Исследование эффективности и температурной устойчивости чирпированного кристалла PPLN в эксперименте по удвоению частоты на длине волны 1064 нм - 07

4.Экспериментальный результат и анализ

4.2 Сравнение температурной устойчивости CPPLN и LBO

Будучи относительно новым нелинейно-оптическим материалом, CPPLN имеет высокий коэффициент нелинейности и широкую полосу усиления. В обозримом будущем у него появится больше применений в сферах промышленности и медицины. С ростом спроса на поляризованные кристаллические материалы, такие как PPLN и CPPLN, технология поляризации кристаллов электрическим полем также будет иметь дальнейшие прорывы, а точность обработки поляризованных кристаллов будет продолжать улучшаться. Когда точность обработки достигнет уровня ниже 1 нм, ошибка периода поляризации также уменьшится до менее 0,01%, структура полученного кристалла CPPLN будет ближе к проектируемой структуре CPPLN, а также полученный эффект удвоения частоты. быть ближе к запланированному эффекту. Таким образом, практичность CPPLN будет продолжать улучшаться в будущем благодаря постоянному развитию технологии поляризации электрического поля.

Рис. 6. Зависимость температуры и эффективности ГВГ CPPLN с различными рабочими циклами. (а) 49,60%; (б) 49,61%; (в) 49,62%; (г) 49,63%

Сравнение точек зеленого лазера, создаваемого двумя кристаллами, показано на рисунке 7. На рисунках 7 (a) и (d) показаны пятна света с удвоенной частотой, создаваемого CPPLN, соответствующие 21 ℃, 25 ℃, 29 ℃. ℃ и 33 ℃ соответственно, а (e)–(h) — это пятна света с удвоенной частотой, создаваемого LBO, соответствующие 15 ℃, 19℃, 23℃ и 27℃ соответственно. Изображение пятна CPPLN обрабатывается MATLAB, и результат показан на рисунке 8. Из рисунков 7 (a)–(d) и рисунка 8 видно, что пятно CPPLN представляет собой стандартное распределение Гаусса, а изменение Температура практически не влияет на форму пятна. Стандартная форма гауссова пятна сохраняется в диапазоне от 21 до 33℃. Из (e) по (h) рисунка 7 видно, что температура оказывает значительное влияние на LBO. При температуре 19 ℃, которая обеспечивает максимальную эффективность преобразования с удвоением частоты, высокоэнергетическая часть в середине пятна близка к кругу. При изменении температуры пятно будет иметь эллиптическую форму с изменением температуры. При температуре 15℃ и 23℃ пятно разделилось на одно яркое и одно темное пятно. Когда температура меняется до 33℃, пятно даже разделяется на три пятна. Причина, по которой пятно имеет эллиптическую форму, заключается в том, что LBO использует синхронизм по температуре, а кристалл удвоения частоты имеет длину. Когда лазер с длиной волны 532 нм проходит через LBO, он создает сильный эффект рассеяния. CPPLN использует квазисинхронизацию. Свет основной частоты и свет с удвоением частоты распространяются в одном направлении, и эффект затухания отсутствует. Причина разделения пятна LBO заключается в том, что при обработке кристалла может возникнуть определенная ошибка между двумя осями кристалла и расчетным направлением оси кристалла, из-за чего согласованный свет основной частоты не будет горизонтально поляризованным, как это желательно в конструкции. Когда температура отклоняется от соответствующей температуры, эффект рассеяния приводит к разделению света горизонтальной поляризации, света вертикальной поляризации и света двойной частоты света основной частоты. CPPLN, изготовленный методом поляризации электрического поля, может гарантировать, что наилучший эффект двойной частоты достигается, когда свет основной частоты горизонтально поляризован, что позволяет избежать проблемы расщепления пятна.

Рис. 7. Сравнение выходного пятна экспериментов CPPLN и LBO SHG. (a)(b)(c)(d) Выходное пятно

CPPLN при 21℃, 25℃, 29℃ и 33℃ соответственно; (e)(f)(g)(h) Выходное пятно LBO в условиях 15℃, 19℃, 23℃ и 27℃ соответственно.

Рис. 8. Подгоночная кривая распределения интенсивности выходного пятна CPPLN. (а) 21 ℃; (б) 25℃; (в) 29℃; (г) 33℃

5.Заключение

Чтобы повысить эффективность генерации и стабильность 532 нм, в этой статье рассматривается кристалл CPPLN как нелинейный материал для удвоения частоты, проектируется его структура, теоретически и экспериментально изучаются характеристики удвоения частоты 1064 нм разработанного кристалла CPPLN и сравнивается его с наиболее Обычно используется кристалл удвоения частоты LBO. Спроектированный и изготовленный CPPLN может получить самый высокий КПД преобразования с удвоением частоты менее 25℃. При входной мощности 22,53 Вт и длине волны 1064 нм непрерывного света можно получить 148 мВт света с длиной волны 532 нм. Эффективность преобразования света в свет составляет около 0,66%, что в 15,58 раз выше, чем у LBO. Полуширина мощности света с удвоением частоты, генерируемой CPPLN, в зависимости от температуры может достигать 8,40.℃, что больше, чем LBO. Однако из-за точности обработки при изменении температуры мощность CPPLN будет продолжать колебаться с изменением температуры. Пятно удвоения выходной частоты представляет собой стандартное пятно Гаусса, на которое практически не влияют изменения температуры. Хотя ожидаемая в конструкции температурная устойчивость не может быть полностью достигнута из-за точности обработки, считается, что с усовершенствованием процесса производства поляризованных кристаллов в будущем будут получены кристаллы CPPLN, более близкие к расчетной структуре, что может эффективно улучшить выходную мощность лазера и стабильность твердотельных непрерывных лазеров с длиной волны 532 нм и иметь широкие перспективы применения в области титан-сапфировых фемтосекундных лазеров, лазеров с узкой шириной линии, малошумящих лазеров, и т. д. В то же время есть надежда, что он сможет стать эталоном для лазеров с другими длинами волн с точки зрения средств повышения мощности и устойчивости к температурам.