[發明專利]一種橫向調制KDP型電光Q開關

有效

• 申請號: 202011598774.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112421372B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 商繼芳;郝好山;楊金鳳;陳鈴;蘇麗霞
• 申請（專利權）人: 河南工程學院
• 主分類號: H01S3/115
• 分類號: H01S3/115
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 王紅培

本發明提供了一種橫向調制KDP型電光Q開關，其特征在于：將兩塊相同的KDP型晶體組合，所述KDP型晶體切型為，其中x、z代表KDP型晶體的各晶軸，l、b分別代表切割晶體的長度和寬度方向，角度θ的取值范圍為，所述KDP型晶體的長度方向為通光方向、厚度方向為加電場方向。本發明電光Q開關的半波電壓可調，開關形狀和電極均易制備，電場更加均勻，因而消光比更高，并且本發明電光Q開關的自然雙折射及其受溫度的影響更小，對匹配用兩晶體的長度偏差、溫度偏差等要求更低，容許范圍更大，更加實用。

技術領域

本發明涉及調Q激光器件領域，具體涉及一種橫向調制KDP型電光Q開關。

背景技術

在激光技術領域，調Q技術是獲得脈沖激光的重要方式之一，Q開關器件是脈沖激光器中必不可少的關鍵元件。常用的調Q技術主要有被動調Q、聲光調Q和電光調Q三種。相比于其他兩種調Q技術，電光調Q作為一種主動調Q技術，具有開關速率高、關斷能力強、工作狀態穩定、便于和其他應用設備在時序上同步等優點，易于獲得納秒級的短脈沖激光，輸出激光的峰值功率可達數百兆瓦，因此，電光Q開關器件在脈沖激光器中獲得了廣泛的應用。

KDP型晶體是少數可實用化的電光晶體之一，也是最早實用化的一類電光晶體。這類晶體生長技術比較成熟，容易生長成大尺寸高光學質量的晶體，且生長成本較低、電光系數較大、抗光損傷閾值較高。因此，這類晶體在已知電光晶體材料中應用最為廣泛，特別在民用領域激光器中得到了大量應用，并且其是目前能夠滿足激光慣性約束核聚變（ICF）應用需求的唯一晶體。

為了避免自然雙折射的影響，現有KDP型電光Q開關主要采用的是縱向調制方式，即通光和電場方向相同，均沿光軸方向。這種方式下，一方面必需采用環狀電極，開關形狀和電極制備難度較大，且電場不易均勻，導致開關不夠嚴，動態消光比較低；另一方面，半波電壓高且不可調。

有研究者曾提出一種橫向調制運用方式，晶體為45°-z切割，沿z軸方向加電場，通光方向在xoy平面內并且與x、y軸成45°，這種方式下半波電壓可通過增加縱橫比來降低，但存在自然雙折射，需要采用雙塊晶體補償，由于通光方向和光軸成90°，自然雙折射是最大的，其受溫度的影響也最大，導致開關性能極不穩定，對兩塊晶體的溫差、加工偏差以及晶體光學質量等都非常敏感，因此并沒有得到實際應用。

發明內容

本發明提出了一種橫向調制KDP型電光Q開關，通過優化設計通光和電場方向，在保證橫向調制的前提下，利用最大有效電光系數，并增大兩晶體溫差、加工偏差的容許范圍，提高開關的消光比，以滿足實際應用需求。

實現本發明的技術方案是：

一種橫向調制KDP型電光Q開關，將兩塊相同的KDP型晶體按照特殊的設計切型和配對方位組合而成，每塊晶體均采用特殊角度切割，兩塊晶體的材料、切型、尺寸、膜層鍍制等完全相同，所述KDP型晶體切型為，其中x、z代表KDP型晶體的各晶軸，l、b分別代表切割晶體的長度和寬度方向，角度θ的取值范圍為，所述KDP型晶體的長度方向為通光方向，通光方向的兩端面拋光并鍍有激光增透膜，厚度方向為加電場方向，厚度方向的兩晶面鍍有金屬膜。

所述兩塊KDP型晶體按照厚度或寬度方向相互垂直、長度方向取向一致進行組合，通過機械夾具或者光學膠合劑進行固定。

所述KDP型晶體為KH₂PO₄ (KDP)晶體、KD₂PO₄ (DKDP)晶體或NH₄H₂PO₄ (ADP)晶體中的任意一種。