宽调谐中红外差频激光及大气水汽浓度探测

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1、第３１卷第４期光学学报Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．４２０１１年４月ＡＣＴＡＯＰＴＩＣＡＳＩＮＩＣＡＡｐｒｉｌ，２０１１宽调谐中红外差频激光及大气水汽浓度探测汪六三１，２，３１，２１，２，３１，２，３１，２，３１，２曹振松王欢赵辉高伟袁怿谦陈卫东４１，３１，２，３张为俊高晓明１中国科学院大气成分与光学重点实验室，安徽合肥２３００３１烄烌２中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心，安徽合肥２３００３１３中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室，安徽合肥２３００３１４法国滨海大学大气物理与化学实验室，法国敦刻

2、尔克烆５９１４０烎摘要基于非线性差频技术，利用ＡｇＧａＳ２晶体通过二类相位匹配条件（ｅ＋ｏ→ｅ）产生了５～１２．５μｍ宽调谐差频激光（ＤＦＧ）输出。抽运光源是一个再生激光放大系统，它由连续的Ｌｉｔｔｒｏｗ结构光栅外腔半导体激光器和锥形半导体放大器组成，调谐范围为７６０～７９０ｎｍ，最大输出功率可达８００ｍＷ（７８０ｎｍ）。信号光源是连续可调谐钛宝石激光器，调谐范围为７９０～９１０ｎｍ，最大输出功率可达７６０ｍＷ（８０６ｎｍ）。差频激光在７．０μｍ附近获得的最大输出功率为１．０７６μＷ。基于产生的差频激光，采用直

3、接吸收光谱方法测量了实验室大气中的水汽在７．０μｍ附近（０００→０１０）吸收带的吸收光谱。在１９．０ｃｍ的吸收光程条件下，依据记录的大气中水汽的吸收光谱获得了实验室大气中水汽的浓度。关键词非线性光学；中红外；差频；二类相位匹配；ＡｇＧａＳ２晶体；水汽中图分类号ＴＮ２１２文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＯＳ２０１１３１．０４１４００３ＡＷｉｄｅｌｙＴｕｎａｂｌｅＭｉｄ－ＩｎｆｒａｒｅｄＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＬａｓｅｒａｎｄＩｔｓＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ

4、Ｗａｔｅｒ１，２，３１，２１，２，３１，２，３１，２，３ＷａｎｇＬｉｕｓａｎＣａｏＺｈｅｎｓｏｎｇＷａｎｇＨｕａｎＺｈａｏＨｕｉＧａｏＷｅｉ１，２４１，３１，２，３ＹｕａｎＹｉｑｉａｎＣｈｅｎＷｅｉｄｏｎｇＺｈａｎｇＷｅｉｊｕｎＧａｏＸｉａｏｍｉｎｇ１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＯｐｔｉｃａｌＲａｄｉａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，烄烌Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ２ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＯｐｔｉ

5、ｃｓ，ＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ３ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ４ＬａｂｏｒａｔｏｉｒｅｄｅＰｈｙｓｉｃｏｃｈｉｍｉｅｄｅｌ′Ａｔｍｏｓｐｈèｒｅ，Ｕｎ

6、ｉｖｅｒｓｉｔéｄｕＬｉｔｔｏｒａｌＣ＾ｏｔｅｄ′Ｏｐａｌｅ，烆Ｄｕｎｋｅｒｑｕｅ５９１４０，Ｆｒａｎｃｅ烎ＡｂｓｔｒａｃｔＡｗｉｄｅｌｙｔｕｎａｂｌｅ（５～１２．５μｍ）ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅｍｉｄ－ｉｎｆｒａｒｅｄｌａｓｅｒｂａｓｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（ＤＦＧ）ｉｎａＡｇＧａＳ２ｃｒｙｓｔａｌｗｉｔｈｔｙｐｅＩＩ（ｅ＋ｏ→ｅ）ｐｈａｓｅｍａｔｃｈｉｎｇｉｓｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｔｈｅｐｕｍｐｌａｓｅｒｉｓａｍａｓｔｅｒｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉ

7、ｅｒ（ＭＯＰＡ）ｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａｇｒａｔｉｎｇ－ｔｕｎｅｄｅｘｔｅｒｎａｌ－ｃａｖｉｔｙｄｉｏｄｅｌａｓｅｒｉｎＬｉｔｔｒｏｗｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄａｔａｐｅｒｅｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｕｎａｂｌｅｆｒｏｍ７６０ｔｏ７９０ｎｍｗｉｔｈａｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｏｆ８００ｍＷ（７８０ｎｍ）．ＴｈｅｓｉｇｎａｌｌａｓｅｒｉｓａＴｉ∶ｓａｐｐｈｉｒｅｌａｓｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｕｎａｂｌｅｆｒｏｍ７９０ｔｏ９１０ｎｍｗｉｔｈａ收稿日期：２０

8、１０－１０－１１；收到修改稿日期：２０１０－１２－０３基金项目：中国科学院重大科研装备研制项目（ＹＺ２００８１８）资助课题。作者简介：汪六三（１９８２—），男，博士研究生，主要从事中红外差频激光技术及应用等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｓａｎｗａｎｇ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ导师简介：高晓明（１９６５—），男，研究员，博士生导师，主要从事大气分子光谱、高灵敏度光谱技术、中红外差频激光技术及