고 피크 파워 레이저는 레이저 가공 및 광전 측정과 같은 과학 연구 및 군사 산업 분야에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 1960년대 세계 최초의 레이저가 탄생했습니다. 1962년 McClung은 에너지 저장과 빠른 방출을 달성하기 위해 니트로벤젠 Kerr 셀을 사용하여 높은 피크 출력의 펄스 레이저를 얻었습니다. Q-switching 기술의 출현은 고출력 레이저 개발의 역사에서 중요한 돌파구입니다. 이 방법에 의해 연속적이거나 넓은 펄스 레이저 에너지는 매우 좁은 시간 폭의 펄스로 압축됩니다. 레이저 피크 전력은 몇 배나 증가합니다. 전기 광학 Q-스위칭 기술은 짧은 스위칭 시간, 안정적인 펄스 출력, 우수한 동기화 및 낮은 캐비티 손실의 장점이 있습니다. 출력 레이저의 피크 전력은 수백 메가와트에 쉽게 도달할 수 있습니다.

전기 광학 Q-스위칭은 좁은 펄스 폭과 높은 피크 파워 레이저를 얻기 위한 중요한 기술입니다. 그 원리는 결정의 전기 광학 효과를 사용하여 레이저 공진기의 에너지 손실에 급격한 변화를 가져옴으로써 캐비티 또는 레이저 매체에서 에너지의 저장 및 빠른 방출을 제어하는 ​​것입니다. 결정의 전기 광학적 효과는 결정에 인가된 전기장의 세기에 따라 결정 내 빛의 굴절률이 변하는 물리적 현상을 말한다. 굴절률 변화와 인가된 전기장의 세기가 선형 관계를 갖는 현상을 선형 전기 광학 또는 포켈 효과(Pockels Effect)라고 합니다. 굴절률 변화와 인가 전계 강도의 제곱이 선형 관계를 갖는 현상을 2차 전기 광학 효과 또는 커 효과라고 합니다.

정상적인 상황에서 결정의 선형 전기 광학 효과는 2차 전기 광학 효과보다 훨씬 더 중요합니다. 선형 전기 광학 효과는 전기 광학 Q-스위칭 기술에서 널리 사용됩니다. 그것은 중심 대칭이 아닌 점 그룹을 가진 20개의 모든 결정에 존재합니다. 그러나 이상적인 전기 광학 재료로서 이러한 결정은 보다 분명한 전기 광학 효과를 가질 뿐만 아니라 적절한 광 투과 범위, 높은 레이저 손상 임계값 및 물리 화학적 특성의 안정성, 우수한 온도 특성, 가공 용이성, 크기가 크고 품질이 좋은 단결정을 얻을 수 있는지 여부. 일반적으로 실용적인 전기 광학 Q-스위칭 결정은 다음 측면에서 평가해야 합니다. (1) 효과적인 전기 광학 계수; (2) 레이저 손상 임계값; (3) 광 투과 범위; (4) 전기 저항; (5) 유전 상수; (6) 물리적 및 화학적 특성; (7) 가공성. 짧은 펄스, 높은 반복 주파수 및 고출력 레이저 시스템의 응용 프로그램 개발 및 기술 발전으로 Q-스위칭 결정의 성능 요구 사항이 계속 증가하고 있습니다.

전기 광학 Q-switching 기술 개발의 초기 단계에서 실제로 사용된 결정은 니오브산리튬(LN)과 인산이중수소칼륨(DKDP)뿐이었습니다. LN 크리스탈은 낮은 레이저 손상 임계값을 가지며 주로 저출력 또는 중출력 레이저에 사용됩니다. 동시에, 결정 준비 기술의 후진으로 인해 LN 결정의 광학 품질이 오랫동안 불안정했으며, 이는 또한 레이저에서의 광범위한 적용을 제한합니다. DKDP 결정은 중수소화 인산이수소칼륨(KDP) 결정입니다. 상대적으로 높은 손상 임계값을 가지며 전기 광학 Q-스위칭 레이저 시스템에 널리 사용됩니다. 그러나 DKDP 결정은 조해성이 있고 성장 기간이 길기 때문에 적용 범위가 어느 정도 제한됩니다. 루비듐 티타닐 옥시포스페이트(RTP) 결정, 바륨 메타보레이트(β-BBO) 결정, 란탄 갈륨 실리케이트(LGS) 결정, 리튬 탄탈레이트(LT) 결정 및 칼륨 티타닐 포스페이트(KTP) 결정도 전기 광학 Q-스위칭 레이저에 사용됩니다. 시스템.

 WISOPTIC에서 만든 고품질 DKDP Pockels 셀(@1064nm, 694nm)