KR20190084971A - 포켈스 셀 결정의 여기 - Google Patents

포켈스 셀 결정의 여기 Download PDF

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트럼프 사이언티픽 레이저스 게엠베하 + 코. 카게
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Abstract

본 발명은 결정(5A)을 통과하는 전자기 방사선, 특히 레이저 방사선(33)의 편광 조정을 위한 고전압 펄스로 포켈스 셀(5)의 결정(5A)을 여기시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 각각이 사용 주기 기간(TP, N) 및 사용 펄스 폭(TN)을 가지며 전자기 방사선, 특히 레이저 방사선(33)의 편광 조정을 위해 결정 내의 전기 분극을 통해 결정(5A)의 복굴절을 유도하도록 구성된 사용 전압 펄스들(N)의 시퀀스를 결정(5A)에 인가하는 단계를 포함한다. 본 발명은 각각이 전압 곡선을 갖는 보상 펄스들(K, K1, K2)의 시퀀스를 결정(5A)에 인가하는 단계를 더 포함하며, 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 시퀀스는, 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 전압 곡선들이 사용 전압 펄스들(N)에 의한 상기 포켈스 셀(5)의 결정 내의 기계적 진동의 유도를 상쇄시키는 방식으로, 사용 전압 펄스들(N)의 시퀀스와 시간적으로 중첩된다.

Description

포켈스 셀 결정의 여기
본 발명은 (높은) 전압 펄스들로 포켈스 셀(pockels cell)의 결정(crystal)을 여기시키는 방법, 특히 제한된 시간동안 광학적으로 안정한 편광(polarization) 윈도우를 제공하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 증폭 유닛, 특히 재생(regenrative) 증폭 유닛에 관한 것이다.
전자기 방사선, 특히 레이저 방사선의 편광 조정을 위한 포켈스 셀의 제어는, 포켈스 셀의 결정에 인가된 고전압의 고속 스위칭에 의해 수행된다. 인가되는 고전압은 전기-광학 효과를 통해 결정 내에 전기 분극을 야기하여, 예를 들어 결정의 원하는 복굴절을 일으킨다. 복굴절은 예를 들어 포켈스 셀 결정을 통과하는 레이저 방사선의 편광 상태를 조정하는 데 사용될 수 있다.
포켈스 셀 구동 회로의 예가 EP 1 801 635 A1에 기술되어 있다. 예시적인 제어 회로는 수 나노초 범위의 전압 상승 시간을 허용하는, 소위 "더블 푸시 풀(double-push-pull)" 스위칭 방법에 기초한다. 고속 전압 스위칭은 전기 광학 효과와 동시에 발생하는 압전 효과에 의해 야기되는 결정의 기계적 진동을 수반한다는 것이 또한 공지되어 있다.
이러한 공진들의 기계적 댐핑(damping)은 예를 들어 댐핑 포일들을 적절히 사용함으로써, 또한 납땜 또는 접착제로 특수 홀더들에 결정들을 부착함으로써 달성된다. DE 10 2013 012 966 A1은 예를 들어 재료 클로저(material closure)로 결정을 전극들에 접속시킴으로써 기계적 진동을 댐핑할 수 있음을 개시하고 있다. 또한, 전기-광학 변조기의 소위 "음향 링잉(acoustic ringing)"에 관하여, EP 2 800 212 A1은 변조 펄스 폭이 "음향 링잉"의 기계적 진동의 주기 기간의 정수 배로 대략 튜닝될 수 있음을 개시한다.
본원의 일 형태는 기계적 진동에 의한 영향을 가능한 한 받지 않는 포켈스 셀에 사용하기 위한 시간적 윈도우(temporal window)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이들 목적들 중 적어도 하나는 청구항 1에 따른 포켈스 셀의 결정을 여기시키는 방법 및 청구항 14에 따른 특히 재생 증폭기 유닛에 의해 해결된다. 다른 실시예들은 종속항들에 표시된다.
일 형태에서, 결정을 통과하는 전자기 방사선, 특히 레이저 방사선의 편광 세팅을 위해 고전압 펄스들로 포켈스 셀의 결정을 여기시키는 방법은 다음의 단계들: 사용 전압 펄스들의 시퀀스를 결정에 인가하는 단계로서, 각 사용 전압 펄스는 사용 주기 기간 및 사용 펄스 폭을 가지며 전자기 방사선, 특히 레이저 방사선의 편광 세팅을 위해 결정 내의 전기 분극을 통해 결정의 복굴절을 유도하도록 구성되는 것인, 상기 단계; 및 각각이 전압 프로파일을 갖는 보상 펄스들의 시퀀스를 결정에 인가하는 단계로서, 상기 보상 펄스들의 시퀀스는, 상기 보상 펄스들의 전압 프로파일이 사용 전압 펄스들에 의한 상기 포켈스 셀의 결정 내의 기계적 진동의 여기를 상쇄시키도록, 사용 전압 펄스들의 시퀀스와 시간적으로 중첩되는 것인, 상기 단계를 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 증폭 매체와, 포켈스 셀 및 광학 스위치를 형성하기 위한 편광 빔 스플리터를 포함하는 광학 스위치 유닛, 및 전술한 방법 및 본 방법의 본원에 기재된 추가 전개에 따라 포켈스 셀을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 증폭 유닛, 특히 재생 증폭 유닛에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 펄스 고전압으로 포켈스 셀을 여기시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 펄스 고전압은 사용 주기 기간 및 사용 펄스 폭을 갖는 반복되는 사용 펄스들을 포함하고, 상기 펄스 고전압은 복굴절이 포켈스 셀에 유도되도록 포켈스 셀의 광학 특성들을 변경하도록 구성된다. 따라서, 상기 여기는, 각각이 사용 펄스를 뒤따르는 추가의 억제 펄스들을 포함하며, 이들 펄스는 사용 펄스에 의해 여기되는 포켈스 셀 내의 기계적 진동(음향 충격파)이 댐핑되도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 보상 펄스들의 전압 프로파일들의 스위칭 에지들은, 상기 스위칭 에지들이 전압 펄스들에 의해 야기되는 결정 내의 음향 이벤트들과 파괴적으로 간섭하는 결정 내의 음향 이벤트들을 유도하는 방식으로 사용 전압 펄스들에 대한 그들의 시간적 프로파일들 및 그들의 시간적 위치들이 설정되도록, 보상 펄스들의 전압 프로파일들의 기계적 동작 부분들로서 구성될 수 있다. 따라서, 시간적 프로파일은 특히 스위칭 에지의 상승 시간 또는 하강 시간에 의해 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 사용 전압 펄스들 각각은 사용 전압을 설정하기 위한 제1 전압 스위칭 동작 및 사용 전압의 존재를 종결하기 위한 제2 전압 스위칭 동작을 포함할 수 있고, 스위칭 동작들 중 적어도 하나는 포켈스 셀의 결정의 기계적 진동을 여기시키도록, 특히 음향 충격파를 발생시키도록 구성될 수 있다. 이로써, 보상 펄스들의 전압 프로파일은 사용 전압 펄스들에 의해 여기 가능한 기계적 진동을 상쇄시키는 진동을 여기시키기 위한 적어도 하나의 보상 스위칭 동작을 포함할 수 있다. 상쇄시키는 진동은 사용 전압 펄스들에 의해 여기 가능한 기계적 진동에 위상 시프트될 수 있으며, 특히 135°내지 225°범위의 위상 시프트를 가질 수 있다. 또한, 위상 시프트는 사용 전압 펄스들에 의해 여기된 기계적 진동과의 파괴적 간섭을 초래할 수 있으며, 위상 위치는 옵션으로 댐핑을 최적화하고, 댐핑된 진동의 경우에 과보상을 감소, 특히 방지하도록 선택된다.
일부 실시예들에서, 결정은, 특히 전압을 인가하기 위한 전극들 간의 결정의 크기(extent)와 같은 치수, 결정 유형, 결정 형상, 결정 커트, 인가된 전계 벡터(E-field vector) 및/또는 원래의 비 여기된 공간 축에서의 산란에 의해 결정되는 적어도 하나의 음향 공진 주파수를 포함할 수 있다. 사용 주기 기간으로 인해, 사용 전압 펄스들의 시퀀스는 이론적으로 적어도 하나의 음향 공진 주파수로 결정의 공진들을 여기시키기에 적합할 수 있고, 보상 펄스들의 시퀀스는 결정에서의 공진들의 여기를 감소, 특히 방지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 보상 펄스들의 전압 프로파일 각각은 제1 보상 전압 스위칭 동작 및 제2 보상 전압 스위칭 동작을 가질 수 있다. 제1 보상 전압 스위칭 동작은 보상될 전압 스위칭 동작 후에 실질적으로 동시에 또는 포켈스 셀의 결정의 공진 주파수의 주기 또는 그 주기의 배수에 실질적으로 대응하는 시간 지연으로 발생할 수 있다. 제2 보상 전압 스위칭 동작은 포켈스 셀의 결정의 공진 주파수의 주기 또는 그 주기의 정수배에 실질적으로 대응하는 시간 지연으로 보상될 전압 스위칭 동작 후 및 연관된 제1 보상 전압 스위칭 동작에 후속해서 발생할 수 있다.
