中科院寬調(diào)諧、窄譜寬中紅外光參量研究取得新進(jìn)展

3-5μm中紅外激光在大氣環(huán)境監(jiān)測、目標(biāo)特征探測以及高分辨率光譜學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，窄線寬可調(diào)諧激光是滿足這類應(yīng)用的理想光源。光參量振蕩技術(shù)(OPO)是實(shí)現(xiàn)寬調(diào)諧中紅外相干激光輸出的有效技術(shù)。但是，在一般情況下，自由振蕩OPO輸出的脈沖中紅外激光的譜寬較寬，一般高達(dá)數(shù)十納米乃至幾百納米，嚴(yán)重限制OPO中紅外光源的廣泛應(yīng)用。為了壓縮OPO的輸出譜寬，通常采用腔內(nèi)插入標(biāo)準(zhǔn)具或VBG等選頻元件。但該方法引入了較大的額外損耗，不僅導(dǎo)致OPO振蕩閾值增大，還降低中紅外激光的轉(zhuǎn)換效率;采用VBG選頻元件還會(huì)嚴(yán)重限制OPO的波長調(diào)諧范圍。因此，寬調(diào)諧、窄譜寬高效OPO激光已成為中紅外激光技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

據(jù)此，江海河課題組首先通過單縱模脈沖光纖激光器泵浦PPMgLN-OPO，獲取了高效率的中紅外激光輸出;將標(biāo)準(zhǔn)具設(shè)計(jì)作為OPO的腔鏡，有效地對(duì)振蕩信號(hào)光的增益譜寬進(jìn)行調(diào)制和控制;同時(shí)，采用種子自注入技術(shù)和雙固體標(biāo)準(zhǔn)具耦合腔，使振蕩信號(hào)光微弱邊帶得到了進(jìn)行進(jìn)一步抑制，實(shí)現(xiàn)了窄譜寬的信號(hào)光振蕩，并與腔內(nèi)的單縱模泵浦光進(jìn)行有效的相互作用，獲得了窄譜寬OPO中紅外激光的輸出。在本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果中，閑頻光的譜寬壓窄至0.36nm，相對(duì)于自由振蕩譜寬抑制比改善了約2個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)其波長調(diào)諧范圍達(dá)到200nm，其最大輸出功率為2.6W，對(duì)應(yīng)光光轉(zhuǎn)換效率為17.4%，成為該波段窄線寬最有效的技術(shù)方法。該研究中采用的準(zhǔn)相位匹配技術(shù)的周期極化晶體MgO:PPLN具有高增益、寬調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，泵浦源1μm光纖激光器具有高穩(wěn)定性和緊湊性，研制的OPO中紅外激光輸出具有高峰值功率、低閾值，為寬調(diào)諧、窄譜寬高效OPO中紅外激光應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。