OG-B/F. Селекторы импульсов c фиксированной длительностью

Селектор импульсов с фиксированной длительностью окна пропускания применяется для выделения одиночных импульсов из цуга фемтосекундных импульсов, а также для целей инжекции и эжекции при конструировании усилительных систем, улучшения их контраста.
OG-F-D OG-B-D OG-B-B OG-B-R/K
Электрооптический кристалл DKDP BBO RTP или KTP
Длина волны (стандртные модели) 510-540 нм / 700-1000 нм / 1000-1100 нм / 1250 нм 510-540 нм / 700-1000 нм / 1000-1100 нм / 1250 нм 1000-1100 нм / 1500-1600 нм / 1550+780 нм
Возможные длины волн по запросу от 340 до 1280 нм от 200 до 2200 нм от 1000 до 2700 нм 
Минимальная частота выделенных импульсов одиночный импульс
Максимальная частота выделенных импульсов (стандртные модели) 1 кГц 3 кГц / 10 кГц / 50 кГц / 100 кГц 3 кГц / 10 кГц / 50 кГц / 100 кГц / 200 кГц / 1МГц
Чистая апертура 6 мм 6 мм (до 20 мм по запросу) 2.5 мм (до 5 мм по запросу) 3.5 мм (до 10 мм по запросу)
Форма высоковольтного импульса колоколообразная
Длительность окна пропускания
(по уровню 10%)
3 нс 8 нс
Длительность фронта
(по уровню 10-90%)
700 пс 3.5 нс
Длительность спада
(по уровню 90-10%)
2 нс 3.5 нс
Контраст(1) >1500:1 >700:1 >800:1
Напряжение до 10 кВ до 4 кВ до 3 кВ
Оптическая схема полуволновая
(четвертьволновая по запросу)
полуволновая/четвертьволновая при λ<600 нм; при λ>600 нм - четвертьволновая или полуволновая с двухкристалльной ячейкой полуволновая
(четвертьволновая по запросу)
Запуск внутренний/внешний
Пропускание оптической системы на центральной длине волны >85% (две призмы Глана-Тейлора, стандарт)
>90% (призма Глана-Тейлора и призма Рошона, по запросу)
пропускание электрооптического кристалла >98%
Частота входного оптического цуга 2 МГц …150 МГц с внутренним или внешним запуском при оптической/электрической синхронизации по входному цугу; 1 Гц…2 МГц только с внешним запуском(2)
Синхронизация при внутреннем запуске оптическая/электрическая
Дополнительное управление по фронту/по уровню/встроенным генератором пачек с внутренним или внешним запуском
Задержки каналов 0..10 мкс (до 1 мс по запросу)(3) 0..1 мкс (до 5 мкс по запросу)(3)
Охлаждение пассивное на частотах 3 кГц и менее, водяное(4) при частотах 10кГц и более
(1) - отношение энергий выделенного и невыделенного импульса. Указанный контраст обеспечивается также и для соседних с выделяемым импульсов;
(2) - при работе на частотах входного цуга 1 Гц…2 МГц внешний импульс запуска должен опережать оптический импульс на 0.25-3 мкс, быть жестко синхронизованным с выделяемым лазерным импульсом и иметь джиттер менее 200 пс;

(3) - максимальная величина задержки каналов определяется максимальной частотой следования выделенных импульсов и не может превышать период следования импульсов при этой частоте.
(4) - генератор высоковольтных импульсов требует охлаждения для поддержания температуры корпуса ниже 35°C. При работе на частотах 10 кГц и более, необходимо водяное охлаждение (проток воды 1 л/мин, температура воды 20-22 градуса). Тепловая выделяемая мощность на высоких частотах не превышает 80 Вт (чиллер включается в поставку по требованию);

Электрооптический модулятор (ЭОМ) - это прибор, основанный на действии эффекта Поккельса. При наложении постоянного или переменного электрического поля на оптическую среду в ней возникает наведенное двулучепреломление. Таким образом, такой прибор может быть использован как быстродействующий селектор лазерных импульсов.

В фемто- и пикосекундной лазерной технике наиболее распространены следующие применения селекторов одиночных импульсов:

- выделение из цугов одиночных лазерных импульсов;
- снижение частоты следования лазерных импульсов;
- управление регенеративными усилителями — инжекция затравки в усилитель и выведение усиленного импульса из резонатора;
- доочистка лазерных импульсов после усилителей (улучшение контраста за счёт обрезания "паразитных" импульсов).

Селектор импульсов состоит из оптической части и электронного блока управления.

