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中国科学院物理研究所 L07组供稿 第16期 2018年03月29日
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进展
  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
图1. 多波长飞秒OPO输出的激光调谐光谱
图2. 研制的飞秒OPO样机和生物显微成像应用现场照片
图3. 利用研制的飞秒OPO进行活体成像双光子显微成像
参考文献列表:
1. https://doi.org/10.1364/OL.41.004851
2. https://doi.org/10.1364/OE.24.029814
3. https://doi.org/10.1364/OL.43.000943
4. https://rd.springer.com/article/10.1007/s00340-017-6877-6
下载附件>> Optics Letters 43(4), 943, 2018.pdf
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