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[IEEE 2019欧洲激光与光电子学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欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用MgO:PPLN晶体中超快中红外Cr<sup>2+</sup>:ZnS激光器的四次谐波产生实现高功率超快黄光激光器
摘要： 黄光波段的超快光学辐射在天文、光谱学和医学等多种科技领域具有重要应用价值，其超高精度有望彻底革新眼科手术[1,2]。然而要获得该波段辐射（尤其在需要优良光束质量、高功率和高效率时）相对困难。迄今为止报道的各类黄光激光器[3,4]多工作在连续波模式和纳秒量级。本文报道了一种紧凑型高功率高重复频率超快黄光辐射源：采用平均功率4.5W、中心波长2.36μm、光谱宽度Δλ=138nm的超快Cr2+:ZnS激光器（输出~40fs脉宽、80MHz重复频率），通过两级单程二次谐波发生(SHG)，获得了577-589nm可调谐的1W超快辐射。实验装置示意图见图1(a)。首级SHG在2mm长5%摩尔掺杂MgO:PPLN多周期极化晶体(Λ=33.15-35.25μm)中实现，将Cr2+:ZnS激光单程转换为1.18μm波段90fs脉宽的二次谐波，最高平均功率2.3W且单程转换效率达65%。随后在1mm长、0.5×1mm2孔径的MgO:PPLN晶体(Λ=8.9-9.45μm)中将1.18μm辐射二次倍频产生黄光。计算表明第二块晶体的接受带宽(FWHM)为3nm，时间走离长度(LT)为288μm。为优化四倍频(FHG)效率的聚焦条件，我们在1.18μm波长1.3W恒定泵浦功率下，测量了四倍频功率随聚焦参数ξ=L/b的变化关系（其中L为晶体长度，b=2πnw02/λ，w0为光束腰半径，n为晶体折射率，λ为输入波长）。
关键词： Cr2+:ZnS激光器、MgO:PPLN晶体、四次谐波发生、超快黄光激光
更新于2025-09-11 14:15:04
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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
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。
关键词： 可调谐激光源、中红外、差频产生、PPLN晶体、铒光纤激光器、镱光纤激光器
更新于2025-09-11 14:15:04