CN105977781A - 一种电压可调的电光q开关 - Google Patents

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刘红梅
吴俊俊
吴季
王昌运
陈伟
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Fujian Castech Crystals Inc
Castech Inc
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Fujian Castech Crystals Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices

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Abstract

本专利涉及激光领域的发明专利，特别涉及一种电压可调的电光Q开关。本专利采用薄片式电光晶体，利用晶体的横向电光效应，在晶体两通光面前安装棱镜，其中入射端棱镜固定在整体结构内，出射端棱镜固定在步进电机上，通过步进电机控制出射端棱镜的横向相对位置来选择所需光路在电光晶体内反射的次数，实现电压可调操作，在降低电光开关的半波电压的同时也能兼顾多次反射对器件损耗及消光比的影响。本发明的电光开关结构简单、电压可调，灵活满足使用需求。

Description

一种电压可调的电光Q开关
技术领域
本发明涉及一种激光器件领域，尤其是涉及一种电压可调的电光Q开光。
背景技术
激光调Q 技术也叫Q开关技术，是一种获得高峰值功率、窄脉宽激光脉冲的技术。
Q值是一个用来描述谐振回路质量高低的品质因数，Q值低，则腔损耗大，器件阈值高，不容易形成激光振荡；Q值高，则腔损耗小，器件阈值低，容易形成激光振荡。调Q的基本原理就是通过某种方法控制谐振腔的Q值（也就是控制谐振腔的损耗）。即设法在光泵浦初期将器件的振荡阈值调高，从而抑制激光振荡的产生，使工作物质上能级粒子得到积累。随着光泵的继续激励，上能级粒子数之间积累到最大值，此时，突然将器件的阈值调低，那么，累积在上能级的大量粒子便能雪崩式地跃迁到激光下能级，在极短的时间内将储存的能量释放出来，从而获得峰值功率极高的激光脉冲输出。
调Q技术包括声光调Q、电光Q 开、被动调Q等多种方式。其中利用电光调Q制作的器件具有开关时间短、效率高、调Q时刻可精准控制、系统工作稳定、重复频率高、输出脉宽窄、峰值功率高等特点，是目前应用相对广泛的调Q技术。电光调Q是利用晶体的线性电光效应实现Q值突变的。在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的发射损耗。开始工作时，晶体两端加一电压，由于晶体的偏振效应，谐振腔的损耗很大，Q 值低，激光不振荡，激光上能级不断积累粒子数，Q 开光处于关闭状态。某一特定时刻，突然撤去晶体两端电压，谐振腔突变至损耗低，Q 值高，Q 开关打开，形成巨脉冲激光。
在电光调Q器件中，与常用的电光晶体有磷酸二氢钾（KDP）、铌酸锂（LN）等相比，偏硼酸钡（BBO）晶体抗损伤阈值与消光比更高；其次BBO晶体为单轴晶体，在较大的温度变化范围内BBO 电光Q 开关不会出现静态双折射现象，与其他电光晶体相比，BBO电光Q开关因温度变化引起的半波电压以及折射率变化最小。BBO晶体是利用横向电光效应实现调Q功能的，但其致命弱点就是电光系数小，实现调Q功能时所需加载的半波电压极高（电场方向厚度3 mm、通光方向长度25 mm的BBO晶体，其半波电压约为5.6kV），对操作人员及其它电子元件产生干扰，同时对电源的要求也提高了。如果要降低加在电光晶体上的驱动电压，就需要增加电光晶体的尺寸，但此种方法将大大增加器件成本。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种电压可调的电光Q开关，通过控制光路在电光晶体内反射的次数，实现电压可调操作。由于多次反射必然会带来损耗的增加及消光比的下降，本发明可以根据对消光比和损耗的不同需求选择光路的等效长度，在降低电光开关的半波电压的同时也能兼顾多次反射对器件损耗及消光比的影响。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
采用薄片式电光晶体，利用晶体的横向电光效应，在晶体两通光面前安装棱镜，其中入射端棱镜固定在整体结构内，出射端棱镜固定在步进电机上，通过步进电机控制出射端棱镜的横向相对位置来选择所需光束在电光晶体内反射的次数，实现电压可调操作，在降低电光开关的半波电压的同时也能兼顾多次反射对器件损耗及消光比的影响。
所述的电光晶体103为带横向电光效应的薄片式电光晶体，电光晶体103通光方向为长条形，其长度满足多次反射的需要，且通光面镀有增透膜，加压方向表面镀金；所述的入射端棱镜102是固定在整体结构101内的，位置不发生改变；所述的出射端棱镜104是固定在步进电机105上的，可以通过步进电机105来调节其与电光晶体103之间的横向相对位置；所述的棱镜102、104通光面均镀有增透膜，反射面均镀有保偏膜。
本发明与常规电光Q开关相比，其特点是，在所有光学元件确定的情况下，仍可以通过步进电机控制出射端棱镜的横向相对位置来实现电压可调操作，根据对消光比和损耗的不同需求选择光路的等效长度，在降低电光开关的半波电压的同时也能兼顾多次反射对器件损耗及消光比的影响。
附图说明
图1为本发明电光调Q光开关结构示意图；
图2为本发明的电光调Q开关调节到1次穿过时的光路示意图；
图3为本发明的电光调Q开关调节到5次穿过时的光路示意图；
图4为本发明的电光调Q开关调节到7次穿过时的光路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。本发明采用薄片式电光晶体，利用晶体的横向电光效应，在晶体两通光面前安装棱镜，其中入射端棱镜固定在整体结构内，出射端棱镜固定在步进电机上，通过步进电机控制出射端棱镜的横向相对位置来选择所需光束在电光晶体内反射的次数，实现电压可调操作，在降低电光开关的半波电压的同时也能兼顾多次反射对器件损耗及消光比的影响。
实施方式一：如图1所示，101为整体结构；102、104为经过处理的直角棱镜，其直角处被磨平抛光，形成一个棱台，斜面和棱台面皆镀有增透膜，且直角面皆镀保偏膜，其中102固定在101上，不可移动，104固定在105上，可调节相对位置；103为BBO晶体，其通光截面长度满足多次反射的需要，且镀有增透膜，加压方向表面镀金；105为步进电机，用于调节104与103的相对位置。光从101通光孔入射，经过固定在整体结构101上的直角棱镜102棱台面入射BBO晶体103，然后由直角棱镜104的直角面两次反射回穿过BBO晶体103。接着光束就不断在两个棱镜间往返，直至其从BBO晶体（103）与直角棱镜（104）的缝隙处出射。本结构可以通过控制步进电机105来调节直角棱镜104与BBO晶体103的相对位置，根据对消光比和损耗的不同需求选择光路的等效长度，实现电压可调操作，在降低电光开关的半波电压的同时也能兼顾多次反射对器件损耗及消光比的影响。

