Estudio sobre la eficiencia y la resistencia a la temperatura del cristal PPLN chirriado en un experimento de duplicación de frecuencia de 1064 nm - 01

Los láseres de estado sólido de 532 nm se utilizan ampliamente en la industria y la medicina. En el campo de la investigación científica, la luz verde continua de alta estabilidad de 532 nm y el láser de nanosegundos de alta energía de 532 nm en kilohercios son las soluciones de fuente de bombeo más ideales para osciladores y amplificadores de zafiro de titanio, respectivamente. La ruta básica es utilizar un láser semiconductor de 808 nm/880 nm como fuente de bombeo y generar un láser de 1064 nm en un Nd:YVO.₄o cristal Nd:YAG, y luego realizar la duplicación de frecuencia (SHG) a través de un cristal de duplicación de frecuencia para generar un láser continuo o pulsado de 532 nm. El cristal de duplicación de frecuencia más utilizado actualmente es el triborato de litio (LBO)., www.wisoptic.com), que tiene las ventajas de bajo costo, alto umbral de daño y amplia banda de transmisión de luz. Sin embargo, su coeficiente no lineal no es alto y la eficiencia de conversión de la duplicación de frecuencia es muy baja. Además, la eficiencia de duplicación de frecuencia de LBO es muy sensible a la temperatura. Ligeros cambios de temperatura afectarán la coincidencia de fases de la luz incidente y, por tanto, afectarán los parámetros de la salida del láser.

Después de que se propusieron el concepto de coincidencia de casi fases y el método de polarización del campo eléctrico, la gente comenzó a intentar utilizar niobato de litio polarizado periódico (PPLN)., www.wisoptic.com) cristales en lugar de LBO como duplicación de frecuenciamaterialpara las pruebas. En 1997, GD Miller de la Universidad de Stanford intentó utilizar PPMgLN con una longitud de 53 mm como extra-Cristal de duplicación de frecuencia de cavidad. Cuando la temperatura se controló estrictamente a 199,5 °C, se pudo obtener una salida de luz verde continua de 2,7 W y la eficiencia de conversión alcanzó el 42 %. Sin embargo, cuando la desviación de temperatura fue de 0,3°C, tLa eficiencia de conversión casi cayó a 0. En 2009, Kiyohide Sakai de Japón y otros también utilizaron PPMgLN de 18 mm para obtener una salida de luz verde de 1,2 W, con una eficiencia de conversión del 60%. Sin embargo, la eficiencia de conversión ya se redujo a más de la mitad.cuando la temperatura se desvía 1°C. En 2002, Yu Jian y otros de la Universidad de Tianjin en China también utilizaron con éxito un PPLN de fabricación propia para lograr más-Salida de duplicación de frecuencia de cavidad. Sin embargo, no utilizaron equipos de control de temperatura y la eficiencia de conversión de duplicación de frecuencia fue solo del 0,052%. Aunque PPLN puede obtener energía luminosa con frecuencia duplicada más fuerte en comparación con LBO,élTodavía requiere un control estricto de la temperatura cuando se usa en frecuencia doble.En g. Para romper con theslimitaciones de PPLN, se han propuesto varias soluciones de diseño estructural, incluidos cristales polarizados aperiódicos, multiperiódicos, chirriados, etc. Entre ellos, el cristal de niobato de litio polarizado periódico chirriado (CPPLN) se refiere a la introducción de una distribución estructural similar a un chirrido en la dirección de propagación del láser basada en PPLN, es decir, el período de polarización cambia linealmente a lo largo de la dirección de propagación. Este diseño permite que el cristal proporcione una banda vectorial recíproca continua a expensas de un cierto coeficiente no lineal, amplía el ancho de banda de ganancia del cristal y permite que el cristal se utilice en una gama más amplia de escenarios experimentales.

Para mejorar aún más la eficiencia de producción y la estabilidad de 532 nm, este artículo diseñó la estructura de un polo periódico chirriado.LNcristal(www.wisoptic.com)basado en el emparejamiento cuasi-fase.Este estudio tiene como objetivo obtener una mayoreficiencia de conversión de la duplicación de frecuenciaen CPPLNcristalque enLBOcristal que esactualmente de uso común en el mercado, ypara probar queelCPPLNEl cristal tiene un cierto rango de variación permitido en la temperatura ambiente.resultadoEn gen lo altoejemeficiencia de conversión y bajaejemdificultad de operación experimental. Los experimentos muestran que el CPPLN diseñado puede generar 148 mW de luz de 532 nm cuando la entrada es continua de 1064 nm.hazla potencia es de 22,53 W y la eficiencia de conversión es de aproximadamente 0,66%, que es 15,58 veces mayor que la de LBO. Al mismo tiempo, el ancho medio máximo de CPPLN que cambia con la temperatura es mayor que el de LBO, y la forma del punto básicamente no cambia con la temperatura, por lo que tiene mejor robustez a la temperatura que LBO.