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Leysop UPC068|UPC088 超快 KD*P 普克尔盒
Compact KD*P Pockels cells
——具有皮秒级响应时间的 KD*P 普克尔盒，适用于脉冲切片与脉冲选取。
对于大多数常规应用，如调Q和激光束调制，标准的 EM500 和 EM500M 系列纵向普克尔盒已完全足够。 配合适当的电驱动波形，这些器件可轻松实现 500ps 及以上的上升时间。实际上，在大多数系统中，电脉冲发生器驱动器件负载电容时的上升时间是主导因素，因此典型上升时间通常在 3 至 5ns 量级。
然而，某些应用需要尽可能短的上升时间，这正是我们 UPC 设计的优势所在。对于脉冲选取（即从高重复频率脉冲串中选取一个或多个相邻脉冲，尤其是从锁模激光器中），上升时间要求通常基于产生数纳秒持续时间的时间门，因此约纳秒级的上升和下降时间即可满足。然而，随着锁模光源通常提供大于 100MHz 重复频率的脉冲串，更短的时间窗口正变得越来越普遍。
对于脉冲切片应用，要求则更为严苛。不仅通常需要极短（亚纳秒）的脉冲，而且所产生的光脉冲的时间形状必须非常干净，无过冲或波形振铃。这就要求普克尔盒在宽频率范围内与电驱动源阻抗实现良好的电气匹配。此时，普克尔盒的电容变得不那么重要，因为整个电气系统必须采用传输线技术。
那么，UPC 与其他普克尔盒有何不同？首先，如上所述，该器件的电气参数匹配至 50Ω 阻抗，这正是大多数超快上升时间驱动器所期望的。这确保了波形不会因电气失配而产生畸变，并且由于电缆反射可能在短暂延迟后重新开启器件，这种效应被最小化。大多数使用 50Ω 射频型连接器作为电气接口的普克尔盒，实际上只是出于便利性（以及通常的安全性）而采用这类连接器。例如，我们的 EM500 系列普克尔盒使用 HV BNC 连接器，其额定值超过 10kV，适用于连续工作。然而，内部连接引入了稍大的串联电感，无法真正匹配至 50Ω。这并不是说在常规调Q工作中，响应会受到电气接口的任何不利影响，而只是说当用于超快开关应用时，可能会在亚纳秒时间尺度上分辨出内部反射。
我们的 UPC 所采用的解决方案是使用特殊形状的电极和匹配的内径，以在将小型输入电气连接扩大至 KD*P 晶体的环形电极时，维持阻抗不变。通过这种方法，可为驱动电路提供干净的电气接口，并最大限度减少内部反射。
然而，仅仅确保电脉冲快速进入（和离开）器件是不够的。KD*P 的介电常数非常高（约 50），因此电波前在光学孔径上的传播实际上相对“缓慢”。因此，快速开关与大孔径之间存在直接矛盾，在大孔径器件中无法实现超快开关。UPC 仍提供了约 5mm 的中等孔径（采用 6mm 直径晶体），这与上升时间之间取得了良好的平衡，据我们的一位客户在实际应用中测量，上升时间小于 150ps。
由于采用 KD*P 制成，该普克尔盒在 0.3–1.2µm 波长范围内具有出色的透光性，因此可用于从紫外到近红外的几乎所有重要激光器。尤其重要的是以 800nm 为中心的区域，适用于钛宝石激光器。显然，随着波长增加，开关所需电压线性增加，因此驱动器功率需求随波长的平方增加。高压驱动器的成本实际上也以非常相似的速率增长，因此降低驱动电压的技术对于降低系统成本至关重要。一种常用技术是让激光束两次通过普克尔盒，这样只需四分之一波开关电压而非半波。对于超短脉冲产生，该技术有明显局限，但可能仍适用于脉冲选取。一种更通用的方法采用双 KD*P 晶体光学串联、电学并联的普克尔盒，使每个晶体仅需工作至四分之一波电位（在 1064nm 下约为 3.6kV）。考虑到产生快速上升时间电驱动波形的难度，最小化电压要求尤为有益，因此 UPC 提供单晶体和双晶体两种版本。
关于 UPC 等普克尔盒的用途和应用，请参阅上述应用说明，然后致电我们讨论您的需求。
应用
脉冲切片可能是 UPC 型普克尔盒最显著的应用领域。在许多情况下，人们希望从一台激光器出发，获得低噪声、窄光谱的脉冲。由于调Q振荡器的配置方式，这类脉冲的持续时间通常为纳秒量级。将 UPC 置于交叉偏振器之间，可以轻松将光脉冲长度缩短至几百皮秒，同时保持脉冲的峰值功率。随后经放大，所得脉冲的持续时间将难以通过调Q或腔倒空等其他方式实现，但远比锁模激光器产生的脉冲要长。
UPC 的另一个重要应用是从超高频锁模光源中进行脉冲选取。例如，我们已成功演示了从 1.5GHz 激光振荡器中选取单个脉冲或多达 210 个连续脉冲组，用于测试电子束粒子加速器中光阴极产生电子脉冲的性能。由于光脉冲间隔仅约 667ps，普克尔盒必须产生极短的光学选通门，而其约 200ps 的响应速度使这一任务变得轻而易举。
UPC 已被证明极具帮助的另一应用领域是，在预放大飞秒脉冲串注入多程放大器进行太瓦（TW）和拍瓦（PW）量级极端放大之前，去除其中的预脉冲和放大自发辐射（ASE）伪影。通常，该普克尔盒置于第一级或第二级放大器（通常为再生放大器）之后，此时可获得焦耳量级的脉冲，但这些脉冲在主光脉冲前后 1 至 3ns 内往往伴有杂散信号以及噪声基底。如果不加去除，这些伪影将在放大器的非线性增益过程中被优先放大，除了消耗泵浦能量外，它们还可能达到较高能量，在主脉冲到达之前对靶材产生不必要的加热，从而降低高能实验的质量。对于您可能想到的任何应用，请致电我们讨论您的需求——只要可行，我们就能做到！
