3.705 μm紧凑型光参量振荡器

报道了一种基于工程应用的3.705 μm紧凑型高稳定性光参量振荡器。采用半导体制冷、强制气体对流冷却和热管导热技术相结合的方式,对主振荡功率放大结构的掺Yb光纤泵浦模块泵浦过程中产生的废热进行有效管理,再将经过耦合后的泵浦光注入到使用温控炉精确控温的PPMgLN晶体,在重复频率为55.56 kHz时,获得了功率不稳定度优于1.5%的1.78 W,脉冲宽度120 ns,峰值波长3.705 μm的线偏中红外激光输出,光光转换效率为12.6%。     

2~5 μm中红外飞秒光学参量振荡器研究进展（特邀）

自1994年首次利用克尔透镜锁模钛宝石激光器泵浦RTA光学参量振荡器实现中红外飞秒激光输出以来,在这20多年的时间内,随着高功率近红外泵浦源与各种优质非线性晶体的不断涌现,中红外飞秒光学参量振荡器在平均功率、脉冲宽度、调谐范围等方面都取得了长足的发展,为基础科学研究、生物医疗以及国防安全等领域提供了多样化的应用工具。文中将2~5 μm中红外飞秒光学参量振荡器分为波长可调谐输出型与宽光谱输出型两类,分别重点就这两类中红外飞秒光学参量振荡器的国内外研究进展进行综述,最后对进一步发展趋势进行了展望。高功率、高光束质量中红外飞秒光学参量振荡器和大能量中红外飞秒光学参量振荡器是其中两个重要的发展方向。     

光纤激光泵浦的多波长中红外光参量振荡器

介绍了一种光纤激光泵浦的三波长中红外光参量振荡器。在最大泵浦功率70.7 W,泵浦波长为1 060、1 065、1 080 nm的情况下,实现了8.7 W的中红外闲频光输出,斜效率达到16%,闲频光三个波长分别为3 132、3 170、3 310 nm,但产生的信号光只有一个波长为1 604 nm。对实验结果进行了理论分析和实验测试,得出在谐振腔内1 060 nm泵浦光发生了光参量振荡,而1 065、1 080 nm泵浦光分别与1 604 nm信号光发生了差频过程,同时还利用差频转换效率理论对1 065、1 080 nm差频产生的闲频光强度的差异进行了分析和解释。     

中红外光参量振荡器发展状况分析

讨论了基于双折射相位匹配的AgGaS2,AgGaSe2,ZnGeP2,KTP及其同类晶体KTA光学参量振荡器(OPO)的发展状况;并就基于周期性极化准相位匹配的LiNbO3 光学参量振荡器技术进行了分析。     

高效大功率全固态1.5 μm腔内光参量振荡器

基于KTA和KTP非线性光学晶体,在全固态大功率1.5μm光参量振荡(OPO)方面做了相关的实验研究,将激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG 1064 nm高功率激光模块应用于腔内KTA-OPO设计中,获得了高效稳定的光参量输出.当重复频率为18 kHz时,1.53 μm信号光功率和脉宽分别为13 W和5.46 ns,3.4μm休闲光输出功率为3 W.作为比较,对基于KTP晶体的腔内光参量振荡特性也进行了实验研究.结果发现,由于KTA晶体在3.4μm波段的吸收相对KTP晶体来说可以忽略,热效应的影响大为降低,可获得比KTP-OPO更高的输出功率和转换效率.     

基于单谐振光参量振荡器产生可调谐中红外双频激光的研究

采用1 064 nm双频连续激光泵浦基于周期极化铌酸锂晶体的单谐振光参量振荡器实现了双频中红外激光输出,通过调节晶体的温度和极化周期,实现了输出波长在3～3. 8μm范围可调谐.双频中红外激光的拍频与泵浦光拍频相同,调谐范围为125～175 MHz.在泵浦光功率为6. 9 W,晶体极化周期30μm,晶体温度75℃时实现了1. 25W的双频中红外激光输出,泵浦光-闲频光的最高转换效率为18. 2%.通过调节双频激光的功率比,可以改变输出中红外双频激光的调制深度.     

