introduzione
La luce nel medio infrarosso (MIR) nell'intervallo 2-20 µm è utile per l'identificazione chimica e biologica grazie alla presenza di molte linee di assorbimento caratteristiche molecolari in questa regione spettrale.Una sorgente coerente, con pochi cicli e con una copertura simultanea dell'ampio intervallo MIR, può ulteriormente consentire nuove applicazioni come la microspettroscopia, la spettroscopia con sonda a pompa a femtosecondi e misurazioni sensibili ad alto intervallo dinamico. Fino ad ora numerosi schemi hanno
è stato sviluppato per generare radiazioni MIR coerenti, come linee di fascio di sincrotrone, laser a cascata quantistica, sorgenti di supercontinuità, oscillatori parametrici ottici (OPO) e amplificatori parametrici ottici (OPA).Tutti questi schemi hanno i propri punti di forza e di debolezza in termini di complessità, larghezza di banda, potenza, efficienza e durata degli impulsi.Tra questi, la generazione di differenza di frequenza intra-impulso (IDFG) sta attirando crescente attenzione grazie allo sviluppo di laser a femtosecondi ad alta potenza da 2 µm che possono pompare efficacemente cristalli non lineari non ossidi con piccolo gap di banda per generare luce MIR coerente a banda larga ad alta potenza.Rispetto agli OPO e agli OPA normalmente utilizzati, IDFG consente una riduzione della complessità del sistema e un miglioramento dell'affidabilità, poiché viene eliminata la necessità di allineare due travi o cavità separate ad alta precisione.Inoltre, l'uscita MIR è intrinsecamente stabile in fase di inviluppo portante (CEP) con IDFG.
Fig. 1
Spettro di trasmissione del non rivestito di 1 mm di spessoreCristallo BGSefornito da DIENTECH.L'inserto mostra il cristallo utilizzato in questo esperimento.
Figura 2
Configurazione sperimentale della generazione MIR con aCristallo BGSe.OAP, specchio parabolico fuori asse con una lunghezza focale effettiva di 20 mm;HWP, piastra a semionda;TFP, polarizzatore a film sottile;LPF, filtro passa lungo.
Nel 2010, un nuovo cristallo non lineare di calcogenuro biassiale, BaGa4Se7 (BGSe), è stato fabbricato utilizzando il metodo Bridgman-Stockbarger.Ha un ampio intervallo di trasparenza da 0,47 a 18 µm (come mostrato in Fig. 1) con coefficienti non lineari di d11 = 24,3 pm/V e d13 = 20,4 pm/V.La finestra di trasparenza di BGSe è significativamente più ampia di ZGP e LGS sebbene la sua non linearità sia inferiore a ZGP (75 ± 8 pm/V).A differenza del GaSe, il BGSe può anche essere tagliato con l'angolo di fase desiderato e rivestito con rivestimento antiriflesso.
L'impostazione sperimentale è illustrata in Fig. 2 (a).Gli impulsi di pilotaggio sono inizialmente generati da un oscillatore Cr:ZnS bloccato in modalità lente Kerr costruito in casa con un cristallo Cr:ZnS policristallino (5 × 2 × 9 mm3, trasmissione = 15% a 1908 nm) come mezzo di guadagno pompato da un Laser a fibra drogata Tm a 1908 nm.L'oscillazione in una cavità a onde stazionarie fornisce impulsi di 45 fs che funzionano a una frequenza di ripetizione di 69 MHz con una potenza media di 1 W a una lunghezza d'onda portante di 2,4 µm.La potenza viene amplificata a 3,3 W in un amplificatore policristallino Cr:ZnS a due stadi e passaggio singolo costruito in casa (5 × 2 × 6 mm3, trasmissione=20% a 1908 nm e 5 × 2 × 9 mm3, trasmissione=15% a 1908 nm) e la durata dell'impulso di uscita viene misurata con un apparato a reticolo ottico con risoluzione in frequenza di generazione di seconda armonica costruito in casa (SHG-FROG).
