Der Timeshifter ist ein kleines Gerät zur Verzögerung von bis zu vier Triggersignalen durch die Verwendung von bis zu vier analogen Steuersignalen. Die Polarität der Spannungs-Verzögerungs-Funktion sowie die analoge Spannungsquelle können für jeden Kanal individuell gewählt werden.

Generelle Spezifikationen

Beschreibung und Verwendung

Durch Anlegen einer Spannung an eine Pockels-Zelle, die zwischen zwei strahlteilenden Polarisatoren angeordnet ist (siehe Abbildung 2), wird ein Teil oder die gesamte Laserstrahlung am zweiten Polarisator abgelenkt. Die Spannung, die erforderlich ist, um die gesamte Laserstrahlung am zweiten strahlteilenden Polarisator abzulenken, variiert typischerweise von weniger als einem Kilovolt bis zu 10 kV.

Wenn die an die Pockelszelle angelegte Spannung mit der Zeit variiert, variiert die am zweiten strahlteilenden Polarisator abgelenkte Leistung mit dieser zeitlich variierenden Spannung. Die Verwendung eines Dauerstrichlasers und das Anlegen eines kurzen Spannungsimpulses an die Pockelszelle führt zu einem kurzen optischen Impuls hinter dem zweiten Polarisator, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Die in diesem Lichtimpuls enthaltene optische Leistung kann auf zwei Arten variiert werden:
a) Durch Variation der an die Pockelszelle angelegten Spannung. Dies bedeutet, dass die Versorgungsspannung des Pockelszellentreibers geändert werden muss. Typische Hochspannungsnetzteile können ihre Spannungspegel in Zeitskalen von Millisekunden ändern, wobei die schnellste erreichbare Zeit in der Größenordnung von einigen 100 Mikrosekunden liegt.
b) durch Änderung der zeitlichen Position der Pegeländerung. Dies kann von Impuls zu Impuls, nach 100nsec, 50nsec oder sogar nach 10nsec geschehen.

Die Abbildung unten zeigt einen optischen Impuls mit größerer zeitlicher Breite als zuvor, wodurch mehr optische Energie transportiert wird.

Noch einfacher ist es, die in den Pikosekunden- oder Femtosekundenpulsen enthaltene optische Leistung zu variieren. Wie Abbildung 5 unten zeigt, muss lediglich der optische Transmissionsimpuls der Pockelszelle und der Polarisatoranordnung zeitlich relativ zum kurzen Laserimpuls verschoben werden. Abbildung a) zeigt die Situation, in der die Maxima beider Pulse zusammenfallen, und Abbildung b) zeigt den optischen Übertragungspuls, d. h. den Spannungspuls an der Pockelszelle, der auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird, wodurch sich die Amplitude des übertragenen Laserpulses verringert.

Abbildung 6 zeigt eine schematische Darstellung dieser Energiekontrollmethode: Die Übertragungszeit eines Triggerimpulses durch eine Schaltung wird durch eine analoge Spannung verändert, die ebenfalls an diese Schaltung angelegt wird. Die oben auf dieser Seite gezeigte Time-Shifter-Box enthält eigentlich vier solcher Verzögerungsschaltungen, von denen zwei dazu verwendet werden könnten, das Timing in einem Pockels-Zellentreiber mit einem Push-Pull-Hochspannungsschalter zu modifizieren, vier wären notwendig, um eine Zeitsteuerung für alle Triggersignale in einem Pockelszellentreiber zu haben, der auf einer Brückenschaltung basiert.