사용 전압 펄스들 중 하나와 그 사용 전압 펄스 직후의 보상 펄스 사이의 시간 지연은, 특히 실질적으로 0이므로, 전압 스위칭 동작들은 사용 펄스의 종단부 및 보상 펄스의 개시부에서, 특히 실질적으로 연관된 진동 여기들이 서로 보상하도록 동시에 발생한다. 보상을 위해, 보상될 사용 스위칭 동작과는 역의 전압 구배를 갖는 전압 스위칭 동작들이 사용될 수 있다.
보상 펄스들의 시퀀스는 사용 전압 펄스에 대한 복수의 보상 펄스를 포함할 수 있으며; 후속하는 보상 펄스들 중 적어도 하나의 개시부는 제1 보상 펄스의 개시부에 대하여 공진 주기의 정수배만큼 지연될 수 있다.
일부 실시예들에서, 보상 펄스들 중 하나의 전압 프로파일은 제2 전압 스위칭 동작 후에 결정의 공진 주기의 최대 12.5%, 예를 들어 최대 5% 내지 10%, 그리고 특히 결정의 공진 주기의 최소 1%, 예를 들어 2% 내지 5%의 시간 오프셋으로 발생하는 보상 전압 스위칭 동작을 가질 수 있다. 보상 펄스들 중 하나의 전압 프로파일은 공진 주기의 정수배에 대하여 결정의 공진 주기의 최대 12.5%, 예를 들어 최대 5% 내지 10%, 그리고 특히 결정의 공진 주기의 최소 1%, 예를 들어 2% 내지 5%의 시간 오프셋으로 발생하는 보상 전압 스위칭 동작을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 보상 펄스들은, 개시부가 사용 윈도우의 제2 전압 스위칭 동작에 관한 공진 주기의 정수배의 지연에 대하여 사용 주기의 최대 12.5%의 시간 오프셋에 위치하고, 종단부가 사용 윈도우의 개시부에 관한 공진 주기의 정수배에 위치하는 편광 윈도우들을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 사용 전압 펄스들의 그리고 보상 펄스들의 전압 스위칭 동작들 중 적어도 하나는, 특히 수백 볼트 내지 수 킬로볼트 범위의 급격한 전압 변화를 포함할 수 있다. 옵션으로, 보상 전압 스위칭 동작들 중 하나의 전압 변화는 사용 전압 펄스의 전압 스위칭 동작의 전압 변화의 크기의 정도이며, 특히 이것과 유사하거나 또는 그 일부분일 수 있다.
일부 실시예들에서, 보상 펄스의 전압 스위칭 동작들의 전압 변화는 제1 사용 전압 스위치 동작 및/또는 제2 사용 전압 스위칭 동작의 전압 변화에 비해 감소될 수 있고, 보상은 옵션으로, 추가의 보상 펄스를 형성하는 적어도 하나의 보상 전압 스위칭 동작으로 보충될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 전압 스위칭 동작 및/또는 제2 전압 스위칭 동작의 전압 변화와 비교하여 보상 전압 스위칭 동작들의 전압 변화의 감소는 적어도, 특히 포켈스 셀의 공진기 내부의 적용에서, 예를 들어 재생 증폭 유닛에서의 보상 전압 스위칭 동작들 간의 감소된 전압 변화가 특히 레이저 시스템의 타겟 동작을 가능하게 하는 (특히 레이저 시스템의) 광 빔 경로에서의 (레이저) 방사선 손실을 야기할 만큼 클 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 공진 주파수들은 사용 전압 펄스들의 시퀀스의 과정에서 시간에 따라 변화하는 복수의 보상 펄스들 및/또는 보상 펄스들을 제공함으로써 보상될 수 있다. 옵션으로, 보상 펄스들은 알려진 공진 주파수들 세트에 대해 무작위로 제어되어 보상 펄스들의 시퀀스를 형성할 수 있다. 또한, 완전히 무작위로 제공된 보상 펄스들에 의한 공진들의 여기를 피하는 것, 즉 추가 "노이즈"에 의한 주기성을 파괴하는 것이 가능하다.
일부 실시예들에서, 전자기 방사선, 특히 레이저 방사선은 선택적으로 사용 전압 펄스들의 시간에 그리고 옵션으로 사용 주기 기간과 동시에 포켈스 셀을 통과하는 광학 빔 경로에 커플링될 수 있다.
일반적으로, 본원에서 제안된 개념들의 구현은 이론적으로는 결정의 기하학 형상과는 독립적이다. 따라서, 본원에서 제안된 개념들의 구현은, 이들이 제어 소프트웨어로 구현된 적합한 HV 스위치들을 위한 방법으로서 구현될 수 있기 때문에, 제조 노력을 거의 또는 전혀하지 않고 이루어질 수 있다.
(높은) 전압 펄스들을 이용한 포켈스 셀의 결정의 여기에 대해 본원에 개시된 개념은 또한 포켈스 효과의 다른 편광 조정 응용에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 개념들은 특히 "캐비티 덤핑(cavity dumping)" 시에 또는 재생 증폭을 위해, 증폭될 전자기 방사선, 특히 레이저 펄스들의 커플링 및 증폭된 레이저 펄스, 특히 Q-스위치 레이저들과의 디커플링에 관한 것이다. 다른 응용은 특히 예를 들어, 펄스 피커(picker)를 구동할 때의 캐비티 외부의 세기 및 편광 변조를 포함한다. 추가 응용은 CW 레이저, 업스트림 펄스 피커를 구비한 확장부 및 Q 스위치를 포함한다.
본원에는, 적어도 부분적으로 종래 기술의 형태들을 개선할 수 있는 개념들이 개시된다. 특히, 추가 특징들 및 그 유용성은 도면들에 기초한 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 비롯된다. 도면들은 아래와 같이 나타낸다:
도 1은 적어도 하나의 포켈스 셀을 갖는 레이저 증폭기 시스템의 개략도이고,
도 2는 (높은) 전압 펄스들로 포켈스 셀의 결정을 여기시키는 예시적인 개략적인 더블 푸시 풀 회로를 도시하며,
도 3a 및 도 3b는 스위칭 가능한 파장판들을 형성할 때의 포켈스 셀의 사용을 위한 개략적으로 도시된 셋업들을 도시하며,
도 4a 내지 도 4c는 편광 상태에 대한 여기된 공진들의 영향을 도시하는 도면이며,
도 5a 내지 도 5c는 공진들의 여기에 대한 본원에 개시된 개념의 영향을 도시하는 도면이며,
도 6a 내지 도 6c는 3개의 펄스 기간들 동안 전압 펄스들에 의해 제공된 편광 상태들에 대한 본원에 개시된 개념들의 영향을 도시하는 도면이고,
도 7a 내지 도 7c는 편광 조정을 위한 포켈스 셀의 결정의 여기에 관한 개시된 개념들에 따른 조합된 사용 전압 펄스들 및 보상 전압 펄스들의 예시적인 개략적인 시퀀스를 도시한다.
본원에 개시된 형태들은 부분적으로 포켈스 셀들에 사용된 광학 결정들(예를 들어, BBO 또는 KTP 결정들)이 다소 분명한 압전 특성들을 나타낸다는 인식에 기초한다. 이들 압전 특성들은 적용된 전기 스위칭 펄스들이 포켈스 셀에서 음향 충격파들을 생성할 수 있게 한다. 특히 각 결정의 치수, 기하학 형상 및 음속에 따라, 결정들은 일반적으로 전압 펄스들의 시퀀스들을 이용한 여기 동안에 개별적으로 또는 함께 여기될 수 있는 하나 이상의 공진 주파수들을 가질 수 있다. 공진 주파수(또는 연관된 저조파)에 가까운 동작은 불안정한 스위칭 거동, 예를 들어, 재생 증폭기에서의 불안정한 입력 또는 출력 거동으로 이어질 수 있다. 또한, 이러한 동작은 결정이나 그 마운트에 기계적 손상을 초래할 수 있다.
결정의 진동 거동은 2차 보상 펄스들에 의해 영향을 받을 수 있음을 알게 되었다. 특히, 보상 펄스들이, 보상 펄스들이 진동 중첩을 통해 파괴적으로 "떨어져" 간섭하기 때문에, 기계적 진동들이 전혀 발생하지 않는 (또는 적어도 감소되는) 방식으로 사용 펄스들의 시퀀스에 시간적으로 배열될 수 있음을 알게 되었다. 따라서, 제공된 보상 펄스들은 결정의 공진 주파수들(또는 그들의 저조파)에 가까운 고전압 스위칭 동작을 허용할 수 있다. 포켈스 셀의 결정의 이러한 여기는 언급된 불안정한 스위칭 거동 및/또는 결정의 기계적 파괴의 단점을 피할 수 있다.
