近日，中科院上海光機(jī)所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在寬帶可調(diào)諧長波紅外飛秒激光產(chǎn)生方面取得進(jìn)展，將光學(xué)參量化放大和差頻產(chǎn)生技術(shù)相結(jié)合，在長波紅外波段成功實(shí)現(xiàn)了最高43微焦的寬帶可調(diào)諧飛秒激光輸出。相關(guān)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(xué)反應(yīng)分析等領(lǐng)域中有重要應(yīng)用。長波紅外飛秒激光具有較強(qiáng)的生物組織穿透能力，可在醫(yī)學(xué)成像、手術(shù)和精密加工中實(shí)現(xiàn)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(xiàn)，使其在生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

(a)實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)將光學(xué)參量化放大和差頻產(chǎn)生技術(shù)相結(jié)合，利用光學(xué)參量放大作為第一級調(diào)節(jié)，并在第一級調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上利用光學(xué)差頻進(jìn)行第二級調(diào)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(shù)，該裝置實(shí)現(xiàn)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(nèi)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(tuán)隊(duì)還通過電光采樣方法，測量發(fā)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)了超寬調(diào)諧范圍和較高能量輸出，可以為醫(yī)療診斷、科學(xué)研究、工業(yè)檢測等領(lǐng)域提供一種重要的研究工具。

該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。

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