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PPLN晶體詳解,如何使用PPLN晶體

昊量光電 ? 來源:昊量光電 ? 作者:昊量光電 ? 2022-04-24 16:01 ? 次閱讀

晶體長度

當選擇一種晶體時,晶體長度是一個重要的因素。對于窄帶連續波光源,我們的20mm到40mm的較長晶體長度將提供最好的效率。然而,對于脈沖光源,長晶體對激光帶寬和脈沖寬度敏感性增加,會具有負面效應。對于納秒脈沖,我們通常推薦10mm長度,而最短的0.5mm到1mm的長度則適用于飛秒脈沖系統。

極化

為了利用鈮酸鋰的最高非線性系數,輸入光應該是e偏振的,即偏振態必須與晶體偶極矩匹配。通過使光的偏振軸與晶體的厚度方向平行可實現這一點。這可用于所有非線性相互作用。

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聚焦和光路設計

由于ppln是一種非線性材料,當晶體中光子的強度最大時,將獲得從輸入光子到產生光子的最高轉換效率。這通常是通過晶體的端面正入射,將聚焦的光耦合到PPLN晶體的中心來完成的。對于一種特定的激光束和晶體,存在一種最佳的光斑尺寸來實現最佳的轉換效率。如果光斑尺寸過小,束腰的強度就會較高,但瑞利長度比晶體短的多。因此,在晶體輸入端的光束尺寸過大,導致在整個晶體長度上平均強度降低,就會降低轉換效率。一個好的經驗法則是對于具有高斯光束分布的連續激光,光斑尺寸應選擇在瑞利長度為晶體長度的一半時的大小。光斑尺寸可減小一定的量,直到獲得最高效率。PPLN具有高的折射率,在每個未鍍膜的面上導致14%的菲涅耳損耗。為了增加晶體的透過率,晶體的輸入和輸出端面鍍了增透膜,從而將每個面的反射降到1%以下。

溫度和周期

一個PPLN晶體的極化周期由使用的光的波長決定。準相位匹配波長可通過改變晶體的溫度來稍微調節。Covesion庫存的PPLN晶體,每個系列都包括多種不同的極化周期,這些極化周期可在給定的晶體溫度下使用不同的輸入波長。我們的計算調節曲線對相位匹配所需的溫度給出了很好的參考。轉換效率與溫度的關系符合一個sinc2函數,描述晶體溫度接受帶寬(圖5)。晶體越長,接受帶寬越窄,越敏感。在許多情況下,非線性相互作用的效率對溫度的敏感在幾個攝氏度內。

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通過將晶體加熱到比計算溫度稍高的溫度,例如高10℃,然后使晶體冷卻,同時檢測產生波長的輸出功率,可以確定最佳溫度。Covesion PPLN 爐子易于結合到一個光學裝置中。它能夠與Covesion的OC3溫度控制器配對,將晶體溫度保持在±0.01℃,提供非常穩定的輸出功率。

MgO:PPLN與無摻雜的PPLN比較

無摻雜的PPLN通常在100℃到200℃之間的溫度操作,以減小光折變效應。光折變效應可損傷晶體,引起輸出光束變形。在光譜的可見光部分出現較高能量時,光折變效應在PPLN中是更嚴重的,僅在推薦的溫度范圍內使用晶體是尤其重要的。在鈮酸鋰中加入5%的MgO顯著地增加晶體的光學損傷和光折變閾值,而又保留晶體高的非線性系數。MgO:PPLN具有較高的損傷閾值,適合于高功率應用。它也可在從室溫到200℃的溫度下操作,顯著地增加了晶體的波長調節能力。在某些特殊情況下,MgO:PPLN可在室溫下操作,并且不需要溫度控制。

Covesion 研究團隊擁有 20 多年的經驗和豐富的技術儲備,可以完美地為您提供設計可見光和紅外光所需的支持。昊量光電作為Covesion在中國區的主要代理,可給客戶提供更低的價格、更短的貨期以及優良的服務。

審核編輯:符乾江

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