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電極的某種普克爾盒驅(qū)動器提供。

普克爾盒在激光技術(shù)領(lǐng)域的典型應用是：

• 主動調(diào)Q，主要是固態(tài)激光器

• 主動鎖模

• 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)應用的不同，對普克爾盒驅(qū)動器的要求可能會有很大不同；請參閱下面的更多細節(jié)。

如今，基本上所有普克爾盒驅(qū)動器都是基于固態(tài)電子技術(shù)制造的，使用高壓晶體管，例如 MOSFET。可能需要堆疊多個高壓晶體管，注意在這些晶體管之間實現(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)動電路，人們可以使用某些先進的想法，例如實現(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，前提是使用適當設(shè)計的驅(qū)動程序并適當小心。另一方面，如果使用不當，驅(qū)動程序會很快被破壞。

所需電壓

驅(qū)動普克爾盒通常需要數(shù)百甚至數(shù)千伏的電壓——這并不容易實現(xiàn)，而且存在潛在危險！通常，人們需要訪問基于普克爾盒的強度調(diào)制器的整個傳輸范圍，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，平均尺寸不會影響所需的控制電壓，只會影響電容。當然，為了避免觸電，必須采取適當?shù)陌踩胧?/p>

速度或帶寬要求

普克爾盒是容性負載，快速開關(guān)涉及大量電流尖峰。對于某些應用，需要快速切換強度調(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)對輸出進行快速放電來實現(xiàn)的。重要的是要認識到普克爾盒構(gòu)成了一個電容負載，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，這意味著1A數(shù)量級的電流尖峰 - 相當多用于高壓電源。

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

一些驅(qū)動器針對一個方向的快速切換進行了優(yōu)化，而另一個方向的切換速度要低得多，這可能與應用無關(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)動器，例如使用推挽電路拓撲。

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

精確

對于某些應用，以高精度控制普克爾盒上的電壓至關(guān)重要。例如，脈沖選擇器應該很好地傳輸選定的脈沖，同時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?shù)偷乃剑部赡車乐負p害系統(tǒng)性能。這種缺陷可能由不準確的電子設(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，例如熱效應和非線性光學效應。

特殊要求

簡單的普克爾盒驅(qū)動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行，例如24V。一些驅(qū)動器（單極驅(qū)動器）的兩個輸出引腳之一處于地電位。其他有雙極平衡輸出，其中兩個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。當然，這種操作需要合適的電纜和連接器，并不是每個普克爾盒都可以連接到這樣的驅(qū)動器，因為兩個電極都需要與電氣接地隔離。一些驅(qū)動器有自己的外殼，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用而言，普克爾盒驅(qū)動器的非常小的定時抖動通常是必不可少的，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

由于普克爾盒驅(qū)動器通常會產(chǎn)生危險的高電壓，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)備的危險性稍低，因為它們對地的電壓較低。對于高電壓，必須使用具有足夠絕緣的適當電纜。應定期檢查使用過的電纜是否有損壞，尤其是絕緣損壞，例如在實驗室或工業(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。當然，在開始操作前應仔細閱讀設(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)動器通常不能容忍短路——它們會很快損壞，例如當輸出引腳連接到電氣接地時。

G&H 普克爾盒驅(qū)動器

英國Gooth & Housego最早設(shè)立于1948年，核心技能集中在科研光學組件和晶體材料的制備上其光學晶體和精密光學部件暢銷全球，廣泛應用于航空航天、國防、工業(yè)和生命科學等領(lǐng)域。G&H普克爾盒驅(qū)動器包括Q開關(guān)驅(qū)動器和再生放大器驅(qū)動器，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)動器提供快速上升時間，然后是較長的衰減時間。再生放大器驅(qū)動器具有一個具有快速上升和下降時間的方波脈沖，可調(diào)節(jié)脈沖寬度并且可以在 100kHz 或更高頻率下運行。Q開關(guān)驅(qū)動器產(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)動器時，了解所需的開關(guān)電壓很重要，因為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)動器

