近日，中科院上海光機所強場激光物理國家重點實驗室在寬帶可調諧長波紅外飛秒激光產生方面取得進展，將光學參量化放大和差頻產生技術相結合，在長波紅外波段成功實現了最高43微焦的寬帶可調諧飛秒激光輸出。相關成果以“5-13.5 µm broadband tunable long-wave infrared femtosecond laser”為題發(fā)表于APL Photonics。

長波紅外飛秒激光在燃燒檢測、光譜吸收、化學反應分析等領域中有重要應用。長波紅外飛秒激光具有較強的生物組織穿透能力，可在醫(yī)學成像、手術和精密加工中實現高效且低熱損傷的效果。同時，其高空間分辨率在多光子顯微成像中的突出表現，使其在生物醫(yī)學和材料科學等領域具有廣泛的應用前景。

(a)實驗裝置示意圖；(b)對1 mm厚的BGSe晶體在不同角度下的匹配帶寬的模擬；(c)在中心波長為8.3 μm處的電場。

該研究中，研究團隊將光學參量化放大和差頻產生技術相結合，利用光學參量放大作為第一級調節(jié)，并在第一級調節(jié)基礎上利用光學差頻進行第二級調節(jié)。得益于差頻過程中BGSe晶體超寬的透過范圍和較高的非線性系數，該裝置實現了最高在7.8微米處43微焦的輸出能量，并且在5-13.5微米的整個寬光譜范圍內脈沖能量輸出都超過10微焦，平均功率超過10毫瓦。此外，研究團隊還通過電光采樣方法，測量發(fā)現中心波長為8.3微米處的脈沖持續(xù)時間為72飛秒。該裝置在長波紅外波段同時實現了超寬調諧范圍和較高能量輸出，可以為醫(yī)療診斷、科學研究、工業(yè)檢測等領域提供一種重要的研究工具。

該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目支持。

相關鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0221273