Forschung zu parametrischen Oszillatoren im mittleren Infrarotbereich – Teil 04

2. Theoretische Analyse von OPO

Gemäß der Quasi-Phasenanpassungsbedingung werden Energie und Impuls Die Erhaltungssätze während des nichtlinearen Drei-Wellen-Frequenzumwandlungsprozesses des OPO lauten wie folgt:

1/λ_P = 1/λ_S + 1/λ_ich (1)

N_P/λ_P -N_S/λ_S-N_ich/λ_ich - 1/Λ = 0    (2)

In dieser Gleichung:λ_P,λ_SUnd λ_ichbezeichnen die Wellenlängen des Pump-, Signal- bzw. Leerlauflichts;Λbezeichnet die Polungsperiode des Kristalls;N_P, N_S UndN_ichDie Brechungsindizes des Pump-, Signal- bzw. Idlerlichts werden mit bezeichnet. Die Brechungsindizes lassen sich anhand der Sellmeier-Gleichungen für die Brechungsindizes des MgO:PPLN-Kristalls berechnen:

    N_e² =A₁ +B₁F + (A₂ +B₂F)/[λ²-(A₃ +B₃F)²] + (A₄ +B₄F)/(λ² -A₅²) -A₆λ²  (3)

Die Werte der Parameter in Gleichung (3) sind in Tabelle 2 dargestellt. Darunter:Fist eine Funktion der TemperaturT und kann wie folgt ausgedrückt werden:

F= (T−24.5)/(T+570,82)   (4)

Tab. 2 Parameterwerte in der Sellmeier-Gleichung

Basierend auf den Gleichungen (1)–(4) wurde die Abstimmungskurve der Polarisationsperiode für einen MgO:PPLN-Kristall, der von einem 1,064-μm-Laser gepumpt wurde, simuliert, wie in Abb. 3 dargestellt. Wenn die Polarisationsperiode 29,5 μm und die Betriebstemperatur 30 °C beträgt, kann eine Laserleistung im mittleren Infrarot bei 3,82 μm erhalten werden.

Abb. 3 Unterschiedliche Gitterperioden des Wellenlängen-Abstimmbereichs von MgO:PPLN-OPO