PPLN晶體-激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換革命性技術(shù)

PPLN晶體登上歷史舞臺(tái)，體積小，轉(zhuǎn)換效率高！周期性極化鈮酸鋰（PPLN）一種改變激光波長(zhǎng)的高效晶體，PPLN在激光顯示領(lǐng)域的應(yīng)用Covesion為激光顯示提供摻鎂的PPLN晶體（MgO:PPLN）。通過(guò)摻鎂大幅度提高了晶體的光學(xué)損傷及光折變閾值，同時(shí)保持高的非線形系數(shù)：理想的將低成本的近紅外激光轉(zhuǎn)換成紅綠藍(lán)三色。為OEM量產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的原材料。PPLN在中紅外領(lǐng)域的應(yīng)用我們的PPLN能夠滿足許多工程領(lǐng)域中在中紅外具有針對(duì)性和可調(diào)諧的廣泛應(yīng)用，包括遠(yuǎn)程氣體探測(cè)、光譜分析、制藥過(guò)程監(jiān)督等 。

許多材料具有非線形特性，但鈮酸鋰的效果明顯強(qiáng)于其他傳統(tǒng)的材料。為充分利用鈮酸鋰晶體的高的非線性系數(shù)，Convesion提供了所謂“周期性你極化”的微結(jié)構(gòu)。這種工藝可使晶體最佳地工作在不同波長(zhǎng)，器件可用于倍頻、差頻、和頻和光學(xué)參量放大，以及其他非線形成過(guò)程。PPLN的典型使用是將聚焦的激光光束通過(guò)一定長(zhǎng)度的晶體，光在晶體的另一端發(fā)出新波長(zhǎng)的光及殘余的輸入光。為達(dá)到非線形晶體的最高轉(zhuǎn)換效率，入射光和目標(biāo)光波長(zhǎng)必須“相位匹配”，使它們彼此同步。大多數(shù)非線形晶體，不同波長(zhǎng)光傳播速度不同，導(dǎo)致它們?cè)诰w中傳播時(shí)相位失配。傳統(tǒng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換晶體，如:BBO或LBO，相位匹配是通過(guò)沿特定的晶體方向來(lái)完成，該方向由于雙折射效應(yīng)兩波長(zhǎng)光傳播保持同步。鈮酸鋰，雖然非線形系數(shù)遠(yuǎn)大于其他晶體，但將它進(jìn)行周期性極化，可實(shí)現(xiàn)“準(zhǔn)”相位匹配。因此，鈮酸鋰的高轉(zhuǎn)換效率可在實(shí)踐中加以使用。PPLN能達(dá)到轉(zhuǎn)換效率很大程度上取決于激光束的屬性。例如，優(yōu)化的短脈沖激光單次通過(guò)晶體可獲得80的轉(zhuǎn)換效率，但使用連續(xù)激光器，轉(zhuǎn)換效率就可能下降到只有幾個(gè)百分點(diǎn)。PPLN是將產(chǎn)生的鈮酸鋰原材料晶圓進(jìn)行所謂的“周期性極化”獲得。鈮酸鋰是鐵電晶體，在每個(gè)晶胞單元，由于鈮離子和鋰離子的晶格位置略有偏移，便產(chǎn)生了一個(gè)小的電偶極矩。通過(guò)施加一個(gè)強(qiáng)的電場(chǎng)，可以逆轉(zhuǎn)這種結(jié)構(gòu)，重新分布晶體中的偶極矩。反轉(zhuǎn)鈮酸鋰結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)約為22KV/mm，反轉(zhuǎn)時(shí)間僅需幾個(gè)毫秒，之后該反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的加工。對(duì)OPO和其他可調(diào)諧應(yīng)用，利用多周期結(jié)構(gòu)可從單一泵浦光得到寬波長(zhǎng)范圍的光。光聚焦到不同周期光柵可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的粗調(diào)，晶體的溫度變化則可實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)節(jié)。

PPLN是一種高效的非線形晶體，獲得最大的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率必須對(duì)溫度進(jìn)行控制，并且晶體內(nèi)部均勻的溫度分布也很重要。Covesion提供了一系列的溫度控制夾具或溫控爐，以及溫度控制器，盡量提高波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換性能。改變晶體問(wèn)題，也用于OPO中窄范圍的波長(zhǎng)調(diào)諧或其他波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換應(yīng)用。PPLN擴(kuò)展了現(xiàn)有的激光系統(tǒng)，光譜覆蓋可見(jiàn)到中紅外。PPLN所提供的實(shí)際有效的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，使得它成為各行業(yè)應(yīng)用的焦點(diǎn)，如顯示器、航空、電信、環(huán)境檢測(cè)等。

新特光電提供的周期極化鈮酸鋰晶體（Periodically Poled Lithium Niobate，PPLN）和周期極化摻氧化鎂鈮酸鋰晶體（MgO：PPLN）是一種全新的非線性光學(xué)晶體，它可以實(shí)現(xiàn)從可見(jiàn)光到中紅外光的倍頻、和頻、光學(xué)參量振蕩等高效頻率變換。摻5% MgO 的PPLN 的光損傷閾值和光折變閾值大幅增加（與未摻MgO 的PPLN 相比），性能更加穩(wěn)定并適合室溫使用。英國(guó)Covesion 公司的MgO:PPLN 的為460-5100nm，極化周期4.5-33μm, 非線性系數(shù)大、無(wú)走離，通過(guò)設(shè)計(jì)周期，可以實(shí)現(xiàn)全波段的輸出，尤其是MgO:PPLN 通過(guò)光學(xué)參量振蕩可以實(shí)現(xiàn)寬調(diào)諧、高效的近紅外和中紅外激光輸出。基于MgO：PPLN-OPO 開(kāi)發(fā)的全固態(tài)紅外激光器，具有體積小、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。