Ячейка Поккельса BBO

Бета-элементы Поккельса BBO или бета-элементы Поккельса из бората бария обладают значительными преимуществами перед другими материалами с точки зрения способности работать с мощностью лазера, температурной стойкости и существенной свободы от пьезоэлектрического звона. Бета-ячейки BBO Поккельса являются наиболее привлекательными кандидатами для переключения добротности с высокой частотой повторения, отбора импульсов с частотой до 3 МГц, сброса лазерного резонатора, управления регенеративным усилителем и прерывателя луча. Ячейки Поккельса BBO являются лучшим вариантом, чем ячейки Поккельса KDP, в области приложений с высокой частотой повторения и высокой мощности. Благодаря низким коэффициентам пьезоэлектрической связи высококачественных кристаллов BBO, которые мы включаем в наши ячейки Поккельса, наши ячейки Поккельса BBO способны генерировать импульсы с частотой повторения в сотни килогерц.

Hangzhou Shalom EO предлагает готовые и специальные элементы BBO Pockels с высоким порогом повреждения, низкими вносимыми потерями, высоким коэффициентом затухания, минимальным пьезоэлектрическим звоном и конкурентоспособной ценой. Ячейки BBO Поккельса с одинарной и двойной кристаллической конструкцией BBO и низковольтной геометрией доступны по запросу. Кроме того, мы также предлагаем кристаллы BBO для применения ЭО.

Чтобы просмотреть список запасов ячеек BBO Pockels, нажмите здесь.

Нажмите здесь, чтобы посетить наши архивы и узнать больше о клетках Поккельса.

Функции:

• Ячейки BBO Поккельса — лучший выбор для переключения добротности с высокой частотой повторения:

Поскольку он основан на электрооптическом эффекте, время переключения, чему способствует низкая емкость электрооптического переключателя добротности, быстрое, поэтому он обладает превосходными характеристиками для лазеров с высокой частотой повторения до 1 МГц. Полностью твердотельный лазер с короткой резонаторной модуляцией добротности с использованием электрооптического модуля добротности BBO может генерировать высокоэнергетический лазер с длительностью импульса менее 4 нс.

• Высокий порог повреждения и мощность:

Без водяного охлаждения электрооптический переключатель добротности BBO может быть выключен и выдерживать оптическую мощность внутрирезонаторных колебаний до 150 Вт (выходная мощность лазера до 50 Вт).

• Широкий диапазон пропускания от УФ до ближнего ИК-диапазона:

Кристаллы BBO имеют широкий диапазон пропускания от 189 до 3500 нм, что позволяет использовать их в различных приложениях, от УФ до БИК спектра. 

• Низкое поглощение и отсутствие пьезоэлектрического звона:

По сравнению с LiNbo3, кристаллы BBO гораздо меньше подвергаются воздействию пьезоэлектриков при приложении напряжения. Другой важной особенностью электрооптики BBO является ее низкое поглощение и связанное с ним термическое двойное лучепреломление, индуцированное лазером. Из-за низкого поглощения на рабочих длинах волн в видимом и ближнем ИК-диапазоне будет происходить очень небольшой оптический нагрев.

• Относительно высокое полуволновое напряжение:

BBO имеет относительно небольшой электрооптический коэффициент и, следовательно, высокое рабочее напряжение.Shalom EO также предлагает индивидуальные кристаллы BBO необходимых размеров. Наша группа инженеров может предложить профессиональные консультации и помочь вам найти оптимальное решение для ваших нужд.

Предостережения:

• Кристаллы BBO гигроскопичны, поэтому рекомендуется хранить и использовать их в сухой среде.
• Необходимо принять меры предосторожности для защиты полированных поверхностей, поскольку BBO сравнительно уязвим.
• Угол принятия BBO невелик, поэтому будьте осторожны при регулировке углов.
• Инженеры Hangzhou Shalom EO могут предложить вам подходящую и высококачественную ячейку Поккельса в соответствии с характеристиками ваших лазеров. Параметры, которые мы принимаем во внимание, включают ширину импульса, энергию на импульс, частоту повторения для импульсного лазера, мощность для непрерывного лазера, расходимость, диаметр лазерного луча, диапазон настройки длины волны, состояние режима и т. д.

