Recherche sur les oscillateurs paramétriques infrarouges moyens - Partie 07

3.2 Caractéristiques de sortie de l'OPO 

Pour étudier plus en détail l'impact de l'effet d'inversion sur les caractéristiques du laser de sortie, un photodétecteur a été utilisé pour surveiller les signaux dans le domaine temporel du laser de pompe restant à la puissance de pompe la plus élevée à l'aide d'un PBS (www.wisoptic.com) avec des transmittances du miroir de sortie de 0 % et 30 %, comme illustré à la Figure 10. On peut observer que lorsque le miroir de sortie est hautement réfléchissant, la densité de puissance à l'arrière de la largeur d'impulsion de la pompe restante augmente rapidement, indiquant qu'à haute puissance de pompage, un reflux d'énergie à trois ondes se produit, et le phénomène d'inversion réduit sévèrement l'efficacité de conversion optique-optique. Lorsque la réflectance du miroir de sortie est de 30 %, l'arrière de l'impulsion montre également une tendance à la hausse, indiquant qu'à cette puissance de pompe, l'effet d'inversion commence tout juste à apparaître. Par rapport au cas d'un miroir de sortie hautement réfléchissant, le reflux d'énergie à trois ondes est plus faible, l'effet d'inversion est moins prononcé, et l'efficacité de conversion optique-optique tend à se stabiliser. Les expériences montrent qu'à faible puissance de pompage, en raison de la faible densité de puissance à l'intérieur de la cavité, la transmittance du miroir de sortie peut être réduite pour améliorer l'efficacité de conversion lumière-lumière et abaisser le seuil de l'OPO. À haute puissance de pompage, l'effet d'inversion fort et l'effet thermique du cristal à l'intérieur de la cavité deviennent les principales raisons de la réduction de l'efficacité de conversion lumière-lumière.

Par conséquent, un miroir de sortie avec une transmittance plus élevée devrait être sélectionné pour améliorer l'efficacité de conversion lumière-lumière et la stabilité de l'OPO sous un pompage de haute puissance. Les longueurs d'onde des faisceaux signal et complémentaire ont été mesurées à l'aide d'un spectromètre infrarouge moyen et proche infrarouge, comme le montre la figure 11. La longueur d'onde centrale du faisceau complémentaire était de 3817,2 nm, et celle du faisceau signal était de 1476,2 nm. Les résultats expérimentaux ont montré un bon accord avec les résultats théoriques. Une lentille de 250 mm (en CaF2, www.wisoptic.com) a été utilisée, et l'angle de divergence du laser infrarouge moyen de sortie a été mesuré par la méthode de l'ouverture. L'angle de divergence était inférieur à 12,3 mrad. La stabilité de puissance à la puissance de pompage la plus élevée et à une longueur d'onde de sortie de 3,8 μm a été testée, et les résultats sont présentés dans la figure 12. Pendant la phase initiale de pompage à haute puissance, la puissance de sortie a légèrement diminué en raison des effets thermiques. L'écart quadratique moyen (RMS) de l'instabilité sur 15 minutes après la stabilisation de la puissance a été calculé à 1,97 %.

4. Conclusions

Cet article étudie un laser OPO infrarouge moyen de haute puissance basé sur MgO:PPLN (www.wisoptic.com). À une puissance de pompe maximale de 43,7 W, la puissance de sortie maximale du laser à 3817 nm est de 5,93 W, avec un rendement de conversion optique-optique de 13,5 %. Les caractéristiques temporelles de la lumière du signal et de la lumière de pompe résiduelle sous pompage de haute puissance sont étudiées et analysées. Il est conclu que la diminution du rendement optique-optique sous pompage de haute puissance est causée à la fois par l'effet d'inversion et par l'effet thermique du cristal. La sélection de la transmittance du miroir de sortie de la cavité pour différents niveaux de puissance de pompe est également analysée. Par rapport aux rapports de la littérature précédente, cette étude utilise un laser pulsé Q-switch à fibre large bande produit en Chine et un cristal MgO:PPLN produit localement, réduisant considérablement la difficulté technique, le cycle de développement et le coût.