RU2621365C1

RU2621365C1 - Pockels cell for powerful laser radiation

Info

Publication number: RU2621365C1
Application number: RU2016134309A
Authority: RU
Inventors: Олег Валентинович Палашов; Алексей Викторович Старобор
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-06-02

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: essence of the invention consists in cooling the electro-optical element of the Pockels cell made of a DKDP crystal to cryogenic temperatures in an optical cryostat. To this end, the electro-optic element is connected by a heat-conducting ceramic plate to the cooling element and placed in an optical vacuum cryostat.

EFFECT: decreasing the optical power of the thermolens occurring in the device and reducing the control voltage of the device.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано как электрооптическое устройство на эффекте Поккельса, вносящее заданную фазовую задержку в излучение лазеров с высокой средней мощностью (>100 Вт).The invention relates to optical technology and can be used as an electro-optical device based on the Pockels effect, introducing a given phase delay into the radiation of lasers with high average power (> 100 W).

Задача управления пучком мощного лазерного излучения является актуальной в связи с широким развитием применений таких лазеров. С помощью оптических модуляторов излучения можно управлять такими характеристиками уже сформированного пучка, как мощность, фаза или поляризация с помощью электрического сигнала. В настоящее время активно применяются акустооптические и электрооптические модуляторы. Акустооптические модуляторы работают за счет изменения показателя преломления оптически прозрачных сред из-за прилагаемого переменного давления. Источником давления выступает звуковая волна, возбуждающаяся в среде посредством пьезоэлектрического преобразователя, присоединенного к ней. Недостатками акустооптических модуляторов являются нелинейная зависимость преобразования электрического сигнала в необходимую модуляцию излучения, сдвиг частоты излучения и невысокий контраст.The task of controlling a beam of high-power laser radiation is relevant in connection with the wide development of applications of such lasers. Using optical radiation modulators, it is possible to control such characteristics of an already formed beam as power, phase, or polarization using an electrical signal. At present, acousto-optical and electro-optical modulators are actively used. Acousto-optic modulators work by changing the refractive index of optically transparent media due to the applied alternating pressure. The source of pressure is a sound wave excited in the medium by means of a piezoelectric transducer connected to it. The disadvantages of acousto-optical modulators are the nonlinear dependence of the conversion of the electrical signal into the necessary modulation of the radiation, the shift of the radiation frequency and low contrast.

В интегральной оптике наиболее часто применяются электрооптические модуляторы на эффекте Поккельса. Эффект Поккельса - это изменение двойного лучепреломления анизотропного кристалла, помещенного в электрическое поле, пропорциональное напряженности этого поля. Таким образом, основная часть электрооптического модулятора представляет собой электрооптический кристалл, к которому подводится напряжение, в зависимости от величины которого изменяется показатель преломления кристалла. Эту конструкцию принято называть ячейкой Поккельса (ЯП). Она позволяет управлять фазовыми характеристиками излучения, а при применении поляризаторов, установленных на оси пучка перед и после электрооптического кристалла, и амплитудными. Напряжение, необходимое для изменения фазы световой волны на π, называется полуволновым напряжением (V_π) и является одной из основных характеристик устройства.In integrated optics, electro-optical modulators based on the Pockels effect are most often used. The Pockels effect is a change in the birefringence of an anisotropic crystal placed in an electric field proportional to the strength of this field. Thus, the main part of the electro-optical modulator is an electro-optical crystal, to which a voltage is applied, depending on the magnitude of which the refractive index of the crystal changes. This design is commonly called the Pockels cell (PL). It allows you to control the phase characteristics of the radiation, and when using polarizers mounted on the axis of the beam before and after the electro-optical crystal, and amplitude. The voltage required to change the phase of the light wave by π is called the half-wave voltage (V _π ) and is one of the main characteristics of the device.

