1 国防科技大学 电子对抗学院，合肥 230037
2 安徽理工大学 力学与光电物理学院，淮南 232001
3 μm~5 μm中红外激光处于大气窗口波段，对应着众多原子或分子的特征吸收峰，在医疗诊断、大气环境监测、空间通信以及光电对抗等诸多领域具有非常重要的应用价值。在这些应用领域，人们往往要求光源拥有窄谱宽和快速波长调谐功能，而窄谱宽激光具有较小的谱宽、能量集中，是满足这些应用的理想光源。总结了实现窄谱宽3 μm~5 μm中红外激光输出的Fe2+/Cr2+离子掺杂固体激光器和氟化物光纤激光器谱宽压缩技术，以量子级联激光器为例，展示了几种激光稳频的措施，重点阐述了结构紧凑、全固化的中红外光参量振荡器的调谐原理和压缩谱宽所采取的技术，对课题组在窄谱宽光参量振荡器方面的研究工作进行了介绍，并对窄谱宽中红外激光技术的研究前景进行了展望。
激光技术 窄谱宽 固体激光器 光纤激光器 光参量振荡器 laser technique narrow-linewidth solid-state laser fiber laser optical parametric oscillator
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 电子对抗学院 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
4 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
为抑制光参量振荡器（Optical Parametric Oscillator，OPO）振荡过程中信号光和闲频光向泵浦光的逆转换，首次采用在L型OPO腔的支路中插入信号光倍频晶体LiB3O5的（简称LBO）的方式，实现了BaGa4Se7（BGSe） OPO闲频光的高转换效率输出，当泵浦激光（1.06 μm）能量为115 mJ时，闲频光（3.5 μm）能量为16.18 mJ，光光转换效率为14.06%，斜效率为18.4%，这是目前已知1.06 μm激光泵浦BGSe OPO最高的转换效率。模拟了不同泵浦能量下L型腔中有无LBO晶体时BGSe OPO腔内的三波波形，并给出了闲频光在实验中的输出波形。与传统OPO腔相比，所提出的L型OPO腔（含倍频晶体）在大能量泵浦条件下抑制了逆转换，可获得更高的闲频光转换效率。
中红外激光 高转换效率 BaGa4Se7 光参量振荡 mid-infrared laser high conversion efficiency BaGa4Se7 optical parametric oscillation 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230178
1 国防科技大学 电子对抗学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 电子对抗学院 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 安徽理工大学 力学与光电物理学院，安徽 淮南 232001
高能激光是对抗光电成像系统的有效手段。随着互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)图像传感器性能和制作工艺的快速发展，其市场占有率已逐步赶超电荷耦合器件 （Charge Coupled Device, CCD），成为当前主流的图像传感器。CMOS图像传感器的激光干扰和损伤也随之成为国内外相关领域的研究热点。文中首先根据CMOS图像传感器的发展历程，对其结构和工作原理进行了介绍，并在此基础上简要分析了CMOS图像传感器在激光辐照过程中的薄弱环节，之后综述了CMOS在激光辐照下受到干扰及损伤现象的研究进展，并对干扰的评价方法和损伤阈值的主要测量方法进行了总结归纳，最后探讨了利用复合激光系统提升损伤CMOS图像传感器能力的发展现状和前景。
CMOS图像传感器 激光辐照 干扰 损伤 CMOS image sensor laser irradiation dazzle damage 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230269
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
2 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230037, China
3 Key Laboratory of Functional Crystals and Laser Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
4 School of Mechanics and Photoelectric Physics, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China
The linewidth of the (BGSe) optical parametric oscillator (OPO) was narrowed for the first time, to the best of our knowledge, by inserting a Fabry–Perot (FP) etalon into an L-shaped cavity. When a 15 mm long BGSe (56.3°, 0°) was pumped by a 1064 nm laser, the peak wavelength was , and the linewidth was 4.53 nm () under type I phase matching. After inserting a 350 µm thick FP etalon, the linewidth was decreased to 1.27–2.05 nm. When the tilt angle of the etalon was 2.34°, the linewidth was 2.05 nm (), and the peak wavelength was still . When the tilt angle of the etalon was 3.90°, the peak wavelength was 3534.9 nm, and the linewidth was 1.27 nm (), which was the narrowest linewidth of a BGSe OPO, to the best of our knowledge. The beam quality was also improved after inserting the FP etalon.
