PPLN晶体最普遍的用途之一是光参量振荡器（OPO），也是用于倍频的最有效晶体之一。
光参量振荡器
ppln 晶体最普遍的应用之一是光学参量振荡（OPO）。一个OPO的示意图如图所示：
通常使用一个1064nm的泵浦激光器，可以产生波长长于泵浦光的信号光和闲置光。确切的波长由两个因素决定：能量转换和相位匹
配。能量转换要求一个信号光子和一个闲置光子的能量和必须等于一个泵浦光子的能量。因此可以产生的光子组合是无限多的。然而会
产生的有效组合是符合铌酸锂极化周期产生准相位匹配条件的组合。因此准相位匹配的波长组合称为运行波长，这种组合是通过改变
PPLN温度或利用具有不同极化周期的PPLN来改变的。Nd:YaG泵浦的基于PPLN的OPO可有效地产生波长在1.3um和5um之间的可调
光，甚至可产生更长波长的光，但效率较低。用脉冲或连续光泵浦，PPLN的OPO可产生几瓦的输出功率。
二次谐波产生：
PPLN是用于倍频的最有效晶体之一，尤其是能高效产生绿光和红光。PPLN一直用于倍频脉冲光1064nm，单次通过的脉冲系统中转换
效率高达80%。在连续光系统中，腔内倍频效率已实现超过50%。
如何使用PPLN
晶体长度：
当选择一种晶体时，晶体长度是一个重要因素。对于窄带连续光源，我们的20mm到40mm的较长晶体长度将提供更高的效率。然
而，对于脉冲光源，长晶体对激光带宽和脉冲宽度敏感性增加，会具有负面效应。对于纳秒脉冲，通常推荐10mm长度，而较短的
0.5mm到1mm长度则适用于飞秒脉冲系统。
极化：
为了利用铌酸锂的最高非线性系数，输入光应该是e偏振的，即偏振态必须与晶体偶极矩匹配。通过使光的偏振轴与晶体的厚度方向平
行可实现这一点。这可用于所有非线性相互作用。
产生二次谐波需要z轴平行于偏振方向
聚焦和光学布局：
由于PPLN是一种非线性材料，当晶体中光子的强度最大时，将获得从输入光子到产生光子的最高转换效率。这通常是通过晶体的端面
入射，将聚焦的光耦合到PPLN晶体的中心来完成的。对于一种特定的激光和晶体，存在一种最佳的光斑尺寸来实现最佳的转换效率。
如果光斑尺寸过小，束腰的强度就会较高，但锐利长度比晶体短的多。相反，在晶体输入端的光束尺寸过大，将导致在整个晶体长度上
平均强度降低，就会降低转换效率。一个好的经验法则是对于具有高斯光束分布的连续激光，光斑尺寸应选择在瑞利长度为晶体长度一
半时的大小，光斑尺寸可减小一定的量，知道获得最高效率。POPLN具有高的折射率，在每个未镀膜的面上导致14%的菲涅尔损耗。
为了增加晶体的透过率，晶体的输入和输出端面镀了增透膜，从而将每个面的反射率降到1%以下。
温度和周期：
一个PPLN晶体的极化周期是由使用光的波长决定的。准相位匹配波长可通过改变晶体的温度来稍微调节。
每种晶体都包括多种不同的极化周期，这些极化周期可在给定的晶体温度下使用不同的输入波长。转换效率与温度的广西符合一个
sinc2函数，描述晶体的温度接受带宽。晶体越长，接受带宽越窄，对温度越敏感。在多数情况下，非线性相互作用的效率对温度的敏
感性在几个摄氏度以内。
20mm长MgO：PPLN晶体
1064nm泵浦SHG强度与温度的关系
通过将晶体加热到比计算温度稍高的温度，例如高10度，然后使晶体冷却，同时检测产生波长的输出功率，可确定最佳温度。
MgO:PPLN与无掺杂的PPLN比较
无掺杂的PPLN通常在100到200摄氏度之间的温度工作，以减小光折变效应，光折变效应可损伤晶体，引起输出光束变形。在光谱的
可见光部分出现较高能量时，光折变效应在PPLN中是更严重的。因此，仅在推荐的温度范围内使用晶体尤其重要。
在铌酸锂中加入5%的MgO显著增加晶体的光学损伤和光折变阈值，而又保留晶体高的非线性系数。MgO：PPLN具有较高的损伤阈
值，适合于高功率应用。它也可在从室温到200摄氏度的温度下操作，显著地提高了晶体的波长调节能力。在某些特殊情况下，
MgO：PPLN可在室温下操作，而且不需要温度控制。
展示全部 
