1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳 621900
2 中国工程物理研究院四川省新材料研究中心，四川成都 610200
3 云南北方驰宏光电有限公司，云南昆明 655000
4 成都蓝隼光电科技有限公司，四川成都 610100
波长在 3～5 .m波段的中红外激光由于处于大气窗口波段，同时又是众多原子及分子的吸收峰，因此在光谱学、医学、通信、遥感、环境监测及红外对抗领域有着广泛而重要的应用前景。目前，固体激光器实现中红外激光输出的途径按照工作介质划分主要包括以 Fe:ZnSe晶体为代表的过渡金属掺杂硫族化合物激光器、以 MgO:PPLN晶体为代表的光参量振荡器，及以 ZGP晶体为代表的光参量放大器 3种类型。本文分别介绍它们的技术路线及近年来的最新研究进展，讨论了高能高功率中红外固体激光器的关键技术问题，并对其发展趋势进行了展望。
中红外激光 固体激光 ZGP晶体 光参量振荡器 mid-infrared laser solid-state laser ZGP crystal optical parametric oscillator
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
参照国际标准ISO 21254及其规范，组建了一套2 μm 波长脉冲激光损伤阈值测试装置，利用该实验装置并采用R-on-1的测试方法，测量了不同表面光学质量红外非线性晶体磷锗锌的表面激光损伤阈值，同时测量并分析了激光脉冲频率、脉冲宽度等参数对磷锗锌晶体激光损伤阈值的影响，通过测试对该晶体在实际使用中避免激光损伤提供了重要的实验参考。
激光器 2 μm 脉冲激光器 磷锗锌晶体 激光损伤阈值
根据非线性晶体ZnGeP2(ZGP)的色散方程、能量和动量守恒,对ZGP-DFG过程的调谐特性、转换效率以及此过程中的允许参量、走离效应进行了数值计算和分析,得到了Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配条件下的ZGP-DFG角度调谐特性和转换效率。在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配条件下,分别对ZGP,AgGaS2(AGS)和AgGaSe2(AGSe)晶体的调谐特性进行了比较,得到了在Ⅰ类匹配时,ZGP的角度调谐范围为51°-89°,对应的波长范围在3.1-12 μm;在Ⅱ类匹配时,波长调谐范围6.2-11.5 μm,对应的角度调谐范围为58°-88°。结果表明ZGP-DFG的走离效应较小且转换效率远大于AGS和AGSe晶体。进一步证明了ZGP为较好的中红外激光晶体。
非线性光学 中红外辐射 角度调谐 ZGP晶体 差频产生
根据色散方程、能量和动量守恒, 研究非线性晶体ZnGeP2(ZGP)的光参变特性, 得到2 μm抽运时的I和II类ZGP-OPO角度调谐曲线。在I类匹配时角度调谐范围为50.7°～57°, 对应的波长连续调谐范围在2.4～11 μm;在II类相位匹配时, 波长调谐范围2.4～11.5 μm(在3～6μm不连续), 对应的角度调谐范围为58°～87°。同时对调谐过程中的允许角、走离角进行了分析, 对ZGP与AgGaS2(AGS)和AgGaSe2(AGSe)晶体做了分析比较, 结果表明ZGP为较好的中红外激光晶体。
非线性光学 中红外辐射 角度调谐 ZGP晶体 允许角 走离角
