[发明专利]一种中红外超快激光源装置

说明书

本申请提供一种中红外超快激光源装置，包括：超连续谱模块，用于将种子源激光的光谱展宽为超连续谱激光并输出给选频模块；选频模块，用于将选出所述超连续谱激光中的低频激光和高频激光，为后续差频做准备；自差频模块，用于将通过选频模块选出的低频与高频激光进行差频，从而产生中红外超快激光。本申请采用超连续谱自差频方案获取中红外超快激光，突破了受限于激光增益介质的吸收发射光谱范围、锁模器件的工作波长以及带宽、泵浦源的辐射波长以及效率等因素，直接从全固态超快激光器中获取中红外超快激光的波长范围、脉冲宽度都受到了局限的瓶颈。

技术领域

本发明涉及中红外超快激光技术领域，尤其涉及一种中红外超快激光源装置。

背景技术

中红外超快激光兼具中红外波段以及超快激光二者的优势，在科研、医疗、工业、军事等多个领域具有重要的应用，成为了人们的研究热点。

目前产生中红外超快激光的主要手段有超快激光器直接产生和非线性频率变换间接产生两种。直接产生中红外波段超快激光的超快激光器包括了全固态超快激光器、量子级联激光器等等。就全固态超快激光器而言，增益介质、锁模器件、泵浦源是获取宽波长范围、窄脉宽超快激光的三个重要因素。目前，全固态超快激光器已经可以产生波长覆盖可见、近红外、甚至部分中红外波段，脉冲宽度从几百皮秒到几个飞秒的超短脉冲激光。然而，受限于激光增益介质的吸收发射光谱范围、锁模器件的工作波长以及带宽、泵浦源的辐射波长以及效率等因素，直接从全固态超快激光器中获取中红外超快激光的波长范围、脉冲宽度都受到了一定的局限。随着半导体激光理论以及技术的迅速发展，出现了另一种可以直接产生中红外超快激光的激光器——量子级联激光器。量子级联激光器是基于电子在导带子能级间跃迁和共振声子辅助隧穿发射激光，因此激光的波长与材料的带隙无关，是由有源区和垒层的厚度决定的，理论上可以支持产生中红外甚至更长波段激光。目前主动锁模技术已经成功地应用在量子级联激光器中，并且获取了的中红外超快激光脉冲，然而同时又受限于主动锁模技术，从量子级联激光器中直接获取中红外超快激光的脉冲宽度局限到皮秒量级甚至更宽。另外，量子级联激光器本身还存在其他一些如结构复杂、工艺要求高、阈值电流密度大、输出功率小、光束质量差等问题有待改进。