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温度调谐ZnGeP2长波红外光参量振荡器

田俊涛,李辉,赵莉莉,李志永,王海,刘松阳,许文宁,白进周,谭荣清

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田俊涛, 李辉, 赵莉莉, 李志永, 王海, 刘松阳, 许文宁, 白进周, 谭荣清. 温度调谐ZnGeP2长波红外光参量振荡器[J]. , 2023, 16(4): 861-867. doi: 10.37188/CO.2022-0217
引用本文: 田俊涛, 李辉, 赵莉莉, 李志永, 王海, 刘松阳, 许文宁, 白进周, 谭荣清. 温度调谐ZnGeP2长波红外光参量振荡器[J]. , 2023, 16(4): 861-867.doi:10.37188/CO.2022-0217
TIAN Jun-tao, LI Hui, ZHAO Li-li, LI Zhi-yong, WANG Hai, LIU Song-yang, XU Wen-ning, BAI Jin-zhou, TAN Rong-qing. Tunable long-wave infrared optical parametric oscillator based on temperature-adjustable ZnGeP2[J]. Chinese Optics, 2023, 16(4): 861-867. doi: 10.37188/CO.2022-0217
Citation: TIAN Jun-tao, LI Hui, ZHAO Li-li, LI Zhi-yong, WANG Hai, LIU Song-yang, XU Wen-ning, BAI Jin-zhou, TAN Rong-qing. Tunable long-wave infrared optical parametric oscillator based on temperature-adjustable ZnGeP2[J].Chinese Optics, 2023, 16(4): 861-867.doi:10.37188/CO.2022-0217

温度调谐ZnGeP2长波红外光参量振荡器

doi:10.37188/CO.2022-0217
基金项目:国家自然科学基金(No. 61875198,No. 61775212);脉冲功率 技术国家重点实验室开放基金(No. SKL2021KF04);中国科学院仪器设备研制项目(No. YJKYYQ20210045)
详细信息
    作者简介:

    田俊涛(1993—),男,河南周口人,博士研究生,2018年于中国石油大学(北京)获得学士学位,主要从事可调谐长波红外固体 器方面的研究。E-mail:tianjuntao518@163.com

    谭荣清(1966—),男,辽宁辽阳人,博士,研究员,博士生导师,1988年于北京大学获得物理学学士学位,1991年、2001年于中国科学院电子学研究所获得工学硕士、博士学位,现任中国科学院空天信息创新研究院研究员, 主要从事 器和 技术及应用方面的研究。E-mail:rqtan@mail.ie.ac.cn

  • 中图分类号:TN248.1

Tunable long-wave infrared optical parametric oscillator based on temperature-adjustable ZnGeP2

Funds:Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 61875198, No. 61775212); Open Foundation of State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology (No. SKL2021KF04); Scientific Instrument Developing Project of the Chinese Academy of Sciences (No. YJKYYQ20210045)
More Information
  • 摘要:

    为了获得可调谐长波红外 输出,本文设计了一种基于ZnGeP2(ZGP)温度调谐的长波红外光参量振荡器。采用中心波长为2097 nm的Ho:YAG 器泵浦不同相位匹配角的ZGP晶体,通过改变晶体工作温度来研究ZnGeP2光参量振荡器(ZGP-OPO)的温度调谐特性。在15~30 °C温度范围内,实现了7.53~8.77 μm分段可调谐长波 输出,总调谐宽度为1.24 μm。整个调谐范围内,输出功率大于1.503 W,当闲频光波长为8.77 μm时,输出功率为1.503 W,斜率效率和光光转换效率分别为12.19%和6.53%。实验结果表明,ZGP温度调谐是实现连续可调谐长波红外 输出的有效技术途径。本实验研究在可调谐长波固体 器工程化领域具有潜在的应用价值。

  • 图 1ZGP-OPO实验装置图

    Figure 1.Experimental setup for ZGP-OPO

    图 2不同匹配角θ下计算的波长调谐曲线和测量的波长。(a)θ=51.3;(b)θ=51.0;(c)θ=50.6

    Figure 2.Calculated wavelength tuning curves and measured wavelengths at different matching angles. (a)θ=51.3; (b)θ=51.0; (c)θ=50.6

    图 3不同匹配角和温度下的输出功率

    Figure 3.Output powers at different matching angles and temperatures

    图 4闲频光8.77 μm的光束质量和光斑

    Figure 4.Beam quality and spot of idler at the wavelength of 8.77 μm

    图 5闲频光8.77 μm的输出特性。(a)输出功率和脉冲波形的关系;(b)功率不稳定度

    Figure 5.Output characteristics of idler with the wavelength of 8.77 μm. (a) Relationship between output power and pulse waveform; (b) power instability

    图 6测量的ZGP-OPO闲频光光谱图

    Figure 6.Measured ZGP-OPO idler spectrum

    表 1Sellmeier方程中的各参数值

    Table 1.Parameter values in Sellmeier equations

    Parameter Value
    ne no
    A(T) 5.23-6.4345×10−4T
    +1.8373×10−6T2
    −4.9464×10−9T3
    4.4011+7.948×10−5T
    +2.0697×10−6T2
    −6.3256×10−9T3
    B(T) 4.5037+1.2308×10−3T
    −9.7765×10−7T2
    +4.6323×10−9T3
    5.1168+4.0214×10−4T
    −1.0452×10−6T2
    +5.8067×10−9T3
    c 0.15503 0.134894
    d 1.56991 1.31394
    f 706.750 603.937
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  • [1] MELKONIAN J M, ARMOUGOM J, RAYBAUT M,et al. Long-wave infrared multi-wavelength optical source for standoff detection of chemical warfare agents[J].Applied Optics, 2020, 59(35): 11156-11166.doi:10.1364/AO.410053
    [2] 陈颖. 机载先进红外对抗技术发展思考[J]. 航天电子对抗,2020,36(1):19-23.doi:10.3969/j.issn.1673-2421.2020.01.005

