高能中红外激光：2.09 μm钬激光抽运ZGP光参量振荡器研究

"这篇科研论文详细介绍了利用2.09 μm纳秒钬激光抽运的磷锗锌(ZnGeP2, ZGP)光参量振荡器(ZGP-OPO)来产生高脉冲能量的中红外激光。研究中，ZGP晶体被选为中红外非线性参量晶体，采用Ⅰ型相位匹配，切割角度为55°，以优化非线性转换效率。抽运源是自主研发的2.09 μm La3Ga5SiO14 (LGS)电光调Q Cr,Tm,Ho:YAG激光器。光参量振荡器设计为双程抽运结构，以增加转换效率。通过这种结构，2.09 μm的调Q钬激光直接抽运ZGP-OPO，实现了两种不同的输出配置。在单谐振振荡模式下，获得了4.8 μm中红外激光，脉冲能量为5.9 mJ，光光转换效率为13.1%，斜率效率为17%。而在双谐振振荡模式下，同时得到了3.7 μm和4.8 μm的中红外激光，脉冲能量提升至9 mJ，光光转换效率达到23.9%，斜率效率为26.7%。这些成果对于远程大气探测和目标识别等应用具有重要意义。" 这篇论文的关键知识点包括： 1. 中红外激光：中红外波段的激光在大气探测、遥感和目标识别等领域具有重要应用，因其能穿透大气并具有较高的分子吸收特性。 2. 纳秒钬激光：2.09 μm的钬(Ho)激光器提供高脉冲能量，适合作为抽运光源，因为其发射的波长与非线性材料的相位匹配条件匹配。 3. ZnGeP2晶体：ZGP是一种用于光参量振荡器的非线性晶体，适用于中红外转换，具有良好的非线性光学性质和相位匹配特性。 4. Ⅰ型相位匹配：晶体切割角度为55°，以实现Ⅰ型相位匹配，这确保了抽运光的有效转换为中红外光。 5. 电光调Q激光器：LGS激光器用于调Q操作，可以产生短脉冲、高能量的激光输出，适合抽运OPO。 6. 双程抽运结构：这种结构使抽运光在晶体中往返两次，提高了转换效率，增加了中红外激光的输出能量。 7. 光参量振荡器(OPO)：OPO是一种非线性光学设备，用于将输入的泵浦光转换为不同波长的信号光和-idler光。 8. 单谐振振荡和双谐振振荡：两种不同的运行模式，分别产生单一波长和双波长的中红外输出，表明OPO的灵活性和多功能性。 9. 光光转换效率和斜率效率：这两个参数是衡量OPO性能的重要指标，表示输入激光能量转化为中红外输出激光能量的效率。 该研究展示了通过精细设计和优化，能够利用特定的激光器和非线性晶体实现高效、高能的中红外激光输出，这对于科学研究和工业应用具有重大价值。