非相干光光频一体化探测方法初探

总结的晶体材料性能特点如表2所示。本文以PPLN为例，利用准相位匹配技术实现频率上下转换，使非可见光的宽波段非相干辐射转换为可见光输出成为可能。

图2是本实验的实验装置。具體实验条件如下：1064nm纳秒脉冲激光泵浦、激光平均功率最大20W、无谐振腔;转换条件：两束入射光在晶体内保持重合;满足相位匹配条件：ω2为特定波长（10nm）、特定角度入射（3mrad）;转换效率η=20%;与传统红外和紫外探测相比，本实验装置的优点是探测灵敏度高、无需制冷、价格较低;缺点是需要功率较大的泵浦光（102W）、探测带宽小（10nm，与泵浦光带宽有关）。

通过本实验发现，十米内对蜡烛进行上转换成像需要的泵浦光功率≈4W;晶体上转换带宽比较窄：<10nm，适合激光、发射谱等窄谱段探测，不适于宽谱段、远距离探测;采用啁啾极化或宽谱泵浦的方式有望加宽上转换带宽，但同时会牺牲转换效率;采用的周期极化的晶体厚度较小（≤1mm），探测视场受限，下一步可考虑采用非极化晶体或多片极化晶体叠加的方式来扩大视场。

2 结论及展望

本文以PPLN为晶体材料，利用精度高、灵敏度高且价格低廉的可见波段探测设备进行探测，通过准相位匹配技术实现频率上下转换，实现了紫外、可见光和红外的三波段一体化探测。但依据频率变换的光频一体化探测技术仍有许多问题需进一步解决，主要有以下几个问题：（1）需要进一步改进和优化实验设计，提高转换效率;（2）虽然完成了频率上转换实验，但日盲区紫外转为可见光的频率下转换还没有实现，而它的实现对构建完整的多光谱探测与目标识别具有重要意义;（3）目前仅仅研究了多光子频率上转换，单光子的频率上转换还没有被实现。单光子检测技术才是实现高灵敏度探测的核心，也是实现在光学雷达、制导等探测系统中应用的关键。

参考文献

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