3 генерация разности частоты высокомощного среднего инфракрасного сверхбыстрого источника света 3.3 Дифференциальная частота генерации мощных настраиваемых средних инфракрасных ультракоротких импульсов 2–5 мкм для получения мощного настраиваемого среднего инфракрасного ультракороткого импульса мощностью 2–5 мкм высокоэнергетический ультракороткий импульс мощностью 1,55 мкм используется для расширения спектра до 1,3–1,9 мкм через sess (система секвенирования энергии секвенирования) и заменяет сигнальный свет на рисунке 7(а) в системе генерации разности частоты. все компоненты системы разности частоты идентичны тем, что указано на рисунке 7(а). регулировка энергии входного импульса сесса позволяет настраивать спектр сигнального света от 1,3 до 1,9 мкм, а перемещение кристалла ppln в боковом направлении (www.wisoptic.com) соответствует периоду поляризации с длинами волн насоса и сигнальных огней. На рисунке 11 показаны спектр и мощность, соответствующие мощности насоса 15 Вт. максимальная мощность расположена на длине волны холостого хода 3,28 мкм (соответствует длине волны сигнала 1,5 мкм) со средней выходной мощностью 1,87 Вт и энергией одного импульса 56 ндж. по мере увеличения длины волны холостого хода его средняя выходная мощность уменьшается со средней мощностью 1,02 Вт при центральной длине волны 4,8 мкм. очевидные пики углекислого газа и водопоглощения наблюдаются в спектрах на длинах волн 4,2 и 2,7 мкм. Спектральные пики при 2,7 мкм и 2,25 мкм являются результатом генерации разности частоты насосного света и сигнального света при 1,65 мкм и 1,9 мкм соответственно. из-за отсутствия полосового фильтра для разделения этих двух компонентов сигнального света частоты холостого хода обеих полос одновременно выводятся на измеритель мощности. регулировка периода поляризации ppln (www.wisoptic.com) для достижения квазифазового согласования в одной полосе может подавлять эффективность генерации другого спектрального компонента, но эффект ограничен. конечная выходная мощность составляет 1,1 Вт, что включает в себя общую мощность обоих спектральных пиков. мощность импульса насосного света была увеличена до 30 Вт, а разность частоты использовалась с сигнальными импульсами с центральными длинами волн 1,35 мкм, 1,4 мкм, 1,45 мкм, 1,55 мкм и 1,6 мкм для получения холостого света с длинами волн 4,2 мкм, 3,9 мкм., 3,58 мкм, 3,06 мкм и 2,9 мкм соответственно с мощностями 1,98 Вт, 2,48 Вт, 2,73 Вт, 2,58 Вт и 3,02 Вт. когда длина волны сигнала была настроена до 1,3 мкм, сесс генерировал более широкую полосу пропускания боковых лепестков спектра. с использованием того же полосового фильтра 50 нм полоса пропускания частоты, соответствующая более короткой центральной длине волны 1,3 мкм, была еще шире, что привело к более узкой ширине импульса. после усиления процессом dfg пиковая мощность была выше, что привело к самофокусировке импульса в кристалле, в конечном итоге повредив кристалл. рис. 11. выходной спектр и мощность мощного настраиваемого коротковолнового среднего инфракрасного диапазона 2 5 мкм рис. 11. выходной спектр и мощность мощного настраиваемого коротковолнового среднеинфракрасного лазерного источника мощностью 2-5 мкм.

3 генерация разности частоты высокомощного среднего инфракрасного сверхбыстрого источника света 3.2 Разностная генерация частоты для генерации высокомощных среднеинфракрасных ультракоротких импульсов при температуре 3 мкм Линия задержки была регулирована для синхронизации импульса насоса и импульса сигнала во времени, и было измерено изменение выходной мощности среднего инфракрасного диапазона с мощностью насоса и мощностью сигнала соответственно. Результаты показаны на рисунке 9. Рис.9. В экспериментальном выходе энергии холостого света изменяется с насосным светом и энергией сигнального света после оптимизированной задержки во время измерения линия задержки была оптимизирована для обеспечения максимальной выходной мощности в среднем инфракрасном диапазоне. на рисунке 9(а), когда энергия сигнала составляет 0,3 ндж (черные квадраты), энергия холостого хода первоначально увеличивается экспоненциально с энергией насоса, достигая насыщения после того, как энергия насоса превышает 600 ндж. эта тенденция согласуется с тенденцией на рисунке 3(а), где энергия сигнала составляет 0,1 ндж, а энергия насоса варьируется от 100 до 3,5 мкдж. по мере увеличения энергии сигнала до 9 ндж (зеленые треугольники) нелинейное взаимодействие значительно усиливается, а энергия насоса, необходимая для достижения насыщения, уменьшается до 240 ндж. Когда энергия сигнала составляет 120 ндж (черная шестиугольная звезда), энергия холостого хода поступает в область насыщения после того, как энергия накачки превышает 120 ндж, что соответствует кривой, соответствующей энергии импульса сигнала 100 ндж на рисунке 3(а). благодаря оптимизации задержки кривая энергии холостого хода упорядоченно сходится к своему максимальному значению, что соответствует тенденции кривой на рисунке 3(а). Судя по кривой энергии холостого хода, dfg работает в области насыщения, когда энергия насоса 900 ндж, а энергия сигнала 120 ндж, что соответствует соответствующим энергиям на рисунке 3(а). На рисунке 9(b) показана кривая энергии холостого хода и энергии сигнала для различных энергий насоса (60–900 ндж). по сравнению с закономерностью роста кривой на рисунке 3(b), энергия импульса, соответствующая параметрам на рисунке 9, выше, в результате чего нет области, где энергия холостого хода увеличивается линейно с энергией сигнала. Темпы роста холостого хода постепенно замедляются при всех энергиях насоса. когда энергия насоса составляет всего 60 ндж (черные квадраты), очевидного насыщения не наблюдается. Когда энергия накачки составляет 540 ндж (зеленые треугольники), энергия сигнала, необходимая для достижения области насыщения, составляет 45 ндж. Когда энергия накачки составляет 900 ндж, энергия сигнала, необходимая для достижения области насыщения, составляет 9 ндж, что соответствует моделированному рисунку на рисунке 3(b). Когда энергия света насоса 900 ндж, а энергия сигнального света 120 ндж, выходная энергия света среднего инфракрасного холостого хода составляет 92 ндж, частота повторения составляет 33,3 МГц, что соответствует средней мощности 3,06 Вт. Спектр холостого освещения показан на рисунке 10. спектр имеет центральную длину волны 3,06 мкм и полную ширину при полумаксимуме примерно 70 нм. Красная пунктирная линия представляет собой средний инфракрасный спектр, рассчитанный с использованием выходных параметров лазера с двумя волнами. ширина экспериментального и имитационного спектра почти идентична, с небольшим сдвигом центральной длины волны из-за небольшой разницы в эффективном периоде поляризации кристалла ppln (www.wisoptic.com) в эксперименте и моделировании. рис. 10. окончательный выход среднего инфракрасного спектра