光学超晶格中红外光参量振荡器研究进展

发布时间：2025-03-30 07:04

　　 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。

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【部分图文】：

图2 QPM过程。

为了克服折射率相位匹配的局限性，Armstrong等[49]于1962年提出了准相位匹配(QPM)概念，即采用某种特定手段对非线性晶体的二阶极化率进行周期性调制以补偿光波相互作用过程产生的相位失配，最终实现高效率非线性频率变换。如果不考虑相位匹配，当入射强激光束在晶体中传播了一....

图3 基于光学超晶格晶体的2～5μm连续波中红外OPOs。

表2列出了近年来基于光学超晶格的2～5μm连续波中红外OPO的主要进展及性能参数。为了保证输出功率和频率的稳定性，连续波OPO通常采用单谐振结构，主要是内腔单谐振和泵浦增强单谐振结构，泵浦源主要是传统的半导体激光泵浦的全固态激光器、半导体激光器(LD)和光纤激光器。1996年，....

图8 基于光学超晶格晶体的2～5μm皮秒中红外OPO。

皮秒脉冲激光的持续时间短，无法在谐振腔中往返多次而达到振荡阈值，这给皮秒OPO谐振腔的设计提出了更高的要求，即需要保证泵浦光脉冲时间和参量光脉冲时间交叠，实现同步泵浦。目前，基于光学超晶格晶体的2～5μm皮秒OPO的最高输出功率为7.1W@2.1μm,最宽调谐范围为2.7....

图1 光参量效应示意图。

根据初始和反馈条件不同，光参量效应可分为光参量发生(OPG)、光参量放大(OPA)和光参量振荡，三种作用示意图如图1所示。当频率为ωp的强高频光(泵浦光)入射到非线性晶体时，由于二阶非线性光学效应，会产生信号光(ωs)和闲频光(ωi)两束新的光波，ωs和ωi满足ωi+ωs=ωp,....

本文编号：4038378