PAM-XIAMEN kann SiC-Kristalle liefern, weitere Spezifikationen finden Sie inhttps://www.powerwaywafer.com/sicsilicon-carbide-boule-crystal.html.

Laser im mittleren Infrarotbereich (3–5 μm) haben wichtige Anwendungen in der Umweltüberwachung, der Erkennung von Gasmolekülen, der kohärenten Tomographie und anderen Bereichen. Insbesondere in den letzten Jahren wurde bei der Erforschung der Erzeugung einzelner Attosekundenimpulse aus Harmonischen höherer Ordnung erwartet, dass aufgrund der Tatsache, dass Femtosekundenlaser mit periodischem Pegel im mittleren Infrarot eine Grenzenergie höherer harmonischer Ordnung erreichen können, kürzere Attosekundenimpulse und eine höhere Zeitauflösung erzielt werden können. Aufgrund der Einschränkungen durch das Laserverstärkungsmedium ist es derzeit jedoch schwierig, Femtosekundenlaser im mittleren Infrarotband bei Raumtemperatur direkt zu erhalten. Daher basiert die weit verbreitete Lösung auf der nichtlinearen parametrischen Kristalllaser-Oszillations- und Verstärkungstechnologie. Im Jahr 2013 haben Forscher herausgefunden, dass halbisolierende 4H-SiC-Kristalle eine hohe Durchlässigkeit im mittleren Infrarotband von 2,5–5,6 µm aufweisen. Zum ersten Mal wurde dieser Kristall verwendet, um mithilfe eines breitbandigen Femtosekundenlasers mit Differenzfrequenz eine breite Laserleistung im mittleren Infrarotbereich mit einer Wellenlängenabdeckung von 3,9–5,6 µm zu erzielen.

1. Eigenschaften vonSiliziumkarbidAls einNonlineMIdentifikation-ICHInfrarotMaterial

Im Vergleich zu üblicherweise verwendeten nichtlinearen Kristallen im mittleren Infrarotbereich haben 4H-SiC-Kristalle zwei große Vorteile:

Erstens weist es eine sehr hohe Zerstörschwelle auf, weshalb erwartet wird, dass es eine höhere parametrische Laserenergie erhält als Kristalle wie AgGaS2 und ZnGeP2;

Zweitens unterstützt es eine extrem große parametrische Bandbreite. Durch systematische Berechnung des Phasenanpassungs-Unterstützungsrollenwinkels, des nichtkollinearen Winkels, des Walk-Off-Winkels, der Parameterbandbreite, der Winkeldispersion und der Kompensation des Femtosekundenlasers im SiC-Kristall während der nichtkollinearen parametrischen Verstärkung. Theoretisch kann das mittlere Infrarot-Leerlauflicht mit einer Bandbreite von mehr als 500 nm erhalten werden.

Daher kann es zur Erzeugung eines ultraschnellen Lasers im mittleren Infrarotbereich mit periodischen Impulsen verwendet werden.

2. Forschung zuMAusweisIInfrarotFEmtosekundeLaserGerzeugt durchSiCCKristalle

Basierend auf den Eigenschaften von 4H-SiC-Kristallen und dem Entwicklungsbedarf von Femtosekundenlasern im mittleren Infrarotbereich sind Forscher dazu übergegangen, den selbstgebauten Femtosekunden-Titan-Saphir-Laserverstärker der L07-Gruppe als Pumplaser und die neu gezüchteten hochwertigen 4H-SiC-Kristalle der A02-Gruppe als Pumplaser zu verwenden nichtlineare Kristalle. Durch Forschung zur parametrischen Femtosekundenlaserverstärkung wurde eine breitbandige Laserleistung im mittleren Infrarotbereich mit deutlich erhöhter Energie erzielt.

Im Experiment teilten sie die Laserleistung des Titan-Saphir-Verstärkers in drei Teile auf (Abb. 1), wobei ein Teil zur Erzeugung eines stabilen Einzelfilament-Superkontinuums mit weißem Licht verwendet wurde; Der andere Teil pumpt nach der Frequenzverdopplung den BBO-Kristall, um die Wellenlängenkomponente von 1 µm im Weißlicht-Superkontinuum zu verstärken. Im dritten Teil wurde beim Pumpen des 4H-SiC-Kristalls zur weiteren Verstärkung des 1-um-Signallichts ein Licht mit mittlerer Infrarot-Leerlauffrequenz mit einer zentralen Wellenlänge von 3,75 um, einer Einzelimpulsenergie von 17 uJ und einer Energiestabilität von besser als 1,5 % erhalten.

Abb. 1 Schematische Darstellung des Strahlengangs des Mittelinfrarot-Lasergeräts

Im Experiment wurde der durch theoretische Berechnung ermittelte optimale nichtkollineare Winkel (2,3°) verwendet, um eine gute Gruppengeschwindigkeitsanpassung zwischen dem Signallicht und dem Ruhelicht im Kristall zu erreichen. Es wurde ein ultrabreitbandiges Leerlauflichtspektrum mit einer Halbwertsbreite von 550 nm erhalten (Abb. 2), das einen Fourier-Grenzimpuls von 56 fs unterstützt. Die experimentellen Messergebnisse zeigten, dass die tatsächliche Laserpulsbreite 70 fs betrug. Im Vergleich zu den Ergebnissen von 2013 ist nicht nur die Einzelpulsenergie um fast zwei Größenordnungen gestiegen, auch die Pulsbreite beträgt nur noch etwa 6 optische Schwingungszyklen.

Abb. 2 Infrarot-Laserspektrum und entsprechendes Fourier-Grenzimpulsdiagramm

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