脈沖選擇器/pulse picker簡介
脈沖選擇器/pulse picker是一種電控光學(xué)開關(guān)，用于從快速脈沖序列中提取單個/所需的多個脈沖。
在大多數(shù)情況下，短脈沖和超短脈沖是由鎖模激光器以脈沖序列的形式產(chǎn)生，其脈沖序列的重復(fù)率在10mhz到幾ghz之間。
由于各種原因，通常需要從這樣的脈沖序列中選取某種脈沖。例如，只發(fā)送我們想要的脈沖而將其他所有脈沖剔除掉。這種需求便可以通過脈沖選擇器/pulse picker來完成，而脈沖選擇器/pulse picker本質(zhì)就是一個電控光閘。
脈沖選擇器/pulse picker的類型
在大多數(shù)情況下，脈沖選擇器/pulse picker（電控關(guān)閘）可以是電光調(diào)制器也可以是聲光調(diào)制器，外加相應(yīng)的驅(qū)動器。
eom：對于電光設(shè)備，脈沖選擇器/pulse picker由普克爾斯盒（eom,pockels）和一些偏振光學(xué)器件組成；普克爾斯盒控制光束偏振態(tài)，偏振器件根據(jù)光束的偏振態(tài)決定此刻光束是通過還是阻擋。
aom：聲光脈沖選擇器/pulse picker的原理是向聲光調(diào)制器施加一個短的rf脈沖，以將所需的脈沖偏轉(zhuǎn)到的方向。使得偏轉(zhuǎn)的脈沖可以通過一個孔，而其他的則被阻擋掉。
在任何情況下，調(diào)制器的所需速度都取決于脈沖序列中脈沖的距離（例如，取決于脈沖源的脈沖重復(fù)率），而并非脈沖持續(xù)的時間。
eom是一種快速、通用的解決方案，但是eom需要高壓驅(qū)動，由于高壓切換速度的局限性，因此通常不能應(yīng)用于高重復(fù)率的需求。而這種情況，盡管aom速度較慢，但是在mhz以上的重復(fù)率，表現(xiàn)出較好的性能。
不過一些橫向電光調(diào)制器（美國conoptics 25d）通過改變電壓在晶體上的施加方式，可以使得電光調(diào)制器用于25-30mhz 的脈沖選擇。
脈沖選擇器/pulse picker的應(yīng)用
下面介紹脈沖選擇器/pulse picker的一些典型應(yīng)用：
光脈沖能量放大
為了在超短脈沖中獲得高能量得脈沖，經(jīng)常需要降低脈沖的重復(fù)率。那么可以在種子激光器與放大器之間放一個脈沖選擇器/pulse picker。那么通過脈沖選擇器后的脈沖就是我們所需的脈沖。脈沖選擇前的脈沖與脈沖選擇后的脈沖能量相差并不大；并且選擇后的脈沖足以使后端的放大器正常工作，進一步實現(xiàn)功率放大。
cavity-dumped laser
在cavity-dumped laser中，脈沖選擇器/pulse picker（通常稱為cavity dumper）僅在第n次往返中從腔體中提取循環(huán)脈沖。在所有其他往返光程中，脈沖的光損耗低，并且可以放大為高能量。
再生放大系統(tǒng)
再生放大系統(tǒng)中，受限于放大光路的響應(yīng)時間和能量需求，對入射的脈沖個數(shù)有一定要求，所以需要對入射的激光脈沖個數(shù)按需要進行控制/操作。
一般該應(yīng)用中，因為入射光/放大過程中能量較高，對選擇器孔徑要求較大（＞5-10mm，甚至20-50mm或者更大），頻率一般再100khz以下
材料加熱/光與物質(zhì)相互作用
一些材料分析實驗中，需要研究單個fs脈沖光與物質(zhì)相互作用，此時需要從mhz，甚至幾十mhz飛秒激光脈沖中，選出單脈沖光
五維信息存儲