Одной из проблем, ограничивающих применение ячеек Поккельса в лазерах с большой средней мощностью излучения, является неизбежное тепловыделение в электрооптических элементах, вызванное поглощением лазерного излучения при прохождении через них. Тепловыделение приводит к неоднородному распределению температуры по поперечному сечению магнитооптического элемента, в результате чего возникают искажения волнового фронта проходящего излучения ("тепловая линза"). Также появляется дополнительное линейное двулучепреломление, связанное с механическими напряжениями, обусловленными градиентом температуры (фотоупругий эффект). Поляризационные искажения лазерного пучка с субкиловаттной средней мощностью, появляющиеся при проходе через электрооптический элемент, снижают важнейшую характеристику устройства - степень модуляции, которая в некоторых приложения должна превышать 99,9%. Наибольший вклад в поляризационные искажения мощного лазерного пучка вносит так называемая термонаведенная деполяризация, обусловленная фотоупругим эффектом (А.В. Мезенов, Л.Н. Сомс, А.И. Степанов, Термооптика твердотельных лазеров (Машиностроение, 1986)).One of the problems limiting the use of Pockels cells in lasers with a high average radiation power is the inevitable heat release in electro-optical elements caused by the absorption of laser radiation when passing through them. Heat release leads to an inhomogeneous temperature distribution over the cross section of the magneto-optical element, resulting in distortion of the wavefront of the transmitted radiation ("thermal lens"). An additional linear birefringence also appears due to mechanical stresses caused by the temperature gradient (photoelastic effect). The polarization distortions of a laser beam with a sub-kilowatt average power that appear when passing through an electro-optical element reduce the most important characteristic of the device - the degree of modulation, which in some applications should exceed 99.9%. The largest contribution to the polarization distortions of a high-power laser beam is made by the so-called thermally induced depolarization due to the photoelastic effect (A.V. Mezenov, L.N. Soms, A.I. Stepanov, Thermooptics of solid-state lasers (Mechanical Engineering, 1986).

Из уровня техники известны конструкции ячеек Поккельса (ЯП), работающих с мощным лазерным излучением. Дейтерирированный дигидроортофосфат калия (KD₂PO₄, DKDP) является наиболее популярной средой для создания ЯП для лазеров с высокой пиковой мощностью. Применение DKDP для создания электрооптических элементов определяется двумя основными факторами: эти кристаллы обладают высокой лучевой стойкостью к воздействию лазерных импульсов с высокой плотностью мощности; могут быть получены больших размеров (масса кристалла может достигать десятков килограмм) и высокого оптического качества. ЯП состоят из кристалла DKDP, ориентированного оптической осью в направлении распространения излучения, в этом же направлении в кристалле наводится электрическое поле.The prior art designs of Pockels cells (PL), working with high-power laser radiation. Deuterated potassium dihydroorthophosphate (KD ₂ PO ₄ , DKDP) is the most popular medium for creating PL for lasers with high peak power. The use of DKDP to create electro-optical elements is determined by two main factors: these crystals have high radiation resistance to laser pulses with a high power density; can be obtained in large sizes (crystal mass can reach tens of kilograms) and high optical quality. PLs consist of a DKDP crystal oriented by the optical axis in the direction of radiation propagation; an electric field is induced in the crystal in the same direction.

Для широкоапертурных устройств применяются плазменные электроды (X. Zhang, J. Zhang, D. Wu, J. Zheng, M. Li, K. Zheng, J. Su, and F. Jing, "Progress of rep-rate plasma Pockels cell technology in RCLF," Proc. of SPIE "High Power Lasers for Fusion Research" (2011), Vol. 7916, p. 79160X), которые позволяют создавать равномерные распределения электрического потенциала на торцах элементов большой (более 2 см) апертуры. Тем самым увеличивается равномерность распределения управляющего напряжения по апертуре устройства. Другим способом увеличить равномерность поперечного (и продольного) распределения управляющего напряжения является использование большего числа кольцевых электродов, нанесенных на боковые поверхности элементов. Так, в патенте US 6335816, МПК G02F 1/03, опубл. 01.01.2002) и статье Андреев Н.Ф. и др. «Широкоапертурная ячейка Поккельса с тремя цилиндрическими электродами», Квантовая электроника, 34, №4, 2004, стр. 381-384, рассматриваются конструкции ЯП с тремя цилиндрическими электродами, позволяющими более точно управлять распределением электрического поля в электрооптическом элементе.Plasma electrodes are used for wide-aperture devices (X. Zhang, J. Zhang, D. Wu, J. Zheng, M. Li, K. Zheng, J. Su, and F. Jing, "Progress of rep-rate plasma Pockels cell technology in RCLF, "Proc. of SPIE" High Power Lasers for Fusion Research "(2011), Vol. 7916, p. 79160X), which allow you to create uniform distribution of electric potential at the ends of the elements of a large (more than 2 cm) aperture. This increases the uniformity of the distribution of control voltage across the aperture of the device. Another way to increase the uniformity of the transverse (and longitudinal) distribution of the control voltage is to use a larger number of ring electrodes deposited on the side surfaces of the elements. So, in patent US 6335816, IPC G02F 1/03, publ. 01.01.2002) and an article by Andreev N.F. et al., “Pokels Wide-Aperture Cell with Three Cylindrical Electrodes”, Quantum Electronics, 34, No. 4, 2004, pp. 381-384, the designs of nuclear materials with three cylindrical electrodes are considered that allow more precise control of the distribution of the electric field in the electro-optical element.

