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普克爾斯盒是怎樣的一種電光器件？
來源： 閱讀：535 發(fā)布時間：2022-04-07 10:14:10
普克爾斯盒是怎樣的一種電光器件？

普克爾斯盒是一種電光器件，用來制作調(diào)制器。

普克爾斯盒包含一塊電光晶體（上面放置電極），光在晶體中傳播。晶體中的相位延遲可以通過施加可變電壓進行調(diào)制。因此，普克爾斯盒可以看做一個電壓控制的波片。普克爾斯盒是電光調(diào)制器的基本元件，可用于Q開關(guān)激光器。

幾何結(jié)構(gòu)和材料

考慮施加電場的方向，普克爾斯盒具有兩種不同的幾何結(jié)構(gòu)：

1.縱向設(shè)計的器件中，電場與穿過電極的光束方向相同。由于需要的驅(qū)動電壓與孔徑無關(guān)，因此很容易實現(xiàn)很大的孔徑。電極可以是金屬環(huán)（圖1，左圖）或者在端面具有金屬接觸的透明層（右圖）。

圖1：在縱向電場作用下的普克爾斯盒。電極可以端面（左圖）或者外表面（右圖）的環(huán)。

2.橫向設(shè)計的器件中，電場與光束方向垂直。施加的電場通過晶體兩側(cè)的電極。對于小孔徑的情況，器件具有較低的開關(guān)電壓。

圖2：具有橫向電場的普克爾斯盒。左側(cè)為體調(diào)制器，右側(cè)為波導(dǎo)調(diào)制器。

常用于普克爾斯盒的非線性晶體材料為鉀磷酸二氘（KD*P = DKDP），鉀鈦磷（KTP），偏硼酸（BBO）（后者用于平均功率較高或者開關(guān)頻率很高時），鈮酸鋰（LiNbO3），鈦酸鋰（LiTaO3）和磷酸二氫銨（NH4H2PO4, ADP）。

半波電壓

普克爾斯盒一個重要的性質(zhì)是其半波電壓Vπ。它是指產(chǎn)生π相位變化所需的電壓。在振幅調(diào)制器中，施加的電壓需要在這一值范圍內(nèi)變化從而工作點能夠從ZUI小透射率到ZUI大透射率。

采用橫向電場的普克爾斯盒的半波電壓與晶體材料，電極間距和施加電場區(qū)域的長度有關(guān)。開口孔徑越大，需要的電極間距越大，需要的電壓也越大。

施加縱向電場的普克爾斯盒中，晶體長度不太相關(guān)，因為給定電壓情況下，長度短會提高電場強度。不用增加半波電壓的情況下也可以得到更大的孔徑。

通常的普克爾斯盒的半波電壓為幾百甚至幾千伏，高電壓放大器需要的調(diào)制深度也很大。對于很高非線性的晶體材料（例如LiNbO3）和電極間距很小的集成光學(xué)調(diào)制器來說，需要相對較小的半波電壓，但是這種器件具有有限的功率處理能力。

 

圖3：采用KDP的普克爾斯盒，可用作固態(tài)激光器中的Q開關(guān)。

 

（來源：網(wǎng)站，版權(quán)歸原作者）