近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部研究團(tuán)隊(duì)在窄脈寬大能量中紅外激光研究方面取得了新的進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“A 71 mJ, 300 Hz mid-infrared source based on ZnGeP2 MOPA system”為題發(fā)表于Infrared Physics and Technology。

窄脈寬大能量3~5 μm中紅外激光在大氣探測、主動遙感等眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。在高重頻下，獲得窄脈寬大能量中波紅外激光輸出并同時保持良好的光束質(zhì)量面臨較大的挑戰(zhàn)。此前報道的高重頻下全固態(tài)中紅外激光單脈沖能量最大值為52 mJ，但其光束質(zhì)量M2=10，結(jié)果不夠理想。因此，高重頻大能量下的中紅外激光光束質(zhì)量優(yōu)化仍有進(jìn)一步研究的必要。

圖1 窄脈寬大能量中波紅外激光器裝置結(jié)構(gòu)圖

在該項(xiàng)工作中，研究人員采用Ho:YAG-MOPA系統(tǒng)，在重復(fù)頻率300 Hz下獲得了單脈沖能量138.3 mJ，光束質(zhì)量M2＜1.4的2 μm激光輸出，為中紅外ZGP-MOPA系統(tǒng)提供了高光束質(zhì)量大能量泵浦源。為避免光學(xué)器件損傷風(fēng)險并保證良好的光束質(zhì)量，研究人員采用ZGP-OPO與兩級ZGP-OPA相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)。在重復(fù)頻率300 Hz下，獲得了脈沖寬度＜15 ns、單脈沖能量為71 mJ的中紅外激光輸出，3~5 μm整體光束質(zhì)量M2＜4。該工作實(shí)現(xiàn)了窄脈寬、大能量、高光束質(zhì)量的中紅外激光輸出，這對其后續(xù)發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。

圖2 ZGP-OPA二級輸出單脈沖能量和脈沖寬度

圖3  ZGP-OPA二級輸出光束質(zhì)量

來源：中國科學(xué)院上海光機(jī)所

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