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DE10241790A1 - Electro-optical modulator arrangement for modulating laser light comprises an electro-optical rectangular crystal having a refractive index which can be changed depending on polarization by applying an electrical field, and a polarizer - Google Patents

Electro-optical modulator arrangement for modulating laser light comprises an electro-optical rectangular crystal having a refractive index which can be changed depending on polarization by applying an electrical field, and a polarizer Download PDF

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DE10241790A1
DE10241790A1 DE2002141790 DE10241790A DE10241790A1 DE 10241790 A1 DE10241790 A1 DE 10241790A1 DE 2002141790 DE2002141790 DE 2002141790 DE 10241790 A DE10241790 A DE 10241790A DE 10241790 A1 DE10241790 A1 DE 10241790A1
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Abstract

Electro-optical modulator arrangement comprises an electro-optical rectangular crystal (11) having a refractive index which can be changed depending on polarization by applying an electrical field, and a polarizer (31).

Description

1. Stand der Technik1. Status of technology

Zur Modulation von Strahlleistung wird u. a. elektrooptische Modulatoren verwendet. Ein elektrooptischer Modulator besteht im wesentlichen aus einem elektrooptischen Krsitall, einem Polarisator und einer Spannungsquelle. Der Pockel-Effekt beschreibt die Änderung der Brechungsindex in einem Kristall durch angelegtes elektrisches Feld. In einem elektrooptischen Kristall kann die polarisationsabhängige Änderung der Brechungsindizes zur Veränderung der Polarisation von Strahlen ausgenutzt und somit in Kombination mit einem Polarisator zur Modulation der Strahlleistung verwendet werden. Ein elektonisches Kristall mit beiden Elektroden bildet die sogenannte Pockel-Zelle.For modulating beam power we you. a. electro-optical modulators used. An electro-optical Modulator essentially consists of an electro-optical crystal, a polarizer and a voltage source. The Pockel effect describes the change the refractive index in a crystal by applied electrical Field. In an electro-optical crystal, the polarization-dependent change can the refractive indices to change the Polarization of rays exploited and therefore in combination with a polarizer can be used to modulate the beam power. An electronic crystal with both electrodes forms the so-called Pockels cell.

Es gibt zwei verschiedene Konfigurationen von Pockel-Zellen. Zu einem ist die häufigsten verwendete longitudinale Pockel-Zelle (vgl. 14) , wo das angelegte elektrische Feld parallel zur Strahlrichtung steht. Zum anderen ist die transversale Pockel-Zelle, bei der das elektirsche Feld senkrecht zur Strahlrichtung steht (vgl. 15). Die konventionellen Pockel-Zelle weisen rund optische Apertur auf.There are two different configurations of Pockel cells. On the one hand, the most commonly used longitudinal Pockel cell (cf. 14 ), where the applied electric field is parallel to the beam direction. The other is the transverse Pockel cell, in which the electrical field is perpendicular to the beam direction (cf. 15 ). The conventional Pockel cell has a round optical aperture.

Traditionell wird KD·P als elektrooptisches Kristall verwendet. Die mit KD·P gebildeten Modulatoren sind meistens longitudinale Modulatoren. Sie haben zwar große Apertur, verursachen aber thermische Phasenstörungen. Sie sind für Strahlen mit hoher mittlerer Leistung ungeeignet. Dabei läuft der Strahl einmal durch die Pockel-Zelle und eine hohe Treiberspannung wird benötigt. Dies führt zur geingen Modulationsfrequenz.Traditionally, KD · P is called electro-optical crystal used. The modulators formed with KD · P are mostly longitudinal modulators. You have a large aperture, but cause thermal phase disturbances. They are for rays unsuitable with high average power. The beam runs through once the Pockel cell and a high driver voltage is required. This leads to go modulation frequency.

