普克爾盒驅(qū)動(dòng)——驅(qū)動(dòng)普克爾盒的電子設(shè)備

普克爾盒用于通過施加電壓來控制的各種電光調(diào)制器。該電壓由連接到普克爾盒兩個(gè)電極的某種普克爾盒驅(qū)動(dòng)器提供。

普克爾盒在激光技術(shù)領(lǐng)域的典型應(yīng)用是：

• 主動(dòng)調(diào)Q，主要是固態(tài)激光器

• 主動(dòng)鎖模

• 連續(xù)波或鎖模激光器的腔傾倒

• 用于超短脈沖的再生放大器

• 用于超短脈沖的脈沖選擇器（例如用于降低脈沖重復(fù)率）

• 調(diào)制激光束，例如在激光器穩(wěn)定的情況下以正弦方式

根據(jù)應(yīng)用的不同，對普克爾盒驅(qū)動(dòng)器的要求可能會有很大不同；請參閱下面的更多細(xì)節(jié)。

如今，基本上所有普克爾盒驅(qū)動(dòng)器都是基于固態(tài)電子技術(shù)制造的，使用高壓晶體管，例如 MOSFET。可能需要堆疊多個(gè)高壓晶體管，注意在這些晶體管之間實(shí)現(xiàn)電壓的均勻分布。代替對不同晶體管使用一些高度隔離的浮柵驅(qū)動(dòng)電路，人們可以使用某些先進(jìn)的想法，例如實(shí)現(xiàn)所謂的雪崩開關(guān)堆棧，包括雪崩二極管（不是雪崩光電二極管）和/或雪崩雙極晶體管。

設(shè)備生命周期可以很長，前提是使用適當(dāng)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)程序并適當(dāng)小心。另一方面，如果使用不當(dāng)，驅(qū)動(dòng)程序會很快被破壞。

所需電壓

驅(qū)動(dòng)普克爾盒通常需要數(shù)百甚至數(shù)千伏的電壓——這并不容易實(shí)現(xiàn)，而且存在潛在危險(xiǎn)！通常，人們需要訪問基于普克爾盒的強(qiáng)度調(diào)制器的整個(gè)傳輸范圍，或者相位調(diào)制器的大范圍相位延遲，因此需要所謂的半波電壓量級的控制電壓. 該電壓通常為數(shù)百伏甚至數(shù)千伏，特別是對于大孔徑普克爾盒。然而，在某些情況下，顯著較小的驅(qū)動(dòng)電壓就足夠了。

選擇具有相對較小半波電壓的普克爾盒可能是明智的，例如通過使用具有高電光系數(shù)的電光材料和/或在具有橫向的盒的情況下使用相對較小的孔徑尺寸。電極。對于縱向普克爾盒設(shè)計(jì)，平均尺寸不會影響所需的控制電壓，只會影響電容。當(dāng)然，為了避免觸電，必須采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?/p>

速度或帶寬要求

普克爾盒是容性負(fù)載，快速開關(guān)涉及大量電流尖峰。對于某些應(yīng)用，需要快速切換強(qiáng)度調(diào)制器的傳輸，例如在大約 0 和 100 % 之間。這通常是通過使用基于晶體管的快速開關(guān)對輸出進(jìn)行快速放電來實(shí)現(xiàn)的。重要的是要認(rèn)識到普克爾盒構(gòu)成了一個(gè)電容負(fù)載，不同的普克爾盒呈現(xiàn)出非常不同的電容值。雖然在普克爾盒上保持特定電壓不需要大量電流，但驅(qū)動(dòng)器需要提供大量電流尖峰以快速改變該電壓。例如，考慮一個(gè)只有10pF電容和1kV開關(guān)電壓的普克爾盒：我們需要10nC的電荷，例如在10ns內(nèi)移動(dòng)，這意味著1A數(shù)量級的電流尖峰 - 相當(dāng)多用于高壓電源。

普克爾盒的過大電容和驅(qū)動(dòng)器的電流脈沖能力過小都會導(dǎo)致開關(guān)速度受限。這可能是有問題的，例如，當(dāng)調(diào)Q或傾腔一個(gè)激光器，其中嚴(yán)重的性能下降可導(dǎo)致。但是，請注意，激光器設(shè)計(jì)和操作參數(shù)對有關(guān)切換速度的要求也有深遠(yuǎn)的影響。對于快速切換（例如，下降時(shí)間為幾納秒），還需要考慮電連接的電感，例如避免過長的電纜。

