3-5μm可调谐中红外光纤参量振荡器研究

研究光纤型3－5μm中红外波段的高性能激光源具有重要的科学意义与应用价值。 针对目前掺稀土光纤激光器难于实现>3μm波段中红外激射的瓶颈，本项目首次提出采用色散可控光子晶体光纤参量振荡（OPO）技术，以期望弥补在光纤领域对>3μm波段中红外激光源的短缺。通过自行研制高功率调Q铒镱共掺双包层光纤激光器作为参量泵浦源，选用色散可控的氟化物光子晶体光纤（ZBLAN PCF）作为参量增益介质，采用国际上先进的等离子体溅射镀膜技术在光纤端面镀膜以构成谐振腔，研究波长覆盖3-5μm波段可调谐中红外光纤参量振荡器。同时，阐明中红外光纤参量振荡器动力学运行机制，为深刻理解中红外光纤参量振荡形成、稳定运转等动力学过程提供清晰的物理图象，并为实验优化设计此类光纤OPO提供理论参考。拟实现平均输出功率>5W，脉冲能量>0.1mJ，输出波长在3-5μm范围可调谐的光纤型、结构紧凑中红外激光源。

中红外激光源在国防军事、生物医疗、环境监测、大气遥感/通信及科学研究等方面具有重要应用价值，因此激起了全世界范围对中红外激光技术的攻关研究。本项目拟发展小型化中红外激光器为目的，提出采用参量振荡技术实现光纤型中红外参量振荡器，为获得紧凑型中红外激光源提供一种新途径。在项目组成员共同努力下，经过3年研究，深入开展了相关理论及实验研究，主要包括如下三方面：1）建立了中红外光纤参量振荡器的理论模型，探索其动力学运转过程，理论研究了参量增益光纤和参量泵浦源对中红外参量振荡阈值及参量转化效率的影响，为优化设计此类中红外光纤参量振荡器提供理论依据；2）通过多种技术方法，实验研究实现了不同波段（1/1.5/2μm）光纤脉冲激光器作为参量泵浦源；3）针对不同类型的非线性参量增益光纤，选用2）中自主研制的参量泵浦源，实验研究了中红外参量激光产生及可见－中红外波段超连续谱产生。通过以上3个方面的深入研究，已发表高质量研究论文15篇，其中SCI收录12篇、EI收录国际会议论文2篇、国内核心期刊论文1篇；申请国家发明专利2项，其中已授权1项、公开1项；项目执行期间项目组成员2位青年教师晋升副教授，培养博士生3人，硕士生2人。