WO2018141516A1 - Pockels cell and method for producing a pockels cell - Google Patents

Pockels cell and method for producing a pockels cell Download PDF

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WO2018141516A1
WO2018141516A1 PCT/EP2018/050538 EP2018050538W WO2018141516A1 WO 2018141516 A1 WO2018141516 A1 WO 2018141516A1 EP 2018050538 W EP2018050538 W EP 2018050538W WO 2018141516 A1 WO2018141516 A1 WO 2018141516A1
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crystal
thermal expansion
pockels cell
coefficient
electrode
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PCT/EP2018/050538
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Peter Heist
Uwe Kutschki
Shanna Heinitz
Poggel SVEN
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Jenoptik Laser Gmbh
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123Q-switching
    • H01S3/115Q-switching using intracavity electro-optic devices
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    • H01S3/10038Amplitude control
    • H01S3/10046Pulse repetition rate control

Definitions

  • the invention relates to a Pockels cell.
  • Pockels cells are well known, see, for example, W. Koechner: Solid-State Laser Engineering; 6th rev. Ed. 2006, Springer, p. 502+ or https://www.rp-photonics.com/pockels_cells.html.
  • a Pockels cell is understood to mean an arrangement which comprises an electro-optical crystal on which electrodes are arranged and which is mounted so that an electrical voltage (high voltage) can be applied to the electrodes and that a light beam can pass through the crystal.
  • the applied voltage causes an electric field, which penetrates the crystal.
  • the electric field applied to the crystal via the electrodes causes a change in the refractive index ellipsoid due to the electro-optical effect, whereby the light passing through the crystal experiences a phase difference between mutually perpendicular polarized portions.
  • the Pockels cell acts like a retarder plate controlled by the electrical voltage and can therefore be used in conjunction with a polarizer as electro-optical modulator or switch.
  • Pockels cells are used as fast switches or modulators for laser beams. Fast here means that a high modulation or switching frequency can be achieved.
  • BBO beta-barium borate
  • BaB20 4 is used, because this material has particularly outstanding properties, in particular a very high damage threshold and comparatively little pronounced piezoelectric effects.
  • the former allows the switching of very high laser powers, the latter the use in a wide range of the modulation frequency (or the repetition rate of the laser) f to about 1000 kHz.
  • the electric field may cause a piezoelectric effect in the crystal, which is undesirable in a Pockels cell.
  • the piezoelectric effect undesirable in an electro-optical Pockels cell is small in the BBO, but not completely absent.
  • the alternating electric field excites acoustic oscillations, which in turn influence the birefringence properties via the photo-elastic effect and the reciprocal piezoelectric effect.
  • the electro-optical Pockels cell switches in one In this case, it is no longer ideal between the desired polarization states or, when used as a modulator, deviations of the actual modulation from the desired value can occur. This effect is called ringing, which could be called ringing or ringing in the German language.
  • This piezoelectric ringing has negative effects because the quality of the switching or modulation behavior is impaired.
  • the ringing is disadvantageous if the Pockels cell is arranged as a switch in the resonator of a regenerative amplifier. Then, due to the changed influence on the state of polarization, unwanted pre- and post-pulses of the laser radiation in the amplifier can arise. The effect is particularly pronounced when the excited acoustic vibrations are in resonance with the mechanical natural frequencies of the crystal. In addition, there is the risk of destruction of the crystal due to the mechanical stresses that occur.
  • the above five publications include attenuation of sound waves. This can have the disadvantage that the sound waves are converted into heat energy. Because of energy conservation, this energy must be provided by the high voltage source. As a result, the maximum possible repetition rate can be limited or the high-voltage source must be dimensioned for a high output power. In addition, waste heat can form in the sound absorbers. In addition, damping and / or coupling elements must be attached to the crystal and with this in a fixed mechanical connection in the five aforementioned known arrangements. However, the known Dämpfungsund coupling elements have a deviating from the crystal thermal expansion coefficient.
  • a change in temperature can therefore cause mechanical stresses which impair the birefringence properties of the crystal and can even lead to the destruction of the comparatively brittle electro-optical crystal. This is especially critical, bearing in mind that equipment for industrial use during storage and transportation is exposed to conditions where temperature differences of 60 K or more may occur. It should also be noted that the crystal can have different thermal expansions in different directions.
  • the thermal expansion coefficient of the crystal may be generally anisotropic, ie, directional.
  • the invention is therefore an object of the invention to show a cost-producible Pockels cell, in the work area no disturbance of the operation by the piezoelectric effect (ringing, ringing) occurs and is insensitive to temperature changes.
  • the Pockels cell according to the invention is inexpensive to manufacture and can switch high laser powers with high modulation frequencies in the range of a few hundred kHz and more. It has no or only a negligible ringing in a wide range of variable modulation frequency. At the same time, it is designed so stably that it meets the typical requirements for an industrial product with regard to storage and transport, in particular with regard to large temperature ranges for operation and storage. In comparison with known arrangements which aim at damping mechanical vibrations, the present invention can already avoid the development of resonant mechanical vibrations. As a result, the conversion of electrical energy from the high voltage source is reduced to heat and the high voltage source is correspondingly less burdened or it can be made smaller. Solution of the task:
  • a Pockels cell comprising
  • the composite crystal comprises at least a first crystal and at least one second crystal
  • the first electrode is disposed on a first side of the first crystal and the second electrode is disposed on a second side of the first crystal
  • the second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface, wherein the first connection surface is disposed outside the intended beam path and the first connection surface has a normal y
  • the first crystal has a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y and the first crystal has a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y and
  • the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a > a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
  • the first crystal and the second crystal have an identical chemical composition or the chemical composition of the second crystal differs from that of the first one only by isotopes,
  • the first and the second crystal have an identical crystal structure and / or consist of different phases of the same material
  • the second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface such that the c-axis of the second crystal is parallel to the c axis of the first crystal, the first crystal being exposed to an electric field and at least one beam path for a light beam is provided, which passes through the first crystal.
  • a method of fabricating a Pockels cell comprising a) providing a first crystal, the first crystal exhibiting a Pockels effect, and at least one beam path for a light beam passing through the first crystal
  • the first crystal has a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y, and the first crystal has a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y, and
  • the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a > a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
  • coefficient of thermal expansion a x differs by less than 30% of the thermal expansion coefficients of 0x2 and the thermal expansion coefficient of a z by less than 30% deviated from the thermal expansion coefficient a Z 2nd description
  • Pockels effect also known as a linear electro-optical effect
  • a change over a certain range linear refractive index by an electric field is called.
  • an electric field can be created by applying an electrical voltage. Due to the electric field, a birefringence in the crystal can occur or an existing birefringence can be changed. In this case, the change in birefringence can be linear to the change in the electric field strength of the applied electric field.
  • Materials that exhibit a pockel effect are referred to as electro-optic materials. Crystals that show a Pockel effect are called electro-optic crystals. It is known that inversion-symmetric crystals can not show a Pockels effect, but only a Kerr effect, i.
  • Inversion-symmetric materials are referred to in the English-language literature as "centrosymmetric.” According to the current state of knowledge, only non-centrosymmetric materials that are not inversion-symmetric can show a Pockels effect.
  • the modulation ⁇ n of the refractive index n of a material by an electric field can be determined by the Pockels effect according to the formula to be discribed.
  • n 0 denotes the unmodified refractive index of the material in the selected geometry r e ff the effective electro-optical tensor, which depends on the crystal orientation and the polarization of the light and E the electric field.
  • a more general description of the Pockels effect is possible by considering the modification of Fletcher's indicatrix. In a birefringent electro-optic crystal, the difference of the refractive indices of the ordinary and extraordinary beams can be increased or decreased by the electric field.
  • the Pockels effect can be used, inter alia, in the Pockels cell to induce phase differences in birefringent crystals by selective modification of the refractive index, which in turn can lead to polarization rotations in a continuous light beam.
  • the intensity of a light beam in particular of a laser beam, can be modulated.
  • a Pockels cell can be designated as a device which, on the basis of the Pockels effect, effects a modulation of a light beam.
  • the modulation can be continuous.
  • the modulation can also take place between several, preferably two, discrete states. In this case you can call the modulation as switching.
  • the Pockels cell according to the invention can be designed as a longitudinal or as a transverse Pockels cell.
  • a longitudinal Pockels cell is one in which the electric field applied across the electrodes is longitudinal with respect to the light beam.
  • a transverse Pockels cell is one in which the electric field applied across the electrodes is transverse to the light beam.
  • the Pockels cell according to the invention comprises a composite crystal.
  • the composite crystal it may be called a crystal comprising at least a first crystal and a second crystal.
  • the first and second crystals may be separate crystals that have been bonded together to form a composite crystal.
  • the second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface.
  • the connection can advantageously be designed so that mechanical vibrations can be transmitted from the first crystal to the second and vice versa.
  • an inelastic compound may be particularly suitable.
  • connection In the case of an inelastic connection, sound waves can be transmitted between the two crystals mentioned without significant attenuation of the sound waves.
  • the compound can be carried out advantageously flat.
  • the connection can also be implemented at a plurality of connection points or connection lines distributed over the connection area.
  • the connection of the first crystal with the second crystal may be cohesive.
  • the compound of the first crystal with the second crystal may be made with a joining agent.
  • a hardenable joining agent can be used.
  • the joining agent may be thermosetting and / or chemically curing and / or light-curing.
  • Suitable joining agents may be organic or inorganic adhesives, for example filled or unfilled acrylate or epoxy resin adhesives, cement- or waterglass-based adhesives, or solders, for example metallic solders or glass solders.
  • the first crystal provides such a crystal having a Pockels effect.
  • the first crystal can be made, for example, from BBO (barium metaborate, also referred to as barium borate tetraoxide, Ba (BC> 2) 2), KD * P (potassium dideuterium phosphate, KD2PO4), lithium niobate (LiNbOs), KTP (potassium titanyl phosphate, ⁇ 4) or RTP (rubidium Titanyl phosphate, RbTiOP0 4 ).
  • BBO barium metaborate, also referred to as barium borate tetraoxide, Ba (BC> 2) 2
  • KD * P potassium dideuterium phosphate, KD2PO4
  • LiNbOs lithium niobate
  • KTP potassium titanyl phosphate
  • RTP rubberidium Titanyl phosphate
  • the o form of the BBO (a-BBO, also referred to as a high-temperature shape) may be unsuitable as the first crystal due to the lack of a Pockel effect.
  • the first crystal may, for example, have a thickness, ie an extension in the y-direction, between 0.5 mm and 10 mm.
  • the length, ie the extension in the z-direction may for example be between 1 mm and 30 mm.
  • the first crystal may have an optical axis. It should be noted that the term optical axis is used here in the crystal-optical sense and not in the radial-optical context.
  • the first crystal can have exactly one optical axis, in this case one can speak of a uniaxial crystal.
  • the first crystal may also have two optical axes. In the latter case one can speak of a biaxial crystal.
  • a fourth crystal in addition to the first crystal, which also has a Pockels effect.
  • the optical axes of the first and fourth crystals may be transversely perpendicular to each other. In this way, a transverse Pockels cell can be constructed in which the natural birefringence can be compensated. By natural birefringence one can understand a birefringence of the crystal without electric field.
  • the optical axis of the first crystal can advantageously be arranged longitudinally in a transverse Pockels cell.
  • the optical axis of the first crystal may also be advantageously arranged longitudinally in a longitudinal Pockels cell, for example in a KD * P Pockels cell.
  • the first crystal may have a crystallographic c-axis.
  • the crystal may have a crystallographic axis.
  • the crystal may have a crystallographic axis.
  • the position of the c-axis, as well as the a and b axes is commercially available
  • Crystals mostly specified by the manufacturer. It is customary to label the a-b and c-axes so that the Hermann-Mauguin symbol conforms to the standard of the International Tables for Crystallography.
  • the trigonal crystal system for example for the point group 3m, one would call the threefold axis of rotation c-axis, in the hexagonal crystal system the sixfold axis of rotation.
  • the tetragonal crystal system for example for the point group 422 or 42m, we would call the diminusky axis of rotation as c-axis.
  • the crystallographic c-axis may be the optical axis of the crystal in the case of an optically uniaxial crystal.
  • the a-axis and the b-axis may have the same cell parameters.
  • the lattice parameter of the a and b axes may be 0.12532 nm
  • the lattice parameter of the c axis 0.12717 nm.
  • the crystal In the direction of the a-axis, the crystal may have the same thermal expansion coefficient as in the b-direction.
  • the thermal expansion coefficient in the direction of the c-axis may be greater than the coefficient of expansion in the direction of the a-axis and in the direction of the b-axis.
  • the c-axis may be distinguished by having the crystal in this direction the largest coefficient of expansion, i. the maximum value of the directional coefficient of expansion.
  • the coefficient of thermal expansion in the direction of the c-axis may be at least three times as great as in the direction of the a-axis and in the direction of the b-axis.
  • the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes can be 10 * 10 -6 K -1 and 14 * 10 -6 K -1, respectively, while the coefficient of thermal expansion in the direction of the c-axis 42 * 10 "6 K " 1 can be.
  • the extent in the direction c may therefore be at least three times as great as in the other directions.
  • the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes may be 4 * 10 -6 K -1
  • the coefficient of thermal expansion in the direction of the c-axis may be 36 * 10 -6 K -1
  • the extent in the direction c may be nine times greater than in the other directions.
  • the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes may be 19 * 10 -6 K -1
  • the coefficient of thermal expansion in the c-axis direction may be 44 * 10 -6 K -1
  • the extent in the direction c can therefore be more than twice as large as in the other directions.
  • the thermal expansion coefficient in the direction of the a- and b-axes 25 * 10 "6 K" be 1, while the thermal expansion coefficient in the direction of the c axis 44 * 10 "6 K” May be 1 .
  • the extent in direction c can be almost twice as large as in the other directions.
  • the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes may be 2 * 10 -6 K -1
  • the thermal expansion coefficient in the direction of the c-axis may be 17 * 10 -6 K -1
  • the extent in the direction c may be more than eight times as large as in the other directions.
  • the crystallographic c-axis of the first crystal can advantageously be arranged in the direction of the light beam, ie in the z-direction. For example, such an arrangement may be advantageous for first crystals of lithium niobate, BBO or KTP.
  • the first crystal has a b-axis which is not equivalent to the a-axis, there may be a biaxial crystal having two optical axes.
  • a fourth crystal whose crystallographic a-axis can be arranged perpendicular to the direction of the a-axis of the first crystal.
  • the c-axes of the first and the fourth crystal can both lie in the direction z of the light beam.
  • the fourth crystal may be located in the beam path and used to compensate for the natural birefringence of the first crystal. Such compensation can be advantageous, for example, for lithium niobate crystals.
  • the crystallographic c-axis of the first crystal may also advantageously be perpendicular to the direction of the light beam, i. lie in the x or y direction.
  • such an arrangement may be advantageous for a first crystal of RTP.
  • the fourth crystal may be located in the beam path and used to compensate for the natural birefringence of the first crystal.
  • the crystallographic c axis does not necessarily have to agree with one of the directions x, y or z.
  • the normals of the cut surfaces of the first crystal in particular those of the The light entry surface and the light exit surface and the normal of the first and second electrodes described below may, but need not, extend in the direction of one of the crystallographic a-b or c-axis.
  • RTP crystals can also be used to advantage in a 45 ° z cut.
  • the Pockels cell also includes a first electrode and a second electrode. The second electrode may be electrically isolated from the first one.
  • the first electrode is disposed on a first side of the first crystal and the second electrode is disposed on a second side of the first crystal.
  • the first and second sides of the first crystal may be opposite sides of the first crystal.
  • the second electrode may be arranged parallel to the first electrode.
  • the first electrode and the second electrode may be formed as flat surfaces.
  • the first and / or the second electrode may be formed as a layer, for example as a metallic layer.
  • the metallic layer may be applied as a coating by means of a known coating method on a surface of the first crystal.
  • the first electrode and / or the second electrode may, for example, have a thickness between 50 nm and 2000 nm.
  • the first and / or the second electrode may alternatively be formed as a conductive foil, for example as a metal foil or as a carbon foil or as a metallically coated or as a conductive plastic foil.
  • Such a film may, for example, have a thickness between 5 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • the film can then be advantageously arranged in each case on a surface of the first crystal.
  • the first and / or second electrodes may be formed as metallized areas of the second and third crystal described below, respectively, wherein the metallized area of the second and third crystals may be disposed on each surface of the first crystal.
  • an electrical voltage U can be applied.
  • the electrical voltage U (t) can be variable, so for example, time-dependent.
  • an electric field can arise in the first crystal.
  • the electrical voltage can be a high voltage.
  • the amount of voltage may be, for example, between 0 and 50 kV
  • At least one beam path is provided for a light beam that passes through the first crystal.
  • the light beam may pass through the first crystal at least once.
  • the light path may also be provided such that the light beam passes through the first crystal several times.
  • a reflection surface may be provided on one side of the crystals or spaced apart from the crystal.
  • the first crystal may have a light entrance surface and a light exit surface.
  • the light entry surface and the light exit surface be anti-reflective.
  • the light beam incident on the first crystal may have a certain first polarization state.
  • the polarization state can be characterized by the amplitude of two mutually perpendicular field strength vectors of the light, for example E-field vectors of the light, and the transition or phase difference between these vectors.
  • the incident on the first crystal light beam can be linearly polarized.
  • the light beam emitted by the first crystal can have a second polarization state.
  • the light beam can undergo a modulation that depends on the magnitude of the instantaneous field strength of the electric field applied to the crystal by means of the electrodes.
  • the second polarization state can be influenced (modulated).
  • the strength of the modulation can be proportional to the electric field strength of the applied electric field.
  • the modulated parameter of the light beam may be the state of polarization, that is to say, for example, the amplitude ratio of the mutually perpendicular light field strength and / or their phase difference or phase difference.
  • the incident light in a first polarization direction can be linearly polarized and the emergent light can be linearly polarized in a second polarization direction.
