电光开关削波和激光放大过程中的脉冲变窄,,.pdfVIP

第 25卷 第 l0期 中 国 激 光 Vo1．A29，No．10 1998年 19月 CHINESE JOURNAL OFLASERS October，l998 电光开关削波和激光放大过程中的 脉冲变窄 ，， 一一7 孟绍贤各忠民V莽燕萍唐贤忠林尊琪 l提要用条纹相机测量比较了雪崩晶体管和弧光放电充气管电光开关所给出的削波波形。同样测 量了激光多级放大后的波形，表明在激光赦大过程中脉宽有2～3倍的压缩。 空间填充因 采用空间滤 波器消除高频空间衍射 ，从而获得具有超高斯平顶空间分布的光束 在激光脉冲宽度的研究中，开展了宽脉冲的削渡、锁膜脉冲选出单一脉冲、超短光脉冲的 展宽、啁嗽放大及脉宽再压缩以及短脉冲堆积成宽脉冲的研究 近来，也进行了纳秒光脉冲在 放大过程中波形变化的理论计算 ，表明纳秒光脉冲在放大过程中前沿变陡，脉冲宽度变窄嘲。 本文将讨论如何采用全部国产KD P晶体和雪崩晶体管高压脉冲发生器做成的电光开 关，从宽的激光脉冲中削出最短的激光脉冲波形；并实验测量了纳秒激光脉冲在放大过程中前 沿变陡，脉冲宽度变窄。从而为高功率激光系统设计提供有参考价值的数据。 2 最短脉冲的削出 为了从一个宽的激光脉冲削出最短的脉冲，它要求采用削渡的电光开关有最快的响应。电 光开关的响应主要取决于高压脉冲发生器的响应和普克尔盒具有的电容以及两者的连接。 在高压脉冲发生器方面，我们最早采用激光触发火花隙开关[3]，使方波加在普克尔盒的 KDP晶体上，这种开关上升时间小于 lns，但它的触发起始延迟受光强影响有较大的抖动，引 起削波位置的变化 ，并且由于它是高压大电流快速放电，固此往往引入大的干扰，影响测试仪 器的正常运行。 后采用弧光放电充气管作为开关元件，它上升时间为 1．5ns，寿命～l0次，但弧光放电充 气管延迟时间长，约为 30ns，且需进口。 近来我们研制了雪崩晶体管脉冲发生器，经过一段时间运行 ，表明其性能与弧光放电充气 收稿 日期 1997—95—19f收到修改稿 日期 ：1997—98—27 盂绍贤 等：电光开关削波和激光放大过程中的脉冲变窄 管脉冲发生器相似 ，但价格便宜，使用方便。其上升时间小于 1m。 普克尔盒是瞬间加压的电光晶体。通常采用KDP和KD’P晶体 ，KDP晶体的优点是相对 介电常数小，e=20，因此容易做成上升时间快的开关，但在 l_06m处半渡电压高，V=16． 4kV。而 KDP晶体相对介电常数大 (e=50)，因此开关上升时间较慢，但在 I．06pm时，半渡 电压低，V =6．5kV。综合考虑，在激光束尺寸小时，选用KD P晶体合适 。 普克尔盒最通常采用圆环电极，它把铜的圆环压在晶体的通光面或装在晶体侧面，然后放 在具有通光窗 口的密封盒子中，为了防潮和增加透过率，把晶体浸在防潮且折射率匹配的液体 中，窗 口外表面涂增透膜 。 随着化学涂膜技术的进步，可以对KDP型晶体直接涂防潮膜和增透膜，则普克尔盒透过 [{ 率将进一步增加 。 E 普克尔盒响应时间由开关脉冲的有效阻抗五 “和晶体的电容 ％决定[4]，=zm ·％ ，显然 普克尔盒电容愈小愈好，而有效电阻也愈小愈好。高压脉冲发生器到普克尔盒的接线愈短愈 好，以减少影响时间常数的寄生电压、电容及 电阻影响。 3 双普克尔盒 电光开关削波 电光开关是整个激光系统的关键部件，它 由两台正交偏振器与KD’P晶体构成双普克尔 盒开关，前者主要起削波作用，后者主要起光隔离作用 它的结构如图 I，