OPA光學(xué)參量放大器是什么？國(guó)產(chǎn)OPA穩(wěn)定性如何？
光學(xué)參量放大器（Optical parametric amplifier,簡(jiǎn)稱OPA）是一種使用光學(xué)參量生成（簡(jiǎn)稱OPG）對(duì)激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的總稱。光學(xué)參量放大，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制非線性介質(zhì)的角度，只需觸摸按鈕即可產(chǎn)生各種波長(zhǎng)的光。
光學(xué)參量生成（OPG）
光參量產(chǎn)生（OPG）是用于產(chǎn)生與特定波長(zhǎng)的激光不同波長(zhǎng)的激光的手段之一。這是一種基于非線性光學(xué)的產(chǎn)生光的方法，這種現(xiàn)象等同于差分頻率的產(chǎn)生。產(chǎn)生的兩個(gè)激光脈沖的波長(zhǎng)由相位匹配條件決定。相位匹配條件根據(jù)入射泵浦光和晶軸之間的角度而變化。即，可以根據(jù)相位匹配條件改變信號(hào)光和惰輪光的波長(zhǎng)（可以說(shuō)產(chǎn)生了頻率可變的相干光）。它與簡(jiǎn)并四波混頻的效果有關(guān)。此過(guò)程稱為光學(xué)參數(shù)生成（OPG）。
光學(xué)參量放大器（OPA）
光學(xué)參量放大是通過(guò)利用非線性光學(xué)效應(yīng)來(lái)增加特定頻率的光強(qiáng)度的操作，配備有該機(jī)制的設(shè)備稱為光學(xué)參量放大器。在光學(xué)參量放大中，信號(hào)光被稱為種子光和種子光，并且被泵浦光放大。作為放大的結(jié)果，泵浦光的強(qiáng)度變得非常弱，并且產(chǎn)生空轉(zhuǎn)光。信號(hào)光和泵浦光在非線性介質(zhì)中相互作用以產(chǎn)生空轉(zhuǎn)光的原理與產(chǎn)生差頻相同，但是光參量放大強(qiáng)調(diào)放大信號(hào)光。這是因?yàn)槿肷涞浇橘|(zhì)上的信號(hào)光的強(qiáng)度比泵浦光的強(qiáng)度低得多，因此泵浦光的能量移動(dòng)到信號(hào)光和惰輪光。
與激光放大器的比較
參量放大器的工作波長(zhǎng)范圍并不局限在激光器增益介質(zhì)的激光躍遷很窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)；
其增益帶寬由放大器晶體的色散性質(zhì)和長(zhǎng)度決定，而不是激光躍遷過(guò)程；
泵浦光為脈沖時(shí)，單位長(zhǎng)度的增益比激光器增益大很多；
參量放大器并不存儲(chǔ)能量，即它只在被泵浦時(shí)發(fā)生放大過(guò)程。因此放大的脈沖與輔助脈沖的能量差很大；
OPA中不產(chǎn)熱（吸收損耗非常小）使其可以應(yīng)用在高功率工作條件下；
簡(jiǎn)并參量放大過(guò)程是與相位有關(guān)的，并且可避免量子噪聲。
通俗說(shuō)：OPA光參量方法是一束頻率為vP(泵頻) 的強(qiáng)激光和一束頻率為vS（信號(hào)頻率簡(jiǎn)作信頻）的弱激光同時(shí)射入非線性介質(zhì)時(shí)，如信頻光被放大,同時(shí)產(chǎn)生頻率為vi(vP=vS+vi)的閑置頻率光，這種現(xiàn)象稱為光參量放大。這樣弱vS等于說(shuō)被強(qiáng)vP給加強(qiáng)了，就能得到很強(qiáng)的信號(hào)，有利于data收集與解析。主要應(yīng)用于：熒光蛋白多光子顯微鏡、近紅外超連續(xù)譜生成、泵浦探針光譜、時(shí)間分辨光譜學(xué)、太赫茲輻射等其它科研應(yīng)用。
目前，光學(xué)參量放大器OPA主要由進(jìn)口品牌所占領(lǐng)，由于多為國(guó)內(nèi)代理/貿(mào)易商服務(wù)，設(shè)備價(jià)格昂貴且售后服務(wù)不完善。
國(guó)產(chǎn)飛秒光參量放大器（femtosecond optical parametric amplifier, fs-OPA）系統(tǒng)，由大連化物所成功研發(fā)制造完成。采用國(guó)產(chǎn)華日激光（Huaray Laser）的Femto-10系列光纖飛秒激光器作為泵浦源。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)650-980 nm (信號(hào)光)+1200~2400 nm（閑頻光）的波長(zhǎng)輸出。使用棱鏡對(duì)壓縮后脈寬可小于60 fs，最大轉(zhuǎn)化效率大于15%，長(zhǎng)時(shí)間輸出穩(wěn)定性好于0.25% RMS，并可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)和脈寬壓縮的全自動(dòng)控制。
↑870nm處壓縮后的自相關(guān)測(cè)量結(jié)果
↑6小時(shí)長(zhǎng)時(shí)間輸出穩(wěn)定性
華日激光的Femto-10 系列光纖飛秒激光器，采用自主研發(fā)的種子源，具備穩(wěn)定、可靠的性能，可保證7 天24 小時(shí)工作，優(yōu)秀的光學(xué)特性保證其更適宜于作為OPA的泵浦光源。
相比于進(jìn)口產(chǎn)品，該款fs-OPA產(chǎn)品在白光產(chǎn)生部分做了重要改進(jìn)，使OPA輸出具有更大的轉(zhuǎn)換效率和更高的穩(wěn)定性。更重要的是，僅需要500 nJ泵浦能量即可達(dá)到泵浦閾值。這項(xiàng)技術(shù)將在飛秒光譜、生物成像等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。目前，該產(chǎn)品已經(jīng)商品化，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口光參量放大器，并將由華日激光面向市場(chǎng)進(jìn)行推廣。
