Recherche sur les oscillateurs paramétriques infrarouges moyens - Partie 06

3. Résultats expérimentaux et analyse

3.2 Caractéristiques de sortie de OPO

L'espacement entre les lentilles de couplage M1 et M2, qui pompent le MgO:PPLN (www.wisoptic.com) Le laser à fibre pulsé décrit ci-dessus a été ajusté. À l'aide d'un analyseur de tache focale, le diamètre de la taille du faisceau au point focal a été observé à 200 μm (comme illustré dans la figure 7). La position du cristal MgO:PPLN a été ajustée pour garantir que la taille du faisceau soit centrée dans le cristal. L'effet de la transmittance du miroir de sortie M4 sur la puissance de sortie du laser infrarouge moyen a été analysé, comme le montre la figure 7. On peut voir que la puissance du laser infrarouge moyen augmente presque linéairement avec l'augmentation de la puissance de pompe. Lorsque la transmittance de la lumière du signal du miroir de sortie est de 0 %, 10 %, 20 % et 30 %, les puissances de seuil de pompe du laser à 3817 nm sont respectivement de 7,2 W, 12,4 W, 16,3 W et 24,5 W. À la puissance de pompe maximale, les puissances de sortie sont respectivement de 5,93 W, 5,24 W, 5,05 W et 4,06 W, correspondant à des efficacités de conversion optique-optique de 13,5 %, 11,9 %, 11,5 % et 9,2 %. Cela est dû au fait que la perte de cavité augmente avec l'augmentation de la transmittance de la lumière du signal du miroir de sortie M4. Sous une pompe de faible puissance, la densité de puissance de la lumière du signal dans la cavité résonante avec une transmittance plus élevée est relativement faible, ce qui rend difficile la réalisation de la conversion de fréquence à trois ondes, entraînant ainsi un seuil de sortie plus élevé. L'efficacité de conversion optique-optique a été analysée sous différentes transmittances, comme le montre la figure 8. On peut voir qu'avec l'augmentation de la puissance de pompe, l'efficacité de conversion optique-optique du laser infrarouge moyen augmente d'abord puis diminue, pour finalement se stabiliser. Cela est dû au fait que, sous une pompe de faible puissance, en raison de la faible densité de puissance des trois ondes dans la cavité, la puissance de sortie du laser infrarouge moyen augmente linéairement avec l'augmentation de la puissance de pompe. Lorsque la transmittance du miroir de sortie est de 0 %, 10 % et 20 %, les puissances de pompe nécessaires pour atteindre l'efficacité de conversion optique-optique maximale sont respectivement de 12,4 W, 16,4 W et 23,4 W. L'augmentation supplémentaire de la puissance de pompe entraîne un effet d'inversion lorsque la densité de puissance des faisceaux idler et signal dans la cavité atteint une certaine valeur, provoquant un reflux de l'énergie idler, réduisant ainsi l'efficacité de conversion optique-optique. Simultanément, MgO:PPLN(www.wisoptic.com) présente des caractéristiques d'absorption à longue longueur d'onde et une forte absorption du laser à 3,8 μm. Sous un pompage de haute puissance, il présente un fort effet de lentille thermique, affectant l'adaptation des modes intracavité, ce qui est également une raison de la diminution et de l'instabilité de l'efficacité de conversion optique-optique.

Fig. 7 Diagramme de la puissance du laser à 3 817 nm sous différentes transmittances du miroir de sortie et du point focal

Fig. 8 Diagramme de l'efficacité de conversion du laser à 3817 nm sous différentes transmittances du miroir de sortie

Le signal temporel de la lumière du signal a été surveillé à l'aide d'un photodétecteur InGaAs, comme illustré à la figure 9. À la puissance de pompe maximale, les largeurs d'impulsion laser pour différentes transmittances du miroir de sortie étaient respectivement de 94,6 ns, 95,8 ns, 89,8 ns et 92,4 ns. Par rapport à la largeur d'impulsion du laser de pompe, la largeur d'impulsion de la lumière du signal a été comprimée à des degrés divers. Cela est dû au fait que l'OPO a un certain seuil d'oscillation et que le laser de pompe utilise une commutation Q acousto-optique, ce qui entraîne une densité de puissance relativement faible au bord avant de l'impulsion du laser de sortie, provoquant un établissement plus tardif de la lumière paramétrique par rapport à la lumière de pompe. Simultanément, la densité de puissance de la pompe est relativement élevée au milieu de l'impulsion de pompe, permettant à la lumière paramétrique d'osciller rapidement, ce qui aboutit finalement à un bord avant plus court pour la lumière paramétrique par rapport à la lumière de pompe. Tout au long du processus, la largeur d'impulsion de la lumière paramétrique est inférieure à celle de la lumière de pompe.

Fig. 9  Diagramme de la caractéristique temporelle du laser de signal sous différentes transmittances du miroir de sortie. (a) HR ; (b) T=10 % ; (c) T=20 % ; (d) T=30 %