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北京凝聚态物理国家研究中心高平均功率多波长飞秒激光参量振荡器研究获进展
发布时间:2018-04-02    来源:中国科学院物理研究所    浏览次数:
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宽带可调谐的多波长飞秒激光由于在时间分辨光谱学、生物成像、激光雷达、大气环境监测等领域的广泛应用,一直是超快激光技术研究倍受关注的内容之一。但受目前仅有的激光增益介质及其发射光谱的限制,人们通过锁模激光振荡器输出的激光波长一般限定在特定的范围内,并且调谐范围有限。采用锁模激光同步泵浦的光学参量振荡器(OPO)是获得波长可调谐超短脉冲的重要手段,但相比锁模激光振荡器,其输出功率较低。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心L07组自2007年研制成功国内首台飞秒OPO以来,一直致力于OPO波长扩展及功率提高的研究,先后采用800nm、1030nm及515nm波长激光作泵浦光,利用KTP、BBO、LBO、BiBO等非线性晶体作为参量增益介质,实现了系列飞秒OPO运行,特别是与西安电子科技大学合作,利用新型非线性晶体BiBO获得了信号光波长覆盖688-1057 nm范围及闲频光波长覆盖1150-1900 nm范围的输出,最高平均功率达1.09 W(见2016年第38期科研进展)。

最近,该研究组的博士研究生孟祥昊等人在导师魏志义、王兆华、方少波的指导下,利用非线性晶体KTA作为参量增益介质,在与西安电子科技大学前期合作的基础上,进一步得到了波长从可见光可调谐到3.84 μm中红外波段的飞秒激光脉冲输出(图1),最高输出功率提高到了2.3 W,最短脉宽为129 fs,超过了常规飞秒钛宝石激光振荡器输出的平均功率,相关研究成果发表在最新的光学快报上(Optics Letters. Vol 43(4) 943-946, 2018)。同时他们利用上述飞秒OPO激光作光源,与中科院苏州医工所合作开展了双光子显微成像、扫描共聚焦显微镜层扫成像以及双光子STED等应用实验(图2),得到了清晰的生物显微成像(图3)。

该工作得到了中国科学院先导科技专项(XDB16030200)、科技部国家重大科学仪器开发专项(2012YQ120047)和国家然科学基金项目(11774410、61575217、61575219)的资助。

文章链接:https://doi.org/10.1364/OL.43.000943