中红外大能量高功率周期量级光学参量啁啾脉冲放大的发展及应用（特邀）

近十年来,超强超短脉冲是激光光学发展的一个重要趋势。尤其是在中红外（MIR）波段,由于中红外波长具有更大的有质动力并且其光谱范围几乎包含了所有分子“指纹”共振峰,这使得中红外激光的研究在强场物理、中红外光谱学、材料加工以及生物医学研究等领域中至关重要。目前已经有许多比较成熟的激光技术可以对脉冲进行整形、放大,例如差频（DFG）、啁啾脉冲放大（CPA）、光学参量放大技术（OPA）以及光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）等。利用OPCPA技术具有的高放大增益、高信噪比、宽增益带宽的优点在高非线性系数的非线性晶体中进行脉冲放大已经成为当前获取超强超短中红外脉冲的主要手段之一。文中总结了利用OPCPA技术在2~20 μm波长范围内产生和放大MIR少周期脉冲的研究进展,并对其在强场物理、分子频谱探测以及生物医学方面的应用进行了简要的阐述。     

一种飞秒中红外激光脉冲的产生方法

由于能极型固体增益介质的缺乏,利用增益介质的能阶特性直接产生中红外激光相对困难。设计了基于非线性频率变换的光参量放大法来产生中红外激光脉冲。利用发展成熟的高峰值功率近红外激光,产生精准同步的泵浦光和信号光。利用KTP晶体的非线性效应进行光参量放大,得到中红外波段的激光脉冲。实验结果表明:产生的中红外闲频光中心波长为3200 nm,脉冲能量14.9 μJ,脉冲宽度47 fs。     

可调谐超短中红外激光脉冲的参变产生与放大及其最新进展

介绍了基于非线性光学参变过程产生和放大中红外可调谐超短激光脉冲的主要方法,比较了参变振荡、差频产生、光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大等4种产生与放大方法的技术特点,重点评述了最近10年来国内外利用光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大实现大增益宽带和高峰值功率输出的最新进展.探讨了获得更高能量/功率和更短脉冲(更大带宽)...     

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.     

增益开半导体激光超短脉冲研究

本对增益开关法产和一半导体激光超短冲进行了理论分析和实验研究，得到一些有意义的结论。     

同步脉冲诱导的高功率中红外差频产生技术（特邀）

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。     

超短脉冲激光频率的线性及非线性扩展

通过采用若干激光增益介质和非线性频率变换技术,有效地扩展了皮秒及飞秒激光的波长.在可见光波段,利用自建的高能量400 nm倍频皮秒钛宝石激光作泵浦,通过LBO参量放大,得到了波长从450～750 nm可调、最高单脉冲能量达30 mJ的可调谐皮秒激光脉冲;在红外波段,通过上述方案不仅产生了波长850 nm～3.6μm的皮秒闲频光,而且相继利用Cr:Mg2SiO4和Cr:YAG晶体作为增益介质,获得了中心波长分别在1 280 nm和1 450 mn波段的飞秒激光脉冲.利用Yb:YAG、Yb:GYSO、Nd:GdVO4、Nd:LuVO4等晶体作增益介质,获得了中心波长1 053、1 093 nm的飞秒激光脉冲及912、916 nm的皮秒脉冲.这些具有不同波长特性的超短脉冲激光光源,可望在许多领域获得重要应用.     

新型宽带超短脉冲参量放大技术

近年来，非共线参量放大技术由于其特殊的几何结构，可以抵消群速度失匹，在宽带超短脉冲放大中得到了飞速的发展。这里，我们将介绍一种基于调制不稳的新型的宽带超短脉冲参量放大技术．     

皮秒超短近红外脉冲激光伤眼机制探索

激光伤眼机制的研究对激光医疗、激光防护标准的制定有重要意义。本文以波长为1.06μm的钕玻璃激光作为近红外激光的代表,综合分析了皮秒超短脉冲激光的ED_(50)数据后指出,激光致强电伤致场机制可以解释某些热损伤机制难以说明的问题,但这种机制确实存在的证据尚不充分,有待于更进一步的实验验证。     