由南安普頓等院校研究的為五維信息儲存技術(shù)，利用光的不同特性作用與物質(zhì)，可以高容量，持久保存寫入需要的信息，實現(xiàn)長久，大量存儲功能。
該應(yīng)用需要的對入射光的脈沖個數(shù)，偏振進行調(diào)制需求，可以由電光調(diào)制器很好完成（美國conoptics）
tdtr 時域熱反射測量法 time-domain thermoreflectance
該應(yīng)用中，為了得到物質(zhì)熱學(xué)傳遞特定的高速描述，需要對入射的脈沖/連續(xù)光進行8-10mhz頻率調(diào)制，并配套解調(diào)系統(tǒng)，得到高時間分辨率的熱學(xué)傳遞特性
對于fs激光的波長可調(diào)特性，需要配套調(diào)制器/脈沖選擇器的a寬譜工作選項（25d+m350-160，400-800nm/ 700-1100 nm）
如何選擇脈沖選擇器/pulse picker
脈沖選擇器/pulse picker選取應(yīng)考慮的主要指標(biāo)如下：
開關(guān)時間（特別是對于高輸入脈沖重復(fù)率的光源）或上升/下降時間
對于基于aom脈沖選擇器/pulse picker，上升/下降時間與聲光調(diào)制器的孔徑有關(guān)。我們定義上升/下降時間指的是傳遞時間曲線10%-90%經(jīng)歷部分。如果要得到快速的上升/下降的時間，光束直徑在aom內(nèi)被聚焦到10um以下。
開關(guān)的大重復(fù)率
對于aom來說，這個參數(shù)和上升下降時間直接相關(guān)，然而aom內(nèi)部的平均射頻功率也是另一個限制，高重復(fù)率將引起aom過熱而不得不使用水冷系統(tǒng)。
光脈沖的能量損耗
能量損耗主要由aom器件的衍射效率以及光纖和光纖耦合造成的損耗，對于大多數(shù)aom脈沖選擇器/pulse picker來說，損耗將達到75%-90%。
精確選擇脈沖的能力
它與aom及配套射頻驅(qū)動系統(tǒng)的消光比有關(guān)，大多數(shù)情況下，動態(tài)消光比作為主要的因素，例如aom的下降時間不夠快，下一個(或上一個)脈沖的一部分也通過選取的范圍。
脈沖選擇器/pulse picker波長適用范圍（特別是對于可調(diào)諧飛秒激光器）
輸出一階角與波長成正比。如果入射光束的線寬由于超短脈沖而變寬，則會導(dǎo)致輸出一階角的展寬。另一方面，aom本身的透過率曲線及鍍膜曲線也會影響波長適用范圍。
色散(特別是對于脈寬<<100fs的寬帶脈沖)
介質(zhì)性質(zhì)決定了在不同波長下光速是不同的，輸入的光譜越寬，脈沖的色散效應(yīng)越高。這種效應(yīng)在高折射率晶體中更為敏感，比如teo2比熔石英更為明顯。
有效通光孔徑的大小
為了獲得的效果，激光束需要和有效孔徑匹配，有效孔徑與脈沖上升下降時間有關(guān)，這與聲光效應(yīng)的原理有光。
外部尺寸/散熱
由于脈沖選擇器/pulse picker的占空比通常很低（<< 1％on），因此aom內(nèi)部的平均rf功率很低，因此我們可以擁有基于teo2或基于熔融硅的高效率的風(fēng)冷脈沖選擇器/pulse picker；然而，由于sio2材料的細度低，所需的rf峰值功率將比teo2高得多。
一般材料的損傷閾值
選擇teo2脈沖選擇器/pulse picker是因為它具有較低的驅(qū)動射頻功率，而選擇sio2脈沖選擇器/pulse picker是因為其更高的損傷閾值。
teo2 (typ 100w/mm2, <30 mw/cm2 with ns pulses @1µm)
sio2 (typ > 1gw/cm2 with ns pulses @1µm)