Zunehmend werden immer mehr Modulatoren mit BBO als das elektrooptische Kristall verwendet. Dabei wird ein elektrisches Feld transversal zur Strahlrichtung angelegt. Im Vergleich zum KD·P weist BBO erheblich höhere Belastbarkeit der mittleren Leistung auf. Allerdings ist die elektrooptische Koeffizient relativ klein, so dass auch hier hohe Treiberspannung bei Modulatoren mit einem Rundqerschnitt notwendig wird. Dies limitiert wiederum die erzielbare Moldulationsfrequenz.There are more and more modulators used with BBO as the electro-optic crystal. In doing so, a electric field applied transversely to the beam direction. Compared points to the KD · P BBO significantly higher Resilience of the average power. However, the electro-optical coefficient relatively small, so that here too high driver voltage for modulators with a round cross-section becomes necessary. This in turn limits the achievable frequency of modulation.

Die elektrooptischen Modulatoren werden insbesondere zur Modulation von Laserleistung verwendet. Zu dem werden sie zur Güteschaltung innerhalb Laserreonatoren eingesetzt. Die Entwicklung der Lasertechnologie in Richtung hohe Leistung und hohe Geschwindigkeit stellen immer höhere Anforderungen an die Modulatoren. So werden zunehmend Modulatoren mit höherer Leistungsbelastbarkeit und höherer Modulations/Schaltgeschwindigkeit gefragt. Dies erfordert Modulatordesign mit geeigneter Geometrie, reduzierte Treiberspannung, verbessertem thermischen Verhalten und erhöhte Belastbarkeit.The electro-optical modulators are used in particular to modulate laser power. To that they become a quality change used within laser resonators. The development of laser technology always towards high performance and high speed higher Requirements for the modulators. So modulators are becoming more and more with higher Resilience and higher Modulation / switching speed asked. This requires modulator design with suitable geometry, reduced driver voltage, improved thermal Behavior and increased Resilience.

2. Beschreibung2. Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrooptische Modulatoren zur Modulation der Strahlleistung. Dabei werden neue Design, insbesondere für Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeitsanwendungen angegeben.The present invention relates refer to electro-optical modulators for modulating the beam power. Thereby new design, especially for high performance and high speed applications specified.

Eine elektrooptische Modulatoranordnung besteht typischerweise aus einem elektrooptischen Kristall (11), einem Polarisator (31) und einer Spannungsquelle (91, U(t)) (1). Bei dem elektrooptischen Kristall wird die Brechungsindex durch ein angelegtes elektrisches Feld polarisationsabhängig geändert. In Verbindung mit dem Polarisator wird die Leistung Pin(t) des Eingangsstrahls (1) entsprechend moduliert und ein Ausgangsstrahl (2) mit einem Leistungsverlauf Pout(t) generiert. Dabei wird ein Verluststrahl (3) ausgkoppelt. Er wird beispielsweise durch den Beamstopper (41) absorbiert.An electro-optical modulator arrangement typically consists of an electro-optical crystal ( 11 ), a polarizer ( 31 ) and a voltage source ( 91 , U (t)) ( 1 ). In the electro-optical crystal, the refractive index is changed depending on the polarization by an applied electric field. In conjunction with the polarizer, the power Pin (t) of the input beam ( 1 ) modulated accordingly and an output beam ( 2 ) with a power curve Pout (t). A loss beam ( 3 ) decoupled. For example, the beam stopper ( 41 ) absorbed.

Zur Reduzierung der Treiberspannung und zum verbesserten thermischen Verhalten wird erfindungsgemäß das elektrooptische Kristall rechteckig (A × B × H in 2) ausgegildet. Für Anlegen des elektrischen Feldes können Elektroden auf das Kristall durch bedampfte und leitende Schichte gebildet werden (21).To reduce the driver voltage and to improve the thermal behavior, the electro-optical crystal is rectangular (A × W × H in 2 ) trained. To apply the electric field, electrodes can be formed on the crystal by vapor-deposited and conductive layers ( 21 ).

Alternativ zu leitenden Schichten können massive Elektroden verwendet werden ((23) in 3). Dabei wird das elektrooptische Kristall zwischen den beiden massiven Elektroden geklemmert.As an alternative to conductive layers, solid electrodes can be used (( 23 ) in 3 ). The electro-optical crystal is clamped between the two solid electrodes.

