《2-5微米大能量光學參量放大技術的研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由李闖擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：2-5微米大能量光學參量放大技術的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李闖
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
輸出波長2-5μm的高峰值功率紅外飛秒脈衝雷射在科學、環境、軍事等諸多戰略高科技領域有著重要的套用價值。利用傳統的光學參量放大（OPA）技術結合差頻產生（DFG）技術雖然可以實現該波段的雷射輸出，但轉化效率非常低。目前，國際上正在開展利用光學參量放大（OPA）技術直接獲得紅外長波長雷射脈衝的研究，仍有很多技術難點尚未攻克，並且大部分研究還都是在低泵浦功率條件下開展的。本課題擬在實驗室原有研究的基礎上，進一步將自建的大能量光學參量放大器的輸出波長拓展至更長波段（2-5μm）。同時，本課題還將開展紅外波段（如2.2μm）脈衝壓縮技術的研究，探索在紅外波段獲得周期量級、載波包絡相位（CEP）穩定的雷射脈衝的技術途徑。
結題摘要
輸出波長在2-5微米的高峰值功率紅外長波長可調諧超短雷射脈衝在科學、環境、軍事等諸多戰略高科技領域有著重要的套用價值，發展該類型雷射光源具有重大意義。 本課題主要針對大能量泵浦條件下獲得可調諧紅外長波長超短雷射脈衝的關鍵科學技術進行研究，實現了2-5微米可調諧雷射脈衝輸出，在調諧範圍內實現了最高能量達毫焦耳量級、脈衝寬度為周期量級、載波包絡相位穩定的雷射輸出；並利用發展的新型紅外長波長超短雷射實驗平台，重點開展了如THz、水窗波段高次諧波產生等前沿領域研究。 本課題圍繞項目任務書總體目標，並按照年度研究計畫實施研究工作，已全面完成了項目任務書各年度計畫任務，並實現了預定的研究目標，本課題取得的相關重要進展與研究成果如下： 創新發展基於OPA與HCF的超短雷射脈衝產生技術，首次產生圓偏振態載波包絡相位穩定的周期量級紅外雷射脈衝，壓縮脈衝寬度達1.5個光周期，長時間載波包絡相位穩定性達570mrad，並基於得到的CEP穩定的圓偏振周期量級紅外雷射脈衝進行了THz偏振態控制研究，為THz的偏振控制提供了一種新的方法。周期量級雷射脈衝的偏振態控制對於強雷射場中電子態的相干控制和探測有重要意義。 發展基於光學參量放大技術的高光束質量、高能量和寬頻可調諧的中紅外超短雷射脈衝產生技術，獲得了至今為止飛秒OPA中最好的光束質量。閒置光波長調諧範圍為2.4µm到4.0µm，整個系統的轉換效率接近15%，且穩定性好，此光學參量放大器已用於高次諧波產生實驗研究並已初步取得較好結果。並結合OPA與DFG技術，獲得了4.0-5.2µm可調諧雷射輸出。 理論研究了基於空心光纖中分子相位調製的脈衝壓縮方法，此方法適用於頻率可調諧 、光譜平滑、周期量級的脈衝雷射產生；理論研究了基於充有氮氣空心光纖的雷射脈衝中心波長調諧現象，為超短雷射脈衝的中心波長調諧提供了一種新的途徑。 三年來，本課題已在國內外重要學術刊物上公開發表學術論文6篇（其中SCI收錄論文6篇）；已申請並授權發明專利2項；在本課題資助下，已培養或協助培養博士4名。
