Kombination eines DS-DBR-Lasers mit QPM-DFG für die Mittel-Infrarot-Spektroskopie

KE Whittaker, L. Ciaffoni, G. Hancock, M. Islam, R. Peverall und GAD Ritchie

Abstrakt

Es werden Untersuchungen zur Eignung eines neuartigen, breit abstimmbaren digitalen Supermode-Distributed-Bragg-cto-Lasers (DS-DBR) im L-Band (1563–1613 nm) für die Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich vorgestellt. Das Licht des DS-DBR-Lasers wurde in einem periodisch gepolten µm Kristall (PPLN) mit 1064-nm-Strahlung gemischt, um mittels Quasi-Phasenanpassungs-Differenzfrequenzerzeugung (QPM-DFG) Licht im mittleren Infrarotbereich zu erzeugen. Die resultierende Dauerstrichstrahlung deckte den Bereich von 3000–3200 cm⁻¹ mit Leistungen bis zu 2,6 μW ab. Die Anwendung dieses Laserlichts für spektroskopische Zwecke wurde anhand von Absorptionsmessungen an schmal- und breitbandigen Absorbern, nämlich Methan (CH₄) und Methanthiol (CH₃SH), demonstriert. Die Wellenlängenmodulationsspektroskopie (WMS) an CH4 zeigte, dass die im nahen Infrarot beobachteten Modulationseigenschaften des DS-DBR-Lasers auf den mittleren Infrarotbereich übertragen werden konnten und eine Empfindlichkeit von 3,1 × 10−6 cm−1 Hz−1/2 über eine Weglänge von 47 cm ergaben. Im CH3SH-Spektrum ( µm wurde die Absorptionsbande bei 3040 cm−1 als potenziell nützlicher Bereich für die Überwachung dieses Biomarkers in der Ausatemluft bei reduziertem Druck identifiziert.