Claims (5)

1.一种电压可调的电光Q开关，其特征在于：采用薄片式电光晶体103，利用晶体的横向电光效应，在晶体两通光面前安装棱镜，其中入射端棱镜102固定在整体结构101内，出射端棱镜104固定在步进电机105上，通过步进电机105控制出射端棱镜104与电光晶体103的横向相对位置，以此决定光束在电光晶体内反射的次数，实现电压可调操作，在降低电光开关的半波电压的同时也能兼顾多次反射对器件损耗及消光比的影响。
2.根据权利要求1所述的一种电压可调的电光Q开关，其特征在于：所述的电光晶体103为带横向电光效应的薄片式电光晶体，电光晶体103通光方向为长条形，其长度满足多次反射的需求，且通光面镀有增透膜，加压方向表面镀金。
3.根据权利要求1所述的一种电压可调的电光Q开关，其特征在于：所述的入射端棱镜102是固定在整体结构101内的，位置不发生改变。
4.根据权利要求1所述的一种电压可调的电光Q开关，其特征在于：所述的出射端棱镜104是固定在步进电机105上的，可以通过步进电机105来调节其与电光晶体103之间的横向相对位置。
5.根据权利要求书1所述的一种电压可调的电光Q开关，其特征在于：所述的棱镜102、104通光面均镀有增透膜，反射面均镀有保偏膜。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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