脈沖選擇器是一種電控光學(xué)開(kāi)關(guān)，用于從快速脈沖序列中提取單個(gè)所需的多個(gè)脈沖。

大多數(shù)情況下，超短脈沖是由鎖模激光器產(chǎn)生的，以脈沖列的形式，脈沖重復(fù)速率在10MHz-10GHz量級(jí)。由于各種原因，通常需要從單個(gè)脈沖列中提取特定的脈沖，例如只允許特定脈沖通過(guò)而阻止其它的脈沖。這可以采用一個(gè)脈沖選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是一個(gè)電子學(xué)控制的光學(xué)開(kāi)關(guān)。

脈沖選擇器的原理

如下圖，脈沖激光經(jīng)過(guò)棱鏡分為兩束，經(jīng)過(guò)格蘭棱鏡后，以一定的偏振態(tài)入射EOM后，由于電致晶體產(chǎn)生電光效應(yīng)，使出射光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以合適偏振態(tài)透過(guò)棱鏡；另外一束光在探測(cè)器上產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)處理、放大后，給EOM提供驅(qū)動(dòng)提供參考信號(hào)，驅(qū)動(dòng)根據(jù)參考信號(hào)輸出高壓脈沖信號(hào)，在調(diào)制器上產(chǎn)生電光效應(yīng)；

給晶體施加電壓，電場(chǎng)導(dǎo)致晶體中分子發(fā)生取向，呈現(xiàn)各向異性，產(chǎn)生雙折射，使尋常光與非尋常光折射率呈現(xiàn)差異，最終表現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)。折射率變化與電壓呈線性關(guān)系的稱為普克爾效應(yīng)；而常用的非線性晶體KTP被用來(lái)做普克爾盒；

目前，普克爾盒常用晶體的半波電壓基本在1000V~1800V之間，但是比較通用的驅(qū)動(dòng)芯片MOSFET耐壓值大多小于1000V，而MOSFET由于自身工藝導(dǎo)致開(kāi)關(guān)頻率又做不快，通常在幾百KHz，而cmos晶體管的工作頻率可以達(dá)到幾十MHz，但是常見(jiàn)管子的耐壓值又比較低，只有700V左右；

一款優(yōu)秀的脈沖選擇系統(tǒng)對(duì)于晶體來(lái)說(shuō)，需要考慮半波電壓、工作頻率、透過(guò)率等，但是目前最大局限還是半波電壓稍高，給驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)帶來(lái)很高的要求。

脈沖選擇器的重要性質(zhì)

根據(jù)不同的應(yīng)用要求，需要用到脈沖選擇器一些不同的特性：

• 開(kāi)關(guān)時(shí)間（尤其是入射脈沖重復(fù)速率高時(shí)）

• 開(kāi)關(guān)的峰值重復(fù)速率

• 透射脈沖的能量損耗

• 抑制不需要脈沖的程度

• 光學(xué)帶寬（尤其是寬帶脈沖）

• 色散（尤其是寬帶脈沖，例如，長(zhǎng)度小于100fs）

• 光學(xué)非線性（尤其是脈沖峰值功率很高）

• 開(kāi)放孔徑的尺寸

• 外尺寸

• 對(duì)準(zhǔn)靈敏度（接受角）

• 電子學(xué)驅(qū)動(dòng)器的能力

脈沖選擇器的類型

大多數(shù)情況下，脈沖選擇器是電光調(diào)制器或者聲光調(diào)制器，與適合的電子學(xué)驅(qū)動(dòng)器相結(jié)合。如果是電光調(diào)制器件，脈沖選擇器包括普克爾斯盒和一些偏振光學(xué)器件，例如薄膜偏振片；普克爾斯盒調(diào)控偏振態(tài)，偏振片則根據(jù)脈沖的偏振態(tài)可使其通過(guò)或阻止。

聲光脈沖選擇器的原理是施加短的射頻脈沖到聲光調(diào)制器上，將不需要的脈沖反射到別的方向上。反射的脈沖然后通過(guò)孔徑，而其它的脈沖則被阻止。

另一種情況下，調(diào)制器的速度都是由脈沖列中脈沖的時(shí)間間隔決定的（即，由脈沖源的脈沖重復(fù)速率決定），而不是由脈沖長(zhǎng)度決定。

脈沖選擇器的電子學(xué)驅(qū)動(dòng)器需要滿足附加的條件。例如，它可以采用光電二極管中產(chǎn)生的信號(hào)，感知原始的脈沖列，從而將開(kāi)關(guān)與入射脈沖合成。觸發(fā)信號(hào)可在任意時(shí)間輸入，電子學(xué)裝置會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間作用在開(kāi)關(guān)上使其后面的入射脈沖透過(guò)。