Uvod
Srednje infracrveno (MIR) svjetlo u rasponu od 2-20 µm korisno je za hemijsku i biološku identifikaciju zbog prisustva mnogih molekularno karakterističnih apsorpcionih linija u ovom spektralnom području.Koherentni izvor sa nekoliko ciklusa sa istovremenim pokrivanjem širokog MIR opsega može dalje omogućiti nove aplikacije kao što su mirko-spektroskopija, femtosekundna spektroskopija sonde pumpe i mjerenja osjetljiva na visoki dinamički raspon Do sada su brojne šeme imale
razvijen za generisanje koherentnog MIR zračenja, kao što su linije sinhrotronskog snopa, kvantni kaskadni laseri, superkontinualni izvori, optički parametarski oscilatori (OPO) i optička parametarska pojačala (OPA).Sve ove šeme imaju svoje prednosti i slabosti u smislu složenosti, propusnog opsega, snage, efikasnosti i trajanja impulsa.Među njima, generisanje intra-pulsne razlike frekvencije (IDFG) privlači sve veću pažnju zahvaljujući razvoju femtosekundnih lasera od 2 µm velike snage koji mogu efikasno pumpati neoksidne nelinearne kristale sa malim razmakom radi generisanja širokopojasne koherentne MIR svjetlosti velike snage.U poređenju sa normalno korišćenim OPO i OPA, IDFG omogućava smanjenje kompleksnosti sistema i povećanje pouzdanosti, jer je uklonjena potreba da se dva odvojena snopa ili šupljine poravnaju sa visokom preciznošću.Osim toga, MIR izlaz je intrinzično stabilan u fazi nosioca omotača (CEP) sa IDFG.
Slika 1
Spektar prijenosa bez premaza debljine 1 mmBGSe kristalpruža DIEN TECH.Umetak prikazuje stvarni kristal korišten u ovom eksperimentu.
Slika 2
Eksperimentalna postavka MIR generacije sa aBGSe kristal.OAP, parabolično ogledalo van ose sa efektivnom dužinom fokusa od 20 mm;HWP, polutalasna ploča;TFP, tankoslojni polarizator;LPF, dugopropusni filter.
2010. godine, novi biaksijalni halkogenidni nelinearni kristal, BaGa4Se7 (BGSe), proizveden je korištenjem Bridgman-Stockbargerove metode.Ima širok raspon prozirnosti od 0,47 do 18 µm (kao što je prikazano na slici 1) sa nelinearnim koeficijentima 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 takođe može rezati pod željenim uglom podudarnosti faze i može se premazati protiv refleksije.
Eksperimentalna postavka je ilustrovana na slici 2(a).Pogonski impulsi se inicijalno generišu iz domaćeg Kerr-objektiva sa zaključanim Cr:ZnS oscilatorom sa polikristalnim Cr:ZnS kristalom (5 × 2 × 9 mm3, transmisija=15% na 1908 nm) kao medijum pojačanja koji pumpa Tm-dopirani vlaknasti laser na 1908nm.Oscilacija u šupljini stojećeg talasa daje impulse od 45 fs koji rade pri stopi ponavljanja od 69 MHz sa prosječnom snagom od 1 W na talasnoj dužini nosioca od 2,4 µm.Snaga je pojačana na 3,3 W u dvostepenom jednoprolaznom polikristalnom Cr:ZnS pojačalu (5 × 2 × 6 mm3, prenos=20% na 1908nm i 5 × 2 × 9 mm3, prenos=15% pri 1908 nm), a trajanje izlaznog impulsa se mjeri kućnim aparatom druge harmonijske generacije sa frekvencijskom razlučivanjem optičke rešetke (SHG-FROG).
