Мощные сверхбыстрые источники среднего инфракрасного диапазона с длиной волны 2–5 мкм на основе двухволнового источника — Часть 8

3 Генерация разностной частоты мощных сверхбыстрых источников света среднего инфракрасного диапазона

3.2 Генерация разностной частоты для получения сверхкоротких импульсов высокой мощности в среднем инфракрасном диапазоне на частоте 3мм

Линия задержки была настроена для синхронизации импульса накачки и сигнального импульса во времени, и измерялось изменение выходной мощности среднего инфракрасного излучения в зависимости от мощности накачки и мощности сигнала соответственно. Результаты представлены на рисунке 9.

Инжир.9.В экспериментальном выходе холостого света энергия изменяется в зависимости от света накачки и сигнала

световая энергия после оптимизированной задержки

Во время измерения линия задержки была оптимизирована для обеспечения максимальной выходной мощности в среднем инфракрасном диапазоне. На рисунке 9(а), когда энергия сигнала равна 0,3 нДж (черные квадраты), энергия холостого хода первоначально увеличивается экспоненциально с ростом энергии накачки, достигая насыщения после того, как энергия накачки превышает 600 нДж. Эта тенденция согласуется с тенденцией на рисунке 3(а), где энергия сигнала составляет 0,1 нДж, а энергия накачки варьируется от 100 до 3,5 мкДж. При увеличении энергии сигнала до 9 нДж (зеленые треугольники) нелинейное взаимодействие существенно усиливается, а энергия накачки, необходимая для достижения насыщения, уменьшается до 240 нДж. Когда энергия сигнала составляет 120 нДж (черная шестиугольная звезда), энергия холостого хода входит в область насыщения после того, как энергия накачки превышает 120 нДж, что соответствует кривой, соответствующей энергии импульса сигнала 100 нДж на рисунке 3 (а). Благодаря оптимизации задержки кривая энергии холостого хода упорядоченным образом сходится к максимальному значению, что соответствует тенденции кривой на рисунке 3(a). Судя по энергетической кривой холостого хода, DFG работает в области насыщения, когда энергия накачки равна 900 нДж, а энергия сигнала равна 120 нДж, что соответствует соответствующим энергиям на рисунке 3(а). На рисунке 9(b) показана кривая зависимости энергии холостого хода от энергии сигнала для различных энергий накачки (60–900 нДж). По сравнению с характером роста кривой на рисунке 3(b), энергия импульса, соответствующая параметрам на рисунке 9, выше, в результате чего не существует области, где энергия холостого хода увеличивается линейно с энергией сигнала. Скорость роста холостого хода постепенно замедляется при всех энергиях накачки. Когда энергия накачки составляет всего 60 нДж (черные квадраты), явного насыщения не наблюдается. Когда энергия накачки составляет 540 нДж (зеленые треугольники), энергия сигнала, необходимая для достижения области насыщения, составляет 45 нДж. Когда энергия накачки равна 900 нДж, энергия сигнала, необходимая для достижения области насыщения, составляет 9 нДж, что соответствует схеме моделирования на рисунке 3 (b). Когда энергия света накачки составляет 900 нДж, а энергия светового сигнала - 120 нДж, выходная энергия холостого света в среднем инфракрасном диапазоне составляет 92 нДж с частотой повторения 33,3 МГц, что соответствует средней мощности 3,06 Вт. Спектр холостого света показан на рисунке 10. Спектр имеет центральную длину волны 3,06 мкм и полную ширину на полувысоте примерно 70 нм. Красная пунктирная линия представляет собой спектр средней инфракрасной области, рассчитанный с использованием выходных параметров двухволнового лазера. Ширина экспериментального и расчетного спектра практически одинакова, с небольшим сдвигом центральной длины волны из-за небольшой разницы в эффективном периоде поляризации PPLN.(Woo.webtestk.com)кристалл в эксперименте и моделировании.

Рис. 10.Конечный выход среднего инфракрасного спектра