Studie zur Effizienz und Temperaturrobustheit von gechirpten PPLN-Kristallen im 1064-nm-Frequenzverdopplungsexperiment – ​​06

Studie zur Effizienz und Temperaturrobustheit von ChirpedPPLNKristall im 1064-nm-Frequenzverdopplungsexperiment- 06

4.Experimentelles Ergebnis und Analyse

4.2 Temperaturrobustheitsvergleich zwischen CPPLN und LBO

Wenn das eingegebene 1064-nm-Licht 22,53 W beträgt, werden die Kurven der von CPPLN erzeugten frequenzverdoppelten optischen Leistung angezeigt(www.wisoptic.com)und LBO(www.wisoptic.com)mit der Temperatur sind in Abbildung 5(a) und Abbildung 5(b) dargestellt. Die halbmaximale Gesamtbreite der frequenzverdoppelten optischen Leistung von CPPLN in Bezug auf die Temperatur beträgt 8,40℃ und reicht von 24,19℃ bis 32,59℃. Die halbmaximale Gesamtbreite der frequenzverdoppelten optischen Leistung von LBO in Bezug auf die Temperatur beträgt 6,12℃ und liegt im Bereich von 15,54℃ bis 21,66℃, was niedriger ist als die halbmaximale Gesamtbreite von CPPLN. Innerhalb des Bereichs der Halbwertsbreite zeigt LBO einen monoton steigenden und monoton fallenden Trend, während CPPLN einen oszillierenden Trend und keinen einfachen monoton steigenden oder fallenden Trend zeigt. In diesem Bereich gibt es drei Spitzenwerte: 148 mW, 120 mW bzw. 105 mW.

Abb. 5.Die Beziehung zwischen der SHG-Leistung und der Temperatur verschiedener SHG-Kristalle. (a) CPPLN; (b) LBO

Aus den Gleichungen (4) und (5) wissen wir, dass der Temperaturbereich der Kristallanpassung mit Faktoren wie dem Brechungsindex des Kristalls, der Struktur des polarisierten Kristalls (einschließlich Arbeitszyklus, Polarisationsperiode, Chirp usw.) zusammenhängt .). Da es bestimmte Verarbeitungsfehler zwischen der entworfenen Kristallstruktur und der tatsächlich verarbeiteten Kristallstruktur geben wird, wird es zwangsläufig bestimmte Fehler zwischen dem von Sellmeier berechneten Brechungsindex gebenEQuation und dem tatsächlichen Brechungsindex führen diese Faktoren zum Unterschied zwischen dem Temperaturbereich der reziproken Gitteranpassung des Kristalls und den Simulationsergebnissen. In diesem Fall stimmen die absoluten Werte von Theorie und Praxis nicht unbedingt genau überein, die relativen Trends sollten jedoch konsistent sein. Daher geht es uns im Experiment mehr um die Form seiner charakteristischen Kurve als um die absoluten Werte.

Wir glauben, dass der Grund, warum die CPPLN-Kristallkurve einen solchen Trend zeigt, mit der Genauigkeit der Polarisationsperiode zusammenhängt, die vom verarbeitenden Hersteller des polarisierten Kristalls erreicht werden kann. Die minimale Verarbeitungsgenauigkeit der Polarisationsperiode des in diesem Experiment verwendeten CPPLN-Kristalls beträgt 10 nm, d. h. der Fehler der Polarisationsperiode beträgt etwa 0,14 %. Daher stimmt die tatsächliche Struktur von CPPLN nicht mit der idealen Struktur überein, es gibt jedoch Abweichungen. Die tatsächliche Verteilung des reziproken Kristallgittervektors stimmt nicht genau mit der Simulation überein und ist nicht einheitlich. Bei 27℃ und 30℃ kommt es aufgrund des Fehlens angepasster reziproker Gittervektoren aufgrund von Verarbeitungsfehlern zu einem erheblichen Leistungsabfall. Bei 25℃, 29℃ und 32℃ kann der reziproke Gittervektor des Kristalls gerade die Phasenfehlanpassung des Frequenzverdopplungsprozesses ausgleichen, was zu einer erheblichen Leistungssteigerung führt.führt dazuSchwankung der Temperaturkennlinie im Temperaturbereich von 24,19℃ bis 32,59℃. Um das Problem weiter zu veranschaulichen, haben wir die Temperatur- und Frequenzverdopplungseffizienz von CPPLN-Kristallen mit unterschiedlichen Arbeitszyklen simuliert. Die Ergebnisse sind in Abbildung 6 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Abweichung des Arbeitszyklus des polarisierten Kristalls bei 0,01 % liegt. Die Beziehungskurve zwischen Temperatur und Frequenzverdopplungseffizienz zeigt eine sehr signifikante Änderung: Wenn der Arbeitszyklus 49,61 % beträgt, ist die Kurve relativ flach und die Frequenzverdopplungseffizienz des mittleren Flügels und der beiden Flügel liegt nahe beieinander; Wenn der Arbeitszyklus kleiner wird, wird die Frequenzverdopplungseffizienz des mittleren Teils verbessert und die Frequenzverdopplungseffizienz der beiden Flügel wird geschwächt. Wenn der Arbeitszyklus größer wird, wird die Frequenzverdopplungseffizienz des mittleren Teils geschwächt, und die Frequenzverdopplungseffizienz der beiden Flügel wird verbessert, und drei Spitzen erscheinen an unterschiedlichen Positionen. Wenn der Arbeitszyklus 49,62 % beträgt, stimmt der Trend der Kurve im Wesentlichen mit den im Experiment erzielten Ergebnissen überein, was darauf hinweist, dass der Arbeitszyklus des tatsächlich verarbeiteten CPPLN-Kristalls etwas größer sein sollte als der geplante Arbeitszyklus.

Abb. 6.Die Beziehung zwischen Temperatur und SHG-Effizienz von CPPLN bei unterschiedlichen Arbeitszyklen. (a) 49,60 %; (b) 49,61 %; (c) 49,62 %; (d) 49,63 %