1 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
2 中国科学院国家空间科学中心，北京 100190
3 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，湖北 武汉 430071
中层顶区域（80~110 km）的大气探测具有重要的科研和应用价值。长期以来，由于传统探测手段的限制，该区域一直是人类了解相对较少的大气层区域，存在着由流星注入产生的大气金属层。由于金属原子、离子共振荧光散射的散射截面比瑞利散射、拉曼散射大得多，其可以被激光雷达探测到。半个世纪以来，利用原子、离子特定波长的跃迁光谱，向高空大气发射特定波长的激光，并结合遥感技术，开展了大气金属层探测，这些金属原子、离子是大气波动极好的示踪物，可获得大气原子数密度、温度、风场等参量。近年来，随着热层金属层不断被发现，大气金属层的高度范围逐渐拓展，金属层研究又受到人们的极大关注。本文以作者团队及合作者的工作为基础，以大气金属层激光雷达采用的激光器发展历程为主线，介绍了地基激光雷达对大气金属层探测研究的发展过程以及国内外研究现状与发展趋势。
激光雷达 染料激光器 OPO激光器 和频技术 窄带滤光 光学学报
2023, 43(18): 1899903
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220605
1 成都信息工程大学光电工程学院, 成都 610225
2 成都东骏激光股份有限公司, 成都 610630
在CdSe晶体光参量振荡器(OPO)中, 泵浦激光经过晶体后产生大量废热, 使CdSe晶体出现明显热透镜效应, 从而导致泵浦激光的光斑半径在晶体内部不断变小, 最终降低了晶体的损伤阈值和OPO的输出功率。本文利用COMSOL软件对高重频脉冲激光泵浦CdSe晶体进行多物理场建模, 完成了CdSe晶体热透镜效应仿真, 通过参数优化, 发现对流系数与晶体最大温度成反比, 与晶体后端面和焦点的光斑半径成正比, 聚焦位置随对流系数增加趋于稳定。单脉冲能量和重复频率与晶体最大温度和焦点的光斑半径成正比, 与晶体后端面光斑半径和聚焦位置成反比。准直激光光斑半径与晶体最大温度成反比, 与晶体后端面光斑半径、聚焦位置和焦点光斑半径成正比。该研究解决了CdSe OPO中晶体后端面光斑半径难以直接测量的问题, 为优化CdSe晶体热透镜效应提供了理论依据。
CdSe晶体 热透镜效应 高重频脉冲激光 射线追迹 光参量振荡器 CdSe crystal thermal lens effect high repetition frequency pulsed laser ray tracing OPO
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院太赫兹生物物理学工作站，北京 100071
光学参量振荡器（OPO）是一种简单有效的产生理想特定波长的方法。报道一种电动控制的光学参量振荡器，该可调谐激光器体积小，方便携带外出试验，效率较高，阈值低，调谐精度高，可在室温下工作，水冷控温于25 ℃。以BaGa4Se7晶体为核心，由脉宽10 ns、波长1.06 μm电光调Q的Nd:YAG激光器泵浦。输出的中红外空闲波可以实现2.97 μm到6.35 μm宽范围调谐，在3.8 μm处脉冲能量高达1.97 mJ，可以提高泵浦功率使其达到更高水平。转台的机械转角为0°时，有中心波长为4.66 μm，闲频光通过电机控制转动晶体的旋转角度来调谐。电动连续转台结构紧凑，精度高，最小旋转步长为0.002 5°，从而微调相位匹配角度和输出波长。
非线性光学 电控调谐 光参量振荡器 nonlinear optics electrically controlled tunable OPO BaGa4Se7 BaGa4Se7
大连理工大学 化工学院 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024
三重态?三重态湮灭上转换是一种新型光子上转换技术，具有使用连续波光源激发、上转换波长灵活可调和上转换量子效率高等优点。在该上转换过程中，三重态光敏剂吸收激发光、发生系间窜越并作为三重态能量给体，通过三重态能量转移过程，敏化能量受体，处于三重态的受体分子发生三重态–三重态湮灭，产生能发生高效荧光过程的单重激发态（即上转换发光），从而将低能量的光子转换为高能量的光子，这为提高太阳能电池的光电转换效率或光催化的效率等，提供了一种新的途径。实验中需要选用合适的激光器激发上转换体系产生上转换发光，并研究其具体光物理过程。如选用连续波二极管泵浦固体激光器（DPSSL）作为光源，激发光敏剂/受体体系进行上转换实验，可方便地研究激光功率密度对上转换发光效率的影响。此外，为了研究上转换发光的动力学过程，使用光学参量振荡器（OPO）可调谐纳秒脉冲激光器激发上转换体系，可以研究光敏剂的三重态寿命、分子间能量转移以及三重态–三重态湮灭等过程的动力学特征。文中介绍了在三重态–三重态湮灭上转换实验中连续波和脉冲激光器的使用方法。
