BGSe नॉनलाइनर क्रिस्टल वापरून अष्टक-स्पॅनिंग मिड-इन्फ्रारेडची निर्मिती

डॉ. जिनवेई झांग आणि त्यांची टीम Cr:ZnS लेसर प्रणाली वापरून 2.4 µm मध्यवर्ती तरंगलांबीवर 28-fs पल्स वितरीत करते, पंप स्त्रोत म्हणून वापरला जातो, जो BGSe क्रिस्टलच्या आत इंट्रा-पल्स फरक वारंवारता निर्माण करतो.परिणामी, 6 ते 18 µm पर्यंत पसरलेला एक सुसंगत ब्रॉडबँड मिड-इन्फ्रारेड सातत्य प्राप्त झाला आहे.हे दाखवते की BGSe क्रिस्टल हे ब्रॉडबँड, फेमटोसेकंद पंप स्त्रोतांसह फ्रिक्वेन्सी डाउन रूपांतरणाद्वारे काही-सायकल मिड-इन्फ्रारेड जनरेशनसाठी एक आशादायक सामग्री आहे.

परिचय

या वर्णक्रमीय प्रदेशात अनेक आण्विक वैशिष्ट्यपूर्ण शोषण रेषा असल्यामुळे 2-20 µm च्या श्रेणीतील मिड-इन्फ्रारेड (MIR) प्रकाश रासायनिक आणि जैविक ओळखीसाठी उपयुक्त आहे.ब्रॉड एमआयआर रेंजच्या एकाचवेळी कव्हरेजसह एक सुसंगत, काही-सायकल स्त्रोत मिरको-स्पेक्ट्रोस्कोपी, फेमटोसेकंड पंप-प्रोब स्पेक्ट्रोस्कोपी, आणि उच्च-डायनॅमिक-श्रेणी संवेदनशील मोजमाप यांसारखे नवीन अनुप्रयोग सक्षम करू शकतात. आतापर्यंत अनेक योजना आहेत.
सिंक्रोट्रॉन बीम लाईन्स, क्वांटम कॅस्केड लेसर, सुपरकॉन्टीन्युम सोर्सेस, ऑप्टिकल पॅरामेट्रिक ऑसिलेटर (OPO) आणि ऑप्टिकल पॅरामेट्रिक ॲम्प्लिफायर्स (OPA) यांसारखे सुसंगत MIR रेडिएशन निर्माण करण्यासाठी विकसित केले गेले आहे.या सर्व योजनांची जटिलता, बँडविड्थ, शक्ती, कार्यक्षमता आणि पल्स कालावधीच्या दृष्टीने त्यांची स्वतःची ताकद आणि कमकुवतपणा आहेत.त्यापैकी, इंट्रा-पल्स डिफरन्स फ्रिक्वेन्सी जनरेशन (IDFG) उच्च-पॉवर फेमटोसेकंड 2 µm लेसरच्या विकासामुळे लक्ष वेधून घेत आहे जे उच्च-शक्ती ब्रॉडबँड सुसंगत MIR प्रकाश निर्माण करण्यासाठी लहान-बँडगॅप नॉन-ऑक्साइड नॉनलाइनर क्रिस्टल्स प्रभावीपणे पंप करू शकतात.सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या ओपीओ आणि ओपीएच्या तुलनेत, आयडीएफजी सिस्टमची जटिलता कमी करण्यास आणि विश्वासार्हता वाढविण्यास अनुमती देते, कारण दोन स्वतंत्र बीम किंवा पोकळी उच्च अचूकतेने संरेखित करण्याची आवश्यकता काढून टाकली जाते.याशिवाय, MIR आउटपुट IDFG सह आंतरिकरित्या वाहक-एनव्हलप-फेज (CEP) स्थिर आहे.

आकृती क्रं 1

1-मिमी-जाड अनकोटेड ट्रान्समिशन स्पेक्ट्रमBGSe क्रिस्टलDIEN TECH द्वारे प्रदान केले जाते.इनसेट या प्रयोगात वापरलेले वास्तविक क्रिस्टल दाखवते.

अंजीर 2

एमआयआर पिढीचा प्रायोगिक सेटअप सह aBGSe क्रिस्टल.ओएपी, 20 मिमीच्या प्रभावी फोकस लांबीसह ऑफ-अक्ष पॅराबॉलिक मिरर;एचडब्ल्यूपी, हाफ-वेव्ह प्लेट;TFP, पातळ-फिल्म polarizer;LPF, लाँग-पास फिल्टर.

