Тема: ячейки Поккельса

[loveWithLaser]

Здравствуйте.
Есть продольный и поперечный эффект Поккельса. Скажите по своему опыту, ячейки на каком эффекте лучше использовать. Какие плюсы и минусы у них.
По каким параметрам оценивается качество ячеек?

[Gall]

Важна величина двупреломления, достижимая в вашей конкретной схеме. Только одна цифра по сути. Если бы один из вариантов был лучше, существовал бы только он один 

[loveWithLaser]

В чем конкретные преимущества одного типа над другим? При поперечном ниже напряжение. При продольном поле менее однородно (хотя как это сказывается).
Какой выбрать?

[loveWithLaser]

"Важна величина двулучепреломления" - зачем нам два луча на выходе?  Луч ведь направляют по оси кристалла, так ведь?

[Gall]

Во-первых, что происходит. Происходит двупреломление. Поляризованный луч на входе делится на два с двумя разными поляризациями. Они проходят через ячейку со слегка разными скоростями, скоростью можно управлять электрически. Потом обратно суммируются в один луч. Но за счет разной скорости набегает разность хода и, стало быть, поворот поляризации. Это то, что делает сама ячейка. В сочетании с поляризаторами (или просто с деталями конструкции лазера: лазеру обычно поляризация очень важна) получается затвор. При неправильной поляризации либо свет не проходит, либо работа лазера нарушается, а правильная получается только тогда, когда подают напряжение.

А дальше идет обычный компромисс. Нужно, чтобы ячейкой было легко управлять, т.е. чтобы напряжение было не слишком высоким. Но и нельзя, чтобы ячейка слишком сильно реагировала на напряжение, а то будет трудно попадать в нужную поляризацию. Нужно, чтобы характеристики ячейки были одинаковыми во всех ее местах, а то может получиться, что сверху половина луча проходит, а снизу нет, или еще что-то в этом роде. Т.е. чтобы поле было не слишком неоднородным. И при этом надо, чтобы кристалл еще и не стоил $$$, от ячейки из какого-нибудь анобтаниума мало проку, ее все равно у нас нет . Как обычно: надежно, удобно, дешево - выберите два из трех.

Хорошая промышленная ячейка скорее всего будет поперечной. Под определенную длину волны. Продольные ячейки более неприхотливы, их легче делать вообще и кустарно в частности, и там с ориентацией кристалла все намного проще. В обмен на высокое напряжение и на то, что в электродах будет дырка, а в дырке не будет поля. За простоту надо платить.

[loveWithLaser]

В книге Ярив - оптические волны в кристаллах, где рассматривают пример с KDP, при поперечном эффекте получают изменения показателя преломления в присутствии поля очень малым. Правильно ли я понимаю, что при продольном эффекте интенсивность гораздо выше?

"Нужно, чтобы характеристики ячейки были одинаковыми во всех ее местах, а то может получиться, что сверху половина луча проходит, а снизу нет, или еще что-то в этом роде. Т.е. чтобы поле было не слишком неоднородным." - я думал тоже про неоднородность, но в книге Мустель_Парыгин_методы модуляции написано (и ссылка на статью) что при продольном эффекте, если электроды в виде обмоток, то поле по сечению меняется не более чем на 2% - на сколько это существенно для поляризации, хз.

"В обмен на высокое напряжение и на то, что в электродах будет дырка, а в дырке не будет поля." - я так понял, что ща с дырками не делают, а электроды в виде обмотки на краях.

Как в ячейках расположена оптическая ось по отношению к распространению света и приложенного поля? я никак не могу уяснить. Оптическая ось z сонаправлена с распространением света или нет?

[loveWithLaser]

как определяется контраст для ЯП?

[Gall]

Оптическая ось НЕ сонаправлена. Вся суть как раз в том, чтобы получить угол между поляризацией и этой осью. Тогда луч поделится на два, поляризованный по оси и поляризованный поперек оси. Но это то, что должно получиться ПОСЛЕ наложения поля. Без поля оси может не быть и вообще никакой (эффект Керра в жидкостях).

