leysop RTP普克爾斯盒/用于高重復(fù)率調(diào)Q及脈沖選擇

背景
在電光領(lǐng)域,真正具有突破性的材料研發(fā)實(shí)屬罕見(jiàn)。而新型電光材料RTP的誕生正是這樣的里程碑事件。那么這種材料有何特殊之處?首先,無(wú)論是沿X方向傳播的光束,還是沿電光性能更優(yōu)的Y方向傳播的光束(電場(chǎng)沿Z方向),RTP都能展現(xiàn)出顯著的電光效應(yīng)。其光學(xué)透明波段覆蓋約400nm至4μm以上,尤其重要的是——對(duì)于腔內(nèi)激光操作而言,該材料具有卓越的抗光損傷能力,在1064nm波長(zhǎng)、1ns脈沖條件下功率耐受值可達(dá)~1GW/cm2。

這些特性固然出色,但真正令RTP脫穎而出的,是其直至200kHz(甚至可能更高)頻率范圍內(nèi)幾乎完全不存在壓電共振現(xiàn)象。目前這一結(jié)論受限于我們的測(cè)量設(shè)備能力范圍,但毫無(wú)理由懷疑其在此之上的優(yōu)異表現(xiàn)(若驅(qū)動(dòng)條件允許)。這一卓越特性為激光制造商開(kāi)辟了新天地:過(guò)去他們要么受限于BBO電光調(diào)Q開(kāi)關(guān)30kHz的工作頻率上限,要么被迫在更高頻率下使用響應(yīng)速度慢得多的聲光調(diào)Q開(kāi)關(guān)(其固有調(diào)Q脈沖寬度更長(zhǎng))。如今,突破30kHz頻率壁壘而不必犧牲脈沖寬度已成為可能。

與BBO的對(duì)比不可避免,但我們并非暗示RTP是激光應(yīng)用的萬(wàn)能解決方案。恰恰相反,只有在充分理解其局限性的前提下,才能發(fā)揮其在電光調(diào)Q開(kāi)關(guān)中前所未有的性能優(yōu)勢(shì)。RTP與BBO在調(diào)Q應(yīng)用中的核心差異體現(xiàn)在實(shí)際可用的平均功率水平上——這并非指抗光損傷能力(事實(shí)上RTP的抗損傷性能優(yōu)于大多數(shù)電光材料,僅次于BBO),而是源于調(diào)Q開(kāi)關(guān)本身的設(shè)計(jì)特性。

與BBO中光束沿材料光軸傳播不同,RTP中的光束沿X或Y軸傳播時(shí)都會(huì)產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。常規(guī)補(bǔ)償方法是采用光學(xué)厚度匹配的雙晶體結(jié)構(gòu),通過(guò)90°交叉排列使第一塊晶體中沿X軸偏振的光束在第二塊晶體中轉(zhuǎn)至Z軸偏振。這樣第一塊晶體中的”慢光”在第二塊中轉(zhuǎn)為”快光”,理論上整體靜態(tài)雙折射得以抵消。但該補(bǔ)償機(jī)制并不完美——即使采用最佳匹配的晶體組,在高功率光束通過(guò)時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)雙折射抵消失效。這是因?yàn)榫w中雖極其微弱但仍不可忽視的光吸收會(huì)導(dǎo)致局部熱效應(yīng)差異,從而破壞雙晶體補(bǔ)償平衡。除非采用動(dòng)態(tài)可調(diào)偏置裝置,否則消光比的下降將影響激光性能。因此我們認(rèn)為,RTP最適合中等平均功率的激光源應(yīng)用場(chǎng)景——當(dāng)高重復(fù)頻率和短調(diào)Q脈沖寬度比高平均功率更具優(yōu)先級(jí)時(shí)。

相較于BBO,RTP的最大優(yōu)勢(shì)在于更強(qiáng)的電光效應(yīng):1064nm波長(zhǎng)下,3mm孔徑BBO晶體的半波電壓約7kV,而同等尺寸RTP晶體僅需1,300V??紤]到二者電容值相近,RTP器件的功耗僅為BBO的十分之一強(qiáng)。

對(duì)于所有新材料,我們都建議用戶通過(guò)實(shí)際系統(tǒng)測(cè)試來(lái)探索RTP的性能邊界。

技術(shù)規(guī)格

參數(shù)數(shù)值
1064nm透過(guò)率>98.5 – 99.0%
可選孔徑3mm/4mm/6mm/9mm
1064nm典型半波電壓(X切)對(duì)應(yīng)孔徑分別為1,300V/1,750V/2,600V/3,500V
對(duì)比度>20dB(可達(dá)~30dB)
接收角>1°
損傷閾值1064nm波長(zhǎng)10ns脈沖下>600MW/cm2
常用波長(zhǎng)650-1000nm(BBAR)、1030/1064nm、1550nm、1950nm
物理尺寸參見(jiàn)側(cè)邊欄接口圖紙

“高重復(fù)頻率普克爾斯盒調(diào)Q確實(shí)令人心動(dòng)”,但您可能會(huì)問(wèn)”如何驅(qū)動(dòng)它?”點(diǎn)擊側(cè)邊欄鏈接查看Leysop配套提供的100kHz調(diào)Q驅(qū)動(dòng)器方案。

緊湊封裝版本
我們還可提供直徑25mm緊湊型封裝的3mm/4mm孔徑版本。理論上6mm晶體也能適配該封裝,但內(nèi)部空間較為局促,故非首選方案。

應(yīng)用領(lǐng)域
除高重復(fù)頻率調(diào)Q外,RTP普克爾斯盒另一主要應(yīng)用是脈沖挑選——將ps/fs鎖模激光器典型的80-100MHz輸出降至更低重復(fù)頻率,例如用于再生放大器輸入或匹配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)速率。該應(yīng)用既支持固定頻率也支持隨機(jī)脈沖序列模式。超高速脈沖挑選可能需要大功率驅(qū)動(dòng)器,盡管RTP器件本身功耗較低。我們推薦德國(guó)BME KG公司的高性能驅(qū)動(dòng)器(其高速普克爾斯盒驅(qū)動(dòng)技術(shù)獨(dú)步業(yè)界),與之合作我們已實(shí)現(xiàn)20MHz連續(xù)脈沖挑選系統(tǒng)。

針對(duì)亞納秒上升時(shí)間應(yīng)用,我們還提供適配50Ω阻抗脈沖驅(qū)動(dòng)器的專用RTP普克爾斯盒版本。

配套設(shè)備推薦
理想配套放大器方案:
? 100kHz RTP調(diào)Q驅(qū)動(dòng)器 PCD-3000:專為RTP優(yōu)化的100kHz驅(qū)動(dòng)器
? M1000電光調(diào)制器高壓放大器:輸出電壓>1000V,帶寬1MHz
? M2500電光調(diào)制器高壓放大器:中檔性能,2500V輸出,~600kHz帶寬


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