Исследование эффективности и температурной устойчивости чирпированного кристалла PPLN в эксперименте по удвоению частоты на длине волны 1064 нм - 01

Твердотельные лазеры с длиной волны 532 нм широко используются в промышленности и медицине. В области научных исследований непрерывный высокостабильный зеленый свет с длиной волны 532 нм и высокоэнергетический наносекундный лазер с длиной волны 532 нм килогерца являются наиболее идеальными источниками накачки для титан-сапфировых генераторов и усилителей соответственно. Основной путь заключается в использовании полупроводникового лазера с длиной волны 808/880 нм в качестве источника накачки и генерации лазера с длиной волны 1064 нм в Nd:YVO.₄или кристалл Nd:YAG, а затем выполнить удвоение частоты (SHG) с помощью кристалла удвоения частоты для генерации непрерывного или импульсного лазера с длиной волны 532 нм. В настоящее время наиболее часто используемым кристаллом удвоения частоты является триборат лития (LBO)., www.wisoptic.com), который имеет преимущества низкой стоимости, высокого порога повреждения и широкой полосы пропускания света. Однако его коэффициент нелинейности невысок, а эффективность преобразования удвоения частоты очень низка. Более того, эффективность удвоения частоты LBO очень чувствительна к температуре. Небольшие изменения температуры повлияют на фазовый синхронизм падающего света и, таким образом, повлияют на параметры выходного сигнала лазера.

После того, как были предложены концепция квазисинхронизма и метод поляризации электрического поля, стали пытаться использовать периодически поляризованный ниобат лития (ППЛН)., www.wisoptic.com) кристаллы вместо LBO в качестве удвоения частотыматериалдля тестирования. В 1997 году Дж. Д. Миллер из Стэнфордского университета попытался использовать PPMgLN длиной 53 мм в качестве дополнительного-Кристалл удвоения частоты резонатора. Когда температура строго контролировалась на уровне 199,5°C, можно было получить непрерывную мощность зеленого света мощностью 2,7 Вт, а эффективность преобразования достигла 42%. Однако при отклонении температуры на 0,3°C, тЭффективность преобразования упала почти до 0. В 2009 году японец Киёхидэ Сакаи и другие также использовали 18-миллиметровый PPMgLN для получения мощности зеленого света 1,2 Вт с эффективностью преобразования 60%. Однако эффективность преобразования уже снизилась более чем вдвое.при отклонении температуры на 1°С. В 2002 году Ю Цзянь и другие ученые из Тяньцзиньского университета в Китае также успешно использовали самодельную PPLN для достижения дополнительных целей.-Выход удвоения частоты резонатора. Однако они не использовали оборудование для контроля температуры, а эффективность преобразования удвоения частоты составила всего 0,052%. Хотя PPLN может получить более сильную световую энергию с удвоенной частотой по сравнению с LBO,этопо-прежнему требует строгого контроля температуры при использовании в системах с удвоенной частотой.инг. Чтобы прорваться черезявляетсяограничения PPLN, были предложены различные конструктивные решения, в том числе многопериодические, чирпированные, апериодические поляризованные кристаллы и т. д. Среди них, чирпированный периодический поляризованный кристалл ниобата лития (CPPLN) относится к введению чирп-подобного структурного распределения в направление распространения лазера основано на PPLN, то есть период поляризации изменяется линейно вдоль направления распространения. Такая конструкция позволяет кристаллу обеспечивать непрерывную полосу обратного вектора за счет определенного нелинейного коэффициента, расширяет полосу усиления кристалла и позволяет использовать кристалл в более широком диапазоне экспериментальных сценариев.

Чтобы еще больше повысить эффективность производства и стабильность 532 нм, в этой статье была разработана структура чирпированного периодического полюса.ЛНкристалл(www.wisoptic.com)на основе квазисинхронизма.Целью данного исследования является получение более высокогоэффективность преобразования удвоения частотыв КППЛНкристаллчем вЛБОкристалл, которыйв настоящее время широко используется на рынке, ичтобы доказать этототCPPLNкристалл имеет определенный допустимый диапазон изменения температуры окружающей средырезультатингв высокомээээффективность преобразования и низкаяэээсложность экспериментальной операции. Эксперименты показывают, что разработанный CPPLN может выдавать 148 мВт света с длиной волны 532 нм при непрерывном входном сигнале с длиной волны 1064 нм.лучмощность составляет 22,53 Вт, а эффективность преобразования составляет около 0,66%, что в 15,58 раз выше, чем у LBO. В то же время ширина полувысоты CPPLN, изменяющаяся с температурой, больше, чем у LBO, а форма пятна практически не меняется с температурой, поэтому он имеет лучшую температурную устойчивость, чем LBO.