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高重频电光调Q晶体

2012-12-03

传统的电光晶体有KDP、LiNbO3等晶体,但是由于这些晶体不适合高重频工作,限制了电光调Q的进一步发展。近年来,随着新型电光晶体的出现, 电光调Q 开关的工作重复频率得到了显著的提高,新型的电光晶体有RTP、BBO、LGS等。

1.    RTP晶体

RTP晶体成份为RbTiOPO4,全称磷酸钛氧铷,简称RTP。RTP晶体属于正双轴晶体,具有良好的电光性能,广泛用于非线性频率变换、光参量振荡、高重频电光调Q等方面。

优点:电光系数大(约为23.6pm/v);损伤阈值较高(约为1.8 GW/cm2);无压电环现象,适于产生高重复率脉冲。

不足:由于RTP晶体为双轴晶体,存在自然双折射,所以要实现可靠的RTP电光开关,必须补偿由于自然双折射产生的相位差。补偿自然双折射的方法主要有温度补偿和双晶体补偿技术。温度补偿的方法对温度控制精度要求过高,不适合工程应用。双晶体补偿技术可以忽略温度对自然双折射的影响,因此可靠性高,但是对加工精度要求很高。

2.    BBO晶体

BBO晶体成份为β-BaB2O4,全称偏硼酸钡,简称BBO。BBO晶体属于单轴晶体,属于三方晶系。

优点:吸收损耗低;具有极高的抗光损伤阈值(5 GW/cm2);压电效应相对较小,当工作重复率达到6kHz的时候,仍然观察不到压电环现象;另外,由于晶体在高温下生长,因此不易潮解,并且具有良好的机械性能。BBO晶体主要用于高平均功率、高重复频率的全固态激光器及再生放大系统作为电光开关。

不足:有效电光系数低(约为2.2-2.7 pm/v),需要很高驱动电压才能正常工作,重频的进一步提高往往受驱动电源的限制。

3.    LGS晶体

LGS晶体成份为La3Ga5SiO14,全称硅酸镓镧,简称LGS。LGS晶体属于各项异性单轴晶体,是山东大学生长的一种性能优良的新型电光晶体。

优点:不潮解,可以暴露在空气中;透过波段范围大,透射率高,在200nm~3200nm时,最高透过率都在82%以上,最大可达到98%。

不足:LGS晶体存在较大的旋光效应,旋光效应是指单色平面偏振光沿光轴方向通过晶体后,其偏振面会发生转动,转动的角度与晶体通过方向的长度成正比。从制作电光Q 开关考虑,晶体旋光性的存在会使入射光的偏振面旋转,使电光Q 开关的设计复杂化。国内利用LGS作为电光晶体的研究尚为少数,目前较为成功的有山东大学和上海光机所等单位。



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