Оптическая часть селектора представляет собой два скрещенных поляризатора с размещенной между ними электрооптической ячейкой Поккельса. Выделение лазерных импульсов происходит за счёт эффекта Поккельса — короткий высоковольтный электрический импульс создаёт в кристалле индуцированное двулучепреломление, которое позволяет повернуть поляризацию отдельного лазерного импульса и за счёт этого выделить его из общей последовательности с помощью поляризатора.

 

Схема селектора импульсов с фиксированной длительностью

Электронный блок управления и питания построен на схемах программируемой логики и содержит модули оптической и электрической синхронизации, модуль формирования импульсов запуска, делители частоты, каналы задержек и драйверы высоковольтных генераторов. Блок предоставляет широкие возможности для интеграции селектора в состав лазерных установок:

- работа по внешнему или внутреннему запуску;
- синхронизация по оптическому или электрическому сигналу;
- две независимые группы каналов задержек, каждая со своими сигналами запуска и синхронизации; свободные каналы могут использоваться как каналы задержек общего назначения для запуска других устройств (например, осциллографов, лазеров накачки, стрик-камер и т.д.);
- режимы дополнительного управления по фронту/уровню внешнего сигнала или с помощью внутреннего генератора пачек, позволяющие формировать заданные последовательности выходных импульсов;
- возможно подключение до четырёх ячеек Поккельса к одному блоку управления.

 

Дополнительные опции, которые мы предлагаем для специфических случаев:

- многоканальные ячейки Поккельса, т.е. ячейки, в которых к одному кристаллу подключается до четырёх высоковольтных генераторов, что позволяется выделять несколько лазерных импульсов из цуга, либо использовать одну ячейку Поккельса в регенеративном усилителе и для инжекции, и для разгрузки резонатора:

Двухканальная ячейка с двумя колоколообразными выделяющими высоковольтными импульсами

- селекторы импульсов с двумя последовательными ячейками Поккельса для подавления деполяризации при больших средних мощностях и увеличения общего контраста селектора вплоть до 50 дБ;

- возможность заранее предусмотреть в блоке управления выходы для дополнительных ячеек Поккельса (до четырёх одноканальных ячеек), докупаемых отдельно от основного блока;

- возможность использования в качестве поляризаторов поляризационных призм Рошона или диэлектрических поляризаторов, в частности для увеличения пропускания схемы;

- исполнение оптической части в виде единого модуля на одной оптической плите с регулируемыми ножками.

В чём разница между моделями OG-B и OG-F?

Модель OG-F имеет существенно меньшую длительность окна пропускания (3 нс по уровню 10% против 8 нс у OG-B) и меньшую длительность переднего фронта импульса (0.7 нс по уровню 10-90% против 3 нс у OG-B), что позволяет существенно улучшить контраст выделенного лазерного импульса на ближних временах, что актуально, например, при доочистке импульсов после усилителей.

Для работы с типичными коммерчески доступными 80-120 МГц лазерами вполне достаточно длительности окна 8 нс модели OG-B.

Можно ли с помощью селекторов OG-B или OG-F выделить не один импульс, а два или несколько?

  1. Можно, но эти импульсы будут следовать друг за другом с интервалом, обратным частоте выделения. Например, с помощью селектора OG-B-10 можно выделить последовательность из любого количества лазерных импульсов, но интервал между ними не может быть меньше чем 1/10кГц = 100мкс.
  2. Два импульса идущие близко друг к другу (но не ближе чем 12 нс) можно выделить с помощью двухканальной ячейки Поккельса, в которой к одному электрооптическому кристаллу подключены два высоковольтных генератора. Такие двухканальные ячейки Поккельса, например, применяются в титан-сапфировых регенеративных усилителях, где между впрыском импульса инжекции и выводом усиленного импульса проходит всего несколько сотен наносекунд. Такие ячейки мы изготавливаем на заказ.

Чем отличаются друг от друга электрооптические кристаллы?

Кристалл Достоинства Недостатки
DKDP - относительно низкая стоимость;
- большие апертуры
- высокое полуволновое напряжение;
- сильная деполяризация на средних мощностях более нескольких Вт при λ>1 мкм;
- ограниченные возможности с прямоугольными высоковольтными импульсами из-за пьезоэлектрического звона
BBO - слабый пьезоэлектрический эффект;
(возможность работы с прямоугольными высоковольтными импульсами);
- возможность работать на частотах до 1 Мгц;
- слабая деполяризация (можно работать на больших средних мощностях)
- малые апертуры;
- необходимость использовать четвертьволновую схему или двухкристалльную ячейку
RTP/KTP - слабый пьезоэлектрический эффект;
- низкое полуволновое напряжение;
- возможность работать на частотах до 1 Мгц
- необходимость двухкристалльной схемы;
- поглощение при λ<600 нм;
- невозможность работать с высокими пиковыми интенсивностями (>1 ГВт/см2)

 

Какие поляризаторы используются в селекторах импульса?

