Keskmise infrapuna laserit saab kasutada gaasi kaugtuvastuseks, fotoakustiliseks spektroskoopiliseks mõõtmiseks, isotoopide täpsusanalüüsiks ning optoelektrooniliste vastumeetmete valdkonnas on see ka võimas tööriist mehitamata, kosmose- ja õhusõidukite infrapunajuhtimise kontrollimiseks ja tasakaalustamiseks. -põhised raketitõrjesüsteemid. Keskmise infrapuna laseri saamise raskus on esiteks seetõttu, et keskmise infrapuna laserkristallide ribalaius on üldiselt suur ja kiirgus keskmises infrapunaribas (3 μm ~ 5 μm) on keeruline; pooljuhtkvantkaskaadlaserid (QCL) kasutavad energiataseme kujundamise meetodit, et muuta pooljuhtidel mitu kitsamat kaskaadiriba ja need kiirgavad pikemaid lainepikkusi ning lainepikkused on üldiselt keskmises infrapunaribas 4 μm–12 μm, kuid tänu QCL-ide lahknevus QCL-i suure hajutamisnurga tõttu on aga lainepikkuse joonelaius väga lai, tippvõimsus madal, rakendusväljad on suuresti piiratud ja välisriigid kehtestavad suurema võimsusega QCL-ile embargo, mida on raske saavutada. saada kodumaal. Teine põhjus on keskmise infrapuna lainepikkusriba optiliste komponentide madal kvaliteet ja kõrge hind, eriti kvaliteetsed mittelineaarsed optilised kristallid, nagu perioodilise polarisatsiooniga liitiumniobaadi kristallid, ning paljud substraadid ja protsessid nõuavad imporditud seadmeid, mis piirab võimalust. keskmise infrapuna laserite genereerimine mittelineaarsete meetoditega.
Selle probleemi lahendamiseks kasutas Nanjingi ülikooli Zhu Shiningi rühm parameetrilist kaskaaditehnoloogiat, et ületada liitiumniobaadi neeldumiskadu 5 μm ribas, et lahendada pidevlaine keskmise infrapuna laseri genereerimise probleem kuni 5,19 μm ja lainepikkusega. saab pidevalt häälestada lähi-infrapuna- kuni keskmise infrapuna lainepikkusriba, lihtsa struktuuriga, laia lainepikkuse häälestuse, kitsa joonelaiusega, hea kiire kvaliteedi eelistega ja eeldatavasti rakendatakse gaasi tuvastamisel. kasutamiseks gaasituvastuses, fotoelektri vastumeetmetes ja muudes valdkondades. Tehnoloogia koosneb magneesiumiga legeeritud perioodiliselt polariseeritud liitiumniobaadist (MgO: PPLN) ja kaskaadne optiline parameetriline võnkeprotsess (TOPO) realiseeritakse ühe tsükli abil. Kaskaadprotsess koosneb optilise parameetrilise võnkumise (OPO) signaalvalguse kaskaadi pumpavast valgusest ja väljastab samaaegselt kolm keskmist infrapuna lainepikkust, mida saab lainepikkust häälestada, ning õõnsusesisese kadu vähendamise kaudu realiseeritakse pidevlaine resonantsväljund. maksimaalne väljundvõimsus on 3896 nm juures üle 2,6 W. Selle tehnoloogia uuendus seisneb optiliste parameetriliste võnkumiste kaskaadis ühe tsükli kaudu ja õõnsusesisese kadu vähendamises optilise töötluse kaudu, nii et pidevlaine resonantsi OPO saab kasutada pideva laine resonaatorina. Pideva laine resonants OPO on võimeline pikalaineliste kaskaadprotsesside jaoks.
OPO ja TOPO lainepikkuse häälestamine
Tuginedes aastatepikkusele akumulatsioonile liitiumniobaadi supervõre materjalide ja lasertehnoloogia vallas, on grupi poolt välja töötatud häälestatav OPO edukalt muudetud erinevat tüüpi keskmise infrapuna laseriteks, mis katavad pidevlaine, nanosekundilise impulsi, pikosekundilise ülikiire jne. , mida on kõrgelt kiitnud kasutajad erinevatest ülikoolidest, uurimisinstituutidest ja sõjaväeosadest. Praegu võib häälestatavate lasertoodete pikim väljundlainepikkus ulatuda 4,65 μm-ni ja suurim väljundvõimsus on üle 10 W.
