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      超強激光科學卓越創新簡報

      (第二百零七期)

      2021年6月30日

      上海光機所在窄脈寬大能量長波紅外激光技術方面取得新進展

        中國科學院上海光學精密機械研究所空間激光信息技術研究中心高功率光纖激光技術實驗室(上海市全固態激光器與應用技術重點實驗室)在窄脈寬大能量長波紅外激光技術方面取得了新進展。通過對振蕩器的結構進行優化設計,壓縮了脈沖寬度,經放大器對功率進行放大,并通過泵浦ZGP OPO實現了脈寬小于10 ns、單脈沖能量3.15mJ的長波紅外激光輸出,是目前報道的長波紅外激光最大單脈沖能量。相關論文發表于IEEE Photonics Journal, 2021, 13(3):1501008以及Crystals, 2021, 11(6):656。

        近年來,8-12μm長波紅外激光在眾多重要領域有著廣闊的應用需求,尤其是高平均功率和窄脈寬大能量正逐漸成為關注焦點。為此,研究團隊基于2.1 μm Ho:YAG MOPA系統泵浦ZGP OPO的技術路線,通過短腔小模場的結構設計,探究了Ho:YAG振蕩器輸出2.1 μm激光的極限脈沖寬度,并以此作為種子光,經過Ho:YAG三級放大器功率放大后泵浦ZGP OPO,其實驗裝置結構如圖1所示。實驗結果表明,Ho:YAG振蕩器在低于3 kHz重復頻率后,脈沖寬度基本不再降低,穩定在~12 ns,如圖2和圖3所示;經三級放大系統后,1 kHz和3 kHz時的2.1 μm激光功率分別達到了52.4 W和72.1 W,脈沖展寬至~14 ns和~17 ns;泵浦ZGP OPO后,1 kHz和3 kHz時分別實現了3.15 W和5.45 W的8.2 μm長波紅外激光輸出,脈沖寬度分別為8.10 ns和9.45 ns。該方案揭示了Ho:YAG MOPA系統泵浦ZGP OPO實現長波紅外激光輸出的極限脈沖寬度,提供了一種獲得~10 ns窄脈寬大能量長波紅外激光輸出的方法。

        該研究得到了國家自然科學基金和相關預研課題的資助。

        原文鏈接1

        原文鏈接2

      圖1 Ho:YAG MOPA系統和ZGP OPO裝置結構圖

      圖2 振蕩器不同重頻下的輸出功率

      圖3 振蕩器不同重頻下的脈沖寬度

      附件下載:
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