在中紅外飛秒激光技術(shù)領(lǐng)域，激光光源的長期穩(wěn)定性、寬譜可調(diào)諧性與高光束質(zhì)量一直是制約其在高精度應(yīng)用中發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。晶眾光電推出的PM2100/2500-200SF型飛秒光學(xué)參量振蕩器(OPO)，通過優(yōu)化諧振腔設(shè)計與非線性晶體相位匹配方案，在2100-2500nm波段實現(xiàn)了200fs脈沖寬度、>10kW峰值功率的高性能輸出，其功率穩(wěn)定性RMS指標(biāo)達到<1%(典型實測值0.59%)，為相關(guān)領(lǐng)域的精密測量與調(diào)控應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

一、關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計與性能驗證

該OPO系統(tǒng)基于同步泵浦架構(gòu)，采用II類相位匹配方案，在保證2100-2500nm連續(xù)調(diào)諧能力的同時，光譜寬度可調(diào)，可實現(xiàn)寬光譜輸出~90nm。脈沖寬度經(jīng)自相關(guān)儀測定典型值為200fs，時間帶寬積接近傅里葉變換極限。在光束質(zhì)量方面，M2<1.2的測量結(jié)果證實了其近衍射極限的輸出特性，結(jié)合80MHz重復(fù)頻率與水平線性偏振輸出，為后續(xù)的光學(xué)系統(tǒng)集成提供了良好的兼容性。

功率穩(wěn)定性是評價飛秒OPO系統(tǒng)可靠性的核心指標(biāo)。通過采用自主設(shè)計的腔長鎖定技術(shù)與溫控優(yōu)化策略，系統(tǒng)在12小時連續(xù)運行測試中表現(xiàn)出RMS=0.59%的功率起伏，顯著優(yōu)于同類產(chǎn)品的典型表現(xiàn)(圖1)。該穩(wěn)定性水平可有效支持長時間光譜采集、非線性成像等對光源波動敏感的實驗需求。

二、系統(tǒng)集成與熱管理方案

為降低系統(tǒng)復(fù)雜度并提升環(huán)境適應(yīng)性，該OPO采用全封閉自然對流散熱設(shè)計，在保證~500mW平均功率輸出的同時，無需外置水冷裝置。輸出光束直徑經(jīng)準直后穩(wěn)定在~1mm，發(fā)散角經(jīng)測試小于1.5mrad，便于與后續(xù)焦距匹配光學(xué)系統(tǒng)耦合。整機功耗控制在200W以內(nèi)，符合實驗室及工業(yè)現(xiàn)場對設(shè)備能效與散熱的要求。

三、典型應(yīng)用場景的技術(shù)適配性

中紅外高分辨率光譜分析

該OPO的寬譜調(diào)諧特性覆蓋了多種氣體分子(如CH?、CO?)的特征吸收波段，其窄線寬與高功率特性可顯著提升光譜檢測的信噪比與空間分辨率。

非線性光學(xué)顯微成像

飛秒脈沖與近衍射極限的光束質(zhì)量，使其適合于多光子激發(fā)顯微鏡系統(tǒng)，在生物組織成像中可實現(xiàn)深層穿透與高對比度成像。

特種材料微加工

中紅外波段在聚合物、半導(dǎo)體等材料加工中表現(xiàn)出更優(yōu)的吸收效率，結(jié)合超短脈沖特性，可有效抑制熱效應(yīng)，提升加工邊緣質(zhì)量。

量子光學(xué)與頻率梳應(yīng)用

系統(tǒng)的高重復(fù)頻率穩(wěn)定性與窄脈沖寬度，為光學(xué)頻率梳在中紅外波段的拓展提供了可行方案，可用于精密計量與量子調(diào)控研究。

晶眾光電將持續(xù)聚焦中紅外激光技術(shù)的工程化與可靠性提升，通過優(yōu)化系統(tǒng)集成度與關(guān)鍵部件性能，為科研與工業(yè)用戶提供更具競爭力的定制化光學(xué)解決方案。