JP7117314B2 - ポッケルスセルの結晶の励起 - Google Patents
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Description
2 シードレーザ
3A、3B 増幅ユニット
5 ポッケルスセル
5A 結晶
7 コンタクト電極
9 制御ユニット
11 パルスピッカー
13 レーザビーム
13A、13B シードレーザビーム
15A、15B ビームスプリッタ
17A、17B 増幅レーザビーム
19 合計レーザビーム
21 偏向ミラー
23 ラムダ半波長板
25 ダブルプッシュプル回路
27 高電圧入力
29 制御入力
31 波長板
33 レーザビーム
35 ミラー
37 ビームスプリッタ
39 フォトダイオード
41 スイッチオンパルス
41A 矢印
43 スイッチオフパルス
43A 矢印
45 矢印
47、49、51、53、55、57 スイッチングパルス
47A、49A、51A、53A、55A、57A 矢印
01、04、06、11、14、16、21、24、26 (フォトダイオード信号)曲線
a 振幅
A、B スイッチ
fR1、fR2、fR3 共振周波数
K1、K2 補償パルス
P1、P2 電位点
R1、R2、R3、R1’、R1’’ フォトダイオード信号
t、t’ 時間
TN 使用パルス持続時間
TK 補償パルス持続時間
TP,N 使用継続期間
TR1 共振期間
Claims (17)
- ポッケルスセル(5)の結晶(5A)を通過するレーザ放射線(33)の偏光設定のために高電圧パルスを用いて前記結晶(5A)を励起するための方法であって、
各々が使用継続期間(TP,N)および使用パルス幅(TN)を有し、前記レーザ放射線(33)の前記偏光設定のために前記結晶内の電気分極を介して前記結晶(5A)の複屈折を誘起するように構成されている、使用電圧パルス(N)のシーケンスを前記結晶(5A)に印加するステップと、
各々が電圧プロファイルを有する補償パルス(K、K1、K2)のシーケンスを前記結晶(5A)に印加するステップであって、前記補償パルス(K、K1、K2)のシーケンスは、前記補償パルス(K、K1、K2)の前記電圧プロファイルが、前記使用電圧パルス(N)による前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)内の機械的振動の励起に反作用するように、前記使用電圧パルス(N)のシーケンスと時間的に重ね合わされる、補償パルスのシーケンスを結晶に印加するステップと、を含み、
前記補償パルス(K、K1、K2)の電圧スイッチング動作は、数ナノ秒の範囲内の、急激な電圧変化を含む、
方法。 - 前記補償パルス(K、K1、K2)の前記電圧プロファイルのスイッチングエッジは、前記電圧プロファイルの時間的形状、および前記使用電圧パルス(N)に対する時間的位置が、前記使用電圧パルス(N)によって引き起こされる前記結晶(5A)内の音響事象を弱めるように干渉する音響事象を誘起するように、機械的な作用部分として構成され、前記時間的形状は、前記スイッチングエッジの立ち上がり時間または立ち下がり時間によって決定される、請求項1に記載の方法。
- 前記使用電圧パルス(N)は、各々、使用電圧を設定するための第1の電圧スイッチング動作(41)と、前記使用電圧の存在を終端させるための第2の電圧スイッチング動作(43)とを含み、前記スイッチング動作(41、43)の少なくとも一方は、前記ポッケルスセルの前記結晶の前記機械的振動を励起するように適合され、
前記補償パルス(K)の前記電圧プロファイルは、前記使用電圧パルス(N)によって励起可能な前記機械的振動に反作用する振動を励起するための少なくとも1つの補償スイッチング動作(47、49、51、53、55、57)を含み、
前記機械的振動に反作用する前記振動は、前記使用電圧パルス(N)によって励起可能な前記機械的振動に対して位相シフトされ、位相シフト量は、任意選択的に、減衰が最適化されるように選択される、請求項1または請求項2に記載の方法。 - 前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)は、電圧を印加するための電極(7)の間の寸法、結晶タイプ、結晶形状、結晶カット、隣接する電場ベクトル、および/または、元の励起されていない空間軸における散乱、によって決定される、少なくとも1つの音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)を有し、
前記使用継続期間(TP,N)に基づいて、前記使用電圧パルス(N)のシーケンスは、原則的に、前記少なくとも1つの音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)による前記結晶(5A)の共振を励起するのに適しており、前記補償パルス(K)のシーケンスは、前記結晶(5A)内の共振の励起を低減するように適合されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記使用電圧パルス(N)は、各々、使用電圧を設定するための第1の電圧スイッチング動作(41)と、前記使用電圧の存在を終端させるための第2の電圧スイッチング動作(43)とを含み、