    CHEN Y. Development of airborne advanced infrared countermeasures technology[J].Aerospace Electronic Warfare, 2020, 36(1): 19-23. (in Chinese)doi:10.3969/j.issn.1673-2421.2020.01.005
    [3] SIJAN A. Development of military lasers for optical countermeasures in the mid-IR[J].Proceedings of SPIE, 2009, 7483: 748304.doi:10.1117/12.835439
    [4] LU Y, ZHU Z R, BAI J ZH,et al. Generation of tail-free short pulses using high-pressure CO2laser[J].Chinese Optics Letters, 2022, 20(5): 051401.doi:10.3788/COL202220.051401
    [5] 潘其坤, 苗昉晨, 司红利, 等. 紧凑型波长自动调谐脉冲CO2 器[J]. 中国光学(中英文),2022,15(5):1007-1012.doi:10.37188/CO.2022-0107

    PAN Q K, MIAO F CH, SI H L,et al. Compact pulsed CO2laser with wavelength automatic tuning[J].Chinese Optics, 2022, 15(5): 1007-1012. (in Chinese)doi:10.37188/CO.2022-0107
    [6] 姚宝权, 杨科, 密淑一, 等. 高功率Ho: YAG 器及其泵浦的磷锗锌、硒镓钡和硒化镉中长波红外非线性光学频率转换研究进展[J]. 中国 ,2022,49(1):0101002.doi:10.3788/CJL202249.0101002

    YAO B Q, YANG K, MI SH Y,et al. Research progress of high-power Ho: YAG lasers and its application for pumping mid-far-infrared nonlinear frequency conversion in ZGP, BGSe and CdSe crystals[J].Chinese Journal of Lasers, 2022, 49(1): 0101002. (in Chinese)doi:10.3788/CJL202249.0101002
    [7] 李充, 谢冀江, 潘其坤, 等. 中红外光学参量振荡器技术进展[J]. 中国光学,2016,9(6):615-624.

    LI CH, XIE J J, PAN Q K,et al. Progress of mid-infrared optical parametric oscillator[J].Chinese Optics, 2016, 9(6): 615-624. (in Chinese)
    [8] 黄彦, 张宇露, 高志强, 等. 用于痕量气体检测的宽调谐外腔量子级联 器研究[J]. 遥测遥控,2019,40(1):20-27.doi:10.3969/j.issn.2095-1000.2019.01.004

    HUANG Y, ZHANG Y L, GAO ZH Q,et al. Research on widely tunable external cavity quantum cascade lasers for trace gas detection[J].Journal of Telemetry,Tracking and Command, 2019, 40(1): 20-27. (in Chinese)doi:10.3969/j.issn.2095-1000.2019.01.004
    [9] QIAN CH P, DUAN X M, YAO B Q,et al. 11.4 W long-wave infrared source based on ZnGeP2optical parametric amplifier[J].Optics Express, 2018, 26(23): 30195-30201.doi:10.1364/OE.26.030195
    [10] HAIDAR S, MIYAMOTO K, ITO H. Generation of tunable mid-IR (5.5 - 9.3 μm) from a 2-μm pumped ZnGeP2optical parametric oscillator[J].Optics Communications, 2004, 241(1-3): 173-178.doi:10.1016/j.optcom.2004.06.065
    [11] LIU G Y, CHEN Y, YAO B Q,et al. 3.5 W long-wave infrared ZnGeP2optical parametric oscillator at 9.8 µm[J].Optics Letters, 2020, 45(8): 2347-2350.doi:10.1364/OL.389603
    [12] TIAN J T, LI ZH Y, ZHAO L L,et al. Long-wave infrared ZnGeP2optical parametric oscillator with improved tunability by use of a cavity compensation technique[J].Optical Engineering, 2022, 61(7): 076102.
    [13] DAS S. Pump tuned wide tunable noncritically phase-matched ZnGeP2narrow line width optical parametric oscillator[J].Infrared Physics&Technology, 2015, 69: 13-18.
    [14] 孟冬冬, 乔占朵, 高宝光, 等. 基于ZnGeP2光参量振荡器的长波红外双波段调谐实验研究[J]. 红外与 工程,2022,51(5):2021G008.doi:10.3788/IRLA2021G008

    MENG D D, QIAO ZH D, GAO B G,et al. Experimental study on tunable characteristics of optical parametric oscillator based on ZnGeP2in long-infared dual-band[J].Infrared and Laser Engineering, 2022, 51(5): 2021G008. (in Chinese)doi:10.3788/IRLA2021G008
    [15] BHAR G, GHOSH G. Temperature dependent phase-matched nonlinear optical devices using CdSe and ZnGeP2[J].IEEE Journal of Quantum Electronics, 1980, 16(8): 838-843.doi:10.1109/JQE.1980.1070580
    [16] IONIN A A, KINYAEVSKIY I O, KLIMACHEV Y M,et al. Temperature phase-matching tuning of nonlinear ZnGeP2crystal for frequency conversion under noncritical spectral phase-matching[J].Infrared Physics&Technology, 2019, 102: 103009.
    [17] GUHA S. Updated temperature dependent Sellmeier equations for ZnGeP2crystals (Conference Presentation)[J].Proceedings of SPIE, 2019, 10902: 1090210.
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出版历程
  • 收稿日期:2022-10-18
  • 修回日期:2022-11-14
  • 录用日期:2022-12-12
  • 网络出版日期:2023-03-08

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