포켈 효과

Pockels effect
빛의 양극화를 조절하는 Pockels 세포의 도식이다. 이 경우 포켈스 세포는 선형으로 편광된 빛이 원형 편광으로 변환되는 쿼터파 판 역할을 하고 있다. Brewster 창(왼쪽)이 추가되면서 이러한 양극화 변화는 p-극화 벡터 구성요소로 전송함으로써 빔의 강도 변화로 변환될 수 있다.

Pockels 효과(1893년 그 효과를 연구한 Friedrich Carl Alwin Pockels 이후) 또는 Pockels 전기-광학 효과는 전기장에 의해 유도된 광학 매질에서 변화하거나 이륜성을 발생시킨다. 선형 전기-광학 효과로도 알려진 포켈스 효과에서 이뇌전은 전기장에 비례한다. 커 효과에서 굴절률 변화(Birefringence)는 필드의 제곱에 비례한다. Pockels 효과는 리튬 니오베이트와 같이 반전 대칭성이 결여된 결정과 전기장 폴링 폴리머나 안경과 같은 다른 비대칭 매체에서만 발생한다.

포켈세포

Pockels 세포는 전압제어 파판이다. Pockels 효과는 Pockels 세포의 작동의 기본이다. 주머니곰 세포는 통과하는 빔의 양극화를 회전시키는 데 사용될 수 있다. 자세한 내용은 아래 응용프로그램을 참조하십시오.

가로 포켈셀 셀은 반대 방향으로 두 개의 결정체로 구성되며, 전압이 꺼질 때 두 개의 결정체가 함께 0차 파형을 제공한다. 이것은 종종 완벽하지 않고 온도와 함께 표류한다. 그러나 결정 축의 기계적 정렬은 그리 중요치 않으며 나사 없이 손으로 이루어지는 경우가 많다. 반면에 정렬이 잘못되면 잘못된 광선에 어떤 에너지(예를 들어 e 또는 o –, 수평 또는 수직)가 발생하는데 반해, 세로 케이스와 대조적으로, 손실량은 결정의 길이를 통해 증폭되지 않는다.

전기장은 광선에 종방향 또는 횡방향으로 결정 매체에 적용할 수 있다. 종방향 Pockels 세포는 투명 또는 고리 전극이 필요하다. 가로 전압 요건은 결정의 길이를 늘림으로써 줄일 수 있다.

크리스탈 축과 레이 축의 정렬은 매우 중요하다. 정렬이 잘못되면 이음매가 발생하고 긴 크리스털을 가로지르는 위상이 크게 전환된다. 이는 선형이 양극화에 정확히 평행하거나 수직이 아닌 경우 양극화 회전을 유도한다.

세포 내 역학

결정 내부에 εr 36의 상대 유전 상수가 높기 때문에 전기장의 변화는 c/6의 속도로만 전파된다. 따라서 고속 비섬유 광전지는 일치하는 전송 라인에 내장된다. 그것을 전송선 끝에 놓으면 반사가 발생하고 전환 시간이 두 배로 증가한다. 운전자의 신호는 평행선으로 갈라져 결정의 양끝으로 이어진다. 그들이 수정에서 만나면 전압은 더해진다. 광섬유를 위한 포겔 세포는 현재 요건을 줄이고 속도를 높이기 위해 이동파 설계를 채택할 수 있다.

또한 사용 가능한 결정들은 압전 효과를 어느 정도[1] 나타낸다(RTP는 가장 낮으며, BBO와 리튬 니오베이트가 높다). 전압 변화 후 음파는 수정의 측면에서 중간으로 전파되기 시작한다. 이것은 맥박 픽커가 아니라 박스카 창문에 중요하다. 빛과 크리스탈의 얼굴 사이의 보호 공간은 더 오랜 시간 동안 더 커야 한다. 음파 뒤쪽의 결정체는 높은 전기장의 평형 위치에서 변형된 상태를 유지한다. 이것은 양극화를 증가시킨다. 편광 부피의 증가로 인해 파동 앞 크리스털의 전기장이 선형적으로 증가하거나, 운전자가 일정한 전류 누출을 제공해야 한다.

드라이버 전자제품

운전자는 반환되는 두 배의 전압을 견뎌야 한다. 주머니곰 세포는 콘덴서처럼 작용한다. 이를 고전압으로 전환할 때 높은 전하가 필요하며, 결과적으로 3ns 스위칭은 5mm 개구부에 대해 약 40A가 필요하다. 짧은 케이블은 전류를 셀로 전달하는 데 낭비되는 전하량을 줄인다.

운전자는 병렬과 직렬로 연결된 많은 트랜지스터를 사용할 수 있다. 트랜지스터는 떠있으며 관문을 위해 DC 절연이 필요하다. 이를 위해 관문신호는 광섬유를 통해 연결되거나 관문은 대형 변압기에 의해 구동된다. 이 경우 진동을 방지하기 위해 피드백에 대한 세심한 보상이 필요하다.

