Лазеры с высокой пиковой мощностью находят важное применение в научных исследованиях и областях военной промышленности, таких как лазерная обработка и фотоэлектрические измерения. Первый в мире лазер родился в 1960-х годах. В 1962 году Мак-Клунг использовал нитробензольную ячейку Керра для накопления энергии и быстрого высвобождения, таким образом, чтобы получить импульсный лазер с высокой пиковой мощностью. Появление технологии модуляции добротности является важным прорывом в истории развития лазеров с высокой пиковой мощностью. С помощью этого метода непрерывная или широкая импульсная энергия лазера сжимается в импульсы с чрезвычайно узкой временной шириной. Пиковая мощность лазера увеличивается на несколько порядков. Электрооптическая технология модуляции добротности имеет преимущества короткого времени переключения, стабильного импульсного выхода, хорошей синхронизации и низких потерь в резонаторе. Пиковая мощность выходного лазера может легко достигать сотен мегаватт.

Электрооптическая модуляция добротности - важная технология для получения лазеров с малой длительностью импульса и высокой пиковой мощностью. Его принцип заключается в использовании электрооптического эффекта кристаллов для достижения резких изменений потерь энергии в резонаторе лазера, тем самым управляя накоплением и быстрым высвобождением энергии в резонаторе или лазерной среде. Электрооптический эффект кристалла относится к физическому явлению, при котором показатель преломления света в кристалле изменяется в зависимости от интенсивности приложенного электрического поля кристалла. Явление, при котором изменение показателя преломления и интенсивность приложенного электрического поля имеют линейную зависимость, называется линейной электрооптикой или эффектом Поккельса. Явление, когда изменение показателя преломления и квадрат напряженности приложенного электрического поля имеют линейную зависимость, называется вторичным электрооптическим эффектом или эффектом Керра.

В нормальных условиях линейный электрооптический эффект кристалла намного более значим, чем вторичный электрооптический эффект. Линейный электрооптический эффект широко используется в электрооптической технологии модуляции добротности. Он присутствует во всех 20 кристаллах с нецентросимметричными точечными группами. Но как идеальный электрооптический материал, эти кристаллы должны иметь не только более очевидный электрооптический эффект, но и соответствующий диапазон светопропускания, высокий порог лазерного повреждения и стабильность физико-химических свойств, хорошие температурные характеристики, простоту обработки, и можно ли получить монокристалл большого размера и высокого качества. Вообще говоря, практические электрооптические кристаллы с модуляцией добротности необходимо оценивать по следующим аспектам: (1) эффективный электрооптический коэффициент; (2) порог лазерного поражения; (3) дальность светопропускания; (4) удельное электрическое сопротивление; (5) диэлектрическая проницаемость; (6) физико-химические свойства; (7) обрабатываемость. С развитием применения и технологического прогресса лазерных систем с короткими импульсами, высокой частотой повторения и высокой мощности требования к характеристикам кристаллов с модуляцией добротности продолжают расти.

На ранней стадии развития технологии электрооптической модуляции добротности единственными практически используемыми кристаллами были ниобат лития (LN) и дидейтерийфосфат калия (DKDP). Кристалл LN имеет низкий порог лазерного повреждения и в основном используется в лазерах малой или средней мощности. В то же время из-за отсталости технологии изготовления кристаллов оптическое качество кристалла LN долгое время было нестабильным, что также ограничивает его широкое применение в лазерах. Кристалл DKDP представляет собой кристалл дейтерированного фосфорнокислого дигидрогена калия (KDP). Он имеет относительно высокий порог повреждения и широко используется в электрооптических лазерных системах с модуляцией добротности. Однако кристалл DKDP склонен к расплыванию и имеет длительный период роста, что в определенной степени ограничивает его применение. Кристалл титанилоксифосфата рубидия (RTP), кристалл метабората бария (β-BBO), кристалл силиката лантана-галлия (LGS), кристалл танталата лития (LT) и кристалл титанилфосфата калия (KTP) также используются в электрооптическом лазере с модуляцией добротности. системы.

 Высококачественная ячейка Поккельса DKDP производства WISOPTIC (@ 1064 нм, 694 нм)