Tm∶YAP激光器泵浦8 μm光参量振荡器

简要介绍了长波红外激光应用和技术发展状况,采用Tm∶YAP激光器泵浦光参量振荡器(OPO)的技术途径,获得了0.8 W的长波红外激光输出,输出波长峰值位于8.1μm,光参量振荡器的光转换效率为6%,输出斜效率为6.9%。     

中红外高能量输出复合腔抽运光参量振荡器

报道了采用复合腔技术研究Nd:YAG激光抽运LiNbO₃晶体光参量振荡器(OPO)的实验研究结果。得到OPO输出单脉冲平均能量56.4mJ,闲频光(3097nm)脉冲平均能量22.8mJ,脉宽8ns,抽运光转换成参量光输出效率46%(重频1Hz～10Hz)。测得角度调谐的波长范围是:信频光1479nm～1621nm,闲频光3097nm～3793nm。     

基于ZGP晶体中红外脉冲光参量振荡器研究

为了获取中红外激光,通过采用电光调Q和Nd:YAG激光器腔内KTP-OPO技术,选用磷锗锌晶体(ZGP),构建实验装置,对中红外脉冲光参量振荡器进行了实验研究.研究结果表明,通过调节磷锗锌晶体(ZGP)的相位匹配角度,可获得3～5 μ m的中红外激光输出,满足ZGP OPO非线性效应能量守恒方程,为光参量振荡器的应用提供了科学依据.     

光参量振荡器在红外对抗中的应用研究

介绍了光参量振荡器在红外对抗技术中的应用背景和意义,同时对激光红外对抗的一些基本原理进行了讨论,给出了干扰激光能量的具体分析.用所研制的中红外LiNbO3-OPO,分别通过改变其输出波长和工作频率,对红外热像仪进行了干扰原理性实验.当干扰激光波长为3.8μm,重频20Hz时,成功使热像仪解除锁定.最后,对实验结果进行了分析和讨论.     

2.09μm纳秒钬激光抽运的磷锗锌光参量振荡器

高脉冲能量中红外激光在远程大气探测和目标识别中有着重要的应用,为了获得高脉冲能量的中红外激光输出,选用自主生长的ZnGeP2(ZGP)晶体作为中红外参量非线性晶体,晶体采用Ⅰ型相位匹配,切割角度为55°,利用自行研制的2.09μm La3Ga5SiO14(LGS)电光调QCr,Tm,Ho…YAG激光器作为ZGP光参量振荡器(OPO)的抽运源。光参量振荡器采用对抽运光具有反射的双程抽运结构以提高转换效率,采用脉宽约35ns的2.09μm调Q钬激光直接抽运ZGP-OPO,在单谐振振荡结构下获得了脉冲能量为5.9mJ的4.8μm中红外激光输出,光-光转换效率为13.1%,斜率效率为17%;在双谐振振荡结构下获得了脉冲能量为9mJ的3.7μm和4.8μm中红外激光输出,光-光转换效率为23.9%,斜率效率为26.7%。     

1.57 μm内腔式KTP光学参量振荡器

为了获得1.57μm人眼安全激光输出,采用了一种声光调Q激光二极管（LD）端面抽运的Nd ∶GdVO4全固态激光器作为抽运源的人眼安全波长内腔式KTP光学参量振荡器,获得1.57μm人眼安全激光输出。在注入泵浦功率为6.33 W,重复频率为15 kHz时,1.57μm激光平均输出功率达到405 mW,此时由二极管注入泵浦光至OPO信号光输出功率的转换效率达6.4％;在重复频率为5 kHz时,其脉冲宽度约为2 ns,峰值功率达18.9 kW。在重复频率为15 kHz时,信号光脉冲宽度比消耗后的泵浦光脉冲宽度压缩了13.6倍,比泵浦光脉冲压缩了16倍。实验发现1.57μm的OPO信号光输出功率随脉冲重复频率的增加而有效地增加,此类光参量振荡器有效地压缩了激光脉冲。     

高光束质量1.57 μm的光参量振荡器

将渐变反射率镜 (VRM)虚共焦非稳腔成功地应用于光参量振荡器 (OPO) ,在工作重复频率 2 0Hz时 ,获得了能量 40mJ,光束发散角 4mrad的 1 5 7μm激光输出。     