前記補償パルス(K、K1、K2)の前記電圧プロファイルは各々、第1の補償電圧スイッチング動作(47、51、55)および第2の補償電圧スイッチング動作(49、53、57)を有し、
前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)は、電圧を印加するための電極(7)の間の寸法、結晶タイプ、結晶形状、結晶カット、隣接する電場ベクトル、および/または、元の励起されていない空間軸における散乱、によって決定される、音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)を有し、
前記第1の補償電圧スイッチング動作(47、51、55)は、補償されるべき前記第2の電圧スイッチング動作(43)の後に、同時に、または、前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)の前記音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)の逆数で規定される期間(TR1)または前記期間(TR1)の倍数の時間遅延をもって行われ、かつ/または
前記第2の補償電圧スイッチング動作(49、53、57)は、補償されるべき前記電圧スイッチング動作(41)の後に、かつ、関連付けられる前記第1の補償電圧スイッチング動作(47、51、55)に後続して、前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)の共振周波数(fR1、fR2、fR3)の前記期間(TR1)または前記期間(TR1)の倍数の時間遅延をもって行われる、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記使用電圧パルス(N)は、各々、使用電圧を設定するための第1の電圧スイッチング動作(41)と、前記使用電圧の存在を終端させるための第2の電圧スイッチング動作(43)とを含み、
前記使用電圧パルス(N)のうちの1つと、前記使用電圧パルス(N)に直に後続する前記補償パルス(K、K1)との間の時間遅延は、前記使用電圧パルス(N)の終わりにおける前記第2の電圧スイッチング動作(43)と、前記補償パルス(K、K1)の始まりにおける前記補償パルス(K)の補償スイッチング動作とが同じ時刻に発生するように、ゼロであり、その結果、互いに振動励起が補償され、
補償されるべき前記第1及び第2の電圧スイッチング動作(41、43)と逆の電圧勾配を有する電圧スイッチング動作が前記補償に使用される、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)は、電圧を印加するための電極(7)の間の寸法、結晶タイプ、結晶形状、結晶カット、隣接する電場ベクトル、および/または、元の励起されていない空間軸における散乱、によって決定される、音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)及び共振期間(TR1)を有し、
前記補償パルス(K、K1、K2)のシーケンスは、使用電圧パルス(N)に対する複数の補償パルス(K1、K2)を含み、後続する前記補償パルス(K2)のうちの少なくとも1つの開始は、前記複数の補償パルス(K1、K2)のうちの第1の補償パルスの開始に対して、前記共振期間(TR1)の整数倍だけ遅延される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記使用電圧パルス(N)は、各々、使用電圧を設定するための第1の電圧スイッチング動作(41)と、前記使用電圧の存在を終端させるための第2の電圧スイッチング動作(43)とを含み、
前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)は、電圧を印加するための電極(7)の間の寸法、結晶タイプ、結晶形状、結晶カット、隣接する電場ベクトル、および/または、元の励起されていない空間軸における散乱、によって決定される、音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)及び共振期間(TR1)を有し、
前記補償パルス(K、K1)のうちの1つの前記電圧プロファイルは、前記第2の電圧スイッチング動作(43)の後の、前記結晶(5A)の前記共振期間(TR1)の最大で12.5%、かつ、前記結晶(5A)の前記共振期間(TR1)の少なくとも1%の時間オフセットをもって行われる補償電圧スイッチング動作(47、51)を有し、かつ/または
