《3-5 μm超快光參量振盪器群速度匹配及調控技術的研究》是依託深圳大學，由鐘亥哲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：3-5 μm超快光參量振盪器群速度匹配及調控技術的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鐘亥哲
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光參量振盪（OPO）是產生中紅外超短脈衝雷射龍罪腿，特別是中紅外“光頻梳”的較為有效的方法。本申請項目擬採用滿足I類（或II類）相位匹配的準相位匹配技術，利用群速度與溫度間的色散關係，通過控制周期極化晶體的工作溫度，調控信號光、閒拒姜員頻光以及泵浦光三者間的群速度關係，甚至完全消除不同作用光之間的群速度失配（GVM），從根本上解決中紅外飛秒OPO中由於近紅外與中紅外波長的高度不簡併而更加突出的GVM，以及由此造成的轉換效率受限、增益頻寬窄化等問題。具體的，以3-5 μm的典型中紅外波長為主要研究對象，探索實現“群速度匹配”中紅外飛秒OPO的物理機制和技術途徑，完成相關的理論設計和實驗驗證，掌握其時空特性、頻譜特性隨運轉參數變化的基本規律和控制方法，在此基礎上，開展將上述技術方案與多周期極化晶體（APPLN）相結合的探索研究。形成適用謎祖墓於中紅外光參量過程的實用技術。
結題摘要
中紅外波段介於近紅外波段與太赫茲（THz）波段之間，是非常重要的電磁輻射波段。藉助光參量放大或者光參量振盪等非線性頻率轉換技術將發展相對成熟的高功率近紅外飛秒雷射轉換至中紅外波段，是目前產生中紅外超短脈衝雷射的主要方式。本項目針對現有中紅外飛秒光參量振盪器（OPO）中由於中紅外信號光與近紅外泵浦光波長的高度非兼併而愈加突出的群速度失配（GVM）問題，研究了不同雷射源在非線性材料中傳播速度的調控機制，提出並論證能夠使相互作用的信號光、閒頻光與泵浦光滿足群速度匹配的技術方案。在此基礎上，利用帶啁啾結構的準相位匹配晶體，實現對中戰乎翻紅外飛秒OPO輸出頻譜的最佳化、調控；基於所述群速度調控技術，展示了一種“類簡併”的雙波長飛秒光參量振盪器，能夠同時獲得寬光譜、無時空畸變的雙波長超短脈衝雷射。 在完成項目擬定研究目標的基礎上白漿戶遷，在高功率中紅外雷射技術方向，還開展了以下研究工作： 針對中紅外光纖雷射器中的技術難題，以2-3 μm 附近的典型中紅外光纖雷射器為主要研究對象，建立並實驗驗證了可較為準確預測中紅外光纖雷射器/雷射放大器運行狀態的物理模型及仿真程式；開展了對中紅外光纖雷射器及雷射放大器工作過程中的複雜能級躍遷以及雷射輻射動力學研究；在此基礎上，以層狀結構的二硫化鉬（MoS2）為可飽和吸收體，獲得了高功率的~3 μm脈衝雷射輸出。 為了能夠獲得更高峰值功率的中紅外脈衝雷射，實驗驗證了中紅外啁啾脈衝放大系統中展寬/壓縮器的波長差異對脈寬的影響；從提高轉換效率，和最佳化增益頻寬兩方面入手，探索新的可行技術方案。其中包括，設計了一種“三明治”結構的周期性極化晶體，可抑制OPA過程中的能量回流，理論上可以實現100%的乘習拒少量子轉換；以及，對泵浦光/信號光引入反向的空間啁啾，再以扇形PPLN為非線性晶體，在單級OPA中同時實現寬頻中紅外脈衝雷射的產生與有效放大姜估。 本項目為中紅外超快雷射的產生、放大提供了有相當套用潛力的技術途徑。
