研究目的
研究铒和镱光纤激光器中差频产生（DFG）效率的优化，以实现中红外辐射的产生。
研究成果
两阶段差频生成（DFG）方法显著提高了中红外辐射的转换效率，在特定波长下实现了超过50%的泵浦光转换效率。准相位匹配（QPM）技术的灵活性使得系统设置更简单、更稳固，同时不损失效能。
研究不足
该研究的局限性在于中红外波段透明窗口的活性增益介质选择，以及泵浦光到闲频光转换效率的基本限制。
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[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）- 铒和镱光纤激光辐射高效单程双级差频转换至中红外波段的优化
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[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）- 铒和镱光纤激光辐射高效单程双级差频转换至中红外波段的优化
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8873059
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
波长接近3微米的高功率激光辐射源对于加工有机材料及高含水材料不可或缺。这些波长属于中红外（mid-IR）波段，也被称为分子指纹区——此处分布着水和氢键的吸收峰，为生物、医学及非金属材料加工领域提供了诸多应用可能[1]。直接产生中红外辐射存在诸多技术难点，其中主要制约因素是该波段透明窗口的增益介质选择有限。另一种获取方案是非线性参量转换技术，特别是周期极化铌酸锂/钽酸锂（PPLN或PPLT）晶体中的差频生成（DFG）[2]。这类晶体凭借较高的非线性系数、目标光谱区的透光性、掺镁氧化物的光折变损伤抗性以及周期极化准相位匹配（QPM）技术优势，有望成为中红外辐射源研发的主力材料。单程OPO过程在无种子光注入时对1微米辐射的泵浦-闲频光转换效率较低，即便使用种子光也会因光子能量关系存在约30%的理论上限。我们通过增设第二级转换[3]，将Yb泵浦（1.03微米）与Er种子（1.5微米）光纤激光器对中红外的DFG效率提升至新高度：首级参量放大后的种子光作为次级泵浦源，而中红外闲频光则成为第二级转换的新种子光。该方案最终实现了3.05微米与3.19微米波长下超过50%的泵浦转换效率，实验获得总功率达20瓦的中红外辐射输出。
作者：
A.S. Gulyashko，I.A. Larionov，V.A. Tyrtyshnyy
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