一些驅(qū)動(dòng)器針對一個(gè)方向的快速切換進(jìn)行了優(yōu)化，而另一個(gè)方向的切換速度要低得多，這可能與應(yīng)用無關(guān)。例如，Q開關(guān)激光器中的功率損耗需要快速降低以產(chǎn)生脈沖，而引入損耗的恢復(fù)可以慢得多而不會造成問題。在其他情況下，需要雙向快速切換，并且已經(jīng)開發(fā)了合適的驅(qū)動(dòng)器，例如使用推挽電路拓?fù)洹?/p>

在頻域中，驅(qū)動(dòng)器的速度——或者更準(zhǔn)確地說，普克爾盒及其驅(qū)動(dòng)器和兩者之間的電纜組合的速度——以帶寬的形式量化。最短可能的切換時(shí)間是反向帶寬的數(shù)量級。

精確

對于某些應(yīng)用，以高精度控制普克爾盒上的電壓至關(guān)重要。例如，脈沖選擇器應(yīng)該很好地傳輸選定的脈沖，同時(shí)理想地完全阻止所有其他脈沖。部分地傳輸額外的脈沖，即使是在相當(dāng)?shù)偷乃剑部赡車?yán)重?fù)p害系統(tǒng)性能。這種缺陷可能由不準(zhǔn)確的電子設(shè)備引入，但在某些情況下，也可能由普克爾盒的某些缺陷引起，例如熱效應(yīng)和非線性光學(xué)效應(yīng)。

特殊要求

簡單的普克爾盒驅(qū)動(dòng)器只接受中等電壓的模擬輸入信號，按比例放大并將其發(fā)送到普克爾盒。可以有一個(gè)用于調(diào)節(jié)放大率的控制旋鈕，例如，使得人們可以在調(diào)制器的零和100%傳輸之間精確地切換。

其他驅(qū)動(dòng)器具有數(shù)字觸發(fā)輸入；這可能適用于例如操作Q開關(guān)激光器。輸入觸發(fā)器和施加的輸出電壓之間可能存在可調(diào)節(jié)的時(shí)間延遲。例如，有些設(shè)備可以在閃光燈泵浦激光器被泵浦時(shí)接收觸發(fā)信號，從而在例如200μs后產(chǎn)生調(diào)Q脈沖。

大多數(shù)設(shè)備只是簡單地連接到電網(wǎng)（例如110V或230V），而其他設(shè)備則在中等幅度的直流電壓下運(yùn)行，例如24V。一些驅(qū)動(dòng)器（單極驅(qū)動(dòng)器）的兩個(gè)輸出引腳之一處于地電位。其他有雙極平衡輸出，其中兩個(gè)輸出具有相對于地電位相反的電壓。這樣對地電壓可以更低，這在安全方面可能是有利的。當(dāng)然，這種操作需要合適的電纜和連接器，并不是每個(gè)普克爾盒都可以連接到這樣的驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)閮蓚€(gè)電極都需要與電氣接地隔離。一些驅(qū)動(dòng)器有自己的外殼，帶有連接器、控件、電壓顯示器等，而另一些則提供OEM版本以集成到其他設(shè)備中。對于再生放大器的操作，需要根據(jù)來自第一個(gè)光電二極管的信號非常精確地觸發(fā)普克爾盒。所需的電子設(shè)備也可以集成到普克爾盒驅(qū)動(dòng)器中。否則，需要明確定義的接口才能成功連接此類設(shè)備。對于再生放大器和腔傾倒應(yīng)用而言，普克爾盒驅(qū)動(dòng)器的非常小的定時(shí)抖動(dòng)通常是必不可少的，而對于簡單的Q開關(guān)激光器來說，這可能無關(guān)緊要。

安全注意事項(xiàng)

由于普克爾盒驅(qū)動(dòng)器通常會產(chǎn)生危險(xiǎn)的高電壓，因此需要小心使用。這從與電源的合適連接開始。通常，普克爾盒驅(qū)動(dòng)器連接到公共電網(wǎng)，對于那些使用合適的完整電纜將其交流輸入連接正確接地的普克爾盒驅(qū)動(dòng)器來說尤為重要。

