Hochleistungs-Ultrakurzzeitquellen im mittleren Infrarotbereich bei 2 – 5 μm basierend auf einer Quelle mit zwei Wellenlängen – Teil 4

zweiTheorie und Simulation im mittleren Infrarotbereich basierend auf PPLN-Kristallen(Woo.webtestk.com)Differenzfrequenzerzeugung

Die obige Analyse zeigt, dass die Energien der Pump- und Signalstrahlen die Erzeugung von Idlerenergie während der DFG erheblich beeinflussen. Größe und Verhältnis dieser beiden Energien zueinander bestimmen den Betriebsbereich der DFG und beeinflussen somit die Variation der Idlerenergie. In praktischen Anwendungen kann die Leistung jedoch nicht nur durch die Optimierung der Strahlenergieparameter, sondern auch durch die Anpassung der Verzögerung weiter optimiert werden. Durch die Anpassung der Verzögerung wird die Interaktionszeit zwischen Pump- und Signalstrahlen im nichtlinearen Medium verändert und somit die Effizienz der Idlererzeugung beeinflusst. Bei entsprechender Einstellung der Verzögerung ist die Interaktion zwischen Pump- und Signalstrahlen effektiver, wodurch die Idlerenergieabgabe erhöht wird. Dieser Optimierungsansatz ist unter verschiedenen Energiebedingungen effektiv, ist jedoch bei hohen Energien besonders ausgeprägt. Die folgenden Simulationsergebnisse bieten eine detaillierte Analyse, wie die Idlerimpulsenergie nach der Verzögerungsoptimierung mit Pump- und Signalimpulsen variiert.

Abbildung 3 zeigt die Variation der Idler-Impulsenergie mit Pumpimpuls (a) und Signalimpuls (b) nach der Verzögerungsoptimierung (Ergebnisse aus Abbildung 2). Bei niedrigen Pump- und Signalimpulsenergien hat die optimierte Verzögerung kaum Auswirkungen auf die Ausgangs-Idler-Energie. Steigt die Signalimpulsenergie über 100 nJ (hellblaue und schwarze sechseckige Sterne in Abbildung 3), verhindert die optimierte Verzögerung im Vergleich zu den hellblauen und schwarzen sechseckigen Sternen in Abbildung 2, effektiv eine umgekehrte Energieumwandlung und maximiert die Ausgangs-Idler-Energie. Wenn die Pump- und Signalimpulsenergien ihr Maximum erreichen (3,5 μJ für den Pumpimpuls und 500 nJ für den Signalimpuls), erreicht die Ausgangs-Idler-Impulsenergie 873 nJ und ist damit deutlich höher als die maximale Energie (683 nJ) in Abbildung 3 ohne Verzögerungsoptimierung. Abbildung 3(b) zeigt auch, dass die optimierte Verzögerung die Ausgangs-Idler-Energie im Sättigungsbereich stabilisiert, was darauf hindeutet, dass die optimierte Verzögerung die Pumplichtenergie vollständig in Idler umwandeln kann.

Abb. 3. Die Kurven der Leerlauflichtenergie ändern sich mit Pumplicht- und Signallichtenergie nach

optimierte Verzögerung in der Simulation.