مقدمة
يعد ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR) في نطاق 2-20 ميكرومتر مفيدًا لتحديد الهوية الكيميائية والبيولوجية نظرًا لوجود العديد من خطوط الامتصاص المميزة الجزيئية في هذه المنطقة الطيفية.يمكن لمصدر متماسك قليل الدورات مع تغطية متزامنة لنطاق MIR الواسع أن يتيح المزيد من التطبيقات الجديدة مثل التحليل الطيفي الميروكو، والتحليل الطيفي لمضخة الفيمتو ثانية، والقياسات الحساسة ذات النطاق الديناميكي العالي.
تم تطويرها لتوليد إشعاع MIR متماسك، مثل خطوط شعاع السنكروترون، وأشعة الليزر المتتالية الكمومية، ومصادر الاستمرارية الفائقة، والمذبذبات البارامترية البصرية (OPO) والمكبرات البارامترية البصرية (OPA).تتمتع جميع هذه المخططات بنقاط القوة والضعف الخاصة بها من حيث التعقيد وعرض النطاق الترددي والطاقة والكفاءة ومدة النبض.من بينها، يجذب توليد تردد فرق النبض (IDFG) اهتمامًا متزايدًا بفضل تطوير ليزر الفيمتو ثانية 2 ميكرون عالي الطاقة الذي يمكنه ضخ بلورات غير خطية ذات فجوة نطاق صغيرة بشكل فعال لتوليد ضوء MIR متماسك عريض النطاق وعالي الطاقة.بالمقارنة مع OPOs وOPAs المستخدمة عادةً، يسمح IDFG بتقليل تعقيد النظام وتعزيز الموثوقية، حيث تتم إزالة الحاجة إلى محاذاة شعاعين منفصلين أو تجاويف بدقة عالية.علاوة على ذلك، فإن إخراج MIR يكون في جوهره مستقرًا في مرحلة المغلف الحامل (CEP) مع IDFG.
رسم بياني 1
طيف النقل غير المطلي بسمك 1 ممكريستال BGSeمقدمة من DIEN TECH.يُظهر الشكل الداخلي البلورة الفعلية المستخدمة في هذه التجربة.
الصورة 2
الإعداد التجريبي لجيل MIR معكريستال BGSe.OAP، مرآة مكافئة خارج المحور بطول تركيز فعال يبلغ 20 مم؛HWP، لوحة نصف الموجة؛TFP، المستقطب الأغشية الرقيقة؛يعنيLPF مرشح التمرير الطويل.
في عام 2010، تم تصنيع بلورة الكالكوجينيد غير الخطية ثنائية المحور الجديدة، BaGa4Se7 (BGSe)، باستخدام طريقة بريدجمان-ستوكبارجر.لديها نطاق شفافية واسع من 0.47 إلى 18 ميكرومتر (كما هو موضح في الشكل 1) مع معاملات غير خطية d11 = 24.3 مساءً/فولت وd13 = 20.4 مساءً/فولت.تعد نافذة الشفافية لـ BGSe أوسع بكثير من ZGP وLGS على الرغم من أن عدم خطيتها أقل من ZGP (75 ± 8 مساءً / V).وعلى النقيض من GaSe، يمكن أيضًا قطع BGSe بزاوية مطابقة الطور المرغوبة ويمكن أن يكون مطليًا بمادة مضادة للانعكاس.
تم توضيح الإعداد التجريبي في الشكل 2 (أ).يتم إنشاء نبضات القيادة في البداية من مذبذب Cr:ZnS مقفل الوضع مصنوع منزليًا مع عدسة Kerr مع بلورة Cr:ZnS متعددة البلورات (5 × 2 × 9 مم3، ناقل الحركة = 15% عند 1908 نانومتر) كوسط كسب يتم ضخه بواسطة ليزر الألياف المخدر Tm عند 1908 نانومتر.يوفر التذبذب في تجويف الموجة الدائمة نبضات 45 fs تعمل بمعدل تكرار قدره 69 ميجاهرتز مع متوسط قدرة 1 وات عند طول موجة حاملة يبلغ 2.4 ميكرومتر.تم تضخيم الطاقة إلى 3.3 وات في مضخم متعدد البلورات أحادي التمرير ثنائي المرحلة مصنوع منزليًا Cr:ZnS (5 × 2 × 6 مم3، ناقل الحركة=20% عند 1908 نانومتر و5 × 2 × 9 مم3، ناقل الحركة=15% عند 1908 نانومتر)، ويتم قياس مدة نبضة الخرج باستخدام جهاز شبكي بصري (SHG-FROG) مدمج من الجيل الثاني من الجيل التوافقي.
