近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室的科研人員在寬帶可調(diào)諧長波紅外飛秒激光產(chǎn)生研究方面獲進展。該研究將光學(xué)參量化放大和差頻產(chǎn)生技術(shù)相結(jié)合，在長波紅外波段實現(xiàn)了最高43微焦的寬帶可調(diào)諧飛秒激光輸出。相關(guān)研究成果以5-13.5µm broadband tunable long-wave infrared femtosecond laser為題，發(fā)表在《應(yīng)用物理快報-光子學(xué)》（APL Photonics）上。

  長波紅外飛秒激光在燃燒檢測、光譜吸收、化學(xué)反應(yīng)分析等領(lǐng)域中具有應(yīng)用價值。長波紅外飛秒激光具有較強的生物組織穿透能力，可在醫(yī)學(xué)成像、手術(shù)和精密加工中實現(xiàn)高效且低熱損傷的效果。同時，長波紅外飛秒激光的高空間分辨率在多光子顯微成像中的優(yōu)異表現(xiàn)，使其在生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

  該研究將光學(xué)參量化放大和差頻產(chǎn)生技術(shù)相結(jié)合，利用光學(xué)參量放大作為第一級調(diào)節(jié)，并在第一級調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上利用光學(xué)差頻進行第二級調(diào)節(jié)。得益于差頻過程中BGSe晶體超寬的透過范圍和較高的非線性系數(shù)，該裝置實現(xiàn)了最高在7.8微米處43微焦的輸出能量，并在5-13.5微米的整個寬光譜范圍內(nèi)脈沖能量輸出均超過10微焦，且平均功率超過10毫瓦。同時，該團隊通過電光采樣方法，發(fā)現(xiàn)中心波長為8.3微米處的脈沖持續(xù)時間為72飛秒。該裝置在長波紅外波段同時實現(xiàn)了超寬調(diào)諧范圍和較高能量輸出，可以為醫(yī)療診斷、科學(xué)研究、工業(yè)檢測等領(lǐng)域提供研究工具。

  研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。