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UPC 068 超快速 KD*P 普克尔盒

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UPC 068 超快速 KD*P 普克尔盒

KD*P 普克尔斯盒,具有ps 跃迁时间,用于脉冲切片和脉冲选取

 

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对于大多数普通应用,例如 Q 开关和激光束调制,标准 EM500 和 EM500M 系列的纵向普克尔斯盒就足够了。通过使用合适的电驱动波形,这些器件可轻松获得 500ps 及以上范围内的上升时间。事实上,在大多数系统中,电脉冲发生器进入电池负载电容的上升时间是主要因素,因此典型的上升时间约为 3 至 5ns。

然而,对于某些应用,需要尽可能短的上升时间,而这正是我们的 UPC 设计的优势所在。对于脉冲拾取(即从高重复率脉冲序列中选择一个或多个相邻脉冲,特别是从锁模激光器),上升时间要求通常基于生成几 ns 持续时间的时间门,因此 ~ns上升和下降时间足够。然而,锁模源通常提供大于 100MHz 重复频率的脉冲序列,更短的时间窗口变得越来越普遍。

对于脉冲切片应用,要求更加严格。不仅通常需要非常短(亚纳秒)的脉冲,而且产生的光脉冲的时间形状必须非常干净,没有波形的过冲或振铃。这需要普克尔斯盒在很宽的频率范围内与电驱动器源阻抗电匹配良好。由于必须在整个电气系统中使用传输线技术,因此普克尔斯盒的电容就不那么重要了。

那么 UPC 与其他普克尔斯盒有何不同呢?首先,如上所述,单元的电气参数与 50Ω 阻抗相匹配,正如大多数超快上升时间驱动器所期望的那样。这确保了波形不会因电气不匹配和电缆反射而失真,电缆反射可能会在短时间延迟后重新打开电池。大多数使用 50Ω 射频型连接器作为电气接口的普克尔斯盒实际上只是为了方便(通常是安全)而使用这种类型的连接器。例如,我们的 EM500 系列普克尔斯盒使用 HV BNC 连接器,连续工作时的额定电压超过 10kV。然而,内部连接的串联电感稍大,无法真正匹配 50Ω。

我们的 UPC 中使用的解决方案是使用特殊形状的电极和匹配的主体内径来维持阻抗,因为小的输入电气连接被放大以连接到 KD*P 晶体的环形电极。通过使用这种方法,可以为驱动电路提供干净的电气接口,并最大限度地减少内部反射。

然而,仅仅确保电脉冲快速进入(和离开)细胞是不够的。KD*P 的介电常数非常高 (~50),因此电波前穿过光学孔径的传播实际上相对“慢”。因此,快速开关和大孔径的要求之间存在直接冲突,并且不可能在大孔径单元中获得超快开关。UPC 仍然提供约 5mm 的中等大孔径,这是通过使用 6mm 直径晶体获得的。这提供了与上升时间的良好平衡,我们的一位客户在“现实世界”应用中测量的上升时间为 <150ps。

普克尔斯盒由 KD*P 制成,在 0.3-1.2μm 的波长范围内具有出色的透明度,因此可用于从紫外到近红外的几乎所有最重要的激光。特别重要的是以 800 nm 为中心的区域,用于钛蓝宝石激光器。显然,随着波长的增加,切换所需的电压线性增加,因此驱动器功率要求随着波长的平方而增加。在实践中,高压驱动器的成本以非常相似的速度增长,因此降低驱动电压的技术对于降低系统成本非常重要。常用的一种技术是使激光束穿过电池两次,因此只需要四分之一波开关电压而不是半波。这种技术对于超短脉冲产生有明显的局限性,但它对于脉冲采集可能仍然有用。更普遍有用的方法是使用普克尔斯盒,其中两个 KD*P 晶体光学串联安装,但电气并联安装,这样每个晶体只需工作到四分之一波电位(1064nm 时约为 3.6kV)。考虑到生成快速上升时间电驱动波形的难度,将电压要求降至最低尤其有利,因此 UPC 可提供单晶和双晶版本。

有关 UPC 等普克尔斯盒的用途和应用,请参阅上面的应用说明,然后致电我们讨论您的要求。

主要特点/优势:UPC 068

  • 纵向电场
  • KDP设计(KD*P通常指的是磷酸二氢钾(KDP)或磷酸氘氢钾(DKDP)晶体的设计)
  • 干式或充液式
  • 高功率处理
  • 高消光比:1000:1大于1000:1
  • 低光学损耗
  • 小于250皮秒的光学上升时间
  • 低波前畸变

产品规格

规格说明 典型性能
UPC 068 UPC068/2
电光材料 >95% 氘化 KD*P >95% 氘化 KD*P
晶体数量 1 2
在1064nm下的动态半波电压 ~7,200V ~3,600V
最大施加电压 8kV 8kV
电上升时间 <200ps <250ps
光上升时间(4mm直径光束) <250ps <300ps
特征电阻 50W 50W
消光比 >1000:1 >750:1
最大光学透射率(含氟碳类匹配液) ~96% ~95%
最大光学透射率(干式结构且未涂层晶体) ~91% ~84%
最大光学透射率(干式结构且单层抗反射涂层晶体) ~96% ~94%
最大峰值输入功率密度(10ns输入脉冲长度) 600MWcm-2 600MWcm-2
电连接器 HN型母头连接器 HN型母头连接器
连接器数量 2 2

产品应用:

脉冲切片可能是 UPC 型普克尔斯盒最明显的应用领域。在许多情况下,需要从低噪声和窄光谱产生的激光脉冲开始。由于 Q 开关振荡器的配置方式,此类脉冲的持续时间通常为许多 ns。当 UPC 放置在交叉偏振器之间时,可以轻松地将光脉冲长度缩短至几百 ps,同时保留脉冲的峰值功率。当随后放大时,结果是一个持续时间的脉冲,该脉冲的持续时间很难通过任何其他方式(例如 Q 开关或腔倾倒)产生,但比锁模激光器产生的时间长得多。

UPC 的另一个强大应用是从超高频锁模源中拾取脉冲。例如,我们演示了从 1.5GHz 激光振荡器选择单个脉冲或最多 210 个脉冲的连续组,用于测试电子束粒子加速器的电子脉冲的光电阴极生成。由于光脉冲仅相隔约 667ps,因此普克尔斯盒必须生成非常短的光闸,而其约 200ps 的响应使这变得容易。

UPC 已被证明非常有用的另一个应用领域是,在注入多通道放大器以极端放大至 TW 和 PW 级别之前,从预放大的飞秒激光脉冲序列中去除预脉冲和 ASE 伪影。通常,该单元放置在第一个或第二个放大器(通常是再生型)之后,其中可提供焦耳级脉冲,但这些放大器通常在主光脉冲前后 1 至 3ns 之间存在杂散信号以及噪声基座。如果留在原处,这些伪影将优先通过放大器中的非线性增益过程放大,并且除了从泵转移能量之外,信号还可以达到高能量,这将在主脉冲之前对目标产生不必要的加热到达。这降低了高能实验的质量。对于您可能想到的任何应用,请致电我们讨论您的要求,如果可以做到,我们可以做到!

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UPC068/2双普克尔斯盒的上升时间

示波器迹线显示双晶UPC栅极前沿,经BME KG©许可转载

2ns 宽光闸,带UPC068/2 双普克尔斯盒

示波器迹线显示双晶UPC选通,经BME KG©许可转载

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1.5GHz 脉冲串的20ns片段

双UPC 型普克尔斯盒,从1.5GHz振荡器中提取脉冲组片©CEA/CERN

 

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