  • the second polarization direction can be changed by the voltage applied to the electrodes. That is, the polarization direction of the light can be rotated as it passes through the first crystal and the angle of rotation can depend on the voltage applied to the electrodes.
  • the entry or exit surface can be arranged inclined relative to the light path in the first crystal.
  • the angle of incidence and / or the angle of reflection can be, for example, 0 °. It can also be between 3 ° and 10 °, for example. In this case, back reflexes can be avoided. It can also be designed as a Brewster angle. In this way, reflection losses at the interface can be reduced.
  • the first crystal may have a greater extent in a direction z than in a direction x and in a direction y.
  • the directions x, y and z can form a rectangular coordinate system.
  • the extension of the crystal in the direction z can be referred to as the length, that in the direction y as the height and in the direction x as the width.
  • the direction z can be provided for the light path through the first crystal.
  • an entrance aperture and an exit aperture may be determined by the height and width of the first crystal.
  • the composite crystal also includes at least one second crystal.
  • the second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface.
  • the first connection surface is arranged outside the intended beam path.
  • the second crystal may be arranged so that it is not traversed by the light beam. This can have the advantage that the second crystal does not need to have optical quality.
  • a Pockels effect may be dispensable for the second crystal.
  • the first connection surface has a normal y.
  • the first crystal has in a direction perpendicular to y direction x a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to x and y direction z a thermal expansion coefficient a z .
  • the second crystal has in the direction x a thermal expansion coefficient a > a and in the direction z a thermal expansion coefficient a Z 2.
  • the second crystal may be stretch-fitted to the first crystal.
  • the thermal expansion coefficient a x deviates by less than 30% from the coefficient of thermal expansion 0x2.
  • the thermal expansion coefficient a x preferably deviates by less than 10%, particularly preferably less than 5%, from the coefficient of thermal expansion 0x 2.
  • a x and 0x2 can be the same size.
  • the thermal expansion coefficient a z differs by less than 30% from the thermal expansion coefficient a Z 2.
  • the thermal expansion coefficient a z deviates by less than 10%, particularly preferably less than 5%, from the thermal expansion coefficient a Z 2.
  • a z and a Z 2 can be the same size.
  • the possible deviation is to be considered in terms of amount, since the first crystal in the respective direction x or z can have a smaller or a larger thermal expansion coefficient than the second crystal.
  • the first crystal may be arranged so that the crystallographic c-axis points in the direction z.
  • a z can be considerably larger than a x , for example 5 to 10 times as large. Therefore, expansion adjustment in the z-direction may be particularly important as compared to that in the direction x.
  • the first and second crystals may each have a c-axis.
  • the c-axis of the second crystal may advantageously be arranged parallel to the c-axis of the first crystal.
  • An expansion adjustment of both crystals at the first connection surface can be achieved by orienting the second crystal with the crystallographic c-direction parallel to the c-direction of the first crystal.
  • the first crystal and the second crystal may advantageously have the same chemical composition, ie they may be composed of the same lattice atoms which are in the same stoichiometric ratio.
  • the first and second crystals can then have the same chemical formula.
  • the first crystal and the second crystal may be made of the same material and have an identical crystal structure.
  • first crystal and the second crystal may also consist of different phases of the same material.
  • the first crystal and the second crystal may have different isotopes even with otherwise the same chemical composition.
  • the thermal expansion adjustment described above can be achieved by aligning the c axis of the second crystal parallel to the c axis of the first crystal.
  • the molecular formula of the second crystal may have one or more hydrogen atoms which are wholly or partially replaced by deuterium atoms in the molecular formula of the first crystal.
  • the first crystal may be a KD * P crystal while the second crystal is a KDP crystal.
  • the second crystal can also consist of a material different from the first crystal, if a thermal expansion adaptation can be produced with the corresponding materials.
  • the first crystal may advantageously be a non-inversion symmetric crystal.
  • the second crystal may or may not be an inversion-symmetric crystal. This can be particularly advantageous if an inversion-symmetric crystal is cheaper than a comparable non-inversion symmetric.
  • the first crystal may be a ⁇ -BBO crystal.
  • the second crystal may be an a-BBO crystal. This has the advantage that only the first crystal consists of the relatively expensive ⁇ -BBO, while the second crystal consists of the cheaper ⁇ -BBO. In this case, different phases of one and the same material can be present.
  • the second crystal can be used to effect a change in the acoustic resonance frequencies of the first crystal. This may mean that the frequency ranges in which ringing occurs can be shifted. In addition, the frequency ranges in which no ringing occurs can be moved and / or widened.
  • the comparison can between an arrangement with the use according to the invention of the second crystal compared to an arrangement without the use of a second crystal.
  • the second crystal may have a larger volume than the first crystal.
  • the first connection surface may be on the first electrode or on the second electrode. But it is also possible that the connection surface is located on neither of the two electrodes.
  • the second crystal may have a metallization.
  • the metallization of the second crystal may extend over the first connection surface and at least one further surface of the second crystal.
  • metallization of the second crystal may be used to apply the voltage to the electrode.
  • Particularly advantageous may be a circumferential metallization of the second crystal.
  • the second crystal may have one or more recesses.
  • One or more electrical connection elements can be arranged in the recesses or laterally next to the second crystal. These can be provided to bring the electrical voltage to the first and / or second electrode.
  • the first crystal can be frictionally connected to a first contact body.
  • the first contact body may be electrically conductive and / or have an electrically conductive coating.
  • the first contact body may consist of an isotropic material.
  • the first crystal may, for example, be connected in area to the first contact body on an electrode, ie on the first or on the second electrode, wherein this connection may be electrically conductive.
  • the connection can be made by pressing with a certain force.
  • the first crystal may be connected to a first contact body via a first flexible layer.
  • the force may preferably be directed normal to the flexible layer.
  • the first flexible layer may be formed electrically conductive.
  • the first flexible layer may be provided to compensate for the differential thermal expansion of the first crystal with respect to the first contact body, the differences in thermal expansion also being directional could be. Due to the frictional connection and / or the first flexible layer, thermally induced mechanical stresses in the first crystal can be avoided.
  • the second crystal can be frictionally connected to a first contact body.
  • the first contact body may be electrically conductive and / or have an electrically conductive coating.
  • the first contact body may consist of an isotropic material.
  • the second crystal may be attached to an electrode, i. at the first or at the second electrode, be connected flat with the first contact body, said compound may be electrically conductive.
  • the connection can be made by pressing with a certain force.
  • the second crystal can be connected to a first contact body via a first flexible layer.
  • the force may preferably be directed normal to the flexible layer.
  • the first flexible layer may be formed electrically conductive.
  • the first flexible layer may be provided to compensate for the differential thermal expansion of the second crystal with respect to the first contact body, wherein the differences in thermal expansion may also be directional. Due to the frictional connection and / or the first flexible layer, thermally induced mechanical stresses in the second crystal can be avoided.
  • the first crystal may be connected to a third crystal at a second connection surface.
  • the second connection surface may be parallel to the first connection surface.
  • the second connection surface may be disposed on a side of the first crystal opposite the first connection surface.
  • the first connection surface may be arranged on the first electrode, the second connection surface on the second electrode.
  • the third crystal can be frictionally connected to a second contact body.
  • the second contact body may be electrically conductive and / or have an electrically conductive coating.
  • the second contact body may consist of an isotropic material.
  • the third crystal may, for example, be connected in area to the second contact body on one electrode, ie on the first or on the second electrode, wherein this compound may be electrically conductive.
  • the connection can be made by pressing with a certain force.
  • the third crystal may be connected to a second contact body via a second flexible layer.
  • the force may preferably be directed normal to the flexible layer.
  • the second flexible layer may be formed electrically conductive.
  • the second flexible layer may be provided to compensate for the differential thermal expansion of the third crystal with respect to the second Compensate contact body, the differences in thermal expansion may also be directional. Due to the frictional connection and / or the second flexible layer, thermally induced mechanical stresses in the third crystal can be avoided.
  • the first contact body or the second contact body may be formed as a base plate or housing.
  • the first contact body or the second contact body may have an electrical ground potential. This may mean that this contact body is grounded. Then, the other contact body can be acted upon by the high voltage.
  • the high voltage source may be formed as an asymmetric voltage source with respect to the ground potential.
  • An apparatus for generating a pulsed laser radiation may comprise a above-described Pockels cell according to any one of the following claims, further comprising a laser resonator, an optical amplifier medium disposed in the laser resonator and a pump source.
  • the light beam for which the beam path is provided in the first crystal may be a laser beam in this case.
  • the pump source serves to pump the laser medium.
  • the laser medium can be for example a laser crystal, a laser disk, an active optical fiber or a semiconductor laser disk.
  • the pump source may be a diode laser.
  • the Pockels cell can be arranged in the laser resonator.
  • the laser resonator can be designed as a laser oscillator.
  • the device can be designed, for example, as a Q-switched laser, which can oscillate itself without input pulses.
  • the laser resonator can also be designed as a laser amplifier, which has an input for at least one laser pulse to be amplified.
  • the laser amplifier can be designed as a regenerative amplifier, for example as ultrashort pulse laser.
  • An ultrashort pulse laser may be provided to generate laser pulses of less than 50 ps or less than 10 ps.
  • the laser resonator may further include a frequency multiplier element.
  • the Pockels cell may be provided for coupling out a laser pulse or a laser pulse train from the laser resonator at a second time. The decoupling can be done by the interaction of the Pockels cell with a polarization-dependent reflection element.
  • the Pockels cell can also be provided for coupling in each case a laser pulse or a laser pulse sequence into the laser resonator at a first time.
  • the preparation of a Pockels cell according to the invention may comprise the following steps: a) providing a first crystal, wherein the first crystal shows a Pockels effect, and at least one beam path is provided for a light beam passing through the first crystal
  • the first connection surface has a normal y, the first crystal having a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y, and the first crystal having a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y
  • the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a> a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
  • the coefficient of thermal expansion a x differs by less than 30% from the coefficient of thermal expansion a> a and the coefficient of thermal expansion a z deviates by less than 30% from the thermal expansion coefficient a Z 2.
  • FIG. 1 shows a Pockels cell according to the invention of a first embodiment in an xy-section.
  • Fig. 2 shows the Pockels cell according to the invention of the first embodiment in a yz-section.
  • Fig. 3 shows a Pockels cell according to the invention of a second embodiment in an xy-section.
  • FIG. 4 shows a Pockels cell according to the invention of a third embodiment in a yz-section.
  • FIG. 5 shows a Pockels cell according to the invention of a fourth embodiment in a yz section.
  • FIG. 6 shows a Pockels cell according to the invention of a fifth exemplary embodiment in a yz section.
  • FIG. 7 shows a Pockels cell according to the invention of a sixth exemplary embodiment in a yz section.
  • FIG. 8 shows a Pockels cell according to the invention of a seventh embodiment in a yz section.
  • 9 shows a Pockels cell according to the invention of an eighth embodiment in a yz cut.
  • Fig. 11 shows by way of example a beneficial effect of the use of the second crystal.
  • the Pockels cell 1 shows a Pockels cell according to the invention of a first embodiment in an xy-section.
  • the Pockels cell 1 comprises a compound crystal 2.
  • the composite crystal 2 comprises a first crystal 3 and a second crystal 4.
  • the Pockels cell comprises a first electrode 1 1 arranged on a first side of the first crystal and a second electrode 12 on the opposite second side of the first crystal is arranged.
  • the first and second electrodes are formed as metallic layers having thicknesses between 50 nm and 2000 nm.
  • the second crystal 4 is connected to the first crystal 3 at a first connection surface 9.
  • the first connection surface is located on the first side of the first crystal, on which the first electrode is arranged.
  • the first connection surface 9 has a normal pointing in the direction y.
  • the first crystal 3 has a Pockels effect.
  • Fig. 2 shows the Pockels cell according to the invention of the first embodiment in a yz-section.
  • the light beam can be modulated by a variable voltage U (t).
  • U (t) a modulation of the polarization state
  • a modulation of the phase of the light beam is possible.
  • the first connection surface 9 is arranged outside the intended beam path 22.
  • the c-axes of the first and second crystals are arranged parallel and in the direction z.
  • an expansion adaptation is achieved on the first connection surface, namely in the direction z and in the direction x.
  • the directions x, y and z form a rectangular coordinate system.
  • the first crystal is a KD * P crystal and the second crystal is a KDP crystal, both of which are oriented such that the c-axis lies in the z-direction. Both crystals have the same thermal expansion coefficients ciz and a Z 2 of 44 * 10 "6 K " 1 in the direction z.
  • the first crystal has a thermal expansion coefficient a x of 19 * 10 -6 K -1 in the direction x and the second crystal in the direction x a 0x2 coefficient of thermal expansion of 25 * 10 "6 K '1.
  • the thermal expansion coefficient a x thus deviates by 24% from the thermal expansion coefficient a> a.
  • the first crystal is a beta-BBO crystal and the second crystal is an alpha-BBO crystal, both oriented so that the c-axis lies in the z-direction.
  • Both crystals have the same thermal expansion coefficients a z or a Z 2 of 36 * 10 -6 K -1 in the direction z, and the same thermal expansion coefficients a x and a> a of 4 * 10 -6 K -1 in the direction x there is an ideal thermal adaptation in both directions x and z.
  • the first crystal is a lithium niobate crystal and the second crystal is also a lithium niobate crystal, both oriented so that the c-axis of both crystals are oriented in parallel and the a-axes of both crystals are also oriented parallel to one another.
  • the first crystal is a lithium niobate crystal and the second crystal is also a lithium niobate crystal, both oriented so that the c-axis of both crystals are oriented in parallel and the a-axes of both crystals are also oriented parallel to one another.
  • Fig. 3 shows a Pockels cell according to the invention of a second embodiment in an xy-section.
  • the first connection surface 9 is located on a side of the first crystal 3 to which no electrode is attached.
  • the electric field 18 runs here in the direction x.
  • the beam path 22 is provided in the direction z.
  • 4 shows a Pockels cell according to the invention of a third embodiment in a yz-section.
  • a fourth crystal 8 is present. While the electric field 18 in the first crystal is in the direction x, the electric field 19 in the fourth crystal is in the direction y.
  • FIG. 5 shows a Pockels cell according to the invention of a fourth embodiment in a yz section.
  • an electric field 18 is generated in the direction z, which is parallel to
  • FIG. 6 shows a Pockels cell according to the invention of a fifth exemplary embodiment in a yz section.
  • a third crystal 6 is present, which is connected at a second connection surface 10 with the first crystal.
  • the second crystal has a circumferential metallization 5, the third crystal a circumferential metallization 7.
  • a force 17, for example a clamping force, holds the crystals between a first contact body 15 and a second contact body 16.
  • the second contact body is designed as a base plate or housing bottom and connected to an electrical ground potential 21.
  • the second contact body is electrically connected to the second electrode 12 via an electrically conductive, second flexible layer 14 and the circumferential metallization 7 of the third crystal.
  • the first contact body is electrically connected to the first electrode 1 1 via an electrically conductive first flexible layer 13 and the circumferential metallization 5. Therefore, the first contact body for connecting the voltage U (t) can be used and the voltage is applied to the ground potential.
  • the contact bodies are made of metal and the two flexible layers ensure that no thermally induced mechanical stresses can occur. They act as strain compensation in the layer plane.
  • FIG. 7 shows a Pockels cell according to the invention of a sixth exemplary embodiment in a yz section.
  • the first crystal 3 is connected to a first contact body 15.
  • FIG. 8 shows a Pockels cell according to the invention of a seventh exemplary embodiment in a yz section.
  • a clamping with a clamping force 17 is provided.
  • the first crystal is placed on the second contact body 16 with a second flexible layer 14.
  • the second crystal 4 has a recess 24 in which an electrical connection element 23, for example a spring or a through-connection, is arranged, wherein the connection element electrically connects the first electrode 1 1 to the first contact body 15.
  • FIG 9 shows a Pockels cell according to the invention of an eighth embodiment in a yz cut.
  • the second crystal 4 is connected to the first contact body 1516.
  • the laser arrangement 25 for generating a pulsed laser radiation comprises a laser resonator 26 and a pump light source 30.
  • the laser resonator is delimited by a first mirror 27 and a second mirror 28.
  • an amplifier medium 29 is arranged, which is pumped by the pump source, to achieve a cast inversion.
  • a Pockels cell 1 a phase delay plate 32 and a polarizer 31 are arranged in the laser resonator.
  • the resonator has an open state in which no laser radiation is formed or no amplification of a laser pulse is possible.
  • the resonator has a closed state in which laser radiation is generated and / or a laser pulse in the resonator can run back and forth between the two mirrors and is respectively amplified during one revolution.
  • the resonator can be switched between the open and the closed state.
  • the switching between the open and the closed resonator state causes the coupling in and out of the pulses.
  • An input pulse 33 can be introduced into the resonator in the open state of the resonator. Then this is amplified in the closed state of the resonator.
  • Fig. 11 shows by way of example a beneficial effect of the use of the second crystal.
  • the curve 35 shows the frequency ranges in which ringing occurs in the case where the Pockels cell is conventionally built without using a second crystal. In this case, a 4 mm thick first crystal was used.
  • the curve 36 shows the frequency ranges in which a ringing occurs in the event that the Pockels cell according to the invention in addition to the first crystal comprises a second crystal. In this case, a second crystal with a thickness of 4 mm was adhered to the first crystal.
  • the measure according to the invention alone makes it possible to use the frequency ranges between 410 kHz and 550 kHz as well as between 200 kHz and 330 kHz without restriction for modulation, without any risk of ringing being feared.
  • the areas above 200kHz where ringing occurs can be completely eliminated.

Abstract

The invention relates to a Pockels cell, which comprises a first crystal, which exhibits a Pockels effect. The use of a thermal-expansion-adapted second crystal to change the acoustic resonance frequencies of the first crystal is described. Piezoelectric ringing can thereby be reduced.

