设计出一种基于级联非线性频率变换的634,644,655 nm多波长激光器。该复合变频过程由磷酸钛氧钾(KTP)和砷酸钛氧钾(KTA)晶体共同完成。首先由沿x轴切割的KTP晶体的光参量振荡将波长为1064 nm的激光变频为1572 nm,然后基于(θ=90°,φ=20.9°)切割KTA晶体完成1064 nm与1572 nm的和频过程,获得波长为634 nm的激光输出,进一步利用前述沿x轴切割KTP晶体的拉曼变频,将634 nm激光变频为644 nm的一阶拉曼光及655 nm的二阶拉曼光,实现634,644,655 nm多波长激光同时输出。该复合变频多波长激光器的最大平均输出功率为1.7 W,相应的脉冲宽度为19.3 ns,重复频率为6 kHz。

最近十几年来,随着飞秒激光技术及非线性晶体制备技术的逐渐成熟,非线性光学频率变换技术得到了飞速发展。非线性光学频率变换技术的研究旨在突破激光增益介质发射谱线的限制,使激光器输出波长拓展至传统激光器所无法直接输出的波段范围,以满足更加广泛的科研及应用需求。到目前为止,非线性频率变换技术是获得多波长和可调谐飞秒激光的最简捷有效的途径。近些年来,本研究室在研究光纤飞秒激光器的基础上,开展了基于掺Yb ³⁺光子晶体光纤飞秒激光系统抽运不同介质的非线性频率变换研究,主要包括:基于块状晶体的光学参量振荡(OPO)技术、基于砷化镓(GaAs)纳米线的频率上转换、基于高非线性光子晶体光纤的超连续谱及三次谐波的产生。简要介绍国内外相关研究成果,重点综述了本研究室近五年来在上述研究领域的科研成果,分别介绍了OPO技术、砷化镓(GaAs)纳米线的频率上转换和基于高非线性光子晶体光纤的超连续谱及三次谐波的产生技术的基本原理、研究进展以及前沿应用。

使用闭环控制的自适应控制光学系统对飞秒激光的波前进行调控, 可以有效改善激光与物质相互作用中由于相位畸变或光路偏差导致的效率下降。利用可编程纯相位的液晶空间光调制器结合模拟退火算法设计的自适应优化系统, 在BBO晶体的飞秒倍频过程中实现了对相位畸变和光路偏差导致倍频效率下降的自动补偿, 从而实现飞秒倍频效率的最优化。