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PPLN晶體詳解,如何使用PPLN晶體

昊量光電 ? 來(lái)源:昊量光電 ? 作者:昊量光電 ? 2022-04-24 16:01 ? 次閱讀

晶體長(zhǎng)度

當(dāng)選擇一種晶體時(shí),晶體長(zhǎng)度是一個(gè)重要的因素。對(duì)于窄帶連續(xù)波光源,我們的20mm到40mm的較長(zhǎng)晶體長(zhǎng)度將提供最好的效率。然而,對(duì)于脈沖光源,長(zhǎng)晶體對(duì)激光帶寬和脈沖寬度敏感性增加,會(huì)具有負(fù)面效應(yīng)。對(duì)于納秒脈沖,我們通常推薦10mm長(zhǎng)度,而最短的0.5mm到1mm的長(zhǎng)度則適用于飛秒脈沖系統(tǒng)。

極化

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

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聚焦和光路設(shè)計(jì)

由于ppln是一種非線性材料,當(dāng)晶體中光子的強(qiáng)度最大時(shí),將獲得從輸入光子到產(chǎn)生光子的最高轉(zhuǎn)換效率。這通常是通過(guò)晶體的端面正入射,將聚焦的光耦合到PPLN晶體的中心來(lái)完成的。對(duì)于一種特定的激光束和晶體,存在一種最佳的光斑尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的轉(zhuǎn)換效率。如果光斑尺寸過(guò)小,束腰的強(qiáng)度就會(huì)較高,但瑞利長(zhǎng)度比晶體短的多。因此,在晶體輸入端的光束尺寸過(guò)大,導(dǎo)致在整個(gè)晶體長(zhǎng)度上平均強(qiáng)度降低,就會(huì)降低轉(zhuǎn)換效率。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是對(duì)于具有高斯光束分布的連續(xù)激光,光斑尺寸應(yīng)選擇在瑞利長(zhǎng)度為晶體長(zhǎng)度的一半時(shí)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(gè)未鍍膜的面上導(dǎo)致14%的菲涅耳損耗。為了增加晶體的透過(guò)率,晶體的輸入和輸出端面鍍了增透膜,從而將每個(gè)面的反射降到1%以下。

溫度和周期

一個(gè)PPLN晶體的極化周期由使用的光的波長(zhǎng)決定。準(zhǔn)相位匹配波長(zhǎng)可通過(guò)改變晶體的溫度來(lái)稍微調(diào)節(jié)。Covesion庫(kù)存的PPLN晶體,每個(gè)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(zhǎng)。我們的計(jì)算調(diào)節(jié)曲線對(duì)相位匹配所需的溫度給出了很好的參考。轉(zhuǎn)換效率與溫度的關(guān)系符合一個(gè)sinc2函數(shù),描述晶體溫度接受帶寬(圖5)。晶體越長(zhǎng),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(duì)溫度的敏感在幾個(gè)攝氏度內(nèi)。

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通過(guò)將晶體加熱到比計(jì)算溫度稍高的溫度,例如高10℃,然后使晶體冷卻,同時(shí)檢測(cè)產(chǎn)生波長(zhǎng)的輸出功率,可以確定最佳溫度。Covesion PPLN 爐子易于結(jié)合到一個(gè)光學(xué)裝置中。它能夠與Covesion的OC3溫度控制器配對(duì),將晶體溫度保持在±0.01℃,提供非常穩(wěn)定的輸出功率。

MgO:PPLN與無(wú)摻雜的PPLN比較

無(wú)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(yīng)。光折變效應(yīng)可損傷晶體,引起輸出光束變形。在光譜的可見(jiàn)光部分出現(xiàn)較高能量時(shí),光折變效應(yīng)在PPLN中是更嚴(yán)重的,僅在推薦的溫度范圍內(nèi)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(xué)損傷和光折變閾值,而又保留晶體高的非線性系數(shù)。MgO:PPLN具有較高的損傷閾值,適合于高功率應(yīng)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(zhǎng)調(diào)節(jié)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(tuán)隊(duì)擁有 20 多年的經(jīng)驗(yàn)和豐富的技術(shù)儲(chǔ)備,可以完美地為您提供設(shè)計(jì)可見(jiàn)光和紅外光所需的支持。昊量光電作為Covesion在中國(guó)區(qū)的主要代理,可給客戶提供更低的價(jià)格、更短的貨期以及優(yōu)良的服務(wù)。

審核編輯:符乾江

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    TROQ創(chuàng)捷電子
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