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光纤激光泵浦的光学参量振荡研究 1

2012-11-05 00:02
汉水狂客
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  1.2.2 光纤激光器泵浦源的优势

  为实现高效的光学参量转换和高功率的中红外激光输出,需要有高功率、高光束质量的激光作为泵浦源。传统的光学参量振荡器大多使用半导体泵浦的固体激光器作为泵浦源,然而常规固体激光器在高功率运转时,因为存在热透镜效应等问题,如不采取特殊的补偿措施,往往难以保证所输出激光的光束质量,使得非线性转换效率低下,这在很大程度上限制了OPO的最高输出功率。而且固体激光器对散热性能要求较高,系统庞大,不利于制作成紧凑的光学参量振荡器系统。此外,OPO的进一步发展还要求在保持系统整体性能的同时缩小系统尺寸、降低系统复杂度和成本。光纤激光器在获得高光束质量上有明显优势,同时系统紧凑,对环境变化不敏感。随着最近几年高功率光纤激光器技术的逐渐成熟,使用光纤激光器作为高功率光学参量振荡器的泵浦源引起了越来越多的兴趣。

  高功率光纤激光器泵浦源的优势主要有以下几点:

  ① 采用大直径双包层单模光纤作为增益介质,可以得到高光束质量的激光输出,有利于获得较高的参量转换效率;

  ② 对热效应的敏感性低于块状固体激光器,能够使OPO的输出稳定性得到提高;

  ③ 结构紧凑,高度集成,尽可能少使用自由空间元件,在提供高功率和高光束质量的同时能够实现简易、耐用、紧凑、便携的结构设计。

  上世纪末,掺铒光纤激光器和掺镱光纤激光器已经被用于泵浦PPLN晶体产生可调谐的中红外输出。2002年,P.Gross等人报道了用掺镱光纤激光器泵浦的PPLN-OPO,在8.3W的泵浦功率下,其闲频光输出达1.9W,信号光调谐范围为1515~1633nm,闲频光调谐范围为3057~3574nm。2004年,新加坡DSO实验室Ruifen W报道了光纤激光器泵浦的PPLN光学参量振荡器,3~5μm平均功率大于100mW。

  近年来,若干研究小组报道了利用光纤激光器泵浦PPMgLN光学参量振荡器的工作。2005年,Chen等人使用50W输出的连续波掺镱光纤激光器作为泵浦源,泵浦一个基于PPMgLN晶体的OPO,在2.94μm波段的激光输出超过10W。高功率脉冲型光纤激光器具有更高的峰值功率,可以使非线性转换效率更高。2005年,C.Avila等人采用脉冲型光纤放大器作为泵浦源,实现了光学参量输出,受限于线偏振脉冲光纤激光器的功率和光纤激光器工作过程的非线性效应,在3~4μm波段参量输出功率仅有1W左右。最近,使用飞秒和皮秒掺镱光纤激光器泵浦的同步泵浦OPO也有一些报道,输出3.1μm中红外闲频光平均功率最高可达4.9W。

  1.2.3 准相位匹配皮秒光学参量振荡器研究概况

  准相位匹配技术的发展以及周期极化晶体制备工艺的不断成熟为光学参量振荡器的发展注入了新的活力,基于PPLN等晶体准相位匹配技术的OPO成为当前中红外OPO研究的热点。目前,基于准相位匹配周期极化晶体的同步泵浦皮秒OPO已经有不少报道。

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