前記補償パルス(K)のうちの1つの前記電圧プロファイルは、前記共振期間(TR1)の整数倍に関して、前記結晶(5A)の前記共振期間(TR1)の最大で12.5%、かつ、前記結晶(5A)の前記共振期間(TR1)の最小で1%の時間オフセットをもって行われる補償電圧スイッチング動作を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記使用電圧パルス(N)は、各々、使用電圧を設定するための第1の電圧スイッチング動作(41)と、前記使用電圧の存在を終端させるための第2の電圧スイッチング動作(43)とを含み、
前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)は、電圧を印加するための電極(7)の間の寸法、結晶タイプ、結晶形状、結晶カット、隣接する電場ベクトル、および/または、元の励起されていない空間軸における散乱、によって決定される、音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)及び共振期間(TR1)を有し、
前記補償パルス(K、K1、K2)は、前記第2の電圧スイッチング動作に対して、前記共振期間の整数倍の遅延に対する前記使用継続期間の最大12.5%の時間オフセットの位置で開始し、前記第1の電圧スイッチング動作に対して、前記共振期間の整数倍の位置で終了する時間幅で規定される偏光ウィンドウを形成する、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。 - 前記使用電圧パルス(N)および前記補償パルス(K、K1、K2)の少なくとも1つの電圧スイッチング動作は、特に数百ボルト~数キロボルトの範囲内の、急激な電圧変化を含み、
任意選択的に、前記補償パルス(K、K1、K2)の電圧スイッチング動作の電圧変化は、前記使用電圧パルス(N)の電圧スイッチング動作の電圧変化と同等であるか、または、前記電圧変化の分数である、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。 - 前記使用電圧パルス(N)は、各々、使用電圧を設定するための第1の電圧スイッチング動作(41)と、前記使用電圧の存在を終端させるための第2の電圧スイッチング動作(43)とを含み、
補償パルス(K1、K2)の補償電圧スイッチング動作の電圧変化は、前記第1の電圧スイッチング動作(41)および/または前記第2の電圧スイッチング動作(43)の前記電圧変化と比較して低減される、請求項10に記載の方法。 - 前記第1の電圧スイッチング動作(41)および/または前記第2の電圧スイッチング動作(43)の電圧変化と比較した前記補償電圧スイッチング動作(51、53、55、57)の前記電圧変化の低減は、少なくとも、前記補償電圧スイッチング動作間の前記低減した電圧変化が、光ビーム経路内の放射線損失を引き起こす大きさである、請求項11に記載の方法。
- 前記ポッケルスセル(5)の前記結晶(5A)は、電圧を印加するための電極(7)の間の寸法、結晶タイプ、結晶形状、結晶カット、隣接する電場ベクトル、および/または、元の励起されていない空間軸における散乱、によって決定される、複数の音響共振周波数(fR1、fR2、fR3)を有し、
前記使用電圧パルス(N)のシーケンスの過程において経時的に変化する複数の補償パルス(K、K1、K2)を提供することによって、前記複数の音響共振周波数が補償され、
任意選択的に、補償パルスは、既知の共振周波数(fR1、fR2、fR3)のセットについてランダムに制御されて、前記補償パルスのシーケンスを形成し、または、完全にランダムに提供される補償パルスによって、共振の前記励起を防止する、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。 - レーザ放射線を、前記使用継続期間(TP,N)と同期して、前記ポッケルスセル(5)を通る光ビーム経路に結合するステップをさらに含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
- 増幅媒体と、
ポッケルスセル(5)、および、光スイッチを形成するための偏光ビームスプリッタ(37)を有する光スイッチユニットと、
請求項1~14のいずれか一項に記載の方法に従って前記ポッケルスセル(5)を制御するための制御ユニット(9)と
を備える、増幅ユニット。 - 前記光スイッチユニットは、前記ポッケルスセル(5)に電圧を供給するためのダブルプッシュプル回路ユニット(25)、および/または、前記使用電圧パルス(N)および前記補償パルス(K、K1、K2)を時間的に自由に設定するためのトリガユニットをさらに備える、請求項15に記載の増幅ユニット。
- 前記使用電圧パルス(N)のパルス幅で規定される時間ウィンドウ内で、レーザパルスを結合するためのパルスピッカー(11)をさらに備える、請求項15または請求項16に記載の増幅ユニット。
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