Description

Pockelszelle und Verfahren zum Herstellen einer Pockelszelle  Pockels cell and method of making a Pockels cell
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Pockelszelle. Pockelszellen sind allgemein bekannt, siehe beispiels- weise W. Koechner: Solid-State Laser Engineering; 6th rev. Ed. 2006, Springer, p. 502+ oder https://www.rp-photonics.com/pockels_cells.html. Unter einer Pockelszelle versteht man eine Anordnung, die einen elektro-optischen Kristall umfasst, an dem Elektroden angeordnet sind und der so gehaltert ist, dass eine elektrische Spannung (Hochspannung) an die Elektroden angelegt werden kann und dass ein Lichtstrahl den Kristall durchlaufen kann. Die angelegte Span- nung bewirkt ein elektrisches Feld, welches den Kristall durchsetzt. Das an den Kristall über die Elektroden angelegte elektrische Feld bewirkt aufgrund des elektro-optischen Effekts eine Veränderung des Brechungsindexellipsoids, wodurch das den Kristall durchlaufende Licht eine Phasendifferenz zwischen senkrecht zueinander polarisierten Anteilen erfährt.  The invention relates to a Pockels cell. Pockels cells are well known, see, for example, W. Koechner: Solid-State Laser Engineering; 6th rev. Ed. 2006, Springer, p. 502+ or https://www.rp-photonics.com/pockels_cells.html. A Pockels cell is understood to mean an arrangement which comprises an electro-optical crystal on which electrodes are arranged and which is mounted so that an electrical voltage (high voltage) can be applied to the electrodes and that a light beam can pass through the crystal. The applied voltage causes an electric field, which penetrates the crystal. The electric field applied to the crystal via the electrodes causes a change in the refractive index ellipsoid due to the electro-optical effect, whereby the light passing through the crystal experiences a phase difference between mutually perpendicular polarized portions.
Stand der Technik State of the art
Die Pockelszelle wirkt wie eine über die elektrische Spannung gesteuerte Verzögerungsplatte und kann daher in Verbindung mit einem Polarisator als elektrooptischer Modulator bzw. Schalter eingesetzt werden. Insbesondere werden Pockelszellen als schnelle Schalter bzw. Modulatoren für Laserstrahlen verwendet. Schnell bedeutet hier, dass eine hohe Modulations- bzw. Schaltfrequenz erreicht werden kann. Als elektro-optischer Kristall kommt für Laseranwendungen oft BBO (Beta-Bariumborat,The Pockels cell acts like a retarder plate controlled by the electrical voltage and can therefore be used in conjunction with a polarizer as electro-optical modulator or switch. In particular, Pockels cells are used as fast switches or modulators for laser beams. Fast here means that a high modulation or switching frequency can be achieved. As an electro-optical crystal, BBO (beta-barium borate,
BaB204) zum Einsatz, weil dieses Material besonders herausragende Eigenschaften hat, insbesondere eine sehr hohe Zerstörschwelle sowie vergleichsweise wenig ausgeprägte piezoelektrische Effekte. Ersteres erlaubt das Schalten sehr hoher Laserleistungen, letzteres die Verwendung in einem weiten Bereich der Modulationsfrequenz (bzw. der Repetitionsrate des Lasers) f bis etwa 1000 kHz. BaB20 4 ) is used, because this material has particularly outstanding properties, in particular a very high damage threshold and comparatively little pronounced piezoelectric effects. The former allows the switching of very high laser powers, the latter the use in a wide range of the modulation frequency (or the repetition rate of the laser) f to about 1000 kHz.
Allerdings kann das elektrische Feld einen piezoelektrischen Effekt im Kristall verursachen, der bei einer Pockelszelle unerwünscht ist. Der bei einer elektro-optischen Pockelszelle unerwünschte piezo-elektrische Effekt ist beim BBO zwar klein, aber nicht vollständig abwesend. Durch das wechselnde elektrische Feld werden akustische Schwingungen angeregt, die wiede- rum über den photo-elastischen Effekt sowie den reziproken piezo-elektrischen Effekt die Doppelbrechungseigenschaften beeinflussen. Die elektro-optische Pockelszelle schaltet in einem solchen Fall nicht mehr ideal zwischen den gewünschten Polarisationszuständen bzw. es können beim Einsatz als Modulator Abweichungen der tatsächlichen Modulation zum Sollwert auftreten. Man bezeichnet diesen Effekt als Ringing, was man in der deutschen Sprache als Klingeln oder Geläute bezeichnen könnte. Dieses piezo-elektrische Ringing hat negative Auswir- kungen, weil die Qualität des Schalt- bzw. Modulationsverhaltens beeinträchtigt ist. Beispielsweise ist das Ringing nachteilig, wenn die Pockelszelle als Schalter im Resonator eines regenerativen Verstärkers angeordnet ist. Dann können aufgrund der veränderten Beeinflussung des Polarisationszustandes unerwünschte Vor- und Nachpulse der Laserstrahlung im Verstärker entstehen. Der Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn die angeregten akustischen Schwingungen in Resonanz mit den mechanischen Eigenfrequenzen des Kristalls sind. Hier besteht zusätzlich die Gefahr einer Zerstörung des Kristalls aufgrund der auftretenden mechanischen Spannungen. However, the electric field may cause a piezoelectric effect in the crystal, which is undesirable in a Pockels cell. The piezoelectric effect undesirable in an electro-optical Pockels cell is small in the BBO, but not completely absent. The alternating electric field excites acoustic oscillations, which in turn influence the birefringence properties via the photo-elastic effect and the reciprocal piezoelectric effect. The electro-optical Pockels cell switches in one In this case, it is no longer ideal between the desired polarization states or, when used as a modulator, deviations of the actual modulation from the desired value can occur. This effect is called ringing, which could be called ringing or ringing in the German language. This piezoelectric ringing has negative effects because the quality of the switching or modulation behavior is impaired. For example, the ringing is disadvantageous if the Pockels cell is arranged as a switch in the resonator of a regenerative amplifier. Then, due to the changed influence on the state of polarization, unwanted pre- and post-pulses of the laser radiation in the amplifier can arise. The effect is particularly pronounced when the excited acoustic vibrations are in resonance with the mechanical natural frequencies of the crystal. In addition, there is the risk of destruction of the crystal due to the mechanical stresses that occur.
Es sind verschiedene Ansätze bekannt, das unerwünschte Ringing zu reduzieren. Aus Various approaches are known to reduce unwanted ringing. Out
US5221988A ist ein Dämpfungssystem für eine Pockelszelle bekannt. Durch am Kristall ange- brachte Aluminiumblöcke mit speziell ausgebildeten Oberflächenstrukturen sollen die akustischen Schwingungen gedämpft werden. US5221988A a damping system for a Pockels cell is known. Aluminum blocks with specially designed surface structures attached to the crystal are designed to dampen the acoustic vibrations.
Aus US5075795A ist ein elektrooptischer Schalter für hohe Repetitionsraten bekannt. Die akustischen Schwingungen des Kristalls werden durch einen Block aus Aluminium oder Blei absorbiert, der mit dem Kristall mechanisch verbunden ist. Die mechanische Verbindung erfolgt mit- tels eines Zwischenteils aus Quarzglas. Die Nachteile dieser Anordnung werden weiter unten erläutert. From US5075795A an electro-optical switch for high repetition rates is known. The acoustic vibrations of the crystal are absorbed by a block of aluminum or lead mechanically bonded to the crystal. The mechanical connection is made by means of an intermediate part made of quartz glass. The disadvantages of this arrangement will be explained below.
Aus US3653743A ist ein elektrooptischer Schalter mit Unterdrückung des akustooptischen Effekts bekannt. Dabei werden die lateralen Flächen des Kristalls mit Platten aus Blei, Bleiglas o- der Titan zur Absorption der Schallwellen verbunden. Die Nachteile dieser Anordnung werden weiter unten erläutert. From US3653743A an electro-optical switch with suppression of the acousto-optic effect is known. The lateral surfaces of the crystal are connected with plates made of lead, lead glass or titanium to absorb the sound waves. The disadvantages of this arrangement will be explained below.
Aus US5079642A ist ein elektrooptischer Modulator mit akustischer Dämpfung bekannt. Durch am Kristall angebrachte speziell geformte Koppler werden die akustischen Wellen geformt und auf einen Absorber geleitet. Als Material für die Koppler wird Silber empfohlen. Für die Absorber werden Blei, Titan oder Wolfram oder ein Gemisch aus 97% Wolfram und 3% Epoxidharz empfohlen. Die Nachteile dieser Anordnung werden weiter unten erläutert. Aus DE10 2013 012 966 A1 ist eine Pockelszelle mit einem gedämpften elektrooptischen Kristall bekannt. Die Vermeidung bzw. Reduzierung von Ringing soll hier dadurch bewirkt werden, dass der Kristall an wenigstens einer Fläche stoffschlüssig mit einer der Elektroden oder beiden Elektroden verbunden ist. Die Nachteile dieser Anordnung werden im Folgenden erläutert. Die vorgenannten fünf Veröffentlichungen beinhalten eine Dämpfung der Schallwellen. Das kann den Nachteil haben, dass die Schallwellen in Wärmeenergie umgewandelt werden. Wegen der Energieerhaltung muss diese Energie von der Hochspannungsquelle bereitgestellt werden. Dadurch kann die maximal mögliche Repetitionsrate begrenzt sein oder die Hochspannungsquelle muss für eine hohe Ausgangsleistung dimensioniert werden. Zudem kann Ab- wärme in den Schallabsorbern entstehen. Außerdem müssen bei den fünf vorgenannten bekannten Anordnungen Dämpfungs- und/oder Kopplungselemente am Kristall angebracht sein und mit diesem in einer festen mechanischen Verbindung stehen. Die bekannten Dämpfungsund Kopplungselemente besitzen jedoch einen vom Kristall abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Eine Temperaturänderung kann deshalb mechanische Spannungen be- wirken, die die Doppelbrechungseigenschaften des Kristalls beeinträchtigen und sogar zu einer Zerstörung des vergleichsweise spröden elektro-optischen Kristalls führen können. Das ist besonders kritisch, wenn man bedenkt, dass Geräte für den industriellen Einsatz bei der Lagerung und dem Transport Bedingungen ausgesetzt sind, bei denen Temperaturunterschiede von 60 K oder mehr auftreten können. Angemerkt sei noch, dass der Kristall in verschiedenen Rich- tungen unterschiedliche thermische Ausdehnungen aufweisen kann. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Kristalls kann im Allgemeinen anisotrop, d.h. richtungsabhängig, sein. From US5079642A an electro-optic modulator with acoustic damping is known. By specially attached couplers attached to the crystal, the acoustic waves are shaped and directed onto an absorber. Silver is recommended as the material for the couplers. For the absorber lead, titanium or tungsten or a mixture of 97% tungsten and 3% epoxy resin is recommended. The disadvantages of this arrangement will be explained below. DE10 2013 012 966 A1 discloses a Pockels cell with a damped electro-optical crystal. The avoidance or reduction of ringing is to be effected here by the fact that the crystal is connected to at least one surface cohesively with one of the electrodes or both electrodes. The disadvantages of this arrangement will be explained below. The above five publications include attenuation of sound waves. This can have the disadvantage that the sound waves are converted into heat energy. Because of energy conservation, this energy must be provided by the high voltage source. As a result, the maximum possible repetition rate can be limited or the high-voltage source must be dimensioned for a high output power. In addition, waste heat can form in the sound absorbers. In addition, damping and / or coupling elements must be attached to the crystal and with this in a fixed mechanical connection in the five aforementioned known arrangements. However, the known Dämpfungsund coupling elements have a deviating from the crystal thermal expansion coefficient. A change in temperature can therefore cause mechanical stresses which impair the birefringence properties of the crystal and can even lead to the destruction of the comparatively brittle electro-optical crystal. This is especially critical, bearing in mind that equipment for industrial use during storage and transportation is exposed to conditions where temperature differences of 60 K or more may occur. It should also be noted that the crystal can have different thermal expansions in different directions. The thermal expansion coefficient of the crystal may be generally anisotropic, ie, directional.
Aus DE 102014201472 A1 ist bekannt, unerwünschte mechanische Schwingungen dadurch zu unterdrücken, dass modifizierte Rechtecksignale zur Ansteuerung der Pockelszelle verwendet werden. Das hat den Nachteil, dass die Pockelszelle langsamer schaltet. Aufgabe der Erfindung From DE 102014201472 A1 it is known to suppress unwanted mechanical vibrations by using modified rectangular signals for driving the Pockels cell. This has the disadvantage that the Pockels cell switches slower. Object of the invention
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare Pockelszelle zu zeigen, bei der im Arbeitsbereich keine Störung des Betriebs durch den piezoelektrischen Effekt (Ringing, Klingeln) auftritt und die unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen ist.  The invention is therefore an object of the invention to show a cost-producible Pockels cell, in the work area no disturbance of the operation by the piezoelectric effect (ringing, ringing) occurs and is insensitive to temperature changes.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die erfindungsgemäße Pockelszelle ist kostengünstig herzustellen und kann hohe Laserleistungen mit hohen Modulationsfrequenzen im Bereich von einigen hundert kHz und mehr schalten. Sie weist dabei in einem weiten Bereich variabler Modulationsfrequenz kein oder ein nur vernachlässigbar geringes Ringing auf. Sie ist zugleich derart stabil ausgeführt, dass sie den typischen Anforderungen an ein Industrieprodukt hinsichtlich Lagerung und Transport genügt, insbesondere große Temperaturbereiche für Betrieb und Lagerung betreffend. Im Vergleich zu be- kannten Anordnungen, die auf eine Dämpfung mechanischer Schwingungen abzielen, kann mit der vorliegenden Erfindung schon die Entstehung resonanter mechanischer Schwingungen vermieden werden. Dadurch wird die Umsetzung elektrischer Energie aus der Hochspannungsquelle in Wärme reduziert und die Hochspannungsquelle wird entsprechen geringer belastet bzw. diese kann kleiner dimensioniert werden. Lösung der Aufgabe: The Pockels cell according to the invention is inexpensive to manufacture and can switch high laser powers with high modulation frequencies in the range of a few hundred kHz and more. It has no or only a negligible ringing in a wide range of variable modulation frequency. At the same time, it is designed so stably that it meets the typical requirements for an industrial product with regard to storage and transport, in particular with regard to large temperature ranges for operation and storage. In comparison with known arrangements which aim at damping mechanical vibrations, the present invention can already avoid the development of resonant mechanical vibrations. As a result, the conversion of electrical energy from the high voltage source is reduced to heat and the high voltage source is correspondingly less burdened or it can be made smaller. Solution of the task:
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Pockelszelle, umfassend  The object is achieved by a Pockels cell, comprising
a) einen Verbundkristall a) a composite crystal
b) eine erste Elektrode b) a first electrode
c) eine zweite Elektrode c) a second electrode
wobei der Verbundkristall wenigstens einen ersten Kristall und wenigstens einen zweiten Kristall umfasst wherein the composite crystal comprises at least a first crystal and at least one second crystal
und der erste Kristall einen Pockels-Effekt aufweist and the first crystal has a Pockels effect
und die erste Elektrode an einer ersten Seite des ersten Kristalls angeordnet ist und die zweite Elektrode an einer zweiten Seite des ersten Kristalls angeordnet ist and the first electrode is disposed on a first side of the first crystal and the second electrode is disposed on a second side of the first crystal
und wenigstens ein Strahlweg für einen Lichtstrahl vorgesehen ist, der durch den ersten Kristall verläuft and at least one beam path is provided for a light beam passing through the first crystal
und der zweite Kristall mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche verbunden ist, wobei die erste Verbindungsfläche außerhalb des vorgesehenen Strahlwegs angeordnet ist und die erste Verbindungsfläche eine Normale y aufweist and the second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface, wherein the first connection surface is disposed outside the intended beam path and the first connection surface has a normal y
wobei der erste Kristall in einer zu y senkrechten Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ax aufweist und der erste Kristall in einer zu x und zu y senkrechten Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten az aufweist und wherein the first crystal has a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y and the first crystal has a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y and
der zweite Kristall in der Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a aufweist und der zweite Kristall in der Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 auf- weist the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a > a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
und der thermische Ausdehnungskoeffizient ax um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten 0x2 abweicht und der thermische Ausdehnungskoeffizienten az um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 abweicht. Zur Lösung der Aufgabe führt die Verwendung eines zweiten Kristalls, welcher eine c-Achse aufweist, zur Veränderung der akustischen Resonanzfrequenzen eines ersten elektrooptischen- Kristalls, welcher eine c-Achse aufweist, wobei and the coefficient of thermal expansion a x differs by less than 30% from the coefficient of thermal expansion 0x2 and the coefficient of thermal expansion a z deviates by less than 30% from the thermal expansion coefficient a Z 2. To achieve the object, the use of a second crystal, which has a c-axis, for changing the acoustic resonance frequencies of a first electro-optical crystal, which has a c-axis, wherein
der erste Kristall und der zweite Kristall eine identische chemische Zusammensetzung aufwei- sen oder sich die chemische Zusammensetzung des zweiten Kristalls von der des ersten lediglich durch Isotope unterscheidet, the first crystal and the second crystal have an identical chemical composition or the chemical composition of the second crystal differs from that of the first one only by isotopes,
und and
der erste und der zweite Kristall eine identische Kristallstruktur aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Phasen desselben Materials bestehen, the first and the second crystal have an identical crystal structure and / or consist of different phases of the same material,
und and
der zweite Kristall mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche derart verbunden ist, dass die c-Achse des zweiten Kristalls parallel zur c Achse des ersten Kristalls ist, wobei der erste Kristall mit einem elektrischen Feld beaufschlagt werden kann und wenigstens ein Strahlweg für einen Lichtstrahl vorgesehen ist, der durch den ersten Kristall verläuft. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung einer Pockelszelle angegeben umfassend a) Bereitstellen eines ersten Kristalls, wobei der erste Kristall einen Pockels-Effekt zeigt, und wenigstens ein Strahlweg für einen Lichtstrahl vorgesehen ist, der durch den ersten Kristall verläuft the second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface such that the c-axis of the second crystal is parallel to the c axis of the first crystal, the first crystal being exposed to an electric field and at least one beam path for a light beam is provided, which passes through the first crystal. In addition, there is provided a method of fabricating a Pockels cell comprising a) providing a first crystal, the first crystal exhibiting a Pockels effect, and at least one beam path for a light beam passing through the first crystal
b) Anbringen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode an dem ersten Kristall, c) Bereitstellen eines zweiten Kristalls, b) attaching a first electrode and a second electrode to the first crystal, c) providing a second crystal,
d) Verbinden des zweiten Kristalls mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche, wobei die erste Verbindungsfläche außerhalb des vorgesehenen Strahlwegs angeordnet ist wobei die erste Verbindungsfläche eine Normale y aufweist d) connecting the second crystal to the first crystal at a first connection surface, wherein the first connection surface is arranged outside the intended beam path, wherein the first connection surface has a normal y
und der erste Kristall in einer zu y senkrechten Richtung x einen thermischen Ausdehnungsko- effizienten ax aufweist und der erste Kristall in einer zu x und zu y senkrechten Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten az aufweist und and the first crystal has a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y, and the first crystal has a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y, and
der zweite Kristall in der Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a aufweist und der zweite Kristall in der Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 aufweist the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a > a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
und der thermische Ausdehnungskoeffizient ax um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten 0x2 abweicht und der thermische Ausdehnungskoeffizienten az um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizient aZ2 abweicht. Beschreibung and coefficient of thermal expansion a x differs by less than 30% of the thermal expansion coefficients of 0x2 and the thermal expansion coefficient of a z by less than 30% deviated from the thermal expansion coefficient a Z 2nd description
Als Pockels-Effekt, auch bekannt als linearer elektro-optischer Effekt, wird eine über einen bestimmten Bereich lineare Änderung des Brechungsindex durch ein elektrisches Feld bezeichnet. In Kristallen kann dabei durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ein elektrisches Feld entstehen. Durch das elektrische Feld kann eine Doppelbrechung im Kristall auftreten bzw. eine vorhandene Doppelbrechung verändert werden. Dabei kann die Änderung der Doppelbrechung linear zur Änderung der elektrischen Feldstärke des angelegten elektrischen Feldes erfolgen. Materialien, die einen Pockelseffekt zeigen, werden als elektrooptische Materialien bezeichnet. Kristalle, die einen Pockelseffekt zeigen, werden als elektrooptische Kristalle bezeich- net. Es ist bekannt, dass inversionssymmetrische Kristalle keinen Pockels-Effekt zeigen können, sondern nur einen Kerr-Effekt, d.h. eine quadratische Abhängigkeit des Brechungsindex von der elektrischen Feldstärke. Inversionssymmetrische Materialien werden in der englischsprachigen Fachliteratur als„centrosymmetric" bezeichnet. Ausschließlich nicht inversionssymmetrische (non-centrosymmetric) Materialien können nach derzeitigem Kenntnisstand einen Po- ckels-Effekt zeigen .  As Pockels effect, also known as a linear electro-optical effect, a change over a certain range linear refractive index by an electric field is called. In crystals, an electric field can be created by applying an electrical voltage. Due to the electric field, a birefringence in the crystal can occur or an existing birefringence can be changed. In this case, the change in birefringence can be linear to the change in the electric field strength of the applied electric field. Materials that exhibit a pockel effect are referred to as electro-optic materials. Crystals that show a Pockel effect are called electro-optic crystals. It is known that inversion-symmetric crystals can not show a Pockels effect, but only a Kerr effect, i. a quadratic dependence of the refractive index on the electric field strength. Inversion-symmetric materials are referred to in the English-language literature as "centrosymmetric." According to the current state of knowledge, only non-centrosymmetric materials that are not inversion-symmetric can show a Pockels effect.
