简述脉冲选择器的原理及重要性

脉冲选择器是一种电控光学开关，用于从快速脉冲序列中提取单个所需的多个脉冲。

大多数情况下，超短脉冲是由锁模激光器产生的，以脉冲列的形式，脉冲重复速率在10MHz-10GHz量级。由于各种原因，通常需要从单个脉冲列中提取特定的脉冲，例如只允许特定脉冲通过而阻止其它的脉冲。这可以采用一个脉冲选择器来实现，它是一个电子学控制的光学开关。

脉冲选择器的原理

如下图，脉冲激光经过棱镜分为两束，经过格兰棱镜后，以一定的偏振态入射EOM后，由于电致晶体产生电光效应，使出射光发生偏转，以合适偏振态透过棱镜；另外一束光在探测器上产生电信号，电信号经过调制器驱动处理、放大后，给EOM提供驱动提供参考信号，驱动根据参考信号输出高压脉冲信号，在调制器上产生电光效应；

给晶体施加电压，电场导致晶体中分子发生取向，呈现各向异性，产生双折射，使寻常光与非寻常光折射率呈现差异，最终表现光束偏转。折射率变化与电压呈线性关系的称为普克尔效应；而常用的非线性晶体KTP被用来做普克尔盒；

目前，普克尔盒常用晶体的半波电压基本在1000V~1800V之间，但是比较通用的驱动芯片MOSFET耐压值大多小于1000V，而MOSFET由于自身工艺导致开关频率又做不快，通常在几百KHz，而cmos晶体管的工作频率可以达到几十MHz，但是常见管子的耐压值又比较低，只有700V左右；

一款优秀的脉冲选择系统对于晶体来说，需要考虑半波电压、工作频率、透过率等，但是目前最大局限还是半波电压稍高，给驱动设计带来很高的要求。

脉冲选择器的重要性质

根据不同的应用要求，需要用到脉冲选择器一些不同的特性：

• 开关时间（尤其是入射脉冲重复速率高时）

• 开关的峰值重复速率

• 透射脉冲的能量损耗

• 抑制不需要脉冲的程度

• 光学带宽（尤其是宽带脉冲）

• 色散（尤其是宽带脉冲，例如，长度小于100fs）

• 光学非线性（尤其是脉冲峰值功率很高）

• 开放孔径的尺寸

• 外尺寸

• 对准灵敏度（接受角）

• 电子学驱动器的能力

脉冲选择器的类型

大多数情况下，脉冲选择器是电光调制器或者声光调制器，与适合的电子学驱动器相结合。如果是电光调制器件，脉冲选择器包括普克尔斯盒和一些偏振光学器件，例如薄膜偏振片；普克尔斯盒调控偏振态，偏振片则根据脉冲的偏振态可使其通过或阻止。

声光脉冲选择器的原理是施加短的射频脉冲到声光调制器上，将不需要的脉冲反射到别的方向上。反射的脉冲然后通过孔径，而其它的脉冲则被阻止。

另一种情况下，调制器的速度都是由脉冲列中脉冲的时间间隔决定的（即，由脉冲源的脉冲重复速率决定），而不是由脉冲长度决定。

脉冲选择器的电子学驱动器需要满足附加的条件。例如，它可以采用光电二极管中产生的信号，感知原始的脉冲列，从而将开关与入射脉冲合成。触发信号可在任意时间输入，电子学装置会在适当的时间作用在开关上使其后面的入射脉冲透过。