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PPLN晶体-激光波长转换革命性技术

时间:2020-02-26 来源:新特光电 访问量:1012

PPLN晶体登上历史舞台,体积小,转换效率高!周期性极化铌酸锂(PPLN)一种改变激光波长的高效晶体,PPLN在激光显示领域的应用Covesion为激光显示提供掺镁的PPLN晶体(MgO:PPLN)。通过掺镁大幅度提高了晶体的光学损伤及光折变阈值,同时保持高的非线形系数:理想的将低成本的近红外激光转换成红绿蓝三色。为OEM量产提供优质的原材料。PPLN在中红外领域的应用我们的PPLN能够满足许多工程领域中在中红外具有针对性和可调谐的广泛应用,包括远程气体探测、光谱分析、制药过程监督等 。

许多材料具有非线形特性,但铌酸锂的效果明显强于其他传统的材料。为充分利用铌酸锂晶体的高的非线性系数,Convesion提供了所谓“周期性你极化”的微结构。这种工艺可使晶体最佳地工作在不同波长,器件可用于倍频、差频、和频和光学参量放大,以及其他非线形成过程。PPLN的典型使用是将聚焦的激光光束通过一定长度的晶体,光在晶体的另一端发出新波长的光及残余的输入光。为达到非线形晶体的最高转换效率,入射光和目标光波长必须“相位匹配”,使它们彼此同步。大多数非线形晶体,不同波长光传播速度不同,导致它们在晶体中传播时相位失配。传统的波长转换晶体,如:BBO或LBO,相位匹配是通过沿特定的晶体方向来完成,该方向由于双折射效应两波长光传播保持同步。铌酸锂,虽然非线形系数远大于其他晶体,但将它进行周期性极化,可实现“准”相位匹配。因此,铌酸锂的高转换效率可在实践中加以使用。PPLN能达到转换效率很大程度上取决于激光束的属性。例如,优化的短脉冲激光单次通过晶体可获得80的转换效率,但使用连续激光器,转换效率就可能下降到只有几个百分点。PPLN是将产生的铌酸锂原材料晶圆进行所谓的“周期性极化”获得。铌酸锂是铁电晶体,在每个晶胞单元,由于铌离子和锂离子的晶格位置略有偏移,便产生了一个小的电偶极矩。通过施加一个强的电场,可以逆转这种结构,重新分布晶体中的偶极矩。反转铌酸锂结构的电场约为22KV/mm,反转时间仅需几个毫秒,之后该反转结构的加工。对OPO和其他可调谐应用,利用多周期结构可从单一泵浦光得到宽波长范围的光。光聚焦到不同周期光栅可实现波长的粗调,晶体的温度变化则可实现精细调节。

PPLN是一种高效的非线形晶体,获得最大的波长转换效率必须对温度进行控制,并且晶体内部均匀的温度分布也很重要。Covesion提供了一系列的温度控制夹具或温控炉,以及温度控制器,尽量提高波长转换性能。改变晶体问题,也用于OPO中窄范围的波长调谐或其他波长转换应用。PPLN扩展了现有的激光系统,光谱覆盖可见到中红外。PPLN所提供的实际有效的波长转化,使得它成为各行业应用的焦点,如显示器、航空、电信、环境检测等。

新特光电提供的周期极化铌酸锂晶体(Periodically Poled Lithium Niobate,PPLN)和周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体(MgO:PPLN)是一种全新的非线性光学晶体,它可以实现从可见光到中红外光的倍频、和频、光学参量振荡等高效频率变换。掺5% MgO 的PPLN 的光损伤阈值和光折变阈值大幅增加(与未掺MgO 的PPLN 相比),性能更加稳定并适合室温使用。英国Covesion 公司的MgO:PPLN 的为460-5100nm,极化周期4.5-33μm, 非线性系数大、无走离,通过设计周期,可以实现全波段的输出,尤其是MgO:PPLN 通过光学参量振荡可以实现宽调谐、高效的近红外和中红外激光输出。基于MgO:PPLN-OPO 开发的全固态红外激光器,具有体积小、可靠性高、成本低等优点。

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