Generación de segundo armónico
PPLN puede utilizarse en una configuración de una sola pasada para SHG con el p µm p enfocado en el centro de la longitud del cristal. Para una eficiencia µm óptima, se recomienda la condición de enfoque Boyd-Kleinman. En este caso, el tamaño del punto es tal que la relación entre la longitud del cristal y el parámetro confocal es de 2,84.
La eficiencia óptima de conversión µm que se puede lograr para una interacción SHG también depende de variosctocomo:
- Fuente de onda continua o p µm pulsada
- Potencia de entrada: a alta potencia, puede alcanzar la saturación de ganancia
- Longitud de onda µm /SHG: con baja ganancia, la eficiencia de conversión es mayor para las interacciones que involucran fotones de mayor energía (longitud de onda corta).
1064 nm → 532 nm
Para CW de baja ganancia, la eficiencia de conversión típica es del 2 %/Wcm. Por ejemplo, para 1,5 W a 1064 nm y un cristal de MgO:PPLN de 40 mm de longitud, la salida esperada a 532 nm es de 180 mW. A potencias más altas, Covesion ha alcanzado el 1,5 %/Wcm con una fuente de 10 W, generando 3 W a 532 nm a partir de un cristal de 20 mm de longitud.
En sistemas de onda continua (CW), se han demostrado eficiencias de conversión superiores al 50 % en una configuración intracavitaria [1]. Para fuentes de nanosegundos (~10 kHz, ~50 µJ), se pueden alcanzar típicamente eficiencias del 50 %.
1550 nm → 775 nm
La duplicación de frecuencia de los láseres de fibra dopados con Erbi µm también es común, por ejemplo, para la generación de 775 nm o 780 nm. Para una fuente de onda continua (CW), se puede alcanzar un 0,6 %/Wcm para una ganancia baja. A altas potencias, se ha demostrado una eficiencia del 0,3 %/Wcm para generar 11 W a 780 nm en un cristal de 40 mm de longitud con una potencia de 30 W p µm[2].
Para una fuente de nanosegundos, se ha demostrado una eficiencia de conversión de hasta el 80 % en un sistema pulsado de una sola pasada [3] . Para fuentes de femtosegundos, utilizando un cristal de 1 mm de longitud, los clientes han reportado eficiencias del 40-60 % para potencias promedio de ~100 fs, 100 MHz y varios cientos de mW. Gracias a su amplio ancho de banda de aceptación de temperatura, nuestro cristal MSHG1550-0.5-1 puede utilizarse a temperatura ambiente, sin controlador de temperatura, para SHG a 1550 o 1560 nm.
Generación de frecuencia de diferencia
La PPLN se utiliza a menudo en una configuración DFG para la generación de infrarrojo medio, ya sea con un láser de Ti:S sintonizable y un láser de 1550 nm, o con una fuente de 1064 nm y un láser sintonizable de ~1550 nm. Una eficiencia óptima µm requiere el enfoque confocal de ambos haces p µm p, es decir, la relación entre la longitud del cristal y el parámetro confocal es 1. Para sistemas de onda continua (CW), se pueden alcanzar eficiencias de 0,3-0,4 mW/W2cm.
Oscilador paramétrico óptico
Uno de los usos más comunes de PPLN es en un Oscilador Paramétrico Óptico (OPO). Arriba se muestra un esquema de un OPO. La disposición común utiliza un láser p µm p de 1064 nm y puede producir haces de señal y de reposo en cualquier longitud de onda mayor que la longitud de onda del láser p µm p. Las longitudes de onda exactas están determinadas por doscto: conservación de la energía y coincidencia de fase. La conservación de la energía dicta que la s µm de la energía de un fotón de señal y un fotón de reposo debe ser igual a la energía de un fotón p µm p. Por lo tanto, es posible un número infinito de n µm de combinaciones de fotones generadas. Sin embargo, la combinación que se producirá eficientemente es aquella para la cual la periodicidad de la polarización en el niobato de litio µm crea una condición de coincidencia de fase cuasi. La combinación de longitudes de onda que está coincidente en fase cuasi, y por lo tanto denominada longitud de onda de operación, se altera cambiando la temperatura de PPLN o utilizando PPLN con un período de polarización diferente. Los µm de Nd:YAG basados en PPLN pueden producir luz ajustable eficientemente en longitudes de onda entre 1,3 y 5 μm, e incluso en longitudes de onda más largas, pero con menor eficiencia. El OPO PPLN puede producir potencias de salida de varios vatios y puede ser µm con láseres pulsados o de µm continua.
El umbral de oscilación mínimo µm se puede lograr en condiciones de enfoque confocal para la señal p µm p y resonante o inactiva, es decir, la relación entre la longitud del cristal y el parámetro confocal es 1. El umbral p µm p típico para un OPO CW simplemente resonante es de alrededor de 1-2 W.
Generación de frecuencia S µm
Para lograr una SFG eficiente, lo ideal es que los dos haces p µm p estén enfocados confocalmente en el PPLN (es decir, la relación entre la longitud del cristal y el parámetro confocal es 1) y que ambos haces tengan aproximadamente la misma potencia.
La SFG en PPLN se utiliza a menudo para el enfriamiento láser de átomos o iones, donde se requiere un control muy preciso de las frecuencias. Para la generación de luz de 626 nm a partir de 1051 nm y 1551 nm, se han alcanzado eficiencias de 3,5-2,5 %/Wcm. En este caso, la eficiencia η se define mediante [4, 5] :
Donde P es la potencia en cada longitud de onda y l es la longitud del cristal. Se ha demostrado una eficiencia del 44 % para la generación de 7,2 W de luz de 626 nm a partir de 1051 nm (8,5 W) y 1551 nm (8,3 W) [4].
También se ha informado de una eficiencia de conversión similar de 3,2 %/Wcm para la generación de 589 nm a partir de 1064 nm y 1319 nm[6].
Referencias
1. M. Zhou et al., Laser Physics, vol. 20, núm. 7, págs. 1568-1571 (2010)
2. SS Sané et al., Optics Express, vol. 20, núm. 8, págs. 8915–9, (2012)
3. D. Taverner et al., Optics Letters, vol. 23, núm. 3 págs. 162-164 (1998)
4. H.-Y. Lo et al., Física Aplicada B, doi:10.1007/s00340-013-5605-0, (2013)
5. AC Wilson et al., Física Aplicada B, vol. 105, núm. 4, págs. 741–748, (2011)
6. J. Yue et al., Optics letters, vol. 34, n.º 7, págs. 1093–5, (2009)
