ការបង្កើត octave-spanning mid-infrared ដោយប្រើ BGSe nonlinear crystal

Dr.JINWEI ZHANG និងក្រុមរបស់គាត់ដោយប្រើប្រព័ន្ធឡាស៊ែរ Cr:ZnS ដែលផ្តល់ជីពចរ 28-fs នៅរលកកណ្តាល 2.4 µm ត្រូវបានប្រើជាប្រភពស្នប់ ដែលជំរុញការបង្កើតប្រេកង់ភាពខុសគ្នានៃជីពចរនៅខាងក្នុងគ្រីស្តាល់ BGSe ។ជាលទ្ធផល បណ្តាញអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដពាក់កណ្តាលអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដែលជាប់គ្នារវាង 6 ទៅ 18 µm ត្រូវបានទទួល។វាបង្ហាញថាគ្រីស្តាល់ BGSe គឺជាសម្ភារៈដ៏ជោគជ័យមួយសម្រាប់ broadband ជំនាន់ពាក់កណ្តាលអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដពីរបីវដ្តតាមរយៈការបម្លែងប្រេកង់ចុះក្រោមជាមួយនឹងប្រភពស្នប់ femtosecond ។

សេចក្តីផ្តើម

ពន្លឺពាក់កណ្តាលអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ (MIR) ក្នុងចន្លោះពី 2-20 µm មានប្រយោជន៍សម្រាប់ការកំណត់អត្តសញ្ញាណគីមី និងជីវសាស្រ្ត ដោយសារតែវត្តមាននៃបន្ទាត់ស្រូបយកលក្ខណៈម៉ូលេគុលជាច្រើននៅក្នុងតំបន់វិសាលគមនេះ។ប្រភពដែលស៊ីសង្វាក់គ្នា និងពីរបីវដ្តជាមួយនឹងការគ្របដណ្តប់ក្នុងពេលដំណាលគ្នានៃជួរ MIR ទូលំទូលាយអាចបើកដំណើរការកម្មវិធីថ្មីបន្ថែមទៀតដូចជា mirco-spectroscopy, femtosecond pump-probe spectroscopy និងការវាស់វែងរសើបនៃជួរថាមវន្តខ្ពស់រហូតមកដល់ពេលនេះ គ្រោងការណ៍ជាច្រើនមាន
ត្រូវ​បាន​បង្កើត​ឡើង​ដើម្បី​បង្កើត​វិទ្យុសកម្ម MIR ដែល​មាន​ភាព​ស៊ីសង្វាក់​គ្នា​ដូចជា​បន្ទាត់​ធ្នឹម synchrotron, quantum cascade lasers, supercontinuum sources, optical parametric oscillators (OPO) និង optical parametric amplifiers (OPA)។គ្រោងការណ៍ទាំងនេះសុទ្ធតែមានចំណុចខ្លាំង និងចំណុចខ្សោយរៀងៗខ្លួនទាក់ទងនឹងភាពស្មុគស្មាញ កម្រិតបញ្ជូន ថាមពល ប្រសិទ្ធភាព និងរយៈពេលជីពចរ។ក្នុងចំនោមពួកគេ ការបង្កើតប្រេកង់ភាពខុសគ្នាខាងក្នុងជីពចរ (IDFG) កំពុងទាក់ទាញការយកចិត្តទុកដាក់កាន់តែខ្លាំងឡើង ដោយសារការអភិវឌ្ឍនៃឡាស៊ែរ femtosecond 2 µm ដែលមានថាមពលខ្ពស់ ដែលអាចបូមគ្រីស្តាល់ non-oxide nonlinear តូច-bandgap ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ដើម្បីបង្កើតពន្លឺ MIR broadband coherent ដែលមានថាមពលខ្ពស់។បើប្រៀបធៀបទៅនឹង OPOs និង OPAs ដែលប្រើជាធម្មតា IDFG អនុញ្ញាតឱ្យកាត់បន្ថយភាពស្មុគស្មាញនៃប្រព័ន្ធ និងការបង្កើនភាពជឿជាក់ ដោយសារតម្រូវការដើម្បីតម្រឹមធ្នឹមពីរដាច់ដោយឡែកពីគ្នាដោយភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ត្រូវបានដកចេញ។លើសពីនេះ ទិន្នផល MIR គឺមានស្ថេរភាពក្នុងដំណាក់កាលនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន-ស្រោមសំបុត្រ (CEP) ជាមួយនឹង IDFG ។

រូប ១

វិសាលគមបញ្ជូននៃ 1-mm-ក្រាស់ uncoatedគ្រីស្តាល់ BGSeផ្តល់ដោយ DIEN TECH ។ធាតុបញ្ចូលបង្ហាញគ្រីស្តាល់ពិតប្រាកដដែលបានប្រើនៅក្នុងការពិសោធន៍នេះ។

រូប ២

ការដំឡើងសាកល្បងនៃជំនាន់ MIR ជាមួយ aគ្រីស្តាល់ BGSe ។OAP, កញ្ចក់ប៉ារ៉ាបូលបិទអ័ក្សដែលមានប្រវែងផ្តោតមានប្រសិទ្ធភាព 20 មម;HWP, ចានពាក់កណ្តាលរលក;TFP, ប៉ូលហ្វីលស្តើង;LPF, តម្រងឆ្លងកាត់វែង។

