Pulsos de luz de femtosegundo de infravermelho médio intenso para aplicações espectroscópicas e de engenharia

óptica (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.472650″ width=”800″ height=”530″/>

Caracterização do desempenho do pulso OPCPA em 11,4 µm. Medição da estabilidade do pulso a longo prazo. A potência média é de 65 mW, o desvio padrão ϭ_RMS = 1,9%. Painel esquerdo: distribuição de intensidade de campo distante. Inserção à direita: forma de pulso temporal recuperada do pulso em alguns ciclos. Crédito: ÓPTICO (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.472650

Uma nova fonte de luz gera pulsos infravermelhos ultracurtos em comprimentos de onda em torno de 12 µm com intensidade e estabilidade máximas nunca antes alcançadas. Os primeiros experimentos de espectroscopia vibracional na água demonstram o alto potencial de aplicações do sistema.

Ultracurto pulsos de luz representam uma ferramenta importante na pesquisa básica e também encontraram seu caminho em muitas tecnologias ópticas. A faixa espectral infravermelha com comprimentos de onda superiores a 1 µm desempenha um papel fundamental na comunicações ópticasenquanto pulsos com comprimentos de onda de até 300 µm são necessários em medição óptica e tecnologia de análise e em técnicas de imagem.

Pulsos extremamente curtos com apenas alguns ciclos de oscilação de onda de luz (pulso de “poucos ciclos”) representam um desafio técnico particular. Sua geração requer um controle preciso da fase óptica e suas condições de propagação. Pulsos de poucos ciclos em comprimentos de onda superiores a 10 µm são importantes para estudos fundamentais das propriedades de não-equilíbrio da matéria condensada, ou seja, sólidos e líquidos, e têm alto potencial de aplicação, por exemplo, no processamento de materiais ópticos. Portanto, a geração de tais pulsos é um tópico de pesquisa avançada.

na revisão ÓPTICOpesquisadores do Instituto Max Born em Berlim apresentam uma nova fonte de luz que fornece pulsos infravermelhos ultracurtos além de 10 µm Comprimento de onda com configurações de gravação. O sistema extremamente compacto é baseado no conceito de Optical Parametric Pulse Amplification (OPCPA), no qual um pulso infravermelho ultracurto fraco é amplificado pela interação com um pulso de bomba intenso de comprimento de onda mais curto em um cristal não linear.

Impulsions lumineuses femtosecondes intenses dans l'infrarouge moyen pour des applications spectroscopiques et techniques

Transmissão não linear de água líquida (filme de 12 µm de espessura mantido entre duas janelas transparentes) ao nível da banda libracional (L2) (vibração indicada pela seta circular). (a) Absorção L2 de água (linha preta) e espectros incidente (linha magenta) e transmitido (linha verde) dos pulsos de 11,4 µm (energia: 25 µJ). (b) Transmissão da amostra de água em função da energia do pulso incidente, mostrando um aumento não linear na transmissão. Crédito: ÓPTICO (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.472650

Na nova fonte de luz, pulsos de bombeamento com duração de cerca de 3 ps em um comprimento de onda de 2 µm acionam um amplificador paramétrico de três estágios com uma energia de bombeamento de 6 mJ. Os pulsos amplificados em um comprimento de onda de cerca de 12 µm têm uma energia de 65 µJ e uma duração de 185 fs, correspondendo a uma potência de pico de cerca de 0,4 gigawatts (1 GW = 109 W) em cerca de 5 ciclos ópticos da onda de luz. No fluxo de 1 kHz, os pulsos são muito estáveis ​​e de excelente qualidade de feixe óptico. A potência de saída e a taxa de repetição do sistema são escaláveis.

O potencial desta fonte única foi demonstrado em experimentos em água líquida. Pela primeira vez, as rotações impedidas, chamadas de libações, de moléculas de água ficaram tão excitados que sua absorção óptica diminuiu significativamente. A partir da análise dessa saturação de absorção, estima-se um tempo de vida de excitação libracional de 20 a 30fs.

Mais Informações:
Pia Fuertjes et al, Pulsos de 65 µJ a alguns ciclos a 11,4 µm para espectroscopia infravermelha de onda longa não linear ultrarrápida, ÓPTICO (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.472650

Citar: Intensos pulsos de luz de femtosegundo no infravermelho médio para aplicações espectroscópicas e de engenharia (2022, 21 de novembro) recuperados em 22 de novembro de 2022 de

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