Étude sur l'efficacité et la robustesse en température du cristal PPLN gazouillé dans une expérience de doublement de fréquence à 1064 nm - 01

Les lasers à semi-conducteurs 532 nm sont largement utilisés dans l’industrie et la médecine. Dans le domaine de la recherche scientifique, la lumière verte continue et de haute stabilité de 532 nm et le kilohertz, le laser nanoseconde de 532 nm à haute énergie sont les solutions de source de pompe les plus idéales pour les oscillateurs et les amplificateurs en saphir de titane, respectivement. La voie de base consiste à utiliser un laser à semi-conducteur de 808 nm/880 nm comme source de pompe, à générer un laser à 1 064 nm dans un Nd:YVO.₄ou un cristal Nd:YAG, puis effectuez un doublement de fréquence (SHG) via un cristal doubleur de fréquence pour générer un laser continu ou pulsé de 532 nm. Le cristal doubleur de fréquence le plus couramment utilisé actuellement est le triborate de lithium (LBO)., www.wisoptic.com), qui présente les avantages d’un faible coût, d’un seuil de dommage élevé et d’une large bande de transmission de la lumière. Cependant, son coefficient non linéaire n'est pas élevé et l'efficacité de conversion du doublement de fréquence est très faible. De plus, l’efficacité de doublement de fréquence du LBO est très sensible à la température. De légers changements de température affecteront l’adaptation de phase de la lumière incidente et affecteront ainsi les paramètres de sortie laser.

Après que le concept de quasi-adaptation de phase et la méthode de polarisation par champ électrique aient été proposés, les gens ont commencé à essayer d'utiliser du niobate de lithium polarisé périodiquement (PPLN)., www.wisoptic.com) cristaux au lieu du LBO pour doubler la fréquencematérielpour tester. En 1997, GD Miller de l'Université de Stanford a essayé d'utiliser du PPMgLN d'une longueur de 53 mm comme élément supplémentaire.-cristal doublant la fréquence de la cavité. Lorsque la température était strictement contrôlée à 199,5°C, une puissance de lumière verte continue de 2,7 W pouvait être obtenue et l'efficacité de conversion atteignait 42 %. Cependant, lorsque l'écart de température était de 0,3°C, tL'efficacité de conversion est presque tombée à 0. En 2009, le japonais Kiyohide Sakai et d'autres ont également utilisé du PPMgLN de 18 mm pour obtenir une puissance de lumière verte de 1,2 W, avec une efficacité de conversion de 60 %. Cependant, l'efficacité de la conversion a déjà été réduite de plus de moitiélorsque la température s'écarte de 1°C. En 2002, Yu Jian et d'autres de l'Université de Tianjin en Chine ont également utilisé avec succès un PPLN qu'ils avaient eux-mêmes créé pour obtenir des résultats supplémentaires.-sortie de doublement de fréquence de cavité. Cependant, ils n'ont pas utilisé d'équipement de contrôle de la température et l'efficacité de conversion par doublement de fréquence n'était que de 0,052 %. Bien que le PPLN puisse obtenir une énergie lumineuse doublée en fréquence plus forte par rapport au LBO,ilnécessite toujours un contrôle strict de la température lorsqu'il est utilisé en double fréquenceing. Afin de percerestLimites du PPLN, diverses solutions de conception structurelle ont été proposées, notamment des cristaux polarisés multipériodiques, gazouillés, apériodiques, etc. Parmi eux, le cristal de niobate de lithium polarisé périodique gazouillé (CPPLN) fait référence à l'introduction d'une distribution structurelle de type gazouillis dans la direction de propagation du laser basée sur le PPLN, c'est-à-dire que la période de polarisation change linéairement le long de la direction de propagation. Cette conception permet au cristal de fournir une bande vectorielle réciproque continue au détriment d'un certain coefficient non linéaire, élargit la bande passante de gain du cristal et permet au cristal d'être utilisé dans une gamme plus large de scénarios expérimentaux.

Afin d'améliorer encore l'efficacité et la stabilité de la production de 532 nm, cet article a conçu la structure d'un pôle périodique gazouillé.LNcristal(www.wisoptic.com)basé sur une quasi-adaptation de phase.Cette étude vise à obtenir des résultats plus élevésefficacité de conversion du doublement de fréquenceau CPPLNcristalque dansLBOcristal qui estactuellement couramment utilisé sur le marché, etpour prouver queleCPPLNle cristal a une certaine plage de variation admissible de la température ambianterésultatingen hauteeuhefficacité de conversion et faibleeuhdifficulté de fonctionnement expérimental. Les expériences montrent que le CPPLN conçu peut produire 148 mW de lumière à 532 nm lorsque l'entrée est continue à 1 064 nm.faisceaula puissance est de 22,53 W et le rendement de conversion est d'environ 0,66 %, soit 15,58 fois celui du LBO. Dans le même temps, la largeur à moitié maximale du CPPLN qui change avec la température est supérieure à celle du LBO, et la forme du point ne change fondamentalement pas avec la température, il a donc une meilleure robustesse à la température que le LBO.