如上所述，具有平衡雙極輸出的設(shè)備的危險(xiǎn)性稍低，因?yàn)樗鼈儗Φ氐碾妷狠^低。對于高電壓，必須使用具有足夠絕緣的適當(dāng)電纜。應(yīng)定期檢查使用過的電纜是否有損壞，尤其是絕緣損壞，例如在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)環(huán)境中很容易發(fā)生的損壞。電連接器的質(zhì)量也至關(guān)重要。許多國家/地區(qū)的法律要求定期檢查。當(dāng)然，在開始操作前應(yīng)仔細(xì)閱讀設(shè)備的用戶手冊，只有在確保所有電氣連接正確后才能開啟設(shè)備。高壓驅(qū)動(dòng)器通常不能容忍短路——它們會很快損壞，例如當(dāng)輸出引腳連接到電氣接地時(shí)。

G&H 普克爾盒驅(qū)動(dòng)器

英國Gooth & Housego最早設(shè)立于1948年，核心技能集中在科研光學(xué)組件和晶體材料的制備上其光學(xué)晶體和精密光學(xué)部件暢銷全球，廣泛應(yīng)用于航空航天、國防、工業(yè)和生命科學(xué)等領(lǐng)域。G&H普克爾盒驅(qū)動(dòng)器包括Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)器和再生放大器驅(qū)動(dòng)器，集成了高質(zhì)量的組件，以最大限度地延長使用壽命、安全性和可靠性。其中Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)器提供快速上升時(shí)間，然后是較長的衰減時(shí)間。再生放大器驅(qū)動(dòng)器具有一個(gè)具有快速上升和下降時(shí)間的方波脈沖，可調(diào)節(jié)脈沖寬度并且可以在 100kHz 或更高頻率下運(yùn)行。Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品線包括Lab Q-Drive、OEM Q-Drive和QDP 型號，而再生放大器驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品線包括R200、R200系統(tǒng)、HVR和HVR系統(tǒng)。

選擇普克爾盒驅(qū)動(dòng)器時(shí)，了解所需的開關(guān)電壓很重要，因?yàn)?a href="http://www.haoyi1688.cn/optical/frequency-conversion.html">BBO的開關(guān)電壓通常高于KD*P，而且半波操作需要四分之一波電壓的兩倍。

用于調(diào)Q激光器的Q-DRIVE?系列普克爾盒驅(qū)動(dòng)器

G&H的標(biāo)志性普克爾盒驅(qū)動(dòng)器Q-Drive?具有差分輸出，可消除普克爾盒相對于接地的高直流電壓。Q-Drive?絕緣應(yīng)力和雜散電容效應(yīng)被最小化，同時(shí)最大限度地提高安全性和可靠性。Q-Drive?系列為Q開關(guān)激光器中使用的KD*P普克爾盒提供快速上升時(shí)間，重復(fù)率適中。它專為高抗噪性和最佳信號完整性而設(shè)計(jì)。Q-Drive?可用于實(shí)驗(yàn)室和OEM配置。

Q-Drive?臺式KD*P普克爾盒驅(qū)動(dòng)器

Q-Drive? OEM KD*P普克爾盒驅(qū)動(dòng)器

QDP驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生雙脈沖波形，在閃光燈工作期間阻止激光發(fā)射，并在峰值增益反轉(zhuǎn)時(shí)脈沖普克爾盒——當(dāng)激光輸出最大時(shí)——然后再次施加電壓以關(guān)閉普克爾盒并防止額外的激光脈沖從被發(fā)射。該設(shè)計(jì)旨在最大限度地減少普克爾盒暴露于高差分電壓的時(shí)間，并消除晶體的電化學(xué)降解，延長其使用壽命。

用于閃光燈泵浦激光器的 QDP-50? OEM Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

用于再生放大器的R-DRIVES普克爾盒驅(qū)動(dòng)器

緊湊、經(jīng)濟(jì)高效的 R200? 專為在四分之一波電壓下與BBO普克爾盒一起使用而設(shè)計(jì)。提供快速上升和下降時(shí)間，它允許激光脈沖快速注入或耦合出放大器腔。它是脈沖選擇和超快激光再生放大器設(shè)計(jì)的理想之選，頻率高達(dá) 2.5kV，200 kHz，可以集成到新系統(tǒng)中或改裝為現(xiàn)有設(shè)計(jì)的升級。它也可作為 19 英寸機(jī)架中的統(tǒng)包解決方案提供，稱為 R200? 系統(tǒng)。

