单块非线性晶体的高次谐波产生及超宽带超连续激光光源-《物理》杂志.PDF

研究快讯 单块非线性晶体的高次谐波产生及超宽带 2015 －10 －20 收到 ? email ：lizy@iphy.ac.cn 超连续激光光源 DOI：10.7693/w ? 李志远 陈宝琴 (中国科学院物理研究所 光物理重点实验室 北京 100190) 1960年，美国物理学家梅曼制成的第一台红 超连续光源为飞速发展的激光技术注入了新 宝石激光器的问世，使激光的高相干性、高亮度 鲜的血液，带来了新的活力。当前工业领域、科 等优点引起了科学界的高度重视。激光是20 世纪 研领域都在考虑用超连续激光光源替代传统的白 以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的 光光源，以推动科学研究和技术的各领域取得新 又一重大发明。它的出现深化了人们对光的认 的进展。相比于普通的白光光源，超连续激光光 识，扩展了光的应用范围，形成了对传统光源的 源具有亮度高、功率高、频率范围广等优点。如 技术革命。如今，激光在社会生活、工业生产、 果与超短脉冲激光(飞秒激光)技术结合，将进一 信息和通讯、医疗卫生和国防军事的各个领域都 步大大地提高超连续激光光源的峰值功率，从而 有巨大而广泛的应用及价值，如激光加工、探 产生集超高亮度、超高峰值功率、超宽频率范围 测、遥感、成像、眼科手术、红外夜视成像、激 等优点的激光光源，这必将在科学、工业和军事 光武器、受控核聚变等。 等广泛领域产生重要的新应用，填补过去由于技 在过去几十年中，激光技术获得了巨大的发 术局限性而产生的空白地带。 展。然而，由于激光波长是由增益物质中原子、 国际上产生超连续激光光源的主要技术主要 分子或者离子的能级结构决定的，因此激光器不 有两类。其中一类是利用光学参量振荡技术(一种 能产生任意波长的输出。不断拓宽激光输出的频 常用的非线性光学频率转化技术)[2] ，即利用非线 率范围和提高转换效率，是激光技术发展的趋 性晶体(双折射相位匹配或者准相位匹配)和强泵 势。非线性频率转换技术能将一个 “品质优良” 浦激光相互作用，在微弱的背景闲频光的辅助 的激光器的某一个固定波长的激光输出，通过非 下，产生频率连续可调的信号激光输出。另外一 线性晶体材料转换到很难或根本不可能直接得到 类技术是利用超长的光子晶体光纤(2 m 左右)和高 的波长区间，因此，它是获得新波长相干光源的 功率的超短脉冲(ps 和fs ，功率 1W)激光的非线 [1，2] 重要手段 。激光技术和非线性光学技术相辅相 性相互作用，利用自相位调制、四波混频等三阶 成，不断地推动着激光技术的发展及其在民用和 非线性光学效应，极大地拓宽泵浦激光的频率范 [8] 军事领域的应用。 围 。以上两类超连续激光光源技术都利用了二阶 非线性频率转换不仅要求能量守恒，还要求 或者三阶的非线性光学效应，存在着一些弱点， 动量守恒，即相位匹配。在相位匹配的条件下， 比如泵浦激光向信