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脉动科技2022年1月刊-MgO:PPLN波导,您了解多少?
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Thursday,  January 13, 2022

MgO:PPLN波导,您了解多少?

MgO:PPLN波导可以大幅提高弱光倍频和弱光非线性转换效率,尤其是弱连续激光,因此MgO:PPLN波导越来越被科研界重视,特别在量子光学,微纳光学,生物光学等弱激光应用的场景!英国Covesion公司在PPLN晶体和PPLN波导技术方面走在业界的前面。关MgO:PPLN波导选型和使用的方方面面,本文以问答的形式详细介绍!

1. Covesion MgO:PPLN 波导支持多少种模式?它是780nm的单模吗?如果我做780nm泵浦自发参数下转换(SPDC)会发生什么?

我们的波导在泵浦1560 nm处是单模的。当在780 nm 处产生SHG光时,它将以基本空间模式产生。当用波导进行SPDC时,如果780 nm基膜泵浦,将获得1560 nm 基模。但是,必须注意确保通过选择性发射与780 nm基模匹配,因为波导在该波长下将是多模的。

2. Covesion MgO:PPLN 波导芯片的孔径大小是多少?芯片的模场直径(MFD) 和数值孔径(NA) 是多少?FWHM是多少?

我们用于1560nm SHG 的MgO:PPLN波导的孔径尺寸约为12 μm x 12 μm(宽x高)。1560nm泵浦的模场直径MFD测量值为10.0 μm x 8.8 μm (数值孔径NA = 0.094 x 0.113)。对于相位匹配的780nm输出,测得的MFD为9.9 x 8.3 (NA = 0.092 x 0.085)。有关详细信息,请参阅下面的论文。

40mm长波导芯片的FWHM为0.28 nm。

参考文献:Lewis G. Carpenter, Sam A. Berry, Alan C. Gray, James C. Gates, Peter G. R. Smith, and Corin B. E. Gawith, “CW demonstration of SHG spectral narrowing in a PPLN waveguide generating 2.5 W at 780 nm,” Opt. Express 28, 21382-21390 (2020)

3. Covesion MgO:PPLN波导芯片用于1560nm fs激光器倍频,预期转换效率是多少?

根据客户的反馈,我们的波导在1560nm fs激光光源倍频时,转换效率达到45%。泵浦参数为: 200fs,975 MHz 重率,275mw平均功率和1.28 kW峰值功率。

4 .Covesion PPLN波导芯片的入射和传播损耗是多少?

我们的PPLN波导在1560nm处的总入射损耗为-1.2 dB,在780nm处为-1.3 dB。在1560nm处的传播损耗为~0.12 dB/cm,在780 nm处的传播损耗为0.58 dB/cm,计算方法如下:

参考文献:Lewis G. Carpenter, Sam A. Berry, Alan C. Gray, James C. Gates, Peter G. R. Smith, and Corin B. E. Gawith, “CW demonstration of SHG spectral narrowing in a PPLN waveguide generating 2.5 W at 780 nm,” Opt. Express 28, 21382-21390 (2020)

5. MgO:PPLN块体晶体能得到什么样的转换效率?

用块状MgO:PPLN晶体所能达到的转换效率取决于泵浦源功率、脉冲宽度和晶体长度。下面的数据是我们从客户那里收集来的,是单次通过,没有谐振腔的设置。

6 .如何找到最佳的晶体工作温度?

最佳相位匹配温度可以通过将晶体加热到比计算温度高20°C,然后将晶体冷却,同时监测产生波长的输出功率来确定。

7 .我需要哪种激光偏振态?

铌酸锂的最高非线性系数为d33 = 25 pm/V,这对应于平行于z轴的参数相互作用(0型相位匹配)。在这种情况下,所有作用波长必须是平行于晶体z轴的线性e偏振,以实现最高的转换效率。请注意,在周期性极化的掺镁铌酸锂(MgO:PPLN)中,有效非线性系数deff通常为14 pm/V。

Covesion的标准PPLN晶体专为Type-0转换而设计。请联系我们讨论I型或II型相位匹配的定制设计。

8. MgO:PPLN晶体的损伤阈值有多少?

PPLN的损伤阈值与波长、强度和脉冲能量有关。下面是客户关于晶体功率和各种操作机制损伤阈值的反馈。

9. MgO:PPLN晶体的温度接受带宽,泵浦接受带宽和走离时间分别是多少?

温度接受带宽定义为倍频强度的半高宽(Full Width at Half Maximum)范围。转换效率的温度依赖关系与晶体长度成反比,遵循sinc2函数,定义了晶体温度接受带宽。典型值在下表中给出。同样,晶体泵浦接受带宽半宽(单位为nm)与晶体长度成反比。典型值如下表所示。走离时间是群速度乘以晶体长度。

10.没有倍频信号应该怎么检查?

如果您没有获得输出信号,首先要检查的是您正在聚焦到PPLN晶体,而不是晶体顶部的保护盖玻璃片。在这种情况下,您应该看到更漫透射的TEM00模式,因为玻璃片端面没有抛光。

第二个常见的检查是泵浦激光器的偏振态是正确的。对于大多数应用,激光偏振应该是线性的,方向平行于PPLN晶体的厚度(z轴)。如果将线性偏振旋转90(与y轴和晶体的宽度方向平行),那么我们的标准0型相位匹配晶体将不会观察到非线性相互作用。

11.聚焦(瑞利范围)和晶体长度之间有什么关系?

对于使用连续激光器的二次谐波(SHG),Boyd和Kleinman的理论结果表明,当晶体长度与共焦参数之比为2.84时(其中共焦参数是瑞利范围的两倍),可以获得最佳效率。对于和频也是如此,其中两个泵浦光束都应调整为具有相同的瑞利范围。

参考文献:Boyd, G. D., and D. A. Kleinman. “Parametric interaction of focused Gaussian light beams.” Journal of Applied Physics 39 (1968): 3597.

对于差频(DFG)和光参量振荡(OPO),最佳效率要求在瑞利范围是晶体长度的一半的共聚焦条件下。这些聚焦条件也适用于脉冲激光器,但由于峰值功率高,光斑尺寸要求不那么敏感。用户应该注意晶体的损伤阈值(见下文第6节),不要把光束聚焦得太紧,因为这会造成晶体损伤。

一般来说,一个好的经验法则是选择光斑大小时应使瑞利范围是晶体长度的一半。然后可以小幅度减小光斑尺寸,直到获得最佳效率。

12.产品的交货周期是多久?

所有库存物品,在收到订单/预付款后1周发货。对于定制产品,我们通常的交货时间是收到订单后的12周,这取决于数量、复杂性和AR镀膜的要求。

13.产品质保多长时间?

我们为加热炉、温度控制器和炉子底座提供一年保修

关于脉动科技

脉动科技有限公司是专业的激光器代理公司,致力于国外先进激光器,光电子产品的代理、销售、技术服务和进口业务,服务于国内外高端科研和先进工业市场。现已成为国内最大的激光器代理商之一。脉动科技是英国Covesion公司中国区授权代理商,脉动科技有专业的APE公司授权和认可的售后队伍!更多的产品和详细的资料欢迎来信咨询。


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