Für Hochleistungs-Anwendungen tritt nichtvernachlässigbare Verlustleistung im Kristall auf. Zudem entsteht im Kristall durch ändernde Hochspannung dielektrische Verlust auf. Für einen zuverlässigen und dauerhaften Betrieb ist eine geeignete Kühlung unabdingbar. Gemäß dieser vorliegenden Erfindung fungiert die Elektroden zugleiche als Wärmesenke. Dabei wird die thermische Kontakt durch mechanisches Anpressen hergestellt. Zur Abführung der Verlustleistung können die Wärmesenke (23) mit Luftwärmetauschern (25) thermisch kontaktiert werden (4). Zur Erhöhung der abführbaren Leistung werden die Wärmesenke/Elektroden (24) mit Kühlkannälen (96, 97) versehen (5). Durch die Kühlkannäle kann das Kühlmittel fliessen.For high-performance applications, non-negligible power loss occurs in the crystal. In addition, dielectric loss occurs in the crystal due to changing high voltage. Suitable cooling is essential for reliable and permanent operation. According to the present invention, the electrodes also function as a heat sink. The thermal contact is made by mechanical pressing. To dissipate the power loss, the heat sink ( 23 ) with air heat exchangers ( 25 ) be contacted thermally ( 4 ). The heat sink / electrodes ( 24 ) with cooling channels ( 96 . 97 ) Mistake ( 5 ). The coolant can flow through the cooling channels.

Bei der mechanischen Anpressung zur Herstellung thermischer Kontakt kann mechanische Spannung und imhomogene Kühlung entstehen. Dies ist unerwüscht für die Haltbarkeit und die optische Qualität des Kristalls. Es ist deshalb vorteilhaft zwischen dem Kristall und den Elektroden weiche Folien wie Indium-Folie zu verwenden. Dabei werden die Spannungsspitze abgebaut und eine homogene Kontakt hergestellt.With mechanical pressure for Making thermal contact can be mechanical stress and inhomogeneous cooling arise. This is undesirable for the Durability and the optical quality of the crystal. That is why advantageous between the crystal and the electrodes soft foils how to use indium foil. The voltage spike degraded and made a homogeneous contact.

Eine noch dauerhafte Verbindung kann hergestellt werden, wenn das Kristall zwsichen den beiden Elektroden/Wärmesenken eingelötet wird. Dadurch wird eine effektive und homogene elektrische und thermische Kontakt dauerhaft gewährleistet. Eine hochqualitative Löteverbindung wird erzielt, indem die beiden Kontaktflächen des Kristalls mit metallischen Schichten wie Cr, Ti und Zn bedampft werden. Desweiteren ist es vorteilhaft, die beispielwiese aus Kupfer bestehenden Elektroden mit Gold zu bedampfen.A permanent connection can be made if the crystal is soldered between the two electrodes / heat sinks. This ensures effective and homogeneous electrical and thermal contact over the long term. A high quality solder joint is achieved in where the two contact surfaces of the crystal are vaporized with metallic layers such as Cr, Ti and Zn. Furthermore, it is advantageous to vapor-coat the electrodes, which are made of copper, for example, with gold.

In der Tat gibt prinzipiell zwei Sorten von Strahlen, zum einen polarisierte Strahlen und nichtpolarisierte Strahlen. Zur Modultaion eines linear polarisierten Strahls (51) genügt eine Pockel-Zelle und ein Polarisator (7). Ein nichtlinear aber polarisierter Strahl kann durch geeignete Verzögerungsplatte in einen linearen polarisierten Strahl transformiert werden und entsprechend moduliert werden.There are in principle two types of rays, firstly polarized rays and non-polarized rays. To modulate a linearly polarized beam ( 51 ) a Pockel cell and a polarizer are sufficient ( 7 ). A nonlinear but polarized beam can be transformed into a linear polarized beam by means of a suitable delay plate and modulated accordingly.

