Средният инфрачервен лазер може да се използва за дистанционно откриване на газ, фотоакустично спектроскопско измерване, прецизен изотопен анализ, а в областта на оптоелектронните противодействия той също е мощен инструмент за проверка и балансиране на инфрачервеното насочване на безпилотни летателни апарати, космически и въздушни системи за противоракетна отбрана. Трудността при получаването на среден инфрачервен лазер е първо, защото ширината на лентата на лазерните кристали със среден инфрачервен диапазон обикновено е голяма и излъчването в средния инфрачервен диапазон (3 μm ~ 5 μm) е трудно; полупроводниковите квантови каскадни лазери (QCL) използват метода за проектиране на енергийното ниво, за да направят полупроводника да има множество по-тесни каскадни ленти и да излъчва по-дълги дължини на вълните, а дължините на вълните обикновено са в средната инфрачервена лента от 4 μm~12 μm, но поради дивергенция на QCL Въпреки това, поради големия ъгъл на дисперсия на QCL, ширината на линията на дължината на вълната е много широка, пиковата мощност е ниска, полетата на приложение са силно ограничени и QCL с по-висока мощност е ембарго от чужди държави, което е трудно да се получаване на вътрешния пазар. Друга причина е ниското качество и високата цена на оптичните компоненти в средната инфрачервена вълнова лента, особено висококачествени нелинейни оптични кристали, като кристали от литиев ниобат с периодична поляризация, а много субстрати и процеси изискват вносно оборудване, което ограничава начина, по който за генериране на лазери със среден инфрачервен диапазон чрез нелинейни методи.
За да разреши този проблем, групата Zhu Shining на университета в Нанкин използва параметрична каскадна технология за преодоляване на загубата на абсорбция на литиев ниобат в лентата от 5 μm, за решаване на проблема с генерирането на непрекъснат инфрачервен лазер със средна вълна до 5,19 μm и дължината на вълната може да се настройва непрекъснато от близката инфрачервена до средната инфрачервена дължина на вълната, с проста структура, широк диапазон на настройка на дължината на вълната, тясна ширина на линията, предимствата на доброто качество на лъча и се очаква да се прилага за откриване на газ, Очаква се за използване при откриване на газ, противодействие на фотоелектричество и други области. Технологията се състои от периодично поляризиран литиев ниобат с добавка на магнезий (MgO:PPLN), а процесът на каскадно оптично параметрично колебание (TOPO) се реализира чрез използване на един цикъл. Каскадният процес се състои от оптична параметрична осцилация (OPO) сигнална светлинна каскада, изпомпваща светлина и едновременно извежда три средни инфрачервени дължини на вълната, които могат да бъдат настроени по дължина на вълната, и чрез намаляване на загубата в кухината се реализира резонансен изход с непрекъсната вълна и максималната изходна мощност е повече от 2,6 W при 3896 nm. Иновацията на тази технология се крие в каскадата от оптични параметрични трептения през един цикъл и намаляването на загубата в кухината чрез оптична обработка, така че резонансният OPO с непрекъсната вълна да може да се използва като резонатор с непрекъсната вълна. Резонансният OPO с непрекъсната вълна е способен на каскадни процеси с дълги вълни.
Настройка на дължината на вълната на OPO и TOPO
Въз основа на години натрупване в областта на литиево-ниобатните свръхрешетъчни материали и лазерната технология, регулируемият OPO, разработен от групата, беше успешно трансформиран в различни видове лазери със среден инфрачервен диапазон, покриващи непрекъсната вълна, наносекунден импулс, пикосекунден ултра-бърз и т.н. , които са високо оценени от потребители от различни университети, изследователски институти и военни части. Понастоящем най-дългата изходна дължина на вълната на регулируемите лазерни продукти може да достигне 4,65 μm, а най-високата изходна мощност е повече от 10 W.
