窄带可调谐中红外光学参量振荡器

Mid-infrared laser source has attracted many attentions recently.Optical parametric oscillator (OPO) in 3-5 um range is considered to be a very promising mid-infrared source. Continuous wave OPO with narrow spectral linewidth and broad tuning range can be widely used in electro-optical warfare, lidar, chemical physics, biological spectroscopy, quantum optics and terahertz generation. Terefore the research on high quality OPO is very important..In this project,a singly resonant CW OPO will be built. It is pumped by a single-frequency,polarization mantained fiber laser. A MgO:PPLN chip is used as a nonlinear material, which has high nonlinear coefficient, high damage thershold and good tunability. The output idle spectral linewidth narrowing and wavelength stabilization is obtained by using a volume holographic grating (VHG) reflector and the single-frequency pump source.The broadband tuning is realized by the change of pump wavelength, PPLN period and grating incident angle.

目前，中红外激光光源是激光领域研究的热点。全固态、连续运转的窄线宽、可调谐光学参量振荡器具有结构紧凑、稳定性高、效率高等特点，被认为是最有发展潜力的中红外激光光源；可被广泛应用于光电对抗、激光雷达、物理化学和生物光谱分析、光学分频和合频、量子光学、太赫兹场的产生、基于红绿蓝三基色的显示系统等领域。随着中红外激光光源应用范围和需求的日益增加，高性能OPO研究显得尤为重要。.本方案拟采用单模保偏光纤激光器作为泵浦源，掺杂MgO的周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体作为参量晶体，基于准相位匹配的原理，采用单谐振的振荡方式，实现人眼安全波段和中红外激光波段的低阈值、宽调谐、高效率连续（CW）激光输出。采用反射式体全息光栅作为振荡器反射镜，与单模泵源相结合，实现OPO闲频光的单模输出及输出波长的稳定。通过对泵浦波长、MgO:PPLN周期和光栅的调谐实现3-5um波段的连续可调。

中红外激光光源是激光领域研究的热点，可被广泛应用于光电对抗、激光雷达、物理化学和生物光谱分析、光学分频和合频、量子光学、太赫兹场的产生、基于红绿蓝三基色的显示系统等领域。.本方案采用单模保偏光纤激光器作为泵浦源，掺杂MgO的周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体作为参量晶体，基于准相位匹配的原理，采用单谐振的振荡方式，实现人眼安全波段和中红外激光波段的低阈值、宽调谐、高效率连续（CW）光学参量振荡（OPO）输出。.采用两镜直线腔时，当晶体温度恒定在50°C，利用的晶体周期为30.5um时，OPO工作阈值为2W。当泵浦功率为12.7W时，获得了2.4W闲频光输出，闲频光中心波长为3.205um。采用四镜环形腔时，OPO的工作阈值为3W，可获得的最高中红外激光输出功率为2.6W；转换效率为52%。当OPO输出闲频光功率为2W时，功率稳定性为3.6%。通过对非线性晶体温度及周期的联合调谐，输出红外激光中心波长可由2780nm调谐至3995nm。.为实现单频输出，首先采用了在四镜环形腔内加入标准具的方式。通过厚度为0.2mm及5mm两块标准具的组合使用，实现了闲频光输出谱线宽度的控制。进而，采用反射式体光栅作为振荡器反射镜，搭建了四镜折叠腔，实现了OPO输出波长的稳定及光谱宽度的压缩；无跳模调谐范围约为1.15nm。