Investigación sobre osciladores paramétricos de infrarrojo medio - Parte 07

3.2 Características de salida del OPO 

Para investigar más a fondo el impacto del efecto de inversión en las características del láser de salida, se utilizó un fotodetector para monitorear las señales en el dominio temporal del láser de bombeo restante a la máxima potencia de bombeo mediante un PBS (www.wisoptic.com) con transmitancias del espejo de salida del 0% y 30%, como se muestra en la Figura 10. Se puede observar que cuando el espejo de salida es altamente reflectante, la densidad de potencia en el borde posterior del ancho del pulso de bombeo restante aumenta rápidamente, lo que indica que bajo bombeo de alta potencia se produce un reflujo de energía de tres ondas, y el fenómeno de inversión reduce severamente la eficiencia de conversión óptico-óptica. Cuando la reflectancia del espejo de salida es del 30%, el borde posterior del pulso también muestra una tendencia creciente, lo que indica que a esta potencia de bombeo el efecto de inversión comienza a aparecer. En comparación con el caso de un espejo de salida altamente reflectante, el reflujo de energía de tres ondas es menor, el efecto de inversión es más débil y la eficiencia de conversión óptico-óptica tiende a estabilizarse. Los experimentos muestran que bajo bombeo de baja potencia, debido a la baja densidad de potencia dentro de la cavidad, se puede reducir la transmitancia del espejo de salida para mejorar la eficiencia de conversión de luz a luz y reducir el umbral del OPO. Bajo bombeo de alta potencia, el fuerte efecto de inversión y el efecto térmico del cristal dentro de la cavidad se convierten en las principales razones de la reducción de la eficiencia de conversión de luz a luz.

Por lo tanto, se debe seleccionar un espejo de salida con mayor transmitancia para mejorar la eficiencia de conversión de luz a luz y la estabilidad del OPO bajo bombeo de alta potencia. Las longitudes de onda de los haces de señal e inactivo se midieron utilizando un espectrómetro de infrarrojo medio y cercano, como se muestra en la Figura 11. La longitud de onda central del haz inactivo fue de 3817,2 nm, y la longitud de onda central del haz de señal fue de 1476,2 nm. Los resultados experimentales mostraron una buena concordancia con los resultados teóricos. Se utilizó una lente de 250 mm (hecha de CaF2, www.wisoptic.com), y el ángulo de divergencia del láser de infrarrojo medio de salida se midió mediante el método de apertura. El ángulo de divergencia fue inferior a 12,3 mrad. Se probó la estabilidad de potencia a la máxima potencia de bombeo y una longitud de onda de salida de 3,8 μm, y los resultados se muestran en la Figura 12. Durante la etapa inicial de bombeo de alta potencia, la potencia de salida disminuyó ligeramente debido a los efectos térmicos. La raíz cuadrada media (RMS) de inestabilidad dentro de los 15 minutos posteriores a la estabilización de potencia se calculó en 1,97 %.

4. Conclusiones

Este artículo estudia un láser OPO de infrarrojo medio de alta potencia basado en MgO:PPLN (www.wisoptic.com). Con una potencia máxima de bombeo de 43,7 W, la potencia de salida máxima del láser de 3817 nm es de 5,93 W, con una eficiencia de conversión óptica a óptica del 13,5%. Se estudian y analizan las características temporales de la luz de señal y la luz de bombeo residual bajo bombeo de alta potencia. Se concluye que la disminución de la eficiencia óptica a óptica bajo bombeo de alta potencia es causada tanto por el efecto de inversión como por el efecto térmico del cristal. También se analiza la selección de la transmitancia del espejo de salida de la cavidad para diferentes niveles de potencia de bombeo. En comparación con informes bibliográficos anteriores, este estudio utiliza un láser pulsado de fibra Q-switched de banda ancha producido en China y un cristal MgO:PPLN de producción nacional, lo que reduce significativamente la dificultad técnica, el ciclo de desarrollo y el costo.