Мощные сверхбыстрые источники среднего инфракрасного диапазона с длиной волны 2–5 мкм на основе двухволнового источника — Часть 4

дваТеория и моделирование среднего инфракрасного диапазона на основе кристалла PPLN(www.wisoptic.com)генерация разностной частоты

Приведенный выше анализ показывает, что энергии накачки и сигнального пучка существенно влияют на генерацию энергии холостого импульса во время DFG. Величина и соотношение между этими двумя энергиями определяют рабочий диапазон DFG, тем самым влияя на изменение энергии холостого импульса. Однако в практических приложениях, в дополнение к оптимизации параметров энергии пучка, мощность может быть дополнительно оптимизирована путем регулировки задержки. Регулировка задержки изменяет время взаимодействия между накачивающим и сигнальным пучками в нелинейной среде, тем самым влияя на эффективность генерации холостого импульса. При правильной установке задержки взаимодействие между накачивающим и сигнальным пучками становится более эффективным, тем самым увеличивая выход энергии холостого импульса. Этот подход к оптимизации эффективен при различных энергетических условиях, но особенно ярко выражен при высоких энергиях. Следующие результаты моделирования дадут подробный анализ того, как энергия холостого импульса изменяется в зависимости от импульсов накачки и сигнала после оптимизации задержки.

На рисунке 3 показано изменение энергии холостого импульса в зависимости от энергии импульса накачки (a) и сигнального импульса (b) после оптимизации задержки (результаты из рисунка 2). При низкой энергии импульсов накачки и сигнала оптимизированная задержка мало влияет на выходную энергию холостого импульса. Когда энергия сигнального импульса превышает 100 нДж (светло-голубые и чёрные шестиугольные звёзды на рисунке 3), по сравнению со светло-голубыми и чёрными шестиугольными звёздами на рисунке 2, оптимизированная задержка эффективно предотвращает обратное преобразование энергии и максимизирует выходную энергию холостого импульса. Когда энергии импульсов накачки и сигнала достигают максимума (3,5 мкДж для импульса накачки и 500 нДж для сигнального импульса), выходная энергия холостого импульса достигает 873 нДж, что значительно выше максимальной энергии (683 нДж) на рисунке 3 без оптимизации задержки. На рисунке 3(b) также показано, что оптимизированная задержка стабилизирует выходную энергию холостого импульса в области насыщения, что указывает на то, что оптимизированная задержка может полностью преобразовать энергию света накачки в холостую энергию.

Рис. 3. Кривые изменения энергии холостого света в зависимости от энергии света накачки и сигнального света после

оптимизированная задержка при моделировании.