近日，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）激光工程技术研究中心的新体制长波红外激光技术研究团队在高功率、宽调频范围、单纵模CO2激光器方面取得新进展。
合成孔径激光雷达在远距离、高分辨率成像方面具有广阔应用前景。特别是，相对于近红外波段，采用长波红外波段进行成像具有抗湍流、穿烟雾的优点。
目前，在基于长波红外波段（8-14μm）的合成孔径激光雷达研制中，受限于合成孔径激光雷达光源技术水平，少有公开报道此类合成孔径激光雷达系统研制成果。
空天院研究团队提出并实现一种基于射频激励波导CO2激光器和放大器的高功率、宽调频范围、单纵模长波红外（9.56μm）激光系统（即高功率调频单纵模CO2激光器）,可应用于合成孔径激光雷达。其采用的CO2激光器和放大器均为传导冷却，抑制了增益气体流动引起的中心频率多普勒频移，实现了0.3GHz的调频范围；同时，该系统采用陶瓷波导结构实现种子光与增益区的模式匹配，抑制高阶模的传输和放大过程中的寄生振荡，展现了实现数百瓦单纵模、宽调频范围长波红外激光的能力。
该项成果“High power single-longitudinal-mode CO2 laser with frequency-tunable range of 0.29 GHz”发表于《Optics Letters》，第一作者为空天院博士研究生刘明昆，通信作者是中国科学院青促会会员、空天院副研究员李志永和空天院研究员谭荣清。该成果得到了中国科学院前瞻战略科技先导专项的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1364/OL.582435
图1 高功率调频单纵模CO2激光器原理示意图
图2 中心频率的稳定度
图3 激光线宽
图4 波导放大器功率提取的能力
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