HVR-Drive?是R200?產(chǎn)品系列的擴(kuò)展，具有高達(dá)7.5kV的電壓能力和高達(dá)200kHz的重復(fù)率。其頂帽波形的快速上升沿和下降沿使HVR適用于在超快再生放大器中運(yùn)行的BBO普克爾盒，以及KD*P普克爾盒和大多數(shù)半波電壓下的BBO普克爾盒。

HVR-System?是一種交鑰匙、前面板控制、機(jī)架安裝的普克爾盒驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，能夠在7.5kV和200kHz重復(fù)率下運(yùn)行。HVR-System? 包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器、電源和控制電子設(shè)備——支持開箱即用的功能，可在一系列操作制度下進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和基于實(shí)驗(yàn)室的研究。它還具有前面板數(shù)字電壓表、高壓啟用/禁用和觸發(fā)開/關(guān)開關(guān)，以方便使用。G&H提供多種標(biāo)準(zhǔn) HVR-System?配置和針對特定要求的定制配置。

HVR-System? 機(jī)架式 BBO普克爾盒驅(qū)動(dòng)器

OEM定制

G&H普克爾盒驅(qū)動(dòng)器可以針對每個(gè)應(yīng)用進(jìn)行定制，從布線和信號接口到通過空氣、水或傳導(dǎo)/對流進(jìn)行冷卻。增強(qiáng)可靠性的選項(xiàng)包括避免晶體退化的復(fù)雜電壓軌跡、具有精確控制延遲的定制觸發(fā)邏輯以防止損壞以及用于遠(yuǎn)程控制的定制接口。所有OEM設(shè)計(jì)都可以根據(jù)所需的外形尺寸和安裝要求進(jìn)行構(gòu)建。

Inrad Optics普克爾盒驅(qū)動(dòng)器

Inrad Optics長期以來一直被稱為光子行業(yè)開創(chuàng)性的晶體產(chǎn)品公司之一。自 1973 年開始運(yùn)營，前身為Photonics Product Group，是一家垂直集成的光子制造商，提供：基于晶體的光學(xué)元件和器件、由玻璃和金屬制成的定制光學(xué)元件和精密光學(xué)和光機(jī)械組件，廣泛用于國防、航空航天、激光、醫(yī)療、過程控制和計(jì)量應(yīng)用。Inrad Optics系列普克爾盒驅(qū)動(dòng)器專為小型容性負(fù)載（如普克爾盒）的快速高壓開關(guān)而設(shè)計(jì)。它與我們的KD*P、LiNbO3和BBO普克爾盒系列兼容。該驅(qū)動(dòng)器直接插入墻上插座，可以在內(nèi)部或通過同步觸發(fā)。高壓可在2.4kV至6kV之間連續(xù)選擇（可根據(jù)要求提供較低電壓型號）。脈沖寬度可編程，范圍為1μs至1/f，其中f是以Hz為單位的重復(fù)率，可從50 Hz標(biāo)稱值到DC之間進(jìn)行選擇。在常規(guī)操作中，最大頻率取決于負(fù)載電容和HV值，但在突發(fā)模式下，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩倍于該頻率的頻率。

Inrad Optics 電光Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

OEM Tech電光Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源

OEM Tech 是一家提供全方位服務(wù)、以客戶為導(dǎo)向的產(chǎn)品開發(fā)制造商，主要為激光器和光電設(shè)備提供專業(yè)電源，其中電光驅(qū)動(dòng)器用于各種不同應(yīng)用的普克爾盒，從簡單的Q開關(guān)到更先進(jìn)的脈沖拾取和再生放大器控制。 其中QBD系列電光Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源是一款體積小、穩(wěn)定性好的高重復(fù)率的電源，有退壓式和升壓式兩種輸出方式，高達(dá)0.5nF帶負(fù)載能力，可用來驅(qū)動(dòng)鈮酸鋰、BBO和DKDP等電光Q開關(guān)；QBU系列電光Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源是一款體積小、穩(wěn)定性好的高重復(fù)率的多功能電源，方波輸出，高達(dá)0.5nF帶負(fù)載能力，可用來驅(qū)動(dòng)鈮酸鋰、BBO和DKDP等電光Q開關(guān)。

QBD系列電光Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源

QBU系列電光Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源

普克爾盒驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用

Q 開關(guān)、再生放大器、激光脈沖選擇和管理。