Abstract

We present a novel compact pulsed laser spectrometer based on difference-frequency mixing of a cw tunable external-cavity diode laser (795–825  nm) and a pulsed Nd:YAG laser (1064  nm) in bulk LiNbO3. The pulsed mid-IR source is continuously tunable from 3.16 to 3.67 μm and exhibits a linewidth of only 154  MHz, a peak power of 50 μW, and a pulse duration of 6  ns at a 6.5-kHz repetition rate. Spectra of methane in room air and formaldehyde have been recorded at room-temperature operation in a multipass cell with deduced detection limits of 10 and 40 parts in 109, respectively.

© 1999 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. S. Pine, J. Opt. Soc. Am. 64, 1683 (1974).
    [CrossRef]
  2. Th. Toepfer, K. P. Petrov, Y. Mine, D. Jundt, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Appl. Opt. 36, 8042 (1997).
    [CrossRef]
  3. K. P. Petrov, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 66, 531 (1998).
    [CrossRef]
  4. M. Seiter, D. Keller, and M. W. Sigrist, Appl. Phys. B 67, 351 (1998).
    [CrossRef]
  5. B. Sumpf, T. Kelz, M. Nägele, and H.-D. Kronfeldt, Appl. Phys. B 64, 521 (1997).
    [CrossRef]
  6. P. Mutin and J. P. Boquillon, Appl. Phys. B 48, 411 (1989).
    [CrossRef]
  7. D. S. Bethune and A. C. Luntz, Appl. Phys. B 40, 107 (1986).
    [CrossRef]
  8. I. Freitag, A. Tünnermann, and H. Welling, Opt. Lett. 22, 706 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
    [CrossRef]

1998 (2)

K. P. Petrov, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 66, 531 (1998).
[CrossRef]

M. Seiter, D. Keller, and M. W. Sigrist, Appl. Phys. B 67, 351 (1998).
[CrossRef]

1997 (3)

1992 (1)

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

1989 (1)

P. Mutin and J. P. Boquillon, Appl. Phys. B 48, 411 (1989).
[CrossRef]

1986 (1)

D. S. Bethune and A. C. Luntz, Appl. Phys. B 40, 107 (1986).
[CrossRef]

1974 (1)

Benner, D. C.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Bethune, D. S.

D. S. Bethune and A. C. Luntz, Appl. Phys. B 40, 107 (1986).
[CrossRef]

Boquillon, J. P.

P. Mutin and J. P. Boquillon, Appl. Phys. B 48, 411 (1989).
[CrossRef]

Brown, L. R.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Camy-Peyret, C.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Curl, R. F.

Flaud, J.-M.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Freitag, I.

Gamache, R. R.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Goldman, A.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Jundt, D.

Keller, D.

M. Seiter, D. Keller, and M. W. Sigrist, Appl. Phys. B 67, 351 (1998).
[CrossRef]

Kelz, T.

B. Sumpf, T. Kelz, M. Nägele, and H.-D. Kronfeldt, Appl. Phys. B 64, 521 (1997).
[CrossRef]

Kronfeldt, H.-D.

B. Sumpf, T. Kelz, M. Nägele, and H.-D. Kronfeldt, Appl. Phys. B 64, 521 (1997).
[CrossRef]

Luntz, A. C.

D. S. Bethune and A. C. Luntz, Appl. Phys. B 40, 107 (1986).
[CrossRef]

Malathy Devi, V.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Massie, S. T.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Mine, Y.

Mutin, P.

P. Mutin and J. P. Boquillon, Appl. Phys. B 48, 411 (1989).
[CrossRef]

Nägele, M.

B. Sumpf, T. Kelz, M. Nägele, and H.-D. Kronfeldt, Appl. Phys. B 64, 521 (1997).
[CrossRef]

Perrin, A.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Petrov, K. P.

Pine, A. S.

Rinsland, C. P.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Rothman, L. S.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Seiter, M.

M. Seiter, D. Keller, and M. W. Sigrist, Appl. Phys. B 67, 351 (1998).
[CrossRef]

Sigrist, M. W.

M. Seiter, D. Keller, and M. W. Sigrist, Appl. Phys. B 67, 351 (1998).
[CrossRef]

Smith, M. A. H.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Sumpf, B.

B. Sumpf, T. Kelz, M. Nägele, and H.-D. Kronfeldt, Appl. Phys. B 64, 521 (1997).
[CrossRef]

Tipping, R. H.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Tittel, F. K.

Toepfer, Th.

Toth, R. A.

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Tünnermann, A.

Welling, H.

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (5)

K. P. Petrov, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 66, 531 (1998).
[CrossRef]

M. Seiter, D. Keller, and M. W. Sigrist, Appl. Phys. B 67, 351 (1998).
[CrossRef]

B. Sumpf, T. Kelz, M. Nägele, and H.-D. Kronfeldt, Appl. Phys. B 64, 521 (1997).
[CrossRef]

P. Mutin and J. P. Boquillon, Appl. Phys. B 48, 411 (1989).
[CrossRef]

D. S. Bethune and A. C. Luntz, Appl. Phys. B 40, 107 (1986).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. (1)

J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. (1)

L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland, M. A. H. Smith, D. C. Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud, C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. T. Massie, L. R. Brown, and R. A. Toth, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 49, 469 (1992).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram of the pulsed DFG laser spectrometer.

Fig. 2
Fig. 2

Gaussian fit of the H2CO absorption line. The computed FWHM of 0.0083 cm-1 implies a linewidth of 154  MHz for the DFG laser.

Fig. 3
Fig. 3

CH4 absorption at 3038.4985 cm-1: boxcar averager signal, fitted baseline, and etalon fringes for wave-number calibration.

Fig. 4
Fig. 4

Baseline-corrected transmission signal (filled circles) of Fig.  3 and Lorentzian fit (solid curve).

Fig. 5
Fig. 5

Baseline-corrected transmission signal (filled circles) of three H2CO absorption lines and Lorentzian fit (solid curve).

Metrics