通过混合两个啁啾可调的近红外脉冲作差频，可产生频率为二者之差的中红外脉冲。调节其中一个近红外脉冲的啁啾量，可使中红外脉冲的瞬时频率随时间变化，从而实现啁啾可调；而改变两近红外脉冲之间的时延，则可调节中红外脉冲的中心频率。本文将介绍一种啁啾可调的中红外光源系统，该过程如图1所示[1]。

图1 不同啁啾的红外脉冲产生差频脉冲的时频图[1]

实验装置如图2所示。前端光源为一台高功率钛宝石激光系统，输出中心波长为808nm的100fs脉冲，单脉冲能量为20mJ，重复频率为100Hz。该输出光束分为两路，一路用于产生中红外脉冲，另一路用于电光采样探测其波形。中红外产生光路中，使用一对商用光参量放大器输出中心波长在1300-1550nm之间可调的脉冲，其中频率较高的作为泵浦光，频率较低的作为信号光。泵浦光与信号光分别通过透射式光栅展宽器，通过调节中间两片光栅的位置控制各脉冲的啁啾量。两光束扩束后入射至330μm厚的DSTMS晶体。实验中设定信号光频率为210THz（1426nm，80μJ），泵浦光频率为214THz（1400nm，480μJ），差频产生4THz的中红外闲频光，能量为1.8μJ。中红外脉冲表征光路中，从主光路分出的30μJ脉冲经薄玻片与棱镜对压缩至30fs，部分压缩脉冲被聚焦至200μm厚的GaP晶体中，与中红外脉冲在时空上重合，用于后续电光采样。

图2 实验装置图[1]

图3展示了不同信号光光栅间距下测得的闲频光电场波形。在约±2ps范围内，实验数据与拟合结果吻合良好，但在t>2ps后出现偏差：4-5ps区间的差异可能源于太赫兹脉冲在生成或探测晶体内的反射，而2-4ps区间的偏差则可能由光路中残余水汽的窄带吸收引起。

图3 不同信号光光栅间距下得到的闲频光电场图[1]

图4（a）展示了拟合得到的闲频光啁啾参数b随信号光光栅间距的变化，实心圆点为实验测量值，交叉点为仿真结果，插图为电场波形的半高全宽，黄色实线为理论计算的啁啾曲线。图4（b）为群延迟色散β随光栅间距的变化，图4（c）为三个选定间距下的二维时频图（等高线为拟合结果）。

图4 闲频光啁啾特性表征[1]

综上所述，本文展示了一种灵活可调的啁啾中红外光源：通过调节信号光展宽器中一对光栅的位置，可有效控制中红外脉冲的啁啾量。在对啁啾可调性系统表征过程中，实验结果与模拟一致，证实了该方案在啁啾参数与波长调节方面的控制能力，为太赫兹及中红外光谱应用提供更高灵活性的光源支持。

参考文献：[1] L. Boie, B. H. Strudwick, R. T. Winkler, Y. Deng, and S. L. Johnson, "High-power femtosecond mid-IR source with tunable center frequency and chirp," Applied Physics Letters 126(6), 061105 (2025).