G&H的標志性普克爾盒驅(qū)動器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?絕緣應力和雜散電容效應被最小化，同時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間，重復率適中。它專為高抗噪性和最佳信號完整性而設(shè)計。Q-Drive?可用于實驗室和OEM配置。

Q-Drive?臺式KD*P普克爾盒驅(qū)動器

Q-Drive? OEM KD*P普克爾盒驅(qū)動器

QDP驅(qū)動產(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)時脈沖普克爾盒——當激光輸出最大時——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)計旨在最大限度地減少普克爾盒暴露于高差分電壓的時間，并消除晶體的電化學降解，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)動器

用于再生放大器的R-DRIVES普克爾盒驅(qū)動器

緊湊、經(jīng)濟高效的 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。提供快速上升和下降時間，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)計的理想之選，頻率高達 2.5kV，200 kHz，可以集成到新系統(tǒng)中或改裝為現(xiàn)有設(shè)計的升級。它也可作為 19 英寸機架中的統(tǒng)包解決方案提供，稱為 R200? 系統(tǒng)。

HVR-Drive?是R200?產(chǎn)品系列的擴展，具有高達7.5kV的電壓能力和高達200kHz的重復率。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、機架安裝的普克爾盒驅(qū)動器系統(tǒng)，能夠在7.5kV和200kHz重復率下運行。HVR-System? 包括一個驅(qū)動器、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行原型設(shè)計和基于實驗室的研究。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提供多種標準 HVR-System?配置和針對特定要求的定制配置。

HVR-System? 機架式 BBO普克爾盒驅(qū)動器

OEM定制

G&H普克爾盒驅(qū)動器可以針對每個應用進行定制，從布線和信號接口到通過空氣、水或傳導/對流進行冷卻。增強可靠性的選項包括避免晶體退化的復雜電壓軌跡、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程控制的定制接口。所有OEM設(shè)計都可以根據(jù)所需的外形尺寸和安裝要求進行構(gòu)建。

Inrad Optics普克爾盒驅(qū)動器

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：基于晶體的光學元件和器件、由玻璃和金屬制成的定制光學元件和精密光學和光機械組件，廣泛用于國防、航空航天、激光、醫(yī)療、過程控制和計量應用。Inrad Optics系列普克爾盒驅(qū)動器專為小型容性負載（如普克爾盒）的快速高壓開關(guān)而設(shè)計。它與我們的KD*P、LiNbO3和BBO普克爾盒系列兼容。該驅(qū)動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為單位的重復率，可從50 Hz標稱值到DC之間進行選擇。在常規(guī)操作中，最大頻率取決于負載電容和HV值，但在突發(fā)模式下，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)兩倍于該頻率的頻率。

Inrad Optics 電光Q開關(guān)驅(qū)動器

OEM Tech電光Q開關(guān)驅(qū)動電源

OEM Tech 是一家提供全方位服務、以客戶為導向的產(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)動器用于各種不同應用的普克爾盒，從簡單的Q開關(guān)到更先進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)動電源是一款體積小、穩(wěn)定性好的高重復率的電源，有退壓式和升壓式兩種輸出方式，高達0.5nF帶負載能力，可用來驅(qū)動鈮酸鋰、BBO和DKDP等電光Q開關(guān)；QBU系列電光Q開關(guān)驅(qū)動電源是一款體積小、穩(wěn)定性好的高重復率的多功能電源，方波輸出，高達0.5nF帶負載能力，可用來驅(qū)動鈮酸鋰、BBO和DKDP等電光Q開關(guān)。

QBD系列電光Q開關(guān)驅(qū)動電源

QBU系列電光Q開關(guān)驅(qū)動電源

普克爾盒驅(qū)動器的應用

Q 開關(guān)、再生放大器、激光脈沖選擇和管理。