超短光脉冲技术的研究进展

超短光脉冲在遥测、探索微观世界的规律以及产生高温等离子体等方面有极广泛的用途。介绍了超短光脉中产生的工作原理及国内外发展状态,并介绍了几种获得超短光脉冲的方法。     

差频产生中红外光源的线宽分析

差频法具有无需复杂腔型调整、输出激光调谐范围宽、效率较高等综合优点,是获得3～5μm中红外激光光源的重要手段。推导了差频产生中红外激光的输出光波长、线宽以及功率的公式,重点讨论了输出激光线宽与抽运光波长和线宽、信号光线宽以及温度等因素的关系。结果表明,输出激光线宽主要由抽运光和信号光的线宽决定。     

利用超短光脉冲产生宽频带微波脉冲

本文讨论了高效率Ｂｌｕｍｌｅｉｎ型微带光导开关的频率特性及影响其频率特性的参数，指出这种光导开关具有产生大于１００ＧＨｚ微波脉冲的能力。最后给出了实验结果和讨论。     

5ps紫外超短光脉冲产生技术

描述了采用国内新型高效的二倍频晶体ＫＴＰ和四倍频晶体ＬＡＰ建立起来的一套稳定可靠的１．０６μｍ脉冲激光四倍频系统，通过计算机模拟确定了运行参数的最佳值，从而使谐波器件的转换效率提高，另外还分析了失配角Δθ，光功率密度等因素对倍频效率的影响。该系统产生的超短紫外光脉冲对Ｘ光条纹相机的动态参数及带时标的条纹相机的研究具有重要意义。实验测得最短的紫外光脉冲宽度为５ｐｓ     

超短波频段脉冲产生器的设计及硬件实现

从频域角度考虑了产生脉冲的方法,通过滤波器对单位冲激响应进行频谱整形,达到将脉冲控制在固定频谱范围内的目的。通过ADS和Protel对电路进行仿真设计和硬件实现。测试结果表明,该脉冲产生器输出结果达到了预期要求,实测结果与仿真结果吻合得很好。最终输出脉冲峰峰值为1．17V,拖尾抑制为-12dB,具有良好的对称性,频谱基本控制在30～40MHz之间。     

中红外连续波光学参变振荡技术研究进展

中红外连续波光学参变振荡技术是非线性变频领域关注的热点。它在激光通信、光谱学研究、遥感技术以及军事上的红外对抗等方面具有重要的应用。分析和对比了用于中红外输出的非线性晶体的主要特性,简单综述了国内外中红外连续波光学参变振荡技术的实验与理论研究情况,并基于研究现状提出其未来一些的研究方向。目前,中红外连续波光学参变振荡器能够实现3～5μm范围,输出功率范围在百毫瓦到十瓦之间的高稳定性、宽调谐的光输出。随着激光器技术的发展和周期性极化晶体性能的进一步提高,下一步有望在更大调谐范围内实现更高功率的中红外连续激光输出。     

基于电吸收调制晶体的超短光脉冲产生的数值模拟

数值模拟了基于电吸收调制晶体（ＥＡＭ）的超短光脉冲源的输出脉冲宽度及消光比与外加反向偏压、射频信号幅度之间的变化关系。数值模拟结果表明,在重复率为１０ＧＨｚ情况下,可以获得的最小脉宽约为１３ｐｓ,其消光比大于２０ｄＢ,脉冲波型接近ｓｅｃｈ＾２孤子波型。因此,基于ＥＡＭ的超短光脉冲源可以满足２０Ｇｂ／ｓ的光时分复用（ＯＴＤＭ）系统的需求,也适合于超长距离的光孤子通信系统。     

光纤放大器中增益带宽对超短脉冲传输的影响

基于广义Ginzburg-Landau方程,研究了超短脉冲在光纤放大器正、反常色散区的传输特性,着重分析了增益带宽对脉冲传输和放大的影响。结果表明窄的增益带宽延缓脉冲的波形变化,限制脉冲的放大,扭曲频谱形状,降低频谱展宽的速率并减少频谱展宽的饱和值。