Zweite harmonische Generation
PPLN kann in einer einzelnen Passkonfiguration für SHG verwendet werden, wobei das p µm p, der in der Mitte der Kristalllänge fokussiert ist. Für die µm Effizienz für die optimale Effizienz des Boyd-Kleinman-Fokussierungszustands. Hier ist die Spotgröße so, dass das Verhältnis der Kristalllänge zum konfokalen Parameter 2,84 beträgt.
Die optimale µm -Umwandlungseffizienz, die für eine SHG -Wechselwirkung erreicht werden kann, hängt auch von mehrerencto-Rs ab, wie z. B.:
- CW oder gepulste p µm p Quelle
- Eingangsleistung: Bei hoher Leistung kann eine Verstärkungssättigung erreicht werden
- P µm P/SHG -Wellenlänge: Bei geringer Verstärkung ist die Umwandlungseffizienz bei Wechselwirkungen mit höheren Energiephotonen (kurze Wellenlänge) höher.
1064 nm → 532 nm
Für CW mit geringer Verstärkung beträgt der typische Umwandlungswirkungsgrad 2 %/Wcm. Beispielsweise beträgt die erwartete 532-nm-Leistung für 1,5 W bei 1064 nm und einen 40 mm langen MgO:PPLN-Kristall 180 mW. Bei höheren Leistungen hat Covesion mit einer 10-W-Quelle 1,5 %/Wcm erreicht und aus einem 20 mm langen Kristall 3 W bei 532 nm erzeugt.
In CW-Systemen wurden Umwandlungswirkungsgrade von über 50 % in einer Intracavity-Anordnung nachgewiesen [1]. Für Nanosekundenquellen (~10 KHz, ~50 uJ) können typischerweise Wirkungsgrade von 50 % erreicht werden.
1550 nm → 775 nm
Die Frequenzverdoppelung von Erbi µm dotierten Faserlasern ist ebenfalls häufig, beispielsweise für 775 nm oder 780 nm Generierung. Für eine CW -Quelle können Sie in der Regel 0,6%/WCM für niedrige Gewinn erzielen. Bei hohen Leistungen wurde eine Effizienz von 0,3%/WCM für die Erzeugung von 11 W bei 780 nm in einem 40 -mm -langen Kristall mit 30 W P µm p nachgewiesen[2].
Für eine Nanosekundenquelle wurde eine Umwandlungseffizienz von bis zu 80 % in einem gepulsten System mit einem einzigen Durchgang nachgewiesen [3] . Für Femtosekundenquellen mit einer Kristalllänge von 1 mm haben Kunden Wirkungsgrade von 40–60 % für ~100 fs, 100 MHz und mehrere hundert mW Durchschnittsleistungen gemeldet. Aufgrund der sehr großen Temperaturakzeptanzbandbreite kann unser MSHG1550-0.5-1-Kristall bei Raumtemperatur und ohne Temperaturregler für SHG bei 1550 oder 1560 nm verwendet werden.
Differenzfrequenzerzeugung
PPLN wird häufig in einem DFG-Setup für die mittlere IR-Generation verwendet, entweder mit einem stimmbaren Ti: S-Laser und einem 1550 nm-Laser oder einer 1064-nm-Quelle und einem abgestimmten ~ 1550 nm Laser. Die optimale µm erfordert eine konfokale Fokussierung beider P µm P-Strahlen, dh das Verhältnis der Kristalllänge zum konfokalen Parameter 1. Für CW-Systeme können Effizienz von 0,3 bis 0,4 MW/W2CM erreicht werden.
Optischer parametrischer Oszillator
Eine der häufigsten Verwendungen von PPLN ist in einem optischen parametrischen Oszillator (OPO). Ein Schema eines OPO ist oben gezeigt. Die gemeinsame Anordnung verwendet einen 1064nm p µm P -Laser und kann bei jeder Wellenlänge, die länger als die p µm p -Laserwellenlänge ist, Signal- und Idlerstrahlen erzeugen. Die genauen Wellenlängen werden durch zwei Facto-RS bestimmt: Energieeinsparung und Phasenanpassung. Die Energieeinsparung schreibt vor, dass das S µm der Energie eines Signalphotons und eines Müßesphotons der Energie des AP µm p -Photons gleich sein muss. Daher ist ein unendliches N µm Ber von erzeugten Photonenkombinationen möglich. Die Kombination, die effizient erzeugt wird, ist jedoch diejenige, für die die Periodizität des Polings im Lithi µm Niobat eine quasi-phase-Matched-Bedingung erzeugt. Die Kombination von Quasi-Phase-Wellenlängen, die übereinstimmt und daher als Operationswellenlänge bezeichnet wird, wird durch Ändern der PPLN-Temperatur oder durch Verwendung von PPLN mit einer anderen Polenperiode verändert. ND: YAG P µm PED -OPOS basierend auf PPLN kann bei Wellenlängen zwischen 1,3 und 5 μm effizient einstellbares Licht erzeugen und sogar Licht bei längeren Wellenlängen erzeugen, jedoch mit niedrigerer Effizienz. Das PPLN OPO kann Ausgangsleistungen von mehreren Watt erzeugen und mit gepulstem oder cw -p µm -P -Lasern p µm pediert werden.
Die minimale µm Oszillationsschwelle kann unter konfokalen Fokussierungsbedingungen für das p µm p und Resonanzsignal oder Idler erreicht werden, dh das Verhältnis der Kristalllänge zu dem konfokalen Parameter beträgt 1. Der typische P µm P-Schwellenwert für einen einzigartigen CW OPO liegt bei 1-2W.
S µm Frequenzerzeugung
Um effizientes SFG zu erreichen, möchten Sie idealerweise, dass die beiden P µm -P -Strahlen konfoklisch in das PPLN fokussiert werden (dh Verhältnis der Kristalllänge zum konfokalen Parameter 1) und beide Strahlen ungefähr gleichwertig sind.
SFG in PPLN wird häufig zur Laserkühlung von Atomen oder Ionen verwendet, wo eine sehr genaue Kontrolle der Frequenzen erforderlich ist. Für die Erzeugung von 626-nm-Licht aus 1051 nm und 1551 nm wurden Wirkungsgrade von 3,5–2,5 %/Wcm erreicht. Hier ist der Wirkungsgrad η definiert durch [4, 5] :
Dabei ist P die Leistung bei jeder Wellenlänge und l die Kristalllänge. Für die Erzeugung von 7,2 W 626-nm-Licht aus 1051 nm (8,5 W) und 1551 nm (8,3 W) wurde ein Wirkungsgrad von 44 % nachgewiesen [4].
Eine ähnliche Umwandlungseffizienz von 3,2 %/Wcm wurde auch für die 589-nm-Generierung aus 1064 nm und 1319 nm berichtet[6].
Referenzen
1. M. Zhou et al., Laser Physics, vol. 20, nein. 7, S. 1568-1571 (2010)
2. SS Sané et al., Optics Express, vol. 20, nein. 8, S. 8915–9, (2012)
3. D. Taverner et al., Optics Letters, vol. 23, nein. 3 S. 162-164 (1998)
4. H.-Y. Lo et al., Applied Physics B, doi:10.1007/s00340-013-5605-0, (2013)
5. AC Wilson et al., Applied Physics B, vol. 105, nein. 4, S. 741–748, (2011)
6. J. Yue et al., Optics Letters, vol. 34, Nr. 7, S. 1093–5, (2009)
