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 (3)

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 (4)

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 (2)

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 (2)

2001 (1)

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 (1)

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 (1)

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. (1)

Appl. Phys. B (4)

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. (3)

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. (1)

Opt. Lett. (3)

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (1)

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. (1)

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