Mid-infrarød laser kan bruges til gasfjerndetektion, fotoakustisk spektroskopisk måling, isotoppræcisionsanalyse, og inden for optoelektroniske modforanstaltninger er den også et kraftfuldt værktøj til at kontrollere og afbalancere den infrarøde styring af ubemandede fly, rumbaserede og luftfartøjer. -baserede missilforsvarssystemer. Vanskeligheden ved at opnå midt-infrarød laser skyldes for det første, at båndgabet for mellem-infrarøde laserkrystaller generelt er stort, og emissionen i det melleminfrarøde bånd (3 μm~5 μm) er vanskelig; halvlederkvantekaskadelasere (QCL'er) anvender energiniveaudesignmetoden til at få halvlederen til at have flere smallere kaskadebåndgab og udsende længere bølgelængder, og bølgelængderne er generelt i det mellem-infrarøde bånd på 4 μm~12 μm, men pga. divergens af QCL'er Men på grund af QCL's store spredningsvinkel er bølgelængden linjebredde meget bred, spidseffekten er lav, anvendelsesfelterne er stærkt begrænsede, og QCL med højere effekt er under embargo af fremmede lande, hvilket er vanskeligt at opnå indenlandsk. En anden grund er den lave kvalitet og høje pris på optiske komponenter i det mellem-infrarøde bølgelængdebånd, især ikke-lineære optiske krystaller af høj kvalitet, såsom lithiumniobatkrystaller med periodisk polarisering, og mange substrater og processer kræver importeret udstyr, hvilket begrænser måden. at generere mellem-infrarøde lasere ved ikke-lineære metoder.
For at løse dette problem har Nanjing University Zhu Shining-gruppen, ved hjælp af parametrisk kaskadeteknologi til at overvinde lithiumniobatabsorptionstabet i 5μm-båndet, for at løse problemet med kontinuerlig bølge-mid-infrarød lasergenerering så langt som 5,19μm og bølgelængden kan indstilles fra det nær-infrarøde til mellem-infrarøde bølgelængdebånd kontinuerligt, med en enkel struktur, et bredt udvalg af bølgelængdejustering, smal linjebredde, fordelene ved god strålekvalitet, og forventes at blive anvendt til gasdetektion, Det forventes skal bruges til gasdetektion, fotoelektricitetsmodforanstaltninger og andre områder. Teknologien er sammensat af magnesium-doteret periodisk polariseret lithiumniobat (MgO:PPLN), og den kaskadende optiske parametriske oscillationsproces (TOPO) realiseres ved at bruge en enkelt cyklus. Kaskadeprocessen består af optisk parametrisk oscillation (OPO) signallyskaskadepumpelys og udsender samtidig tre melleminfrarøde bølgelængder, der kan bølgelængde-tunes, og gennem reduktionen af intrakavitetstab realiseres den kontinuerlige bølgeresonansoutput, og den maksimale udgangseffekt er mere end 2,6 W ved 3896 nm. Innovationen af denne teknologi ligger i kaskaden af optiske parametriske svingninger gennem en enkelt cyklus og reduktionen af intrakavitetstab gennem optisk behandling, således at den kontinuerlige bølgeresonans OPO kan bruges som en kontinuerlig bølgeresonator. Den kontinuerlige bølgeresonante OPO er i stand til langbølgekaskadeprocesser.
Bølgelængdejustering af OPO og TOPO
Baseret på mange års akkumulering inden for lithiumniobat-supergittermaterialer og laserteknologi, er den indstillelige OPO udviklet af gruppen med succes blevet omdannet til forskellige typer af mid-infrarøde lasere, der dækker kontinuerlig bølge, nanosekundpuls, picosekund ultrahurtig osv. , som er blevet meget rost af brugere fra forskellige universiteter, forskningsinstitutter og militære enheder. På nuværende tidspunkt kan den længste udgangsbølgelængde af afstembare laserprodukter nå 4,65μm, og den højeste udgangseffekt er mere end 10W.
