OPA光學參量放大器是什么？國產(chǎn)OPA穩(wěn)定性如何？

光學參量放大器（Optical parametric amplifier,簡稱OPA）是一種使用光學參量生成（簡稱OPG）對激光波長轉(zhuǎn)換裝置的總稱。光學參量放大，通過計算機控制非線性介質(zhì)的角度，只需觸摸按鈕即可產(chǎn)生各種波長的光。

光學參量生成（OPG）

光參量產(chǎn)生（OPG）是用于產(chǎn)生與特定波長的激光不同波長的激光的手段之一。這是一種基于非線性光學的產(chǎn)生光的方法，這種現(xiàn)象等同于差分頻率的產(chǎn)生。產(chǎn)生的兩個激光脈沖的波長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光和惰輪光的波長（可以說產(chǎn)生了頻率可變的相干光）。它與簡并四波混頻的效果有關(guān)。此過程稱為光學參數(shù)生成（OPG）。

光學參量放大器（OPA）

光學參量放大是通過利用非線性光學效應來增加特定頻率的光強度的操作，配備有該機制的設備稱為光學參量放大器。在光學參量放大中，信號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，泵浦光的強度變得非常弱，并且產(chǎn)生空轉(zhuǎn)光。信號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，但是光參量放大強調(diào)放大信號光。這是因為入射到介質(zhì)上的信號光的強度比泵浦光的強度低得多，因此泵浦光的能量移動到信號光和惰輪光。

與激光放大器的比較

參量放大器的工作波長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范圍內(nèi)；

其增益帶寬由放大器晶體的色散性質(zhì)和長度決定，而不是激光躍遷過程；

泵浦光為脈沖時，單位長度的增益比激光器增益大很多；

參量放大器并不存儲能量，即它只在被泵浦時發(fā)生放大過程。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?。┦蛊淇梢詰迷诟吖β使ぷ鳁l件下；

簡并參量放大過程是與相位有關(guān)的，并且可避免量子噪聲。

通俗說：OPA光參量方法是一束頻率為vP(泵頻) 的強激光和一束頻率為vS（信號頻率簡作信頻）的弱激光同時射入非線性介質(zhì)時，如信頻光被放大,同時產(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等于說被強vP給加強了，就能得到很強的信號，有利于data收集與解析。主要應用于：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、時間分辨光譜學、太赫茲輻射等其它科研應用。

目前，光學參量放大器OPA主要由進口品牌所占領(lǐng)，由于多為國內(nèi)代理/貿(mào)易商服務，設備價格昂貴且售后服務不完善。

國產(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)品實現(xiàn)650-980 nm (信號光)+1200~2400 nm（閑頻光）的波長輸出。使用棱鏡對壓縮后脈寬可小于60 fs，最大轉(zhuǎn)化效率大于15%，長時間輸出穩(wěn)定性好于0.25% RMS，并可實現(xiàn)波長和脈寬壓縮的全自動控制。

↑870nm處壓縮后的自相關(guān)測量結(jié)果

↑6小時長時間輸出穩(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 小時工作，優(yōu)秀的光學特性保證其更適宜于作為OPA的泵浦光源。

相比于進口產(chǎn)品，該款fs-OPA產(chǎn)品在白光產(chǎn)生部分做了重要改進，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泵浦能量即可達到泵浦閾值。這項技術(shù)將在飛秒光譜、生物成像等領(lǐng)域有廣闊的應用前景。目前，該產(chǎn)品已經(jīng)商品化，實現(xiàn)國產(chǎn)替代進口光參量放大器，并將由華日激光面向市場進行推廣。