Недостатком выше рассмотренных конструкций ЯП является высокий уровень термонаведенных искажений (фазовых и поляризационных) при работе с мощным лазерным излучением, которые ухудшают качество проходящего излучения и свойства прибора. Также к недостаткам можно отнести требуемый для достижения заданной разности фаз высокий уровень прилагаемого напряжения.The disadvantage of the above designs of nuclear power is a high level of thermally induced distortions (phase and polarization) when working with powerful laser radiation, which degrade the quality of transmitted radiation and the properties of the device. Also disadvantages include the high level of applied voltage required to achieve a given phase difference.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой конструкции можно считать электрооптический модулятор для мощного лазерного излучения, описанный в патенте RU 130094, МПК G02F 1/03, опубл. 10.07.2013, Прошин В.А., Скоморовский В.И., Кушталь Г.И., Мамченко М.С., Химич В.А. «Электрооптический модулятор поляризованного излучения». Электрооптический модулятор прототип включает в себя электрооптический кристалл, обладающий продольным электрооптическим эффектом, с прозрачными электродами, нанесенными непосредственно на рабочие поверхности кристалла, располагающимися на торцах. Подвод модулирующего напряжения к прозрачным электродам осуществлен по всему периметру электродов на рабочей поверхности кристалла через контактные кольца, диффузно скрепленные индием с электродами кристалла. Электрооптический кристалл с нанесенными электродами и контактными кольцами герметично защищен оптическими окнами и оправой.The closest in technical essence to the claimed design can be considered an electro-optical modulator for high-power laser radiation, described in patent RU 130094, IPC G02F 1/03, publ. 07/10/2013, Proshin V.A., Skomorovsky V.I., Kushtal G.I., Mamchenko M.S., Khimich V.A. "Electro-optical modulator of polarized radiation." The electro-optical modulator prototype includes an electro-optical crystal with a longitudinal electro-optical effect, with transparent electrodes deposited directly on the working surfaces of the crystal, located at the ends. The modulating voltage was supplied to the transparent electrodes along the entire perimeter of the electrodes on the working surface of the crystal through contact rings diffusely bonded by indium to the crystal electrodes. The electro-optical crystal with deposited electrodes and slip rings is hermetically protected by optical windows and a frame.

Недостатками устройства прототипа, как и аналогов, являются ухудшающий оптические свойства высокий уровень термонаведенных искажений и требуемый для достижения необходимой разности фаз высокий уровень прилагаемого напряжения (~7 кВ), что не позволяет использовать дешевые и компактные источники напряжения для этого устройства.The disadvantages of the prototype device, as well as analogues, are the high level of thermally induced distortion that degrades the optical properties and the high level of applied voltage (~ 7 kV) required to achieve the required phase difference, which does not allow the use of cheap and compact voltage sources for this device.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка ЯП, обеспечивающей уменьшение термонаведенных эффектов (тепловая линза и термонаведенная деполяризация) и необходимого для работы ЯП подводимого к кристаллу DKDP напряжения. Это позволяет увеличить контраст устройства (отношение мощностей излучения в открытом и закрытом состоянии) и дает возможность использовать дешевые и компактные источники напряжения для ЯП, и таким образом приводит к улучшению пользовательских характеристик и временного разрешения устройства.The problem to which the invention is directed is the development of nuclear arrays that reduce the thermally induced effects (thermal lens and thermally induced depolarization) and the voltage necessary for the operation of the nuclear arrays to the DKDP crystal. This allows you to increase the contrast of the device (the ratio of radiation power in the open and closed state) and makes it possible to use cheap and compact voltage sources for nuclear power, and thus leads to improved user characteristics and time resolution of the device.

