二阶非线性
LITHI µm尼obate的二阶非线性极化可以写为
2-D矩阵描述了非敏感性张量χ（2）。对于5％Mgo掺杂Lithi µm Niobate（MGO：LN），在1064nm，d31 = 4.4pm/v，d33 = 25pm/v[1].
最高非线性系数为d33=25pm/V，对应于平行于z轴的相互作用，即0型相位匹配。换句话说，所有交互波都必须是e偏振的，才能达到最高的转换效率。我们所有的晶体均设计用于获取此 d33 系数。对于周期性极化的 MgO:LN，有效非线性系数 deff 通常为 14pm/V。
注： Covesion 可以提供用于 I 型或 II 型相互作用的定制晶体，例如用于生成正交偏振对的纠缠光子系统。
折射率
温度相关的折射率由 Sellmeier 方程描述：
其中温度相关参数f定义为，
其中 T 是温度（°C）
Sellmeier系数为光谐振器，也称为光参量振荡器（OPO），可以显着提高效率。
| 塞尔迈尔系数 | 5% 氧化镁:液氮 [2] | 未掺杂的液氮 [3] |
|---|---|---|
| a1 | 5.756 | 5.35583 |
| a2 | 0.0983 | 0.100473 |
| a3 | 0.2020 | 0.20692 |
| a4 | 189.32 | 100 |
| a5 | 12.52 | 11.34927 |
| a6 | 1.32E-02 | 1.5334E-02 |
| b1 | 2.860E-06 | 4.629E-07 |
| b2 | 4.700E-08 | 3.862E-08 |
| b3 | 6.113E-08 | -8.9E-09 |
| b4 | 1.516E-04 | 2.657E-05 |
使用 Sellmeier 方程中的这些参数，您可以计算折射率随波长和温度的变化。下表提供了一些示例。
| 温度 | 532nm | 780nm | 1064nm | 1550nm | 3500nm |
|---|---|---|---|---|---|
| 30℃ | 2.2260 | 2.1715 | 2.1496 | 2.1320 | 2.0732 |
| 100℃ | 2.2485 | 2.1929 | 2.1708 | 2.1530 | 2.0938 |
| 150℃ | 2.2673 | 2.2108 | 2.1884 | 2.1705 | 2.1110 |
PPLN 具有高折射率，导致每个未镀膜表面的菲涅耳损失约为 14%。为了提高晶体的传输率，晶体的输入和输出面均镀有增透膜，从而将每个表面的反射率降低至 1% 以下。
传播
MGO：LN和LN具有非常相似的传输曲线，并且在400-4000nm的高度透明。只要可以克服损失，就可以使用PPLN的材料吸收在400nm以下且高于4000nm的高于4000nm 例如， [4]中已证明了 µm ，尽管更常见的是，基于PPLN的OPO通常运行高达4.5-5 µm 。同样，对于紫外线区域，阶证明了 [5]和370nm [6]：PPLN。
Schwesyg 等人的工作。分析了 MgO:LN 在 300 至 2950 nm 之间的吸收损失[7] 。他们的数据（如下所示）提供了 400-800nm 之间吸收系数的精确测量。他们的实验还发现800-2000nm之间没有可测量的吸收带。
下图显示了 Covesion 测量的 LN 和 MgO:LN 的透射率曲线，显示了两种材料的透射率滚降。测量包括被测样本输入和输出面的菲涅尔反射，由于菲涅尔反射造成约 30% 的损失。
注： 2826nm 处有一个 OH 吸收带，测量吸收系数为 0.088cm-1 [7]。
MgO:PPLN 与未掺杂 PPLN
通常在100°C至200°C之间的温度下进行未掺杂的PPLN，以最大程度地减少可能损坏晶体并导致输出束变形的光赋予效应。由于存在SPECTR µm的可见部分中较高的能量光子时，PPLN的光赋效果更为严重，因此仅在建议的温度范围内使用晶体尤其重要。
在LITHI µm尼橙酸盐中添加5％MGO可显着增加晶体的光学和光赋格电阻，同时保持其高非线性系数。 MGO：PPLN具有更高的伤害阈值，更适合于高功率应用。它也可以从室温到200°C进行操作，从而显着增加了设备的波长可调性。此外，在某些特殊情况下，MGO：PPLN可以在室温下进行操作，而无需温度控制，例如我们的MSHG1550-0.5-1（1mm长）可用于从1560nm femsecond纤维激光器产生780nm。
功率处理和损坏阈值
我们晶体的终生测试是Covesion的持续过程。使用10W 1064NM CW激光器，我们在532nm时产生了2.2W。 AP µm P强度> 500kW/cm2且工作温度为35DEGC，我们的PPLN在2000小时内保持了2.2W SHG输出功率，没有对晶体损坏的迹象，也没有由于光倍率而导致的光束失真的证据。
