CN201805140U - 一种带有辅助电极的普克尔盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有辅助电极的普克尔盒，包括电光晶体、壳体、主电极和辅助电极，壳体的两端设有窗口片，电光晶体安装在壳体内，在电光晶体的两端分别设有一个环状主电极，在主电极与电光晶体端面之间设有环状辅助电极，并且辅助电极与主电极隔开，电光晶体每端的辅助电极与主电极之间以及两个辅助电极之间均设有分压电阻。本实用新型可有效改善电光开关径向消光比的均匀性，用在Q开关脉冲激光器中可减少电光开关的漏光，压缩输出激光脉冲宽度，提高动静比，增加激光输出功率。

Description

一种带有辅助电极的普克尔盒

技术领域

本实用新型涉及一种DKDP电光晶体普克尔盒，属于电光开关技术领域。

背景技术

DKDP电光晶体(以下称晶体)在作普克尔盒使用时，一般使用一对环状电极，将这对电极称为主电极，如图1所示，在晶体1的两端各设有一个环状的主电极2。图1所示坐标系Z轴为通光方向，在两个主电极2之间加上电压V，当一束偏振方向与X轴或Y轴方向平行的线偏振光射入晶体1后，这束线偏振光可分解成两束相互垂直的线偏振光，由晶体的特性可知，这两束光通过晶体1时产生的相位延迟为：

$\mathrm{\Δ\φ}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{n}_o^3{{\mathrm{\γ}}_{63}}^V$

式中n_o为o光折射率；γ₆₃为晶体纵向电光系数；V为晶体两端所加电压；λ为线偏振光的波长。当Δφ＝π/2或π时所加电压V分别称为1/4波电压V_λ/4和半波电压V_λ/2。

假设主电极2为薄层金属，径向厚度为零，主电极2的宽度为a，两主电极加电压V后面电荷密度分别是σ和-σ，则晶体1内任意一点的电势为：

$U(x,y,z)=\frac{\mathrm{\σ}}{4\mathrm{\π\ϵ}}\left(\begin{array}{c}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{\∫}_{-\frac{L}{2}}^{-\frac{L}{2}+a}\frac{1}{\sqrt{{(x-R\cos \left(\mathrm{\φ}\right))}^2+{(y-R\sin \left(\mathrm{\φ}\right))}^2+{(z-z_1)}^2}}d{z}_1\mathrm{d\φ}\\ -{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{\∫}_{\frac{L}{2}-a}^{\frac{L}{2}}\frac{1}{\sqrt{{(x-R\cos \left(\mathrm{\φ}\right))}^2+{(y-R\sin \left(\mathrm{\φ}\right))}^2+{\left({z-z}_1\right)}^2}}{\mathrm{dz}}_1\mathrm{d\φ}\end{array}\right)$

式中：ε为晶体的介电常数，R为晶体1的半径，L为晶体1的长度，Φ为主电极上任意一点在X-Y平面上的投影与原点的连线与X轴的夹角，Z₁则为该点的Z轴坐标，由于晶体两端面对应点电压的轴对称性，其电压值可写为：

$\mathrm{\ΔU}\left(x\right)=U(x,0,-\frac{L}{2})-U(x,0,\frac{L}{2})$

定义晶体端面电压均匀性P(x)为：

$P\left(x\right)=\frac{\mathrm{\ΔU}\left(x\right)-\mathrm{\ΔU}\left(0\right)}{\mathrm{\ΔU}\left(0\right)}\×100$

通过计算得出，晶体1两端面对应点的电压并不相同，晶体中心点最低。当有一定光斑大小的线偏振光通过图1所示的晶体1时，电压的不均匀性必定会使光斑径向方向产生的相位延时不一致。将晶体1放到一对偏振方向相互垂直的偏振片中进行消光比测试，沿晶体R方向平移晶体，每间隔1mm测一次消光比，可以看出消光比随R变化较大，因为消光比增加还是减少依赖于电压的大小及晶体的移动方向，如果加上晶体中心点的半波电压，晶体移动方向是从中心到边缘消光比是减少的。

