Сотрудник ТУСУРа разрабатывает электрооптический модулятор добротности с интегрированным драйвером для импульсных наносекундных лазеров

Импульсные лазерные установки используются в разных областях: от медицины до промышленности. Для формирования мощного импульсного лазерного излучения используется электрооптический модулятор добротности. Для управления добротностью применяется электрооптический метод, основанный на использовании эффекта Поккельса. Он состоит в том, что под действием электрического поля прозрачность модулятора будет максимальна, а при отсутствии – полностью непрозрачна для лазерного излучения. В зависимости от времени переключения электрического поля затвора лазера будет меняться длительность воздействия и глубина проникновения лазерного излучения. Переключение электрооптического модулятора добротности осуществляет драйвер. Сверхбыстрое переключение (менее 5 наносекунд) модулятора добротности в медицинских лазерах уменьшает болевые ощущения пациента, а при использовании в лидарах увеличивает их разрешающую способность.

Одна из задач разработки Александра Лысова – максимально унифицировать крепёж модулятора к импульсной лазерной установке, чтобы все преимущества модулятора можно было использовать с разными лазерными установками.

«Есть проблема в том, что электрооптические модуляторы добротности производят отдельно от драйверов управления или в составе дорогостоящей лазерной установки. В первом случае возникает проблема появления паразитных сопротивлений. Чем длиннее проводники, тем больше они вносят задержку сигнала по времени. Даже с драйверами, формирующими наносекундный фронт, фронт нарастания импульса увеличивается более чем в два раза из-за использования соединительных проводников», – рассказывает Александр Лысов.

Разработчик планирует создать драйвер управления и интегрировать его с электрооптическим модулятором добротности таким образом, чтобы получать мощные импульсы лазерного излучения с длительностью фронта менее 5 наносекунд.

Его разработка основана на ранее разработанном модуляторе добротности EO Q-switch, выполненном на основе высокоомных кристаллов KTP. Изготовленные томской компанией «Кристалл Т» оптические элементы электрооптических модуляторов показали повышенную лучевую стойкость, которая увеличивает надёжность устройства. Высокоомные кристаллы KTP зарекомендовали себя как перспективный материал для лазерных резонаторов и до настоящего времени используются в технике с длительностью импульса более 20 наносекунд. Однако заявленные параметры лучевой стойкости и удельного электрического сопротивления кристаллов KTP позволяют изменить длительность фронта импульса до менее 5 наносекунд.

Разработка может применяться в импульсных лазерных установках для промышленного производства (машиностроения, приборостроения, металлургии, химических производств и т. п.), лазерной медицинской технике, а также в лазерном оборудовании для научных исследований.