普克爾盒的高頻調(diào)制原理及調(diào)節(jié)技巧
原理介紹:
在電光調(diào)制中(EOM),由普克爾效應(yīng)制作的普克爾盒(Pockels cells)是常用的電光調(diào)制(EOM)常用器件。
普克爾效應(yīng),又叫普克爾斯效應(yīng),波克爾斯效應(yīng),泡克耳斯效應(yīng),泡克爾斯效應(yīng),指的是特定晶體折射率與外加電場強度成一定比例關(guān)系的光電現(xiàn)象。
通過對外加電場的控制,從而改變一定方向的折射率,使得電光調(diào)制器普克爾盒可以作為一個可變半波片工作,從而實現(xiàn)偏振態(tài)改變。當(dāng)該電光調(diào)制器普克爾盒置于兩片垂直偏振片之間時,就可以實現(xiàn)光強調(diào)制。
普克爾盒調(diào)節(jié)技巧:
(1)發(fā)散光束在雙折射晶體中的傳播
基于雙折射晶體的各向異性特點,發(fā)散光束在其中傳播時所經(jīng)歷的相位變化具有角對稱的特性,若在其后放置一個偏振片,在多角度上會形成干涉條紋。此過程中,尤需注意兩個特殊方向,晶體的o軸和e軸,這兩個方向上傳播的光束偏振不發(fā)生改變,最終光斑的分布為典型的Isogyre形狀。普克爾調(diào)節(jié)的核心技巧就是產(chǎn)生一個發(fā)散光束,然后以透過光斑的的相對位置或者對稱性分布為參考,以此衡量是否調(diào)節(jié)得當(dāng)。
圖1 兩種典型的Isogyre形狀
無正交偏振片的分布(左) 正交偏振片后方分布(右)
(2)調(diào)Q激光器中的普克爾盒調(diào)節(jié)
如圖所示,在安裝或者優(yōu)化調(diào)Q激光器中普克爾盒的時候:首先保證光束盡量通過普克爾盒的中心,避免切光。
其次,使用一臺He-Ne激光器或LD光源通過一張鏡頭紙得到一個發(fā)散的光束。
在普克爾盒后方放置一個和腔內(nèi)偏振片正交的選偏器件。將一張卡片置于普克爾盒的后方,若不通過正交偏振片直接觀測,圖1中左圖亦可作為判斷依據(jù)。調(diào)節(jié)普克爾盒的兩個旋鈕(Pitch和Yaw)使其直接透過光在十字叉線的正中心。如果在正交偏振片的后方觀測,則圖1中的右圖作為判斷依據(jù),同樣的,調(diào)節(jié)Pitch和Yaw旋鈕,使得正交的整個圖樣盡量對稱,十字叉線呈對稱分布。
調(diào)節(jié)完成普克爾的姿態(tài)后,切記將外加的激光光源移除或遮擋,然后取出外加的鏡頭紙和偏振片。
激光器運行以后,可進一步調(diào)節(jié)普克爾盒的姿態(tài),以保證調(diào)Q電壓零施加狀態(tài)下,腔內(nèi)無激光產(chǎn)生。
可通過調(diào)節(jié)普克爾盒的電壓和時間延時來優(yōu)化輸出激光能量和脈沖形狀。
(3)脈沖選擇器中的普克爾盒調(diào)節(jié)
脈沖選擇器中的普克爾盒姿態(tài)調(diào)節(jié)方法和上述方法完全一致,可使用實際工作激光器,無需借助外在光源。因已具備兩片正交偏振元件,所以只需外加一片鏡頭紙即可。