Технический результат в разработанной ЯП достигается за счет того, что она, как и прототип, содержит электрооптический элемент из кристалла DKDP, с закрепленными на нем электродами, располагающимися на торцах.The technical result in the developed PL is achieved due to the fact that it, like the prototype, contains an electro-optical element made of DKDP crystal, with electrodes fixed to it, located at the ends.

Новым в разработанной ЯП по п. 1 является то, что упомянутый электрооптический элемент присоединен посредством теплопроводящей керамической пластины к охлаждающему элементу и помещен в оптический вакуумный криостат, в результате чего может быть охлажден до криогенных температур.New in the developed PL according to claim 1 is that the said electro-optical element is connected via a heat-conducting ceramic plate to the cooling element and placed in an optical vacuum cryostat, as a result of which it can be cooled to cryogenic temperatures.

Такое построение ЯП, в соответствии с п. 1 формулы, позволяет уменьшить тепловую линзу и уменьшить требуемое для работы ЯП подводимое к кристаллу DKDP напряжение. Этот результат достигается за счет того, что тензор электрооптических коэффициентов в DKDP и термооптический коэффициент (dn/dT) являются функциями температуры. Авторами установлено, что напряжение, необходимое для достижения заданной разности фаз, линейно убывает в зависимости от температуры, и для различных степеней дейтерирования исходного кристалла эти зависимости отличаются. Проведенные авторами эксперименты показывают, что для 96% дейтерированного DKDP оптимально охлаждение до 215 K. Ниже этой температуры начинают сказываться эффекты фазового перехода в кристалле. При этой температуре полуволновое напряжение снижается до ~1 кВ, что означает снижение в 7 раз относительно значения при комнатной температуре по сравнению с прототипом. При таких напряжениях уже возможно использовать коммерчески доступные быстродействующие полупроводниковые электронные компоненты. Термооптический коэффициент также убывает по модулю с понижением температуры, что означает уменьшение тепловой линзы. Снижение оптической силы тепловой линзы составляет 2 раза при охлаждении с комнатной температуры до криогенных температур.Such a construction of the nuclear material, in accordance with paragraph 1 of the formula, allows one to reduce the thermal lens and reduce the voltage required for the operation of the nuclear material, which is supplied to the DKDP crystal. This result is achieved due to the fact that the tensor of electro-optical coefficients in DKDP and the thermo-optical coefficient (dn / dT) are functions of temperature. The authors found that the voltage required to achieve a given phase difference decreases linearly with temperature, and for different degrees of deuteration of the initial crystal, these dependences differ. The experiments performed by the authors show that for 96% deuterated DKDP, cooling to 215 K is optimal. Below this temperature, phase transition effects in the crystal begin to affect. At this temperature, the half-wave voltage decreases to ~ 1 kV, which means a decrease of 7 times relative to the value at room temperature compared to the prototype. With such voltages, it is already possible to use commercially available high-speed semiconductor electronic components. The thermo-optical coefficient also decreases modulo with decreasing temperature, which means a decrease in the thermal lens. The decrease in the optical power of a thermal lens is 2 times when cooled from room temperature to cryogenic temperatures.

