Système Q-Switching RTP Pockels Cell à taux de répétition élevé

RTP possède un effet électro-optique important pour la lumière se propageant dans la direction X ou Y (champ électrique dans la direction Z). Il présente une bonne transparence optique d'environ 400 nm à plus de 4 µm et, très important pour le fonctionnement du laser intra-cavité, offre une résistance élevée aux dommages optiques avec une puissance d'environ 1 GW/cm ² pour des impulsions de 1 ns à 1064 nm. RTP est essentiellement un manque total de résonances piézo-électriques jusqu'à 200 kHz et probablement au-delà. Cette performance exceptionnelle ouvre de nouvelles possibilités pour les fabricants de lasers auparavant limités à un fonctionnement à 30 kHz à l'aide de commutateurs Q électro-optiques BBO ou contraints d'utiliser des commutateurs Q acousto-optiques beaucoup plus lents (avec leurs longueurs d'impulsion inhérentes plus longues) pour un fonctionnement à fréquences plus élevées.

La principale différence entre RTP et BBO lorsqu'ils sont utilisés pour la commutation Q concerne le niveau de puissance moyen auquel le commutateur Q peut être utilisé pratiquement. Contrairement à BBO dans lequel la propagation optique se fait le long de l'axe optique du matériau, dans RTP, l'axe de propagation de la lumière se fait soit le long des axes X ou Y, qui présentent tous deux une biréfringence. La méthode habituelle de compensation consiste à utiliser une paire de cristaux, d'épaisseur optique adaptée, qui sont ensuite orientés à 90 ° l'un par rapport à l'autre de sorte que la lumière qui est polarisée le long de l'axe X, par exemple dans le premier cristal, est ensuite polarisée le long de la Axe Z du second cristal. Le rayon « lent » dans le premier cristal devient alors le rayon « rapide » dans le second et la biréfringence statique totale est donc en théorie annulée dans le couple cristallin composite. Ce processus n'est cependant pas parfait et même avec les cristaux les mieux adaptés, on subira une perte d'annulation de la biréfringence lorsque des puissances optiques élevées traversent les cristaux. Ceci est dû à l'absorption optique quoique très faible, mais toujours significative dans les cristaux qui provoque de petites différences dans le chauffage local des cristaux. Cela perturbe la compensation des deux cristaux et, à moins qu'un agencement de polarisation dynamiquement variable ne soit utilisé, une perte d'extinction se produira, ce qui dégradera les performances du laser. Nous pensons donc que le RTP est le plus adapté aux sources laser de puissance moyenne modérée où les taux de répétition élevés et les courtes longueurs d'impulsion Q-switch sont plus importants que les puissances moyennes élevées.

Un avantage majeur par rapport à BBO est bien sûr l'effet électro-optique beaucoup plus élevé. En règle générale, les tensions demi-onde BBO à 1064 nm sont d'environ 7 kV pour une cellule BBO à ouverture de 3 mm, contre seulement 1 300 V pour une cellule RTP de taille équivalente. Compte tenu de leur capacité largement similaire, la consommation électrique de la cellule RTP est légèrement supérieure à un dixième de celle de la cellule BBO.

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Applications des appareils RTP EO :

• Q-commutateur

• Modulateur de phase

• Modulateur d'amplitude

• Sélecteur d'impulsions

• Tombereau à cavité

• Obturateur

• Atténuateur

• Déflecteur