OG-B/F. Селекторы импульсов c фиксированной длительностью окна
| OG-F-D | OG-B-D | OG-B-B | OG-B-R/K | |
| Электрооптический кристалл | DKDP | BBO | RTP или KTP | |
| Длина волны (стандартные 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 (стандартные модели) | 1 кГц | 3 кГц / 10 кГц / 50 кГц / 100 кГц | 3 кГц / 10 кГц / 50 кГц / 100 кГц / 200 кГц / 1 МГц | |
| 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.
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:
- 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?
- 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.
- 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
| Длина волны | 800±20 нм (фикс.) |
| Энергия в импульсе | от 500 мкДж до 40 мДж |
| Частота повторения | до 10 кГц |
| Длительность импульса | от 30 до 120 фс |
| Длительность импульса | <35 фс |
| Длина волны (фикс.) | 800±15 нм |
| Пиковая мощность | до 15 ТВт |
| Частота повторения | 10 Гц |
| Энергия в импульсе | >550 мДж |
| Рабочая длина волны | 250...2000 нм |
| Пропускание | более 90% |
| Динамический диапазон | >10^2 |
| Порог пробоя | до 10 Дж/см^2 |
| Апертура | до 15 мм |
| Возможный спектральный диапазон | 400-1650 нм |
| Время нарастания | 2 нс |
| Полоса пропускания | 0-250 МГц |
| Диаметр активной области | до 0.8 мм |
| Диапазон возможных рабочих длин волн | 200-2700 нм |
| Выходная частота следования | до 100 кГц |
| Время нарастания | 7 нс |
| Длительность окна пропускания | от 20 нс до 10 мкс |
| Контраст | >1000:1 |
Новости
Новая модель титан-сапфирового осциллятора с выходной мощностью 3 Вт
Наша команда инженеров нарастила выходную мощность лазеров серии TiF-100 до более чем 3 Ватт на 800 нм, 80 МГц при длительности импульса менее 100 фс. Диапазон перестройки такой системы был расширен до 720-950 нм, по запросу также возможен более длинноволновый диапазон 850-1040 нм. В систему интегрирован высокомощный малошумящий лазер накачки. Такая система хорошо подойдет для самых требовательных […]
Лазер TiF-100ST-F6 с блоком фазовой привязки в Институте синхротронных исследований (CANDLE, Армения)
Инженерами нашей компании и сотрудниками Института синхротронных исследований в Ереване (CANDLE) была произведена установка и наладка фемтосекундного титан-сапфирового осциллятора TiF-100ST-F6 со встроенным лазером накачки и блоком фазовой привязки частоты следования импульсов лазера к опорному РЧ сигналу ALock. Установка была разработана и внедрена в производство благодаря совместному российско-армянскому проекту, поддержанному Фондом содействия развитию малых форм предприятий в […]