综上所述，在环状电极的电光晶体中由于端面电压的不均匀性，在晶体不同R的半径上会有不同的消光比，这样，当把电光晶体作为开关用到调Q脉冲激光器中后，由于激光光束有一定的半径，在激光器关门时会产生漏光，减少了激光上能级粒子数的积累，影响了调Q激光束输出质量。虽然，增大电极宽度可以增加电压的均匀度，但受晶体长度的影响电极不可能加得太宽，另外电极太宽会增加普克尔盒的电容量，当用于调Q激光器时会增加激光输出脉冲宽度。

发明内容

针对现有DKDP电光晶体普克尔盒存在的晶体端面电压不均匀性造成对电光晶体消光比的影响的问题，本实用新型提供一种晶体端面电压均匀性能好的带有辅助电极的普克尔盒。

本实用新型的带有辅助电极的普克尔盒采用以下技术方案：

该带有辅助电极的普克尔盒包括电光晶体、壳体、主电极和辅助电极，壳体的两端设有窗口片，电光晶体安装在壳体内，在电光晶体的两端分别设有一个环状主电极，在主电极与电光晶体端面之间设有环状辅助电极，并且辅助电极与主电极隔开，电光晶体每端的辅助电极与主电极之间以及两个辅助电极之间均设有分压电阻。

主电极和辅助电极均呈锥形。

本实用新型使晶体的每一端均带有一个主电极和一个辅助电极，当主电极之间加上电压时，通过分压电阻实现在主电极与辅助电极之间加上一个辅助电压，利用环状电极的电压特性，通过辅助电极弥补双电极晶体端面电压的不均性，使得晶体电光开光性能明显好于双电极晶体，可有效改善电光开关径向消光比的均匀性，用在Q开关脉冲激光器中可减少电光开关的漏光、压缩输出激光脉冲宽度、提高动静比、增加激光输出功率。

附图说明

图1是现有DKDP晶体环状主电极加装方式的示意图。

图2是本实用新型带有辅助电极的普克尔盒的结构示意图。

图3是本实用新型带有辅助电极的普克尔盒的原理示意图。

图中：1、电光晶体，2、主电极，3、辅助电极，4、侧盖，5、密封圈，6、电极固定垫，7、隔离垫，8、窗口片，9、密封圈，10、壳体，11、外套，12、锥孔螺钉，13、分压电阻。

具体实施方式

图2给出了本实用新型带有辅助电极的普克尔盒的结构，包括电光晶体1、壳体10、主电极2和辅助电极3，电光晶体1居中安装在壳体10内，电光晶体1中部与壳体10之间设有密封圈5，电光晶体1上通过两个电极固定垫6套装有两个主电极2，两个电极固定垫6分别位于两个密封圈5的外侧。主电极2呈锥形，通过拧在壳体10上的锥孔螺钉12将主电极2固定在电光晶体1与壳体10之间。在电光晶体1上还安装有两个辅助电极3，辅助电极3位于电光晶体1的端面与主电极2之间，并通过隔离垫7与主电极2隔开。辅助电极3也呈锥形，也是通过拧在壳体10上的锥孔螺钉将其固定在电光晶体1与壳体10之间。壳体10的两端设有窗口片8，窗口片8与壳体10之间设有密封圈9。窗口片8通过侧盖4固定。主电极2与辅助电极3通过壳体10上的引出孔引出。

如图3所示，辅助电极3与主电极2之间以及两个辅助电极3之间均设有分压电阻13，分压电阻13放在壳体10外圆中部的凹槽内(图2中未画出分压电阻13)。壳体10上套有外套11，电极线由外套11与壳体10之间引出。辅助电极3与主电极2的宽度一样。当主电极2之间加上电压V时，通过分压电阻实现在主电极2与辅助电极3之间加上一个辅助电压。利用环状电极的电压特性，辅助电极3产生的电压会弥补双电极晶体端面电压的不均性。

Claims (2)

1.一种带有辅助电极的普克尔盒，包括电光晶体、壳体、主电极和辅助电极，壳体的两端设有窗口片，电光晶体安装在壳体内，其特征是：在电光晶体的两端分别设有一个环状主电极，在主电极与电光晶体端面之间设有环状辅助电极，并且辅助电极与主电极隔开，电光晶体每端的辅助电极与主电极之间以及两个辅助电极之间均设有分压电阻。

2.根据权利要求1所述的带有辅助电极的普克尔盒，其特征是：所述主电极和辅助电极均呈锥形。

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