본원에 제안된 고전압 여기는 특히, 몇몇 공진 주파수들이 보상 펄스들이 없는 여기를 이용한 포켈스 셀에서 주어지기 때문에, 몇몇 공진 주파수들에서 또한 가능하다. 따라서, 수행될 고전압 스위칭 동작에 있어서, 포켈스 셀이 사용 윈도우(여기서는 편광 윈도우 또는 이득 윈도우라고도 함)를 제공하도록 활성화되는 시간 간격의 선택은 (보상되지 않은 동작에 비해) 거의 제한되지 않거나 제한될 수 없다.
환언하면, 추가의 전압 펄스들(보상 펄스들)로 포켈스 셀을 여기시키는 것이 본원에서 제안되고, 전압 펄스들은, 사용 펄스들 및 전압 펄스들의 스위칭 동작들로부터 발생하는 음향 충격파들이 가능한 한 파괴적으로 또는 적어도 파괴적으로 간섭하여 안정적인 (예를 들어, 레이저) 동작이 발생할 수 있는 방식으로, 사용 펄스들에 시간적으로 매칭된다. 특정 환경 하에서, 이러한 목표는, 예를 들어 업스트림 펄스 피커를 이용한 재생 증폭 유닛에 커플링된 펄스 레이트의 감소와 같은 추가 조처에 의해 지원될 수 있다. 일반적으로, 본원에 개시된 개념들을 사용함으로써, 공진(들)의 진동은 효과적으로 방지되거나 요구 범위로 감소될 수 있다.
이하에서는, 제안된 개념이 도 1 내지 도 6과 관련하여 보다 상세하게 설명된다.
전술한 바와 같이, 전자기 방사선, 특히 레이저 빔들의 고속 스위칭을 위해, 적절한 광학 결정에 고전압(가능하게는 10 KV 이상의 사용 전압)을 인가함으로써 복굴절이 유도되는 포켈스 셀을 사용할 수 있다. 스위칭 가능한 복굴절은 결정을 통과하는 광의 편광 상태의 시간적으로 조절 가능한 변경을 가능하게 한다. 편광기와 결합하여, 예를 들어, 레이저 공진기의 품질이 이러한 방식으로 스위칭될 수 있다. 이것은 예를 들어, Q-스위칭 레이저에서, 캐비티 덤핑을 위해, 또한 재생 증폭기를 위해 사용된다. 2개의 전압 상태들 간의 포켈스 셀의 스위칭, 즉, 개별 전압 스위칭 프로세스는 일반적으로 매우 빠르며(예를 들어, 수 나노초 이내), 전압 상태는 편광 윈도우의 조정 가능한 기간 동안(예를 들어, 수 마이크로 초 동안) 유지된다. 이로써 예를 들어 펄스 트레인의 개별 (레이저) 펄스들을 선택할 수 있다. 또한, 전기 스위치들의 전력 손실은 가능한 한 낮게 유지될 수 있다.
도 1은 시드 레이저 빔 소스로서의 시드 레이저(2) 및 출력 레이저 빔들이 예를 들어 위상 제어 시스템에 의해 중첩되는 2개의 재생 증폭 유닛들(3A, 3B)을 갖는 예시적인 레이저 시스템(1)을 개략적으로 도시한다. 증폭 유닛들(3A, 3B) 중 적어도 하나는 예를 들어 각각의 증폭 유닛들(3A, 3B)에 존재하는 레이저 방사선의 편광에 영향을 미치는 전기 광학 효과(예를 들어, 순환하는 초단 레이저 펄스들)에 의해 이득(시간) 윈도우를 제공하기 위해 접촉 전극들(7) 사이에 배열된 결정(5A)을 갖는 포켈스 셀(5)을 포함한다. 레이저 시스템(1)은 또한 제어 유닛(9) 및 옵션으로 증폭 유닛(3A)의 업스트림에 있는 펄스 피커(11)를 포함한다.
시드 레이저(2)의 1차 레이저 빔(13)은 빔 스플리터(15A)에 의해 제1 시드 레이저 빔(13A) 및 제2 시드 레이저 빔(13B)으로서 도 1에 표시된 2개의 (간섭성) 부분 빔들로 분할된다. 각 부분 빔은 제1 시드 레이저 빔 부분(13A)에 기초한 제1 증폭된 레이저 빔(17A) 및 제2 시드 레이저 빔(13B)에 기초한 제2 증폭된 레이저 빔(17B)을 각각 발생시키기 위해 그 관련된 증폭 유닛들(3A, 3B)에 공급된다. 예를 들어, 다른 빔 스플리터(15B)를 이용하여, 그 증폭된 레이저 빔들(17A, 17B)은 합산 레이저 빔(19)을 형성하도록 동일 선상에 중첩된다.
도 1은 또한 레이저 빔들의 편광 상태들(도 1에서 화살표들/점들로 개략적으로 나타낸 편광 상태들)를 변경하기 위한 편향 미러들(21) 및 λ/2 파장판들(23)을 도시한다. 효율적인 증폭을 위해, 포켈스 셀(5)은 이득 윈도우에서 원하는 편광 상태를 설정하는데 사용된다. 이득 윈도우 동안 포켈스 셀(5)을 통과하는 레이저 방사선의 편광에 대한 영향은 시간에 대해 가능한 한 변하지 않고 일정해야 하므로, 이득 윈도우의 개시 및 종료는 시간적으로 가파른 에지들에서 이루어져야 한다.
도 2는 수 나노초의 상승 시간들을 갖는 고전압 레벨들을 제공할 수 있는 예시적인 더블 푸시 풀 회로(25)를 도시한다. 더블 푸시 풀 회로(25)는 공지된 고속 고전압 회로의 일례이다(작동 지침 "Manual Splitter Box Model BME_SP05"의 도 1 참조[대응 설명이 있는 Revision 16.5.2006]). 고전압 입력들(27)에 존재하는 고전압들은 스위치들(A, B)을 통해 전위 점들(P1, P2)을 선택적으로 통과하여, 원하는 고전압들이 이들 전위 점들(P1, P2)에 연결된 포켈스 셀(5)의 접촉 전극들(7)에 존재하게 되고, 대응하는 전계가 포켈스 셀(5)의 결정(5A)에 축적된다. 도 2에서, HV는 일반적으로 고전압 입력들(27)에 인가되는 고전압을 나타낸다. 제어 유닛(9)은 스위치들(A, B)에 할당된 4개의 제어 입력들(29)(On A; Off A; On B, Off B)을 통해 스위칭 동작들을 트리거한다.
예시적으로 도시된 더블 푸시 풀 회로(25)는, 자유롭게 프로그래밍할 수 있는 트리거 생성기로 개별 제어 입력들(29)(On A Off A, On B, Off B)이 제어될 수 있는 Bergmann의 더블 푸시 풀 원리에 따른 HV 스위치를 나타내고, 가능한 한 유연한 포켈스 셀의 제어를 위해 설계된다. 정상 동작 중에는 "On A"와 "Off B" 또는 "Off A"와 "On B"가 동시에 스위칭되어, + 2HV와 -2HV 사이에서 전압이 스위칭된다. 이들 전압들은 예를 들어, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 아래에서 설명되는 셋업들에서 +/-λ/8의 지연을 야기할 수 있다.
(높은) 전압 펄스들을 갖는 포켈스 셀, 특히 펄스 피커의 결정의 여기를 위한 대안 회로들 및 구동 패턴들은, 예를 들어 On A - On B - Off B - Off와 같은 중첩되는 스위칭 동작들을 포함한다. 후자의 스위칭 패턴은 매우 짧은 스위칭 윈도우들에 특히 적합하다. 그러나, 이것은 동일한 복굴절에 대해 2배의 높은 고전압(HV)을 필요로 할 수 있다(동일한 결정 특성들을 가정할 때).
본원에 개시된 개념들에 따른 여기 회로들의 동작은, 결정(5A)에 사용 및 보상 (전압) 펄스들의 원하는 시퀀스들을 제공하기 위해, 본원에 개시된 스위칭 개념들을 구현하고 다양한 스위치들(예를 들어, 도 2의 고전압 스위치들(A, B)을 참조)을 활성화 및 비활성화하도록 구성된 제어 유닛(9)으로 수행된다. 도 2에 따른 이중 푸시 풀 회로(25)의 실시예에서, 몇몇 전압 레벨들은 킬로볼트 범위로 인가될 수 있다.
그러나, 서두에 설명한 바와 같이, 광학 특성은 전기 광학 효과에 의해서뿐만 아니라 결정 내에서의 변화하는 압력 진동과 관련된 압전 효과에 의해서도 (불리하게) 영향을 받을 수 있다. 압전 효과에 의해, 기계적 진동들은 전기 전압을 유도할 수 있으며, 그 결과 전기 광학 효과가 생긴다. 본원에 개시된 보상 펄스들을 사용하는 개념은 포켈스 셀에 의해 제공된 편광 윈도우(예를 들어, 증폭 동안 포켈스 셀(5)에 의해 제공된 이득 윈도우의 도 1의 경우)의 광학 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 위해, 보상 펄스들은 사용 펄스들에 의해 여기된 포켈스 셀의 결정에서의 기계적 진동을 상쇄시키는 방식으로, 편광 윈도우를 결정하는 사용 펄스들의 시퀀스에 시간적으로 배열된다.
