研究目的
利用PPLN晶体中泵浦光与种子光的单程差频产生可调谐中红外激光源，应用于医疗、材料加工及光谱学领域。
研究成果
该研究通过改变PPLN温度，成功开发出一种中红外辐射可调谐激光源，其调谐范围为2.9-3.1微米，相对于Yb激光功率实现了15%的转换效率。输出的中红外辐射光谱宽度达到20-30纳米。
研究不足
调谐范围受到铒激光辐射光谱宽度的限制，无法直接测量中红外辐射光谱。
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[IEEE 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用镱光纤激光器和宽带种子铒光纤激光器实现近3微米可调谐差频产生
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DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8871789
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
各种分子振动能级对应的吸收峰位于中红外（mid-IR）光谱范围内。例如，氢原子与另一种较重元素（如C-H、O-H、N-H）形成的原子间键（构成部分有机和无机分子）的特征吸收峰位于3微米波长附近。工作于该波长的激光源可作为医学应用、非金属材料加工及光谱分析的有效工具[1]。由于有机物质种类繁多且化学成分复杂，研究中红外辐射与各类有机物的相互作用颇具挑战性。采用高功率可调谐波长的激光源能显著简化相关研究难题[2,3]。本研究致力于利用周期极化铌酸锂（PPLN）晶体中泵浦光（1.03微米）与种子光（1.55微米）的单程差频产生技术，研制中红外可调谐激光源（见图1(a)）。分别采用脉冲镱光纤激光器和铒光纤激光器作为泵浦源与种子源，二者均基于MOPA光学方案构建，脉宽约2纳秒，重复频率3兆赫兹。镱激光器平均输出功率达50瓦，是铒激光器最大功率的五倍。这两种光纤激光器差频产生的对应波长位于3微米波段。由于四波混频和拉曼散射效应，种子光在传输光纤中发生显著光谱展宽，从而可获得1.55至1.60微米波段的种子辐射。通过改变PPLN温度可移动种子辐射的选择性参量放大区域，进而实现闲频辐射波长调谐。当PPLN温度从45°C升至110°C时，我们获得了2.9-3.1微米波长范围的闲频调谐（该范围受限于铒激光辐射的光谱宽度）。在整个调谐范围内，闲频辐射功率为5.5-8.0瓦（见图1(b)），相对于镱激光功率的转换效率达15%。虽然无法直接测量中红外辐射光谱，但通过实验测量的放大种子辐射光谱推导得出，归一化计算结果如图1(c)所示。输出中红外辐射的光谱宽度在3分贝半高全宽带宽下达到20-30纳米。
作者：
I. A. Larionov，A. S. Gulyashko，V.A. Tyrtyshnyy
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