近期，中科院合肥物質科學研究院醫(yī)學物理與技術中心江海河研究員課題組在寬調諧、窄譜寬中紅外光參量研究方面取得研究進展，相關研究結果發(fā)表在國際光學期刊Optics Express (Optics express 25.25 (2017): 31810-31815)上。
3-5μm中紅外激光在大氣環(huán)境監(jiān)測、目標特征探測以及高分辨率光譜學等領域具有廣泛的應用，窄線寬可調諧激光是滿足這類應用的理想光源。光參量振蕩技術(OPO)是實現(xiàn)寬調諧中紅外相干激光輸出的有效技術。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比較寬，一般高達數(shù)十納米乃至幾百納米，嚴重限制OPO中紅外光源的廣泛應用。為了壓縮OPO的輸出譜寬，通常采用腔內插入標準具或VBG等選頻元件。然而，由此引入了較大的額外損耗，不僅導致OPO振蕩閾值增大，還降低中紅外激光的轉換效率；其中，采用VBG選頻元件的還會嚴重限制了OPO的波長調諧范圍。因此，寬調諧、窄譜寬高效OPO激光已成為中紅外激光技術研究的熱點。
針對以上所存在的問題，該課題組研究人員進行了多年的努力。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；將標準具設計作為OPO的腔鏡，有效地對振蕩信號光的增益譜寬進行調制和控制；同時，采用種子自注入技術和雙固體標準具耦合腔，使振蕩信號光微弱邊帶得到了進行進一步抑制，實現(xiàn)了窄譜寬的信號光振蕩，并與腔內的單縱模泵浦光進行有效的相互作用，獲得了窄譜寬OPO中紅外激光的輸出。在本實驗研究結果中，閑頻光的譜寬壓窄至0.36nm，相對于自由振蕩譜寬抑制比改善了約2個數(shù)量級，同時其波長調諧范圍達到200nm，其最大輸出功率為2.6W，對應光光轉換效率為17.4%，成為該波段窄線寬最有效的技術方法。
本實驗中采用的準相位匹配技術的周期極化晶體MgO:PPLN具有高增益、寬調諧等優(yōu)點，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，為寬調諧、窄譜寬高效OPO中紅外激光應用奠定了基礎。
該項研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項等項目的資助。
