Para aprovechar al máximo nuestros cristales PPLN, hay cuatro aspectos clave que debes tener en cuenta:
- Longitud del cristal
- Polarización
- Enfoque y disposición óptica
- Temperatura y periodo
Longitud del cristal
Cada cristal tiene asociado un ancho de banda de aceptación de p µm p que es inversamente proporcional a su longitud, por lo que la longitud del cristal es unctoimportante al elegir un cristal. Este ancho de banda de aceptación se debe al desajuste de velocidad de grupo entre las ondas que interactúan.
Para fuentes de onda continua de banda estrecha, nuestras longitudes de cristal más largas, de 20 a 40 mm, deberían ofrecer la mejor eficiencia. Sin embargo, para fuentes pulsadas, un cristal largo puede tener un efecto negativo si el ancho de banda p µm p es mucho mayor que el ancho de banda de aceptación del cristal. Para pulsos de nanosegundos, normalmente recomendamos longitudes de 10 mm, y nuestras longitudes más cortas, de 0,5 a 1 mm, son ideales para sistemas de pulsos de femtosegundos.
Para la SHG de pulsos de femtosegundos, 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 la banda ancha p µm p a un pulso SHG de banda relativamente más estrecha [1].
Polarización
Para obtener el coeficiente no lineal más alto del niobato de litio ( µm , la luz de entrada debe estar e-polarizada, es decir, la polarización debe estar alineada con el momento dipolar del cristal. Esto se logra alineando el eje de polarización de la luz paralelamente al espesor del cristal. Esto aplica a todas las interacciones no lineales, ya sean de tipo I o II, por ejemplo, para sistemas de fotones entrelazados para la generación de pares polarizados ortogonalmente.
Esta configuración se conoce como adaptación de fase tipo 0 (ee-e), ya que todos los haces que interactúan tienen la misma polarización.
Los esquemas de adaptación de fase tipo I (oo-e) y tipo II (eo-e) también son posibles en PPLN, por ejemplo, para la generación de fotones individuales anunciados. Póngase en contacto con Covesion para hablar sobre sus necesidades.
Enfoque y disposición óptica
Normalmente, los cristales Covesion constan de varios periodos de rejilla, cada uno con una apertura de 0,5 × 0,5 mm² o 1,0 × 1,0 mm² y una longitud de hasta 40 mm. Para lograr una alta eficiencia de conversión en PPLN, el haz p de p µm debe enfocarse en una rejilla con el foco centrado en la longitud del cristal.
Para SHG con láseres de onda continua (CW), un resultado teórico de Boyd y Kleinmann muestra que se puede lograr una eficiencia óptima µm cuando la relación entre la longitud del cristal y el parámetro confocal es de 2,84 [2]. (El parámetro confocal es el doble del rango de Rayleigh). Esto también se aplica a las interacciones SFG, donde los dos haces p µm p también deben tener el mismo rango de Rayleigh.
Para DFG y OPO, la eficiencia óptima µm requiere una condición de enfoque confocal, es decir, que el rango de Rayleigh sea la mitad de la longitud del cristal.
Estas condiciones de enfoque también se aplican a los láseres pulsados, pero debido a las altas potencias de pico, los requisitos de tamaño de punto son menos sensibles. (Tenga en cuenta el umbral de daño del cristal para no enfocar con demasiada precisión)
En general, una buena regla para el µm b es que el tamaño del punto debe elegirse de manera que el rango de Rayleigh sea la mitad de la longitud del cristal. Posteriormente, el tamaño del punto puede reducirse gradualmente hasta obtener la máxima eficiencia µm .
Temperatura y periodo
El período de polarización de un cristal PPLN está determinado por las longitudes de onda de la luz utilizadas. La longitud de onda de cuasi-adaptación de fase puede ajustarse ligeramente variando la temperatura del cristal.
La gama de cristales PPLN listos para usar de Covesion incluye múltiples períodos de polarización, lo que permite utilizar distintas longitudes de onda a una temperatura de cristal determinada. Nuestras curvas de ajuste calculadas ofrecen una buena indicación de la temperatura requerida para la adaptación de fase. La dependencia de la temperatura de la eficiencia de conversión sigue una función sinc 2 , que describe el ancho de banda de aceptación de la temperatura del cristal. Cuanto más largo sea el cristal, más estrecho y sensible será el ancho de banda de aceptación.
En muchos casos, la eficiencia de la interacción no lineal es muy sensible a <1 °C. Por ejemplo, para un SHG con una p µm de 1064 nm en un cristal de 20 mm de longitud, el ancho de banda de aceptación de temperatura es de ~1 °C. Por lo tanto, si la temperatura difiere 0,5 °C de la temperatura óptima de coincidencia de fase µm , la potencia del SHG es un 50 % inferior a la óptima µm . Si la temperatura del cristal se mantiene en la temperatura óptima de coincidencia de fase en µm con una tolerancia de +/- 0,1 °C, la potencia del SHG se estabiliza con una tolerancia del 2-3 %.
La temperatura óptima µm se puede determinar calentando el cristal a 20 °C más que la temperatura calculada y luego permitiendo que el cristal se enfríe mientras se monitorea la potencia de salida en la longitud de onda generada.
El horno Covesion PPLN es fácil de integrar en una configuración óptica. Se puede combinar con el controlador de temperatura OC1 de Covesion para mantener la temperatura del cristal con una precisión de ±0,01 °C, lo que proporciona una potencia de salida muy estable.
Referencias
1. K. Moutzouris et al., Optics letters , vol. 31, n.º 8, págs. 1148–50, (2006)
2. G. Boyd y D. Kleinman, Journal of Applied Physics , vol. 39, n.º 8, pág. 3597, (1968)
