摘要：

PPLN可用于單通結(jié)構(gòu)的SHG，泵浦聚焦在晶體長(zhǎng)度的中心。為了達(dá)到最佳效率，要達(dá)到Boyd-Kleinman聚焦?fàn)顟B(tài)。這就是光斑的大小，晶體長(zhǎng)度與共聚焦參數(shù)的比值是2.84。

正文

1．二次諧波產(chǎn)生

ppln可用于單通結(jié)構(gòu)的SHG，泵浦聚焦在晶體長(zhǎng)度的中心。為了達(dá)到最佳效率，要達(dá)到Boyd-Kleinman聚焦?fàn)顟B(tài)。這就是光斑的大小，晶體長(zhǎng)度與共聚焦參數(shù)的比值是2.84。

SHG相互作用所能達(dá)到的最佳轉(zhuǎn)換效率也取決于以下幾個(gè)因素:

連續(xù)波或脈沖泵源

輸入功率:在高功率時(shí)，可達(dá)到增益飽和

泵浦/SHG波長(zhǎng):在低增益時(shí)，涉及更高能量光子(短波長(zhǎng))的相互作用，轉(zhuǎn)換效率更高。

1064nm→532nm

對(duì)于低增益連續(xù)波，典型的轉(zhuǎn)換效率為2%/Wcm。例如，對(duì)于1.5W的1064nm泵浦，40mm長(zhǎng)的MgO:PPLN晶體，532nm的預(yù)期輸出是180mW。在更高的功率下，Covesion在10W光源下可以達(dá)到1.5%/Wcm，在532nm波長(zhǎng)下從20mm長(zhǎng)的晶體產(chǎn)生3W。

在連續(xù)波系統(tǒng)中，腔內(nèi)的轉(zhuǎn)換效率已被證明超過50%。對(duì)于納秒源(~10KHz，~50uJ)，通常可以達(dá)到50%的效率。

1550nm→775nm

摻鉺光纖激光器的倍頻也很常見，例如775nm或780nm的產(chǎn)生。對(duì)于一個(gè)連續(xù)波源，通常可以實(shí)現(xiàn)0.6%/Wcm的低增益。在高功率下，在一個(gè)長(zhǎng)40mm、泵浦功率為30W的晶體中，在780nm處產(chǎn)生11W功率的效率為0.3%/Wcm。

對(duì)于納秒源，在單通脈沖系統(tǒng)中已經(jīng)證明了高達(dá)80%的轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于飛秒源，使用1mm晶體長(zhǎng)度，客戶報(bào)告在~100fs、100MHz和幾百mW的平均功率下，效率可達(dá)40-60%。由于非常寬的溫度接受帶寬，我們的MSHG1550-0.5-1晶體可以在室溫下使用，沒有溫度控制器，在1550或1560nm產(chǎn)生SHG。

2．產(chǎn)生差頻

PPLN常用于產(chǎn)生中紅外的DFG裝置，可調(diào)諧Ti:S激光器和1550nm激光器，或1064nm光源和可調(diào)諧~1550nm激光器。最佳效率需要兩個(gè)泵浦光的共聚焦，即晶體長(zhǎng)度與共聚焦參數(shù)的比值為1。對(duì)于連續(xù)光系統(tǒng)，效率可以達(dá)到0.3-0.4mW/W2cm。

3．光參量振蕩（OPO）

PPLN最常見的用途之一是用于光參量振蕩器(OPO)。OPO的原理圖如上所示。常見的裝置使用1064nm泵浦激光器，可以產(chǎn)生比泵浦光波長(zhǎng)長(zhǎng)的信號(hào)和閑頻光。精確的波長(zhǎng)由兩個(gè)因素決定:能量守恒和相位匹配。能量守恒要求一個(gè)信號(hào)光子和一個(gè)閑頻光子的能量之和必須等于一個(gè)泵浦光子的能量。因此，無限數(shù)量的光子組合是可能的。然而，將有效地發(fā)生的組合是滿足周期性極化的鈮酸鋰晶體的準(zhǔn)相匹配的條件。準(zhǔn)相位匹配的波長(zhǎng)組合，也稱為實(shí)驗(yàn)波長(zhǎng)，可以通過改變PPLN的溫度或使用不同的極化周期的PPLN來改變。基于PPLN的Nd:YAG泵浦OPOs能有效地產(chǎn)生波長(zhǎng)在1.3 ~ 5μm之間的可調(diào)諧光，甚至能產(chǎn)生較低效率的波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光。PPLN的OPO用脈沖或連續(xù)泵浦激光器泵浦可以產(chǎn)生幾瓦的輸出功率。

在共聚焦的條件下，泵浦與諧振信號(hào)光或閑頻光，可以獲得最小的振蕩閾值，即晶體長(zhǎng)度與共聚焦參數(shù)的比值為1。典型的單共振連續(xù)波OPO的泵浦閾值約為1-2W。

4．和頻的產(chǎn)生

為了實(shí)現(xiàn)高效的SFG，理想情況下兩個(gè)泵浦光共聚焦到PPLN中(即晶體長(zhǎng)度與共聚焦參數(shù)的比值為1)，并且兩束光的功率大致相等。PPLN中的SFG常用于需要對(duì)頻率進(jìn)行精確控制的原子或離子的激光冷卻。由1051nm和1551nm產(chǎn)生626nm光的效率達(dá)到3.5-2.5%/Wcm。這里，效率η定義:??

其中P是每個(gè)波長(zhǎng)的功率，l是晶體長(zhǎng)度。從1051nm (8.5W)和1551nm (8.3W)的產(chǎn)生7.2W的626nm光的效率已被證明為44%。在1064nm和1319nm的產(chǎn)生589nm時(shí)，轉(zhuǎn)換效率為3.2%/Wcm。

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審核編輯：湯梓紅