Periodisch gepoltes µm (PPLN) ist ein nichtlineares optisches Material, das häufig für effiziente Frequenzumwandlungen wie die Frequenzverdopplung (SHG), die µm Frequenzerzeugung (SFG), die Differenzfrequenzerzeugung (DFG) und die optische parametrische Oszillation (OPO) eingesetzt wird. Der Schlüssel zur Funktionalität von PPLN liegt in der Quasi-Phasenanpassung (QPM), die durch periodische Polung der ferroelektrischen Domänen im µm Kristall (LiNbO₃) erreicht wird.
Das von Covesion entwickelte Polungsverfahren ermöglicht die Herstellung hochwertiger, periodisch gepolter Gitterroste mit einer breiten Palette an Designs.
Dieser Leitfaden bietet einen Überblick über PPLN-Kristallgitterdesigns und deren Eignung für verschiedene Anwendungen.
Quasi-Phasenanpassung (QPM)
QPM kompensiert Phasenfehlanpassungen in nichtlinearen Wechselwirkungen durch periodische Invertierung des nichtlinearen Koeffizienten d 33 innerhalb des PPLN-Kristalls. Die Phasenanpassungsbedingung ist gegeben durch [1] :
Wo:
- k p , k s , k i sind die Wellenvektoren cto p µm p-, Signal- und Idlerwellen,
- ⋀ ist die Polungsperiode,
- ∆k ist die Phasenfehlanpassung.
Die korrekte Wahl der Polungsperiode gewährleistet eine effiziente Energieübertragung im gewünschten Frequenzumwandlungsprozess. Die erforderliche Polungsperiode variiert mit Temperatur, Wellenlänge und Materialdispersion, was eine präzise Steuerung der Gitterherstellung notwendig macht.
Arten von Gitterrostkonstruktionen
Covesion ist in der Lage, eine breite Palette von Gitterrostdesigns herzustellen. Diese sind als Standardlösungen und kundenspezifische Anfertigungen erhältlich.
Einperiodengitter
Eine einzelne periodische Struktur, die zur Schmalbandphasenanpassung verwendet wird und typischerweise für eine bestimmte Wellenlänge und Temperatur optimiert ist.
Mehrperiodengitter
Integration mehrerer einperiodiger Gitterstrukturen innerhalb desselben Kristalls, wodurch Phasenanpassung über einen weiten Wellenlängenbereich ermöglicht wird
Gechirpte und aperiodische Gitter
Eine kontinuierlich variable Polungsperiode, die für Breitband-Phasenanpassung und Pulskompressionsanwendungen entwickelt wurde. Die Auslegung kann linear oder aperiodisch sein, um die Konversion über mehrere Wellenlängen zu optimieren und das Ausgangsspektrum µm präzise zu steuern.
Fächergitter
Eine räumlich variable Polungsperiode ermöglicht die Phasenanpassung über einen Wellenlängenbereich durch Verschiebung des Strahls über die Kristallbreite. Dadurch lässt sich der Kristall bei konstanter Temperatur wellenlängenmäßig abstimmen. Dieses Verfahren wird häufig in OPO-Systemen zur abstimmbaren Erzeugung von Mittel-Infrarotlicht durch eine Kombination aus Temperatur- und räumlicher Abstimmung eingesetzt.
S µm Mary
Das Design von PPLN-Kristallgittern ermöglicht eine effiziente Frequenzumwandlung durch Quasi-Phasenanpassung. Durch die sorgfältige Auswahl und Optimierung von Polungsperiode, Struktur und Fertigungstechniken lassen sich PPLN-Gitter für ein breites Spektrum optischer Anwendungen maßschneidern, die das gesamte Transmissionsfenster von µm im Mikrometerbereich von 390 nm bis 6 µm abdecken. Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen zu unseren Standard- und kundenspezifischen Kristalldesigns.
Referenzen
- JA Armstrong, „Wechselwirkungen zwischen Lichtwellen in einem nichtlinearen Dielektrikum“, Phys. Rev. 127 (6), 1918 (1962)
