电光Q开关工作原理
发布人:新特光电 时间:2019-05-08 关注:

利用晶体的电光效应可以制成电光Q开光器件。电光调Q因为具有开关时间短,效率高,控制精确,输出脉冲宽度窄,峰值功率高等优点,已经成为目前应用最为广泛的一种调Q技术。

下图为电光晶体调Q装置的工作原理图。激光工作物质是Nd:YAG激光晶体,偏振器采用方解石空气隙格兰-付科棱镜。调制晶体用铌酸锂(LN)晶体,利用其横向电光效应,电场沿X轴(或Y轴)方向加到晶体上,光束沿z轴方向通过,这种方式正好避免了自然双折射的影响。将调制晶体上下两面的平板电极与调Q电源相接。

电光调Q的工作原理:Nd;YAG晶体在光泵下产生无规则的偏振光,通过偏振棱镜后,变成沿x方向的线偏振光。当LN晶体上未加电压时,光沿光轴方向通过晶体,其偏振状态不发生变化,经全反镜反射后,再次通过晶体和偏光棱镜,此时电光Q开关处于打开状态。当在LN电光晶体上施加一个半波电压时,由于横向电光效应,当沿x方向的线偏振光通过晶体后,两篇镇分量之间便产生π的相位差,此时晶体相当于一个1/2波片;若此时瞬间退去电光晶体上的电压,那么光经全反镜反射回来,再次通过晶体,不会产生相位差。因此,此时的线偏振光偏振方向正好与偏振器的偏振方向垂直,就不能通过偏振器了。这一状态相当于电光开关处于关闭状态,故此时腔的Q值很低。若再次突然加上半波电压,使激光器瞬间处于高Q状态,于是就可输出一个巨脉冲。电光调Q能在不到10ns内完成一次开关,其峰值功率可达千兆瓦量级。控制电光晶体上每秒的电压开关次数,就可重复地产生巨脉冲。

电光Q开关的性能主要取决于其组成部分电光晶体和偏振器件的性能。电光开关最常用的偏振器件是格兰型棱镜,而双折射晶体是制作格兰棱镜的关键材料。因此电光晶体和双折射晶体的性能质量对提高电光Q开关的性能骑着至关重要的作用。

新特光电代理的这款普克尔盒是通过外加电压引起电光晶体双折射的变化来改变光的偏振态,如KD*P和BBO晶体。在与偏振片一起使用时,这类材料可以作为光开关,或激光Q开关。通常情况下,Q开关在激光腔内缩短了输出脉冲,增强了光束的峰值功率。为满足各类客户的需求,我们利用专有的晶体生长、制造和抛光技术制造纵向和横向电极配置的电光Q开关。我们提供工业标准QX系列,经济型的IMPACT系列,BBO为基础的LightGate和大孔径的TX普克尔盒。它们的原理都是普克尔斯效应,也称线性光电效应,高速电子驱动器的匹配为该类产品在短脉冲的应用中达到最佳效果。

QX系列使用KD*P晶体,应用宽带和高损伤阈值Sol Gel镀膜,为激光应用提供可靠和稳定的性能。

IMPACT系列使用最好的无应变的含重氢的KD*P晶体,是OEM应用中作为非线性材料和光电设备最理想的普克尔盒系列。

LightGate系列使用BBO晶体,适合高脉冲频率(高达500kHz)的应用 。

IRX系列使用CdTe晶体,由于CdTe具有电光系数高和不易吸水的特性,它作为Q开关主要用于3-12um波段,特别是CO2激光器中。其通光口径为3-10mm,根据客户要求,可以切成布儒斯特角端面,也可以根据客户指定的激光波长镀膜。

典型应用

  • 放大器
  • 材料加工
  • 精密加工
  • CO2激光器
  • 光开关
  • 医疗和美容激光系统
  • 光开关
  • 激光核聚变
  • 金属退火
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