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医学物理中心宽调谐、窄谱宽中红外光参量研究再获进展
文章来源: 刑庭伦 发布时间: 2018-01-12

  近期,中科院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心江海河研究员课题组在宽调谐、窄谱宽中红外光参量研究方面取得研究进展,相关研究结果发表在国际光学期刊Optics Express (Optics express 25.25 (2017): 31810-31815)上。

  3-5μm中红外激光在大气环境监测、目标特征探测以及高分辨率光谱学等领域具有广泛的应用,窄线宽可调谐激光是满足这类应用的理想光源。光参量振荡技术(OPO实现宽调谐中红外相干激光输出的有效技术但是一般情况下,自由振荡OPO输出的脉冲中红外激光的谱宽比较宽,一般高达数十纳米乃至几百纳米,严重限制OPO中红外光源的广泛应用。为了压缩OPO的输出谱宽,通常采用腔内插入标准具或VBG等选频元件然而,此引入了较大的额外损耗不仅导致OPO振荡阈值增大,还降低中红外激光的转换效率;其中,采用VBG选频元件的还会严重限制了OPO的波长调谐范围。因此,宽调谐、窄谱宽高效OPO激光已成为中红外激光技术研究的热点

  针对以上所存在的问题,该课题组研究人员进行了多年的努力。首先,通过单纵模脉冲光纤激光器泵浦PPMgLN-OPO,获取了高效率的中红外激光输出;标准具设计作OPO的腔镜,有效地对振荡信号光的增益谱宽进行调制和控制;同时,采用种子自注入技术双固体标准具耦合腔,使振荡信号光微弱边带得到了进行进一步抑制,实现了窄谱宽的信号光振荡,与腔内的单纵模泵浦光进行有效的相互作用得了窄谱宽OPO中红外激光输出。在本实验研究结果中,闲频光的谱宽压窄至0.36nm,相于自由振荡谱宽抑制比改善了2个数量级,同时其波长调谐范围达到200nm,其最大输出功率为2.6W,对应光光转换效率为17.4%,成为该波段窄线宽最有效的技术方法

  本实验中采用准相位匹配技术的周期极化晶体MgO:PPLN具有高增益、宽调谐等优点,泵浦源1μm光纤激光器具有高稳定性和紧凑性,研制的OPO中红外激光输出具有高峰值功率、低阈值,为宽调谐、窄谱宽高效OPO中红外激光应用奠定了基础

  该项研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等项目的资助。

  

  实验原理图

  

  光谱测量图

  

   闲频光最大功率和转换效率随泵浦光的变化

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