Zur Modulation eines nichtpolarisierten (statistisch polarisierten) Strahls (53) wird erfindungsgemäß ein Polarisator (33) zur Erzeugung zwei linear polarisierte Strahlen verwendet (6). Anschliessend werden die beiden linear polarisierten Strahlen durch jeweils eine eigene Pockelzelle oder durch eine gemeinsame Pockelzelle durchgeschickt. Nach der/den Pockel-Zelle(n) werden die beiden Strahlen mit Hilfe eines weiteren Polarisators (34) vereint bzw. ausgekoppelt (8). Dabei wird die Leistung des Ausgangsstrahls hinter dem Polarisator (2) durch die Spannung an der/den Pockelzelle(n) moduliert. Die ausgekoppelte Strahlen werden durch die Beamstopper (41) absorbiert.For modulating a non-polarized (statistically polarized) beam ( 53 ) according to the invention becomes a polarizer ( 33 ) used to generate two linearly polarized beams ( 6 ). The two linearly polarized beams are then transmitted through their own Pockel cell or through a common Pockel cell. After the Pockel cell (s), the two beams are 34 ) united or decoupled ( 8th ). The power of the output beam behind the polarizer ( 2 ) modulated by the voltage on the pockel cell (s). The coupled beams are blocked by the beam stopper ( 41 ) absorbed.

Als Polarisator kann eine dünne Schichtenpolarisator, ein Glan-Thomson-Polarisator etc., verwendet werden. Allerdings kann gemäß vorliegender Erfindung durch Verwendung von Strahlversetzern kompakte und zuverlässige Modulatoranordnungen realisiert werden.A thin layer polarizer, a Glan-Thomson polarizer etc. can be used. Indeed can according to the present invention realized compact and reliable modulator arrangements by using beam displacers become.

Beim Strahlversetzer handelt es sich um ein doppelbrechendes Medium (33), bei dem Strahlen beim Eintreten in das Medium und beim Austreten aus dem Medium unterschiedlicher Polarisation unterschiedlich gebrochen werden (6). Bei dem Beispiel in 6 fällt ein Strahl, der sowohl s- als auch p-polarisierte Komponente enthält, senkrecht in den Strahlversetzer ein. Der Strahlversetzer ist so konfiguriert, daß beim Eintreten die s-polarisierte Komponente nicht gebrochen wird, während die p-polarisierte Komponente nach oben gebrochen wird. Beim Austreten wird die s-Komponente wie beim Eintreten nicht gebrochen, während die p-polarisierte Komponente nach unten gebrochen wird. Durch Brechung beim Eintreten und Austreten entsteht ein lateraler Versatz zwischen die beiden polarisierten Komponenten. Beim Beam-Displacer mit parallelen Eintritts- und Austrittsfläche breiten sich der beiden Strahlen unterschiedlicher Polarisationen nach dem Durchgang mit einem lateralen Versatz parallel aus. Unter den doppelbrechenden Medien für den Strahlversetzer sind zu nennen: YVO4, α-BBO, Calcite, Quartz, LiNbO3.The beam displacer is a birefringent medium ( 33 ), in which rays are differently refracted when entering and exiting the medium with different polarizations ( 6 ). In the example in 6 a beam that contains both s- and p-polarized components falls perpendicularly into the beam displacer. The beam displacer is configured so that the s-polarized component is not broken when entering, while the p-polarized component is broken upward. When exiting, the s component is not broken as when entering, while the p-polarized component is broken down. Refraction when entering and exiting creates a lateral offset between the two polarized components. In the case of the beam displacer with a parallel entrance and exit surface, the two beams of different polarizations spread parallel after passing through with a lateral offset. The birefringent media for the jet displacer include: YVO 4 , α-BBO, Calcite, Quartz, LiNbO3.

Die meisten Strahlen haben einen runden Querschnitt. Für Modulatoranordnungen mit einer rechteckigen Apertur besteht die Bedarf, der Querschnitt des Strahls an die Apertur der Modulatoranordnung anzupassen. Dafür wird eine Strahlformungsoptik verwendet. Mit der Strahlformungsoptik wird ein runder Strahl (61) in einen Strahl mit einem elliptischen oder einem rechteckigen Querschnitt (62) transformiert (12).Most rays have a round cross section. For modulator arrangements with a rectangular aperture, there is a need to adapt the cross section of the beam to the aperture of the modulator arrangement. Beam shaping optics are used for this. With the beam shaping optics, a round beam ( 61 ) into a beam with an elliptical or a rectangular cross-section ( 62 ) transformed ( 12 ).