Die Modulation Δ n des Brechungsindex n eines Materials durch ein elektrisches Feld kann beim Pockels-Effekt gemäß der Formel
Figure imgf000007_0001
beschrieben werden. Dabei bezeichnet n0 den unmodifizierten Brechungsindex des Materials in der gewählten Geometrie reff den effektiven elektro-optischen Tensor, der von der Kristallausrichtung und der Polarisation des Lichtes abhängt und E das elektrische Feld. Eine allgemeinere Beschreibung des Pockels-Effekts ist mittels Betrachtung der Abänderung der Fletcher- schen Indikatrix möglich. In einem doppelbrechenden elektrooptischen Kristall kann durch das elektrische Feld die Differenz der Brechzahlen des ordentlichen und des außerordentlichen Strahls vergrößert oder verkleinert werden.
The modulation Δ n of the refractive index n of a material by an electric field can be determined by the Pockels effect according to the formula
Figure imgf000007_0001
to be discribed. Here n 0 denotes the unmodified refractive index of the material in the selected geometry r e ff the effective electro-optical tensor, which depends on the crystal orientation and the polarization of the light and E the electric field. A more general description of the Pockels effect is possible by considering the modification of Fletcher's indicatrix. In a birefringent electro-optic crystal, the difference of the refractive indices of the ordinary and extraordinary beams can be increased or decreased by the electric field.
Der Pockels-Effekt kann u. a. in der Pockels-Zelle dazu genutzt werden, in doppelbrechenden Kristallen durch gezielte Modifikation des Brechungsindex Phasendifferenzen zu induzieren, die wiederum zu Polarisationsdrehungen in einem durchlaufenden Lichtstrahl führen können. Mittels eines nachgeschalteten Polarisators kann die Intensität eines Lichtstrahls, insbesondere ei- nes Laserstrahls, moduliert werden. Als Pockelszelle kann ein Gerät bezeichnet werden, welches auf Grundlage des Pockels-Ef- fekts eine Modulation eines Lichtstrahls bewirkt. Die Modulation kann kontinuierlich erfolgen. Die Modulation kann aber auch zwischen mehreren, vorzugsweise zwei, diskreten Zuständen erfolgen. In diesem Fall kann man die Modulation als Schalten bezeichnen. Die erfindungsgemäße Pockelszelle kann als longitudinale oder als transversale Pockelszelle ausgebildet sein. Eine longitudinale Pockelszelle ist eine solche, bei der das über die Elektroden angelegte elektrische Feld longitudinal bezüglich des Lichtstrahls liegt. Eine transversale Pockelszelle ist eine solche, bei der das über die Elektroden angelegte elektrische Feld transversal bezüglich des Lichtstrahls liegt. Die erfindungsgemäße Pockelszelle umfasst einen Verbundkristall. Als Verbundkristall kann man einen Kristall bezeichnen, der wenigstens einen ersten Kristall und einen zweiten Kristall umfasst. Der erste und der zweite Kristall können separate Kristalle sein, die miteinander zu einem Verbundkristall verbunden worden sind. Der zweite Kristall ist mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche verbunden. Die Verbindung kann vorteilhaft so ausgeführt sein, dass mechanische Schwingungen vom ersten Kristall zum zweiten und umgekehrt übertragen werden können. Dazu kann eine unelastische Verbindung besonders geeignet sein. Bei einer unelastischen Verbindung können Schallwellen zwischen den beiden genannten Kristallen übertragen werden, ohne dass eine erhebliche Dämpfung der Schallwellen auftritt. Die Verbindung kann vorteilhaft flächig ausgeführt sein. Die Verbindung kann aber auch an mehreren über die Verbindungsfläche verteilten Verbindungspunkten oder Verbindungslinien ausgeführt sein. Die Verbindung des ersten Kristalls mit dem zweiten Kristall kann stoffschlüssig sein. Die Verbindung des ersten Kristalls mit dem zweiten Kristall kann mit einem Fügemittel hergestellt sein. Vorteilhaft kann ein aushärtbares Fügemittel verwendet werden. Das Fügemittel kann thermisch härtend und/oder chemisch härtend und/oder lichthärtend sein. Als Fügemittel können organi- sehe oder anorganische Klebstoffe, beispielsweise gefüllte oder ungefüllte Acrylat- oder Epoxidharzklebstoffe, zement- oder wasserglasbasierte Klebstoffe, oder Lote, beispielsweise metallische Lote oder Glaslote, verwendet werden. The Pockels effect can be used, inter alia, in the Pockels cell to induce phase differences in birefringent crystals by selective modification of the refractive index, which in turn can lead to polarization rotations in a continuous light beam. By means of a downstream polarizer, the intensity of a light beam, in particular of a laser beam, can be modulated. A Pockels cell can be designated as a device which, on the basis of the Pockels effect, effects a modulation of a light beam. The modulation can be continuous. The modulation can also take place between several, preferably two, discrete states. In this case you can call the modulation as switching. The Pockels cell according to the invention can be designed as a longitudinal or as a transverse Pockels cell. A longitudinal Pockels cell is one in which the electric field applied across the electrodes is longitudinal with respect to the light beam. A transverse Pockels cell is one in which the electric field applied across the electrodes is transverse to the light beam. The Pockels cell according to the invention comprises a composite crystal. As the composite crystal, it may be called a crystal comprising at least a first crystal and a second crystal. The first and second crystals may be separate crystals that have been bonded together to form a composite crystal. The second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface. The connection can advantageously be designed so that mechanical vibrations can be transmitted from the first crystal to the second and vice versa. For this purpose, an inelastic compound may be particularly suitable. In the case of an inelastic connection, sound waves can be transmitted between the two crystals mentioned without significant attenuation of the sound waves. The compound can be carried out advantageously flat. However, the connection can also be implemented at a plurality of connection points or connection lines distributed over the connection area. The connection of the first crystal with the second crystal may be cohesive. The compound of the first crystal with the second crystal may be made with a joining agent. Advantageously, a hardenable joining agent can be used. The joining agent may be thermosetting and / or chemically curing and / or light-curing. Suitable joining agents may be organic or inorganic adhesives, for example filled or unfilled acrylate or epoxy resin adhesives, cement- or waterglass-based adhesives, or solders, for example metallic solders or glass solders.
Als erster Kristall ist erfindungsgemäß ein solcher Kristall vorzusehen, der einen Pockels-Effekt aufweist. Der erste Kristall kann beispielsweise aus BBO (Bariummetaborat, auch als Bariumdi- bortetraoxid bezeichnet, Ba(BC>2)2), KD*P (Kaliumdideuteriumphosphat, KD2PO4), Lithiumniobat (LiNbOs), KTP (Kaliumtitanylphosphat, ΚΤΊΟΡΟ4) oder RTP (Rubidium Titanyl Phosphat, RbTiOP04) bestehen. Im Falle von BBO kann vorteilhaft die ß-Form (ß-BBO, auch als Nieder- temperaturform bezeichnet) als erster Kristall verwendet werden. Die o Form des BBO (a-BBO, auch als Hochtemperaturform bezeichnet) kann wegen des Fehlens eines Pockel-Effekts als erster Kristall ungeeignet sein. Der erste Kristall kann beispielsweise eine Dicke, d.h. eine Aus- dehnung in y-Richtung, zwischen 0,5mm und 10mm aufweisen. Die Länge, d.h. die Ausdehnung in z-Richtung, kann beispielsweise zwischen 1 mm und 30mm liegen. As the first crystal is according to the invention provide such a crystal having a Pockels effect. The first crystal can be made, for example, from BBO (barium metaborate, also referred to as barium borate tetraoxide, Ba (BC> 2) 2), KD * P (potassium dideuterium phosphate, KD2PO4), lithium niobate (LiNbOs), KTP (potassium titanyl phosphate, ΚΤΊΟΡΟ4) or RTP (rubidium Titanyl phosphate, RbTiOP0 4 ). In the case of BBO, the β-form (β-BBO, also referred to as low-temperature form) can advantageously be used as the first crystal. The o form of the BBO (a-BBO, also referred to as a high-temperature shape) may be unsuitable as the first crystal due to the lack of a Pockel effect. The first crystal may, for example, have a thickness, ie an extension in the y-direction, between 0.5 mm and 10 mm. The length, ie the extension in the z-direction, may for example be between 1 mm and 30 mm.
Der erste Kristall kann eine optische Achse aufweisen. Es sei angemerkt, dass der Begriff optische Achse hier im kristalloptischen Sinne verwendet wird und nicht im strahlenoptischen Zusammenhang. Der erste Kristall kann genau eine optische Achse aufweisen, in diesem Fall kann man von einem einachsigen Kristall sprechen. Der erste Kristall kann auch zwei optische Achsen aufweisen. Im letzteren Fall kann man von einem zweiachsigen Kristall sprechen. The first crystal may have an optical axis. It should be noted that the term optical axis is used here in the crystal-optical sense and not in the radial-optical context. The first crystal can have exactly one optical axis, in this case one can speak of a uniaxial crystal. The first crystal may also have two optical axes. In the latter case one can speak of a biaxial crystal.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zu dem ersten Kristall einen vierten Kristall zu verwenden, der ebenfalls einen Pockels-Effekt aufweist. Die optischen Achsen des ersten und vierten Kristalls können transversal senkrecht zueinander liegen. Auf diese Weise kann eine transversale Pockelszelle aufgebaut werden, bei welcher die natürliche Doppelbrechung kompensiert werden kann. Unter natürlicher Doppelbrechung kann man eine ohne elektrisches Feld vorhandene Doppelbrechung des Kristalls verstehen. In particular, it may be advantageous to use a fourth crystal in addition to the first crystal, which also has a Pockels effect. The optical axes of the first and fourth crystals may be transversely perpendicular to each other. In this way, a transverse Pockels cell can be constructed in which the natural birefringence can be compensated. By natural birefringence one can understand a birefringence of the crystal without electric field.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, zur Modulation des Lichts nur genau einen, nämlich nur den ersten Kristall zu verwenden. Die optische Achse des ersten Kristalls kann vorteilhaft longitudi- nal in einer transversalen Pockelszelle angeordnet sein. Die optische Achse des ersten Kristalls kann auch vorteilhaft longitudinal in einer longitudinalen Pockelszelle angeordnet sein, beispielsweise bei einer KD*P Pockelszelle. In addition, it may be advantageous to use only one, namely only the first crystal for the modulation of the light. The optical axis of the first crystal can advantageously be arranged longitudinally in a transverse Pockels cell. The optical axis of the first crystal may also be advantageously arranged longitudinally in a longitudinal Pockels cell, for example in a KD * P Pockels cell.
Der erste Kristall kann eine kristallografische c-Achse aufweisen. Außerdem kann der Kristall eine kristallografische a Achse aufweisen Außerdem kann der Kristall eine kristallografische b Achse aufweisen. Die Lage der c-Achse, sowie der a- und b-Achsen ist bei handelsüblichenThe first crystal may have a crystallographic c-axis. In addition, the crystal may have a crystallographic axis. In addition, the crystal may have a crystallographic axis. The position of the c-axis, as well as the a and b axes is commercially available
Kristallen zumeist vom Hersteller angegeben. Es ist üblich, die a- b und c-Achse so zu bezeichnen, dass das Hermann-Mauguin-Symbol dem Standard der International Tables for Crystallo- graphy entspricht. Im trigonalen Kristallsystem, beispielsweise für die Punktgruppe 3m, würde man die dreizählige Drehachse als c-Achse bezeichnen, im hexagonalen Kristallsystem die sechszählige Drehachse. Im tetragonalen Kristallsystem, beispielsweise für die Punktgruppe 422 oder 42m, würde man die vierzählige Drehachse als c-Achse bezeichnen. Die kristallografi- sche c-Achse kann im Falle eines optisch einachsigen Kristalls die optische Achse des Kristalls sein. Dadurch ist in den wirteligen Kristallsystemen (trigonal, tetragonal und hexagonal) die letztgenannte vereinfachte Betrachtung möglich. Im orthorhombischen Kristallsystem hingegen, beispielsweise für die Punktgruppe mm2, kann man diejenige der zweizahligen Drehachsen, die den größten Gitterparameter aufweist, als c-Achse bezeichnen. Crystals mostly specified by the manufacturer. It is customary to label the a-b and c-axes so that the Hermann-Mauguin symbol conforms to the standard of the International Tables for Crystallography. In the trigonal crystal system, for example for the point group 3m, one would call the threefold axis of rotation c-axis, in the hexagonal crystal system the sixfold axis of rotation. In the tetragonal crystal system, for example for the point group 422 or 42m, we would call the vierzählige axis of rotation as c-axis. The crystallographic c-axis may be the optical axis of the crystal in the case of an optically uniaxial crystal. As a result, in the wirteligen crystal systems (trigonal, tetragonal and hexagonal), the latter simplified consideration is possible. In contrast, in the orthorhombic crystal system, for example, for the point group mm2, one of the two-axis rotation axes having the largest lattice parameter may be referred to as the c-axis.
Die a-Achse und die b-Achse können gleiche Gitterparameter (cell parameters) aufweisen. Im Falle eines BBO-Kristalls kann der Gitterparameter der a- und b-Achsen 0,12532 nm, der Gitterparameter der c-Achse 0,12717 nm betragen. In Richtung der a-Achse kann der Kristall den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wie in b-Richtung. Der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse kann größer sein, als der Ausdehnungskoeffizient in Richtung der a- Achse und der in Richtung der b-Achse. Die c-Achse kann dadurch ausgezeichnet sein, dass der Kristall in dieser Richtung den größten Ausdehnungskoeffizienten aufweist, d.h. den Maximalwert des richtungsabhängigen Ausdehnungskoeffizienten. Beispiels- weise kann der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c- Achse wenigstens dreimal so groß sein wie in Richtung der a- Achse sowie in Richtung der b-Achse. The a-axis and the b-axis may have the same cell parameters. In the case of a BBO crystal, the lattice parameter of the a and b axes may be 0.12532 nm, the lattice parameter of the c axis 0.12717 nm. In the direction of the a-axis, the crystal may have the same thermal expansion coefficient as in the b-direction. The thermal expansion coefficient in the direction of the c-axis may be greater than the coefficient of expansion in the direction of the a-axis and in the direction of the b-axis. The c-axis may be distinguished by having the crystal in this direction the largest coefficient of expansion, i. the maximum value of the directional coefficient of expansion. For example, the coefficient of thermal expansion in the direction of the c-axis may be at least three times as great as in the direction of the a-axis and in the direction of the b-axis.
