基于差频技术的宽谱中红外飞秒激光的产生

飞秒差频产生器(DFG)是一种获得宽谱中红外激光的有力工具。为了利用DFG产生更高瞬时带宽的中红外激光,可以使用窄带泵浦光、宽带信号光结合大信号光相位匹配带宽的非线性晶体或使用宽带泵浦光、窄带信号光结合大泵浦接受带宽的非线性晶体。研究表明,对于PPLN晶体,当泵浦光波长为1050 nm,闲频光波长在3.4μm附近时,非线性晶体具有较大的泵浦接受带宽,仅使用均匀极化周期PPLN晶体即可获得宽谱中红外激光。基于高重复频率的掺镱光纤激光放大器系统,通过引入自相位调制效应,获得了中心波长为1050 nm的宽谱光源,将其作为DFG系统的泵浦源。利用飞秒脉冲在负色散光子晶体光纤中的拉曼效应,产生了中心波长为1525 nm的超短脉冲,将其作为DFG系统的信号源。在长度分别为1 mm和3 mm的PPLN晶体中,都获得了宽谱中红外闲频光输出,其-10 dB光谱覆盖范围分别为2.72~4.15μm和2.87~4.08μm。

4～5μm全固化可调谐激光实验研究

报道了采用KTP晶体和LiIO3晶体实现4～5μm可调谐激光输出的光参量振荡器（OPO）至差频产生器（DFG）的全同化结构和相应的实验结果。其中光参量振荡器的抽运源为倍频Nd：YAG激光，差频产生器的抽运源分别是上述光参量振荡器激光和Nd：YAG基频激光经KTP倍频晶体后剩余的1．064μm激光。实验中Nd：YAG基频脉冲激光脉宽12ns，单脉冲能量300mJ。观察到最大倍频效率达到66．7％，KTP参量量子转换效率达到50％，差频量子转换效率为1．5％，在4．45“μm得到了单脉冲100μJ的激光输出。差频光的调谐范围为4．1～4．5μm，发散角为垂直方向12mrad，水平方向4mrad。