1 河北工业大学先进激光技术研究中心，天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
3 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
8~12 μm长波红外波段激光位于大气传输窗口并覆盖诸多气体分子的吸收带，在大气探测、光电对抗等领域具有重要的应用。目前，通过粒子数反转激光器直接辐射以及非线性频率变换间接辐射是实现8~12 μm长波红外激光输出的主要方式。其中，基于非线性光学晶体频率转换的长波红外激光器具有结构紧凑、波长选择灵活、功率拓展性强等优势，近年来得到了快速发展和广泛应用。本文对二阶非线性频率变换的光学晶体、工作原理，以及获得长波红外激光的研究进展进行综述，并对基于受激拉曼散射的三阶非线性频率变换获得长波红外的方法进行了介绍和展望。
激光器 长波红外激光 非线性频率变换 8~12 μm 非线性晶体
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
长波红外波段的激光在大气中能够低损耗传输,这就使得长波红外激光具有广泛应用的天然优势,其中长波红外激光可用作红外光电对抗光源,特别是随着长波红外探测器的发展,其对相应波段的对抗光源的需求与日俱增。为此设计并搭建波长为2.05 μm Ho∶YLF激光来泵浦长波CdSe光参量振荡器的实验装置,该装置可以输出峰值波长为12.5 μm的高重频长波红外激光。激光器在重复频率5 kHz情况下的平均功率最高达526 mW,Ho∶YLF激光到长波激光的光光转换效率为1.46%,斜效率为23.4%,激光单脉冲宽度为24.4 ns,单脉冲能量为0.1 mJ,单脉冲峰值功率为4.3 kW,X方向的光束质量因子为4.3,Y方向的光束质量因子为3.2。
激光光学 长波红外 Ho∶YLF; CdSe 光参量振荡器 中国激光
2021, 48(24): 2401004
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
4 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
以2.05μm Ho∶YLF激光器作为光源,泵浦了长波ZnGeP2 光参量振荡器,实现了高效率、高重复频率的长波激光输出。激光器输出的峰值波长为8.1μm,最大输出功率为3.2W@10kHz,泵浦激光到长波激光的光光转换效率为12%,斜效率为19.3%,激光单脉冲宽度为27.11ns,单脉冲能量为0.32mJ,单脉冲峰值功率为11.8kW,X方向的光束质量因子为4.5,Y方向的光束质量因子为4.2。
激光器 长波红外激光 Ho∶YLF; ZnGeP2 光参量振荡器
哈尔滨工业大学, 可调谐激光技术国家级重点实验室, 哈尔滨 150001
中波红外3~5 μm波段以及长波红外8~12 μm波段的激光处于大气传输窗口, 在激光成像、环境监测、激光雷达、激光医疗、化学遥感和红外对抗等领域有着非常广阔的应用前景。基于非线性光学晶体, 采用光学非线性频率变换技术在实现中长波红外固体激光输出方面具有明显的技术优势。该方法激光器结构简单, 且晶体本身并不参与能量交换, 因而没有量子亏损, 从而产热很少。同时具有单色性好、宽调谐、高功率等优点。本文针对常用以及新型非线性光学晶体, 对其应用于中长波红外固体激光器的研究进展做了详细的总结。
中长波红外激光 固体激光器 非线性光学晶体 光学非线性频率变换技术 mid- and long-wave infrared laser solid-state laser nonlinear optical crystal optical nonlinear frequency conversion technology
Author Affiliations
Abstract
1 School of Opto-electronic Information Science and Technology, Yantai University, Yantai264005, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
3 National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin150001, China
We demonstrated a high-power long-wave infrared laser based on a polarization beam coupling technique. An average output power at $8.3~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ of 7.0 W was achieved at a maximum available pump power of 107.6 W, corresponding to an optical-to-optical conversion of 6.5%. The coupling efficiency of the polarization coupling system was calculated to be approximately 97.2%. With idler single resonance operation, a good beam quality factor of ${\sim}1.8$ combined with an output wavelength of $8.3~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ was obtained at the maximum output power.
long-wave infrared laser optical parametric amplifier optical parametric oscillator polarization coupling High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(2): 02000e12
天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
目标仿真是一种能够降低**测试时间与成本的技术。使用长波红外激光器投射光斑到屏幕上进行目标仿真时, 往往会在屏幕上产生拖尾现象, 使点状目标难以在屏幕上保持原有形状, 严重干扰对目标的精确识别, 降低测试精度。通过理论分析了激光功率、激光斑移动速度以及屏幕材料等因素对拖尾的影响, 并通过系列的对比实验进行验证。首先, 在相同的激光斑移动速度下, 激光功率越高, 拖尾现象越明显; 其次, 在激光功率相同的条件下, 激光斑移动速度越慢, 拖尾现象越明显; 最后, 不同的材料对10.6 μm激光的吸收能力有很大的差别, 散热性能越差, 拖尾现象越明显。结果证明: 采用根据激光斑移动速度实时调节激光功率以及使用适当热物理性质的屏幕材料的方法, 可以有效消除和减轻拖尾现象。
拖尾现象 长波红外激光 激光辐照 红外目标仿真 trailing long-wave infrared laser laser irradiation infrared target simulation 红外与激光工程
2019, 48(7): 0704004