ក្នុងឆ្នាំ 2010 គ្រីស្តាល់ biaxial chalcogenide nonlinear ថ្មី BaGa4Se7 (BGSe) ត្រូវបានប្រឌិតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ Bridgman-Stockbarger ។វាមានតម្លាភាពធំទូលាយពី 0.47 ដល់ 18 µm (ដូចបង្ហាញក្នុងរូបទី 1) ជាមួយនឹងមេគុណ nonlinear d11 = 24.3 pm/V និង d13 = 20.4 pm/V ។បង្អួចតម្លាភាពនៃ BGSe គឺធំទូលាយជាង ZGP និង LGS ទោះបីជាភាពមិនត្រង់របស់វាទាបជាង ZGP (75 ± 8 pm/V) ក៏ដោយ។ផ្ទុយទៅនឹង GaSe BGSe ក៏អាចត្រូវបានកាត់នៅមុំផ្គូផ្គងដំណាក់កាលដែលចង់បាន និងអាចត្រូវបានស្រោបប្រឆាំងនឹងការឆ្លុះបញ្ចាំង។

ការរៀបចំពិសោធន៍ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2(ក)។ជីពចរបើកបរត្រូវបានបង្កើតដំបូងពីទម្រង់ Kerr-lens ដែលផលិតនៅផ្ទះដោយចាក់សោ Cr:ZnS oscillator ជាមួយនឹងគ្រីស្តាល់ polycrystalline Cr:ZnS (5 × 2 × 9 mm3, transmission = 15% នៅ 1908nm) ដែលជាមធ្យមនៃការកើនឡើងដែលបូមដោយ ឡាស៊ែរជាតិសរសៃ Tm-doped នៅ 1908nm ។លំយោលនៅក្នុងបែហោងធ្មែញរលកឈរផ្តល់នូវជីពចរ 45-fs ដំណើរការក្នុងអត្រាដដែលៗនៃ 69 MHz ជាមួយនឹងថាមពលជាមធ្យម 1 W នៅរលកនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូននៃ 2.4 µm ។ថាមពលត្រូវបានពង្រីកដល់ 3.3 W នៅក្នុងពហុដំណាក់កាលតែមួយដំណាក់កាលដែលសាងសង់ដោយ polycrystalline Cr:ZnS amplifier (5 × 2 × 6 mm3, ការបញ្ជូន = 20% នៅ 1908nm និង 5 × 2 × 9 mm3, ការបញ្ជូន = 15% នៅ 1908nm) ហើយរយៈពេលជីពចរទិន្នផលត្រូវបានវាស់ដោយឧបករណ៍ប្រើប្រាស់ឧបករណ៍អុបទិកដែលដោះស្រាយប្រេកង់ទីពីរ (SHG-FROG) ដែលផលិតនៅផ្ទះ។

DSC_0646សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ពួកគេបានបង្ហាញប្រភព MIR ជាមួយគ្រីស្តាល់ BGSeផ្អែកលើវិធីសាស្ត្រ IDFG ។ប្រព័ន្ធឡាស៊ែរ femtosecond Cr:ZnS នៅចម្ងាយរលក 2.4 µm ត្រូវបានប្រើជាប្រភពបើកបរ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការគ្របដណ្តប់លើវិសាលគមក្នុងពេលដំណាលគ្នាពី 6 ទៅ 18 µm ។ដើម្បីទទួលបានចំណេះដឹងដ៏ល្អបំផុតរបស់យើង នេះជាលើកទីមួយហើយដែលជំនាន់ Broadband MIR ត្រូវបានគេដឹងនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ BGSe ។ទិន្នផលត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងមានរយៈពេលជីពចរពីរបីវដ្ត ហើយនឹងមានស្ថេរភាពផងដែរនៅក្នុងដំណាក់កាលនៃអ្នកផ្តល់សេវា-ស្រោមសំបុត្ររបស់វា។បើប្រៀបធៀបទៅនឹងគ្រីស្តាល់ផ្សេងទៀតលទ្ធផលបឋមជាមួយប៊ីជីអេសបង្ហាញជំនាន់ MIR ជាមួយនឹងកម្រិតបញ្ជូនធំទូលាយដែលអាចប្រៀបធៀបបាន (ធំទូលាយជាងZGPនិងLGS) ទោះបីជាមានថាមពលមធ្យមទាប និងប្រសិទ្ធភាពនៃការបំប្លែងក៏ដោយ។ថាមពលមធ្យមខ្ពស់ជាងអាចត្រូវបានរំពឹងទុកជាមួយនឹងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបន្ថែមទៀតនៃទំហំចំណុចផ្តោត និងកម្រាស់គ្រីស្តាល់។គុណភាពគ្រីស្តាល់ប្រសើរជាងមុនជាមួយនឹងកម្រិតនៃការខូចខាតខ្ពស់ក៏នឹងមានប្រយោជន៍សម្រាប់ការបង្កើនថាមពលមធ្យម MIR និងប្រសិទ្ធភាពនៃការបំប្លែង។ការងារនេះបង្ហាញថាគ្រីស្តាល់ BGSeគឺ​ជា​សម្ភារៈ​ដ៏​ជោគជ័យ​សម្រាប់​ជំនាន់ MIR ដែល​មាន​ភាព​ស៊ីសង្វាក់គ្នា។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី 07-07-2020