Forschung zu mittelinfraroten parametrischen Oszillatoren - Teil 06

3. Experimentelle Ergebnisse und Analyse

…

3.2 Ausgangseigenschaften von OPO

…

Der Abstand zwischen den Koppellinsen M1 und M2, die das MgO:PPLN pumpen(www.wisoptic.com)Der oben beschriebene fasergepulste Laser wurde justiert. Mit einem Fokusfleckanalysator wurde der Strahltaille-Durchmesser des fokussierten Flecks auf 200 μm beobachtet (wie in Abbildung 7 dargestellt). Die Position des MgO:PPLN-Kristalls wurde angepasst, um sicherzustellen, dass die Strahltaille im Zentrum des Kristalls liegt. Die Auswirkung der Transmission des Auskoppelspiegels M4 auf die Ausgangsleistung des mittleren Infrarotlasers wurde analysiert, wie in Abbildung 7 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die mittlere Infrarotlaserleistung nahezu linear mit der Erhöhung der Pumpleistung ansteigt. Wenn die Signallicht-Transmission des Auskoppelspiegels 0 %, 10 %, 20 % und 30 % beträgt, liegen die Schwellenpumpleistungen des 3817 nm Lasers bei 7,2 W, 12,4 W, 16,3 W bzw. 24,5 W. Bei maximaler Pumpleistung betragen die Ausgangsleistungen 5,93 W, 5,24 W, 5,05 W bzw. 4,06 W, was optisch-optischen Umwandlungswirkungsgraden von 13,5 %, 11,9 %, 11,5 % bzw. 9,2 % entspricht. Dies liegt daran, dass die Kavitätsverluste mit zunehmender Signallicht-Transmission des Auskoppelspiegels M4 steigen. Bei niedriger Pumpleistung ist die Signallicht-Leistungsdichte im Resonator mit höherer Transmission relativ gering, was eine Dreifrequenzumwandlung erschwert und somit eine höhere Ausgangsschwelle zur Folge hat. Der optisch-optische Umwandlungswirkungsgrad wurde bei verschiedenen Transmissionen analysiert, wie in Abbildung 8 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass mit steigender Pumpleistung der optisch-optische Umwandlungswirkungsgrad des mittleren Infrarotlasers zunächst zunimmt, dann abnimmt und schließlich stabilisiert. Dies liegt daran, dass bei niedriger Pumpleistung aufgrund der geringen Leistungsdichte der drei Wellen im Resonator die Ausgangsleistung des mittleren Infrarotlasers linear mit der Pumpleistung ansteigt. Bei einer Transmission des Auskoppelspiegels von 0 %, 10 % und 20 % betragen die für den maximalen optisch-optischen Umwandlungswirkungsgrad erforderlichen Pumpleistungen 12,4 W, 16,4 W bzw. 23,4 W. Eine weitere Erhöhung der Pumpleistung führt zu einem Umkehreffekt, wenn die Leistungsdichte der Idler- und Signalstrahlen im Resonator einen bestimmten Wert erreicht, wodurch Idler-Energie zurückfließt und der optisch-optische Umwandlungswirkungsgrad sinkt. Gleichzeitig MgO:PPLN(www.wisoptic.com)weist langwellige Absorptionseigenschaften und eine starke Absorption von 3,8 μm Laserlicht auf. Unter hoher Pumpleistung zeigt es einen starken thermischen Linseneffekt, der die Intrakavitäts-Modenanpassung beeinflusst, was auch ein Grund für den Rückgang und die Instabilität der optisch-optischen Umwandlungseffizienz ist.

…

…

Abb. 7…Diagramm der 3817 nm Laserleistung bei verschiedenen Auskoppelspiegel-Transmissionen und dem fokussierten Fleck

…

…

Abb. 8…Diagramm der 3817 nm Laserumwandlungseffizienz bei verschiedenen Auskoppelspiegel-Transmissionen

…

Das zeitliche Signal des Signallichts wurde mit einem InGaAs-Photodetektor überwacht, wie in Abbildung 9 dargestellt. Bei maximaler Pumpleistung betrugen die Laserpulsbreiten für verschiedene Auskoppelspiegel-Transmissionen 94,6 ns, 95,8 ns, 89,8 ns bzw. 92,4 ns. Im Vergleich zur Pumplaser-Pulsbreite wurde die Signallicht-Pulsbreite in unterschiedlichem Maße komprimiert. Dies liegt daran, dass der OPO eine bestimmte Oszillationsschwelle aufweist und der Pumplaser eine akusto-optische Güteschaltung verwendet, was zu einer relativ geringen Leistungsdichte an der Vorderflanke des Ausgangslaserpulses führt, sodass das parametrische Licht später als das Pumplicht aufgebaut wird. Gleichzeitig ist die Pumpleistungsdichte in der Mitte des Pumpimpulses relativ hoch, sodass das parametrische Licht schnell oszillieren kann, was letztendlich zu einer kürzeren Vorderflanke des parametrischen Lichts im Vergleich zum Pumplicht führt. Während des gesamten Prozesses ist die Pulsbreite des parametrischen Lichts kleiner als die des Pumplichts.

…

Abb. 9……Diagramm der Zeitbereichscharakteristik des Signallasers bei unterschiedlichen Auskoppelspiegel-Transmissionsgraden. (a) HR; (b) T=10 %; (c) T=20 %; (d) T=30 %