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PPLN晶体基本应用

发布时间:2021-10-18 14:57:23 浏览量:2095 作者:Gary

摘要

PPLN可用于单通结构的SHG,泵浦聚焦在晶体长度的中心。为了达到最佳效率,要达到Boyd-Kleinman聚焦状态。这就是光斑的大

小,晶体长度与共聚焦参数的比值是2.84。

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1.二次谐波产生

ppln可用于单通结构的SHG,泵浦聚焦在晶体长度的中心。为了达到最佳效率,要达到Boyd-Kleinman聚焦状态。这就是光斑的大

小,晶体长度与共聚焦参数的比值是2.84。

 

SHG相互作用所能达到的最佳转换效率也取决于以下几个因素:

连续波或脉冲泵源

输入功率:在高功率时,可达到增益饱和

泵浦/SHG波长:在低增益时,涉及更高能量光子(短波长)的相互作用,转换效率更高。


1064nm→532nm

对于低增益连续波,典型的转换效率为2%/Wcm。例如,对于1.5W的1064nm泵浦,40mm长的MgO:PPLN晶体,532nm的预期输

出是180mW。在更高的功率下,Covesion在10W光源下可以达到1.5%/Wcm,在532nm波长下从20mm长的晶体产生3W。


在连续波系统中,腔内的转换效率已被证明超过50%。对于纳秒源(~10KHz,~50uJ),通常可以达到50%的效率。


1550nm→775nm

掺铒光纤激光器的倍频也很常见,例如775nm或780nm的产生。对于一个连续波源,通常可以实现0.6%/Wcm的低增益。在高功率

下,在一个长40mm、泵浦功率为30W的晶体中,在780nm处产生11W功率的效率为0.3%/Wcm。


对于纳秒源,在单通脉冲系统中已经证明了高达80%的转换效率。对于飞秒源,使用1mm晶体长度,客户报告在~100fs、100MHz和

几百mW的平均功率下,效率可达40-60%。由于非常宽的温度接受带宽,我们的MSHG1550-0.5-1晶体可以在室温下使用,没有温度

控制器,在1550或1560nm产生SHG。


2.产生差频

PPLN常用于产生中红外的DFG装置,可调谐Ti:S激光器和1550nm激光器,或1064nm光源和可调谐~1550nm激光器。最佳效率需要

两个泵浦光的共聚焦,即晶体长度与共聚焦参数的比值为1。对于连续光系统,效率可以达到0.3-0.4mW/W2cm。


3.光参量振荡(OPO)


PPLN最常见的用途之一是用于光参量振荡器(OPO)。OPO的原理图如上所示。常见的装置使用1064nm泵浦激光器,可以产生比泵浦

光波长长的信号和闲频光。精确的波长由两个因素决定:能量守恒和相位匹配。能量守恒要求一个信号光子和一个闲频光子的能量之和

必须等于一个泵浦光子的能量。因此,无限数量的光子组合是可能的。然而,将有效地发生的组合是满足周期性极化的铌酸锂晶体的准

相匹配的条件。准相位匹配的波长组合,也称为实验波长,可以通过改变PPLN的温度或使用不同的极化周期的PPLN来改变。基于

PPLN的Nd:YAG泵浦OPOs能有效地产生波长在1.3 ~ 5μm之间的可调谐光,甚至能产生较低效率的波长更长的光。PPLN的OPO用脉

冲或连续泵浦激光器泵浦可以产生几瓦的输出功率。


在共聚焦的条件下,泵浦与谐振信号光或闲频光,可以获得最小的振荡阈值,即晶体长度与共聚焦参数的比值为1。典型的单共振连续

波OPO的泵浦阈值约为1-2W。


4.和频的产生

为了实现高效的SFG,理想情况下两个泵浦光共聚焦到PPLN中(即晶体长度与共聚焦参数的比值为1),并且两束光的功率大致相等。

PPLN中的SFG常用于需要对频率进行精确控制的原子或离子的激光冷却。由1051nm和1551nm产生626nm光的效率达到3.5-

2.5%/Wcm。这里,效率η定义:  


其中P是每个波长的功率,l是晶体长度。从1051nm (8.5W)和1551nm (8.3W)的产生7.2W的626nm光的效率已被证明为44%。

在1064nm和1319nm的产生589nm时,转换效率为3.2%/Wcm。


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