为了充分发挥 PPLN 晶体的性能，您需要考虑四个关键方面
- 晶体长度
- 极化
- 聚焦和光学装置
- 温度和周期
晶体长度
每个晶体都有一个与之相关的p µm p接收带宽，该带宽与晶体长度成反比，因此晶体长度是选择晶体时的一个重要cto。这种接收带宽是由相互作用波之间的群速度失配造成的。.
对于窄带连续波光源，我们较长的晶体长度（20 至 40 毫米）应能提供最佳效率。然而，对于脉冲光源，如果脉冲带宽远大于µm的接收带宽，则较长的晶体反而会产生负面影响。对于纳秒脉冲，我们通常推荐 10 毫米的晶体长度，而最短的晶体长度（0.5 至 1 毫米）则非常适合飞秒脉冲系统。.
对于飞秒脉冲的二次谐波产生（SHG），如果p µm p带宽远大于接收带宽，仍然可以实现较高的转换效率。接收带宽之外的p µm p频率仍然可以通过s µm频率的产生来提高转换效率，本质上是将宽带p µm p压缩成一个相对较窄的SHG脉冲[1]。.
极化
为了获得铌酸µm晶体最高的非线性系数，入射光必须是e偏振光，即偏振方向必须与晶体的偶极矩方向一致。这可以通过使光的偏振轴平行于晶体厚度方向来实现。这适用于所有非线性相互作用，包括I型和II型相互作用，例如用于产生正交偏振光对的纠缠光子系统。.
这种配置被称为 0 型相位匹配 (ee-e)，因为所有相互作用的光束都具有相同的偏振。.
PPLN中也支持I型相位匹配（oo-e）和II型相位匹配（eo-e）方案，例如用于生成预报单光子。请联系Covesion公司讨论您的具体需求。.
聚焦和光学装置
通常，Covesion晶体由多个光栅周期组成，每个光栅周期具有0.5×0.5mm²或1.0×1.0mm²的孔径，长度可达40mm。为了在PPLN中实现高转换效率，应将p µm光束聚焦到光栅上，并使焦点位于晶体长度中心。.
对于使用连续波激光器的二次谐波产生（SHG），Boyd 和 Kleinmann 的理论结果表明，当晶体长度与共焦参数之比为 2.84 时，可以实现最佳的µm效率 [2]。（共焦参数是瑞利范围的两倍）。对于和频产生（SFG）相互作用，这一结论同样适用，其中两个µm光束也应具有相同的瑞利范围。.
对于 DFG 和 OPO，最佳µm效率需要共焦聚焦条件，即瑞利范围是晶体长度的一半。.
这些聚焦条件也适用于脉冲激光器，但由于其峰值功率高，对光斑尺寸的要求不那么严格。（注意晶体损伤阈值，以免聚焦过紧。）
一般来说，选择合适的µm尺寸是使瑞利散射范围为晶体长度一半的良好原则。然后可以逐步减小光斑尺寸，直到获得最大的µm效率。.
温度和周期
PPLN晶体的极化周期取决于所用光的波长。通过改变晶体的温度，可以对准相位匹配波长进行微调。.
Covesion 的现货 PPLN 晶体系列均包含多种不同的极化周期，因此在给定的晶体温度下可以使用不同的波长。我们计算的调谐曲线能够很好地指示相位匹配所需的温度。转换效率的温度依赖性符合 sinc²函数，这描述了晶体的温度接受带宽。晶体越长，接受带宽越窄，灵敏度也越高。
在许多情况下，非线性相互作用的效率对温度变化非常敏感，小于1°C。例如，对于波长为1064nm µm为1064μm的20mm长晶体的二次谐波产生（SHG），其温度接受带宽约为1°C。因此，如果温度与最佳µm匹配温度相差0.5°C，则SHG功率将比最佳µm匹配温度低50%。如果晶体温度能够保持在最佳µm匹配温度的±0.1°C范围内，则SHG功率的稳定性可达2-3%。.
可以通过将晶体加热到比计算温度高 20°C，然后让晶体冷却，同时监测在产生的波长处的输出功率来确定最佳µm温度。.
Covesion PPLN 晶体炉易于集成到光学系统中。它可以与 Covesion 的 OC1 温度控制器配合使用，将晶体温度控制在 ±0.01°C 以内，从而提供高度稳定的输出功率。.
参考
1. K. Moutzouris 等， 《光学快报》 ，第 31 卷，第 8 期，第 1148–50 页，（2006 年）
2. G. Boyd 和 D. Kleinman， 《应用物理学杂志》 ，第 39 卷，第 8 期，第 3597 页，（1968 年）
