3 Génération de différence de fréquence de sources lumineuses ultrarapides infrarouges moyennes haute puissance 3.3 La fréquence différentielle génère des impulsions ultra-courtes mi-infrarouge accordables de haute puissance de 2-5 μm Afin d'obtenir des impulsions ultra-courtes mi-infrarouge accordables à haute puissance de 2 à 5 µm, on utilise des impulsions ultra-courtes à haute énergie de 1,55 µm pour élargir le spectre à 1,3 à 1,9 µm par SESS (Sequencing Energy Sequencing System) et remplacer la lumière signal de la figure 7(a) dans le système de génération de fréquence différentielle. Tous les composants du système de fréquence différentielle sont identiques à ceux de la figure 7(a). L'ajustement de l'énergie d'impulsion d'entrée du SESS permet d'accorder le spectre du signal de 1,3 μm à 1,9 μm, et le déplacement latéral du cristal PPLN (www.wisoptic.com) permet d'adapter la période de polarisation aux longueurs d'onde de la lumière de pompe et de signal. La figure 11 représente le spectre et la puissance correspondant à une puissance de pompage de 15 W. La puissance la plus élevée est située à la longueur d'onde inactive de 3,28 μm (correspondant à la longueur d'onde du signal de 1,5 μm), la puissance de sortie moyenne est de 1,87 W et l'énergie d'une seule impulsion est de 56 nJ. Au fur et à mesure que la longueur d'onde de la roue folle augmente, sa puissance moyenne de sortie diminue et est de 1,02 W à une longueur d'onde centrale de 4,8 µm. Des pics distincts d'absorption du dioxyde de carbone et de l'eau sont observés dans les spectres aux longueurs d'onde de 4,2 µm et de 2,7 µm. Les pics spectraux à 2,7 µm et 2,25 µm résultent de la génération de fréquence différentielle de la lumière de pompe et de la lumière de signal respectivement à 1,65 µm et 1,9 µm. En l'absence de filtre passe-bande permettant de séparer ces deux composantes de feu de signalisation, les fréquences de repos des deux bandes sont sorties simultanément au compteur de puissance. L'ajustement de la période de polarisation du PPLN (www.wisoptic.com) pour obtenir une quasi-adaptation de phase d'une bande peut supprimer l'efficacité de production d'une autre composante spectrale, mais l'effet est limité. La puissance de sortie finale est de 1,1 W, y compris la puissance totale des deux pics spectraux. La puissance de l'impulsion de lumière de pompe est portée à 30 W et la différence de fréquence est utilisée par rapport aux impulsions de signal ayant des longueurs d'onde centrales de 1,35 µm, 1,4 µm, 1,45 µm, 1,55 µm et 1,6 µm pour obtenir une lumière inactive ayant des longueurs d'onde respectivement de 4,2 µm, 3,9 µm, 3,58 µm, 3,06 µm et 2,9 µm avec des puissances de 1,98 W, 2,48 W, 2,73 W, 2,58 W et 3,02 W. Lorsque la longueur d'onde du signal est accordée à 1,3 µm, le SESS produit une largeur de bande latérale spectrale plus large. Avec le même filtre passe-bande de 50 nm, la bande passante de fréquence correspondant à une longueur d'onde centrale plus courte de 1,3 µm est encore plus large, ce qui conduit à une largeur d'impulsion plus étroite. Après amplification par le procédé DFG, la puissance de crête est plus élevée, ce qui entraîne l'auto-focalisation des impulsions dans le cristal, endommageant finalement le cristal. Figure 11. Spectre de sortie et puissance d'un laser mi-infrarouge accordable à ondes courtes à haute puissance de 2,5 μm Figure 11. Spectre de sortie et puissance d'une source laser mi-infrarouge à ondes courtes accordable de haute puissance de 2 à 5 μm.

