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普克尔斯盒是怎样的一种电光器件?
作者:admin  日期:2022-04-02 11:10 来源:未知 浏览:

  普克尔斯盒包含一块电光晶体(上面放置电极),光在晶体中传播。晶体中的相位延迟可以通过施加可变电压进行调制。因此,普克尔斯盒可以看做一个电压控制的波片。普克尔斯盒是电光调制器的基本元件,可用于Q开关激光器。

  纵向设计的器件中,电场与穿过电极的光束方向相同。由于需要的驱动电压与孔径无关,因此很容易实现很大的孔径。电极可以是金属环(图1,左图)或者在端面具有金属接触的透明层(右图)。 图1:在纵向电场作用下的普克尔斯盒。电极可以端面(左图)或者外表面(右图)的环。

  横向设计的器件中,电场与光束方向垂直。施加的电场通过晶体两侧的电极。对于小孔径的情况,器件具有较低的开关电压。 图2:具有横向电场的普克尔斯盒。左侧为体调制器,右侧为波导调制器。

  常用于普克尔斯盒的非线性晶体材料为钾磷酸二氘(KD*P = DKDP),钾钛磷(KTP),偏硼酸(BBO)(后者用于平均功率较高或者开关频率很高时),铌酸锂(LiNbO3),钛酸锂(LiTaO3)和磷酸二氢铵(NH4H2PO4, ADP)。

  半波电压普克尔斯盒一个重要的性质是其半波电压Vπ。它是指产生π相位变化所需的电压。在振幅调制器中,施加的电压需要在这一值范围内变化从而工作点能够从ZUI小透射率到ZUI大透射率。 采用横向电场的普克尔斯盒的半波电压与晶体材料,电极间距和施加电场区域的长度有关。开口孔径越大,需要的电极间距越大,需要的电压也越大。施加纵向电场的普克尔斯盒中,晶体长度不太相关,因为给定电压情况下,长度短会提高电场强度。不用增加半波电压的情况下也可以得到更大的孔径。通常的普克尔斯盒的半波电压为几百甚至几千伏,高电压放大器需要的调制深度也很大。对于很高非线性的晶体材料(例如LiNbO3)和电极间距很小的集成光学调制器来说,需要相对较小的半波电压,但是这种器件具有有限的功率处理能力。

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