[發(fā)明專(zhuān)利]普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路和用于操作普克爾盒的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380064536.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104919362B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·G·埃德勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通快激光有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/03
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/03;H03K17/10
• 代理公司: 永新專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 王瓊

本發(fā)明涉及普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路(1)，具有連接普克爾盒(30)第一端子的第一電路節(jié)點(diǎn)(41)，以及連接普克爾盒第二端子的第二電路節(jié)點(diǎn)(42)，其中，第一電路節(jié)點(diǎn)(41)通過(guò)第一開(kāi)關(guān)(11)連接到正電位(21)以及第二開(kāi)關(guān)連接到第二電路節(jié)點(diǎn)(42)，所述驅(qū)動(dòng)電路的特征在于第二電路節(jié)點(diǎn)(42)通過(guò)第二開(kāi)關(guān)(12)連接到負(fù)電位(22)以及第一電路節(jié)點(diǎn)通過(guò)短路開(kāi)關(guān)(13)連接到第二電路節(jié)點(diǎn)(41，42)，短路開(kāi)關(guān)被控制用于連接的普克爾盒(30)的放電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路，普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路具有可連接至普克爾盒第一端子的第一電路節(jié)點(diǎn)，和可連接至普克爾盒第二端子的第二電路節(jié)點(diǎn)，其中，第一電路節(jié)點(diǎn)通過(guò)第一開(kāi)關(guān)連接至正電位且第二開(kāi)關(guān)連接至第二電路節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明還涉及用于操作具有根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路的普克爾盒的方法。

背景技術(shù)

普克爾盒由電光晶體組成，電磁輻射(如波長(zhǎng)λ為0.2至2μm的激光)能夠穿過(guò)電光晶體傳播。電磁輻射穿過(guò)晶體內(nèi)部產(chǎn)生的相位移能夠通過(guò)施加不同的電壓而改變(普克爾效應(yīng))。普克爾盒充當(dāng)依賴(lài)于電壓的波片。普克爾盒連同另外的光學(xué)部件，例如偏振器，被用在電光調(diào)制器，并且因此被用作激光器電磁輻射的解耦器和輸入耦合器。為了將調(diào)制器移動(dòng)為鎖定或斷開(kāi)狀態(tài)，施加可變電壓到普克爾盒。它們因此被用在激光器中，例如根據(jù)“傾腔”原則在再生放大器或激光器中產(chǎn)生脈沖。電壓由普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路裝置控制。當(dāng)在材料加工中使用激光器時(shí)，激光器通常需要提供超短高能量脈沖。在再生放大系統(tǒng)中，例如，為此目的，激光束通過(guò)普克爾盒耦合到光放大器并且根據(jù)需要頻繁穿過(guò)它直到達(dá)到所需的能量，然后再被解耦。為此，切換過(guò)程需要在一使用周期中發(fā)生在再生放大器的諧振器內(nèi)。事實(shí)上，切換時(shí)間越短(陡峭的切換邊沿)，在預(yù)定的放大時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的切換周期越多(高時(shí)鐘頻率)。然而，往往被證明激活普克爾盒是困難的。特別是隨著高功率激光輸出，高電壓是必需的，高電壓需要在短時(shí)間內(nèi)施加或關(guān)閉。普克爾盒驅(qū)動(dòng)器，例如，基于US3910679的現(xiàn)有技術(shù)是已知的。文獻(xiàn)中所示的配置被稱(chēng)為“H”配置，且運(yùn)行模式被稱(chēng)為推挽電路。這種配置具有以下缺點(diǎn)，隨著高功率激光輸出和快速切換時(shí)間，影響元件的熱負(fù)荷變得非常高，這是因?yàn)樵S多元件需要被使用和激活并且極短的切換時(shí)間不再能實(shí)現(xiàn)。由于熱過(guò)載整個(gè)系統(tǒng)也變得越來(lái)越容易發(fā)生擊穿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種用于普克爾盒的驅(qū)動(dòng)電路以滿(mǎn)足上述要求。

根據(jù)本發(fā)明提供的普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路，上述問(wèn)題得以解決，該普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路具有可連接至普克爾盒第一端子的第一電路節(jié)點(diǎn)，以及可連接至普克爾盒第二端子的第二電路節(jié)點(diǎn)，其中，第一電路節(jié)點(diǎn)通過(guò)第一開(kāi)關(guān)連接到正電位且第二開(kāi)關(guān)連接到第二電路節(jié)點(diǎn)，其中，第二電路節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二開(kāi)關(guān)連接到負(fù)電位且第一電路節(jié)點(diǎn)通過(guò)短路開(kāi)關(guān)連接第二電路節(jié)點(diǎn)，短路開(kāi)關(guān)被啟動(dòng)用于連接的普克爾盒放電。

在此普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路情況下，普克爾盒端子，即電路節(jié)點(diǎn)，具有相對(duì)于接地對(duì)稱(chēng)分布的正負(fù)電位。普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路的控制電路從而可以同樣接地。控制電路可與開(kāi)關(guān)相連。根據(jù)本發(fā)明的普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路，普克爾盒能夠非常快速的進(jìn)行切換。此外，高電壓可以被切換。普克爾盒驅(qū)動(dòng)電路可以只用幾個(gè)元件來(lái)構(gòu)建，由此使得失效的可能性被降低。

短路開(kāi)關(guān)可以以如下方式來(lái)配置：電路節(jié)點(diǎn)之間的電壓可以在一時(shí)間跨度內(nèi)被降至小于100V，所述電壓大于1000V，尤其大于2kV，優(yōu)選地大于4kV，尤其優(yōu)選地大于8kV，所述時(shí)間跨度小于200ns，尤其小于100ns，優(yōu)選地小于50ns，尤其優(yōu)選地小于10ns。

此外，短路開(kāi)關(guān)還可以以如下方式來(lái)配置：電容為1pF-20pF且電壓大于1000V、尤其是大于2kV、優(yōu)選地大于4kV、尤其優(yōu)選地大于8kV的普克爾盒可以在一時(shí)間跨度內(nèi)放電到電壓小于100V，所述時(shí)間跨度小于200ns、尤其是小于100ns、優(yōu)選地小于50ns、尤其優(yōu)選地小于10ns。特別的，后者需要非常快的切換晶體管。自申請(qǐng)之日起，n-溝道MOS-FET的發(fā)生是有利的。然而，在這個(gè)領(lǐng)域新技術(shù)正在不斷發(fā)展，由此本發(fā)明不限于MOS-FET。