1 中国科学院合肥物质科学研究院，安徽光学精密机械研究所，安徽省光子器件与材料重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
本文报道了一种性能稳定的宽带宽调谐差频产生（DFG）中红外光梳设计方案。采用保偏光纤构建光纤链路，以确保其性能稳定；采用自相似光纤放大、光纤孤子压缩及负色散高非线性光纤产生超连续谱等技术，获得了宽带、弱啁啾和窄脉宽基频脉冲；通过严格控制双色基频脉冲的空间重叠、时间同步和偏振特性，仅通过调整硒化镓非线性晶体的相位匹配角和时间同步，无须改变双色基频频率的光谱特性，DFG中红外光梳就可以实现宽光谱带宽和宽光谱调谐范围输出。集成封装仪器化的DFG中红外光梳的光谱覆盖范围为7~13 μm，每个调谐波段的带宽均较宽，9.5 μm波段的带宽达到了2.43 μm；7~13 μm光谱调谐范围内的平均功率都大于240 μW，其中8 μm波段的平均功率达到了470 μW。
激光器 光学频率梳 差频产生 飞秒脉冲 中红外光梳 中国激光
2023, 50(23): 2301008
1 山东大学信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
2 山东大学山东省激光技术与应用重点实验室，山东 青岛 266237
3 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
报道了一种包含两个激光成丝过程的工作在2 μm波段的光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)系统前端，该前端工作在简并模式下，2 μm种子激光脉冲通过近红外和可见光波段的超连续光谱之间差频产生。可见光和近红外波段的超连续光谱分别通过泵浦脉冲激光在两个YAG晶体中通过激光成丝过程产生。经过光参量放大及合理的色散补偿后，2 μm种子激光脉冲的波长可从1830 nm覆盖至2320 nm，脉冲宽度为29 fs，单脉冲能量为16.7 μJ，平均功率为167 mW，功率波动小于3%。
非线性光学 光参量啁啾脉冲放大器 激光成丝 2 μm激光 差频产生
华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
飞秒差频产生器(DFG)是一种获得宽谱中红外激光的有力工具。为了利用 DFG 产生更高瞬时带宽的中红外激光，可以使用窄带泵浦光、宽带信号光结合大信号光相位匹配带宽的非线性晶体或使用宽带泵浦光、窄带信号光结合大泵浦接受带宽的非线性晶体。研究表明，对于PPLN晶体，当泵浦光波长为1050 nm，闲频光波长在3.4 μm附近时，非线性晶体具有较大的泵浦接受带宽，仅使用均匀极化周期PPLN晶体即可获得宽谱中红外激光。基于高重复频率的掺镱光纤激光放大器系统，通过引入自相位调制效应，获得了中心波长为1050 nm的宽谱光源，将其作为DFG系统的泵浦源。利用飞秒脉冲在负色散光子晶体光纤中的拉曼效应，产生了中心波长为1525 nm的超短脉冲，将其作为DFG系统的信号源。在长度分别为1 mm和3 mm的PPLN晶体中，都获得了宽谱中红外闲频光输出，其－10 dB光谱覆盖范围分别为2.72～4.15 μm和2.87～4.08 μm。
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
2 华东师范大学重庆研究院，重庆 401120
3 济南量子科学研究院，山东 济南 250101
提出并实验探究了基于同步脉冲诱导的中红外差频产生技术，利用高速光电探测器将泵浦光脉冲转换为超短电信号，使其驱动宽带的幅度调制器，作用于可调谐连续激光器上，从而实现双色脉冲的稳定时域同步。利用了同步脉冲诱导的非线性差频过程，有效降低了光参量下转换的泵浦阈值，能够获得瓦量级的中红外超短脉冲输出，最大泵浦光转换效率达60%，且中心波长在3000~3175 nm范围内可调谐。得益于全保偏光纤架构，平均功率的不稳定度(STD/MEAN)在1 h内低至0.07%，展现了优异的长期稳定性。此外，该方案利用光-电-光高速调制实现高精度脉冲同步，免除了复杂的反馈电路，具有结构简单、即插即用、鲁棒性强的特点，为拓展中红外光源在野外的应用奠定了基础。
中红外激光 差频产生 脉冲同步 光纤激光器 mid-infrared lasers difference-frequency generation pulse synchronization fiber lasers 红外与激光工程
2021, 50(8): 20210314
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210368
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
实验搭建了基于同步脉冲泵浦的非线性差频中红外光源,利用主-从注入式全光调制技术实现了保偏掺饵和掺镱锁模光纤激光器的被动同步输出,结合高非线性光纤光谱展宽和宽带可调谐滤波器,获得了2940~3260 nm宽波段可调谐的中红外皮秒激光,平均功率为580~926 mW,最大泵浦光转换效率为41%。实验发现,小功率的同步诱导脉冲注入可以大幅降低中红外参量产生的泵浦阈值,从而放宽了高效率中红外产生对高功率泵浦光场的要求。
激光光学 可调谐激光 差频产生 红外激光 同步激光 中国激光
2020, 47(11): 1115001
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
实验探究了基于被动全光同步的中红外差频产生技术,采用主-从注入锁定实现了全保偏掺镱和掺铒锁模光纤激光器的同步脉冲输出,并经过级联光纤放大在PPLN晶体中获得了中心波长为3071 nm的中红外皮秒脉冲,最大泵浦光转换效率为68.3%,峰值平均功率达1.36 W。研究发现,所使用的同步脉冲诱导差频技术能够显著降低中红外产生的泵浦阈值。此外,得益于脉冲产生、同步与放大全链路的保偏光纤架构,中红外超快光源表现出良好的长期稳定性,平均功率的相对抖动低至0.2%。
光纤激光器 差频产生 同步激光 中红外激光 光学学报
2020, 40(20): 2036001
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
搭建了主-从结构的全光被动同步激光器,将主激光器输出脉冲功率放大后注入从激光器,利用注入脉冲在从激光器中的交叉相位调制效应,实现了1029.9 nm泵浦光与1585.5 nm信号光的脉冲同步。采用声光调制器进行选频并配合级联光纤放大,提高了泵浦光脉冲的峰值功率,并通过优化光纤链路长度有效控制了泵浦光光谱展宽。该双色同步脉冲在PPLN晶体中进行非线性差频处理,当重复频率为100 kHz时,获得了3 dB光谱带宽为0.77 nm、中心波长为2940 nm的线偏振皮秒脉冲,最大单脉冲能量为1.8 μJ,泵浦光转化效率为49.6%。
同步激光器 全保偏 差频产生 中红外激光
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽省光子器件重点实验室, 安徽 合肥 230031
报道了一种基于锁模掺铒光纤激光器和GaSe晶体的光纤型宽带高效差频产生(DFG)光梳。 该DFG 光梳采用全保偏光纤设计以获得高线偏振度的基频脉冲,采用非线性脉冲光纤放大技术以获取宽带窄脉宽高峰值功率 的双色基频脉冲,从而确保了DFG光梳的宽带和高转换效率特性以及DFG过程的稳定性。该DFG光梳在中心波长8.15 μm处 带宽达1.7 μm, 仅受GaSe晶体相位匹配接受带宽的限制,对应的DFG转换效率达1%, 远高于常规光纤型DFG光梳约0.4%的转换效率。
激光技术 光学频率梳 差频产生 保偏光纤 激光脉冲 laser techniques optical frequency comb difference frequency generation polarization-maintaining fiber laser pulse