2010 मध्ये, ब्रिजमन-स्टॉकबर्गर पद्धत वापरून एक नवीन द्विअक्षीय चॅल्कोजेनाइड नॉनलाइनर क्रिस्टल, BaGa4Se7 (BGSe) तयार करण्यात आला आहे.यात d11 = 24.3 pm/V आणि d13 = 20.4 pm/V च्या नॉनलाइनर गुणांकांसह 0.47 ते 18 µm (चित्र 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) विस्तृत पारदर्शकता श्रेणी आहे.BGSe ची पारदर्शकता विंडो ZGP आणि LGS पेक्षा लक्षणीयरीत्या विस्तृत आहे जरी तिची नॉनलाइनरिटी ZGP (75 ± 8 pm/V) पेक्षा कमी आहे.GaSe च्या उलट, BGSe ला इच्छित फेज-मॅचिंग कोनात देखील कापले जाऊ शकते आणि ते अँटी-रिफ्लेक्शन लेपित असू शकते.

प्रायोगिक सेटअप चित्र 2(अ) मध्ये स्पष्ट केले आहे.ड्रायव्हिंग पल्स सुरुवातीला होम-बिल्ट केर-लेन्स मोड-लॉक केलेल्या Cr:ZnS ऑसिलेटरपासून पॉलीक्रिस्टलाइन Cr:ZnS क्रिस्टल (5 × 2 × 9 mm3, ट्रांसमिशन = 1908nm वर 15%) द्वारे उत्पन्न केले जातात. Tm-doped फायबर लेसर 1908nm वर.स्टँडिंग-वेव्ह पोकळीतील दोलन 2.4 µm च्या वाहक तरंगलांबीवर 1 W च्या सरासरी पॉवरसह 69 MHz च्या पुनरावृत्ती दराने कार्यरत 45-fs पल्स वितरित करते.होम-बिल्ट दोन-स्टेज सिंगल-पास पॉलीक्रिस्टलाइन Cr:ZnS ॲम्प्लिफायर (5 × 2 × 6 mm3, 1908nm वर ट्रांसमिशन = 20% आणि 5 × 2 × 9 mm3 , ट्रांसमिशन = 15% येथे) पॉवर 3.3 W पर्यंत वाढविली जाते. 1908nm), आणि आउटपुट पल्स कालावधी होम-बिल्ट सेकंड-हार्मोनिक-जनरेशन फ्रिक्वेंसी-रिझोल्व्ह ऑप्टिकल ग्रेटिंग (SHG-FROG) उपकरणाने मोजला जातो.

DSC_0646निष्कर्ष

त्यांनी एमआयआर स्त्रोतासह प्रात्यक्षिक केलेBGSe क्रिस्टलIDFG पद्धतीवर आधारित.एक femtosecond Cr:ZnS लेसर प्रणाली 2.4 µm च्या तरंगलांबीवरील ड्रायव्हिंग स्त्रोत म्हणून वापरली गेली, ज्यामुळे 6 ते 18 µm पर्यंत एकाचवेळी स्पेक्ट्रल कव्हरेज सक्षम होते.आमच्या माहितीनुसार, BGSe क्रिस्टलमध्ये ब्रॉडबँड MIR जनरेशन साकारण्याची ही पहिलीच वेळ आहे.आउटपुटमध्ये काही-सायकल पल्स कालावधी असणे अपेक्षित आहे आणि ते त्याच्या वाहक-लिफाफा टप्प्यात स्थिर असणे देखील अपेक्षित आहे.इतर क्रिस्टल्सच्या तुलनेत, सह प्राथमिक परिणामBGSeतुलनात्मक ब्रॉड बँडविड्थ ( पेक्षा विस्तीर्णZGPआणिएलजीएस) जरी कमी सरासरी शक्ती आणि रूपांतरण कार्यक्षमतेसह.फोकस स्पॉट आकार आणि क्रिस्टल जाडीच्या पुढील ऑप्टिमायझेशनसह उच्च सरासरी शक्तीची अपेक्षा केली जाऊ शकते.उच्च नुकसान थ्रेशोल्डसह एक चांगली क्रिस्टल गुणवत्ता देखील MIR सरासरी शक्ती आणि रूपांतरण कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी फायदेशीर ठरेल.हे काम हे दाखवतेBGSe क्रिस्टलब्रॉडबँड, सुसंगत MIR जनरेशनसाठी एक आशादायक सामग्री आहे.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-०७-२०२०