Abstract

We demonstrate mid-infrared spectroscopy of large molecules with broad absorption features using a tunable external cavity quantum cascade laser. Absorption spectra for two different Freons are measured over the range 11301185cm1 with 0.2cm1 resolution via laser photoacoustic spectroscopy with quartz tuning forks as acoustic transducers. The measured spectra are in excellent agreement with published reference absorption spectra.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. Totschnig, F. Winter, V. Pustogov, J. Faist, and A. Muller, Opt. Lett. 27, 1788 (2002).
    [CrossRef]
  2. G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
    [CrossRef]
  3. R. Maulini, D. A. Yarekha, J. M. Bulliard, M. Giovannini, and J. Faist, Opt. Lett. 30, 2584 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
    [CrossRef]
  5. M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
    [CrossRef]
  7. A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Opt. Lett. 27, 1902 (2002).
    [CrossRef]
  8. A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
    [CrossRef]
  9. A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 80, 133 (2005).
    [CrossRef]
  10. M. D. Wojcik, M. C. Phillips, B. D. Cannon, and M. S. Taubman, Appl. Phys. B 85, 307 (2006).
    [CrossRef]
  11. M. G. Littman and H. J. Metcalf, Appl. Opt. 17, 2224 (1978).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
    [CrossRef]
  13. S. W. Sharpe, T. J. Johnson, R. L. Sams, P. M. Chu, G. C. Rhoderick, and P. A. Johnson, Appl. Spectrosc. 58, 1452 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
    [CrossRef]

2006

R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
[CrossRef]

M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

M. D. Wojcik, M. C. Phillips, B. D. Cannon, and M. S. Taubman, Appl. Phys. B 85, 307 (2006).
[CrossRef]

2005

R. Maulini, D. A. Yarekha, J. M. Bulliard, M. Giovannini, and J. Faist, Opt. Lett. 30, 2584 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 80, 133 (2005).
[CrossRef]

2004

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

S. W. Sharpe, T. J. Johnson, R. L. Sams, P. M. Chu, G. C. Rhoderick, and P. A. Johnson, Appl. Spectrosc. 58, 1452 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2002

2001

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

1997

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

1978

Baillargeon, J. N.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Bakhirkin, Y. A.

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 80, 133 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Opt. Lett. 27, 1902 (2002).
[CrossRef]

Blaser, S.

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

Bonetti, Y.

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

Bulliard, J. M.

R. Maulini, D. A. Yarekha, J. M. Bulliard, M. Giovannini, and J. Faist, Opt. Lett. 30, 2584 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

Cannon, B. D.

M. D. Wojcik, M. C. Phillips, B. D. Cannon, and M. S. Taubman, Appl. Phys. B 85, 307 (2006).
[CrossRef]

Capasso, F.

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Cho, A. Y.

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Chu, P. M.

Curl, R. F.

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Opt. Lett. 27, 1902 (2002).
[CrossRef]

Dunayevskiy, I. G.

M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Faist, J.

R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
[CrossRef]

R. Maulini, D. A. Yarekha, J. M. Bulliard, M. Giovannini, and J. Faist, Opt. Lett. 30, 2584 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

G. Totschnig, F. Winter, V. Pustogov, J. Faist, and A. Muller, Opt. Lett. 27, 1788 (2002).
[CrossRef]

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Gini, E.

R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
[CrossRef]

Giovannini, M.

R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
[CrossRef]

R. Maulini, D. A. Yarekha, J. M. Bulliard, M. Giovannini, and J. Faist, Opt. Lett. 30, 2584 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Gmachl, C.

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Go, R.

M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Hvozdara, L.

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

Hwang, W. Y.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Ishaug, B.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Johnson, P. A.

Johnson, T. J.

Kosterev, A. A.

A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 80, 133 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Opt. Lett. 27, 1902 (2002).
[CrossRef]

Le, H. Q.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Lin, C. H.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Littman, M. G.

