Introduction
La lumière infrarouge moyen (MIR) dans la plage de 2 à 20 µm est utile pour l'identification chimique et biologique en raison de la présence de nombreuses raies d'absorption caractéristiques moléculaires dans cette région spectrale.Une source cohérente à quelques cycles avec une couverture simultanée de la large gamme MIR peut en outre permettre de nouvelles applications telles que la microspectroscopie, la spectroscopie pompe-sonde femtoseconde et les mesures sensibles à plage dynamique élevée. Jusqu'à présent, de nombreux systèmes ont
ont été développés pour générer un rayonnement MIR cohérent, tel que des lignes de faisceaux synchrotron, des lasers à cascade quantique, des sources supercontinuum, des oscillateurs paramétriques optiques (OPO) et des amplificateurs paramétriques optiques (OPA).Ces systèmes ont tous leurs propres forces et faiblesses en termes de complexité, de bande passante, de puissance, d'efficacité et de durée d'impulsion.Parmi eux, la génération de fréquence de différence intra-impulsionnelle (IDFG) attire une attention croissante grâce au développement de lasers femtoseconde 2 µm haute puissance capables de pomper efficacement des cristaux non linéaires sans oxyde à faible bande interdite pour générer une lumière MIR cohérente à large bande de haute puissance.Par rapport aux OPO et OPA normalement utilisés, l'IDFG permet une réduction de la complexité du système et une amélioration de la fiabilité, car le besoin d'aligner deux faisceaux ou cavités séparés avec une haute précision est supprimé.En outre, la sortie MIR est intrinsèquement stable en phase d'enveloppe porteuse (CEP) avec IDFG.
Fig. 1
Spectre de transmission du non-revêtu de 1 mm d'épaisseurCristal BGSefourni par DIEN TECH.L'encadré montre le cristal réellement utilisé dans cette expérience.
Figure 2
Montage expérimental de la génération MIR avec unCristal BGSe.OAP, miroir parabolique hors axe avec une longueur de focalisation effective de 20 mm ;HWP, lame demi-onde ;TFP, polariseur à couche mince ;LPF, filtre passe-long.
En 2010, un nouveau cristal non linéaire de chalcogénure biaxial, BaGa4Se7 (BGSe), a été fabriqué à l'aide de la méthode Bridgman-Stockbarger.Il présente une large plage de transparence allant de 0,47 à 18 µm (comme le montre la figure 1) avec des coefficients non linéaires de d11 = 24,3 pm/V et d13 = 20,4 pm/V.La fenêtre de transparence du BGSe est nettement plus large que celle du ZGP et du LGS bien que sa non-linéarité soit inférieure à celle du ZGP (75 ± 8 pm/V).Contrairement au GaSe, le BGSe peut également être coupé à l'angle d'adaptation de phase souhaité et peut être recouvert d'un revêtement antireflet.
La configuration expérimentale est illustrée sur la figure 2 (a).Les impulsions motrices sont initialement générées à partir d'un oscillateur Cr:ZnS à mode verrouillé à lentille Kerr de fabrication artisanale avec un cristal Cr:ZnS polycristallin (5 × 2 × 9 mm3, transmission = 15 % à 1908 nm) comme milieu de gain pompé par un Laser à fibre dopé au Tm à 1908 nm.L'oscillation dans une cavité à ondes stationnaires délivre des impulsions de 45 fs fonctionnant à un taux de répétition de 69 MHz avec une puissance moyenne de 1 W à une longueur d'onde porteuse de 2,4 µm.La puissance est amplifiée à 3,3 W dans un amplificateur Cr:ZnS polycristallin à deux étages et à passage unique (5 × 2 × 6 mm3, transmission = 20 % à 1 908 nm et 5 × 2 × 9 mm3, transmission = 15 % à 1908 nm), et la durée de l'impulsion de sortie est mesurée à l'aide d'un appareil à réseau optique résolu en fréquence de génération de seconde harmonique (SHG-FROG) fabriqué maison.
