Исследование параметрических генераторов среднего инфракрасного диапазона — Часть 4

2.Теоретический анализ ОПО

Согласно условию квазифазового согласования, энергия и импульс Законы сохранения в процессе нелинейного трехволнового преобразования частоты ОПО выглядят следующим образом:

1/λ_п = 1/λ_с + 1/λ_и (1)

н_п/λ_п -н_с/λ_с-н_я/λ_я - 1/Λ = 0    (2)

В этом уравнении:λ_п,λ_си λ_я представляют длины волн накачки, сигнала и холостого света соответственно;Λобозначает период поляризации кристалла;н_п, н_с ин_я обозначают показатели преломления накачки, сигнального и холостого света соответственно. Показатели преломления можно рассчитать на основе уравнений Селлмейера для показателей преломления кристалла MgO:PPLN:

    н_е² =а₁ +б₁ж + (а₂ +б₂ж)/[λ²-(а₃ +б₃ж)²] + (а₄ +б₄ж)/(λ² -а₅²) -а₆λ²  (3)

Значения параметров в уравнении (3) показаны в таблице 2. Среди них,жявляется функцией температурыт и может быть выражено следующим образом:

ж= (т−24.5)/(т+570,82)   (4)

Табл. 2. Значения параметров в уравнении Селлмейера.

На основе уравнений (1)–(4) была смоделирована кривая настройки периода поляризации для кристалла MgO:PPLN, возбуждаемого лазером с длиной волны 1,064 мкм, как показано на рис. 3. При периоде поляризации 29,5 мкм и рабочей температуре 30 °C можно получить среднеинфракрасный лазерный выход на длине волны 3,82 мкм.

Рис. 3. Различные периоды решетки MgO:PPLN-OPO и диапазон настройки длины волны.