Akusto-optische Güteschalter
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- Akustooptische Modulatoren
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Isomets akusto-optische Güteschalter (AOQS) sind speziell für den Einsatz als schnelle intrakavitäre Schalter für hohe optische Leistungen und kurze Laserpulse entwickelt worden. Als Teil des Laserresonators werden Sie als sogenannte Verlustmodulatoren eingesetzt. Bei anliegender HF-Leistung ist der Laser „aus“ – wird die HF-Leistung aber kurz weggenommen, sendet der Laser einen kurzen Puls aus.
Betriebseigene Fertigungen wie z.B. die Kristallzüchtung, das optische Polieren, Antireflex-Beschichtungen, das Vakuum-Bonden sowie eine hausinterne Elektronikentwicklung sind die Grundlage für die Herstellung ausgereifter und zuverlässiger AOQS – selbstverständlich auch gemäß spezieller Kundenanforderungen.
Natürlich stehen auch entsprechende HF-Treiber zur Verfügung.
Eigenschaften
- Wellenlängenbereich: 1047 – 1064 nm
- Materialien: SF10, TeO2, Quarz, SiO2
- Mittenfrequenzen: 24 – 80 MHz
- Laserzerstörschwelle: >500 MW/cm²
- Aktive Aperturen: 1 bis 6 mm
- Kühlung: Wasser- oder Wärmeleitung (Konduktion)
- Passende HF-Treiber (analog und digital) inkl. „Soft-Start“ HF-Amplitudenregelung zur Erstpulsunterdrückung
- Sonderanfertigungen nach Kundenwunsch erhältlich
Verfügbare Modellvariationen
Alle verfügbaren Varianten und ein Vergleich ihrer Spezifikationen
| Modell | Wellenlänge [nm] | Kühlung | Mittenfrequenz [MHz] | Material | Aktive Apertur – Ø [mm] | Maximale HF-Leistung [W] | Zerstörschwelle [MW/cm²] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Q1072-SF24L | 1047 – 1064 | Conduction | 24 | SF10 | 1.5 | 5 |
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Q1058C-SFxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 24 / 27 | SF10 | 1 / 1.5 | 5 |
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Q1025-TxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 27 / 80 | TeO2 | 1 | 3 |
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Q1025-SFxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 80 | SF10 | 1 | 3 |
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Q1080C-TxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 68 / 80 | TeO2 | 1.5 | 4 |
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Q1087-aQ80L | 1047 – 1064 | Conduction | 80 | Quartz | 1 | 6 |
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Q1137-SFxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 80 | SF57 | 1 / 1.5 | 6 |
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Q1162-SFxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 80 | SF10 | 1 | 6 |
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Q1119-aQxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 80 | Quartz | 1 / 1.5 | 10 |
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Q1119-FSxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 80 | SiO2 | 1 / 1.5 | 10 |
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Q1133-aQxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 68 / 80 | Quartz | 1 – 2 | 10 |
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Q1133-FSxxL-H | 1047 – 1064 | Conduction | 41 / 68 / 80 | SiO2 | 1 / 1.5 | 10 |
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Q1062-FSxxL-H | 1047 – 1064 | Water | 24 / 27 | SiO2 | 1.5 – 6 | 60 |
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Q1062-FSxxS-H | 1047 – 1064 | Water | 24 / 27 | SiO2 (S) | 1.5 – 5.5 | 60 |
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Q1083-FSxxL-H | 1047 – 1064 | Water | 24 / 27 / 41 | SiO2 | 1.5 – 6 | 60 |
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Q1083-FSxxS-H | 1047 – 1064 | Water | 24 / 27 / 41 | SiO2 (S) | 1.5 – 5.5 | 60 |
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FAQs
für Akusto-optische Güteschalter
Ein AOQS ist ein optisches Bauelement, das mithilfe einer akustischen Welle die Ausbreitung eines Laserstrahls im Resonator moduliert. Durch das Einschalten des AOQS wird die Resonatorgüte reduziert (Licht wird gestreut), und durch das Ausschalten steigt die Güte (Licht bleibt im Resonator). Dadurch kann die Laseremission gepulst erfolgen.
Der AOQS basiert auf dem akusto-optischen Effekt (auch Brillouin-Streuung genannt): Eine durch einen piezoelektrischen Wandler erzeugte Schallwelle verursacht periodische Dichteschwankungen im Kristall, was zu einem Brechungsindexgitter führt. Dieses Gitter beugt Licht, ähnlich wie ein Beugungsgitter.
Im eingeschalteten Zustand wird das Licht aus dem Resonator herausgelenkt (niedrige Güte). Im ausgeschalteten Zustand bleibt das Licht im Resonator (hohe Güte). Durch gezieltes Schalten wird die Güte schnell erhöht, was zu einer starken Laserpuls-Emission führt.
AOQS werden häufig in Festkörperlasern wie Nd:YAG-, Nd:YVO₄- und Er:YAG-Lasern eingesetzt, insbesondere wenn kurze, leistungsstarke Pulse benötigt werden.
Weil sie sehr schnell (ns–µs) schalten können, ohne mechanische Bauteile, und präzise getriggert werden. Sie ermöglichen die Erzeugung kurzer Pulse mit hoher Energie durch kontrolliertes „Speichern und Freigeben“ von Photonen im Resonator.
Der AOQS schaltet den Resonator auf niedrige Güte (keine Verstärkung) und die Pumpenergie wird im Lasermedium gespeichert. Wird der AOQS deaktiviert (hohe Güte), erfolgt die sofortige Emission eines kurzen, intensiven Pulses.
Ein akusto-optischer Güteschalter (AOQS) und ein elektro-optischer Güteschalter (EOQS) unterscheiden sich hauptsächlich in ihren Schaltmechanismen und Leistungsmerkmalen:
Schaltprinzip: Der AOQS nutzt akustische Wellen, um eine periodische Brechungsindexänderung im Material zu erzeugen (akusto-optischer Effekt). Im Gegensatz dazu verwendet der EOQS ein elektrisches Feld, um über den Pockels-Effekt den Brechungsindex eines Kristalls zu verändern.
Schaltzeit: EOQS-Geräte schalten typischerweise schneller, im Nanosekundenbereich, während AOQS-Geräte im Bereich von Nanosekunden bis Mikrosekunden schalten. Obwohl etwas langsamer, sind die Schaltzeiten des AOQS für viele gepulste Laseranwendungen immer noch ausreichend schnell.
Komplexität: AOQS-Systeme sind in der Regel einfacher aufgebaut, da sie keine zusätzlichen optischen Komponenten benötigen. EOQS-Systeme sind komplexer und erfordern in der Regel eine Viertelwellenplatte (λ/4-Platte) für den korrekten Betrieb.
Verluste: EOQS-Geräte weisen aufgrund ihrer effizienten elektro-optischen Modulation sehr geringe optische Verluste auf. AOQS-Geräte haben aufgrund der Beugungseffekte tendenziell etwas höhere Verluste.
Kosten: AOQS-Geräte sind in der Regel kostengünstiger und daher eine wirtschaftliche Wahl für viele industrielle und wissenschaftliche Anwendungen. EOQS-Geräte sind teurer, da sie aus komplexeren Materialien bestehen und einen höheren Systemaufbau erfordern.
Zusammengefasst bietet der EOQS eine schnellere Schaltzeit und geringere Verluste, ist jedoch teurer und komplexer im Aufbau. Der AOQS hingegen ist einfacher, kostengünstiger und eignet sich gut für Anwendungen, bei denen extreme Schaltgeschwindigkeiten nicht erforderlich sind.