Ein Ausführungsbeispiel besteht in Anordnungen mit Prismen ((66, 67) vgl. 12). Dabei wird die Abmessung eines Strahls anamorphotisch in einer Richtung aufgeweitet bzw. verkleinert. Die Änderung des Strahlquerschnittes kann auch durch zylindrische Optik geschehen (13).One embodiment consists of arrangements with prisms (( 66 . 67 ) see. 12 ). The dimension of a beam is widened or reduced anamorphically in one direction. The beam cross-section can also be changed using cylindrical optics ( 13 ).

Bei konventionellen Modulatoranordnungen durchläuft der Strahl ein mal durch die Pockel-Zelle. Die erfordliche Spannung zur Modulation liegt im Bereich einige kV. Die Erzeugung bzw. die Modultion der Hochspannung ist mit erheblicher Aufwand verbunden. Insbesondere wird die Modulationsgeschwindigkeit wirtschaftlich auf einige kHz limitiert. Zur Reduzierung der Aufwand bei den Pockel-Zellen-Treibern und zur Erhöhung der Modulationsfrequenz werden in dieser Anmeldung Modulatoranordnungen angegeben, bei den der Strahl mindestens ein weiteres Mal durch die Pockel-Zelle durchläuft. Läuft der Strahl N-Mal durch die Pockel-Zelle, so wird die erforderliche Treiberspannung um einen Faktor N reduziert.In conventional modulator arrangements, the Beam through the Pockel cell once. The The voltage required for modulation is in the range of a few kV. The generation or modulation of the high voltage is considerable Associated effort. In particular, the modulation speed economically limited to a few kHz. To reduce the effort with the Pockel cell drivers and to increase the modulation frequency are specified in this application modulator arrangements in which the beam passes through the Pockel cell at least one more time. Is the Beam N times through the Pockel cell, so will the required driver voltage reduced by a factor N.

Zur Erzeugung des Mehrfachdurchgangs wird zunächst in dieser Patent eine Prismenanordnung beschrieben (10). Sie beshet aus zwei 90°-Prismen (81, 82). Die beiden Prismen werden bzgl. deren Dachkanten parallel versetzt. Von dem Versatz wird der Strahl gefaltet und somit werden parallele Strahlgänge durch die Pockel-Zelle (16) generiert.To generate the multiple pass, a prism arrangement is first described in this patent ( 10 ). It consists of two 90 ° prisms ( 81 . 82 ). The two prisms are offset parallel with respect to their roof edges. The beam is folded from the offset and thus parallel beam paths through the Pockel cell ( 16 ) generated.

Eine weitere Ausführung zur Erzeugung von mehrfachen Strahldurchgängen zeigt 11. Dabei werden zwei 90°-Dachkantenspiegel (83, 84) verwendet. Auch hier werden durch einen parallelen Versatz der Dachkanten der beiden Dachkantenspiegel parallele Strahlgänge in der Pockel-Zelle realisiert. Desweiteren können Kombinationen aus 90°-Prismen und 90°-Dachkantenspiegel zur Generieung mehrfacher Strahlgänge verwendet werden.Another embodiment for generating multiple beam passes shows 11 , Two 90 ° roof edge mirrors ( 83 . 84 ) used. Here too, parallel beam paths are realized in the Pockel cell by a parallel offset of the roof edges of the two roof edge mirrors. Combinations of 90 ° prisms and 90 ° roof edge mirrors can also be used to generate multiple beam paths.

In der obigen Beschreibung werden einige bevorzugte Ausführungen der Erfindung erläutert. Weitere Ausführungen können daraus abgeleitet werden. Die Einzelheiten der Modulatoranordnungen gemäß dieser vorliegenden Erfindung sind beispielsweise in den folgenden Abbildungen skiziert:In the description above some preferred designs of the invention explained. Further versions can derived from it. The details of the modulator arrangements according to this present invention are illustrated, for example, in the following figures skiziert:

1: Eine elektrooptische Modulatoranordnung bestehend aus einem rechteckigen elektrooptischen Kristall (11), zwei aufgedampften Elektroden (21), einer Spannungsquelle (91), einem Polarisator (31), einem Strahlstopper (41). 1 : An electro-optical modulator arrangement consisting of a rectangular electro-optical crystal ( 11 ), two evaporated electrodes ( 21 ), a voltage source ( 91 ), a polarizer ( 31 ), a beam stopper ( 41 ).