Эффект, как и многие другие похожие - решеточный, и связан вот с чем. Есть у нас кристаллическая решетка. Не кубическая, а какая-нибудь косая, но довольно симметричная. Наложим на нее поле. Поле потянет электроны по своему направлению, и решетка сдвинется по полю. Но поскольку она изначально косая, ее и ПОПЕРЕК поля поведет тоже. (Представьте себе наваленные на стол мячики: вы их толкаете с боков, а они начинают выпирать над столом и образовывать второй слой.) Это дает целое семейство эффектов: пьезоэффект, магнитострикцию и т.д. и т.п., ну и эффект Поккельса в том числе. Этот эффект отличается от эффектов Фарадея и Керра, которые возникают в однородной среде и в которых именно само поле дает ось.

Обмотка на краях - это по сути те же электроды с дырками. Для однородного поля нужны две больших параллельных пластины. Контакты на краях, которые так или иначе должны быть с дыркой, будь то пластины с отверстием, обмотки, трубки, напыления и что угодно еще - это конфигурация, очень непохожая на две больших параллельных пластины. Поэтому поле получается кривым, не очень по оси, в центре может быть слабее, чем по краям около электродов. Насколько это важно - зависит, но ничего хорошего в этом нет. Полупрозрачное напыление в роли электродов создало бы очень хорошее поле, но оно не выдерживает мощного излучения. (В ЖК-дисплеях, у них принцип действия родственный ячейкам Поккельса и Керра, делают именно полупрозрачное напыление.) А вот если контакты сбоку, поперек, тогда их без проблем можно сделать большими и плоскими, и поле будет хорошим однородным.

Контраст определяется из вращения поляризации законом Малюса. Ячейка Поккельса не перекрывает свет, она его поворачивает. Перекрывает поляризатор.

[loveWithLaser]

Почему тогда фирмы, те же Torlabs продают ячейки на продольном эффекте? На поперечном я даже не видел у них в списке

[loveWithLaser]

Так и не могу понять, как ячейка выставляется при продольном и поперечном случае по отношению к оси кристалла. Ось кристалла в обоих случаях сонаправлена с распространением света? Почему в книгах пишут, что при поперечном эффекте надо компенсировать естественное двулучепреломление (возникающее без приложения поля)?

[Gall]

Фирмы делают то, что удобнее делать и продавать, с учетом в том числе патентов. Часто бывает, что конструкция патентованна конкурентом, и тогда выбора не остается.

На самом деле надо смотреть только на конечные характеристики, устройство и принцип действия роли не играет. Об этом позаботилась фирма.

У кристалла не одна ось. Кристаллическая решетка имеет длину, ширину и высоту, и они могут быть все три неравны (это называется "две оси"), а атомы могут стоять косо. Эффекты получаются тогда, когда на это накладывается поле. Результат описывается тензором, который изобразить можно в виде эллипсоида. В исходном состоянии этот эллипсоид в разрезе дает круг, но поле его искажает, и круг становится эллипсом. Чтобы в разрезе был круг, эллипсоид не обязан быть шаром. И даже не обязан быть разрезан перпендикулярно длинной оси.

[loveWithLaser]

В чем преимущество использования в регенеративном усилителе двух ячеек Пок. вместо одной (кроме увеличенной цены в два раза )

[Gall]

Их можно включать не одновременно.

[loveWithLaser]

ну это понятно, что вторая ячейка выводит импульс. Но зачем ставить вторую, если можно обойтись одной???????????????????????????????????????????????????
Подал напряжение, когда нужно снял.

Предложения регенеративников на рынке как с одной так и с двумя

[Gall]

Больше гибкости в управлении импульсом. Интервал между срабатываниями можно делать чуть меньше или чуть больше. Того же результата можно добиться за счет оптики, так что тут производитель выбирает, как ему проще.