OG-V. Селектор импульсов c регулируемой длительностью окна
| OG-V-D | OG-V-B | OG-V-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 | 1 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.
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.
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»:
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
| Возможный диапазон рабочих длин волн | 200...2700 нм |
| Выходная частота следования | до 1 МГц |
| Время нарастания | от 700 пс |
| Чистая апертура | до 20 мм |
| Контраст | >1500:1 |
| 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 |
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 […]