Pag-unlad ng Pananaliksik ng Electro-Optic Q-Switched Crystals - Bahagi 1: Panimula

Pag-unlad ng Pananaliksik ng Electro-Optic Q-Switched Crystals - Bahagi 1: Panimula

Ang mga high peak power laser ay may mahahalagang aplikasyon sa siyentipikong pananaliksik at mga larangan ng industriya ng militar tulad ng pagpoproseso ng laser at pagsukat ng photoelectric. Ang unang laser sa mundo ay isinilang noong 1960's. Noong 1962, ginamit ni McClung ang nitrobenzene Kerr cell upang makamit ang pag-iimbak ng enerhiya at mabilis na pagpapalabas, kaya upang makakuha ng pulsed laser na may mataas na peak power. Ang paglitaw ng teknolohiyang Q-switching ay isang mahalagang tagumpay sa kasaysayan ng high peak power laser development. Sa pamamaraang ito, ang tuluy-tuloy o malawak na pulse laser energy ay na-compress sa mga pulso na may lubhang makitid na lapad ng oras. Ang laser peak power ay nadagdagan ng ilang mga order ng magnitude. Ang teknolohiyang electro-optic Q-switching ay may mga pakinabang ng maikling oras ng paglipat, matatag na output ng pulso, mahusay na pag-synchronize, at mababang pagkawala ng lukab. Ang peak power ng output laser ay madaling maabot ang daan-daang megawatts.

Ang Electro-optic Q-switching ay isang mahalagang teknolohiya para sa pagkuha ng makitid na lapad ng pulso at mga high peak power laser. Ang prinsipyo nito ay ang paggamit ng electro-optic na epekto ng mga kristal upang makamit ang mga biglaang pagbabago sa pagkawala ng enerhiya ng laser resonator, sa gayo'y kinokontrol ang imbakan at mabilis na paglabas ng enerhiya sa lukab o ang daluyan ng laser. Ang electro-optical effect ng kristal ay tumutukoy sa pisikal na kababalaghan kung saan nagbabago ang refractive index ng liwanag sa kristal sa tindi ng inilapat na electric field ng kristal. Ang phenomenon kung saan nagbabago ang refractive index at ang intensity ng inilapat na electric field ay may linear na relasyon ay tinatawag na linear electro-optics, o Pockels Effect. Ang kababalaghan na ang pagbabago ng refractive index at ang parisukat ng inilapat na lakas ng electric field ay may linear na relasyon ay tinatawag na pangalawang electro-optic effect o Kerr Effect.

Sa ilalim ng normal na mga pangyayari, ang linear na electro-optic na epekto ng kristal ay mas makabuluhan kaysa sa pangalawang electro-optic na epekto. Ang linear electro-optic effect ay malawakang ginagamit sa electro-optic Q-switching technology. Ito ay umiiral sa lahat ng 20 mga kristal na may mga pangkat na hindi centrosymmetric point. Ngunit bilang perpektong electro-optic na materyal, ang mga kristal na ito ay hindi lamang kinakailangan na magkaroon ng isang mas malinaw na electro-optic na epekto, kundi pati na rin ang naaangkop na hanay ng liwanag na paghahatid, mataas na limitasyon ng pinsala sa laser, at katatagan ng mga katangian ng physicochemical, mahusay na mga katangian ng temperatura, kadalian ng pagproseso, at kung ang solong kristal na may malaking sukat at mataas na kalidad ay maaaring makuha. Sa pangkalahatan, ang praktikal na electro-optic Q-switching crystals ay kailangang masuri mula sa mga sumusunod na aspeto: (1) epektibong electro-optic coefficient; (2) limitasyon ng pinsala sa laser; (3) light transmission range; (4) electrical resistivity; (5) dielectric constant; (6) mga katangiang pisikal at kemikal; (7) machinability. Sa pagbuo ng aplikasyon at teknolohikal na pagsulong ng maikling pulso, mataas na dalas ng pag-uulit, at mataas na kapangyarihan ng mga sistema ng laser, ang mga kinakailangan sa pagganap ng mga Q-switching crystal ay patuloy na tumataas.

Sa unang bahagi ng pag-unlad ng teknolohiyang electro-optic Q-switching, ang tanging praktikal na ginagamit na mga kristal ay lithium niobate (LN) at potassium di-deuterium phosphate (DKDP). Ang kristal ng LN ay may mababang limitasyon ng pinsala sa laser at pangunahing ginagamit sa mga laser na mababa o katamtamang kapangyarihan. Kasabay nito, dahil sa paatras na teknolohiya ng paghahanda ng kristal, ang optical na kalidad ng LN crystal ay hindi matatag sa loob ng mahabang panahon, na nililimitahan din ang malawak na aplikasyon nito sa mga laser. Ang DKDP crystal ay deuterated phosphoric acid potassium dihydrogen (KDP) crystal. Ito ay medyo mataas ang damage threshold at malawakang ginagamit sa electro-optic Q-switching laser system. Gayunpaman, ang kristal ng DKDP ay madaling kapitan ng deliquescent at may mahabang panahon ng paglago, na naglilimita sa paggamit nito sa isang tiyak na lawak. Ang rubidium titanyl oxyphosphate (RTP) crystal, barium metaborate (β-BBO) crystal, lanthanum gallium silicate (LGS) crystal, lithium tantalate (LT) crystal at potassium titanyl phosphate (KTP) crystal ay ginagamit din sa electro-optic Q-switching laser mga sistema.

WISOPTIC-DKDP POCKELS CELL

 Mataas na kalidad ng DKDP Pockels cell na ginawa ng WISOPTIC (@1064nm, 694nm)

 

 


Oras ng post: Set-23-2021