首頁  技術文章  脈衝選擇器原理簡述

脈衝選擇器原理簡述

發布時間:2020-09-07 08:29:30 瀏覽量:6184

正文


脈衝(chong) 選擇器也稱Q開關(guan) ,屬於(yu) 光調製一類;常用於(yu) 光脈衝(chong) 能量放大、cavity-dumped laser、再生放大、材料加熱、五維信息存

儲(chu) 、時域熱反射測量、調頻、光通信等領域;


脈衝(chong) 選擇器如以下幾部分組成脈衝(chong) 激光器、分光棱鏡、格蘭(lan) 棱鏡、電光調製器(普克爾盒)、調製器驅動等;


 

如上圖所示,脈衝(chong) 激光經過棱鏡分為(wei) 兩(liang) 束,經過格蘭(lan) 棱鏡後,以一定的偏振態入射EOM後,由於(yu) 電致晶體(ti) 產(chan) 生電光效應,使出射光發

偏轉,以合適偏振態透過棱鏡;另外一束光在探測器上產(chan) 生電信號,電信經過調製器驅動處理、放大後,給EOM提供驅動提供參考

信號,驅動根據參考信號輸出高壓脈衝(chong) 信號,在調製器上產(chan) 生電光效應;


給晶體(ti) 施加電壓,電場導致晶體(ti) 中分子發生取向,呈現各向異性,產(chan) 生雙折射,使尋常光與(yu) 非尋常光折射率呈現差異,最終表現光束偏

轉。折射率變化與(yu) 電壓呈線性關(guan) 係的稱為(wei) 普克爾效應;而常用的非線性晶體(ti) KTP被用來做普克爾盒;


目前,普克爾盒常用晶體(ti) 的半波電壓基本在1000V~1800V之間,但是比較通用的驅動芯片MOSFET耐壓值大多小於(yu) 1000V,而

MOSFET由於(yu) 自身工藝導致開關(guan) 頻率又做不快,通常在幾百KHz,而cmos晶體(ti) 管的工作頻率可以達到幾十MHz,但是常見管子的耐

壓值又比較低,隻有700V左右;


一款優(you) 秀的脈衝(chong) 選擇係統對於(yu) 晶體(ti) 來說,需要考慮半波電壓、工作頻率、透過率等,但是目前最大局限還是半波電壓稍高,給驅動設計

帶來很高的要求;對於(yu) 另一個(ge) 核心部件,驅動需要接受外部幾十MHz的驅動信號,同時需要輸出幾千伏的驅動信號,問題是最大能輸

出多大頻率。


在脈衝(chong) 選擇實驗中,我們(men) 實測驅動輸出最大電壓可以達到2Kv,並且在1.7Kv可以達到3MHz的電信號;本次實驗中使用KTP晶體(ti) 的普克

爾盒,半波電壓1400V@1064nm,1064nm的飛秒激光器重頻80Mhz,脈衝(chong) 序列如下所示


 

脈衝(chong) 激光序列

外部調製信號重頻100KHz時,脈寬分別為(wei) 300ns、30ns、15ns,可以正確選出脈衝(chong) ,如下圖所示


 

調製信號頻率100KHz如下所示

 

在測試其他頻率時,最大測試調製頻率可達4MHz,皆可以正常選出脈衝(chong) ;