Stredný infračervený laser možno použiť na diaľkovú detekciu plynov, fotoakustické spektroskopické meranie, analýzu presnosti izotopov a v oblasti optoelektronických protiopatrení je to tiež výkonný nástroj na kontrolu a vyváženie infračerveného navádzania bezpilotných lietadiel, vesmírnych a leteckých systémy protiraketovej obrany. Obtiažnosť získania stredného infračerveného lasera je po prvé preto, že pásmová medzera kryštálov stredného infračerveného lasera je vo všeobecnosti veľká a emisia v strednom infračervenom pásme (3 μm ~ 5 μm) je ťažká; Polovodičové kvantové kaskádové lasery (QCL) využívajú metódu návrhu energetickej úrovne na to, aby polovodič mal viacero užších kaskádových pásových medzier a emitoval dlhšie vlnové dĺžky a vlnové dĺžky sú vo všeobecnosti v strednom infračervenom pásme 4 μm ~ 12 μm, ale kvôli divergencia QCL Avšak v dôsledku veľkého rozptylového uhla QCL je šírka vlnovej dĺžky veľmi široká, špičkový výkon je nízky, aplikačné polia sú značne obmedzené a na QCL s vyšším výkonom je uvalené embargo zo strany zahraničia, čo je ťažké. získať na domácom trhu. Ďalším dôvodom je nízka kvalita a vysoká cena optických komponentov v pásme stredných infračervených vlnových dĺžok, najmä vysokokvalitných nelineárnych optických kryštálov, ako sú kryštály niobátu lítneho s periodickou polarizáciou, a mnohé substráty a procesy vyžadujú dovážané zariadenia, čo obmedzuje spôsob generovania stredne infračervených laserov nelineárnymi metódami.
Aby sa tento problém vyriešil, skupina Zhu Shining na univerzite v Nanjingu pomocou technológie parametrickej kaskády prekonala stratu absorpcie niobátu lítneho v pásme 5 μm, aby vyriešila problém generovania kontinuálnych vĺn v strednej infračervenej oblasti lasera až do 5,19 μm a vlnovej dĺžky. možno nepretržite ladiť od blízkeho infračerveného po stredné infračervené pásmo vlnových dĺžok, s jednoduchou štruktúrou, širokým rozsahom ladenia vlnových dĺžok, úzkou šírkou čiary, výhodami dobrej kvality lúča a očakáva sa, že sa použije na detekciu plynov. na použitie pri detekcii plynov, fotoelektrických protiopatreniach a iných oblastiach. Technológia sa skladá z horčíkom dopovaného periodicky polarizovaného niobátu lítneho (MgO:PPLN) a proces kaskádovej optickej parametrickej oscilácie (TOPO) sa realizuje pomocou jediného cyklu. Kaskádový proces pozostáva z svetelnej kaskády s optickými parametrickými osciláciami (OPO) a súčasne vydáva tri stredné infračervené vlnové dĺžky, ktoré možno naladiť na vlnovú dĺžku, a prostredníctvom zníženia straty vo vnútri dutiny sa realizuje rezonančný výstup s kontinuálnou vlnou a maximálny výstupný výkon je viac ako 2,6 W pri 3896 nm. Inovácia tejto technológie spočíva v kaskáde optických parametrických kmitov cez jeden cyklus a redukcii vnútrokavitových strát prostredníctvom optického spracovania, takže rezonancia OPO s kontinuálnou vlnou môže byť použitá ako rezonátor s kontinuálnou vlnou. Rezonančný OPO so spojitou vlnou je schopný dlhovlnných kaskádových procesov.
Ladenie vlnovej dĺžky OPO a TOPO
Na základe rokov akumulácie v oblasti supermriežkových materiálov a laserovej technológie lítium niobátu sa laditeľný OPO vyvinutý skupinou úspešne pretransformoval na rôzne typy stredných infračervených laserov pokrývajúcich kontinuálnu vlnu, nanosekundový pulz, pikosekundový ultra rýchly atď. , ktoré si veľmi pochvaľujú používatelia z rôznych univerzít, výskumných ústavov a vojenských jednotiek. V súčasnosti môže najdlhšia výstupná vlnová dĺžka laditeľných laserových produktov dosiahnuť 4,65 μm a najvyšší výstupný výkon je viac ako 10 W.
