PAM-XIAMEN può fornire cristalli SiC, ulteriori specifiche sono disponibili inhttps://www.powerwaywafer.com/sicsilicon-carbide-boule-crystal.html.

Il laser nel medio infrarosso (3-5μm) ha importanti applicazioni nel monitoraggio ambientale, nel riconoscimento delle molecole di gas, nella tomografia coerente e in altri campi. Soprattutto negli ultimi anni nella ricerca sulla generazione di impulsi ad attosecondi singoli da armoniche di ordine elevato, poiché i laser a femtosecondi a livello periodico del medio infrarosso possono ottenere un'energia di taglio di ordine armonico più elevata, si prevede che ottengano impulsi ad attosecondi più brevi e una risoluzione temporale più elevata. Tuttavia, limitato dal mezzo di guadagno del laser, è attualmente difficile ottenere direttamente laser a femtosecondi nella banda del medio infrarosso a temperatura ambiente. Pertanto, la soluzione ampiamente utilizzata si basa sulla tecnologia di oscillazione parametrica e amplificazione del laser a cristallo non lineare. Nel 2013, i ricercatori hanno scoperto che i cristalli semiisolanti 4H-SiC hanno un'elevata trasmittanza nella banda del medio infrarosso da 2,5-5,6um. Per la prima volta, questo cristallo è stato utilizzato per ottenere un'uscita laser nel medio infrarosso ad ampio spettro con una copertura della lunghezza d'onda di 3,9-5,6 um utilizzando un laser a femtosecondi a banda larga a frequenza differenziale.

1. Caratteristiche diCarburo di siliciocome unNonlinearMid-IOinfrarossiMmateriale

Rispetto ai cristalli non lineari del medio infrarosso comunemente usati, i cristalli 4H-SiC presentano due vantaggi principali:

In primo luogo, ha una soglia di danno molto elevata, quindi si prevede che ottenga un'energia laser parametrica più elevata rispetto a cristalli come AgGaS2 e ZnGeP2;

In secondo luogo, supporta una larghezza di banda parametrica estremamente ampia. Calcolando sistematicamente l'adattamento di fase che supporta l'angolo di ruolo, l'angolo non collineare, l'angolo di allontanamento, la larghezza di banda dei parametri, la dispersione angolare e la compensazione del laser a femtosecondi nel cristallo SiC durante l'amplificazione parametrica non collineare. La luce inattiva nel medio infrarosso con una larghezza di banda superiore a 500 nm può essere ottenuta teoricamente.

Pertanto, può essere utilizzato per generare il laser ultraveloce nel medio infrarosso con impulso periodico.

2. Ricerca suMidIinfrarossiFemtosecondoLaserGgenerato daSiCCcristalli

Sulla base delle caratteristiche dei cristalli 4H-SiC e delle esigenze di sviluppo dei laser a femtosecondi nel medio infrarosso, i ricercatori sono passati all'utilizzo dell'amplificatore laser in zaffiro e titanio a femtosecondi autocostruito dal gruppo L07 come laser di pompa, e i nuovi cristalli SiC 4H di alta qualità del gruppo A02 come cristalli non lineari. Attraverso la ricerca sull'amplificazione parametrica del laser a femtosecondi, è stata ottenuta un'emissione laser nel medio infrarosso a banda larga con un'energia significativamente maggiore.

Nell'esperimento, hanno diviso l'uscita laser dall'amplificatore in zaffiro e titanio in tre parti (Fig. 1), con una parte utilizzata per generare un supercontinuum stabile di luce bianca a filamento singolo; L'altra parte, dopo il raddoppio della frequenza, pompa il cristallo BBO per amplificare la componente di lunghezza d'onda 1um nel supercontinuum di luce bianca; Nella terza parte, mentre si pompava il cristallo 4H-SiC per amplificare ulteriormente il segnale luminoso da 1um, è stata ottenuta una luce a frequenza inattiva nel medio infrarosso con una lunghezza d'onda centrale di 3,75um, energia a impulso singolo di 17uJ e stabilità energetica migliore dell'1,5%.

Fig. 1 Rappresentazione schematica del percorso ottico del dispositivo laser nel medio infrarosso

Nell'esperimento, l'angolo non collineare ottimale (2,3°) ottenuto mediante calcolo teorico è stato utilizzato per ottenere una buona corrispondenza della velocità di gruppo tra la luce del segnale e la luce inattiva nel cristallo. È stato ottenuto uno spettro di luce inattiva a banda ultra larga con una mezza larghezza di 550 nm (Fig. 2), che supporta un impulso limite di Fourier di 56 fs. I risultati delle misurazioni sperimentali hanno mostrato che la larghezza effettiva dell'impulso laser era di 70 fs. Rispetto ai risultati del 2013, non solo l’energia del singolo impulso è aumentata di quasi due ordini di grandezza, ma anche la larghezza dell’impulso è pari a soli 6 cicli di oscillazione ottica.

Fig. 2 Spettro del laser infrarosso e corrispondente grafico dell'impulso limite di Fourier

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