[实用新型]光致漂移实验研究中基于电光光开关的激光时域调制器

说明书

技术领域

本实用新型属于一种激光时域调制器，具体涉及一种光致漂移实验研究中基于电光光开关的激光时域调制器。 

背景技术

在激光光谱学实验、光通信等领域中，有时需要对连续激光束进行时域上的控制，使其产生特定的上升沿或者下降沿极小的脉冲激光束。光致漂移实验研究中，为了测量光致漂移引起的气体密度变化，实验采用荧光法对比的方式来进行，这需要将原本的连续激光调制成脉冲形式。 

一般对连续光进行时域控制的常用器件有：机械光开关、MEMS光开关、声光光开关、电光光开关，这其中电光光开关的响应速度是最快的，其中，机械光开关响应速度一般在ms量级，且重复性较差；热光开关的响应时间在100μs量级；MEMS光开关响应速度在100ns-ms量级，但实现依赖于光纤，同时结构较为简单。 

某些晶体材料在外加电场中，随着电场强度的改变，晶体折射率会发生改变，这种现象成为电光效应。电光效应引起的折射率变化的主要部分是一次电光效应，其效果远大于二次效应等高阶效应，一次电光效应被称之为线性电光效应或者普克尔效应。基于电光晶体的光开关是利用这类电光晶体在外加电场的作用下所产生的电光效应而制成的器件。 

电光光开关的响应时间很大程度上取决于外场电压的上升沿或者下降沿，因需要使得电压幅值达到电光晶体的半波电压一般为几千伏，这使得快速上升沿高压电源成为制约电光晶体光开关响应速度的限制之一。 

发明内容

    本实用新型是为了克服现有技术的缺点而提出的，其目的是提供一种光致漂移实验研究中基于电光光开关的激光时域调制器。 

本实用新型的技术方案是：一种光致漂移实验研究中基于电光光开关的激光时域调制器，包括消光棱镜，在消光棱镜的一侧设置有Ⅰ号准直光阑，在Ⅰ号准直光阑的另一侧设置有电光晶体，在电光晶体的另一侧设置有Ⅱ号准直光阑，在Ⅱ号准直光阑的另一侧设置有检偏棱镜，在电光晶体两外侧端各设置有横向电极，横向电极与快速脉冲高压电源电缆连接，快速脉冲高压电源通过触发信号与脉冲时序发生器电信号连接，调制前激光束入射到消光棱镜，调制后透射激光束从检偏棱镜中透射出，调制后反射激光束从检偏棱镜中反射出。 

所述的快速脉冲高压电源包括时序控制电路，时序控制电路通过输出触发信号分别与并列的多个高压隔离驱动连接，其中输出触发信号与两个高压隔离驱动连接，输出触发信号与其余高压隔离驱动连接，两个高压隔离驱动输出信号与高端开关电路连接，其余高压隔离驱动通过高压隔离驱动输出信号与低端开关电路连接，高端开关电路和低端开关电路的输出分别加到电光晶体两外侧端的横向电极上，时序控制电路通过输出触发信号与前沿高速驱动连接，前沿高速驱动通过导线与低端开关电路连接。 

所述的时序控制电路包括高端开关电路触发信号产生电路和低端开关电路触发信号产生电路。 

所述的高压隔离驱动包括UC3724芯片和UC3725芯片，两芯片组成芯片组，两芯片之间连接脉冲变压器。 

所述的高端开关电路包括两个MOSFET开关管M9、M10，电阻R26、R27、R28，两个开关管M9、M10串接，开关管M10的源极通过导线与电光晶体连接，开关管M9的漏极连接限流电阻R28，电阻R28另一端为高压输入，电阻R26、R27为均压电阻，分别与开关管M9、M10的漏源极并联，开关管M9～M10的门极由高压隔离驱动输出信号触发。 

所述的低端开关电路包括八个MOSFET开关管M1～M8、电阻R10～R25、电容C4～C11，R18～R25为均压电阻、并接于开关管M1～M8的漏源极，开关管M1的漏极通过导线与电光晶体连接，开关管M1的源极与M2的漏极连接，开关管M1～M8相互串联，开关管M1～M8的门极由高压隔离驱动输出信号触发。 

本实用新型结构简单、操作方便,响应速度快稳定性好，可以应用于在激光光谱学实验、光通信等领域。 

附图说明

图1 本实用新型的光致漂移实验研究中基于电光光开关的激光时域调制器的结构图； 

图2 本实用新型的快速脉冲高压电源；

图3 本实用新型的时序控制电路图；

图4 本实用新型的高压隔离驱动电路图；

图5 本实用新型的高端开关电路图；

图6 本实用新型的低端开关电路图；

图7 当脉冲电压为零和当脉冲电压为半波电压时，经过电光晶体的激光束的线偏振方向；

图8 经本实用新型调制后的激光束的时域特征。

 其中：