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Covesion 的 MSFG 晶体系列最常用于量子µm光学系统,在这些系统中,需要窄线宽激光器来激发特定的原子跃迁,从而操控和冷却原子和离子。通过使用高功率光纤 p µm p 激光器在 MgO:PPLN 中产生 s µm频率,可以轻松实现瓦级功率的冷却激光器。.

例如,MSFG626 可用于冷却来自两个µm分别为 1051nm 和 1550nm 的 p 型激光器的铍离子,这两个激光器产生的光束在 MSFG626 中合束,生成 626nm 的光束。该输出光束随后可通过 BBO 晶体进行倍频,得到波长为 313nm 的 9Be+ 离子跃迁光µm 1,2] 。类似地,我们的 MSHG637 已被用于演示将波长分别为 1560nm 和 1077nm 的铯原子冷却µm637nm,然后将其倍频得到原子跃迁光[3] 。我们全系列的 MSFG 晶体如下所示。

部分# P µm ps (nm) 输出(nm)) 光栅周期(μm) 长度(毫米)
MSFG5781030nm +
1280-1365nm
570-587纳米8.70, 8.80, 8.90, 9.00, 9.101, 3, 10, 20, 40
MSFG6121550nm +
1000-1025nm
608-617纳米10.40, 10.55, 10.70, 10.85, 11.001, 3, 10, 20, 40
MSFG6261051nm +
1550-1560nm
618-628纳米11.12, 11.17, 11.221, 3, 10, 20, 40
MSFG6371070nm +
1520-1590nm
628-640纳米11.60, 11.65, 11.70, 11.75, 11.801, 3, 10, 20, 40
MSFG6471550nm +
1085-1160nm
638-663纳米12.10, 12.30, 12.50, 12.70, 12.901, 3, 10, 20, 40

为了实现高效的SFG,理想情况下,需要将两束p µm光束共焦聚焦到PPLN晶体上(即晶体长度与共焦参数之比为1),并且两束光束的功率大致相等。需要注意的是,对于高功率光束,建议采用较松散的聚焦方式,以避免反向转换或晶体损坏。.

利用 1051nm 和 1551nm 波长的光产生 626nm 波长的光,已实现了 3.5-2.5%/Wcm² 的效率[1,2] 。此处,效率 η 定义为:

其中 P 为各波长处的功率,l 为晶体长度。Lo 等人证明了利用 1051nm (8.5W) 和 1551nm (8.3W) 波长的光产生 7.2W 626nm 光的效率为 44% [1] µm 。更多示例和技术细节请参见下表中部分精选文献。

部件号:
非线性过程
晶体条件S µm mary参考
MSFG626-0.5-40:
1051nm + 1550nm → 626nm 连续波
10.90 µm ,长度 40mm,未掺杂 PPLN,196.5C
1051nm,光斑尺寸 40 µm (1/e2 半径)
1550nm,光斑尺寸 µm
铍离子冷却,
626nm波长输出功率2W,
总近红外功率8.5W
,转换效率24%;2.7%/W/cm²
Wilson 等人,《应用物理 B》,
第 105 卷,第 4 期,第 741-748 页,2011 年。 [链接]
MSFG626-0.5-40:
1051 nm + 1550 nm → 626 nm,连续波
长40毫米,厚0.5毫米,
周期10.95微米,温度193.6摄氏度
铍离子冷却
P µm p:1051 和 1550nm 波长下功率为 5W;
SFG:626nm 波长下功率为 1.8W
Schwarz 等人,《科学仪器评论µm ,
第 83 卷,第 8 期,第 83115 页,2012 年。 [链接]
MSFG626-0.5-40:
1050.98 nm + 1551.44 nm -> 626.54 nm 连续波
长 40 毫米,厚 0.5 毫米,180 摄氏度,
58 ± 5µm(1/e2 半径)
铍离子冷却,
626nm波长输出功率7.2W,
1051nm波长输入功率8.5W,1550nm波长输入功率8.3W,损耗因子
2.5-3.5%/W/cm²
Lo 等人,《应用物理 B:激光与光学》,
第 114 卷,第 1-2 期,第 17-25 页,2014 年。 [链接]
MSFG637-0.5-40:
1560.5 nm + 1076.9→ 637.2 nm,连续波
长 40 毫米,厚 0.5 毫米,周期µm
43 微米 (1560 纳米) 和 30 微米 (1077 纳米)
铯原子冷却
P µm p:1560.5 nm 波长时功率为 14 W,1076.9 nm 波长时功率为 9 W;
SFG 输出:637.2 nm 波长时功率为 8.75 W,效率为 38%。
Wang 等人,《光学通讯》,
第 370 卷,第 150-155 页,2016 年。 [链接]
MSFG647-0.5-40:
1085.5 nm + 1557.3 nm → 639.6 nm,连续波
长 40 毫米,厚 0.5 毫米,周期 12.10µm,90°C
56 微米 (1085.5 纳米) 和 63 微米 (1557.3 纳米)
氦原子冷却
P µm p:1557.3 nm 波长下功率为 8W,1085.5 nm 波长下功率为 10W;
SFG 输出:639.6 nm 波长下功率为 6W,效率为 33%。
Rengelink 等人,《应用物理 B》,
第 122 卷,第 5 期,第 122 页,2016 年。 [链接]

参考

  1. H.-Y. Lo 等人,《应用物理 B》,doi:10.1007/s00340-013-5605-0,(2013)
  2. AC Wilson 等人,《应用物理 B》,第 105 卷,第 4 期,第 741-748 页,(2011 年)
  3. J. Wang 等人,《光学通讯》,第 370 卷,第 150-155 页,(2016 年)

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