В первом частном случае реализации разработанной ЯП целесообразно использовать кристалл DKDP, вырезанный таким образом, что его оптическая ось находится под углом к направлению распространения излучения, а электрическое поле приложено в направлении распространения света. Авторами экспериментально и теоретически показано, что существует угол отклонения оптической оси от направления распространения излучения, при котором термонаведенная деполяризация минимальна - от 30° до 70°, в зависимости от особенностей оптической системы. Для экспериментальной конструкции этот угол равен 70°. Деполяризация в этом случае может быть уменьшена более чем на два порядка, что означает увеличение временного контраста излучения. Однако следует отметить, что наклон оптической оси на угол α означает рост полуволнового напряжения пропорционально 1/cos²(α). Это увеличение может быть скомпенсировано уменьшением температуры электрооптического элемента.In the first particular case of the implementation of the developed PL, it is advisable to use a DKDP crystal cut in such a way that its optical axis is at an angle to the direction of radiation propagation, and the electric field is applied in the direction of light propagation. The authors experimentally and theoretically showed that there is an angle of deviation of the optical axis from the direction of radiation propagation, at which thermally induced depolarization is minimal - from 30 ° to 70 °, depending on the characteristics of the optical system. For the experimental design, this angle is 70 °. Depolarization in this case can be reduced by more than two orders of magnitude, which means an increase in the temporal contrast of the radiation. However, it should be noted that the inclination of the optical axis by the angle α means an increase in half-wave voltage in proportion to 1 / cos ² (α). This increase can be compensated by a decrease in the temperature of the electro-optical element.

Во втором частном случае реализации разработанной ЯП целесообразно выполнить охлаждающий элемент в виде трехкаскадного элемента Пельтье, холодная сторона которого крепится к держащей электрооптический кристалл DKDP керамической пластине, а горячая сторона охлаждается проточной водой комнатной температуры. В этой реализации охлаждение до требуемых криогенных температур может быть легко выполнено, одновременно возможна точная регулировка температуры путем изменения тока, протекающего через элемент Пельтье.In the second particular case of the implementation of the developed PL, it is advisable to make a cooling element in the form of a three-stage Peltier element, the cold side of which is attached to a ceramic plate holding an electro-optical DKDP crystal, and the hot side is cooled by running water at room temperature. In this implementation, cooling to the desired cryogenic temperatures can be easily performed, while accurate temperature control is possible by changing the current flowing through the Peltier element.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

- на фиг. 1 представлена в разрезе схема разработанной ЯП в соответствии с п. 1 формулы;- in FIG. 1 is a cross-sectional diagram of a developed nuclear material in accordance with paragraph 1 of the formula;

- на фиг. 2 представлен в разрезе схема разработанной ЯП в соответствии с п. 3 формулы.- in FIG. Figure 2 presents a sectional view of the scheme of the developed PL in accordance with paragraph 3 of the formula.

Разработанная ЯП для мощного лазерного излучения в соответствии с п. 1 формулы, представленная на фиг. 1, содержит электрооптический кристалл DKDP 1, с подведенными к его граням электродами. Кристалл 1 закреплен с помощью керамической пластины 2 из теплопроводящей керамики, которая в свою очередь имеет тепловой контакт с охлаждающим элементом 3. Вся конструкция помещена в оптический вакуумный криостат 4, который имеет оптические окна 5 и 6 для прохождения излучения через электрооптический кристалл 1, вакуумные порты для откачки воздуха и контактные разъемы для проводов, ведущих к электрооптическому кристаллу 1.The developed PL for high-power laser radiation in accordance with paragraph 1 of the formula, shown in FIG. 1, contains an electro-optical crystal DKDP 1, with electrodes connected to its faces. The crystal 1 is fixed using a ceramic plate 2 made of heat-conducting ceramic, which in turn has thermal contact with the cooling element 3. The whole structure is placed in an optical vacuum cryostat 4, which has optical windows 5 and 6 for radiation to pass through the electro-optical crystal 1, vacuum ports for pumping air and contact connectors for wires leading to an electro-optical crystal 1.

В первом частном случае реализации разработанной ЯП в соответствии с п. 2 формулы кристалл DKDP 1 вырезан таким образом, что его оптическая ось находится под углом от 30° до 70° к направлению распространения излучения, а электрическое поле приложено в направлении распространения света. Деполяризация в этом случае может быть уменьшена более чем на два порядка, что означает увеличение временного контраста излучения.In the first particular case of the implementation of the developed nuclear material in accordance with Clause 2 of the formula, the DKDP 1 crystal is cut so that its optical axis is at an angle from 30 ° to 70 ° to the direction of radiation propagation, and the electric field is applied in the direction of light propagation. Depolarization in this case can be reduced by more than two orders of magnitude, which means an increase in the temporal contrast of the radiation.

