Studie zur Effizienz und Temperaturrobustheit von gechirpten PPLN-Kristallen im 1064-nm-Frequenzverdopplungsexperiment – ​​07

4.Experimentelles Ergebnis und Analyse

4.2 Temperaturrobustheitsvergleich zwischen CPPLN und LBO

Als relativ neues nichtlineares optisches Material weist CPPLN einen hohen nichtlinearen Koeffizienten und eine große Verstärkungsbandbreite auf. In absehbarer Zeit wird es weitere Anwendungen in den Bereichen Industrie und Medizin geben. Mit der steigenden Nachfrage nach polarisierten Kristallmaterialien wie PPLN und CPPLN wird auch die elektrische Feldpolarisationstechnologie von Kristallen weitere Durchbrüche erzielen und die Verarbeitungsgenauigkeit polarisierter Kristalle wird sich weiter verbessern. Wenn die Verarbeitungsgenauigkeit einen Wert unter 1 nm erreicht, wird auch der Fehler der Polarisationsperiode auf weniger als 0,01 % reduziert, die Struktur des hergestellten CPPLN-Kristalls wird näher an der entworfenen CPPLN-Struktur liegen und der erzielte Frequenzverdopplungseffekt wird ebenfalls erzielt näher am beabsichtigten Effekt sein. Daher wird sich die Praktikabilität von CPPLN in Zukunft mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Polarisationstechnologie für elektrische Felder weiter verbessern.

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 %

Der Spotvergleich des von den beiden Kristallen erzeugten grünen Lasers ist in Abbildung 7 dargestellt. In Abbildung 7 sind (a) bis (d) die Spots des von CPPLN erzeugten Lichts mit doppelter Frequenz, entsprechend 21℃, 25℃, 29 ℃ bzw. 33℃ und (e) bis (h) sind die Punkte des von LBO erzeugten Lichts mit doppelter Frequenz, entsprechend 15℃, 19℃, 23℃ bzw. 27℃. Das Punktbild von CPPLN wird von MATLAB verarbeitet und das Ergebnis ist in Abbildung 8 dargestellt. Aus Abbildung 7 (a) bis (d) und Abbildung 8 ist ersichtlich, dass der Punkt von CPPLN eine Standard-Gaußsche Verteilung und die Änderung ist Die Temperatur hat nahezu keinen Einfluss auf die Form des Flecks. Die Standard-Gaußsche Punktform bleibt im Bereich von 21 bis 33℃ erhalten. Aus (e) bis (h) in Abbildung 7 ist ersichtlich, dass die Temperatur einen erheblichen Einfluss auf LBO hat. Unter der Bedingung von 19 °C, bei der die höchste Effizienz der Frequenzverdopplung erreicht wird, liegt der hochenergetische Teil in der Mitte des Lichtflecks nahe an einem Kreis. Wenn sich die Temperatur ändert, zeigt der Fleck eine elliptische Änderung mit der Temperaturänderung. Bei 15℃ und 23℃ hat sich der Fleck in einen hellen und einen dunklen Fleck aufgespalten. Wenn die Temperatur auf 33℃ steigt, teilt sich der Fleck sogar in drei Flecken. Der Grund dafür, dass der Fleck elliptisch ist, liegt darin, dass LBO eine Temperaturphasenanpassung verwendet und der Frequenzverdopplungskristall lang ist. Wenn der 532-nm-Laser LBO passiert, erzeugt er einen großen Walk-Off-Effekt. CPPLN verwendet Quasi-Phasenanpassung. Das Licht der Grundfrequenz und das Licht der Frequenzverdopplung breiten sich in der gleichen Richtung aus und es gibt keinen Walk-Off-Effekt. Der Grund für die LBO-Spotaufteilung liegt darin, dass bei der Bearbeitung des Kristalls ein gewisser Fehler zwischen den beiden Kristallachsen und der entworfenen Kristallachsenrichtung auftreten kann, was dazu führt, dass das angepasste Grundfrequenzlicht nicht wie im Design gewünscht horizontal polarisiert wird. Wenn die Temperatur von der passenden Temperatur abweicht, führt der Walk-off-Effekt dazu, dass sich das horizontal polarisierte Licht, das vertikal polarisierte Licht und das Licht mit doppelter Frequenz des Grundfrequenzlichts trennen. Das mit der Methode der elektrischen Feldpolarisation hergestellte CPPLN kann sicherstellen, dass der beste Doppelfrequenzeffekt erzielt wird, wenn das Grundfrequenzlicht horizontal polarisiert wird, wodurch das Problem der Punktaufteilung vermieden wird.

Abb. 7. Vergleich des Ausgabepunkts von CPPLN- und LBO-SHG-Experimenten. (a)(b)(c)(d) Der Ausgabepunkt von

CPPLN bei 21℃, 25℃, 29℃ bzw. 33℃; (e)(f)(g)(h) Der Ausgabepunkt von LBO unter Bedingungen von 15℃, 19℃, 23℃ bzw. 27℃

Abb. 8. Anpassungskurve der CPPLN-Ausgangspunktintensitätsverteilung. (a) 21℃; (b) 25℃; (c) 29℃; (d) 33℃

5.Abschluss

Um die Erzeugungseffizienz und Stabilität von 532 nm zu verbessern, stellt dieser Artikel den CPPLN-Kristall als nichtlineares Material zur Frequenzverdopplung vor, entwirft seine Struktur, untersucht die 1064-nm-Frequenzverdopplungsleistung des entworfenen CPPLN-Kristalls theoretisch und experimentell und vergleicht ihn mit den meisten Häufig verwendeter Frequenzverdoppelungskristall LBO. Das entwickelte und hergestellte CPPLN kann die höchste Frequenzverdopplungs-Umwandlungseffizienz unter 25 erreichen℃. Unter der Bedingung, dass 1064-nm-Dauerlicht mit 22,53 W zugeführt wird, können 148 mW 532-nm-Licht erhalten werden. Der Licht-zu-Licht-Umwandlungswirkungsgrad beträgt etwa 0,66 %, was dem 15,58-fachen des LBO entspricht. Die Halbwertsbreite der von CPPLN erzeugten frequenzverdoppelnden Lichtleistung in Bezug auf die Temperatur kann 8,40 erreichen℃, was größer als LBO ist. Aufgrund der Verarbeitungsgenauigkeit schwankt die Leistung von CPPLN jedoch weiterhin mit der Temperaturänderung, wenn sich die Temperatur ändert. Der Ausgangsfrequenzverdopplungspunkt ist ein Standard-Gauß-Punkt, der von Temperaturänderungen nahezu unbeeinflusst bleibt. Obwohl die im Design erwartete Temperaturrobustheit aufgrund der Verarbeitungsgenauigkeit nicht vollständig erreicht werden kann, wird davon ausgegangen, dass mit der Verbesserung des Herstellungsprozesses für polarisierte Kristalle in der Zukunft CPPLN-Kristalle erhalten werden, die näher an der Designstruktur liegen, was möglich ist Verbessern Sie effektiv die Laserausgangsleistung und Stabilität von 532-nm-Festkörper-Dauerlasern und haben breite Anwendungsaussichten in den Bereichen Titan-Saphir-Femtosekundenlaser, Laser mit schmaler Linienbreite, rauscharme Laser usw. Gleichzeitig besteht die Hoffnung, dass es Referenzen für andere Wellenlängenlaser im Hinblick auf Möglichkeiten zur Verbesserung der Leistungs- und Temperaturrobustheit liefern kann.