도 3a 및 도 3b는 하나 또는 2개의 포켈 셀들(5)이 레이저 빔(33)의 빔 경로에, 예를 들어 미러(35)를 경유한 이중 경로에 파장판들(31)과 함께 배열된 예시적인 배열을 도시한다. 도 3a 및 도 3b에서, 이들 배열들은 편광 윈도우의 특성들, 특히 그것의 시간적 품질을 체크하기 위해 빔 스플리터(37) 및 포토다이오드(39)를 더 갖는다.
도 3a에 따른 셋업은 광학 스위치가 포켈스 셀로 어떻게 실현될 수 있는지를 보여준다. 따라서, 편광 윈도우 동안(예를 들어, 여기된 포켈스 셀) 파장판(31)(예를 들어, λ/8 파장판) 및 결정(5A)(예를 들어, +λ/8 파장판 또는 -λ/8 파장판으로 스위칭 가능함)을 이중 통과한 후에는 편광 변화가 없고, 편광 윈도우의 외부(예를 들어, 여기된 포켈스 셀이 아님)에서, λ/2 파장판이 존재하고, 되돌아오는 레이저 빔(33)이 빔 스플리터(37)에서 반사되는 방식으로, 결정의 여기가 설계된다. 도 3a에 따른 셋업은 도 6a 내지 도 6c와 관련하여 후술하는 조사를 위한 테스트 셋업으로서 사용되었다.
도 3a의 구조와 비교하여, 도 3b에 따른 셋업은 추가의 포켈스 셀(즉, 예를 들어, +λ/8 파장판 또는 -λ/8 파장판으로 또한 스위칭 가능함)을 가지며, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c와 관련하여 후술하는 조사를 위한 테스트 셋업으로서 사용되었다. 셋업은 - 편광 윈도우 동안 파장판(31) 및 2개의 결정들(5A)을 이중 통과한 후 - +3/4 λ 파장판이 있고, 편광 윈도우 외부에 -λ/4 파장판이 있어서, 이상적인 스위칭 거동(특히, 압전 효과 및 결과적인 기계적 진동들의 영향을 받지 않음)으로, 포토다이오드(39)의 신호에서 볼 수 있는 스위칭 프로세스가 없도록, 이루어진다.
포켈스 셀에 사용된 광학 결정들(예를 들어, BBO, KDP, KTP 결정들)은 다소의 분명한 압전 특성들을 갖는다. 그 결과, 결정에 전압을 인가하면 극성에 따라 결정이 팽창 또는 수축하게 된다. 전압이 (예를 들어, 수 나노초 내에서) 매우 빠르게 변하면, 결정 내에 전파되는 음향 충격파들이 발생한다. 일반적으로 직사각형 형태인 결정 자체는 음향 공진기를 나타낸다. 결정의 크기, 기하학 형상 및 음속에 따라, 이 음향 공진기는 몇몇 공진 주파수들을 가질 수 있다.
이제, 포켈스 셀이 이들 주파수(또는 그의 저조파) 중 하나에서 또는 그 근처에서 스위칭되면, 개별 충격파들의 보강 간섭이 발생하고, 이는 하나 이상의 공진들의 업 스윙(up-swinging)으로 이어질 수 있다. (압전 효과로 인한 음향 진동으로부터 발생하는) 결정의 내부 전계가 인가 전압에 의한 외부 전계에 중첩됨에 따라, 결정의 복굴절이 공진 주파수에서 변조된다.
따라서, 정의된 편광 상태들 간의 크린 스위칭(clean switching)은 더욱 어렵게 된다. 또한, 강한 공진에 의해 결정이 기계적으로 손상되거나 파괴될 수 있다.
그러나, 아래와 같이, 공진의 업 스윙은 결정 내의 충격파의 보강 간섭을 방지함으로써 방지될 수 있다. 본원에 개시된 실시예에 있어서, 포켈스 셀이 스위칭 온 및 오프될 때 180°만큼 시프트된 개시 위상을 갖는 충격파들이 발생한다는 것과, 결정 내에서의 감쇠는 무시될 수 있는 것을 가정한다.
전압의 스위칭 온과 스위치 오프 간의 시간이 주기 기간(또는 주기 기간의 정수배)과 정확하게 (또는 거의 정확하게) 일치하면, 2개의 충격파들이 파괴적으로 간섭하고 공진의 업 스윙이 방지된다. 이 개념이 확장되면, 이론적으로는 파괴적인 음향 간섭이 합계로 발생하는 경우에 하나 이상의 온/오프 스위칭 이벤트들의 어느 조합도 유효하다.
아래에서 설명하는 연구들에서, Bergmann의 더블 푸시 풀 원리(도 2 참조)에 따른 HV 스위치는 도 3b에 따른 셋업 내의 포켈스 셀을 제어하는데 사용되었다. 자유롭게 프로그래밍할 수 있는 트리거 발생기를 사용하면, 정상 동작 중에는 제어 입력들(29)("On A"와 "Off B" 또는 "Off A"와 "On B")이 동시에 스위칭되었기에, 전압이 + 2HV와 -2HV 사이에서 스위칭되고, 2개의 포켈스 셀들에서 +/-λ/8의 지연이 발생하였다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3b의 포토다이오드(39)에서 측정된, 조사된 포켈스 셀의 3개의 여기된 공진들을 예시적으로 도시한다. 시간 t(t')에 걸쳐서, fR1 = 147 ㎑, fR2 = 345 ㎑ 및 fR3 = 600 ㎑(단위 [a.u.]의 진폭 a; 도 4a 및 도 4c의 2배의 크기인 도 4b의 시간 단위)의 주파수들을 갖는 제1, 제2 및 제 3 공진의 포토다이오드 신호(R1, R2, R3)가 관찰될 수 있다.
또한, 도 4a 내지 도 4c는 제어 입력들(29)의 활성화를 나타낸다. 각각 한 쌍의 스위치 온 및 스위치 오프 펄스들 사이에 놓여 있는, 고전압 펄스들(사용 펄스들)의 시퀀스 형성을 위해 전압 스위칭 프로세스들을 트리거하는 스위치 온 펄스들(41)(On A/Off B) 및 스위치 오프 펄스들(43)(Off A/On B)을 볼 수 있다. 따라서, 스위치 온 펄스(41) 및 스위치 오프 펄스(43)에는 각각 사용 전압 스위칭 동작이 할당된다. (여기서, 일반적으로 할당된 각 스위칭 펄스에 대한 전압 스위칭 동작이 있다.) 도 3a에서, 예를 들어, 3.2 KV의 고전압 펄스들은 공진들을 과다 높이는데(superelevate) 사용되었다. λ/8 판은 50%가 빔 스플리터의 포켈스 셀에서 전압 없이 반사되는 방식으로 회전되었다. 반사와 전압 간의 의존성은 정현파 함수이므로, 민감도는 회전 점에서 가장 크다. 스위치 오프 펄스가 공진 주기의 반만큼 지연될 때 공진의 여기는 가장 세다는 것이 확인된다. 포토다이오드 신호들(R1, R2, R3)에서, 스위칭 프로세스 동안, 원하는, 이상적으로는 보이지 않는 위상 점프가 유한 속도에서만 발생한다는 사실에 의해 발생하는 신호 피크도 볼 수 있다.
fR1 = 147 ㎑에서의 공진과 관련하여, 도 5a 내지 도 5c는 2개의 예시적으로 적분된 보상 펄스 시퀀스들(특히, 도 5b 및 도 5c 참조)를 이용한 억제의 예를 도시한다.
도 5a는 본질적으로 도 4a에 대응하므로, 포토다이오드 신호(R1)에서는, 화살표들(41A 및 43A)로 사용 펄스 전압 스위칭 동작들의 시퀀스와 화살표(45)로 사용 펄스 기간(TN)을 나타내고 있다. 사용 펄스 기간(TN)은 공진 주파수(fR1)의 주기(TR1)의 절반에 대응한다. 공진 주파수(fR1 = 147 ㎑)의 포토다이오드 신호(R1)의 세기 변동을 볼 수 있다.
도 5b에서, 보상 펄스 시퀀스는 보상 (전압) 펄스들로 구성되는 공진 효과를 억제하기 위해 추가되었으며, 그 중 하나는 각각의 2개의 사용 펄스들 사이에 제공된다. 대응하여, 할당된 보상 전압 스위칭 동작들을 트리거하는 추가 쌍의 스위칭 펄스들(47, 49)을 볼 수 있다. 결과는 실질적으로 감소된 변동을 갖는 포토다이오드 신호(R1')이다.