连续波DPSS激光器 OPO可调谐脉冲激光器 上转换 光敏剂 continuous wave diode pumped solid state laser OPO tunable pulsed laser upconversion photosensitizer 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201068
西华师范大学物理与空间科学学院, 南充 637002
以CdSe晶体光参量振荡器为代表的中红外激光器在生物、医疗和**等诸多领域有着广泛的应用前景。本文总结了生长CdSe单晶的工艺方法包括熔体法、熔剂法和气相法等, 其中常用的为气相法, 近年来高压垂直梯度冷凝(HPVGF)技术也逐渐被采用。国内外将本征CdSe晶体用于光参量振荡器件(OPO), 适用于多种激光器泵浦源, 且输出功率不断提高。而Cr2+的掺杂能有效提高泵浦效率, 实现波长的连续可调。
CdSe单晶 气相法 高压垂直梯度冷凝 OPO器件 Cr2+掺杂 激光器 CdSe single crystal vapor phase method HPVGF OPO device Cr2+ doping laser
1 北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
为满足中红外激光的工程应用需求，研制了基于MgO: PPLN晶体的小型化高光束质量中红外光参量振荡器（MgO: PPLN-OPO）。泵浦源采用声光调Q Nd: YVO4激光器，通过泵浦MgO: PPLN晶体，获得了高效率、高峰值功率中红外激光输出，在MgO: PPLN-OPO谐振腔中加入光阑，有效提高了中红外激光光束质量，整个激光器采用热电制冷与风冷相结合的散热方式，实现了激光器的小型化。实验结果表明：采用无水冷的声光调Q Nd: YVO4激光器能够实现最高9.3 W的1.064 μm脉冲激光输出，光光转换效率为27.2%，峰值功率可达~27.5 kW；在Nd: YVO4激光器泵浦下，MgO: PPLN-OPO实现了3.765 μm脉冲激光输出，在谐振腔中加入光阑后，MgO: PPLN-OPO的最高输出功率由1.20 W略降至1.08 W，但光束质量有明显提高，Mx2和My2因子分别从1.89和1.98优化至1.20和1.29，中红外激光脉冲宽度为8.4 ns，峰值功率达到~4.3 kW。
光参量振荡器 MgO: PPLN晶体 中红外激光 光束质量 小型化 OPO MgO: PPLN crystal mid-infrared laser beam quality miniaturized 红外与激光工程
2020, 49(7): 20190512
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院,西安 710048
以OPO激光器为光源, 设计了一台激发波长在192~2 750 nm范围内连续可调谐的激光雷达系统.分光系统由可旋转光栅和小孔光阑构成, 通过调节光栅的衍射角, 实现不同波长回波信号的有效接收.光电倍增管用于紫外和可见光波段回波信号的光电转换, InGaAs探测器用于红外波段回波信号的光电转换.后续数据采集及处理由专用采集系统和PC机完成.利用美国标准大气模型对系统在不同波段的探测能力进行数值仿真, 验证了系统的可行性.该系统实现了激光雷达激发波长的大范围扩展, 对精细反演近地表气溶胶微物理特性具有重要的研究意义.
气溶胶 激光雷达 波长可调谐 OPO激光器 可旋转光栅 Aerosols Lidar Wavelength tunable OPO Laser Rotatable grating 光子学报
2017, 46(10): 1001001
电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
通过1 064 nm激光泵浦KTP晶体光参量振荡(OPO)技术获得了高峰值功率2.7 μm波段激光输出, 对实验结果开展了详细的分析。泵浦源为电光调Q Nd:YAG激光器, 光参量振荡器谐振腔采用单谐振结构, 将两块相同的KTP晶体光轴相向放置以补偿走离效应, KTP晶体按?=0°, θ=62°切割以获得波长2.7 μm波段激光输出, 采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以利用较大的非线性系数。在泵浦能量为89 mJ, 脉宽10 ns的条件下, 获得脉冲能量7.5 mJ, 波长2.67 μm, 脉宽8.5 ns的激光输出。
非线性光学 2.7 μm激光 KTP晶体 单谐振光参量振荡器 nonlinear optics 2.7 μm laser KTiOPO4 (KTP) crystal single-resonant optical parametric oscillator (OPO