Luo, G. P.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Malinovsky, A. L.

A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
[CrossRef]

Maulini, R.

R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
[CrossRef]

R. Maulini, D. A. Yarekha, J. M. Bulliard, M. Giovannini, and J. Faist, Opt. Lett. 30, 2584 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

Metcalf, H. J.

Mohan, A.

R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
[CrossRef]

Morozov, I. V.

A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
[CrossRef]

Muller, A.

Patel, C. K. N.

M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Pei, S. S.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Peng, C.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Phillips, M. C.

M. D. Wojcik, M. C. Phillips, B. D. Cannon, and M. S. Taubman, Appl. Phys. B 85, 307 (2006).
[CrossRef]

Pushkarsky, M.

M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Pustogov, V.

Rhoderick, G. C.

Sams, R. L.

Serebryakov, D. V.

A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
[CrossRef]

Sharpe, S. W.

Sirtori, C.

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Sivco, D. L.

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Taubman, M. S.

M. D. Wojcik, M. C. Phillips, B. D. Cannon, and M. S. Taubman, Appl. Phys. B 85, 307 (2006).
[CrossRef]

Tittel, F. K.

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 80, 133 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
[CrossRef]

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, R. F. Curl, and F. K. Tittel, Opt. Lett. 27, 1902 (2002).
[CrossRef]

Totschnig, G.

Tsekoun, A.

M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Um, J.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

Winter, F.

Wojcik, M. D.

M. D. Wojcik, M. C. Phillips, B. D. Cannon, and M. S. Taubman, Appl. Phys. B 85, 307 (2006).
[CrossRef]

Wysocki, G.

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

Yarekha, D. A.

Appl. Opt.

Appl. Phys. B

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, F. K. Tittel, S. Blaser, Y. Bonetti, and L. Hvozdara, Appl. Phys. B 78, 673 (2004).
[CrossRef]

G. Wysocki, R. F. Curl, F. K. Tittel, R. Maulini, J. M. Bulliard, and J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005).
[CrossRef]

A. A. Kosterev, Y. A. Bakhirkin, and F. K. Tittel, Appl. Phys. B 80, 133 (2005).
[CrossRef]

M. D. Wojcik, M. C. Phillips, B. D. Cannon, and M. S. Taubman, Appl. Phys. B 85, 307 (2006).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

G. P. Luo, C. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei, W. Y. Hwang, B. Ishaug, J. Um, J. N. Baillargeon, and C. H. Lin, Appl. Phys. Lett. 78, 2834 (2001).
[CrossRef]

R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, and E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006).
[CrossRef]

J. Faist, C. Gmachl, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 71, 986 (1997).
[CrossRef]

Appl. Spectrosc.

Opt. Lett.

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

M. Pushkarsky, A. Tsekoun, I. G. Dunayevskiy, R. Go, and C. K. N. Patel, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10846 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Rev. Sci. Instrum.

A. A. Kosterev, F. K. Tittel, D. V. Serebryakov, A. L. Malinovsky, and I. V. Morozov, Rev. Sci. Instrum. 76, 043105 (2005).
[CrossRef]

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Measured spectrum of the ECQCL for six motor positions (solid curves). The dashed curve shows the measured output power. (b) Calibration of the stepper motor position to wavenumber. The solid curve shows a third-order polynomial fit.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Measured QTF signal normalized to laser power for F125 (solid curve) and F134a (dashed curve) obtained by scanning the ECQCL. (b) Reference absorption coefficient (base 10) for a 10 ppm concentration of F125 (solid curve) and F134a (dashed curve). (c) Measured power transmitted through an air-spaced Fabry–Perot etalon.

Fig. 3
Fig. 3

Calibration of measured power-normalized QTF signals to reference absorption coefficients. Each point represents a discrete wavenumber in the ECQCL scan for (a) F125 and (b) F134a. The solid lines are linear fits to the data.

Metrics