Über 3,8 W, 3,4 µm Pikosekunden-Mittel-Infrarot-Parametrische Konversion basierend auf einem vereinfachten Eins-zu-Viele-Schema

Junqing Zhao, Yewang Chen, Deqin Ouyang, Minqiu Liu, Chunbo Li, Xu Wu, Xianwei Xiong, Liqiang Mo, Meng Wang, Xing Liu, Qitao Lv und Shuangchen Ruan

Abstrakt

In diesem Artikel demonstrieren wir ein vereinfachtes Eins-zu-Viele-Verfahren zur effizienten parametrischen Konversion im mittleren Infrarotbereich (MIR). Dieses Verfahren basiert auf einem kontinuierlichen (CW) Master-Oszillator-Leistungsverstärker (MOPA) im Einzelmodenbetrieb als Signalquelle und einem gepulsten MOPA-Fasersystem im Pikosekundenbereich mit mehreren longitudinalen Moden als µm p-Quelle. Signal- und µm p-Strahl werden kombiniert und zur parametrischen Konversion in ein 50 mm langes Stück eines mit 5 % MgO dotierten PPLN-Kristalls eingekoppelt. Eine mittlere Leistung von bis zu ∼3,82 W bei einer zentralen Leerlaufwellenlänge von ∼3,4 µm wird erreicht, wenn die eingekoppelte Leistung des µm -p-Strahls ∼41,73 W und die des Signalstrahls ∼11,45 W beträgt. Oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts zeigt die abgegebene Leerlaufleistung einen Roll-over-Effekt in Bezug auf die Signalleistung und einen sättigungsähnlichen Effekt in Bezug auf die p µm p-Leistung. Folglich wird die höchste Konversionseffizienz bei einem solchen Schwellenwert der p µm p-Leistung beobachtet. Unseres Wissens stellt unser Ergebnis die höchste durchschnittliche Leistung dar, die jemals von einer parametrischen Einzelpass-Konversionsquelle mit einer Leerlaufwellenlänge von >3 µm bei Ansteuerung mit einem CW-Signal erzielt wurde. Darüber hinaus kann unser vorgeschlagenes Verfahren den Entwurf parametrischer Konversionssysteme erheblich vereinfachen und gleichzeitig deren Robustheit in Anwendungen erhöhen. Dies ist auf zwei Hauptaspekte zurückzuführen. Erstens kann die Eins-zu-Viele-Eigenschaft des Verfahrens die Wellenlängenempfindlichkeit bei der Realisierung der Quasi-Phasenanpassung deutlich reduzieren. Zweitens ist für einen moderaten Leistungsbedarf nicht immer eine synchronisierte gepulste Signalquelle mit hoher Spitzenleistung erforderlich; eine CW-Quelle kann eine Alternative darstellen, wodurch das System von komplexer Zeitsynchronisation und dem damit verbundenen Zeitjitter befreit wird.