Una de las aplicaciones más comunes de nuestros cristales es la generación de pulsos de femtosegundos en torno a 780 nm, que también pueden utilizarse como una alternativa compacta y de bajo coste al láser Ti:Zafiro.
Esto se logra típicamente duplicando la frecuencia de una fuente de fibra de Er₃₄ de 1560 nm de alta potencia utilizando un cristal de MgO:PPLN de 1 mm de longitud (MSHG1550-0.5-xx) a temperatura ambiente (sin necesidad de horno para cristales PPLN). Esta fuente puede emplearse en sistemas de microscopía para la obtención de imágenes de células vivas o en espectroscopía de dominio temporal de terahercios, donde se pueden identificar huellas químicas para aplicaciones de seguridad nacional.
La longitud del cristal es unctoimportante al elegir un cristal para la duplicación de frecuencia del láser de femtosegundos debido al ancho de banda de aceptación del dispositivo. El cristal debe ser lo suficientemente largo para lograr una buena superposición temporal de los pulsos y, a la vez, lo suficientemente corto para adaptarse al ancho de banda. El MSHG1550-0.5-xx está disponible en longitudes tan cortas como 0,3 mm para duraciones de pulso de <30-100 fs, pero generalmente, para duraciones de pulso de 100-200 fs, se recomienda un cristal de 1 mm de longitud.
Para pulsos láser de femtosegundos con duplicación de frecuencia, si el ancho de banda p µm p es significativamente mayor que el ancho de banda de aceptación, aún es posible lograr una alta eficiencia de conversión. Las frecuencias p µm p fuera del ancho de banda de aceptación pueden contribuir a la eficiencia de conversión mediante la generación de frecuencias s µm , lo que esencialmente reduce el ancho de banda p µm p en un pulso SHG de banda relativamente más estrecha [1].
Utilizando una longitud de cristal de 1 mm y tamaños de punto focal de 5-10 μm (radio 1/e²), los clientes han reportado eficiencias del 40-60 % para potencias promedio de ~100 fs, 100 MHz y 100-200 mW. Gracias al amplio ancho de banda de aceptación de temperatura, se pueden utilizar cristales de <1 mm de longitud a temperatura ambiente, sin controlador de temperatura, para SHG a 1550 o 1560 nm.
Huang et al. han informado sobre un sistema de microscopía multifotónica basado en MgO:PPLN con una eficiencia de conversión de SHG del 40 % en las siguientes condiciones [4]:
- Cristal de MgO:PPLN: 1 mm de largo, 0,5 mm de espesor (MSHG1550-0.5-1)
- Lente asférica, f = 7,5 mm
- P µm p: 1,58 µm , 250 fs, 67 MHz, 200 mW
- Salida SHG: 786 nm, 150 fs, 80 mW
La tabla a continuación muestra las longitudes disponibles para el MSHG1550-0.5-xx y las longitudes recomendadas según la duración del pulso de entrada y el ancho de banda de aceptación de p µm . El ancho de banda de aceptación de temperatura de la longitud del cristal indica que los cristales de longitud inferior a 1 mm no necesitan estabilización térmica en un horno de cristal PPLN. El ancho de banda máximo de SHG µm es el ancho de banda máximo en µm esperado del cristal debido a su longitud.
| Longitud (mm) | P µm p ancho de banda de aceptación (nm) | Ancho de banda de aceptación de temperatura (C) | Ancho de banda máximo de SHG µm (nm) | Duración del pulso de entrada |
| 0.3 | 40 | 265 | 20 | <30 – 100 fs[2] |
| 0.5 | 24 | 170 | 12 | 50 – 100 fs |
| 1 | 12 | 90 | 6.0 | 100 – 200 fs |
| 3 | 4.0 | 30 | 2.0 | 200 – 500 fs |
| 5 | 2.4 | 20 | 1.2 | 0,5 – 2 ps |
| 10 | 1.2 | 10 | 0.6 | 1 – 3 ps[3] |
Referencias
- K. Moutzouris et al., Optics letters, vol. 31, n.º 8, págs. 1148–50, (2006)
- CW Freudiger et al., Nature Photonics 8, 153-159 (2014)
- C. Peuntinger y col., Phys. Rev. Lett. 113, 060502
- L. Huang et al., Biomed. Opt. Express, vol. 7, n.º 5, pág. 1948, (2016)
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