3 Génération de différence de fréquence de sources lumineuses ultrarapides infrarouges moyennes haute puissance 3.2 Génération de fréquence différentielle pour générer des impulsions ultra-courtes moyen infrarouge haute puissance de 3 μm La ligne de retard est ajustée pour synchroniser les impulsions de pompe et les impulsions de signal dans le temps, et les variations de la puissance de sortie infrarouge moyenne en fonction de la puissance de pompe et de la puissance de signal ont été mesurées respectivement. Les résultats sont présentés sur la figure 9. Figure 9. Dans l'expérience, la variation de l'énergie lumineuse idle avec l'énergie lumineuse de la pompe et du signal après le retard d'optimisation Pendant la mesure, la ligne à retard est optimisée pour assurer une puissance de sortie maximale dans le moyen infrarouge. Sur la figure 9(a), lorsque l'énergie du signal est de 0,3 nJ (carré noir), l'énergie au ralenti augmente initialement exponentiellement avec l'énergie de pompage pour atteindre la saturation après une énergie de pompage supérieure à 600 nJ. Cette tendance est conforme à celle de la figure 3(a) où l'énergie du signal est de 0,1 nJ et l'énergie de pompage varie entre 100 et 3,5 μJ. À mesure que l'énergie du signal augmente jusqu'à 9 nJ (triangle vert), l'interaction non linéaire est considérablement renforcée et l'énergie de pompage nécessaire pour atteindre la saturation diminue à 240 nJ. Lorsque l'énergie du signal est de 120 nJ (étoile noire à six points), l'énergie de ralenti entre dans la région de saturation après que l'énergie de pompage dépasse 120 nJ, ce qui est conforme à la courbe correspondant à l'énergie d'impulsion du signal de 100 nJ sur la figure 3(a). Grâce à l'optimisation du retard, la courbe de l'énergie au ralenti converge de manière ordonnée jusqu'à son maximum, conformément à la tendance de la courbe de la figure 3(a). D'après la courbe d'énergie de la roue folle, le DFG fonctionne dans la région de saturation lorsque l'énergie de pompe est de 900 nJ et l'énergie du signal est de 120 nJ, en accord avec l'énergie correspondante de la figure 3(a). La figure 9 (b) illustre les courbes énergie de la roue fou contre énergie du signal pour différentes énergies de pompe (60-900 nJ). L'énergie de l'impulsion correspondant au paramètre de la figure 9 est plus élevée par rapport au mode de croissance de la courbe de la figure 3b, ce qui conduit à l'absence de région où l'énergie de ralenti augmente linéairement avec l'énergie du signal. Le taux de croissance de la roue folle ralentit progressivement à toutes les énergies de pompage. Lorsque l'énergie de pompage n'est que de 60 nJ (carré noir), aucune saturation significative n'est observée. Lorsque l'énergie de pompage est de 540 nJ (triangle vert), l'énergie du signal nécessaire pour atteindre la région de saturation est de 45 nJ. Lorsque l'énergie de pompage est de 900 nJ, l'énergie du signal nécessaire pour atteindre la zone de saturation est de 9 nJ, ce qui est conforme au mode de simulation de la figure 3(b). Lorsque l'énergie lumineuse de pompe est de 900 nJ et l'énergie lumineuse du signal est de 120 nJ, l'énergie lumineuse inactive dans l'infrarouge moyen de sortie est de 92 nJ, la fréquence de répétition est de 33,3 MHz et la puissance moyenne correspondante est de 3,06 W. Le spectre au ralenti est représenté sur la figure 10. Ce spectre présente une longueur d'onde centrale de 3,06 µm et une pleine largeur à mi-maximum d'environ 70 nm. La ligne rouge pointillée représente le spectre infrarouge moyen calculé à partir des paramètres de sortie du laser à double longueur d'onde. Les largeurs spectrales expérimentales et simulées sont presque identiques et la longueur d'onde centrale est légèrement décalée en raison des périodes de polarisation efficaces légèrement différentes des cristaux PPLN (www.wisoptic.com) dans les expériences et simulations. Figure 10. Sortie finale du spectre infrarouge moyen