O laser infravermelho médio pode ser usado para detecção remota de gás, medição espectroscópica fotoacústica, análise de precisão isotópica e, no campo de contramedidas optoeletrônicas, também é uma ferramenta poderosa para verificar e equilibrar a orientação infravermelha de aeronaves não tripuladas, espaciais e aéreas. sistemas de defesa antimísseis baseados em mísseis. A dificuldade de obtenção do laser infravermelho médio ocorre, em primeiro lugar, porque o bandgap dos cristais do laser infravermelho médio é geralmente grande e a emissão na banda do infravermelho médio (3 μm ~ 5 μm) é difícil; lasers de cascata quântica de semicondutores (QCLs) utilizam o método de design de nível de energia para fazer com que o semicondutor tenha vários bandgaps de cascata mais estreitos e emitam comprimentos de onda mais longos, e os comprimentos de onda estão geralmente na banda do infravermelho médio de 4 μm ~ 12 μm, mas devido ao divergência de QCLs No entanto, devido ao grande ângulo de dispersão do QCL, a largura de linha do comprimento de onda é muito ampla, a potência de pico é baixa, os campos de aplicação são muito restritos e o QCL com maior potência é embargado por países estrangeiros, o que é difícil de obter internamente. Outra razão é a baixa qualidade e o alto preço dos componentes ópticos na faixa de comprimento de onda do infravermelho médio, especialmente cristais ópticos não lineares de alta qualidade, como cristais de niobato de lítio com polarização periódica, e muitos substratos e processos requerem equipamentos importados, o que limita o caminho de geração de lasers infravermelhos médios por métodos não lineares.
A fim de resolver este problema, o grupo Zhu Shining da Universidade de Nanjing, usando tecnologia paramétrica em cascata para superar a perda de absorção de niobato de lítio na banda de 5μm, para resolver o problema de geração de laser infravermelho médio de onda contínua até 5,19μm, e o comprimento de onda pode ser sintonizado continuamente da faixa de comprimento de onda do infravermelho próximo ao infravermelho médio, com uma estrutura simples, uma ampla faixa de ajuste de comprimento de onda, largura de linha estreita, as vantagens de uma boa qualidade de feixe e espera-se que seja aplicado à detecção de gás. para ser usado em detecção de gás, contramedidas de fotoeletricidade e outros campos. A tecnologia é composta de niobato de lítio periodicamente polarizado dopado com magnésio (MgO:PPLN), e o processo de oscilação paramétrica óptica em cascata (TOPO) é realizado usando um único ciclo. O processo em cascata consiste em luz de sinal de oscilação paramétrica óptica (OPO) que bombeia luz em cascata e emite simultaneamente três comprimentos de onda do infravermelho médio que podem ser ajustados no comprimento de onda e, através da redução da perda intracavitária, a saída de ressonância de onda contínua é realizada, e a potência máxima de saída é superior a 2,6 W em 3896 nm. A inovação desta tecnologia está na cascata de oscilações paramétricas ópticas através de um único ciclo, e na redução da perda intracavitária através do processamento óptico, para que a ressonância de onda contínua OPO possa ser utilizada como um ressonador de onda contínua. O OPO ressonante de onda contínua é capaz de processos em cascata de ondas longas.
Ajuste de comprimento de onda de OPO e TOPO
Com base em anos de acumulação no campo de materiais de superrede de niobato de lítio e tecnologia de laser, o OPO ajustável desenvolvido pelo grupo foi transformado com sucesso em vários tipos de lasers infravermelho médio cobrindo onda contínua, pulso de nanossegundos, picossegundos ultrarrápidos, etc. , que têm sido muito elogiados por usuários de diversas universidades, institutos de pesquisa e unidades militares. Atualmente, o maior comprimento de onda de saída de produtos a laser sintonizáveis pode chegar a 4,65μm e a maior potência de saída é superior a 10W.