포토다이오드 신호(R1')에서, 한 쌍의 스위칭 펄스들(47, 49) 중 하나는 화살표들(47A 및 49A)에 의해 강조된다. 스위칭 펄스들(47, 49)은 사용 펄스들 중 하나에 후속되는 연관된 보상 펄스를 발생시킨다. 사용 펄스 기간(TN) 다음에는 보상 펄스 기간(TK)이 표시된다.
역 전압 스위칭 동작들은 일반적으로 스위칭 동작을 보상하기 위해 사용된다. 즉, 인가된 전압 차의 증가 또는 감소 동안의 역상(counter-phase) 여기로 인해, 보상 펄스의 (온) 스위칭 펄스(47)(On A/Off B)는 스위치 오프 펄스(43) 다음에 사실상 바로(예를 들어, 200 ns의 지연을 갖고) 후속하고, 보상 펄스의 (오프) 스위칭 펄스(49)는 사용 펄스 기간(TN)(여기서는 200ns)에 대응하는 지연(또는 스위치 온 펄스(41) 이후의 공진 기간 TR1 = 2TN)을 갖고 스위치 오프 펄스(43) 다음에 후속된다. 따라서, 스위치 오프 펄스(43)의 충격파들은 어떤 의미에서는 직접적으로 보상되고, 스위치 온 펄스(41)의 충격파들은 공진 주기의 정수 배의 지연으로 보상된다. 스위칭 펄스들(47, 49)의 선택된 시간들은 반복하는 스위칭 동작들(사용 펄스들의 시퀀스 및 보상 펄스들의 시퀀스)에 할당되는 기계적 진동의 파괴적 간섭을 유도한다. 147 ㎑에서의 공진은 이러한 방식으로 효과적으로 억제될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 5c에서는, 포켈스 셀들의 2개의 전극들을 개별적으로 스위칭할 수 있는, 더블 푸시 풀 회로(25)와 같이, 다중 전압 레벨들을 허용하는 HV 스위치들로 구현될 수 있는 다른 여기 개념을 볼 수 있다.
특히, 도 5c에 도시된 바와 같이, 공진 효과를 억제하기 위해 보상 펄스 시퀀스가 부가되고, 보상 펄스 시퀀스는 보상 (전압) 펄스들을 가지며, 그 중 2개는 각각 2개의 사용 펄스들 사이에 제공된다. 따라서, 스위칭 펄스들(51, 53, 55, 57)의 추가 쌍을 볼 수 있다. 결과는 포토다이오드 신호(R1")이며, 이는 또한 그 변동이 감소된다.
도 5c에는, 포토다이오드 신호("R1")에서 화살표들(51A 및 53A)로 표시되고 사용 펄스에 후속하는 제1 보상 펄스를 발생시키는 (온 및 오프) 스위칭 펄스들(51 및 53)의 제1 쌍이 도시된다. 제1 보상 펄스의 (온) 스위칭 펄스(51)는 또한 스위치 오프 펄스(43) 다음에 사실상 바로(예를 들어, 200 ns의 지연으로) 후속하고, 제1 보상 펄스의 (오프) 스위칭 펄스(53)는 도 5b에서와 같이 스위치 오프 펄스들(43) 이후에 사용 펄스 기간(TN)(또는 스위치 온 펄스(41) 이후의 공진 주기 (TR1))에 대응하는 지연으로 발생한다. 그러나, 도 2를 참조하면, 초기에는 전극 A만이 사용 펄스의 이득 윈도우 이후에 스위칭, 즉, + 2HV와 0HV 사이에서 효과적으로 스위칭된다. 따라서, 화살표들(51A, 53A)은 화살표들(41A, 43A) 길이의 절반이다. 감소된 전압은 제1 보상 펄스의 음향 충격파를 예를 들어, 세기의 절반으로 감소시킨다. 따라서, 재생 증폭 유닛 내의 공진기는 이러한 감소된 보상 펄스만이 후속되는 경우 부분적으로 폐쇄될 것이다.
제1 보상 펄스들의 음향 충격파들이 사용 펄스들의 음향 충격파들보다 작기 때문에, 도 5c에 따른 실시예는, 보다 효과적인 제거를 위해서, 포토다이오드 신호(R1") 내의 화살표들(55A 및 57A)로 도시된 추가 쌍의 (온 및 오프) 스위칭 펄스들(55, 57)을 나타낸다. 스위칭 펄스들(55, 57)은 제2 보상 펄스를 발생시킨다. 한 쌍의 스위칭 펄스들(55, 57)은 한 쌍의 스위칭 펄스들(51, 53)과 비교하여 실질적으로 1 공진 기간(TR1)만큼 지연된다. 그러나, (온) 스위칭 펄스(55)는 스위치 오프 펄스(43)에 대해 정확히 1 공진 주기(TR1)만큼 지연될 수 있다. 일반적으로, 펄스 쌍(55/57)은 펄스 쌍(51/53)(n은 정수)과 비교하여 n*TR1만큼 지연되는 것이 중요하다. 다른 모든 시간들이 따라서 발생한다. 결과적으로, 모든 진동 자극 임펄스들이 합계로 서로 상쇄될 수 있다. 예를 들어, 제2 보상 펄스가 더블 푸시 풀 회로(25)를 균일하게 로딩하기 위해서는 전극 B가 사용될 수 있다.
요약하면, 한 쌍의 전체 진폭 스위칭 펄스들(사용 펄스용) 및 두 쌍의 절반 진폭 스위칭 펄스들(2개의 보상 펄스용)이 중첩된다. 예를 들어, 보상 전압 스위칭 동작들 중 하나의 전압 변화는 보상 펄스들의 수에 따라, 사용 펄스(N)의 전압 스위칭 동작들의 전압 변화의 일부분의 정도이다.
도 5c에 따른 여기의 실시예는 재생 증폭기에 사용될 때 어떠한 제2 이득 윈도우도 생성되지 않는다는 추가적인 이점을 갖는다.
이는 스위치 온 및 스위치 오프 펄스들(41, 43) 및 스위치 온 및 스위치 오프 펄스들(47, 49)에 의해 도 5b에 따른 여기의 형태로 이용 가능한 2개의 편광 윈도우와는 대조적이다. 후자의 경우, 보상 펄스 동안 공진기에 있는 레이저 펄스가 증폭될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 도 1에 도시된 펄스 피커(11)는 사용 펄스의 편광 윈도우 내의 펄스들을, 단순한 회로로 구현될 수 있는 도 5b에 따른 실시예에서의 증폭 유닛(3A)에 선택적으로 커플링할 수 있다.
일반적으로, 재생 증폭 유닛에서의 적용에 대한 보상은 공진기가 부분적으로만 폐쇄되어 있더라도, 예를 들어, 이득 윈도우 외부에서의 증폭을 방지하기 위해서 디스크 증폭기의 손실은 여전히 충분히 높도록, 이루어져야 한다는 것을 알 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 보면, 포토다이오드 신호들(R1' 및 R1")은 포토다이오드 신호(R1)에 비해 훨씬 더 균일하고, 따라서 이상적인 "플랫 "곡선에 더 가깝다는 것을 알 수 있다. 이것은 압전 효과로 발생한 충격파들의 음의 효과(negative effect)는 보상 펄스 시퀀스를 통한 여기에 의해 감소되었다는 것을 의미한다. 따라서, 레이저 방사선에 대한 포켈스 셀의 보다 균일한 효과가 편광 윈도우 동안 제공된다.
도 6a 내지 도 6c는 3개의 증폭 시간들(1 ㎲, 4 ㎲, 6 ㎲)에 대한 일례로서, 6.8 ㎲의 공진 주기/147 ㎑의 공진 주파수에서 하나의 공진 특성을 갖는 포켈스 셀을 이용한 도 3a의 셋업에서의 cw 레이저 빔의 아웃 커플링된 세기를 도시한다. 세기는 포토다이오드(39)에서 측정되었다. 3개의 이득 시간들 각각에 대해, 포켈스 셀의 공진 여기가 보상되지 않고((포토다이오드 신호) 곡선들(01, 04, 06)로 표시됨), 하나의 보상 펄스로 보상되고(곡선들(11, 14, 16)로 표시됨), 2개의 보상 펄스들로 보상된다(곡선들(21, 24, 26)로 표시됨). 보상 펄스(곡선들(11, 14, 16))로 보상하기 위한 각각의 (온 및 오프) 스위칭 펄스들(47 및 49)은 여기 개념을 설명하기 위해 도면의 아래 부분에 도시되어 있다.
도 6a에서, 곡선(01)은 1 ㎲의 펄스 기간(TN) 및 사용 주기(TPN)을 갖는 사용 펄스들(N)의 시퀀스를 도시한다. 사용 펄스들(N)은 사용 윈도우에 대해 절반의 진폭을 갖는 보상 윈도우에 의해 인식 가능하다. 또한, 신호 특성들에 중첩되어 있고 6.8 ㎲의 공진 주기를 이용한 공진의 여기로 역추적될 수 있는 포토다이오드 신호의 변동들을 볼 수 있다. 즉, 사용 주기(TP, N)는 결정(5A) 내의 음향 진동들의 공진 여기가 사용 펄스들에 의해 일어나게 한다.