Im Falle eines Lithiumniobat-Kristalls kann der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der a- und b-Achsen 10*10"6 K"1 bzw. 14*10"6 K"1 betragen, während der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse 42*10"6 K"1 betragen kann. In diesem Fall kann die Ausdehnung in Richtung c also wenigstens drei Mal so groß sein wie in den anderen Richtungen. In the case of a lithium niobate crystal, the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes can be 10 * 10 -6 K -1 and 14 * 10 -6 K -1, respectively, while the coefficient of thermal expansion in the direction of the c-axis 42 * 10 "6 K " 1 can be. In this case, the extent in the direction c may therefore be at least three times as great as in the other directions.
Im Falle eines BBO-Kristalls kann der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der a- und b-Achsen 4*10"6 K"1 betragen, während der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse 36*10"6 K"1 betragen kann. In diesem Fall kann die Ausdehnung in Richtung c also neunmal so groß sein wie in den anderen Richtungen. In the case of a BBO crystal, the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes may be 4 * 10 -6 K -1 , while the coefficient of thermal expansion in the direction of the c-axis may be 36 * 10 -6 K -1 . In this case, the extent in the direction c may be nine times greater than in the other directions.
Im Falle eines KD*P Kristalls kann der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der a- und b-Achsen 19*10"6 K"1 betragen, während der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse 44*10"6 K"1 betragen kann. In diesem Fall kann die Ausdehnung in Richtung c also mehr als doppelt so groß sein wie in den anderen Richtungen. Im Falle eines KDP Kristalls (Kaliumdihydrogenphosphat, KH2PO4) kann der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der a- und b-Achsen 25*10"6 K"1 betragen, während der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse 44*10"6K"1 betragen kann. In diesem Fall kann die Ausdehnung in Richtung c also fast doppelt so groß sein wie in den anderen Richtun- gen. In the case of a KD * P crystal, the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes may be 19 * 10 -6 K -1 , while the coefficient of thermal expansion in the c-axis direction may be 44 * 10 -6 K -1 , In this case, the extent in the direction c can therefore be more than twice as large as in the other directions. In case of a KDP crystal (potassium dihydrogen phosphate KH2PO4), the thermal expansion coefficient in the direction of the a- and b-axes 25 * 10 "6 K" be 1, while the thermal expansion coefficient in the direction of the c axis 44 * 10 "6 K" May be 1 . In this case, the extent in direction c can be almost twice as large as in the other directions.
Im Falle eines RTP-Kristalls kann der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der a- und b-Achsen 2*10"6 K"1 betragen, während der thermische Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse 17*10"6 K"1 betragen kann. In diesem Fall kann die Ausdehnung in Richtung c also mehr als acht Mal so groß sein wie in den anderen Richtungen. Die kristallografische c-Achse des ersten Kristalls kann vorteilhaft in Richtung des Lichtstrahls, d.h. in z-Richtung angeordnet sein. Beispielsweise kann eine solche Anordnung für erste Kristalle aus Lithiumniobat, BBO oder KTP vorteilhaft sein. In the case of an RTP crystal, the thermal expansion coefficient in the direction of the a and b axes may be 2 * 10 -6 K -1 , while the thermal expansion coefficient in the direction of the c-axis may be 17 * 10 -6 K -1 . In this case, the extent in the direction c may be more than eight times as large as in the other directions. The crystallographic c-axis of the first crystal can advantageously be arranged in the direction of the light beam, ie in the z-direction. For example, such an arrangement may be advantageous for first crystals of lithium niobate, BBO or KTP.
Falls der erste Kristall eine b-Achse aufweist, welche nicht äquivalent zur a-Achse ist, kann ein zweiachsiger Kristall vorliegen, der zwei optische Achsen aufweist. Dann kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zum ersten Kristall einen vierten Kristall zu verwenden, dessen kristallografische a-Achse senkrecht zur Richtung der a-Achse des ersten Kristalls angeordnet werden kann. Die c-Achsen des ersten und des vierten Kristalls können beide in Richtung z des Lichtstrahls liegen. Der vierte Kristall kann im Strahlweg angeordnet sein und dazu verwendet werden, die natürliche Doppelbrechung des ersten Kristalls zu kompensieren. Eine solche Kompen- sation kann beispielsweise für Lithiumniobatkristalle vorteilhaft sein. If the first crystal has a b-axis which is not equivalent to the a-axis, there may be a biaxial crystal having two optical axes. Then, it may be advantageous to use, in addition to the first crystal, a fourth crystal whose crystallographic a-axis can be arranged perpendicular to the direction of the a-axis of the first crystal. The c-axes of the first and the fourth crystal can both lie in the direction z of the light beam. The fourth crystal may be located in the beam path and used to compensate for the natural birefringence of the first crystal. Such compensation can be advantageous, for example, for lithium niobate crystals.
Die kristallografische c-Achse des ersten Kristalls kann ebenfalls vorteilhaft senkrecht zur Richtung des Lichtstrahls, d.h. in x- oder y-Richtung liegen. Beispielsweise kann eine solche Anordnung für einen ersten Kristall aus RTP vorteilhaft sein. Bei einer solchen Anordnung kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zum ersten Kristall einen vierten Kristall zu verwenden, dessen kris- tallografische c-Achse senkrecht zur Richtung des Lichtstrahls und ebenfalls senkrecht zur Richtung der c-Achse des ersten Kristalls angeordnet werden kann. Der vierte Kristall kann im Strahlweg angeordnet sein und dazu verwendet werden, die natürliche Doppelbrechung des ersten Kristalls zu kompensieren. The crystallographic c-axis of the first crystal may also advantageously be perpendicular to the direction of the light beam, i. lie in the x or y direction. For example, such an arrangement may be advantageous for a first crystal of RTP. In such an arrangement, it may be advantageous to use, in addition to the first crystal, a fourth crystal whose crystallographic c-axis can be arranged perpendicular to the direction of the light beam and also perpendicular to the direction of the c-axis of the first crystal. The fourth crystal may be located in the beam path and used to compensate for the natural birefringence of the first crystal.
Die kristallografische c Achse muss nicht notwendigerweise mit einer der Richtungen x, y oder z übereinstimmen. Die Normalen der Schnittflächen des ersten Kristalls, insbesondere die der Lichteintrittsfläche und die der Lichtaustrittsfläche und die der Normalen der unten beschriebenen ersten und zweiten Elektrode können, müssen aber nicht, in Richtung einer der kristallogra- fischen a- b- oder c-Achse zu verlaufen. RTP-Kristalle beispielsweise können ebenfalls vorteilhaft in einem 45° -z-Schnitt verwendet werden. Die Pockelszelle umfasst außerdem eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode. Die zweite Elektrode kann von der ersten elektrisch isoliert sein. Die erste Elektrode ist an einer ersten Seite des ersten Kristalls angeordnet ist und die zweite Elektrode ist an einer zweiten Seite des ersten Kristalls angeordnet ist. Die erste und die zweite Seite des ersten Kristalls können gegenüberliegende Seiten des ersten Kristalls sein. Die zweite Elektrode kann parallel zur ersten Elektrode angeordnet sein. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können als ebene Flächen ausgebildet sein. Die erste und/oder die zweite Elektrode können als Schicht, beispielsweise als metallische Schicht ausgebildet sein. Die metallische Schicht kann als Beschichtung mittels eines bekannten Beschichtungsverfahrens auf einer Fläche des ersten Kristalls aufgebracht sein. Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode können beispielsweise eine Di- cke zwischen 50 nm und 2000 nm aufweisen. Die erste und/oder die zweite Elektrode können alternativ als leitfähige Folie, beispielsweise als Metallfolie oder als Karbonfolie oder als metallisch beschichtete oder als leitfähige Kunststofffolie ausgebildet sein. Eine solche Folie kann beispielsweise eine Dicke zwischen 5 μηη und 500 μηη aufweisen. Die Folie kann dann vorteilhaft jeweils an einer Fläche des ersten Kristalls angeordnet sein. Die erste und/oder die zweite Elektrode können alternativ als metallisierte Flächen des weiter unten beschriebenen zweiten bzw. dritten Kristalls ausgebildet sein, wobei die metallisierte Fläche des zweiten bzw. dritten Kristalls an jeweils einer Fläche des ersten Kristalls angeordnet werden können. Zwischen der ersten und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung U angelegt werden. Die elektrische Spannung U(t) kann veränderlich, also beispielsweise zeitabhängig, sein. Infolge der elektrischen Spannung kann ein elektrisches Feld im ersten Kristall entstehen. Die elektrische Spannung kann eine Hochspannung sein. Der Betrag der Spannung kann beispielsweise zwischen 0 und 50 kV liegen The crystallographic c axis does not necessarily have to agree with one of the directions x, y or z. The normals of the cut surfaces of the first crystal, in particular those of the The light entry surface and the light exit surface and the normal of the first and second electrodes described below may, but need not, extend in the direction of one of the crystallographic a-b or c-axis. For example, RTP crystals can also be used to advantage in a 45 ° z cut. The Pockels cell also includes a first electrode and a second electrode. The second electrode may be electrically isolated from the first one. The first electrode is disposed on a first side of the first crystal and the second electrode is disposed on a second side of the first crystal. The first and second sides of the first crystal may be opposite sides of the first crystal. The second electrode may be arranged parallel to the first electrode. The first electrode and the second electrode may be formed as flat surfaces. The first and / or the second electrode may be formed as a layer, for example as a metallic layer. The metallic layer may be applied as a coating by means of a known coating method on a surface of the first crystal. The first electrode and / or the second electrode may, for example, have a thickness between 50 nm and 2000 nm. The first and / or the second electrode may alternatively be formed as a conductive foil, for example as a metal foil or as a carbon foil or as a metallically coated or as a conductive plastic foil. Such a film may, for example, have a thickness between 5 μm and 500 μm. The film can then be advantageously arranged in each case on a surface of the first crystal. Alternatively, the first and / or second electrodes may be formed as metallized areas of the second and third crystal described below, respectively, wherein the metallized area of the second and third crystals may be disposed on each surface of the first crystal. Between the first and the second electrode, an electrical voltage U can be applied. The electrical voltage U (t) can be variable, so for example, time-dependent. As a result of the electrical voltage, an electric field can arise in the first crystal. The electrical voltage can be a high voltage. The amount of voltage may be, for example, between 0 and 50 kV
Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Strahlweg für einen Lichtstrahl vorgesehen, der durch den ersten Kristall verläuft. Der Lichtstrahl kann den ersten Kristall wenigstens einmal durchlaufen. Der Lichtweg kann auch derart vorgesehen sein, dass der Lichtstrahl den ersten Kristall mehrfach durchläuft. Dazu kann an einer Seite des Kristalle oder vom Kristall beabstandet eine Reflexionsfläche vorgesehen sein. Der erste Kristall kann eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweisen. Vorteilhaft können die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche entspiegelt sein. Der auf den ersten Kristall einfallende Lichtstrahl kann einen bestimmten ersten Polarisationszustand aufweisen. Der Polarisationszustand kann durch die Amplitude zweier zueinander senkrecht stehender Feldstärkevektoren des Lichts, beispielsweise E-Feld- Vektoren des Lichts, und den Gang- bzw. Phasenunterschied zwischen diesen Vektoren gekenn- zeichnet sein. Vorteilhaft kann der auf den ersten Kristall einfallende Lichtstrahl linear polarisiert sein. In gleicher weise kann der vom ersten Kristall ausfallende Lichtstrahl einen zweiten Polarisationszustand aufweisen. Beim Durchlaufen des Strahlwegs im ersten Kristall kann der Lichtstrahl eine Modulation erfahren, die von der Höhe der momentanen Feldstärke des mittels der Elektroden an den Kristall angelegten elektrischen Feldes abhängt. Dadurch kann der zweite Polarisationszustand beeinflusst (moduliert) werden. Die Stärke der Modulation kann proportional zur elektrischen Feldstärke des angelegten elektrischen Feldes sein. Der modulierte Parameter des Lichtstrahls kann der Polarisationszustand sein, also beispielsweise das Amplitudenverhältnis der senkrecht zueinander stehenden Licht-Feldstärke und/oder deren Gang- bzw. Phasenunterschied zueinander. Beispielsweise kann das einfallende Licht in einer ersten Pola- risationsrichtung linear polarisiert sein und das ausfallende Licht in einer zweiten Polarisationsrichtung linear polarisiert sein. Dann kann durch die an die Elektroden angelegte elektrische Spannung die zweite Polarisationsrichtung verändert werden. Das heißt, dass die Polarisationsrichtung des Lichts beim Durchgang durch den ersten Kristall gedreht werden kann und der Drehwinkel von der an die Elektroden angelegten elektrischen Spannung abhängen kann. Es kann auch vorteilhaft sein, einen vorbestimmten Einfallswinkel und einen vorbestimmten Ausfallswinkel des Lichtstrahls in den bzw. aus dem Kristall vorzusehen. Dazu können die Eintritts- oder Austrittsfläche gegenüber dem Lichtweg im ersten Kristall geneigt angeordnet sein. Der Einfallswinkel und/oder der Ausfallswinkel kann beispielsweise 0° betragen. Er kann auch beispielsweise zwischen 3° und 10° betragen. In diesem Falle können Rückreflexe vermieden werden. Er kann auch als Brewsterwinkel ausgebildet sein. Auf diese Weise können Reflexionsverluste an der Grenzfläche reduziert werden. According to the invention, at least one beam path is provided for a light beam that passes through the first crystal. The light beam may pass through the first crystal at least once. The light path may also be provided such that the light beam passes through the first crystal several times. For this purpose, a reflection surface may be provided on one side of the crystals or spaced apart from the crystal. The first crystal may have a light entrance surface and a light exit surface. Advantageously, the light entry surface and the light exit surface be anti-reflective. The light beam incident on the first crystal may have a certain first polarization state. The polarization state can be characterized by the amplitude of two mutually perpendicular field strength vectors of the light, for example E-field vectors of the light, and the transition or phase difference between these vectors. Advantageously, the incident on the first crystal light beam can be linearly polarized. In the same way, the light beam emitted by the first crystal can have a second polarization state. When passing through the beam path in the first crystal, the light beam can undergo a modulation that depends on the magnitude of the instantaneous field strength of the electric field applied to the crystal by means of the electrodes. As a result, the second polarization state can be influenced (modulated). The strength of the modulation can be proportional to the electric field strength of the applied electric field. The modulated parameter of the light beam may be the state of polarization, that is to say, for example, the amplitude ratio of the mutually perpendicular light field strength and / or their phase difference or phase difference. For example, the incident light in a first polarization direction can be linearly polarized and the emergent light can be linearly polarized in a second polarization direction. Then, the second polarization direction can be changed by the voltage applied to the electrodes. That is, the polarization direction of the light can be rotated as it passes through the first crystal and the angle of rotation can depend on the voltage applied to the electrodes. It may also be advantageous to provide a predetermined angle of incidence and a predetermined angle of reflection of the light beam into and out of the crystal. For this purpose, the entry or exit surface can be arranged inclined relative to the light path in the first crystal. The angle of incidence and / or the angle of reflection can be, for example, 0 °. It can also be between 3 ° and 10 °, for example. In this case, back reflexes can be avoided. It can also be designed as a Brewster angle. In this way, reflection losses at the interface can be reduced.
Der erste Kristall kann in einer Richtung z eine größere Ausdehnung aufweisen als in einer Richtung x und in einer Richtung y. Die Richtungen x, y und z können ein rechtwinkliges Koordinatensystem bilden. Die Ausdehnung des Kristalls in Richtung z kann man als Länge bezeich- nen, die in Richtung y als Höhe und die in Richtung x als Breite. Für den Lichtweg durch den ersten Kristall kann die Richtung z vorgesehen sein. Dann können durch die Höhe und die Breite des ersten Kristalls eine Eintrittsapertur und eine Austrittsapertur festgelegt sein. Der Verbundkristall umfasst außerdem wenigstens einen zweiten Kristall. Der zweite Kristall ist mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche verbunden. Die erste Verbindungsfläche ist außerhalb des vorgesehenen Strahlwegs angeordnet. Der zweite Kristall kann so angeordnet sein, dass er nicht von dem Lichtstrahl durchlaufen wird. Das kann den Vorteil haben, dass der zweite Kristall keine optische Qualität aufzuweisen braucht. Außerdem kann für den zweiten Kristall ein Pockels-Effekt entbehrlich sein. The first crystal may have a greater extent in a direction z than in a direction x and in a direction y. The directions x, y and z can form a rectangular coordinate system. The extension of the crystal in the direction z can be referred to as the length, that in the direction y as the height and in the direction x as the width. For the light path through the first crystal, the direction z can be provided. Then, an entrance aperture and an exit aperture may be determined by the height and width of the first crystal. The composite crystal also includes at least one second crystal. The second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface. The first connection surface is arranged outside the intended beam path. The second crystal may be arranged so that it is not traversed by the light beam. This can have the advantage that the second crystal does not need to have optical quality. In addition, a Pockels effect may be dispensable for the second crystal.
