二次谐波产生
PPLN 可用于单程配置的二次谐波产生 (SHG)，其中 p µm光斑聚焦于晶体长度的中心。为了获得最佳的µm效率，应达到 Boyd-Kleinman 聚焦条件。在该条件下，光斑尺寸应满足晶体长度与共焦参数之比为 2.84。.
二次谐波产生相互作用所能达到的最佳µm转换效率还取决于以下几个cto：
- 连续波或脉冲 p µm p 源
- 输入功率：在高功率下，可能会达到增益饱和。
- P µm p/SHG 波长：在低增益下，涉及高能光子（短波长）的相互作用的转换效率更高。.
1064纳米 → 532纳米
对于低增益连续波，典型的转换效率为 2%/Wcm。例如，对于 1064nm 波长、1.5W 的光源和 40mm 长的 MgO:PPLN 晶体，预期 532nm 波长的输出功率为 180mW。在高功率下，Covesion 公司使用 10W 光源实现了 1.5%/Wcm 的转换效率，从 20mm 长的晶体中产生了 3W 的 532nm 波长输出。.
在连续波系统中，腔内装置已证明转换效率超过 50% [1]。对于纳秒源（~10KHz，~50uJ），通常可以实现 50% 的效率。
1550nm → 775nm
掺铒µm光纤激光器的倍频也很常见，例如用于产生 775nm 或 780nm 波长的光。对于连续波光源，低增益下通常可以实现 0.6%/Wcm 的效率。在高功率下，已证实使用 30Wp µm功率的 40mm 长晶体，在 780nm 波长下产生 11W 光时，效率可达 0.3%/Wcm。[2].
对于纳秒级光源，单程脉冲系统已实现高达 80% 的转换效率[3] 。对于飞秒级光源，使用 1mm 晶体长度，客户报告的转换效率在 100fs 脉冲宽度、100MHz 频率和数百 mW 平均功率下可达 40-60%。由于其极宽的温度接受带宽，我们的 MSHG1550-0.5-1 晶体可在室温下使用，无需温度控制器，即可用于 1550nm 或 1560nm 波长的二次谐波产生。
差频产生
PPLN常用于DFG系统中，用于产生中红外光，可与可调谐钛蓝宝石激光器和1550nm激光器配合使用，也可与1064nm光源和可调谐~1550nm激光器配合使用。要获得最佳的µm效率，需要将两束µm光束共焦聚焦，即晶体长度与共焦参数之比为1。对于连续波系统，可实现0.3-0.4mW/W²cm²的效率。.
光参量振荡器
PPLN最常见的用途之一是在光参量振荡器（OPO）中。OPO的示意图如上图所示。常见的配置使用1064nm的p µm激光器，可以产生波长长于p µm激光器波长的任何信号光和闲置光。具体的波长由两个cto决定：能量守恒和相位匹配。能量µm表明，信号光子和闲置光子的能量之和必须等于ap µm光子的能量。因此，可以产生无限多种n µm的光子组合。然而，能够高效产生的组合是使铌酸µm极化周期达到准相位匹配状态的组合。准相位匹配的波长组合，也就是工作波长，可以通过改变PPLN的温度或使用不同极化周期的PPLN来改变。基于PPLN的Nd:YAG p µm光参量振荡器（OPO）能够高效地产生波长在1.3至5μm之间的可调谐光，甚至可以产生波长更长的光，但效率较低。PPLN OPO可以产生数瓦的输出功率，并且可以与脉冲或连续波（CW）p µm激光器进行p µm调制。.
在共焦聚焦条件下，对于 p µm p 和谐振信号或闲频光，可以实现最小µm振荡阈值，即晶体长度与共焦参数之比为 1。单谐振 CW OPO 的典型 p µm p 阈值约为 1-2W。.
S µm频率生成
为了实现高效的 SFG，理想情况下，您希望两个 p µm p 光束共焦聚焦到 PPLN 中（即晶体长度与共焦参数之比为 1），并且两个光束的功率大致相等。.
PPLN中的SFG常用于原子或离子的激光冷却，这需要对频率进行非常精确的控制。利用1051nm和1551nm波长产生626nm光，已实现了3.5-2.5%/Wcm的效率。此处，效率η[4, 5]定义：
其中 P 是各波长处的功率， l是晶体长度。已证明，利用 1051nm (8.5W) 和 1551nm (8.3W) 产生 7.2W 626nm 光的效率为 44% [4]。
据报道，利用 1064nm 和 1319nm 波长的光生成 589nm 波长的光，转换效率也达到了类似的 3.2%/Wcm。[6].
参考
1. M.Zhou 等，激光物理，卷。 20、没有。 7，第 1568-1571 页 (2010)
2. SS Sané 等人，Optics Express，卷。 20、没有。 8，第 8915–9 页，(2012)
3. D. Taverner 等人，光学快报，卷。 23、没有。 3 页 162-164 (1998)
4. H.-Y。 Lo 等人，应用物理学 B，doi:10.1007/s00340-013-5605-0，(2013)
5。AC Wilson 等人，应用物理学 B，卷。 105，没有。 4，第 741–748 页，（2011 年）
6. J. Yue 等人，《光学快报》，第 34 卷，第 7 期，第 1093–5 页，（2009 年）
