差频产生中红外光源的大气痕量成分高灵敏检测系统研究

室温工作的连续可调谐相干光源在痕量气体检测技术中有着重要应用价值,非线性差频产生方法是获得室温工作的中红外相干光源的有效途径,是对传统激光光源的重要补充.研究了基于准相位匹配技术的差频产生基本原理和PPLN晶体的温度调谐特性;以甲醛为检测目标气体,研究了基于差频产生的大气甲醛中红外高灵敏探测系统组成,采用光通信波段半导体激光器和掺镱光纤激光器作为信号和泵浦激光,通过PPLN晶体的非线性差频过程实现3.53 μm差频输出.系统具有室温工作、全光纤耦合、结构紧凑的特点,能够满足大气痕量气体实时在线检测的需要.     

探测空气中甲烷的小型气体敏感器

一种新研制成功便携式以室温半导体激光器为基础的中红外气体敏感器用于测量空气中甲烷浓度。这种气体敏感器由波长为８１０ｎｍ的单极性半导体激光器和波长为１０８３ｎｍ的分布反馈式半导体激光器作为泵浦光并通过周期性极化的磷酸锂晶体产生了在３３μｍ连续差频光。通过调谐单极性半导体激光器使差频光调谐在３０４５～３１７０波数之间。外场测量空气中的甲烷得到的灵敏度为１８ｐｐｂｍ／Ｈｚ１／２,探测灵敏度主要受激光强度噪声所限制。     

探测空气中甲烷的小型氧体敏感器

一种新研制成功便携式以室温半导体激光器为基础的中红外气体敏感器用于测量空气中甲烷浓度。这种气体敏感器由波长为８１０ｎｍ的单极性半导体激光器和波长的为１０８３ｎｍ的分布反馈式半导体激光器作为泵浦光并通过周期性极化的磷酸锂晶体产生了在３．３μｍ连续差频光。通过调谐单极性半导体激光器使差频光调谐在３０４５￣３１７０波数之间。外场测量空气中的甲烷得到的灵敏度为１８ｐｐｂｍ／Ｈｚ＾１／２,探测灵敏度主要受激     

外腔调谐激光泵浦的差频中红外宽调谐激光光谱系统

室温工作的连续可调谐相干光源在痕量气体检测技术中有着重要的应用价值,非线性差频方法是获得室温工作的中红外相干光源的有效途径,是对传统激光光源的重要补充.报道了一种基于差频方法的室温工作宽调谐中红外激光光谱系统,使用两台近红外半导体激光器作为种子光源,采用PPLN晶体作为非线性混频器件,结合准相位匹配技术实现了3.2～3.7μm中红外相干光源输出,最大差频输出功率约为1μW,对CH4基频吸收谱线的光谱检测表明,系统能够满足在中红外光谱区对气体成分进行高分辨、高灵敏、快速吸收检测的需要.     

差频产生中红外激光光谱检测系统研究

报道了最近研制的一种基于差频方法实现的室温工作宽调谐中红外激光光谱系统,使用波长范围分别为1490～1580 nm和1058.1～1060.8 nm的两台近红外半导体激光器分别作为信号和种子光源,采用PPLN晶体作为非线性混频器件,结合准相位匹配技术实现了3.2～3.7 μm连续相干光输出.针对该系统的输出带宽特性进行实验研究和分析,并与理论研究的结果进行了比较和讨论.     

紧凑型MgO:PPLN宽波段可调谐连续光参量振荡器

报道了基于掺MgO周期极化铌酸锂（MgO:PPLN）晶体的可调谐连续光参量振荡器。该光参量振荡激光器采用了多周期可调谐的MgO:PPLN作为非线性光学晶体,Nd:YVO4为激光晶体的紧凑型半导体激光端面抽运直线腔系统。实验中采用的MgO:PPLN晶体包含28.5~31.5 m之间的7个极化周期,相邻极化周期的间隔为0.5 m。通过调节7个极化周期实现信号光波长1.43~1.67 m和闲频光波长2.93~4.16 m的激光调谐输出。对同一温度下不同极化周期对应的输出波长进行理论计算,与实验结果符合较好。对比分析了输出功率随着不同极化周期和抽运功率的变化关系。当半导体激光入射抽运功率为15.4 W,在31 m极化周期和35℃的控制温度下,最高获得了2.94 W的1 595 nm信号光和1.45 W的3 190 nm闲频光,对应的光光转换效率达28.5%。     

基于差频技术的宽谱中红外飞秒激光的产生

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3.4μm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2.72～4.15μm和2.87～4.08μm。     

基于非线性AgGaSe2晶体的光纤 SO2传感器

根据SO2气体的吸收光谱,选择波长为1268nm的单极性半导体激光器和波长为1083nm的分布反馈式半导体激光器,经光纤耦合作为泵浦光并通过周期性极化的AgGaSe2晶体叠加,产生对SO2具有强吸收的7.4μm连续差频光,研制出一种光纤传感器,实现了对二氧化硫气体的检测.该传感器具有检测灵敏度高、稳定性好、结构简单及可在线测量等特点.实验结果表明,这种传感器的检测灵敏度为7.5×10-4.     

亚毫米波激光器及其应用

评述了亚亳米波段内波长固定的和波长可调谐的激光器的现状。波长固定的激光器包括放电泵浦气体激光器和光泵浦气体激光器。后一种激光器在亚亳米波段有1500多条激光谱线，并作了详细论述。概述了可调谐亚亳米波激光器和相干光源，它们是由半导体激光器、差频振荡器、光参量振荡器、产生边带的双光子混频和喇曼激光器。     

高效率宽调谐扇形MgO:PPLN中红外光参量振荡器

3～5μm的中红外激光位于大气窗口，在环境监测、军事、医疗、遥感等诸多领域有着重要的应用。利用纳秒量级的1 064 nm调Q激光器泵浦扇形掺氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)，设计了一种高效率、宽调谐纳秒中红外激光输出光学参量振荡器(Optical parametric oscillator, OPO)。通过降低泵浦光的重频，有效地减小了OPO的振荡阈值，在10 kHz的泵浦重频下，OPO阈值为0.4 W。在泵浦功率为4.68 W，晶体极化周期为30.47μm的条件下，获得了0.833 W的3.4μm中红外激光输出，对应的光光转换效率为17.8%。实验研究了不同极化周期下的输出波长，实验结果与理论模拟值较为吻合。通过横向移动MgO:PPLN晶体改变其极化周期，在31.05～28.8μm的调节范围内获得了1 440.7～1607.0 nm的信号光及3 171.1～4 088.1 nm的闲频光输出，其中信号光的脉宽约为8.1 ns。