Sistema Q-Switching de celda RTP Pockels de alta tasa de repetición

RTP posee un gran efecto electroóptico para la luz que se propaga a lo largo de la dirección X o Y (campo eléctrico en la dirección Z). Presenta una buena transparencia óptica desde aproximadamente 400 nm hasta más de 4 µm y, lo que es muy importante para el funcionamiento con láser intracavitario, ofrece una alta resistencia al daño óptico con una potencia de ~1 GW/cm ² para pulsos de 1 ns a 1064 nm. RTP es esencialmente una falta total de resonancias piezoeléctricas hasta 200 kHz y probablemente más allá. Este rendimiento excepcional abre nuevas posibilidades para los fabricantes de láser que anteriormente estaban limitados a operar a 30 kHz usando interruptores Q electro-ópticos BBO o forzados a usar interruptores Q acústico-ópticos mucho más lentos (con sus longitudes de pulso Q-switched inherentes más largas) para operar a frecuencias más altas.

La principal diferencia entre RTP y BBO cuando se usa para Q-switching se relaciona con el nivel de potencia promedio en el que el Q-switch se puede usar en la práctica. A diferencia de BBO en el que la propagación óptica es a lo largo del eje óptico del material, en RTP el eje de propagación de la luz es a lo largo de los ejes X o Y, los cuales exhiben birrefringencia. El método habitual para compensar esto es usar un par de cristales, con un grosor óptico similar, que luego se orientan a 90° entre sí de tal manera que la luz que se polariza a lo largo del eje X, por ejemplo, en el primer cristal, se polariza luego a lo largo del eje X. Eje Z del segundo cristal. El rayo "lento" en el primer cristal se convierte entonces en el rayo "rápido" en el segundo y la birrefringencia estática total se cancela así en teoría en el par de cristales compuestos. Sin embargo, este proceso no es perfecto e incluso con los cristales mejor combinados, se experimentará una pérdida de cancelación de la birrefringencia cuando se pasan altas potencias ópticas a través de los cristales. Esto se debe a la absorción óptica, aunque muy pequeña, pero significativa en los cristales, que provoca pequeñas diferencias en el calentamiento local de los cristales. Esto altera la compensación de los dos cristales y, a menos que se utilice alguna disposición de polarización dinámicamente variable, se producirá una pérdida de extinción que degradará el rendimiento del láser. Por lo tanto, creemos que RTP es más adecuado para fuentes láser de potencia media moderada donde las tasas de repetición altas y las longitudes de pulso de conmutación Q cortas son más importantes que las potencias medias altas.

Una gran ventaja sobre BBO es, por supuesto, el efecto electro-óptico mucho mayor. Por lo general, los voltajes de media onda BBO a 1064 nm son de ~7 kV para una celda BBO de 3 mm de apertura en comparación con solo 1300 V para una celda RTP de tamaño equivalente. Dada su capacitancia ampliamente similar, el consumo de energía de la celda RTP es un poco más de una décima parte del de la celda BBO.

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Aplicaciones de dispositivos RTP EO:

• Q-interruptor

• modulador de fase

• modulador de amplitud

• selector de pulso

• Volquete de cavidad

• Obturador

• atenuador

• Deflector