中红外脉冲KTA光参量振荡器实验研究

对3~5 m中红外脉冲KTA光参量振荡器（KTA-OPO）进行了理论及实验研究,对影响转换效率的因素进行了深入分析和系统优化。采用单灯双棒、电光调Q的1.064 m Nd∶YAG激光器非共线泵浦外腔非临界相位匹配（NCPM）KTA-OPO,当重复频率1~25 Hz、泵浦能量120 mJ时,获得波长3.475 μm、单脉冲能量>17 mJ的闲频光输出,最大光光转换效率为14.3%。     

高功率窄线宽2.1 μm光学参量振荡器

报道了一种基于氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂的高功率、窄线宽的2.1μm近简并单谐振光学参量振荡器.该光学参量振荡器使用一台自行搭建的近基模调Q线偏振Nd:YAG激光器作为抽运源,抽运光经过聚焦后二次抽运四镜驻波腔结构的周期性极化铌酸锂光学参量振荡器,实现了稳定的高功率和高光束质量2.1μm激光输出.利用体光栅作为输出镜,在重复频率为10 k Hz时,产生的2.1μm激光线宽小于2 nm,最高功率为8.4 W,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为3.8和4.1.     

中红外磷锗锌光参量振荡器的参量对比与分析

对国内外中红外磷锗锌光参量振荡器(ZGP-OPO)的参数进行了对比与分析,包括ZGP-OPO晶体尺寸、泵浦源、相位匹配方式、谐振方式、腔形、阈值、中红外输出等方面,并指出国内外中红外ZGP-OPO技术发展方向。     

光学超晶格中红外光参量振荡器研究进展

基于光学超晶格的光参量振荡技术是研制2～5μm波段中红外相干光源的有效技术手段,在遥感探测、精密测量、环境监测、医疗诊断、科学研究和军事国防等领域具有非常重要的应用价值。总结了光学超晶格2～5μm中红外光参量振荡器的国内外研究进展,重点分析了连续波、纳秒脉冲以及皮秒脉冲等不同运转模式下光参量振荡器的结构特点、优势和发展前景。并对光学超晶格中红外光参量振荡器的发展趋势进行了展望,指出高功率、宽调谐、低功耗、小型化和轻量化是光学超晶格光参量振荡器的重要发展方向,而高质量大尺寸(厚度)的光学超晶格晶体、性能优异的泵浦源和可靠的工程化样机设计是未来光参量振荡器发展的核心技术。     

长波红外CdSe光参量振荡器

长波红外波段的激光在大气中能够低损耗传输,这就使得长波红外激光具有广泛应用的天然优势,其中长波红外激光可用作红外光电对抗光源,特别是随着长波红外探测器的发展,其对相应波段的对抗光源的需求与日俱增。为此设计并搭建波长为2.05μm Ho∶YLF激光来泵浦长波CdSe光参量振荡器的实验装置,该装置可以输出峰值波长为12.5μm的高重频长波红外激光。激光器在重复频率5 kHz情况下的平均功率最高达526 mW,Ho∶YLF激光到长波激光的光光转换效率为1.46%,斜效率为23.4%,激光单脉冲宽度为24.4 ns,单脉冲能量为0.1 mJ,单脉冲峰值功率为4.3 kW,X方向的光束质量因子为4.3,Y方向的光束质量因子为3.2。     

小型化高光束质量MgO: PPLN中红外光参量振荡器

为满足中红外激光的工程应用需求,研制了基于MgO: PPLN晶体的小型化高光束质量中红外光参量振荡器（MgO: PPLN-OPO）。泵浦源采用声光调Q Nd: YVO₄激光器,通过泵浦MgO: PPLN晶体,获得了高效率、高峰值功率中红外激光输出,在MgO: PPLN-OPO谐振腔中加入光阑,有效提高了中红外激光光束质量,整个激光器采用热电制冷与风冷相结合的散热方式,实现了激光器的小型化。实验结果表明:采用无水冷的声光调Q Nd: YVO₄激光器能够实现最高9.3 W的1.064 μm脉冲激光输出,光光转换效率为27.2%,峰值功率可达~27.5 kW;在Nd: YVO₄激光器泵浦下,MgO: PPLN-OPO实现了3.765 μm脉冲激光输出,在谐振腔中加入光阑后,MgO: PPLN-OPO的最高输出功率由1.20 W略降至1.08 W,但光束质量有明显提高,M_x2和M_y2因子分别从1.89和1.98优化至1.20和1.29,中红外激光脉冲宽度为8.4 ns,峰值功率达到~4.3 kW。