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近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員在寬帶可調(diào)諧長(zhǎng)波紅外飛秒激光產(chǎn)生研究方面獲進(jìn)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(zhǎng)波紅外波段實(shí)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5-13.5 μm broadband tunable long-wave infrared femtosecond laser為題，發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)-光子學(xué)》（APL Photonics）上。

長(zhǎng)波紅外飛秒激光在燃燒檢測(cè)、光譜吸收、化學(xué)反應(yīng)分析等領(lǐng)域中具有應(yīng)用價(jià)值。長(zhǎng)波紅外飛秒激光具有較強(qiáng)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(shí)現(xiàn)高效且低熱損傷的效果。同時(shí)，長(zhǎng)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(jí)調(diào)節(jié)，并在第一級(jí)調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上利用光學(xué)差頻進(jìn)行第二級(jí)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(shí)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(gè)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(shí)，該團(tuán)隊(duì)通過電光采樣方法，發(fā)現(xiàn)中心波長(zhǎng)為8.3微米處的脈沖持續(xù)時(shí)間為72飛秒。該裝置在長(zhǎng)波紅外波段同時(shí)實(shí)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(cè)等領(lǐng)域提供研究工具。

研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。