Srednji infracrveni laser može se koristiti za daljinsko otkrivanje plina, fotoakustička spektroskopska mjerenja, preciznu analizu izotopa, au području optoelektroničkih protumjera također je moćan alat za provjeru i balansiranje infracrvenog navođenja bespilotnih letjelica, svemirskih i zračnih raketni obrambeni sustavi. Poteškoće u dobivanju srednjeg infracrvenog lasera prvenstveno su zato što je pojasni pojas laserskih kristala srednjeg infracrvenog spektra općenito velik, a emisija u srednjem infracrvenom pojasu (3 μm~5 μm) je teška; poluvodički kvantni kaskadni laseri (QCL) koriste metodu projektiranja energetske razine kako bi poluvodič imao više užih kaskadnih razmaka pojasa i emitirao duže valne duljine, a valne duljine općenito su u srednjem infracrvenom pojasu od 4 μm~12 μm, ali zbog divergencija QCL-ova Međutim, zbog velikog kuta disperzije QCL-a, širina linije valne duljine je vrlo široka, vršna snaga je niska, područja primjene su uvelike ograničena, a QCL s većom snagom je pod embargom stranih zemalja, što je teško nabaviti u zemlji. Drugi razlog je niska kvaliteta i visoka cijena optičkih komponenti u srednjem infracrvenom pojasu valnih duljina, posebno visokokvalitetni nelinearni optički kristali, kao što su kristali litij niobata s periodičnom polarizacijom, a mnogi supstrati i procesi zahtijevaju uvezenu opremu, što ograničava način generiranja srednje infracrvenih lasera nelinearnim metodama.
Kako bi riješila ovaj problem, skupina Zhu Shining sa Sveučilišta Nanjing, koristeći tehnologiju parametarske kaskade za prevladavanje gubitka apsorpcije litij niobata u pojasu od 5 μm, kako bi riješila problem kontinuiranog vala srednje infracrvene laserske generacije do 5,19 μm i valne duljine može se kontinuirano podešavati od bliskog infracrvenog do srednjeg infracrvenog pojasa valne duljine, s jednostavnom strukturom, širokim rasponom podešavanja valne duljine, uskom širinom linije, prednostima dobre kvalitete zrake, a očekuje se da će se primijeniti na detekciju plina, očekuje se za korištenje u detekciji plina, fotoelektričnim protumjerama i drugim područjima. Tehnologija se sastoji od periodički polariziranog litijevog niobata dopiranog magnezijem (MgO:PPLN), a proces kaskadne optičke parametarske oscilacije (TOPO) realiziran je korištenjem jednog ciklusa. Kaskadni proces sastoji se od svjetlosnog kaskadnog pumpanja svjetlosnog signala optičke parametarske oscilacije (OPO) i istovremeno emitira tri srednje infracrvene valne duljine koje se mogu podesiti po valnim duljinama, a kroz smanjenje gubitaka unutar šupljine ostvaruje se rezonancijski izlaz kontinuiranog vala, i maksimalna izlazna snaga je veća od 2,6 W na 3896 nm. Inovacija ove tehnologije leži u kaskadi optičkih parametarskih oscilacija kroz jedan ciklus i smanjenju unutaršupljinskog gubitka putem optičke obrade, tako da se rezonancija s kontinuiranim valom OPO može koristiti kao rezonator s kontinuiranim valom. Rezonantni OPO s kontinuiranim valom sposoban je za dugovalne kaskadne procese.
Podešavanje valne duljine OPO i TOPO
Na temelju godina akumulacije u području superrešetkastih materijala litijeva niobata i laserske tehnologije, podesivi OPO koji je razvila grupa uspješno je transformiran u različite vrste lasera srednjeg infracrvenog opsega koji pokrivaju kontinuirani val, nanosekundni puls, pikosekundni ultrabrzi itd. , koje su visoko hvalili korisnici s raznih sveučilišta, istraživačkih instituta i vojnih jedinica. Trenutačno najduža izlazna valna duljina podesivih laserskih proizvoda može doseći 4,65 μm, a najveća izlazna snaga veća je od 10 W.
