基于PPLN的中红外CW QPM-OPO技术发展综述

光学参量振荡器(OPO)是利用非线性晶体的混频特性实现频率变换器件,是获得可调谐相干光的有效途径之一.准相位匹配(QPM)OPO产生的红外波段光在红外军事对抗、大气环境监测、医学、特殊环境远距离监控以及光谱学研究等诸多领域有重要的应用价值.而连续(CW)周期性极化铌酸锂(PPLN)OPO是3-5μm中红外大功率连续激光源的最佳选择.本文阐述了QPM技术的原理和特点,综述了中红外CWOPO的发展状况,重点放在CWPPLN OPO技术的发展上,并指出了其发展趋势及应用前景.     

内腔单共振光学参量振荡器和光学参量放大器运转特性的研究

报道了在重复频率调ＱＮｄＹＡＧ激光腔内，实现内腔光参量振荡器（ＩＯＰＯ）和光参量放大器（ＩＯＰＡ）的稳定运转，ＩＯＰＯ参量振荡阈值小于２０ｍＪ，获得最大输出能量为３５．９ｍＪ，相应的转换效率为４５％，中心输出波长为１．５７μｍ。该装置结构紧凑，易于小型化、全固化。     

预倾镜相位共轭系统在强激光对运动目标跟瞄中的应用

由于受到各种大气湍流、热晕等因素的影响．强激光在大气传输中会产生波前畸变，利用光学相位共轭技术可以补偿激光大气传输造成的波前畸变．提出了利用预倾镜方法实现对运动目标跟踪瞄准同时补偿波前畸变．对此项技术进行了室内模拟实验。实验结果表明采用预倾镜方法的有效性。     

氢中后向一、二阶反斯托克斯受激喇曼散射

本文观察到氢的后向一、二阶反斯托克斯受激喇曼散射,分析了它们产生的机理,并比较了前向和后向受激喇曼散射的特性。     

2 μm Tm,Ho:YLF激光抽运ZnGeP2光参量振荡技术研究

ZnGeP2晶体具有宽的透明范围(0.7～12 μm),较大的非线性系数(d36=75 pm/V),最高损伤阈值能量密度为10 J/em2,较高的热导率(0.18 W/(m·K)),因而非常适合作为高功率中红外光参量振荡器(OPO)晶体.理论上分析了ZnGeP2光参量振荡器相位匹配特性,实现3～5 μm连续调谐范围输出的Ⅰ类相位匹配角在52.5～55.2°之间.实验上,以15 W光纤耦合激光二极管(LD)抽运的2.05 μm高重复频率声光调Q Tm,Ho:YLF激光器作为抽运源,其最大平均功率4 W,脉冲宽度小于40 ns,脉冲重复频率100 Hz～10 kHz可调.为降低准三能级系统激光器阈值,提高激光脉冲能量抽取效率,Tm,Ho:YLF晶体采用液氮制冷方式,工作在77 K温度条件下.非线性频率转换晶体ZnGeP2长15 mm,55.7°切割,光参量振荡器谐振腔为平平腔,腔长约20 mm.在3.6 W的抽运功率下,脉冲重复频率10 kHz,实现了4.1 μm附近中红外激光输出,参量光脉冲宽度为20 ns,平均输出功率为0.7 W,光-光转换效率为20%,抽运光阈值功率为0.65 W.     

7.3 W单频2.09 μm一体化非平面环形谐振腔Ho:YAG激光器

相对于应用广泛的掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的lμm激光器而言,掺钬(Ho)的钇铝石榴石(YAG)激光器发射的2.09μm波长对人眼更安全,而且位于大气透射窗口区域.单纵模Ho激光器可应用到相干探测激光雷达领域以测量机场上空的风场,以及遥感人气中的化合物等.高功率的单频连续波(cw)Ho激光器不但可直接测量近场风速,还可抽运光参量振荡器(OPO)或差频产生器(DFG),产生深中红外5-15μm分子指纹区域的单频CW激光.     

2 μm Tm,Ho:YLF微片激光器短期频率稳定度的检测

利用光纤延时自拍法对液氮制冷的微片Tm,Ho:YLF输出近2 μm激光器的短期稳定度进行了测量研究。在激光器输出功率为10 mW、激光的模式为单纵模时,测得了分别用100 m, 200 m, 300 m, 400 m和500 m光纤延时(延时时间约为0.5～2.5 μs)情况下的短期不稳定度由1.5 kHz近似线性增加到4.75 kHz,线性增长的斜率约为1.48 kHz/μs,测量时示波器的傅里叶积分时间约为40 ms。此稳定度的激光器已经达到了作为2 μm稳频激光器种子源的要求。     

激光二极管抽运的Tm, Ho: YLF单模激光器

为了获得高效率、小型化、稳定性好的激光器,种子激光器由激光二极管抽运Tm, Ho: YLF微片获得单模输出.短腔的自由光谱区比较宽,易于选单纵模,微片厚度0.9mm,两端镀膜,构成微型谐振腔.微片置于杜瓦瓶中,采用液氮制冷的方式,在低温下工作,增加了输出激光的稳定性.利用光纤延时自拍法进行频率短期稳定度测量,得到单模激光器短期稳定度为2.6kHz/μs,利用示波器估测长期稳定度小于35MHz.获得2.067μm的单模输出,线宽小于40MHz.利用刀口法测量得到光束质量为1.082,最大单模输出功率为32.8mW,斜率效率达到25.2%,光-光转换效率达23.8%,功率输出不稳定性小于1%.     

双楔镜腔长微调节结构研究

腔长微调节结构在光学谐振器里有重要应用。一种由双楔镜组成的腔长微调节结构被提出，该结构可实现不依赖于腔镜的腔长调节。双楔镜结构由斜面平行对立放置的两个直角楔镜构成，通过在垂直方向上驱动楔镜移动实现双楔镜内部光程改变，进而改变所处谐振腔内光路的光程。双楔镜结构对光程改变量的理论计算公式被建立，根据公式，光程改变量与楔镜楔角大小成正相关关系，与楔镜折射率成正相关关系，与楔镜振幅成线性关系。楔镜的楔角和折射率共同决定双楔镜结构的光程调节效率。经理论设计，楔角29°、折射率1.81的YAG双楔镜结构具有较高的调节效率和较小的光损耗，调节系数为0.53。实验上，以双角锥环形腔为基础，实现了双楔镜结构对腔长的调节，验证确定了双楔镜结构对腔长调节的可行性和有效性。讨论分析了双楔镜结构的变形结构：直角面对立双楔镜结构、基于正楔镜的双楔镜结构、多级双楔镜结构的光程调节性能。对比了双楔镜结构和其变形结构在光程调节效率、光损耗、光路调节难易程度的性能，确定了各种双楔镜结构在实际应用中的优缺点，为双楔镜结构的设计和选择提供了参考依据。     

基于PPLN的中红外CW QPM-0P0技术发展综述

光学参量振荡器(OPO)是利用非线性晶体的混频特性实现频率变换器件,是获得可调谐相干光的有效途径之一。准相位匹配(QPM)OPO产生的红外波段光在红外军事对抗、大气环境监测、医学、特殊环境远距离监控以及光谱学研究等诸多领域有重要的应用价值。而连续(CW)周期性极化铌酸锂(PPLN)OPO是3—5μm中红外大功率连续激光源的最佳选择。本文阐述了QPM技术的原理和特点,综述了中红外CWOPO的发展状况,重点放在CWPPLNOPO技术的发展上,并指出了其发展趋势及应用前景。