운전자는 계단식 트랜지스터와 3중창을 사용할 수 있다. 고전적인 상용 회로에서 마지막 트랜지스터는 IRF830 MOSFET이고 삼극은 Eimac Y690 3극장이다. 단일 3단계의 설정치는 가장 낮은 용량을 가지며, 이는 이중 전압을 적용하여 셀을 끄는 것을 정당화한다. 저항기는 결정에서 필요한 누설 전류를 보장하고 나중에 저장 콘덴서를 재충전한다. Y690은 최대 10kV로 전환되며, 그리드가 +400V일 경우 음극은 40A를 전달한다. 이 경우 그리드 전류가 8A이고 따라서 입력 임피던스가 표준 동축 케이블과 일치하는 50옴이며, 따라서 MOSFET를 원격으로 배치할 수 있다. 50옴 중 일부는 -100V의 바이어스를 끌어당기는 추가 저항기에 소비된다. IRF는 500볼트를 전환할 수 있다. 18A 펄스를 전달할 수 있다. 인덕턴스로서의 리드 기능, 스토리지 캐패시터 사용, 50옴 동축 케이블 연결, MOSFET 내부 저항, 그리고 결국 이것은 MOSFET 게이트에 대한 펄스에 의해 발사되는 임계 감쇠 RLC 회로다.

게이트는 22nC가 제공되는 동안 5V 펄스(범위: ±20V)가 필요하다. 따라서 이 트랜지스터의 전류 이득은 3ns 스위칭에 1이지만 여전히 전압 이득이 있다. 따라서 이론적으로는 공통의 소스 구성이 아닌 공통의 게이트 구성에서도 사용될 수 있었다. 40V를 개폐하는 트랜지스터는 일반적으로 더 빠르기 때문에 이전 단계에서는 전류 이득이 가능하다.

포켈세포의 응용

Pockels cells는 다양한 과학적, 기술적 용도에 사용된다. 폴라라이저와 결합된 Pockels 셀은 광학 회전과 90° 회전 사이의 전환에 사용할 수 있어 나노초 만에 "열림"과 "닫힘"이 가능한 고속 셔터를 만들 수 있다. 0°와 90° 사이의 회전을 변조하여 빔의 정보를 감동시키는 데 동일한 기법을 사용할 수 있다. 분광기를 통해 볼 때 나가는 빔의 강도는 진폭 변조 신호를 포함한다. 이 변조 신호는 결정체가 알 수 없는 전기장에 노출되었을 때 시간 분해 전기장 측정에 사용할 수 있다.[2][3]

포켈 세포는 편광 프리즘을 이용하여 레이저 공동의 반응을 막는 데 사용된다. 이것은 일정한 양극화의 빛을 충치 밖으로 유도하여 광학적 증폭을 방지한다. 이 때문에 이득지는 매우 흥분된 상태로 펌프된다. 매질이 에너지에 의해 포화 상태가 되면, 포켈스 세포는 "개방"으로 전환되고, 세포 내 빛이 밖으로 나갈 수 있게 된다. 이것은 매우 빠른 고강도의 맥박을 만들어낸다. Q-스위칭, 처프 펄스 증폭, 캐비티 덤핑 등이 이 기법을 사용한다.

포켈 세포는 광자를 분극화하여 양자 키 분배를 위해 사용될 수 있다.

다른 EO 원소들과 결합한 포켈 세포들은 전기 광학 탐침을 형성하기 위해 결합될 수 있다.

포켈 셀은 MCA 디스코비전(DiscoVision) 엔지니어들이 광학 비디오디스크 마스터링 시스템에 사용하였다. 아르곤이온 레이저에서 나오는 빛은 포켈스 셀을 통과하여 마스터 비디오디스크에 녹음될 원래의 FM 비디오와 오디오 신호에 해당하는 펄스 변조를 만들었다. MCA는 파이오니어 일렉트로닉스에 매각될 때까지 포켈스 셀을 비디오디스크 마스터링에 사용했다. MCA는 녹음의 품질을 높이기 위해 마스터링 중 포켈스 셀이 만들 수 있는 2차 해묵은 왜곡을 줄여주는 포켈스 셀 스태빌라이저 특허를 냈다. MCA는 DROG(Direct Read After Write) 마스터링 시스템 또는 포토레지스트 시스템을 사용했다. DROG 시스템은 원래 디스크 녹화 시 클린룸 조건이 필요 없고 마스터링 시 즉각적인 품질 확인이 가능했기 때문에 선호되었다. 1976/77년 원본 단면 시험 인쇄는 1978년 12월 이 포맷의 발매에서 "교육적" 비기능적 타이틀과 마찬가지로 DROG 시스템으로 숙달되었다.

포켈 세포는 두 장의 현미경 검사에서 사용된다.

참고 항목

참조

  1. ^ Joseph Valasek, "피에조-전기 효과와 관련된 로셸 소금의 특성", 물리 리뷰, 1922, Vol XIX, 478번
  2. ^ Consoli, F.; De Angelis, R.; Duvillaret, L.; Andreoli, P. L.; Cipriani, M.; Cristofari, G.; Di Giorgio, G.; Ingenito, F.; Verona, C. (15 June 2016). "Time-resolved absolute measurements by electro-optic effect of giant electromagnetic pulses due to laser-plasma interaction in nanosecond regime". Scientific Reports. 6 (1). Bibcode:2016NatSR...627889C. doi:10.1038/srep27889. PMC 4908660. PMID 27301704.
  3. ^ Robinson, T. S.; Consoli, F.; Giltrap, S.; Eardley, S. J.; Hicks, G. S.; Ditter, E. J.; Ettlinger, O.; Stuart, N. H.; Notley, M.; De Angelis, R.; Najmudin, Z.; Smith, R. A. (20 April 2017). "Low-noise time-resolved optical sensing of electromagnetic pulses from petawatt laser-matter interactions". Scientific Reports. 7 (1). Bibcode:2017NatSR...7..983R. doi:10.1038/s41598-017-01063-1. PMC 5430545. PMID 28428549.

외부 링크