유사하게, 도 6b 및 6C에서, 곡선들(04 및 06)은 각각 4 ㎲ 및 6 ㎲의 펄스 기간들(TN)을 갖는 사용 펄스(N)의 시퀀스를 도시한다.
도 6a로 돌아가서, 사용 펄스들의 시퀀스(N)는 곡선(11)에서 또한 볼 수 있으며, 이로써 동일한 전압이 스위칭되기 때문에, 사용 윈도우와 동일한 광학 특성들을 갖는 제2 (더 긴) 편광 윈도우는 이후에 바로 개방된다. 편광 윈도우는, 스위치 오프 펄스(43) 직후의 사용 편광 윈도우 동안과 동일한 편광 상태를 갖는 편광 윈도우(여기서는 보상 윈도우(K)라고도 함)를 개방하고, 또한 스위치 온 펄스(41)로부터의 공진 기간(TR1)(보상 펄스(K)의 기간(TK), 약 5.8 ㎲) 후에 다시 이를 폐쇄하는 (온 및 오프) 스위칭 펄스들(47, 49)로 되돌아간다.
유사하게, 도 6b 및 도 6c에서, 곡선들(14 및 16)은 각각 4 ㎲ 및 6 ㎲의 펄스 기간들(TN)을 갖는 사용 펄스(N)의 시퀀스를 도시하며, 각각의 경우에, 각 사용 펄스에 대한 보상 펄스를 갖는 보상 펄스들의 시퀀스는, 보상 펄스들(K), 특히 그들의 스위칭 동작들이 사용 펄스들(N)에 의해 여기된 포켈스 셀의 결정에서의 기계적 진동을 상쇄시키는 방식으로 배열된다. 연장된 사용 펄스 기간으로 인해, 보상 펄스(K)의 기간(TK)은 대략 2.8 ㎲ 및 대략 0.8 ㎲로 각각 감소된다.
곡선들(11, 14, 16)에서의 사용 펄스의 전체 편광 윈도우 동안의 균일한 신호 강하는, 공진 보상을 위한 중첩 원리가 각각의 테스트된 증폭 시간들에 작용한다는 것을 보여준다. 포켈스 셀의 공진 주파수들을 알면, 각 이득 시간 및 반복 레이트에 대한 추가 스위칭 펄스들에 있어서의 지연들을 자동으로 계산하는 것이 쉬워진다.
그러나, 특히 공진 기간이 사용 주기 기간과 유사하거나 상당히 긴 경우, 보상 윈도우의 잠재적으로 교란시키는 영향이 광학 효과를 가질 수 있음을 알 수 있다. 이러한 영향은 진폭이 감소된 몇몇 보정 펄스들에 의해 감소될 수 있다.
2개의 보상 펄스들(K1, K2)을 갖는 과정에 대해 도 6a의 곡선(21)을 사용하여 설명한다. 이 경우에도, 사용 펄스들(N)의 시퀀스 및 바로 후속하는 보상 윈도우(보상 펄스(K1))가 보여질 수 있다. 이 제1 보상 윈도우/보상 펄스(K1)의 기간은 곡선(11)의 보상 윈도우의 기간과 유사하다(이는 곡선(16)뿐만 아니라 곡선(14)의 제1 보상 윈도우의 기간과 유사하게 적용된다). 제1 보상 펄스(K1) 동안의 감소된 전압 변화를 다시 볼 수 있다.
공진 기간(TR)에 대응하는 지연으로, 감소된 전압 변화와 함께 제2 보상 윈도우(제2 보상 펄스(K2))가 후속된다. 시간들에 대해서는, 특히 도 5c와 관련된 전술한 설명을 참조하기로 한다. 제2 편광 윈도우는 스위칭 펄스들(55, 57)로 되돌아간다. 전압 변화의 감소로 인해, 편광 상태는 사용 펄스 동안 존재하는 편광 상태와는 다른 보상 윈도우를 발생시킨다.
유사하게, 도 6b 및 6c에서, 곡선들(24 및 26)은 각각 4 ㎲ 및 6 ㎲의 펄스 기간들(TN)을 갖는 사용 펄스(N)의 시퀀스를 도시하며, 각 사용 펄스(N)에 대해 2개의 보상 펄스들(K1 및 K2)을 갖는 보상 펄스들의 시퀀스는, 보상 펄스들(K1, K2), 특히 이들의 스위칭 동작이 사용 펄스들(N)에 의해 여기된 포켈스 셀의 결정에서의 기계적 진동을 상쇄시키도록, 배열된다. 연장된 사용 펄스 기간으로 인해, 보상 펄스들(K1, K2)의 기간은 각각 약 2.8 ㎲ 및 약 0.8 ㎲로 다시 감소된다.
또한, 2개의 보상 펄스들(K1, K2)을 갖는 보상 펄스의 시퀀스에 있어서, 중첩 원리가 테스트된 이득 시간들의 각각에 대해 작용한다는 것을 곡선들(21, 24, 26)의 전체 편광 윈도우 동안의 균일한 신호 감소로부터 알 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 전술한 예시적인 실시예들에 따른 조합된 사용 전압 펄스들 및 보상 전압 펄스들의 시퀀스들을 예시적으로 및 개략적으로 도시하며, 상기 시퀀스들은 예를 들어, 편광 조정을 위해 포켈스 셀의 결정을 여기시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 시간(t)-전압(U)의 도표로 도시된 사용 전압 펄스들(N)의 시퀀스를 볼 수 있다. 기계적 유효성과 관련하여, 제어는 사용 전압 펄스들과 보상 펄스들의 전압 곡선들의 스위칭 에지들에 의해 결정된다. 본원에 개시된 바와 같이, 이들은 사용 전압 펄스들에 대한 그들의 시간적 형상들 및 시간적 위치들이 사용 전압 펄스들에 의해 야기되는 결정 내의 음향 이벤트들을 파괴적으로 간섭하는 결정 내에서 음향 이벤트를 유도하도록 구성된다. 시간적 형상들은 특히 스위칭 에지의 상승 시간 또는 하강 시간에 의해 결정될 수 있다.
도 7a는 또한 사용 전압 펄스들 중 하나의 바로 뒤에 오는 보상 펄스들(K)을 도시하며, 이에 의해 보상 펄스들(K)은 공진을 상쇄시킨다. 대조적으로, 도 7b는 감소된 전압을 갖는 보상 펄스들(K1)이 사용 전압 펄스들 중 하나의 바로 뒤에 오고, 이어서 제2 보상 펄스(K2)가 후속되는 것을 도시하며, 이는 예를 들어, 동일한 공진을 상쇄시키는 방식으로 시간 지연을 이용하여 적용된다.
포켈스 셀의 공진 주파수들을 알면, 추가적인 스위칭 펄스들에 대한 지연들이 각 이득 시간 및 반복 레이트에 대해 자동으로 쉽게 계산될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
다른 실시예들에서, 보상 펄스들에 대한 시간적 세팅은 동작 중에 변경될 수 있다. 예를 들어, 연속 이득 윈도우들의 그룹에서, 상이한 공진들이 퇴화되는 방식으로 각각의 개별 이득 윈도우에 대해 추가적인 스위칭 펄스 쌍들이 시간적으로 배치된다. 결정 자체의 공진들에 대한 충분한 댐핑 또는 회피로, 몇몇 공진들은 동시에 댐핑될 수 있다. 댐핑될 공진은 예를 들어, 공진 특성들의 측정치에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 적절한 알고리즘을 사용하여 기계적 진동의 무작위 감쇠에 의한 광폭 댐핑을 구현하기 위해 동작 중에 타겟 공진을 무작위로 유사하게 선택할 수 있다.
이러한 상이한 펄스 전략들이 도 7c에 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 도시된 제1 사용 펄스(N) 다음에, 전압이 감소되고 하나 이상의 공진 주파수들을 상쇄시키는 3개의 보상 펄스(K', K", K"')를 볼 수 있다. 도시된 제2 사용 펄스(N) 다음에, 더 큰 길이의 보상 펄스(K"")만이 스위칭되고, 도시된 제 3 사용 펄스(N) 다음에, 보상 펄스(K) - 도 7a에 도시된 것과 유사함 - 가 스위칭된다. 다수의 설계 가능성으로 인해 포켈스 셀 스위칭에 의해 야기된 편광 상태에 대해 공진 효과들의 하나, 몇몇 또는 광대역 억제가 구현될 수 있음을 알 수 있다.
일반적으로, 스위칭 동작들, 특히 사용 펄스들의 제1 스위칭 동작 및 제2 스위칭 동작 및 옵션으로 보상 스위칭 동작들은 포켈스 셀의 결정에서의 전기 분극의 변화를 야기하도록 설정된다. 또한, 본원에서 언급된 전압 스위칭 동작들은 포켈스 셀에 인가된 전압의 극성을 예를 들어 +HV에서 -HV로 역으로 하는 동작들이다. 본원에 개시된 개념은 압전 효과를 통한 포켈스 셀의 결정에서의 전기 분극의 변화가 결정의 크기의 변화로 이어지고 결정의 음향 진동 및 공진에 이르게 하는 경우에 특히 관련이 있다. 보상 펄스들을 제공하면 결정 내에서의 음향 진동 및 공진의 형성이 감소된다.
