红外与激光工程
2023, 52(8): 20230254
1 沈阳航空航天大学电子信息工程学院,辽宁 沈阳 110136
2 中国科学院沈阳自动化研究所光电信息处理重点实验室,辽宁 沈阳 110169
3 辽宁省太赫兹成像感知重点实验室,辽宁 沈阳 110169
4 中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁 沈阳 110169
中红外波段在基础科学、生物医学、环境监测、****、安检安防、通信娱乐等诸多领域都有极其重要的应用。作为中红外技术的核心组成部分,覆盖宽光谱范围、高能量、高转换效率、小型化、室温运转的高性能中红外相干辐射源始终都是科研与应用领域的研究重点与热点。目前中红外激光器种类有很多,根据不同的产生原理,中红外激光器主要分为化学激光器、气体激光器、基于稀土或过渡金属离子掺杂的激光器、量子级联半导体激光器、基于非线性频率变换的激光器。重点综述这几种激光器的特点及发展历程,并对其研究前景进行展望。
中红外激光 化学激光器 气体激光器 稀土或过渡金属掺杂激光器 量子级联 非线性频率变换 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700006
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
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210507
1 中国科学院上海光学精密机械研究所中科院空间激光信息传输与探测技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
海洋探测激光雷达和水下无线光通信应用对激光发射源的波长、重复频率和峰值功率等均提出了特殊的要求。具有高峰值功率的蓝绿波段纳秒脉冲激光,尤其是在大洋水中衰减系数更小的蓝光,在海洋主动遥感和信息高速传输中有着十分重要的应用。对国内外蓝光脉冲激光器技术的发展现状进行了综述,并从高重复频率、多波长和大能量、高峰值功率两种类型的应用需求出发,详细介绍了针对486.1 nm夫琅禾费暗线的蓝光脉冲激光器的最新研究工作。
激光器 蓝绿激光 夫琅禾费暗线 光学参量振荡器 非线性频率变换 光学学报
2022, 42(17): 1714002
华南师范大学信息光电子科技学院,广东 广州 510006
对大功率高重频的皮秒光纤激光器的倍频及三倍频进行了研究,选用功率为50 W、重复频率为50 MHz、脉冲宽度为10 ps的1 030 nm的掺镱(Yb)光纤激光器作为泵浦源,选取三硼酸钡晶体(LBO)作为倍频晶体,通过仿真得到Ⅰ类角度相位匹配时晶体长度为20 mm,光斑半径为0.03 mm,倍频转换效率为28.08%;Ⅰ类温度相位匹配时,晶体长度为20 mm,光斑半径为0.039 mm,倍频转换效率为76.4%。比较认为,由于温度相位匹配离散角为0°,且非线性系数较高,对于大功率高重频的激光器,更适合使用LBO晶体的Ⅰ类温度相位匹配进行倍频,在最佳光斑处,转换效率可达76.4%。选取LBO晶体作为三倍频晶体,通过Ⅱ类角度相位匹配方式,探究三倍频效率与晶体长度及光斑半径等的关系。最终,在基频光与倍频光能量比为2∶3、晶体长度20 mm、光斑半径0.05 mm等条件下,得到理论转换效率为18.67%。
非线性光学 频率变换 相位匹配 皮秒光纤激光器 nonlinear optics frequency transformation phase matching picosecond fiber laser
光子学报
2021, 50(10): 1014001
1 山东大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266237
2 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
3 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
报道了百赫兹大能量KTiOAsO4(KTA)晶体光参量振荡器(OPO)系统,并研制了脉冲重复频率为100 Hz、输出能量达580 mJ、波长为1064 nm的Nd∶YAG主振荡功率放大器。OPO谐振腔采用平平腔结构,用在X方向切割的KTA晶体作为非线性晶体。在脉冲重复频率为100 Hz时,得到1.53 μm信号光和3.47 μm闲频光的单脉冲能量分别为178 mJ和64 mJ,脉冲宽度分别为13.7 ns和11.8 ns,泵浦光到参量光的光-光转换效率为43.6%。
激光光学 全固态激光 非线性频率变换 光参量振荡器 中国激光
2021, 48(12): 1201009
1 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海交通大学物理与天文学院, 上海 200240
2 上海量子科学研究中心, 上海 201315
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
4 山东师范大学光场调控及应用中心, 山东 济南 250358
铌酸锂晶体是一种综合性质优异的多功能光学材料。在过去几十年里,对铌酸锂晶体的研究一直是光学研究的热点之一。近年来发展起来的绝缘体上铌酸锂(LNOI),亦称为铌酸锂薄膜(LNTF),在光学领域被公认为是一项变革性技术。基于LNOI的集成光子器件让铌酸锂晶体又焕发了新生命,再次成为集成光子学的研究焦点。作为最优秀的非线性晶体之一,铌酸锂薄膜在频率转换方面是其他薄膜材料无法替代的。总结了基于铌酸锂薄膜的非线性频率转换最新研究进展,包括二阶非线性、三阶非线性、级联非线性和光学频率梳等,最后对LNOI平台上光子集成回路(PIC)的前景进行了展望。
光学器件 铌酸锂薄膜 非线性 频率变换 光子集成回路