2: Eine Detailszeichung vom einem rechteckigen elektrooptischen Kristall mit Abmessung A × B × H. 2 : A detailed drawing of a rectangular electro-optical crystal with dimensions A × B × H.

3: Eine Pockel-Zelle bestehend aus zwei massiven Elektroden (23) und einem elektrooptischen Kristall. 3 : A Pockel cell consisting of two solid electrodes ( 23 ) and an electro-optical crystal.

4: Eine Elektrode (23) mit einem Luftkühler (25). 4 : An electrode ( 23 ) with an air cooler ( 25 ).

5: Eine Elektrode (24) mit Kühlkanälen (96, 97) 5 : An electrode ( 24 ) with cooling channels ( 96 . 97 )

6: Ein Strahlversetzer teilt einen nichtlinear polarisierten Strahl (53) in zwei linear polarisierte Strahlen durch einen lateralen Versatz. 6 : A beam shifter divides a nonlinearly polarized beam ( 53 ) in two linearly polarized beams by a lateral offset.

7: Eine Ausführung der Modulatoranordnung. Der Eingangsstrahl (1) mit einer linearen Polarisation (51) läuft durch die Pockel-Zelle (16) und dabei jenach der Spannung die Polarisation des Eingangsstrahl geändert. Durch den Polarisator (Strahlversetzer) (32) wird eine Polarisationskomponente ausgekoppelt (3) und durch den Beamstopper (41) absorbiert. Die andere Polarisationskomponente bildet den Ausgangsstrahl (2), dessen Leistung in Zusammenhang von der Spannung sich ändert. 7 : An execution of the modulator arrangement. The input beam ( 1 ) with a linear polarization ( 51 ) runs through the Pockel cell ( 16 ) changing the polarization of the input beam according to the voltage. Through the polarizer (beam displacer) ( 32 ) a polarization component is coupled out ( 3 ) and by the beam stopper ( 41 ) absorbed. The other polarization component forms the output beam ( 2 ), the performance of which changes in relation to the voltage.

8: Eine Ausführung der Modulatoranordnung zur Modulation eines nichtlinear bzw. nicht polarisierten Strahls. Dabei wird der Eingangsstrahls (1) mit beispielsweise statistischer Polarisation (53) durch den Strahlversetzer (33) in zwei linear polarisiete Strahlen aufgesplitten und parallel versetzt. Die beiden linear polarisierten Strahlen durchlaufen in diesem Fall eine gemeinsame Pockel-Zelle (16) und deren Polarisation wird jenach der angelegten Spannung geändert. (18) ist eine lambda/2-Verzögerungsplatte. Wenn keine Spannung vorliegt, werden die Polarisation der beiden Strahlen nach der Verzögerungsplatte (18) jeweils um 90° gedreht. Nach Durchgang durch den Strahlversetzter (34) werden die beiden Strahlen wieder in einen Strahl (2) vereint. 8th : An embodiment of the modulator arrangement for modulating a non-linear or non-polarized beam. The input beam ( 1 ) with e.g. statistical polarization ( 53 ) by the beam displacer ( 33 ) split into two linearly polarized beams and offset in parallel. In this case, the two linearly polarized beams pass through a common Pockel cell ( 16 ) and their polarization is changed according to the applied voltage. ( 18 ) is a lambda / 2 delay plate. If there is no voltage, the polarization of the two beams after the delay plate ( 18 ) rotated by 90 °. After passing through the beam displacer ( 34 ) the two rays will become one ray again ( 2 ) united.

9: Die gleiche Modulatoranordnung, wobei auf die Pockel-Zelle (16) eine lambda/2-Spannung angelegt ist. Nach dem Durchgang durch die Pockel-Zelle wird die Polarisation der beiden Strahl um 90° gedreht. Nach der lambda/2-Verzögerungsplatte (18) wird die Polarisation um ein weitere 90° bzw. –90° gedreht. Dadurch weisen die beiden Strahlen die gleiche Polarisation wie vor der Pockel-Zelle. Nach dem Durchgang durch den Strahlversetzer werden die beiden Strahlen durch die Beamstopper (41) vernichtet. 9 : The same modulator arrangement, with the Pockel cell ( 16 ) a lambda / 2 voltage is applied. After passing through the Pockel cell, the polarization of the two beams is rotated by 90 °. After the lambda / 2 delay plate (18), the polarization is rotated by a further 90 ° or -90 °. As a result, the two beams have the same polarization as in front of the Pockel cell. After passing through the beam displacer, the two beams are blocked by the beam stopper ( 41 ) destroyed.