Die erste Verbindungsfläche weist eine Normale y auf. Der erste Kristall weist in einer zu y senkrechten Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ax in einer zu x und zu y senkrechten Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten az auf. Der zweite Kristall weist in der Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a und in der Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 auf. Der zweite Kristall kann an den ersten Kristall ausdehnungsangepasst sein. Erfindungsgemäß weicht der thermische Ausdehnungskoeffizient ax um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten 0x2 ab. Bevorzugt weicht der thermische Ausdehnungskoeffizient ax um weniger als 10%, beson- ders bevorzugt weniger als 5% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten 0x2 ab. Idealerweise können ax und 0x2 gleich groß sein. Erfindungsgemäß weicht der thermische Ausdehnungskoeffizient az um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 ab. Bevorzugt weicht der thermische Ausdehnungskoeffizient az um weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 ab. Idealerweise kön- nen az und aZ2 gleich groß sein. Die eventuelle Abweichung ist betragsmäßig zu betrachten, da der erste Kristall in der jeweiligen Richtung x bzw. z einen kleineren oder einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen kann als der zweite Kristall. Der erste Kristall kann beispielsweise so angeordnet sein, dass die kristallografische c-Achse in Richtung z zeigt. Dann kann beispielsweise az erheblich größer sein als ax, beispielsweise 5 bis 10 mal so groß. Daher kann eine Ausdehnungsanpassung in z-Richtung im Vergleich zu der in Richtung x von besonders großer Bedeutung sein. The first connection surface has a normal y. The first crystal has in a direction perpendicular to y direction x a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to x and y direction z a thermal expansion coefficient a z . The second crystal has in the direction x a thermal expansion coefficient a > a and in the direction z a thermal expansion coefficient a Z 2. The second crystal may be stretch-fitted to the first crystal. According to the invention the thermal expansion coefficient a x deviates by less than 30% from the coefficient of thermal expansion 0x2. The thermal expansion coefficient a x preferably deviates by less than 10%, particularly preferably less than 5%, from the coefficient of thermal expansion 0x 2. Ideally, a x and 0x2 can be the same size. According to the invention, the thermal expansion coefficient a z differs by less than 30% from the thermal expansion coefficient a Z 2. Preferably, the thermal expansion coefficient a z deviates by less than 10%, particularly preferably less than 5%, from the thermal expansion coefficient a Z 2. Ideally, a z and a Z 2 can be the same size. The possible deviation is to be considered in terms of amount, since the first crystal in the respective direction x or z can have a smaller or a larger thermal expansion coefficient than the second crystal. For example, the first crystal may be arranged so that the crystallographic c-axis points in the direction z. Then, for example, a z can be considerably larger than a x , for example 5 to 10 times as large. Therefore, expansion adjustment in the z-direction may be particularly important as compared to that in the direction x.
Der erste und der zweite Kristall können jeweils eine c-Achse aufweisen. Die c-Achse des zweiten Kristalls kann vorteilhaft parallel zur c-Achse des ersten Kristalls angeordnet sein. Eine Ausdehnungsanpassung beider Kristalle an der ersten Verbindungsfläche kann dadurch erreicht werden, dass der zweite Kristall mit der kristallografischen c-Richtung parallel zur c-Richtung des ersten Kristalls orientiert wird. Der erste Kristall und der zweite Kristall können vorteilhaft die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen, d.h. sie können aus den gleichen Gitteratomen aufgebaut sein, die im gleichen stöchiometrischen Verhältnis vorliegen. Der erste und der zweite Kristall können dann die gleiche chemische Summenformel ausweisen. Der erste Kristall und der zweite Kristall können beispielsweise aus dem gleichen Material bestehen und eine identische Kristallstruktur aufweisen. Der erste Kristall und der zweite Kristall können aber auch aus unterschiedlichen Phasen desselben Materials bestehen. Der erste Kristall und der zweite Kristall können auch bei ansonsten gleicher chemischer Zusammensetzung unterschiedliche Isotope aufweisen. In den in diesem Absatz genannten Fällen kann die oben beschriebene Anpassung der thermischen Aus- dehnung dadurch erreicht werden, dass die c Achse des zweiten Kristalls parallel zur c-Achse des ersten Kristalls ausgerichtet ist. The first and second crystals may each have a c-axis. The c-axis of the second crystal may advantageously be arranged parallel to the c-axis of the first crystal. An expansion adjustment of both crystals at the first connection surface can be achieved by orienting the second crystal with the crystallographic c-direction parallel to the c-direction of the first crystal. The first crystal and the second crystal may advantageously have the same chemical composition, ie they may be composed of the same lattice atoms which are in the same stoichiometric ratio. The first and second crystals can then have the same chemical formula. For example, the first crystal and the second crystal may be made of the same material and have an identical crystal structure. However, the first crystal and the second crystal may also consist of different phases of the same material. The first crystal and the second crystal may have different isotopes even with otherwise the same chemical composition. In the cases mentioned in this paragraph, the thermal expansion adjustment described above can be achieved by aligning the c axis of the second crystal parallel to the c axis of the first crystal.
Beispielsweise kann die Summenformel des zweiten Kristalls ein oder mehrere Wasserstoffatome aufweisen, die in der Summenformel des ersten Kristalls ganz oder teilweise durch Deuteriumatome ersetzt sind. Beispielsweise kann der erste Kristall ein KD*P Kristall sein, während der zweite Kristall ein KDP- Kristall ist. Ein Vorteil kann darin bestehen, dass der zweite Kristall aus einem billigeren Material hergestellt werden kann. For example, the molecular formula of the second crystal may have one or more hydrogen atoms which are wholly or partially replaced by deuterium atoms in the molecular formula of the first crystal. For example, the first crystal may be a KD * P crystal while the second crystal is a KDP crystal. An advantage may be that the second crystal can be made from a cheaper material.
Der zweite Kristall kann aber auch aus einem vom ersten Kristall verschiedenen Material bestehen, wenn mit den entsprechenden Materialien eine thermische Ausdehnungsanpassung hergestellt werden kann. Der erste Kristall kann vorteilhaft ein nicht inversionssymmetrischer Kristall sein. Der zweite Kristall kann, muss aber nicht, ein inversionssymmetrischer Kristall sein. Das kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn ein inversionssymmetrischer Kristall billiger ist als ein vergleichbarer nicht inversionssymmetrischer. Beispielsweise kann der erste Kristall ein ß-BBO Kristall sein. Der zweite Kristall kann ein a-BBO Kristall sein. Das hat den Vorteil, dass nur der erste Kristall aus dem relativ teuren ß-BBO besteht, während der zweite Kristall aus dem billigeren a-BBO besteht. In diesem Fall können also verschiedene Phasen ein und desselben Materials vorliegen. However, the second crystal can also consist of a material different from the first crystal, if a thermal expansion adaptation can be produced with the corresponding materials. The first crystal may advantageously be a non-inversion symmetric crystal. The second crystal may or may not be an inversion-symmetric crystal. This can be particularly advantageous if an inversion-symmetric crystal is cheaper than a comparable non-inversion symmetric. For example, the first crystal may be a β-BBO crystal. The second crystal may be an a-BBO crystal. This has the advantage that only the first crystal consists of the relatively expensive β-BBO, while the second crystal consists of the cheaper α-BBO. In this case, different phases of one and the same material can be present.
Der zweite Kristall kann dazu verwendet werden, eine Veränderung der akustischen Resonanzfrequenzen des ersten Kristalls zu bewirken. Das kann bedeuten, dass die Frequenzbereiche, in denen Ringing auftritt, verschoben werden können. Außerdem können die die Frequenzbereiche, in denen kein Ringing auftritt verschoben und/oder verbreitert werden. Der Vergleich kann zwischen einer Anordnung mit der erfindungsgemäßen Verwendung des zweiten Kristalls gegenüber einer Anordnung ohne Verwendung eines zweiten Kristalls erfolgen. Vorteilhaft kann der zweite Kristall ein größeres Volumen aufweisen als der erste Kristall. Unter akustischen Resonanzfrequenzen kann man die mechanischen Eigenfrequenzen verschiedener Schwingungs- moden des ersten Kristalls verstehen. The second crystal can be used to effect a change in the acoustic resonance frequencies of the first crystal. This may mean that the frequency ranges in which ringing occurs can be shifted. In addition, the frequency ranges in which no ringing occurs can be moved and / or widened. The comparison can between an arrangement with the use according to the invention of the second crystal compared to an arrangement without the use of a second crystal. Advantageously, the second crystal may have a larger volume than the first crystal. By acoustic resonance frequencies one can understand the mechanical natural frequencies of different modes of vibration of the first crystal.
Die erste Verbindungsfläche kann sich auf der ersten Elektrode oder auf der zweiten Elektrode befinden. Es ist aber auch möglich, dass sich die Verbindungsfläche auf keiner der beiden Elektroden befindet. The first connection surface may be on the first electrode or on the second electrode. But it is also possible that the connection surface is located on neither of the two electrodes.
Der zweite Kristall kann eine Metallisierung aufweisen. Die Metallisierung des zweiten Kristalls kann sich über die erste Verbindungsfläche und wenigstens eine weitere Fläche des zweiten Kristalls erstreckt. Insbesondere wenn sich die Verbindungsfläche auf einer Elektrode befindet, kann eine Metallisierung des zweiten Kristalls dazu benutzt werden, die elektrische Spannung an die Elektrode anzulegen. Besonders vorteilhaft kann eine umlaufende Metallisierung des zweiten Kristalls sein. Der zweite Kristall kann eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen. In den Ausnehmungen oder seitlich neben dem zweiten Kristall können ein oder mehrere elektrische Verbindungselemente angeordnet sein. Diese können dazu vorgesehen sein, die elektrische Spannung an die erste und/oder zweite Elektrode heranzuführen. The second crystal may have a metallization. The metallization of the second crystal may extend over the first connection surface and at least one further surface of the second crystal. In particular, when the bonding surface is on an electrode, metallization of the second crystal may be used to apply the voltage to the electrode. Particularly advantageous may be a circumferential metallization of the second crystal. The second crystal may have one or more recesses. One or more electrical connection elements can be arranged in the recesses or laterally next to the second crystal. These can be provided to bring the electrical voltage to the first and / or second electrode.
Der erste Kristall kann kraftschlüssig mit einem ersten Kontaktkörper verbunden sein. Der erste Kontaktkörper kann elektrisch leitfähig sein und/oder eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen. Der erste Kontaktkörper kann aus einem isotropen Material bestehen. Der erste Kristall kann beispielsweise an einer Elektrode, d.h. an der ersten oder an der zweiten Elektrode, flächig mit dem ersten Kontaktkörper verbunden sein, wobei diese Verbindung elektrisch leitfähig sein kann. Die Verbindung kann durch Andrücken mit einer bestimmten Kraft erfolgen. Der erste Kristall kann über eine erste flexible Schicht mit einem ersten Kontaktkörper verbunden sein. Vorteilhaft kann man diese Verbindung durch Kraftschluss herstellen. Die Kraft kann bevorzugt normal zu der flexiblen Schicht gerichtet sein. Die erste flexible Schicht kann elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Die erste flexible Schicht kann dazu vorgesehen sein, die unterschiedliche thermische Ausdehnung des ersten Kristalls im Bezug auf den ersten Kontaktkörper auszugleichen, wobei die Unterschiede der thermischen Ausdehnung zudem richtungsabhängig sein können. Durch den Kraftschluss und/oder die erste flexible Schicht können thermisch induzierte mechanische Spannungen im ersten Kristall vermieden werden. The first crystal can be frictionally connected to a first contact body. The first contact body may be electrically conductive and / or have an electrically conductive coating. The first contact body may consist of an isotropic material. The first crystal may, for example, be connected in area to the first contact body on an electrode, ie on the first or on the second electrode, wherein this connection may be electrically conductive. The connection can be made by pressing with a certain force. The first crystal may be connected to a first contact body via a first flexible layer. Advantageously, you can produce this connection by adhesion. The force may preferably be directed normal to the flexible layer. The first flexible layer may be formed electrically conductive. The first flexible layer may be provided to compensate for the differential thermal expansion of the first crystal with respect to the first contact body, the differences in thermal expansion also being directional could be. Due to the frictional connection and / or the first flexible layer, thermally induced mechanical stresses in the first crystal can be avoided.
Der zweite Kristall kann kraftschlüssig mit einem ersten Kontaktkörper verbunden sein. Der erste Kontaktkörper kann elektrisch leitfähig sein und/oder eine elektrisch leitfähige Beschich- tung aufweisen. Der erste Kontaktkörper kann aus einem isotropen Material bestehen. Der zweite Kristall kann beispielsweise an einer Elektrode, d.h. an der ersten oder an der zweiten Elektrode, flächig mit dem ersten Kontaktkörper verbunden sein, wobei diese Verbindung elektrisch leitfähig sein kann. Die Verbindung kann durch Andrücken mit einer bestimmten Kraft erfolgen. Der zweite Kristall kann über eine erste flexible Schicht mit einem ersten Kontaktkör- per verbunden sein. Vorteilhaft kann man diese Verbindung durch Kraftschluss herstellen. Die Kraft kann bevorzugt normal zu der flexiblen Schicht gerichtet sein. Die erste flexible Schicht kann elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Die erste flexible Schicht kann dazu vorgesehen sein, die unterschiedliche thermische Ausdehnung des zweiten Kristalls im Bezug auf den ersten Kontaktkörper auszugleichen, wobei die Unterschiede der thermischen Ausdehnung zudem richtungsabhängig sein können. Durch den Kraftschluss und/oder die erste flexible Schicht können thermisch induzierte mechanische Spannungen im zweiten Kristall vermieden werden. The second crystal can be frictionally connected to a first contact body. The first contact body may be electrically conductive and / or have an electrically conductive coating. The first contact body may consist of an isotropic material. For example, the second crystal may be attached to an electrode, i. at the first or at the second electrode, be connected flat with the first contact body, said compound may be electrically conductive. The connection can be made by pressing with a certain force. The second crystal can be connected to a first contact body via a first flexible layer. Advantageously, you can produce this connection by adhesion. The force may preferably be directed normal to the flexible layer. The first flexible layer may be formed electrically conductive. The first flexible layer may be provided to compensate for the differential thermal expansion of the second crystal with respect to the first contact body, wherein the differences in thermal expansion may also be directional. Due to the frictional connection and / or the first flexible layer, thermally induced mechanical stresses in the second crystal can be avoided.
Der erste Kristall kann mit einem dritten Kristall an einer zweiten Verbindungsfläche verbunden sein. Die zweite Verbindungsfläche kann parallel zur ersten Verbindungsfläche sein. Die zweite Verbindungsfläche kann auf einer der ersten Verbindungsfläche gegenüberliegenden Seite des ersten Kristalls angeordnet sein. Die erste Verbindungsfläche kann auf der ersten Elektrode, die zweite Verbindungsfläche auf der zweiten Elektrode angeordnet sein. The first crystal may be connected to a third crystal at a second connection surface. The second connection surface may be parallel to the first connection surface. The second connection surface may be disposed on a side of the first crystal opposite the first connection surface. The first connection surface may be arranged on the first electrode, the second connection surface on the second electrode.
Der dritte Kristall kann kraftschlüssig mit einem zweiten Kontaktkörper verbunden sein. Der zweite Kontaktkörper kann elektrisch leitfähig sein und/oder eine elektrisch leitfähige Beschich- tung aufweisen. Der zweite Kontaktkörper kann aus einem isotropen Material bestehen. Der dritte Kristall kann beispielsweise an einer Elektrode, d.h. an der ersten oder an der zweiten Elektrode, flächig mit dem zweiten Kontaktkörper verbunden sein, wobei diese Verbindung elektrisch leitfähig sein kann. Die Verbindung kann durch Andrücken mit einer bestimmten Kraft erfolgen. Der dritte Kristall kann über eine zweite flexible Schicht mit einem zweiten Kontaktkörper verbunden sein. Vorteilhaft kann man diese Verbindung durch Kraftschluss herstellen. Die Kraft kann bevorzugt normal zu der flexiblen Schicht gerichtet sein. Die zweite flexible Schicht kann elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Die zweite flexible Schicht kann dazu vorgesehen sein, die unterschiedliche thermische Ausdehnung des dritten Kristalls in Bezug auf den zweiten Kontaktkörper auszugleichen, wobei die Unterschiede der thermischen Ausdehnung zudem richtungsabhängig sein können. Durch den Kraftschluss und/oder die zweite flexible Schicht können thermisch induzierte mechanische Spannungen im dritten Kristall vermieden werden. The third crystal can be frictionally connected to a second contact body. The second contact body may be electrically conductive and / or have an electrically conductive coating. The second contact body may consist of an isotropic material. The third crystal may, for example, be connected in area to the second contact body on one electrode, ie on the first or on the second electrode, wherein this compound may be electrically conductive. The connection can be made by pressing with a certain force. The third crystal may be connected to a second contact body via a second flexible layer. Advantageously, you can produce this connection by adhesion. The force may preferably be directed normal to the flexible layer. The second flexible layer may be formed electrically conductive. The second flexible layer may be provided to compensate for the differential thermal expansion of the third crystal with respect to the second Compensate contact body, the differences in thermal expansion may also be directional. Due to the frictional connection and / or the second flexible layer, thermally induced mechanical stresses in the third crystal can be avoided.
