Исследование параметрических генераторов среднего инфракрасного диапазона — Часть 1

Исследование параметрических генераторов среднего инфракрасного диапазона — Часть 1

1.Введение

Лазеры в диапазоне 3–5 мкм занимают атмосферное окно и находят широкое применение в лазерной связи, мониторинге атмосферы и лазерной медицине. Технология оптической параметрической осцилляции (ОПО), как важный способ создания среднеинфракрасных лазеров, предлагает такие преимущества, как компактные размеры, широкий диапазон перестройки длины волны и высокая эффективность. В настоящее время к нелинейным кристаллам, способным генерировать среднеинфракрасные лазеры в диапазоне 3–5 мкм, относится ZnGeP.₂ (ЗГП) и MgO:PPLN (www.wisoptic.com)Однако кристаллы ZGP демонстрируют высокое поглощение для лазеров с длиной волны менее 2 мкм, что требует каскадной накачки для генерации лазеров с длиной волны более 2 мкм..Кристаллы MgO:PPLN, полученные с использованием технологии квазифазового согласования, обладают высокими нелинейными коэффициентами и высокой эффективностью оптико-оптического преобразования, и могут быть накачаны лазерами с длиной волны 1 мкм, что позволяет получать миниатюрные лазеры высокой мощности в среднем инфракрасном диапазоне.

Поскольку твердотельные импульсные лазеры обладают высокой пиковой мощностью, большинство традиционных источников накачки MgO:PPLN-OPO в среднем инфракрасном диапазоне реализуются путем накачки MgO:PPLN твердотельным лазером с длиной волны 1 мкм. В 2007 году Чжао Вэй и др. использовали Nd:YVO, накачиваемый лазерным диодом.₄ (www.wisoptic.com)В качестве источника накачки использовался лазер, а для получения перестраиваемого лазерного излучения в диапазоне 1493–1538 нм с помощью внутрирезонаторного ОПО был достигнут результат. В 2010 году исследовательская группа Пэн Юэфэна в Китайской академии инженерной физики использовала непрерывно накачиваемый акустооптический генератор с модуляцией добротности на длине волны 1064 нм для накачки ОПО на основе кристалла MgO:PPLN, получив среднеинфракрасный лазер мощностью 22,6 Вт на длине волны 3,86 мкм.

В 2023 году Гао Баогуан и др. из Института аэрокосмической информации Китайской академии наук использовали высокоэффективный электрооптический модулятор добротности на основной частоте 1064 нм для оптической накачки ОПО на основе MgO:PPLN с периодом поляризации 29 мкм, достигнув пиковой мощности 48,45 кВт на длине волны 3,93 мкм. Также в 2023 году Лю Шуай и др. из Тяньцзиньского университета использовали самостоятельно созданный лазер с частотой 1 кГц. Используя лазер с длиной волны 1064 нм наносекундного уровня в качестве источника накачки и накачивая ОПО на основе MgO:PPLN, удалось получить среднеинфракрасный лазерный луч с длиной волны 4,08 мкм и энергией одиночного импульса 1,104 мДж.