Recherche sur les oscillateurs paramétriques infrarouges moyens - Partie 01

Recherche sur les oscillateurs paramétriques infrarouges moyens - Partie 01

1.Introduction

Les lasers dans la bande 3 à 5 μm occupent une fenêtre atmosphérique et ont des applications importantes dans la communication laser, la surveillance atmosphérique et la médecine laser. La technologie d'oscillation paramétrique optique (OPO), en tant que moyen important de réaliser des lasers infrarouge moyen, offre des avantages tels qu'une taille compacte, une large plage de réglage de longueur d'onde et un rendement élevé. Actuellement, les cristaux non linéaires capables de générer des lasers infrarouge moyen de 3 à 5 µm comprennent le ZnGeP₂(ZGP) et MgO:PPLN (www.wisoptic.com)Cependant, les cristaux ZGP présentent une forte absorption pour les lasers de longueur d'onde inférieure à 2 μm, ce qui nécessite un pompage en cascade pour générer des lasers de longueur d'onde supérieure à 2 μm..Les cristaux MgO:PPLN, utilisant une technologie de quasi-accord de phase, possèdent des coefficients non linéaires élevés et une efficacité de conversion optique-optique élevée, et peuvent être pompés avec des lasers de 1 μm, permettant d'obtenir une sortie laser infrarouge moyen miniaturisée et de haute puissance.

Du fait de leur puissance de crête élevée, la plupart des sources de pompage MgO:PPLN-OPO infrarouges moyennes classiques sont réalisées en pompant le MgO:PPLN avec un laser à semi-conducteurs de 1 μm. En 2007, Zhao Wei et al. ont utilisé un Nd:YVO pompé par diode laser.₄ (www.wisoptic.com)En 2010, l'équipe de recherche de Peng Yuefeng à l'Académie chinoise de physique de l'ingénierie a utilisé un oscillateur acousto-optique à commutation Q pompé en continu à 1064 nm pour pomper un OPO à base de cristal MgO:PPLN, obtenant ainsi un laser infrarouge moyen de 22,6 W à 3,86 μm.

En 2023, Gao Baoguang et al., de l'Institut de recherche en information aérospatiale de l'Académie chinoise des sciences, ont utilisé un OPO à commutation Q électro-optique de haute qualité, pompé optiquement à une fréquence fondamentale de 1064 nm, basé sur MgO:PPLN et présentant une période de polarisation de 29 μm. Ils ont ainsi atteint une puissance de crête de 48,45 kW à 3,93 μm. Également en 2023, Liu Shuai et al., de l'Université de Tianjin, ont utilisé un OPO à 1 kHz de leur conception. En utilisant un laser de 1064 nm de niveau nanoseconde comme lumière de pompe et en pompant un OPO basé sur MgO:PPLN, une sortie laser infrarouge moyen de 4,08 μm avec une énergie d'impulsion unique de 1,104 mJ a été obtenue.