10: Eine Modulatoranordnung mit Mehrfachstrahlgänge in der Pockelzelle (16). Der Eingangstrahl (6) wird durch zwei 90°-Prismen (81, 82) hin und her reflektiert und gefaltet. 10 : A modulator arrangement with multiple beam paths in the Pockelz cell ( 16 ). The entrance beam ( 6 ) by two 90 ° prisms ( 81 . 82 ) reflected and folded back and forth.

11: Ein Alternativ zur 10, wobei zwei bzgl. den Dachkanten versetzten Dachkantenspiegel (83, 84) zur Realisierung der Mehrfachstrahlgänge in der Pockel-Zelle verwendet werden. 11 : An alternative to 10 , whereby two roof edge mirrors offset with respect to the roof edges ( 83 . 84 ) can be used to implement the multiple beam paths in the Pockel cell.

12: Eine Ausführung zur Transformation eines Strahls mit einem runden oder quadratischen Querschnitt zu einem Strahl mit elliptischen bzw. rechteckigen Querschnitt. Dabei werden zwei anamorphotische Prismen (66, 67) verwendet. 12 : An embodiment for transforming a beam with a round or square cross section to a beam with an elliptical or rectangular cross section. Two anamorphic prisms ( 66 . 67 ) used.

13: Ein Alternativ zur Transformation eines Strahlquerschittes mit einem zylindrischen Teleskop. 13 : An alternative to transforming a beam cross-section with a cylindrical telescope.

14: Schema eines longitudinalen Modulators mit einer runden Apertur 14 : Schematic of a longitudinal modulator with a round aperture

15: Schema eines transversalen Modulators mit einer quadratischen Apertur. 15 : Schematic of a transverse modulator with a square aperture.

Claims (23)