Der erste Kontaktkörper oder der zweite Kontaktkörper kann als Grundplatte oder Gehäuse ausgebildet sein. Der erste Kontaktkörper oder der zweite Kontaktkörper kann ein elektrisches Massepotential aufweisen. Das kann bedeuten, dass dieser Kontaktkörper geerdet ist. Dann kann der andere Kontaktkörper mit der Hochspannung beaufschlagt werden. In diesem Fall kann die Hochspannungsquelle als asymmetrische Spannungsquelle bezüglich dem Massepotential ausgebildet sein. Eine Vorrichtung zum Erzeugen einer gepulsten Laserstrahlung kann eine oben beschriebene erfindungsgemäße Pockelszelle nach einem der nachstehenden Ansprüche umfassen, außerdem einen Laserresonator, ein im Laserresonator angeordnetes optisches Verstärkermedium und eine Pumpquelle. Der Lichtstrahl, für welchen der Strahlweg im ersten Kristall vorgesehen ist, kann in diesem Fall ein Laserstrahl sein. Die Pumpquelle dient zum Pumpen des Laserme- diums. Das Lasermedium kann beispielsweise ein Laserkristall, eine Laserscheibe, eine aktive optische Faser oder eine Halbleiterlaserscheibe sein. Die Pumpquelle kann ein Diodenlaser sein. Die Pockelszelle kann im Laserresonator angeordnet sein. Der Laserresonator kann als Laseroszillator ausgebildet sein. Die Vorrichtung kann beispielsweise als gütegeschalteter Laser ausgebildet sein, die ohne Eingangspulse selbst anschwingen kann. Der Laserresonator kann aber auch als Laserverstärker ausgebildet sein, welcher einen Eingang für wenigstens einen zu verstärkenden Laserpuls aufweist. Der Laserverstärker kann als regenerativer Verstärker ausgebildet sein, beispielsweise als Ultrakurzpulslaser. Ein Ultrakurzpulslaser kann zum Erzeugen von Laserpulsen von weniger als 50 ps oder weniger als 10 ps vorgesehen sein. Der Laserresonator kann weiterhin ein Element zur Frequenzvervielfachung enthalten. Die Pockels- zelle kann dafür vorgesehen sein, zu einem zweiten Zeitpunkt jeweils einen Laserpuls oder eine Laserpulsfolge aus dem Laserresonator auszukoppeln. Das Auskoppeln kann durch das Zusammenwirken der Pockelszelle mit einem polarisationsabhängigen Reflexionselement erfolgen. Die Pockelszelle kann außerdem dafür vorgesehen sein, zu einem ersten Zeitpunkt jeweils einen Laserpuls oder eine Laserpulsfolge in den Laserresonator einzukoppeln. Die Herstellung einer erfindungsgemäßem Pockelszelle kann folgende Schritte umfassen: a) Bereitstellen eines ersten Kristalls, wobei der erste Kristall einen Pockels-Effekt zeigt, und wenigstens ein Strahlweg für einen Lichtstrahl vorgesehen ist, der durch den ersten Kristall verläuft The first contact body or the second contact body may be formed as a base plate or housing. The first contact body or the second contact body may have an electrical ground potential. This may mean that this contact body is grounded. Then, the other contact body can be acted upon by the high voltage. In this case, the high voltage source may be formed as an asymmetric voltage source with respect to the ground potential. An apparatus for generating a pulsed laser radiation may comprise a above-described Pockels cell according to any one of the following claims, further comprising a laser resonator, an optical amplifier medium disposed in the laser resonator and a pump source. The light beam for which the beam path is provided in the first crystal may be a laser beam in this case. The pump source serves to pump the laser medium. The laser medium can be for example a laser crystal, a laser disk, an active optical fiber or a semiconductor laser disk. The pump source may be a diode laser. The Pockels cell can be arranged in the laser resonator. The laser resonator can be designed as a laser oscillator. The device can be designed, for example, as a Q-switched laser, which can oscillate itself without input pulses. The laser resonator can also be designed as a laser amplifier, which has an input for at least one laser pulse to be amplified. The laser amplifier can be designed as a regenerative amplifier, for example as ultrashort pulse laser. An ultrashort pulse laser may be provided to generate laser pulses of less than 50 ps or less than 10 ps. The laser resonator may further include a frequency multiplier element. The Pockels cell may be provided for coupling out a laser pulse or a laser pulse train from the laser resonator at a second time. The decoupling can be done by the interaction of the Pockels cell with a polarization-dependent reflection element. The Pockels cell can also be provided for coupling in each case a laser pulse or a laser pulse sequence into the laser resonator at a first time. The preparation of a Pockels cell according to the invention may comprise the following steps: a) providing a first crystal, wherein the first crystal shows a Pockels effect, and at least one beam path is provided for a light beam passing through the first crystal
b) Anbringen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode an dem ersten Kristall, c) Bereitstellen eines zweiten Kristalls, b) attaching a first electrode and a second electrode to the first crystal, c) providing a second crystal,
d) Verbinden des zweiten Kristalls mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche, wobei die erste Verbindungsfläche außerhalb des vorgesehenen Strahlwegs angeordnet ist. Die erste Verbindungsfläche weist eine Normale y auf, wobei der erste Kristall in einer zu y senkrechten Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ax aufweist und der erste Kristall in einer zu x und zu y senkrechten Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffi- zienten az aufweist und d) connecting the second crystal to the first crystal at a first connection surface, wherein the first connection surface is located outside the intended beam path. The first connection surface has a normal y, the first crystal having a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y, and the first crystal having a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y
der zweite Kristall in der Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a aufweist und der zweite Kristall in der Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 aufweist the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a> a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
und der thermische Ausdehnungskoeffizient ax um weniger als 30% vom thermischen Ausdeh- nungskoeffizienten a>a abweicht und der thermische Ausdehnungskoeffizient az um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 abweicht. and the coefficient of thermal expansion a x differs by less than 30% from the coefficient of thermal expansion a> a and the coefficient of thermal expansion a z deviates by less than 30% from the thermal expansion coefficient a Z 2.
Die Figuren zeigen Folgendes: The figures show the following:
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines ersten Ausführungsbeispiels in einem xy-Schnitt. 1 shows a Pockels cell according to the invention of a first embodiment in an xy-section.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Pockelszelle des ersten Ausführungsbeispiels in einem yz- Schnitt. Fig. 2 shows the Pockels cell according to the invention of the first embodiment in a yz-section.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines zweiten Ausführungsbeispiels in einem xy-Schnitt.  Fig. 3 shows a Pockels cell according to the invention of a second embodiment in an xy-section.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines dritten Ausführungsbeispiels in einem yz-Schnitt.  4 shows a Pockels cell according to the invention of a third embodiment in a yz-section.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines vierten Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt.  5 shows a Pockels cell according to the invention of a fourth embodiment in a yz section.
Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines fünften Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt.  FIG. 6 shows a Pockels cell according to the invention of a fifth exemplary embodiment in a yz section.
Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines sechsten Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt. FIG. 7 shows a Pockels cell according to the invention of a sixth exemplary embodiment in a yz section.
Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines siebenten Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt. Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines achten Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt. FIG. 8 shows a Pockels cell according to the invention of a seventh embodiment in a yz section. 9 shows a Pockels cell according to the invention of an eighth embodiment in a yz cut.
Fig. 10 zeigt eine erfindungsgemäße Laseranordnung.  10 shows a laser arrangement according to the invention.
Fig. 1 1 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Wirkung der Verwendung des zweiten Kristalls.  Fig. 11 shows by way of example a beneficial effect of the use of the second crystal.
Ausführungsbeispiele: EXAMPLES
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines ersten Ausführungsbeispiels in einem xy-Schnitt. Die Pockelszelle 1 umfasst einen Verbundkristall 2. Der Verbundkristall 2 umfasst einen ersten Kristall 3 und einen zweiten Kristall 4. Weiterhin umfasst die Pockelszelle eine erste Elektrode 1 1 , die auf einer ersten Seite des ersten Kristalls angeordnet ist und eine zweite Elektrode 12, die auf der gegenüberliegenden zweiten Seite des ersten Kristalls angeordnet ist. Die erste und die zweite Elektrode sind als metallische Schichten ausgebildet, die Dicken zwischen 50 nm und 2000 nm aufweisen. Der zweite Kristall 4 ist mit dem ersten Kristall 3 an einer ersten Verbindungsfläche 9 verbunden. Die erste Verbindungsfläche befindet sich auf der ers- ten Seite des ersten Kristalls, auf der die erste Elektrode angeordnet ist. Die erste Verbindungsfläche 9 weist eine Normale auf, die in Richtung y zeigt. Der erste Kristall 3 weist einen Pockels- Effekt auf. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung U(t) an die Anschlüsse 20 kann in dem ersten Kristall ein elektrisches Feld 18 erzeugt werden.  1 shows a Pockels cell according to the invention of a first embodiment in an xy-section. The Pockels cell 1 comprises a compound crystal 2. The composite crystal 2 comprises a first crystal 3 and a second crystal 4. Further, the Pockels cell comprises a first electrode 1 1 arranged on a first side of the first crystal and a second electrode 12 on the opposite second side of the first crystal is arranged. The first and second electrodes are formed as metallic layers having thicknesses between 50 nm and 2000 nm. The second crystal 4 is connected to the first crystal 3 at a first connection surface 9. The first connection surface is located on the first side of the first crystal, on which the first electrode is arranged. The first connection surface 9 has a normal pointing in the direction y. The first crystal 3 has a Pockels effect. By applying an electrical voltage U (t) to the terminals 20, an electric field 18 can be generated in the first crystal.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Pockelszelle des ersten Ausführungsbeispiels in einem yz- Schnitt. Es ist ein Strahlweg für einen Lichtstrahl 22 vorgesehen, der durch den ersten Kristall 3 verläuft. Der Lichtstrahl kann durch eine veränderliche Spannung U(t) moduliert werden. Dabei ist eine Modulation des Polarisationszustands, beispielsweise eine Drehung der Polarisationsrichtung möglich. Ebenso möglich ist eine Modulation der Phase des Lichtstrahls. Die erste Verbindungsfläche 9 ist außerhalb des vorgesehenen Strahlwegs 22 angeordnet. Die c-Achsen des ersten und des zweiten Kristalls sind parallel und in Richtung z angeordnet. Dadurch wird an der ersten Verbindungsfläche eine Ausdehnungsanpassung erreicht und zwar in Richtung z und in Richtung x. Die Richtungen x,y und z bilden ein rechtwinkliges Koordinatensystem. Fig. 2 shows the Pockels cell according to the invention of the first embodiment in a yz-section. There is provided a beam path for a light beam 22 passing through the first crystal 3. The light beam can be modulated by a variable voltage U (t). In this case, a modulation of the polarization state, for example a rotation of the polarization direction is possible. Also possible is a modulation of the phase of the light beam. The first connection surface 9 is arranged outside the intended beam path 22. The c-axes of the first and second crystals are arranged parallel and in the direction z. As a result, an expansion adaptation is achieved on the first connection surface, namely in the direction z and in the direction x. The directions x, y and z form a rectangular coordinate system.
In einer speziellen Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels ist der erste Kristall ein KD*P Kristall und der zweite Kristall ein KDP-Kristall, die beide so orientiert sind, dass die c-Achse je- weils in z-Richtung liegt. Beide Kristalle haben in Richtung z gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten ciz bzw. aZ2 von 44*10"6 K"1. Der erste Kristall hat in Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ax von 19*10"6 K"1 und der zweite Kristall in der Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten 0x2 von 25*10"6 K"1. Der thermische Ausdehnungskoeffizient ax weicht somit um 24% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a ab. Damit ist in Richtung z eine ideale, in Richtung x eine ausreichende, wenn auch nicht ganz ideale thermische Anpassung vorhanden. In einer weiteren speziellen Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels ist der erste Kristall ein beta-BBO Kristall und der zweite Kristall ein alpha-BBO-Kristall, die beide so orientiert sind, dass die c-Achse jeweils in z-Richtung liegt. Beide Kristalle haben in Richtung z gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten az bzw. aZ2 von 36*10"6K"1 und in Richtung x ebenfalls gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten ax bzw. a>a von 4*10"6K"1 Damit ist in beiden Richtung x und z eine ideale thermische Anpassung vorhanden. In a specific embodiment of the first embodiment, the first crystal is a KD * P crystal and the second crystal is a KDP crystal, both of which are oriented such that the c-axis lies in the z-direction. Both crystals have the same thermal expansion coefficients ciz and a Z 2 of 44 * 10 "6 K " 1 in the direction z. The first crystal has a thermal expansion coefficient a x of 19 * 10 -6 K -1 in the direction x and the second crystal in the direction x a 0x2 coefficient of thermal expansion of 25 * 10 "6 K '1. The thermal expansion coefficient a x thus deviates by 24% from the thermal expansion coefficient a> a. Thus, in the direction z, there is an ideal, albeit not entirely ideal, thermal adaptation in the direction x. In another specific embodiment of the first embodiment, the first crystal is a beta-BBO crystal and the second crystal is an alpha-BBO crystal, both oriented so that the c-axis lies in the z-direction. Both crystals have the same thermal expansion coefficients a z or a Z 2 of 36 * 10 -6 K -1 in the direction z, and the same thermal expansion coefficients a x and a> a of 4 * 10 -6 K -1 in the direction x there is an ideal thermal adaptation in both directions x and z.
In einer weiteren speziellen Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels ist der erste Kristall ein Lithiumniobatkristall und der zweite Kristall ebenfalls ein Lithiumniobatkristall, die beide so orientiert sind, dass die c-Achse beider Kristalle parallel orientiert und die a-Achsen beider Kristalle ebenfalls parallel zueinander orientiert sind. Damit ist in beiden Richtung x und z eine ide- ale thermische Anpassung vorhanden. In another specific embodiment of the first embodiment, the first crystal is a lithium niobate crystal and the second crystal is also a lithium niobate crystal, both oriented so that the c-axis of both crystals are oriented in parallel and the a-axes of both crystals are also oriented parallel to one another. Thus, there is an ideal thermal adaptation in both directions x and z.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines zweiten Ausführungsbeispiels in einem xy-Schnitt. Bei dieser Ausführung liegt die erste Verbindungsfläche 9 an einer Seite des ersten Kristalls 3, an welcher keine Elektrode angebracht ist. Das elektrische Feld 18 verläuft hier in Richtung x. Der Strahlweg 22 ist in Richtung z vorgesehen. Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines dritten Ausführungsbeispiels in einem yz-Schnitt. Zusätzlich zum ersten Kristall 3 ist ein vierter Kristall 8 vorhanden. Während das elektrische Feld 18 im ersten Kristall in Richtung x liegt, liegt das elektrische Feld 19 im vierten Kristall in Richtung y. Fig. 3 shows a Pockels cell according to the invention of a second embodiment in an xy-section. In this embodiment, the first connection surface 9 is located on a side of the first crystal 3 to which no electrode is attached. The electric field 18 runs here in the direction x. The beam path 22 is provided in the direction z. 4 shows a Pockels cell according to the invention of a third embodiment in a yz-section. In addition to the first crystal 3, a fourth crystal 8 is present. While the electric field 18 in the first crystal is in the direction x, the electric field 19 in the fourth crystal is in the direction y.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines vierten Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt. Hier wird ein elektrisches Feld 18 in Richtung z erzeugt, welches parallel zum5 shows a Pockels cell according to the invention of a fourth embodiment in a yz section. Here, an electric field 18 is generated in the direction z, which is parallel to
Strahlweg 22 liegt. Die Elektroden 1 1 , 12 sind an den Stirnseiten des ersten Kristalls angeordnet und als Ringelektroden ausgebildet. Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines fünften Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt. Dabei ist zusätzlich zum ersten 3 und zweiten Kristall 4 ein dritter Kristall 6 vorhanden, der an einer zweiten Verbindungsfläche 10 mit dem ersten Kristall verbunden ist. Der zweite Kristall weist eine umlaufende Metallisierung 5 auf, der dritte Kristall eine umlaufende Metallisierung 7. Eine Kraft 17, beispielsweise eine Klemmkraft, hält die Kristalle zwischen einem ersten Kontaktkörper 15 und einem zweiten Kontaktkörper 16 fest. Der zweite Kontaktkörper ist als Grundplatte bzw. Gehäuseboden ausgebildet und mit einem elektrischen Massepotential 21 verbunden. Außerdem ist der zweite Kontaktkörper über eine elektrisch leitende, zweite flexible Schicht 14 und die umlaufende Metallisierung 7 des dritten Kristalls mit der zwei- ten Elektrode 12 elektrisch verbunden. Der erste Kontaktkörper ist über eine elektrisch leitende erste flexible Schicht 13 und die umlaufende Metallisierung 5 mit der ersten Elektrode 1 1 elektrisch verbunden. Daher kann der erste Kontaktkörper zum Anschluss der Spannung U(t) benutzt werden und die Spannung wird gegenüber dem Massepotential angelegt. Die Kontaktkörper bestehen aus Metall und die beiden flexiblen Schichten sorgen dafür, dass keine ther- misch induzierten mechanischen Verspannungen auftreten können. Sie wirken als Dehnungsausgleich in der Schichtebene. Beam path 22 is located. The electrodes 1 1, 12 are arranged on the end faces of the first crystal and formed as ring electrodes. FIG. 6 shows a Pockels cell according to the invention of a fifth exemplary embodiment in a yz section. In this case, in addition to the first 3 and second crystal 4, a third crystal 6 is present, which is connected at a second connection surface 10 with the first crystal. The second crystal has a circumferential metallization 5, the third crystal a circumferential metallization 7. A force 17, for example a clamping force, holds the crystals between a first contact body 15 and a second contact body 16. The second contact body is designed as a base plate or housing bottom and connected to an electrical ground potential 21. In addition, the second contact body is electrically connected to the second electrode 12 via an electrically conductive, second flexible layer 14 and the circumferential metallization 7 of the third crystal. The first contact body is electrically connected to the first electrode 1 1 via an electrically conductive first flexible layer 13 and the circumferential metallization 5. Therefore, the first contact body for connecting the voltage U (t) can be used and the voltage is applied to the ground potential. The contact bodies are made of metal and the two flexible layers ensure that no thermally induced mechanical stresses can occur. They act as strain compensation in the layer plane.
Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines sechsten Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt. Hier ist der erste Kristall 3 mit einem ersten Kontaktkörper 15 verbunden. FIG. 7 shows a Pockels cell according to the invention of a sixth exemplary embodiment in a yz section. Here, the first crystal 3 is connected to a first contact body 15.
Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines siebenten Ausführungsbeispiels in ei- nem yz -Schnitt. Hier ist ebenfalls eine Klemmung mit einer Klemmkraft 17 vorgesehen. Der erste Kristall wird mit einer zweiten flexiblen Schicht 14 auf den zweiten Kontaktkörper 16 aufgelegt. Der zweite Kristall 4 weist eine Ausnehmung 24 auf, in welcher ein elektrisches Verbindungselement 23, beispielsweise eine Feder oder eine Durchkontaktierung, angeordnet ist, wobei das Verbindungselement die erste Elektrode 1 1 elektrisch mit dem ersten Kontaktkörper 15 verbindet. FIG. 8 shows a Pockels cell according to the invention of a seventh exemplary embodiment in a yz section. Here also a clamping with a clamping force 17 is provided. The first crystal is placed on the second contact body 16 with a second flexible layer 14. The second crystal 4 has a recess 24 in which an electrical connection element 23, for example a spring or a through-connection, is arranged, wherein the connection element electrically connects the first electrode 1 1 to the first contact body 15.
Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäße Pockelszelle eines achten Ausführungsbeispiels in einem yz -Schnitt. Hier ist der zweite Kristall 4 mit dem ersten Kontaktkörper 1516 verbunden. 9 shows a Pockels cell according to the invention of an eighth embodiment in a yz cut. Here, the second crystal 4 is connected to the first contact body 1516.
Fig. 10 zeigt eine erfindungsgemäße Laseranordnung. Die Laseranordnung 25 zum Erzeugen einer gepulsten Laserstrahlung umfasst einen Laserresonator 26 und eine Pumplichtquelle 30. Der Laserresonator wird von einem ersten Spiegel 27 und einem zweiten Spiegel 28 begrenzt. Im Resonator ist ein Verstärkermedium 29 angeordnet, das von der Pumpquelle gepumpt wird, um eine Besetzungsinversion zu erreichen. Weiterhin sind im Laserresonator angeordnet eine erfindungsgemäße Pockelszelle 1 , eine Phasenverzögerungsplatte 32 und ein Polarisator 31. Der Resonator weist einen offenen Zustand auf, in welchem keine Laserstrahlung ausgebildet ist bzw. keine Verstärkung eines Laserpulses möglich ist. Außerdem weist der Resonator einen geschlossenen Zustand auf, in welchem Laserstrahlung entstehen und/oder ein Laserpuls im Resonator zwischen beiden Spiegeln hin und her laufen kann und während eines Umlaufs jeweils verstärkt wird. Mittels Umschalten des Hochspannungswertes an den Elektroden der Pockelszelle kann der Resonator zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand umgeschaltet werden. Bei einem regenerativen Verstärker wird durch das Umschalten zwischen dem offenen und dem geschlossenen Resonatorzustand die Ein- und Auskopplung der Pulse bewirkt. Ein Eingangspuls 33 kann im offenen Zustand des Resonators in den Resonator eingeführt werden. Dann wird dieser im geschlossenen Zustand des Resonators verstärkt. Wenn die gewünschte Pulsenergie erreicht ist, wird der Resonator wieder in den offenen Zustand umgeschaltet und der verstärkte Ausgangspuls 34 kann den Resonator verlassen. Fig. 1 1 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Wirkung der Verwendung des zweiten Kristalls. Die Kurve 35 zeigt die Frequenzbereiche, in welchen ein Ringing auftritt für den Fall, dass die Pockelszelle herkömmlich ohne Verwendung eines zweiten Kristalls aufgebaut wird. Dabei wurde ein 4 mm dicker erster Kristall verwendet. Die Kurve 36 zeigt die Frequenzbereiche in welchen ein Ringing auftritt für den Fall, dass die Pockelszelle erfindungsgemäß zusätzlich zum ersten Kristall einen zweiten Kristall umfasst. Dabei wurde ein zweiter Kristall mit einer Dicke von 4 mm auf den ersten Kristall aufgeklebt. Damit kann gezeigt werden, dass es in diesem Fall allein durch die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht wird, die Frequenzbereiche zwischen 410 kHz und 550 kHz sowie zwischen 200 kHz und 330 kHz uneingeschränkt zur Modulation zu verwenden, ohne dass eine Beeinträchtigung durch Ringing zu befürchten wäre. Durch die Ver- wendung eines noch dickeren zweiten Kristalls können die Bereiche oberhalb von 200kHz, in denen Ringing auftritt, ganz beseitigt werden. 10 shows a laser arrangement according to the invention. The laser arrangement 25 for generating a pulsed laser radiation comprises a laser resonator 26 and a pump light source 30. The laser resonator is delimited by a first mirror 27 and a second mirror 28. In the resonator, an amplifier medium 29 is arranged, which is pumped by the pump source, to achieve a cast inversion. Furthermore, a Pockels cell 1, a phase delay plate 32 and a polarizer 31 are arranged in the laser resonator. The resonator has an open state in which no laser radiation is formed or no amplification of a laser pulse is possible. In addition, the resonator has a closed state in which laser radiation is generated and / or a laser pulse in the resonator can run back and forth between the two mirrors and is respectively amplified during one revolution. By switching the high voltage value at the electrodes of the Pockels cell, the resonator can be switched between the open and the closed state. In a regenerative amplifier, the switching between the open and the closed resonator state causes the coupling in and out of the pulses. An input pulse 33 can be introduced into the resonator in the open state of the resonator. Then this is amplified in the closed state of the resonator. When the desired pulse energy is reached, the resonator is switched back to the open state and the amplified output pulse 34 can leave the resonator. Fig. 11 shows by way of example a beneficial effect of the use of the second crystal. The curve 35 shows the frequency ranges in which ringing occurs in the case where the Pockels cell is conventionally built without using a second crystal. In this case, a 4 mm thick first crystal was used. The curve 36 shows the frequency ranges in which a ringing occurs in the event that the Pockels cell according to the invention in addition to the first crystal comprises a second crystal. In this case, a second crystal with a thickness of 4 mm was adhered to the first crystal. It can thus be shown that, in this case, the measure according to the invention alone makes it possible to use the frequency ranges between 410 kHz and 550 kHz as well as between 200 kHz and 330 kHz without restriction for modulation, without any risk of ringing being feared. By using an even thicker second crystal, the areas above 200kHz where ringing occurs can be completely eliminated.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht maßstäblich gezeichnet sind. Bezugszeichen: For completeness, it should be noted that the figures are not drawn to scale. Reference numerals:
1 Pockelszelle  1 Pockels cell
2 Verbundkristall  2 composite crystal
3 Erster Kristall  3 First Crystal
4 Zweiter Kristall 4 second crystal
5 Metallisierung des zweiten Kristalls  5 metallization of the second crystal
6 Dritter Kristall  6 Third Crystal
7 Metallisierung des dritten Kristalls  7 metallization of the third crystal
8 Vierter Kristall  8 Fourth Crystal
9 Erste Verbindungsfläche 9 First interface
10 Zweite Verbindungsfläche  10 second interface
1 1 Erste Elektrode  1 1 First electrode
12 Zweite Elektrode  12 Second electrode
13 Erste flexible Schicht  13 First flexible layer
14 Zweite flexible Schicht 14 Second flexible layer
15 Erster Kontaktkörper  15 First contact body
16 Zweiter Kontaktkörper  16 second contact body
17 Kraft  17 power
18 Elektrisches Feld  18 electric field
19 Elektrisches Feld im vierten Kristall 19 Electric field in the fourth crystal
20 Anschluß für elektrische Spannung  20 connection for electrical voltage
21 Elektrisches Massepotential  21 Electrical ground potential
22 Lichtstrahl, Strahlweg  22 light beam, beam path
23 Elektrisches Verbindungselement  23 Electrical connection element
24 Ausnehmung 24 recess
25 Vorrichtung zum Erzeugen einer gepulsten Laserstrahlung 25 Apparatus for generating a pulsed laser radiation
26 Laserresonator 26 laser resonator
27 Erster Spiegel  27 First mirror
28 Zweiter Spiegel  28 Second mirror
29 Verstärkermedium 29 amplifier medium
30 Pumpquelle  30 pump source
31 Polarisator  31 polarizer
32 Phasenverzögerungsplatte  32 phase delay plate
33 Eingangspuls  33 input pulse
34 Ausgangspuls Frequenzbereiche mit Ringing für Pockelszelle ohne zweiten Kristall Frequenzbereiche mit Ringing für Pockelszelle mit zweitem Kristall 34 output pulse Frequency ranges with ringing for Pockels cell without second crystal Frequency ranges with ringing for Pockels cell with second crystal

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Pockelszelle (1 ), umfassend 1 . Pockels cell (1) comprising
a) einen Verbundkristall (2)  a) a composite crystal (2)
b) eine erste Elektrode (1 1 )  b) a first electrode (1 1)
c) eine zweite Elektrode (12)  c) a second electrode (12)
wobei der Verbundkristall (2) wenigstens einen ersten Kristall (3) und wenigstens einen zweiten Kristall (4) umfasst  wherein the compound crystal (2) comprises at least a first crystal (3) and at least a second crystal (4)
und der erste Kristall (3) einen Pockels-Effekt aufweist  and the first crystal (3) has a Pockels effect
und die erste Elektrode (1 1 ) an einer ersten Seite des ersten Kristalls (3) angeordnet ist und die zweite Elektrode (12) an einer zweiten Seite des ersten Kristalls (3) angeordnet ist  and the first electrode (1 1) is disposed on a first side of the first crystal (3) and the second electrode (12) is disposed on a second side of the first crystal (3)
und wenigstens ein Strahlweg für einen Lichtstrahl (22) vorgesehen ist, der durch den ersten Kristall (3) verläuft  and at least one beam path is provided for a light beam (22) passing through the first crystal (3)
und der zweite Kristall (4) mit dem ersten Kristall (3) an einer ersten Verbindungsfläche (9) verbunden ist,  and the second crystal (4) is connected to the first crystal (3) at a first connection surface (9),
wobei die erste Verbindungsfläche (9) außerhalb des vorgesehenen Strahlwegs (22) angeordnet ist  wherein the first connection surface (9) is arranged outside the intended beam path (22)
und die erste Verbindungsfläche (9) eine Normale y aufweist  and the first connection surface (9) has a normal y
wobei der erste Kristall in einer zu y senkrechten Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ax aufweist und der erste Kristall in einer zu x und zu y senkrechten Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten az aufweist und wherein the first crystal has a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y and the first crystal has a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y and
der zweite Kristall in der Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a aufweist und der zweite Kristall in der Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 aufweist the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a> a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
und der thermische Ausdehnungskoeffizient ax um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a abweicht und der thermische Ausdehnungskoeffizient az um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 abweicht. and the coefficient of thermal expansion a x differs by less than 30% from the coefficient of thermal expansion a> a and the coefficient of thermal expansion a z differs by less than 30% from the thermal expansion coefficient a Z 2.
2. Pockelszelle (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kristall zur Modulation von Licht mit einer Lichtausbreitungsrichtung in der Richtung z vorgesehen ist und dass der thermische Ausdehnungskoeffizient az um weniger als 10% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 abweicht. 2. Pockels cell (1) according to claim 1, characterized in that the first crystal is provided for the modulation of light with a light propagation direction in the direction z and that the thermal expansion coefficient a z deviates by less than 10% from the thermal expansion coefficient a Z 2.
3. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kristall und der zweite Kristall aus den gleichen Gitteratomen aufgebaut sind und die Gitteratome im gleichen stöchiometrischen Verhältnis vorliegen. 3. Pockels cell (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first crystal and the second crystal of the same lattice atoms are constructed and the lattice atoms in the same stoichiometric ratio.
4. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kristall ein nicht inversionssymmetrischer Kristall ist und der zweite Kristall ein inversionssymmetrischer Kristall ist. 4. Pockels cell (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first crystal is a non-inversion symmetric crystal and the second crystal is an inversionssymmetrischer crystal.
5. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kristall aus KD*P besteht und der zweite Kristall aus KDP besteht oder dass der erste Kristall aus beta-BBO besteht und der zweite Kristall aus alpha-BBO besteht. 5. Pockels cell (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first crystal consists of KD * P and the second crystal consists of KDP or that the first crystal consists of beta-BBO and the second crystal consists of alpha-BBO ,
6. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kristall mit dem ersten Kristall stoffschlüssig und/oder mittels eines Fügemittels verbunden ist. 6. Pockels cell (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the second crystal is connected to the first crystal cohesively and / or by means of a joining means.
7. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Verbindungsfläche auf der ersten Elektrode oder auf der zweiten Elektrode befindet. 7. Pockels cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first connection surface is located on the first electrode or on the second electrode.
8. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kristall eine Metallisierung (5) aufweist, die sich über die erste Verbindungsfläche und wenigstens eine weitere Fläche des zweiten Kristalls erstreckt 8. Pockels cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second crystal has a metallization (5) which extends over the first connection surface and at least one further surface of the second crystal
9. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kristall kraftschlüssig (17) und/oder über eine erste flexible Schicht (13) mit einem ersten Kontaktkörper (15) verbunden ist. 9. Pockels cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first crystal is non-positively connected (17) and / or via a first flexible layer (13) with a first contact body (15).
10. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kristall kraftschlüssig (17) und/oder über eine erste flexible Schicht (13) mit einem ersten Kontaktkörper verbunden ist. 10. Pockels cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second crystal is non-positively connected (17) and / or via a first flexible layer (13) connected to a first contact body.
1 1 . Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kristall mit einem dritten Kristall (6) an einer zweiten Verbindungsfläche (10) verbunden ist, 1 1. Pockels cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first crystal with a third crystal (6) at a second connection surface (10) is connected,
12. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kristall kraftschlüssig und/oder über eine zweite flexible Schicht (14) mit einem zweiten Kontaktkörper (16) verbunden ist. 12. Pockels cell (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the third crystal is non-positively and / or via a second flexible layer (14) connected to a second contact body (16).
13. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktkörper (15) oder der zweite Kontaktkörper (16) ein elektrisches Massepotential (21 ) aufweist. 13. Pockels cell (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first contact body (15) or the second contact body (16) has an electrical ground potential (21).
14. Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste flexible Schicht (13) und/oder die zweite flexible Schicht (14) elektrisch leitfähig ausgebildet sind. 14. Pockels cell (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first flexible layer (13) and / or the second flexible layer (14) are formed electrically conductive.
15. Vorrichtung zum Erzeugen einer gepulsten Laserstrahlung, umfassend eine Pockelszelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, einen Laserresonator (26), ein im Laserresonator angeordnetes optisches Verstärkermedium (29), eine Pumpquelle (30), wobei der Lichtstrahl, für welchen der Strahlweg (22) vorgesehen ist, ein Laserstrahl ist. 15. An apparatus for generating a pulsed laser radiation, comprising a Pockels cell (1) according to one of the preceding claims, a laser resonator (26), an arranged in the laser resonator optical amplifier medium (29), a pump source (30), wherein the light beam, for which the Beam path (22) is provided, a laser beam is.
16. Verwendung eines zweiten Kristalls (4), welcher eine c-Achse aufweist, zur Veränderung der akustischen Resonanzfrequenzen eines ersten elektrooptischen-Kristalls (3), welcher eine c-Achse aufweist, wobei 16. Use of a second crystal (4), which has a c-axis, for changing the acoustic resonance frequencies of a first electro-optical crystal (3), which has a c-axis, wherein
der erste Kristall (3) und der zweite Kristall (4) eine identische chemische Zusammensetzung aufweisen oder sich die chemische Zusammensetzung des zweiten Kristalls von der des ersten lediglich durch Isotope unterscheidet,  the first crystal (3) and the second crystal (4) have an identical chemical composition or the chemical composition of the second crystal differs from that of the first only by isotopes,
und  and
der erste und der zweite Kristall eine identische Kristallstruktur aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Phasen desselben Materials bestehen,  the first and the second crystal have an identical crystal structure and / or consist of different phases of the same material,
und  and
der zweite Kristall mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche (9) derart verbunden ist, dass die c-Achse des zweiten Kristalls parallel zur c Achse des ersten Kristalls ist, wobei der erste Kristall mit einem elektrischen Feld (18) beaufschlagt werden kann und wenigstens ein Strahlweg (22) für einen Lichtstrahl vorgesehen ist, der durch den ersten Kristall (3) verläuft. the second crystal is connected to the first crystal at a first connection surface (9) such that the c-axis of the second crystal is parallel to the c axis of the first crystal, and the first crystal can be supplied with an electric field (18); at least one beam path (22) is provided for a light beam passing through the first crystal (3).
17. Verfahren zur Herstellung einer Pockelszelle (1 ) umfassend 17. A method for producing a Pockels cell (1) comprising
a) Bereitstellen eines ersten Kristalls (3), wobei der erste Kristall einen Pockels-Effekt zeigt, und wenigstens ein Strahlweg (22) für einen Lichtstrahl vorgesehen ist, der durch den ersten Kristall (3) verläuft  a) providing a first crystal (3), wherein the first crystal shows a Pockels effect, and at least one beam path (22) is provided for a light beam passing through the first crystal (3)
b) Anbringen einer ersten Elektrode (1 1 ) und einer zweiten Elektrode (12) an dem ersten Kristall,  b) attaching a first electrode (1 1) and a second electrode (12) to the first crystal,
c) Bereitstellen eines zweiten Kristalls (4),  c) providing a second crystal (4),
d) Verbinden des zweiten Kristalls mit dem ersten Kristall an einer ersten Verbindungsfläche (9),  d) connecting the second crystal to the first crystal at a first connection surface (9),
wobei die erste Verbindungsfläche (9) außerhalb des vorgesehenen Strahlwegs (22) angeordnet ist  wherein the first connection surface (9) is arranged outside the intended beam path (22)
wobei die erste Verbindungsfläche (9) eine Normale y aufweist  wherein the first connection surface (9) has a normal y
und der erste Kristall (3) in einer zu y senkrechten Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ax aufweist und der erste Kristall in einer zu x und zu y senkrechten Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten az aufweist und and the first crystal (3) has a coefficient of thermal expansion a x in a direction perpendicular to y, and the first crystal has a thermal expansion coefficient a z in a direction z perpendicular to x and y, and
der zweite Kristall in der Richtung x einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a aufweist und der zweite Kristall in der Richtung z einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 aufweist the second crystal in the direction x has a thermal expansion coefficient a> a and the second crystal has a thermal expansion coefficient a Z 2 in the direction z
und der thermische Ausdehnungskoeffizient ax um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten a>a abweicht und der thermische Ausdehnungskoeffizient az um weniger als 30% vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten aZ2 abweicht. and the coefficient of thermal expansion a x differs by less than 30% from the coefficient of thermal expansion a> a and the coefficient of thermal expansion a z differs by less than 30% from the thermal expansion coefficient a Z 2.
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