MgO:PPLN 或 PPLN 的损伤阈值取决于波长以及光源是连续波还是脉冲光源。在 CW 体制中，阈值取决于强度，并且当涉及可见波长时阈值较低。对于脉冲源，损伤阈值取决于波长、脉冲持续时间、平均功率和重复率。通常，低重复率源的损坏阈值会更高。
如果您认为自己正在工作接近伤害阈值，那么一个好的技巧是测试晶体未固定区域中的损坏阈值。 Coesion晶体的标准宽度为10mm，但螺旋式光栅覆盖了µm〜7mm。您可以使用未固定区域仔细测试损坏，只要它仍然在AR涂层区域内。
注意：如果您要产生可见的波长，则螺旋区域的损坏阈值将较低。始终逐渐增加P µm P功率，同时监视梁是否有任何变形或突然下降功率。
下表显示了来自 Covesion 和客户的数据集合，显示了各种情况下的功率处理或损坏阈值。我们不断与客户合作，增加有关晶体损坏阈值的可用信息量。
泵浦光类型 | 峰值强度/能量密度 | 晶体是否损伤？ | 笔记 |
|---|---|---|---|
| 连续波 | 500千瓦/平方厘米 | 无损伤 | 1064nm，10W，SHG（科维森） |
| 连续波 | 500千瓦/平方厘米 | 无损伤 | 1560nm，30W，（澳大利亚国立大学[8]) |
| 连续波 | 200千瓦/平方厘米 | 无损伤 | 532nm，2.2W，（来自 1064nm SHG）（Covesion） |
| 纳秒 | 100MW/cm2或2J/cm2 | 有损伤 | 1064nm，〜30 µm时期，单个通行证，10-20NS，21Hz，（Covesion） |
| 皮秒 | 100MW/cm2 | 无损伤 | 1060nm OPO，20ps，115MHz，24W（ORC 南安普顿，[9]) |
| 皮秒 | 1.5GW/平方厘米 | 无损伤 | 用于 MIR 的 1064nm OPG：7ps，400Hz |
| 皮秒 | 1.8兆瓦/平方厘米 | 有损伤 | 530nm OPO，20ps，230MHz，500mW，（ORC 南安普顿，[10]) |
| 皮秒 | 7.5MW/cm2 | 有损伤 | 530nm OPO，20ps，230MHz，1W->100mW 斩波，（ORC 南安普顿，[10]) |
| 皮秒 | 468MW/cm2 | 无损伤 | 1064nm，7ps，17W，80MHz，（新加坡国立大学[11]) |
| 飞秒 | 4GW/平方厘米 | 有损伤 | 1550nm、200fs、200mW、80MHz、SHG |
损伤机制
光折变效应
在高强度条件下，LiNbO3和MgO:LiNbO3容易产生光折变效应，这是光致折射率的变化。 （注意 MgO：LiNbO3 的阈值较高）。
在高光强度的区域中，电子被释放为游离载体，然后在光学强度较低的区域重新分布。这会导致材料内的空间变化折射率，可以观察到梁变形。这可能会导致晶体永久损害。但是，在某些循环的µm下，如果效果很小，则可以通过将晶体加热到200°C几个小时来逆转损害，以使所有电荷载体重新膨胀。
如果您在接近损坏阈值的情况下工作，建议您在 150-200°C 之间的高温下工作。
绿色诱导红外吸收
绿光诱导红外吸收（GRIIRA）是绿光的存在允许红外被吸收的效应。这会导致局部加热，从而抵消相互作用的相位匹配温度，但最终也可能导致晶体损坏。
Griira的机制来自于从晶体缺陷中产生极性，例如占据液位部位（称为抗磷酸盐缺陷）和Fe ion杂质的晶体缺陷。用MGO掺杂Lithi µm尼贝特可降低Griira的发作，因为它允许Mg离子替换NB抗铁矿缺损。
蓝光引起的红外吸收也通过相同的机制发生，被称为 BLIIRA（蓝色诱导红外吸收）。
参考
1。紧凑型蓝绿色激光”，WP风险，TR Gosnell和Av Nurmikko，剑桥大学出版社，2003年2月
2日Gayer等人，应用物理B 91，343-348（2008）
3。DHJUNDT，DHJUNDT，OPTICS LETTERS v.22 N.22 N.20 P.1553-1555（1997）
，AL。 27，否。 23，第2106–8页，（2002）
5。rt White等，应用物理B：激光和光学，77（6-7），547–550，547-550
（
µm ） 6。 Aithe3，（2011） 8。SsSané等人，Optics Express，第1卷。 20，没有。 8，第8915–9页，（2012）
9。F。Kienle等，《光学Express》，第1卷。 18，不。 8，第7602-10页，（2010年）
10。F。Kienle等，《美国光学学会杂志》，b，第1卷。 29，没有。 1，p。 144，（2011）
11。PKUpputuri和H. Wang，Applied Physics B，第1卷。 112，不。 4，第521–527页，（2013年）
