Uvod
Srednje infracrveno (MIR) svjetlo u rasponu od 2-20 µm korisno je za kemijsku i biološku identifikaciju zbog prisutnosti mnogih molekularno karakterističnih apsorpcijskih linija u ovom spektralnom području.Koherentan izvor s nekoliko ciklusa s istovremenim pokrivanjem širokog MIR raspona može dalje omogućiti nove primjene kao što su mikrospektroskopija, femtosekundna spektroskopija pumpa-sonda i osjetljiva mjerenja visokog dinamičkog raspona Do sada su brojne sheme imale
razvijen za generiranje koherentnog MIR zračenja, kao što su linije sinkrotronskog snopa, kvantni kaskadni laseri, izvori superkontinuuma, optički parametarski oscilatori (OPO) i optička parametarska pojačala (OPA).Sve ove sheme imaju svoje snage i slabosti u smislu složenosti, propusnosti, snage, učinkovitosti i trajanja impulsa.Među njima, generiranje frekvencije razlike unutar impulsa (IDFG) privlači sve veću pozornost zahvaljujući razvoju femtosekundnih 2 µm lasera velike snage koji mogu učinkovito pumpati neoksidne nelinearne kristale s malim razmakom radi generiranja širokopojasne koherentne MIR svjetlosti velike snage.U usporedbi s uobičajeno korištenim OPO-ima i OPA-ima, IDFG omogućuje smanjenje složenosti sustava i povećanje pouzdanosti, jer je uklonjena potreba za poravnavanjem dvije odvojene grede ili šupljine s visokom preciznošću.Osim toga, MIR izlaz je intrinzično stabilan u fazi omotnice nositelja (CEP) s IDFG.
Sl. 1
Transmisijski spektar nepremazanog sloja debljine 1 mmBGSe kristalpruža DIEN TECH.Umetak prikazuje stvarni kristal korišten u ovom eksperimentu.
Slika 2
Eksperimentalni postav MIR generacije s aBGSe kristal.OAP, parabolično zrcalo izvan osi s efektivnom žarišnom duljinom od 20 mm;HWP, poluvalna ploča;TFP, polarizator tankog filma;LPF, dugopropusni filtar.
Godine 2010. proizveden je novi biaksijalni halkogenidni nelinearni kristal, BaGa4Se7 (BGSe), Bridgman-Stockbargerovom metodom.Ima široki raspon prozirnosti od 0,47 do 18 µm (kao što je prikazano na slici 1) s nelinearnim koeficijentima od d11 = 24,3 pm/V i d13 = 20,4 pm/V.Prozor transparentnosti BGSe je znatno širi od ZGP i LGS iako je njegova nelinearnost niža od ZGP (75 ± 8 pm/V).Za razliku od GaSe, BGSe se također može rezati pod željenim kutom usklađivanja faza i može se premazati antirefleksijom.
Eksperimentalna postavka ilustrirana je na slici 2(a).Pogonski impulsi se inicijalno generiraju iz domaćeg Cr:ZnS oscilatora s zaključanim modom Kerrove leće s polikristalnim Cr:ZnS kristalom (5 × 2 × 9 mm3, prijenos = 15 % na 1908 nm) kao medijem pojačanja koji pumpa Tm-dopirani vlaknasti laser na 1908nm.Oscilacija u šupljini sa stajaćim valom daje impulse od 45 fs koji rade na stopi ponavljanja od 69 MHz s prosječnom snagom od 1 W na valnoj duljini nosača od 2,4 µm.Snaga se pojačava na 3,3 W u dvostupanjskom jednoprolaznom polikristalnom Cr:ZnS pojačalu napravljenom kod kuće (5 × 2 × 6 mm3, prijenos = 20 % na 1908 nm i 5 × 2 × 9 mm3, prijenos = 15 % na 1908nm), a trajanje izlaznog impulsa mjeri se kućno izrađenim aparatom frekvencijski razlučne optičke rešetke generacije drugog harmonika (SHG-FROG).