Особенности кристалла BBO:

• Ультратонкие кристаллы можно использовать для сверхбыстрых (<10 фс) приложений.
• Широкий диапазон синхронизма различных нелинейных взаимодействий второго порядка практически во всем диапазоне прозрачности.
• Самая высокая нелинейность среди всех нелинейных кристаллов, пропускающих УФ-излучение.
• Высокий порог лазерно-индуцированного повреждения (LIDT)
• Широкий диапазон пропускания от 188 нм до 5,2 мкм (подходящее пропускание при 3–5,2 мкм, кристалл толщиной в десятки мкм)
• Чрезвычайно низкая емкость (1<пФ), что позволяет осуществлять переключение с высокой частотой повторения и временем нарастания порядка 100 пс или меньше.
• Высокий порог повреждения, способный выдерживать высокие пиковые мощности при меньшем размере луча и, следовательно, подходящий для компактной конструкции (однако маленькая апертура кристалла приводит к дифракционным потерям и, следовательно, может увеличить вносимые потери).
• Не склонен к пьезоэлектрическому звону.
• Низкое поглощение и связанное с ним термическое двойное лучепреломление, вызванное лазером
• Высокий коэффициент вымирания

Приложения:

1. Q-переключатели DPSS с высокой частотой повторения
2. Управление регенеративным усилителем с высокой частотой повторения
3. Разгрузка полости и измельчитель луча
4. Низкая дисперсия, подходящая для короткоимпульсных регенеративных усилителей.

Рис.1 Качественное сравнение акустического звона в BBO и LiNbO3

Интенсивность, передаваемая через ячейку Поккельса LiNbO3, сильно варьируется из-за пьезоэлектрических эффектов, тогда как свет, прошедший через ячейку Поккельса, сильно варьируется из-за пьезоэлектрических эффектов.

Ячейка BBO Поккельса отслеживает затухание приложенного импульса высокого напряжения без явного акустического звона.

                                                                                                                                    Рис.2 Кривая прозрачности кристалла BBO

Примечания по применению:

Когда дело доходит до практического применения клеток Поккельса, возможно, придется принять во внимание некоторые дополнительные побочные эффекты:

• Эталонные эффекты все еще могут существовать и влиять на оптические характеристики, если направление луча перпендикулярно граням кристалла, даже если торцевые грани кристалла покрыты высококачественными просветляющими покрытиями.
• Температура могла существенно повлиять на полученные фазовые изменения. Например, ячейка Поккельса, настроенная на создание идеальной высококонтрастной амплитудной модуляции, может потребовать корректировки рабочих напряжений при изменении температуры. Однако существуют двухкристальные конструкции с термической компенсацией, которые могут обойти эту проблему.
• Для работы с большим радиусом луча стоит обратить внимание на подбор оптимизированной конструкции электродов (возможно, с дополнительными вспомогательными электродами для высокой однородности генерируемого электрического поля, так как в противном случае можно получить пространственно изменяющуюся модуляцию).
• Нелинейные кристаллы часто демонстрируют существенные пьезоэлектрические и электрооптические эффекты, которые могут существенно влиять на характеристики на высоких частотах модуляции.
• При работе на высоких уровнях мощности тепловые эффекты могут быть вызваны остаточным поглощением кристалла. Поэтому материалы с более низким поглощением предпочтительны для мощных применений.
• Кристаллы, используемые в ячейках Поккельса, представляют собой нелинейные кристаллические материалы, они по своей сути демонстрируют значительную оптическую нелинейность. Например, автофазовая модуляция и нелинейная самофокусировка могут возникать для световых импульсов со значительной пиковой мощностью.

Расчет четвертьволнового напряжения

Напряжение, необходимое для создания замедления в π радиан, называется полуволновым напряжением или просто Vπ. Для оптического входа с линейной поляризацией 45° подача полуволнового напряжения поворачивает поляризацию на 90°. Когда выходная волна проходит через линейную линию, результирующую можно быстро модулировать от максимальной интенсивности до минимальной, быстро изменяя напряжение, приложенное к кристаллу, от 0 В до Vπ.

Полуволновое напряжение BBO зависит от длины волны оптического излучения и определяется выражением:

Где λ = длина оптической волны
d = расстояние между электродами
L = длина оптического пути
r22=электрооптические коэффициенты
no=обычные показатели преломления

EO Q-Switch, напряжение 1/4 волны в зависимости от длины волны (3x3x20 мм)
1/4 волнового напряжения при 1030 нм: Vπ/2 = 3388 В.

Сравнительная таблица ячеек Поккельса: