超快非线性光学技术之四十九基于OPCPA的5μm与12μm高能量飞秒光源

文章编号：710 / 更新时间：2024-01-30 13:46:33 / 浏览：次

中通常是指波长在3-25µm范围的,很多分子在该波段具有强烈而独特的吸收，因此中红外波段在分子光谱学界被称为“指纹”区域。除了为分子光谱分析提供有力工具外，中红外激光也常应用在定向红外对抗系统、自由空间光通信等领域。

图1.2µmCPA泵浦的中红外光源装置图[1]

装置如图1所示，重频为40MHz的多波长光纤激光系统包含三个通道，其中两个通过高非线性光纤展宽光谱分别至2µm和1µm。2µm的种子光经过由掺Ho增益介质的CPA系统放大，得到脉冲能量为56mJ、宽度为4.1ps的泵浦光。1µm和1.5µm波长的脉冲通过差频产生波长为3.5µm的信号光脉冲，宽度为30fs，能量为30pJ。经过空间光调制器整形、补偿色散和相移后，信号光进入四级磷锗锌参量放大器，每级之间使用蓝宝石片调整信号光和泵浦光脉冲以优化放大效率[1]。经过前三级级联放大，脉冲能量分别被放大到5µJ、260µJ、3.5mJ，此时闲频光脉冲能量为2.4mJ，之后闲频光聚焦后进入第四级OPA被放大到3.4mJ。

实验测得的脉冲长期稳定性良好，功率波动均方根值为1.1%，用四个以布鲁斯特角放置的25mm长的氟化钙晶体压缩，得到中心波长为4.9µm、宽度为89.4fs（接近5个光学周期）的脉冲,能量为3.4mJ，对应峰值功率为33GW[1]。波长8µm-13µm大气窗口之间的红外脉冲，适合光谱学和超快动力学等许多科学应用。前一项工作介绍了波长在5µm的高功率短脉冲源，这种光源非常适合用来产生更长波长的红外光。受到非线性晶体的限制，远红外光谱区的超短脉冲通常由DFG、脉冲内DFG或光参量放大产生。多数光源采用波长在800nm的钛宝石激光器或1.03µm的泵浦，非线性晶体包括硒化镓（GaSe）、硫镓汞()、硫镓银（）等等，同一课题组采用GaSe晶体实现DFG，产生了波长在12µm、能量超过10µJ的少周期红外脉冲[2]。

图2.通过DFG产生长波红外脉冲装置图[2]

参考文献：

原文标题:超快非线性光学技术之四十九基于OPCPA的5?m与12?m高能量飞秒光源

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