背景
对于大多数常规应用（如Q开关和激光束调制），标准EM500和EM500M系列纵向普克尔盒完全能够满足需求。配合合适的电驱动波形，这些器件可轻松实现500皮秒及以上的上升时间。实际上，在大多数系统中，电脉冲发生器对普克尔盒负载电容的充电时间是主要限制因素，因此典型上升时间通常在3至5纳秒量级。
然而某些应用需要极快的上升时间，这正是我们UPC系列的设计优势所在。对于脉冲挑选（即从高重复频率脉冲序列中选出一个或多个相邻脉冲，尤其是锁模激光脉冲），上升时间要求通常基于生成数纳秒宽度的时域闸门，因此纳秒量级的上升/下降时间已足够。但随着锁模激光源的重复频率普遍超过100MHz，更短的时间窗口需求正日益增长。
在脉冲切片应用中，要求则更为严苛。不仅需要生成亚纳秒级的超短脉冲，还必须确保输出光脉冲的时间波形非常纯净，无过冲或振铃效应。这要求普克尔盒在宽频范围内与电驱动源的阻抗实现良好匹配。此时普克尔盒的电容参数反而次要，因为整个电系统必须采用传输线技术进行设计。
UPC的独特之处何在？首先，其电气参数严格匹配50Ω阻抗——这是大多数超快上升时间驱动器的标准特性。这种设计能有效避免波形畸变，并最大限度减少电缆反射导致的延时重触发问题。市面上多数采用50Ω射频接口的普克尔盒，其实仅是为了连接便利性（及安全性）考虑。例如我们的EM500系列采用耐压超过10kV的HV-BNC接口，但其内部连接存在微量串联电感，无法实现真正的50Ω匹配。需说明的是，这并不影响常规Q开关应用的性能，仅在超快开关应用中可能引发亚纳秒级的内部反射。
UPC的解决方案是采用特殊构型电极，并通过匹配腔体内径，使小尺寸电连接端到KD*P晶体环形电极的过渡段保持阻抗连续性。这种设计为驱动电路提供了洁净的电气接口，将内部反射降至最低。
但仅确保电脉冲快速进出还不够。KD*P的介电常数极高（约50），导致电波前在光学孔径内的传播速度相对”缓慢”。因此大孔径与超快开关存在本质矛盾——大孔径普克尔盒无法实现超快开关。UPC通过采用6mm直径晶体，在保持约5mm适中孔径的同时，实测上升时间<150ps（客户实际应用数据），实现了性能平衡。
基于KD*P晶体的UPC在0.3-1.2µm波长范围内具有优异透光性，适用于从紫外到近红外的几乎所有主流激光器，尤其针对800nm为中心的钛宝石激光应用。需注意，开关电压随波长线性增加，驱动功率需求则与波长平方成正比。由于高压驱动器成本几乎同比例增长，降低驱动电压对控制系统成本至关重要。常见方案是让激光束两次通过普克尔盒，此时仅需1/4波电压而非1/2波。虽然该技术对超短脉冲生成有限制，但仍适用于脉冲挑选。更通用的方案是采用双KD*P晶体光学串联、电气并联的结构，使每个晶体仅需3.6kV（1064nm波长下）的1/4波电压。考虑到快上升沿驱动波形生成的难度，降低电压需求尤为重要，因此UPC提供单晶和双晶两种版本。
关于UPC型普克尔盒的具体应用，请参阅上文《应用指南》并致电咨询。
应用领域
脉冲切片是UPC最典型的应用场景。许多情况下，用户需要利用低噪声、窄线宽的激光脉冲作为起点——这类脉冲因Q开关振荡器结构限制往往长达数纳秒。将UPC置于交叉偏振器之间，可轻松将光脉冲宽度压缩至数百皮秒，同时保持峰值功率。经后续放大后，产生的脉冲持续时间既难以通过Q开关或腔倒空等其他技术实现，又比锁模激光产生的脉冲长得多。
UPC另一优势应用是从超高频锁模源中进行脉冲挑选。我们已成功演示从1.5GHz激光振荡器中选取单个脉冲或最多210个连续脉冲组，用于测试电子束粒子加速器的光阴极电子脉冲生成。由于光脉冲间隔仅约667ps，普克尔盒需生成极短的光学闸门——其约200ps的响应时间使之游刃有余。
UPC在去除预放大飞秒激光脉冲链中的前脉冲和放自发辐射(ASE)方面同样表现出色，这对注入多程放大器进行TW/PW级极端放大前的预处理至关重要。通常将普克尔盒置于第一或第二级放大器（一般为再生放大器）后，此处虽可获得焦耳级脉冲，但主光脉冲前后1-3ns范围内常存在杂散信号及噪声基底。若不处理，这些伪信号将在放大器非线性增益过程中被优先放大，不仅消耗泵浦能量，还会在主脉冲到达前对靶材造成预热，影响高能实验质量。
