全固态长波红外超连续谱激光光源研究

全固态长波红外超连续谱激光光源在大气成份检测和光电对抗领域具有重要的应用前景。本项目将通过研制长波红外波段的全固态脉冲激光源，以其激励激光非线性晶体实现长波红外超连续谱激光光源输出，期望获得的光谱范围可连续覆盖7～10微米。为实现研究目标，将通过Er/Yb共掺双包层光纤构建的锁模光纤激光器作为种子源在线偏振光纤放大器中进行脉冲功率放大，泵浦基于周期性畴极化反转掺镁铌酸锂晶体（PPMgLN）的光参量振荡器，并以此光参量振荡器输出的一对信号光和闲散光作差频转换，实现9微米波长为中心的宽带长波红外脉冲激光输出。将深入研究功率放大后锁模脉冲激光泵浦下的光参量振荡器的最佳工作条件，研究一对宽带信号光和闲散光作差频时，硒镓银（AgGaSe）晶体的最佳相位匹配条件及其该条件下的非线性转换过程。将研究反常色散区激光脉冲激励的砷化镓（GaAs）晶体的光谱展宽及超连续谱生成特性。

本项目的基本思想是通过研制纳秒和皮秒脉冲的高功率Yb光纤激光器，泵浦基于周期性畴极化反转的复合周期结构的掺镁铌酸锂晶体（PPMgLN），获得一组同时包含两个中波红外激光输出波长的参量振荡。利用所获得的两组中波红外激光，在后续的非线性激光晶体或光纤材料中进行差频，以获得10微米波段附近的长波红外激光输出。通过选择工作配置，获得具有一定波长展宽的长波红外超连续谱激光输出。. 项目深入研究了相关的线偏振的纳秒和皮秒光纤激光器制作技术，研制成功了相关的线偏振输出纳秒和皮秒Yb光纤激光器，分别获得了平均功率高达40W和100W的纳秒和皮秒脉冲激光，工作波长均位于1064nm附近。. 项目深入研究了单周期和复合周期的PPMgLN晶体的设计和制作技术，制作成功高品质的PPMgLN晶体，适用于中波红外激光器研制。. 项目就线偏振光纤激光器泵浦的基于PPMgLN晶体的光参量振荡器开展了深入的工作，在光参量振荡器的单腔级联工作特性、双波长工作特性、皮秒脉冲簇中波红外激光特性、紧凑型中波红外激光器设计与制作、宽带输出中波红外激光器设计与制作等方面获得了系列成果。. 项目利用上述光纤激光器泵浦的基于PPMgLN晶体的双波长输出的中波红外激光，激励后续的非线性激光晶体和特种光纤材料，用于获得长波红外激光输出。截止目前，在用硒化镓（GaSe）和硒镓银（AgGaSe）晶体作为介质的材料中尚未获得明显的长波红外激光输出，但在用特种光纤材料作为非线性介质的系统实验中已经获得了波长大于9微米的差频激光输出，为后续开展宽带长波红外激光研制工作打下了非常好的基础。目前，正就相关机理开展进一步的工作。