3. Differenzfrequenzerzeugung von ultraschnellen Hochleistungs-Mittelinfrarot-Lichtquellen 3.2 Differenzfrequenzerzeugung zur Erzeugung von 3 μm Hochleistungs-Mittelinfrarot-Ultrakurzimpulsen Die Zeitverzögerungsleitung wurde so eingestellt, dass der Pumppuls und der Signalpuls zeitlich synchronisiert wurden, und die Änderungen der Mittelinfrarot-Ausgangsleistung mit der Pumpleistung bzw. der Signalleistung wurden gemessen. Das Ergebnis ist in Fig. 9 dargestellt. Abbildung 9. Im Experiment ändert sich die Leerlauflichtenergie mit der Pumplicht- und Signallichtenergie nach der Optimierungsverzögerung Während der Messung wurde die Verzögerungsleitung optimiert, um eine maximale Ausgangsleistung im mittleren Infrarot zu gewährleisten. In Fig. 9a wächst die Leerlaufenergie bei einer Signalenergie von 0,3 nJ (schwarzes Quadrat) zunächst exponentiell mit der Pumpenergie und erreicht die Sättigung, nachdem die Pumpenergie 600 nJ überschritten hat. Dieser Trend stimmt mit dem Trend in Fig. 3(a) überein, bei dem die Signalenergie 0,1 nJ und die Pumpenenergie zwischen 100 und 3,5 µJ variiert. Mit zunehmender Signalenergie auf 9 nJ (grünes Dreieck) wird die nichtlineare Wechselwirkung signifikant verstärkt und die zur Erreichung der Sättigung erforderliche Pumpenergie sinkt auf 240 nJ. Wenn die Signalenergie 120 nJ beträgt (schwarzer sechszackiger Stern), tritt die Leerlaufenergie in den Sättigungsbereich ein, nachdem die Pumpenenergie 120 nJ überschritten hat, was mit der Kurve übereinstimmt, die der Signalimpulsenergie von 100 nJ in Abbildung 3(a) entspricht. Durch die Zeitverzögerungsoptimierung konvergiert die Leerlaufenergiekurve geordnet auf ihr Maximum, entsprechend dem Trend der Kurve in Fig. 3a. Aus der Leerrollenenergiekurve arbeitet das DFG bei einer Pumpenenergie von 900 nJ und einer Signalenergie von 120 nJ im Sättigungsbereich, was mit der entsprechenden Energie in Fig. 3a übereinstimmt. Abbildung 9(b) zeigt die Kurve der Leerlaufenergie gegen Signalenergie für verschiedene Pumpenergien (60-900 nJ). Im Vergleich zum Wachstumsverlauf der Kurve in Fig. 3b ist die Impulsenergie, die dem Parameter in Fig. 9 entspricht, höher, wodurch keine Bereiche entstehen, in denen die Leerlaufenergie linear mit der Signalenergie ansteigt. Bei allen Pumpenenergien verlangsamt sich die Leerrollenwachstumsrate allmählich. Bei einer Pumpenergie von nur 60 nJ (schwarzes Quadrat) wurde keine nennenswerte Sättigung beobachtet. Bei einer Pumpenenergie von 540 nJ (grünes Dreieck) beträgt die Signalenergie, die benötigt wird, um den Sättigungsbereich zu erreichen, 45 nJ. Bei einer Pumpenenergie von 900 nJ beträgt die Signalenergie, die zum Erreichen des Sättigungsbereichs benötigt wird, 9 nJ, was dem Simulationsmuster in Fig. 3b entspricht. Wenn die Pumplichtenergie 900 nJ und die Signallichtenergie 120 nJ beträgt, beträgt die ausgegebene mittlere Infrarot-Leerlauflichtenergie 92 nJ, die Wiederholfrequenz 33,3 MHz und die entsprechende durchschnittliche Leistung 3,06 W. Das Leerlaufspektrum ist in Fig. 10 dargestellt. Das Spektrum hat eine Mittenwellenlänge von 3,06 µm und eine Halbmaximalvollbreite von ca. 70 nm. Die rot gestrichelte Linie ist das mittelinfrarote Spektrum, das unter Verwendung der Ausgangsparameter des Dual-Wellenlängen-Lasers berechnet wurde. Die spektralen Breiten von Experimenten und Simulationen sind nahezu identisch, wobei die mittleren Wellenlängen aufgrund der leicht unterschiedlichen effektiven Polarisationsperioden von PPLN (www.wisoptic.com) Kristallen in Experimenten und Simulationen leicht verschoben werden. Abbildung 10. Endausgabe des mittleren IR-Spektrums