摘要：

PPLN可用于單通結(jié)構(gòu)的SHG，泵浦聚焦在晶體長度的中心。為了達(dá)到最佳效率，要達(dá)到Boyd-Kleinman聚焦?fàn)顟B(tài)。這就是光斑的大小，晶體長度與共聚焦參數(shù)的比值是2.84。

正文

1．二次諧波產(chǎn)生

ppln可用于單通結(jié)構(gòu)的SHG，泵浦聚焦在晶體長度的中心。為了達(dá)到最佳效率，要達(dá)到Boyd-Kleinman聚焦?fàn)顟B(tài)。這就是光斑的大小，晶體長度與共聚焦參數(shù)的比值是2.84。

SHG相互作用所能達(dá)到的最佳轉(zhuǎn)換效率也取決于以下幾個因素:

連續(xù)波或脈沖泵源

輸入功率:在高功率時，可達(dá)到增益飽和

泵浦/SHG波長:在低增益時，涉及更高能量光子(短波長)的相互作用，轉(zhuǎn)換效率更高。

1064nm→532nm

對于低增益連續(xù)波，典型的轉(zhuǎn)換效率為2%/Wcm。例如，對于1.5W的1064nm泵浦，40mm長的MgO:PPLN晶體，532nm的預(yù)期輸出是180mW。在更高的功率下，Covesion在10W光源下可以達(dá)到1.5%/Wcm，在532nm波長下從20mm長的晶體產(chǎn)生3W。

在連續(xù)波系統(tǒng)中，腔內(nèi)的轉(zhuǎn)換效率已被證明超過50%。對于納秒源(~10KHz，~50uJ)，通常可以達(dá)到50%的效率。

1550nm→775nm

摻鉺光纖激光器的倍頻也很常見，例如775nm或780nm的產(chǎn)生。對于一個連續(xù)波源，通常可以實(shí)現(xiàn)0.6%/Wcm的低增益。在高功率下，在一個長40mm、泵浦功率為30W的晶體中，在780nm處產(chǎn)生11W功率的效率為0.3%/Wcm。

對于納秒源，在單通脈沖系統(tǒng)中已經(jīng)證明了高達(dá)80%的轉(zhuǎn)換效率。對于飛秒源，使用1mm晶體長度，客戶報告在~100fs、100MHz和幾百mW的平均功率下，效率可達(dá)40-60%。由于非常寬的溫度接受帶寬，我們的MSHG1550-0.5-1晶體可以在室溫下使用，沒有溫度控制器，在1550或1560nm產(chǎn)生SHG。

2．產(chǎn)生差頻

PPLN常用于產(chǎn)生中紅外的DFG裝置，可調(diào)諧Ti:S激光器和1550nm激光器，或1064nm光源和可調(diào)諧~1550nm激光器。最佳效率需要兩個泵浦光的共聚焦，即晶體長度與共聚焦參數(shù)的比值為1。對于連續(xù)光系統(tǒng)，效率可以達(dá)到0.3-0.4mW/W2cm。

3．光參量振蕩（OPO）

PPLN最常見的用途之一是用于光參量振蕩器(OPO)。OPO的原理圖如上所示。常見的裝置使用1064nm泵浦激光器，可以產(chǎn)生比泵浦光波長長的信號和閑頻光。精確的波長由兩個因素決定:能量守恒和相位匹配。能量守恒要求一個信號光子和一個閑頻光子的能量之和必須等于一個泵浦光子的能量。因此，無限數(shù)量的光子組合是可能的。然而，將有效地發(fā)生的組合是滿足周期性極化的鈮酸鋰晶體的準(zhǔn)相匹配的條件。準(zhǔn)相位匹配的波長組合，也稱為實(shí)驗(yàn)波長，可以通過改變PPLN的溫度或使用不同的極化周期的PPLN來改變。基于PPLN的Nd:YAG泵浦OPOs能有效地產(chǎn)生波長在1.3 ~ 5μm之間的可調(diào)諧光，甚至能產(chǎn)生較低效率的波長更長的光。PPLN的OPO用脈沖或連續(xù)泵浦激光器泵浦可以產(chǎn)生幾瓦的輸出功率。

在共聚焦的條件下，泵浦與諧振信號光或閑頻光，可以獲得最小的振蕩閾值，即晶體長度與共聚焦參數(shù)的比值為1。典型的單共振連續(xù)波OPO的泵浦閾值約為1-2W。

4．和頻的產(chǎn)生

為了實(shí)現(xiàn)高效的SFG，理想情況下兩個泵浦光共聚焦到PPLN中(即晶體長度與共聚焦參數(shù)的比值為1)，并且兩束光的功率大致相等。PPLN中的SFG常用于需要對頻率進(jìn)行精確控制的原子或離子的激光冷卻。由1051nm和1551nm產(chǎn)生626nm光的效率達(dá)到3.5-2.5%/Wcm。這里，效率η定義:??

其中P是每個波長的功率，l是晶體長度。從1051nm (8.5W)和1551nm (8.3W)的產(chǎn)生7.2W的626nm光的效率已被證明為44%。在1064nm和1319nm的產(chǎn)生589nm時，轉(zhuǎn)換效率為3.2%/Wcm。

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審核編輯：湯梓紅