OG-V. Селектор импульсов c регулируемой длительностью

Селекторы импульсов OG-V имеют настраиваемую длительность окна пропускания для выделения групп соседствующих импульсов из цуга фемтосекундных импульсов.
OG-V-D OG-V-B OG-V-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) 2 кГц 2 кГц / 10 кГц / 50 кГц / 100 кГц
Чистая апертура 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 прямоугольная
Длительность окна пропускания
(по уровню 10%)
20-500 нс, регулируемая 20-3000 нс, регулируемая (до 10 мкс по запросу)
Длительность фронтов
(по уровню 10-90%)
7 нс
Контраст(1) >100:1(1) >1000:1
Напряжение до 10 кВ до 4 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, по умолчанию)
>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)
Охлаждение пассивное пассивное на частотах 3 кГц и менее, водяное(3) при частотах 10 кГц и более
(1) - отношение энергий выделенного и невыделенного импульса. Указанный контраст обеспечивается также и для соседних с выделяемым импульсов. Фактический контраст с кристаллами DKDP определяется пьезооптическим звоном и зависит от конкретного режима. Контраст улучшается при уменьшении длительности высоковольтного импульса и уменьшении амплитуды напряжения.
(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) - 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).

В фемто- и пикосекундной лазерной технике наиболее распространены следующие применения селекторов c регулируемой длительностью окна пропускания:

- выделение пачек лазерных импульсов из цугов;
- управление регенеративными усилителями — инжекция затравки в усилитель и выведение усиленного импульса из резонатора;
- использование в качестве оптических затворов и модуляторов добротности резонатора;
- выделение одиночных лазерных импульсов в условиях большого джиттера относительно электрического импульса запуска.

Селектор импульсов состоит из оптической части и электронного блока управления.

Оптическая часть селектора представляет собой два скрещенных поляризатора с размещенной между ними электрооптической ячейкой. Выделение лазерных импульсов происходит за счёт эффекта Поккельса —квази-прямоугольный высоковольтный электрический импульс создаёт в кристалле наведенное двулучепреломление, которое позволяет повернуть поляризацию лазерных импульсов и за счёт этого выделить их из общей последовательности с помощью поляризатора.

Одноканальная ячейка с прямоугольным выделяющим высоковольтным импульсом регулируемой длительности

Электронный блок управления и питания построен на схемах программируемой логики и содержит модули синхронизации и 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, 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; возможность комбинирования высоковольтных генераторов с фиксированной и регулируемой длительностью при подключении к одной ячейке.

- 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 (в сумме до четырёх высоковольтных генераторов на один блок управления), 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.

Что такое «четвертьволновая схема» и когда она используется?

Технические возможности даже современных высоковольтных генераторов, как и любых других устройств, ограничены —в ряде случаев, максимально достижимая амплитуда генерируемого электрического импульса оказывается недостаточной, чтобы обеспечить поворот поляризации на 90° за один проход лазерного излучения через электрооптический кристалл, как это происходит в обычной полуволновой схеме. Четвертьволновая схема — это один из способов реализовать выделение импульсов с высоковольтным напряжением в два раза ниже полуволнового. В этом случае излучение проходит через электрооптический кристалл дважды — в прямом и обратном направлении.

Четвертьволновая схема применения ячейки Поккельса

Такая схема, однако, обладает заметным недостатком — «холостой» пучок невыделенных импульсов в этой схеме распространяется в обратном направлении навстречу лазерному источнику. Этот недостаток можно решить либо заклонением возвращающего зеркала, либо применением изолятора Фарадея.

Четвертьволновая схема находит естественное применение в случаях, когда ячейка Поккельса размещается в оптической схеме, где уже есть двойной проход пучка (например, в линейных резонаторах).

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)

Что ограничивает применение кристаллов DKDP в селекторах с прямоугольным окном пропускания?

Кристаллы DKDP обладают довольно сильными пьезо-и фотоупругим эффектами: высоковольтный импульс возбуждает в кристалле акустические колебания, которые приводят к существенной деполяризации проходящего света. В результате этого, после основной пачки лазерных импульсов, выделенных высоковольтным импульсом, в выходном лазерном сигнале имеются паразитные «всплески», возникающие из-за деполяризации за счёт возбуждённых акустических колебаний кристалла. Амплитуда этих деполяризованных всплесков растёт с увеличением амплитуды и длительности высоковольтного импульса.

Обычно это явление называют «пьезоэлектрическим звоном»:

Пьезоэлектрический "звон" в кристалле DKDP

Тем не менее, кристаллы DKDP находят применение в ряде случаев, где не требуется высокий контраст после высоковольтного импульса — например, для внутрирезонаторной модуляции добротности или прореживания лазерных импульсов, следующих на низкой частоте с большим джиттером).

В кристаллах BBO пьезоэлектрический звон выражен несоизмеримо слабее.

Что такое двухкристалльная ячейка на BBO?

Двухкристалльная ячейка является альтернативой четвертьволновой схеме с одним кристаллом. В данном случае также используется высоковольтный импульс четвертьволнового напряжения, но поворот поляризации на 90° происходит за однократный проход через два одинаковых кристалла, подключенных к общему высоковольтному генератору. Конструктивно оба кристалла располагаются в едином корпусе.

Что такое двухкристалльная схема на RTP/KTP?

Это схема из двух кристаллов, повёрнутых относительно друг друга на 90°, позволяющая добиться взаимной компенсации температурной зависимости естественного двулучепреломления. В случае кристаллов RTP/KTP использование такой схемы обязательно. В оптической схеме селектора с такой двухкристалльной ячейкой, выделяемые лазерные импульсы проходят через неё однократно как в обычной полуволновой схеме.

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

В блоке управления на каждую ячейку Поккельса должен иметься свой драйвер, формирующий для неё стартовые импульсы и сигнал 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 «расходуется» один канал, ячейка OG-V управляется двумя каналами. 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.

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