郭丽媛，马 勇，祁 峰，李玉峰

(1.沈阳航空航天大学 电子信息工程学院，沈阳 110136；2.中国科学院 光电信息处理重点实验室，沈阳 110016；3.中国科学院 沈阳自动化研究所，沈阳 110016；4.中国科学院 机器人与智能制造创新研究院，沈阳 110169；5.中国科学院大学，北京 100049；6.重庆邮电大学 光电工程学院，重庆 400065)

0 引 言

中红外(mid-infrared，MIR)光是指波长在2.5～25 μm(波数4 000～400 cm-1)的电磁波。其包含了3～5 μm和8～12 μm 这2个重要的“大气窗口”，并且许多气体分子、毒剂、空气/水/土壤污染物和爆炸物等在该波段都具有特征谱，因此，中红外光在红外遥感、环保和生化检测等诸多领域具有重要的应用价值[1-2]。具体地，3～5 μm波段可用于红外遥感领域，利用不同温度的热红外光谱图像差异去检测火场分布、秸秆焚烧情况等；8～12 μm波段包含了SO2，CO2，NO2，NH3和O3等多种气体分子的特征谱线，对环境监测、临床医学和工业制造等领域也具有重要意义[3-7]。

高性能的相干光源是上述应用领域发展的基础。目前，中红外波段的相干光源主要有基于卤素氢的化学激光器、基于CO/CO2的气体激光器、基于稀土离子掺杂的固体/光纤激光器、量子级联半导体激光器以及基于非线性光学频率变换技术的光源。能级跃迁发射技术获得的光波长有限，大部分的中红外波长无法由激光器直接产生。非线性光学频率下转换方法包括光学参量振荡(optical parametric oscillator，OPO)、光学参量产生(optical parametric generation，OPG)、光学参量放大(optical parametric amplification，OPA)和差频产生(difference frequency generation，DFG)等，通过将近红外激光(如成熟的～1 μm商用激光器)变换为波长更长的中红外光，实现中红外相干输出。该方法具有结构简单、调谐范围宽以及室温运转等优点，已经成为激光频率扩展的一种有效途径。……