr chế tạo tại nhà với tinh thể Cr:ZnS đa tinh thể (5 × 2 × 9 mm3, truyền = 15% ở 1908nm) khi môi trường khuếch đại được bơm bởi một Laser sợi pha tạp Tm ở bước sóng 1908nm.Sự dao động trong khoang sóng đứng tạo ra các xung 45 fs hoạt động ở tốc độ lặp lại 69 MHz với công suất trung bình là 1 W ở bước sóng sóng mang 2,4 µm.Công suất được khuếch đại lên 3,3 W trong bộ khuếch đại Cr:ZnS đa tinh thể hai giai đoạn tự chế tạo (5 × 2 × 6 mm3, truyền = 20% ở 1908nm và 5 × 2 × 9 mm3, truyền = 15% ở 1908nm) và thời lượng xung đầu ra được đo bằng thiết bị cách tử quang phân giải tần số thế hệ sóng hài thứ hai (SHG-FROG) tự chế tạo.