Elektrooptische Modulatoranordnung, bestehend aus mindenstens einem elektrooptischen Kristall, dessen Brechungsindex durch ein angelegtes elektrisches Feld polarisationsabhängig geändert werden kann und einem Polarisator, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrooptische Kristall einen rechteckigen Querschnitt aufweist.Electro-optical modulator arrangement, consisting of at least one electro-optical crystal, the refractive index of which can be changed depending on the polarization by an applied electric field and a polarizer, characterized in that the electro-optical crystal has a rectangular cross section. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden durch Bedampfung von leitenden Schichten auf das Kristall gebildet sind.Modulator arrangement according to claim 1, characterized in that the electrodes are deposited by vapor deposition of conductive layers the crystal are formed. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das elektrooptische Kristall zwischen zwei massiven Elektroden in ein Sandwich-Struktur angeordnet ist.Modulator arrangement according to claim 1, characterized that the electro-optical crystal between two massive electrodes is arranged in a sandwich structure. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 1 oder dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die massiven Elektroden gleichzeitig als Wärmesenke dienen.Modulator arrangement according to claim 1 or claim 3, characterized in that the massive electrodes simultaneously as a heat sink serve. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke mit Kühlkanälen vorgesehen ist.Modulator arrangement according to claim 4, characterized in that that the heat sink provided with cooling channels is. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Kontakt zu Elektroden durch mechanische Anpressung erfolgt.Modulator arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that thermal contact with electrodes done by mechanical pressure. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung mechanischer Spannungsinhomogenität dünne, weiche und wärmeleitende Folie wie Indium oder Silber zwischen Kristall und Elektroden verwendet sind.Modulator arrangement according to claim 6, characterized in that to avoid mechanical stress inhomogeneity thin, soft and thermally conductive Foil such as indium or silver is used between the crystal and electrodes are. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kristall zwischen den beiden Elektroden eingelötet ist.Modulator arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the crystal between the two Electrodes soldered is. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Löten das Kristall mit haftenden Metallschichten bedampft ist.Modulator arrangement according to claim 8, characterized in that for the soldering the crystal is coated with adhesive metal layers. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschichten ein Schichtsystem aus Cr, Ti und Zn sind.Modulator arrangement according to claim 9, characterized characterized in that the metal layers are a layer system made of Cr, Are Ti and Zn. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für das Löten Silber-Zin benutzt wird.Modulator arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that silver-tin is used for the soldering. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden und/oder die Wärmesenke aus Kupfer sind.Modulator arrangement according to one of claims 3 to 10, characterized in that the electrodes and / or the heat sink are made of copper. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden und/oder Wärmesenke mit Gold beschichtet sind.Modulator arrangement according to claim 12, characterized characterized in that the electrodes and / or heat sink are coated with gold are. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden und/oder die Wärmesenke mit Lot beschichtet sind.Modulator arrangement according to one of claims 3 to 13, characterized in that the electrodes and / or the heat sink are coated with solder. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modulation eines nichtlinear polarisierten Strahls ein Polarisator zum Aufsplitten des Strahls in zwei linear polarisierte Strahlen verwendet wird, wobei die beiden linear polarisierten Strahlen durch jeweils eine eigene Pockelzelle oder durch eine gemeinsame Pockelzelle durchlaufen, wobei nach den/der Pockelzelle(n) die beiden Strahlen durch einen zweiten Polarisator je nach der angelegten Spannung von 0% bis 100% zusammengeführt werden.Modulator arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that for the modulation of a non-linear polarized beam a polarizer for splitting the beam is used in two linearly polarized beams, the two linearly polarized rays each with its own Pockel cell or pass through a common pockel cell, whereby according to the Pockelz cell (s) the two beams through a second polarizer depending on the applied voltage from 0% to 100%. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Polarisator(en) Strahlversetzer verwendet wird/werden.Modulator arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that as a polarizer (s) beam displacer will be used. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des Strahlquerschitts and den rechteckigen Querschnitt des Modulators eine Formungsoptik zur Erzeugung von Strahlen mit nährungsweise einem elliptischen Querschnitt verwendet ist.Modulator arrangement according to one of claims 1 to 16, characterized in that to adjust the beam cross section and the rectangular cross section of the modulator a shaping optics Generation of rays with approximate an elliptical cross section is used. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zylindrische Optik und/oder Prismen in der Formungsoptik verwendet sind.Modulator arrangement according to claim 17, characterized characterized that cylindrical optics and / or prisms in the Shaping optics are used. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung des Treiberspannung der zu modulierende Strahl mindestens ein weiteres Mal durch das elektrooptische Kristall durchläuft.Modulator arrangement according to one of claims 1 to 18, characterized in that to reduce the driver voltage the beam to be modulated by the electro-optical at least one more time Crystal goes through. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein 90°-Prisma für den Mehrfachdurchgang durch das Kristall verwendet wird.Modulator arrangement according to claim 19, characterized characterized in that at least one 90 ° prism for the multiple pass through the crystal is used. Modulatoranordnung nach dem Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein 90°-Dachkantenspiegel für den Mehrfachdurchgang durch das Kristall verwendet wird.Modulator arrangement according to claim 19, characterized characterized in that at least one 90 ° roof edge mirror for multiple passage through the crystal is used. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Kristall z. B. BBO, RTP, etc. ist.Modulator arrangement according to one of claims 1 to 21, characterized in that the crystal z. B. BBO, RTP, etc. is. Modulatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zylindrische Optik und/oder Prismen verwendet werden, um den Ausgangsstrahl in einen Rundstrahl zurückzuformen.Modulator arrangement according to one of claims 1 to 22, characterized in that cylindrical optics and / or prisms can be used to reshape the output beam into an omnidirectional beam.
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DE102007010841A1 (en) * 2007-03-04 2008-09-11 Du, Keming, Dr. Optical amplifier arrangement, has amplification medium assembly, which has two parallel arranged and excited amplifier volumes and amplifier volumes are optically pumped and amplification medium assembly consists of rectangular crystal
WO2025120236A1 (en) * 2023-12-07 2025-06-12 Luxembourg Institute Of Science And Technology (List) Chirped laser source device

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