구현 및 물리적 조건들에 따라, 본원에 개시된 보상은 부분 보상 및 완전 보상 둘 다로서 이해될 수 있다.
또한, 상쇄 진동들을 여기시키는 보상 펄스에 있어서 언급된 ns 범위의 고속 스위칭 동작에 더하여, 보상 펄스들은 또한 저속 스위칭 동작, 예를 들어 제2 전압 값으로의 저속 강하를 가질 수 있으며, 그로부터 고속 스위칭이 다시 발생한다. 후자는 도 2와 비교하여 보다 복잡한 회로 개념들로 구현될 수 있다.
명세서 및/또는 청구범위에 개시된 모든 특징들은 청구된 발명을 실시예 및/또는 청구범위의 특징들의 구성 요소와는 독립적으로 제한하기 위한 목적뿐만 아니라 원래의 개시의 목적을 위해 서로 개별적으로 그리고 독립적으로 개시되는 것으로 의도되어 있음이 명시적으로 개시되어 있다. 모든 값 범위들 또는 엔티티들의 그룹들의 표시는 특히, 값 범위들의 한계들로서 청구된 발명을 제한할 목적뿐만 아니라 원래의 개시 목적을 위해 모든 가능한 중간값 또는 중간 엔티티를 개시한다는 것이 명시적으로 개시되어 있다.

Claims (17)

  1. 결정(5A)을 통과하는 전자기 방사선, 특히 레이저 방사선(33)의 편광 세팅을 위해 고전압 펄스들로 포켈스 셀(Pockels cell)(5)의 결정(5A)을 여기시키는 방법으로서,
    사용 전압 펄스들(N)의 시퀀스를 상기 결정(5A)에 인가하는 단계로서, 각 사용 전압 펄스는 사용 주기 기간(TP, N) 및 사용 펄스 폭(TN)을 가지며 상기 전자기 방사선, 특히 상기 레이저 방사선(33)의 편광 세팅을 위해 상기 결정 내의 전기 분극을 통해 상기 결정(5A)의 복굴절을 유도하도록 구성되는 것인, 상기 사용 전압 펄스들(N)의 시퀀스를 상기 결정(5A)에 인가하는 단계와,
    각각이 전압 프로파일을 갖는 보상 펄스들(K, K1, K2)의 시퀀스를 상기 결정(5A)에 인가하는 단계로서, 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 시퀀스는, 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 전압 프로파일들이 상기 사용 전압 펄스들(N)에 의해 상기 포켈스 셀(5)의 상기 결정(5A)에서의 기계적 진동의 여기를 상쇄시키도록 상기 사용 펄스들(N)의 시퀀스와 시간적으로 겹치는 것인, 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 시퀀스를 상기 결정(5A)에 인가하는 단계
    를 포함하는 포켈스 셀의 결정을 여기시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 전압 프로파일들의 스위칭 에지들은, 상기 사용 전압 펄스들(N)에 의해 야기되는 상기 결정(5A) 내의 음향 이벤트들과 파괴적으로 간섭하는 상기 결정 내의 음향 이벤트들을 상기 스위칭 에지들이 유도하도록 상기 사용 전압 펄스들(N)에 대한 그들의 시간적 프로파일들 및 그들의 시간적 위치들이 구성되도록, 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 전압 프로파일들의 기계적 동작 부분으로서 구성되며, 상기 시간적 프로파일은 특히 스위칭 에지의 상승 시간 또는 하강 시간에 의해 결정되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 사용 전압 펄스들(N) 각각은 사용 전압을 설정하기 위한 제1 전압 스위칭 동작(41) 및 사용 전압의 존재를 종료시키기 위한 제2 전압 스위칭 동작(43)을 포함하고, 상기 스위칭 동작들(41, 43) 중 하나는 상기 포켈스 셀의 결정의 기계적 진동을 여기시키도록, 특히 음향 충격파를 발생시키도록 구성되며,
    상기 보상 펄스들(K)의 전압 프로파일들은 상기 사용 전압 펄스들(N)에 의해 여기 가능한 기계적 진동을 상쇄시키는 진동을 여기시키기 위한 적어도 하나의 보상 스위칭 동작(47, 49, 51, 53, 55, 57)을 포함하며, 상기 상쇄시키는 진동은 사용 전압 펄스들(N)에 의해 여기 가능한 기계적 진동으로 위상 시프트되며, 특히 135°내지 225°의 범위의 위상 시프트를 가지며, 특히 상기 사용 전압 펄스들(N)에 의해 여기된 기계적 진동과의 파괴적 간섭을 일으키며, 상기 위상 위치는 옵션으로, 댐핑을 최적화하고 댐핑된 진동의 경우의 과보상을 감소하도록, 특히 방지하도록 선택되는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포켈스 셀(5)의 결정(5A)은 특히, 전압을 인가하기 위한 전극들(7) 간의 결정(5A)의 크기(extent)와 같은 치수, 결정 유형, 결정 형상, 결정 커트(cut), 인접한 전계 벡터(E-field vector) 및/또는 원래의 비 여기된 공간 축에서의 산란에 의해 결정되는 적어도 하나의 음향 공진 주파수(fR1, fR2, fR3)를 가지며,
    상기 사용 전압 펄스들(N)의 시퀀스는 이론적으로 상기 사용 주기 기간(TP, N)에 기초하여 상기 적어도 하나의 음향 공진 주파수(fR1, fR2, fR3)로 상기 결정(5A)의 공진을 여기시키는데 적합하고, 상기 보상 펄스들(K)의 시퀀스는 상기 결정(5A)에서의 공진들의 여기를 감소시키고, 특히 방지하도록 구성되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 전압 프로파일 각각은 제1 보상 전압 스위칭 동작(47, 51, 55) 및 제2 보상 전압 스위칭 동작(49, 53, 57)을 가지며,
    상기 제1 보상 전압 스위칭 동작(47, 51, 55)은 실질적으로 동시에 또는 보상될 상기 전압 스위칭 동작(43) 이후에, 상기 포켈스 셀(5)의 상기 결정(5A)의 진공 주파수(fR1, fR2, fR3)의 주기(TR1) 또는 상기 주기(TR1)의 배수에 실질적으로 대응하는 시간 지연으로 발생하고, 및/또는
    상기 제2 보상 전압 스위칭 동작(49, 53, 57)은 보상될 상기 전압 스위칭 동작(41) 이후 및 연관된 제1 보상 전압 스위치 동작(47, 51, 55)에 후속해서 상기 포켈스 셀(5)의 상기 결정(5A)의 진공 주파수(fR1, fR2, fR3)의 주기(TR1) 또는 상기 주기(TR1)의 정수배에 실질적으로 대응하는 시간 지연으로 발생하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용 전압 펄스들(N) 중 하나와 그 사용 전압 펄스(N) 직후의 상기 보상 펄스(K, K1) 사이의 시간 지연은 실질적으로 0이므로 상기 전압 스위칭 동작들(43)은 상기 연관된 진동 여기들이 서로 보상하도록 실질적으로 동일한 시간에 상기 사용 펄스(N)의 종단부와 상기 보상 펄스(K, K1)의 개시부에서 발생하고, 및/또는,
    보상될 상기 사용 스위칭 동작과는 역의 전압 구배를 갖는 전압 스위칭 동작들이 상기 보상에 사용되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 시퀀스가 사용 전압 펄스(N)에 대한 복수의 보상 펄스들(K1, K2)을 포함할 때, 상기 후속하는 보상 펄스들(K2) 중 적어도 하나의 개시부는 상기 제1 보상 펄스의 개시부에 대해 상기 공진 주기(TR1)의 정수배만큼 지연되는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 펄스들(K, K1) 중 하나의 전압 프로파일은 상기 제2 전압 스위칭 동작(43) 후에, 상기 결정(5A)의 공진 주기(TR1)의 최대 12.5%, 예를 들어 최대 5% 내지 10%, 그리고 특히 상기 결정(5A)의 공진 주기(TR1)의 최소 1%, 예를 들어 2% 내지 5%의 시간 오프셋으로 발생하는 보상 전압 스위칭 동작(47, 51)을 가지며, 및/또는
    상기 보상 펄스들(K) 중 하나의 전압 프로파일은 상기 공진 주기(TR1)의 정수배에 대하여, 상기 결정(5A)의 공진 주기(TR1)의 최대 12.5%, 예를 들어 최대 5% 내지 10%, 그리고 특히 상기 결정(5A)의 공진 주기(TR1)의 최소 1%, 예를 들어 2% 내지 5%의 시간 오프셋으로 발생하는 보상 전압 스위칭 동작을 가지는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 펄스들(K, K1, K2)은, 개시부가 사용 윈도우의 상기 제2 전압 스위칭 동작에 관한 상기 공진 주기의 정수배의 지연에 대하여 상기 사용 주기 기간의 최대 12.5%의 시간 오프셋에 위치하고, 종단부가 상기 사용 윈도우의 개시부에 관한 상기 공진 주기의 정수배에 위치하는 편광 윈도우들을 형성하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용 전압 펄스들(N)의 그리고 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)의 전압 스위칭 동작들 중 적어도 하나는, 특히 수백 볼트 내지 수 킬로볼트 범위의 급격한 전압 변화를 포함하고,
    옵션으로 상기 보상 전압 스위칭 동작들 중 하나의 전압 변화는 상기 사용 전압 펄스(N)의 상기 전압 스위칭 동작의 전압 변화의 정도이며, 특히 유사하거나 그 일부분인, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    보상 펄스(K1, K2)의 상기 보상 전압 스위칭 동작들의 전압 변화는 상기 제1 사용 전압 스위칭 동작(41) 및/또는 상기 제2 사용 전압 스위칭 동작(43)의 전압 변화에 비해 감소되고, 상기 보상은 옵션으로 추가 보상 펄스(K2)를 형성하는 적어도 하나의 보상 전압 스위칭 동작으로 보충되는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전압 스위칭 동작(41) 및/또는 상기 제2 전압 스위치 오프 동작(43)의 전압 변화와 비교되는 상기 보상 전압 스위칭 동작(51, 53, 55, 57)의 전압 변화의 감소는 적어도, 특히 상기 포켈스 셀(5)의 공진기 내부의 적용에서, 예를 들어 재생 증폭 유닛(3A, 3B)에서의 상기 보상 전압 스위칭 동작들 사이의 감소된 전압 변화가, 특히 레이저 시스템의 타겟 동작을 가능하게 하는, 특히 레이저 시스템의 광 빔 경로에서 (레이저) 방사선 손실을 야기하도록 큰, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 공진 주파수들은 사용 전압 펄스들(N)의 시퀀스의 과정에서 시간에 따라 변화하는 복수의 보상 펄스들(K, K1, K2)을 제공함으로써 보상되고,