Во втором частном случае реализации разработанной ЯП в соответствии с п. 3 формулы, представленном на фиг. 2, его охлаждающий элемент представляет собой трехкаскадный элемент Пельтье 7, холодная сторона которого крепится к керамической пластине 2, держащей электрооптический кристалл DKDP 1, а горячая сторона элемента Пельтье 7 закреплена на медном радиаторе 8 и охлаждается проточной водой комнатной температуры (система 9 подвода охлаждающей жидкости).In the second particular case of the implementation of the developed PL in accordance with paragraph 3 of the formula presented in FIG. 2, its cooling element is a three-stage Peltier element 7, the cold side of which is attached to a ceramic plate 2 holding a DKDP 1 electro-optical crystal, and the hot side of the Peltier element 7 is mounted on a copper radiator 8 and is cooled with running room temperature water (cooling liquid supply system 9 )

Разработанная ЯП для мощного лазерного излучения работает следующим образом. Лазерный пучок проходит через оптическое окно 5 криостата, затем через электрооптический кристалл 1, затем выходит из криостата через второе окно 6. К электрооптическому кристаллу 1 с помощью присоединенных электродов приложено напряжение, создающее внутри кристалла 1 электрическое поле, которое в свою очередь меняет тензор показателя преломления в среде и кристалл 1 приобретает дополнительное двулучепреломление, пропорциональное приложенному напряжению из-за электрооптического эффекта (эффекта Поккельса). Излучение, прошедшее через такой кристалл, меняет свою фазу.The developed PL for high-power laser radiation works as follows. The laser beam passes through the optical window 5 of the cryostat, then through the electro-optical crystal 1, then leaves the cryostat through the second window 6. A voltage is applied to the electro-optical crystal 1 using attached electrodes, which creates an electric field inside the crystal 1, which in turn changes the refractive index tensor in the medium, and crystal 1 acquires additional birefringence proportional to the applied voltage due to the electro-optical effect (Pockels effect). Radiation transmitted through such a crystal changes its phase.

В частности, при использовании пары скрещенных ориентированных поляризаторов, установленных на оптической оси перед и после ЯП (на чертеже не показаны), может быть создан модулятор интенсивности излучения. При приложении напряжения, сдвигающего фазу излучения на π радиан (полуволновое напряжение), поляризованный первым поляризатором свет после кристалла 1 меняет свою поляризацию на ортогональную и проходит через второй поляризатор. Таким образом, изменяя напряжение от нуля до полуволнового, возможно изменять оптическое пропускание системы от 100 до 0 процентов соответственно.In particular, when using a pair of crossed oriented polarizers mounted on the optical axis before and after the PL (not shown in the drawing), a radiation intensity modulator can be created. When a voltage is applied that shifts the radiation phase by π radian (half-wave voltage), the light polarized by the first polarizer after crystal 1 changes its polarization to orthogonal and passes through the second polarizer. Thus, by changing the voltage from zero to half-wave, it is possible to change the optical transmission of the system from 100 to 0 percent, respectively.

