لیزر مادون قرمز میانه را می توان برای تشخیص از راه دور گاز، اندازه گیری طیف سنجی فوتوآکوستیک، تجزیه و تحلیل دقیق ایزوتوپی، و در زمینه اقدامات متقابل الکترونیک نوری، همچنین ابزاری قدرتمند برای بررسی و تعادل هدایت فروسرخ هواپیمای بدون سرنشین، فضایی و هوایی استفاده کرد. سیستم های دفاع موشکی مبتنی بر دشواری دستیابی به لیزر مادون قرمز میانی اولاً به این دلیل است که فاصله باند کریستال های لیزر مادون قرمز متوسط به طور کلی بزرگ است و انتشار در باند مادون قرمز متوسط (3 میکرومتر ~ 5 میکرومتر) دشوار است. لیزرهای آبشاری کوانتومی نیمه هادی (QCLs) از روش طراحی سطح انرژی استفاده می کنند تا نیمه هادی دارای چندین شکاف آبشاری باریک تر باشد و طول موج های طولانی تری ساطع کند و طول موج ها عموماً در باند مادون قرمز میانی 4 میکرومتر تا 12 میکرومتر هستند، اما به دلیل واگرایی QCLها با این حال، به دلیل زاویه پراکندگی زیاد QCL، عرض خط طول موج بسیار گسترده است، توان اوج کم است، زمینه های کاربردی بسیار محدود شده است، و QCL با توان بالاتر توسط کشورهای خارجی تحریم شده است، که دشوار است. در داخل کشور بدست آورید. دلیل دیگر کیفیت پایین و قیمت بالای قطعات نوری در باند طول موج مادون قرمز میانی به ویژه کریستال های نوری غیرخطی با کیفیت بالا مانند کریستال های لیتیوم نیوبات با قطبش دوره ای و بسیاری از بسترها و فرآیندها نیاز به تجهیزات وارداتی دارند که راه را محدود می کند. تولید لیزرهای مادون قرمز میانی با روش های غیر خطی
به منظور حل این مشکل، گروه Zhu Shining دانشگاه نانجینگ، با استفاده از فناوری آبشار پارامتریک برای غلبه بر افت جذب لیتیوم نیوبات در باند 5 میکرومتر، برای حل مشکل تولید لیزر میانی مادون قرمز موج پیوسته تا 5.19 میکرومتر و طول موج می توان از باند طول موج مادون قرمز نزدیک به مادون قرمز میانی به طور مداوم تنظیم کرد، با ساختار ساده، طیف گسترده ای از تنظیم طول موج، پهنای خط باریک، مزایای کیفیت پرتو خوب، و انتظار می رود برای تشخیص گاز اعمال شود. برای استفاده در تشخیص گاز، اقدامات متقابل فوتوالکتریک و سایر زمینه ها. این فناوری از نیوبات لیتیوم پلاریزه دوره ای دوپ شده با منیزیم (MgO: PPLN) تشکیل شده است و فرآیند نوسان پارامتریک نوری آبشاری (TOPO) با استفاده از یک چرخه واحد محقق می شود. فرآیند آبشار شامل نور پمپاژ نور آبشار سیگنال نوسان پارامتریک نوری (OPO) است و به طور همزمان سه طول موج مادون قرمز میانی را که میتوانند با طول موج تنظیم شوند، خروجی میدهد و از طریق کاهش تلفات درون حفره، خروجی تشدید موج پیوسته محقق میشود. حداکثر توان خروجی بیش از 2.6 وات در 3896 نانومتر است. نوآوری این فناوری در آبشار نوسانات پارامتری نوری از طریق یک سیکل واحد و کاهش تلفات درون حفره از طریق پردازش نوری نهفته است، به طوری که OPO تشدید موج پیوسته می تواند به عنوان یک تشدید کننده موج پیوسته استفاده شود. OPO تشدید کننده موج پیوسته قادر به فرآیندهای آبشاری موج بلند است.
تنظیم طول موج OPO و TOPO
بر اساس سالها انباشت در زمینه مواد سوپرشبکه لیتیوم نیوبات و فناوری لیزر، OPO قابل تنظیم توسعهیافته توسط این گروه با موفقیت به انواع مختلفی از لیزرهای مادون قرمز میانی با پوشش موج پیوسته، پالس نانوثانیه، فوق سریع پیکوثانیه و غیره تبدیل شده است. که به شدت مورد تحسین کاربران دانشگاه ها، موسسات تحقیقاتی و واحدهای نظامی مختلف قرار گرفته است. در حال حاضر، طولانی ترین طول موج خروجی محصولات لیزر قابل تنظیم می تواند به 4.65 میکرومتر برسد و بالاترین توان خروجی بیش از 10 وات است.