    옵션으로, 보상 펄스들은 알려진 공진 주파수들(fR1, fR2, fR3) 세트에 대해 무작위로 제어되어 보상 펄스들의 시퀀스를 형성하거나 완전히 무작위로 제공된 보상 펄스들에 의해 공진들의 여기를 방지하며, 주기성은 대응하여 생성된 추가 노이즈에 의해 파괴되는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자기 방사선, 특히 레이저 방사선을, 선택적으로 상기 사용 전압 펄스들(N)의 시간에 그리고 옵션적으로 상기 사용 주기 기간(TP, N)과 동시에 상기 포켈스 셀(5)을 통과하는 광 빔 경로에 커플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 증폭 유닛, 특히 재생 증폭 유닛(3A, 3B)으로서,
    증폭 매체,
    포켈스 셀(5)을 구비하며, 광학 스위치를 형성하기 위한 편광 빔 스플리터(37)를 갖는 광학 스위치 유닛, 및
    제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 따라 포켈스 셀(5)을 제어하기 위한 제어 유닛(9)
    을 포함하는 증폭 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광학 스위치 유닛은 상기 포켈스 셀(5)에 전압을 공급하기 위한 더블 푸시 풀 유닛(25) 및/또는 상기 사용 전압 펄스들(N) 및 상기 보상 펄스들(K, K1, K2)을 시간적으로 자유롭게 설정하기 위한 트리거 유닛을 더 포함하는, 증폭 유닛.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    특히 상기 보상 펄스들(K, K1, K2) 동안 상기 증폭 유닛에서 순환하는 광학 펄스를 방지하기 위해, 상기 사용 전압 펄스들(N)에 의해 주어진 시간 윈도우에서, 펄싱된 전자기 방사선, 특히 레이저 펄스를 커플링하기 위한 펄스 피커(pulse picker)(11)를 더 포함하는, 증폭 유닛.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102373232B1 (ko) * 2021-04-01 2022-03-14 광주과학기술원 다단 스테이지 광스위치를 이용하는 펄스 레이저 발생장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017169336A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 富士フイルム株式会社 レーザ装置および光音響計測装置
US10855050B1 (en) * 2017-11-21 2020-12-01 Arete Associates Methods of laser pulse development and maintenance in a compact laser resonator
NL2024009A (en) * 2018-10-18 2020-05-07 Asml Netherlands Bv Control of optical modulator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573982B1 (en) * 1991-09-18 2003-06-03 Raytheon Company Method and arrangement for compensating for frequency jitter in a laser radar system by utilizing double-sideband chirped modulator/demodulator system
US20110182306A1 (en) * 2008-02-19 2011-07-28 Bergmann Messgerate Entwicklung Kg Generation of burst of laser pulses
KR20150008904A (ko) * 2012-06-12 2015-01-23 포탄 에너지 게엠베하 증폭기와 조정 가능한 펄스 시퀀스를 갖는 단 펄스 레이저

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1191043B (de) 1962-06-09 1965-04-15 Ibm Deutschland Verfahren zur Lichtmodulation bei gleichzeitiger Vermeidung der Frequenzabhaengigkeit von elektro-optischen Elementen
US3694769A (en) * 1971-05-17 1972-09-26 Trw Inc Low-loss laser q-switch
US3830557A (en) * 1972-06-19 1974-08-20 Trw Inc Laser q-switching
US3818373A (en) * 1973-01-08 1974-06-18 Gen Electric Single pockels cell double pulsing scheme
US4896119A (en) * 1984-06-07 1990-01-23 The University Of Rochester CW pumper CW pumped variable repetition rate regenerative laser amplifier system
DE10251888B4 (de) * 2002-11-07 2005-04-21 Bergmann Meßgeräte Entwicklung KG Treiber für Pockelzelle und Verwendung der Pockelzelle in Lasersystemen
JP2004317861A (ja) * 2003-04-17 2004-11-11 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及びレーザ加工方法
US20060018349A1 (en) * 2004-07-14 2006-01-26 High Q Laser Production Gmbh Pulse train generator and method for generating a repeating sequence of laser pulses
DE102005061716A1 (de) 2005-12-22 2007-07-05 BME Meßgeräte Entwicklung KG Pockelszellen-Ansteuerschaltung zur schnellen Variation der Pulsamplitude von kurzen oder ultrakurzen Laserpulsen
CN201044024Y (zh) * 2007-01-12 2008-04-02 中国科学院上海光学精密机械研究所 脉冲间隔可调的线偏振激光双脉冲的分束装置
US8610990B2 (en) * 2009-06-30 2013-12-17 Bergmann Messgeraete Entwicklungs KS Driver for a Pockels cell
LT6021B (lt) 2012-08-16 2014-04-25 Integrated Optics, Uab Lazeris, veikiantis aktyvios modų sinchronizacijos ir rezonatoriaus iškrovos režimu
JP6080476B2 (ja) * 2012-10-11 2017-02-15 浜松ホトニクス株式会社 パルス光発生装置
DE102013012966A1 (de) 2013-03-06 2014-09-11 Dausinger & Giesen Gmbh Pockelszelle mit gedämpftem elektrooptischen Kristall
EP2800212B1 (en) 2013-05-03 2019-01-02 Fotona d.o.o. Method for operating a laser system
US9664118B2 (en) 2013-10-24 2017-05-30 General Electric Company Method and system for controlling compressor forward leakage
DE102014201472B4 (de) 2014-01-28 2017-10-12 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren zur Reduktion mechanischer Schwingungen bei elektrooptischen Modulatoren und Anordnung mit einem elektrooptischen Modulator
JP2015190817A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 超音波センサ
EP3018774A1 (en) * 2014-11-04 2016-05-11 High Q Laser GmbH Method for generating a burst mode by means of switching a Pockels cell
EP3023832B1 (de) * 2014-11-24 2018-03-28 Bergmann Messgeräte Entwicklung KG Pockelszellen-Treiberschaltung mit Induktivitäten
LT3128673T (lt) * 2015-08-06 2018-09-10 Bergmann Messgeräte Entwicklung Kg Pokelso celės paleidimo grandinė su ominiais, indukciniais arba talpiniais elementais
US9570877B1 (en) * 2015-12-31 2017-02-14 Lumentum Operations Llc Gain control for arbitrary triggering of short pulse lasers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573982B1 (en) * 1991-09-18 2003-06-03 Raytheon Company Method and arrangement for compensating for frequency jitter in a laser radar system by utilizing double-sideband chirped modulator/demodulator system
US20110182306A1 (en) * 2008-02-19 2011-07-28 Bergmann Messgerate Entwicklung Kg Generation of burst of laser pulses
KR20150008904A (ko) * 2012-06-12 2015-01-23 포탄 에너지 게엠베하 증폭기와 조정 가능한 펄스 시퀀스를 갖는 단 펄스 레이저

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102373232B1 (ko) * 2021-04-01 2022-03-14 광주과학기술원 다단 스테이지 광스위치를 이용하는 펄스 레이저 발생장치

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