Кристалл 1 закреплен в держателе из теплопроводящей керамики 2, которая в свою очередь крепится к охлаждающему элементу 3. За счет этого электрооптический кристалл 1 может быть охлажден до криогенных температур (Т<220 K). Использование охлаждения электрооптического элемента из кристалла DKDP позволяет значительно (в ~7 раз при охлаждении с комнатной температуры до криогенных температур) уменьшить полуволновое напряжение до ~1 кВ. Это уменьшение позволяет использовать более простые и дешевые конструкции источников высокого напряжения, что является преимуществом предложенной конструкции. Более того, охлаждение электрооптического элемента из кристалла DKDP 1 позволяет значительно (более чем в 2 раза при охлаждении с комнатной температуры до криогенных температур) уменьшить оптическую силу термонаведенной линзы - термооптического эффекта, возникающего из-за теплового самовоздействия проходящего через ЯП мощного лазерного излучения и портящего его фазу. Эти преимущества позволяют решить поставленную задачу.The crystal 1 is fixed in a holder of heat-conducting ceramic 2, which in turn is attached to the cooling element 3. Due to this, the electro-optical crystal 1 can be cooled to cryogenic temperatures (T <220 K). The use of cooling an electro-optical element from a DKDP crystal allows one to significantly (by ~ 7 times when cooling from room temperature to cryogenic temperatures) reduce the half-wave voltage to ~ 1 kV. This reduction allows the use of simpler and cheaper designs of high voltage sources, which is an advantage of the proposed design. Moreover, the cooling of an electro-optical element made of a DKDP 1 crystal allows one to significantly (more than 2 times when cooling from room temperature to cryogenic temperatures) reduce the optical power of a thermally induced lens - the thermo-optical effect arising from thermal self-action of powerful laser radiation passing through the nuclear field and spoiling his phase. These advantages allow you to solve the problem.

Особенностью предлагаемой ЯП по п. 2 формулы является то, что электрооптический элемент из кристалла DKDP 1 вырезан под углом к оптической оси в диапазоне от 30° до 70°, при котором термонаведенная деполяризация минимальна. Расчет и эксперимент показывают, что это дает уменьшение термонаведенной деполяризации более чем в 10 раз, т.е. на порядок.A feature of the proposed PL according to claim 2 of the formula is that the electro-optical element from the DKDP 1 crystal is cut at an angle to the optical axis in the range from 30 ° to 70 °, at which the thermally induced depolarization is minimal. Calculation and experiment show that this gives a decrease in thermally induced depolarization by more than 10 times, i.e. an order of magnitude.

Особенностью предлагаемой ЯП по п. 3 формулы является то, что его охлаждающий элемент 3 представляет собой трехкаскадный элемент Пельтье 7, холодная сторона которого крепится к держащей электрооптический кристалл DKDP 1 керамической пластине 2, а горячая - охлаждается проточной водой комнатной температуры с помощью медного радиатора 8 и системы 9 подвода охлаждающей жидкости. Использование элемента Пельтье 7 позволяет точно стабилизировать температуру электрооптического кристалла 1, не требует заливки хладагента и является контролируемым удобным малоинерционным решением для изменения температуры электрооптического кристалла 1.A feature of the proposed PL according to claim 3 of the formula is that its cooling element 3 is a three-stage Peltier element 7, the cold side of which is attached to the ceramic plate 2 holding the DKDP 1 electro-optical crystal, and the hot one is cooled by running water at room temperature using a copper radiator 8 and coolant supply systems 9. The use of the Peltier element 7 makes it possible to precisely stabilize the temperature of the electro-optical crystal 1, does not require refrigerant charge, and is a controlled convenient low-inertia solution for changing the temperature of the electro-optical crystal 1.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает уменьшение термонаведенных эффектов (тепловая линза и термонаведенная деполяризация) и подводимого к кристаллу DKDP 1 напряжения и позволяет выполнить поставленную задачу.Thus, the proposed device provides a reduction of thermally induced effects (thermal lens and thermally induced depolarization) and the voltage supplied to the DKDP 1 crystal and allows you to complete the task.

Claims

1. Pokels cell for high-power laser radiation, containing an electro-optical element made of DKDP crystal with electrodes fixed on it, located at the ends, characterized in that said electro-optical element is connected via a heat-conducting ceramic plate to a cooling element and placed in an optical vacuum cryostat cooling to cryogenic temperatures.

2. The Pockels cell for high-power laser radiation according to claim 1, characterized in that the electro-optical element from the DKDP crystal is cut at an angle to the optical axis in the range from 30 ° to 70 °, at which the thermally induced depolarization is minimal.

3. The Pockels cell for high-power laser radiation according to claim 1, characterized in that its cooling element is a three-stage Peltier element, the cold side of which is attached to a ceramic plate holding a DKDP electro-optical crystal, and the hot side is cooled by running water at room temperature.