optical parametric oscillation narrow linewidth BaGa4Se7 Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041901
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 国防科技大学先进激光技术安徽省重点实验室，安徽 合肥 230037
激光诱导表面周期性结构（LIPSS）是固体材料的一种普遍特性。材料表面的LIPSS可以改变材料的性质，利用这些特性可以实现许多特殊功能。本文总结近年来关于LIPSS的代表性文章，首先以激光作用下表面能量排布和物质流动方式作为切入点，从理论上解释LIPSS的形成原理；然后阐述薄膜表面与刻蚀材料表面上形成LIPSS的研究工作，以及激光参数对形成LIPSS的影响；最后介绍LIPSS在现代工业中，如制备特殊晶体、超亲水/疏水材料和医学材料等方面的应用情况。本文从以上三个方面对近年来LIPSS相关领域的研究进行了梳理和归纳，对LIPSS相关技术在未来的发展进行展望。
材料 激光损伤 激光诱导表面周期性结构 激光加工 纳米图形制造 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0700007
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 国防科技大学先进激光技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
金属铜在中红外波段的发射率极低,所以铜薄膜是一种性能优异且对抗被动式中红外热探测器隐身的材料,而在铜薄膜表面使用激光诱导表面周期性结构(LIPSS)可以显著提高其在中红外波段的发射率。首先使用双温方程模型模拟LIPSS形成过程中材料软化的过程,然后使用波长为1064 nm的偏振脉冲激光在融石英基底上的铜薄膜表面诱导产生周期为波长量级的LIPSS,最后基于实验产生的铜薄膜LIPSS搭建仿真模型并对其在近红外和中红外波段的发射率进行分析。模拟结果表明,铜薄膜LIPSS的产生可以显著提高其在中红外波段的发射率,该方法可以实现铜薄膜对被动式中红外热探测器的隐身。
激光光学 激光损伤 激光诱导表面周期性结构 中红外激光 发射率 反隐身
1 国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
对3.5 μm KTiOAsO4光参量振荡器(KTA-OPO)的温度调谐性能进行研究,仿真计算不同温度下KTA的相位匹配曲线,以及光束与z轴的夹角θ与调谐斜率的对应关系。仿真结果表明,随着θ值的增大,闲频光的峰值波长呈单调递增的趋势,调谐斜率呈单调递减的趋势,且I类相位匹配的调谐斜率普遍大于II类。对于非临界相位匹配(NCPM)KTA-OPO,对其温度调谐性能进行理论和实验研究。实验结果表明,当温度从30 ℃升高到180 ℃时,在II类相位匹配的条件下,闲频光的峰值波长从3463 nm移动到3474 nm,调谐斜率为0.073 nm/℃,理论上的调谐斜率为0.077 nm/℃,实验与理论计算结果相符,说明非临界相位匹配KTA-OPO在不同温度下的中红外闲频光输出波长受到温度的影响小,环境适应性强。
激光器 3.5 μm激光; 光参量振荡器 KTiOAsO4晶体 温度调谐
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
2 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230037, China
3 Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
The temperature tuning of (BGSe) was demonstrated for the first time, to the best of our knowledge. When the temperature of BGSe (56.3°,0°) was raised from 30°C to 140°C, the idler light under type I raised from 3637 nm to 3989 nm, the tunable range reached 352 nm, and reached 3.20 nm/°C. We calculated the phase matching curve of BGSe when and took different values. The relationship between and was obtained by fixing at 0°. The maximum and its corresponding () phase matching type were reported under different fixed .
temperature tuning BaGa4Se7 optical parametric oscillator Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 021901
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
BaGa4Se7(硒镓钡，简称BGSe)与KTiOAsO4(砷酸氧钛钾，简称KTA)均可在1.06 μm激光泵浦下产生中红外激光。首先仿真计算出两种非线性晶体的相位匹配曲线，结果显示：切割角为(56.3°, 0°)的BGSe晶体在I类相位匹配条件下和切割角为(90°, 0°)的KTA在II-A类相位匹配条件下均可产生~3.5 μm的闲频光。然后理论计算出BGSe (56.3°, 0°, I类)的有效非线性系数为-11.9 pm/V，KTA(90°, 0°，II-A类)的有效非线性系数为-3.2 pm/V；在其他条件相同的情况下，15 mm长BGSe (56.3°, 0°, I类) 的OPO振荡阈值是20 mm长KTA (90°, 0°, II-A类) OPO振荡阈值的35.11%。最后通过实验验证BGSe (56.3°, 0°, I类, 15 mm) 的振荡阈值小于KTA(90°, 0°, II-A类, 20 mm)，输出的中红外激光能量大于KTA。因此，BGSe是一种极具应用前景的中红外非线性晶体。
光参量振荡 中红外激光 BaGa4Se7 BaGa4Se7 KTiOAsO4 KTiOAsO4 optical parametric oscillation mid-infrared laser 红外与激光工程
2020, 49(6): 20190423
1 中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
基于受激拉曼散射(SRS),研究了一种获得多光谱激光的方法。以Nd∶YAG的二倍频532 nm激光为抽运光,以高压CO2作为拉曼活性介质,最多可同时输出位于390~755 nm的10种波长。通过优化CO2压力,得到一级斯托克斯光(S1,574 nm)、二级斯托克斯光(S2,624 nm)和三级斯托克斯光(S3,683 nm)的最大光子转换效率分别为36.6%、19.6%和11.2%。
激光光学 受激拉曼散射 二氧化碳 一级斯托克斯光 高级斯托克斯光 反斯托克斯光