В стандартных моделях применяются призмы Глана-Тейлора. В нестандартных случаях или по запросу в качестве поляризаторов могут использоваться также призмы Рошона или диэлектрические поляризаторы.

Поляризаторы Достоинства Недостатки
Призмы Глана-Тейлора  - высокий контраст ( >10^6);
- большой рабочий диапазон длин волн без просветляющего покрытия или с однослойным покрытием
- заметные искажения волнового фронта отраженного пучка (в стандартной полуволновой схеме отражённый пучок является холостым);
- низкое пропускание (>94%)
Призмы Рошона - высокий контраст (>10^6);
- высокое пропускание (>98% для просветленных поляризаторов)
- разделение пучков под малым углом (~6°)
Диэлектрические поляризаторы - высокое пропускание (>98%);
- высокая лучевая стойкость;
- низкая GDD;
- хорошее качество поверхностей 
- малый рабочий диапазон длин волн (±15нм на 1030 нм, ±40нм на 800 нм, ±20 нм на 532 нм)

 

Нужна ли доработка блока управления, чтобы подключить к нему вторую/третью/четвертую ячейку Поккельса?

В блоке управления на каждую ячейку Поккельса должен иметься свой драйвер, формирующий для неё стартовые импульсы и напряжение питания. Если вы планируете приобрести дополнительную ячейку Поккельса в перспективе, можете указать это при заказе, и мы установим в блоке управления дополнительный драйвер.

Сколько каналов задержки в блоке управления?

Всего в стандартном блоке управления 15 каналов, сгруппированных в две независимые группы (по 7 и 8 каналов). Для запуска ячейки Поккельса OG-B или OG-F используется один канал. Остальные каналы остаются «свободными» и могут использоваться пользователем. Для пользователя доступно четыре настраиваемых BNC-выхода на передней панели блока управления и четыре дополнительных выхода на задней панели.

Какая лучевая стойкость?

Стандартные селекторы импульсов OG-B-D используются в составе титан-сапфировых усилителей чирпированных импульсов REUS с энергией импульса до 7 мДж и плотностью потока энергии около 1.5 Дж/см^2. Ячейки Поккельса в таких системах устанавливаются в регенеративном усилителе и на выходе из него, перед компрессором. Поэтому длительность импульса составляет приблизительно 200 пс. Такие параметры излучения (7 мДж, 1.5 Дж/см^2, 200 пс) безопасны для ячейки Поккельса на кристаллах DKDP.

Для длинных импульсов, длительностью более 10 нс, лучевая стойкость определяется пиковой интенсивностью и составляет 600 МВт/см^2.

Кристаллы BBO имеют приблизительно такую же лучевую стойкость, как и кристаллы DKDP.

Можно ли выделять импульсы типичных коммерческих усилителей на титан-сапфире (1 кГц, 1-5 мДж, 40 фс)?

Селектор может применяться для прореживания последовательности усиленных импульсов и для улучшения контраста за счёт доочистки основного импульса от пред- и постимпульсов. При этом селектор необходимо располагать между усилителем и компрессором. При интеграции селектора в усилительную систему стоит иметь ввиду, что поляризация выделенного импульса повернута относительно исходной на 90°, а дифракционные решётки компрессора поляризационно-чувствительны. Обычная ячейка Поккельса с двумя поляризаторами помещается на площадке длиной около 25 см.

Также рекомендуем

Новости

Обновление веб-сайта Авесты

Уважаемые коллеги! Начиная с 04 ноября 2017 г. будут вестись работы по обновлению данного веб-сайта нашей компании. Приносим свои извинения за возможные неудобства в работе на первоначальном этапе. При необходимости любую информацию вы можете получить по телефону +7-495-967-94-73 или электронной почте.

Участие в выставке Laser 2017 в Мюнхене

С 26 по 29 июня 2017 г. наша компания примет участие в Международной специализированной выставке «LASER World of PHOTONICS 2017» которая состоится в г. Мюнхене, Германия. Участие в Выставке состоится на коллективной российской экспозиции в зале В2 (стенды В2.151/153) выставочного комплекса Messe München при финансовой поддержке АО «Российский экспортный центр». Организаторами коллективной российской экспозиции выступают АО «ЭКСПОЦЕНТР» и Лазерная Ассоциация.

Видео

© 1992–2017. Версия сайта: 3.01