據中國激光雜志社網，于2025年11月24日報道，長春理工大學：高能量窄線寬中紅外激光器實現結構、性能雙重突破。
高性能中紅外脈沖光源
3-5 μm的中紅外波段激光處于重要的大氣透過窗口內，具備優異的大氣傳輸性能，在激光雷達、環境監測、光譜探測和光電對抗等領域具有重要應用價值。高單脈沖能量的中紅外激光可有效提高探測距離和抗干擾能力，而窄線寬輸出則可顯著提升光譜分辨率和信號檢測靈敏度。然而，傳統中紅外光參量振蕩器（Optical Parametric Oscillator, OPO）系統普遍結構復雜、體積龐大，難以兼顧高能量、窄線寬與系統緊湊性。
長春理工大學固體激光與技術研究團隊提出了一種基于Nd:MgO:PPLN晶體的電光調Q自光參量振蕩器（EOQ-SOPO），旨在實現結構簡化、能量提升與線寬壓縮并行的高性能中紅外脈沖光源。
成果發表在High Power Laser Science and Engineering 2025年第5期的文章(Rui Zhao, Shuang Wu, Le Zhang, Hang Liu, Zijian Wang, Chao Wang, Yongji Yu, Guangyong Jin, "A 100 Hz, 4.71 mJ, 3.8 μm, narrow-linewidth, electro-optic Q-switched self-optical parametric oscillator based on Nd:MgO:PPLN crystal," High Power Laser Sci. Eng. 13, 05000e70 (2025))。
理論與模型相互印證，結構與性能實現雙重突破
該研究團隊建立了電光調Q-SOPO速率方程模型，系統分析了在脈沖泵浦下三波耦合過程中的粒子數反轉及光子數的動態演化規律，揭示了在電光Q開關作用下基頻光、信號光與閑頻光的時域特性變化。通過四階Runge-Kutta方法數值求解模型，獲得了不同泵浦脈寬條件下的脈沖寬度、增益動態和光子密度分布規律，為實驗參數優化提供理論依據。研究人員首次在自光參量振蕩器中引入電光Q開關，實現了Nd:MgO:PPLN晶體內基頻增益與參量頻率轉換的同步控制。同時，采用F-P標準具濾波實現了間接線寬壓縮，使得閑頻光在保持高能量輸出的同時獲得窄線寬特性。
實驗部分采用813 nm LD端面泵浦Nd:MgO:PPLN晶體，在諧振腔中引入LiNbO3電光調Q晶體實現主動Q開關，并插入F-P標準具實現基頻光譜線寬壓縮。實驗首先獲得100 Hz重復頻率下1084 nm基頻激光，接著在復合腔結構中產生3.8 μm中紅外閑頻光。通過調節泵浦脈寬、延遲時間等參數，系統地測試了自OPO系統的激光輸出特性。
基于Nd:MgO:PPLN的電光調Q100 Hz窄線寬中紅外SOPO實驗裝置示意，如圖1所示。本研究中的基頻光諧振腔的腔長為120 mm的平凹腔，光參量振蕩腔的腔長為40 mm。M3為輸入鏡，M4為光參量振蕩腔輸出鏡，M5為全反鏡，BS為45度偏振分光鏡。使用LiNbO3調制晶體作為電光調Q晶體，晶體電極面鍍用于加載電壓的金質電極。
實驗結果表明：在泵浦脈寬500 μs時，獲得單脈沖能量為4.71 mJ的3838.2 nm閑頻光輸出，對應線寬為0.412 nm，脈寬為4.78 ns，峰值功率為985 kW；在200 μs時，線寬為0.212 nm。
該成果在高能量窄線寬中紅外激光器研究中實現了結構與性能的雙重突破，為緊湊型、可調諧高光譜分辨中紅外光源的開發提供了新的技術路徑，可應用于高精度光譜測量、遙感探測及紅外對抗等領域。
總結與展望
該研究團隊在Nd:MgO:PPLN晶體上成功實現了電光調Q與參量振蕩的深度融合，是中紅外自OPO體系的重要進展。通過理論模型與實驗結果的相互印證，系統揭示了脈沖泵浦下三波能量交換的時域規律，為后續高重復頻率和高能量密度激光系統的設計提供了參考。該研究在維持系統緊湊性和穩定性的同時，實現了良好的輸出性能，展示了良好的工程可擴展性。
未來將進一步優化Nd:MgO:PPLN晶體摻雜濃度與周期極化結構，以降低熱效應并提升光-光轉換效率；結合主動鎖模與外腔反饋技術，實現可調諧窄線寬中紅外脈沖輸出；開展系統小型化與穩定性測試，以支持機載、車載及野外光譜探測平臺的應用需求。推動相關激光技術在光譜探測、紅外制導與高分辨成像等領域的實用化進程。
團隊介紹
論文第一作者為長春理工大學物理學院博士生趙銳，論文通訊作者為于永吉研究員和金光勇教授。吉林省固體激光技術與應用重點實驗室于永吉、金光勇研究團隊，主要從事固體激光技術、新型激光光場調控（如結構光場、渦旋光場）、極端條件下激光與物質相互作用機制、先進激光制導與探測等方面的基礎和應用研究。近年來承擔國家重點基礎研究發展計劃、**裝備重大探索項目、國家自然科學基金項目等國家級、省部級項目以及橫向項目等共 100 余項。曾獲吉林省科技進步一等獎（2次）、兵器科技進步二等獎、三等獎（4次），獲授權國家發明專利共 100 余項。研究成果如無水冷激光光源、激光清除設備、北斗差分定向技術等，廣泛應用于航空航天、通信系統、高端裝備制造等國家重大戰略領域。
