張 君，熊 遷，吳振海，龍 蛟，趙軍普，鄭建剛，張雄軍，鄭奎興，魏曉峰

(中國工程物理研究院激光聚變研究中心，綿陽 621900)

0 引 言

大型高功率固體激光器是當(dāng)今實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造高溫、高壓、高密度極端條件的重要途徑之一[1-2]。近年來，在慣性約束聚變(ICF)、高能量密度物理以及次級(jí)輻射源等研究的推動(dòng)下，高功率固體激光技術(shù)走過了輝煌的發(fā)展歷程。納秒量級(jí)激光脈沖寬度、單發(fā)次脈沖運(yùn)行模式的高功率激光器已實(shí)現(xiàn)每束萬焦耳級(jí)脈沖能量輸出，如美國勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室(LLNL)于2009年建成的國家點(diǎn)火裝置(national ignition facility, NIF)等[3-9]。短脈沖激光器已實(shí)現(xiàn)數(shù)拍瓦峰值功率的輸出，目前正邁向百拍瓦級(jí)峰值功率[10]。重復(fù)頻率激光器已實(shí)現(xiàn)千瓦級(jí)平均功率輸出，如英國盧瑟福-阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室建成的DIPOLE100裝置等[11-15]。上述大型激光裝置通常由前端系統(tǒng)和放大系統(tǒng)組成。前端系統(tǒng)用來獲得高質(zhì)量的種子脈沖，放大系統(tǒng)的主要作用是將前端系統(tǒng)輸出的種子脈沖能量從焦耳量級(jí)放大到數(shù)千甚至萬焦耳量級(jí)。

光開關(guān)是激光系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，廣泛地用于激光振蕩器調(diào)Q、連續(xù)激光斬波、激光脈沖切片、激光脈沖選單、再生放大器內(nèi)激光脈沖的注入鎖定和脈沖導(dǎo)出等。針對(duì)光束口徑較小的前端系統(tǒng)，傳統(tǒng)的機(jī)械光開關(guān)、磁光開關(guān)、聲光開關(guān)以及電光開關(guān)等能夠較好地滿足應(yīng)用需求[16-19]。放大系統(tǒng)是大型高功率固體激光器的主體，為了提高提取效率、控制裝置造價(jià)、并追求緊湊的結(jié)構(gòu)，放大系統(tǒng)通常采用激光脈沖多次通過增益介質(zhì)的多程放大結(jié)構(gòu)。在多程放大腔內(nèi)，光開關(guān)用作激光脈沖放大程數(shù)控制、自激振蕩抑制以及反激光隔離，是支撐多程放大方案的核心器件[20]。該應(yīng)用要求光開關(guān)通光口徑可定標(biāo)到數(shù)厘米甚至數(shù)十厘米、響應(yīng)時(shí)間需達(dá)到數(shù)十納秒量級(jí)、損傷閾值需在10 J/cm2以上，并要求消光比優(yōu)于200∶1。截至目前，等離子體電極普克爾盒(plasma electrode Pockels cell, PEPC)是唯一能夠滿足新一代大型激光器需求的光開關(guān)技術(shù)。本文將介紹等離子體電極普克爾盒的基本原理、性能特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)。

1 等離子體電極普克爾盒基本原理

普克爾盒是利用電光晶體的電光效應(yīng)制成的光束偏振控制器件。常用電光晶體有磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氘鉀(DKDP)、偏硼酸鋇(BBO)、鈮酸鋰(LN)、磷酸鈦氧鉀(KTP)等，物性參數(shù)如表1所示[21-22]。上述晶體在可見光波段至近紅外波段均有較好的透光性。其中，KTP晶體的線性吸收系數(shù)最小，約為0.01%/cm，損傷閾值可以達(dá)到1 GW/cm2，且電光系數(shù)較大，但KTP晶體為雙軸晶體存在自然雙折射，且晶體橫向尺寸為厘米量級(jí)[23-24]。雖然LN晶體可以生長(zhǎng)至十厘米量級(jí)的尺寸，并且同樣具有較低的吸收系數(shù)和較大的電光系數(shù)，但其損傷閾值太低[25-26]。BBO具有較低吸收系數(shù)和較高的損傷閾值，但其電光系數(shù)太小，而且口徑只能做到數(shù)毫米，僅能用于緊湊的二極管泵浦激光器中[27]。KDP和DKDP晶體具有較高的損傷閾值、較大的電光系數(shù)、可接受的吸收系數(shù)，且近年來已發(fā)展了數(shù)十厘米口徑KDP類晶體的生長(zhǎng)、加工、鍍膜技術(shù)[28-34]。綜上，目前只有KDP、DKDP晶體可滿足數(shù)十厘米口徑普克爾盒的需求。

表1 常用電光晶體的性能參數(shù)Table 1 Performance parameters of some electro-optical crystals

圖1 KDP晶體電光效應(yīng)示意圖Fig.1 Schematic of the electro-optic effect of KDP crystal

相比于傳統(tǒng)的環(huán)電極普克爾盒，等離子體電極普克爾盒采用等離子體作為施加開關(guān)電壓脈沖的電極，縱向使用，可采用薄晶體并定標(biāo)到大口徑，且具有損耗低、開關(guān)效率高和開關(guān)效率空間分布均勻的優(yōu)點(diǎn)，因而在新一代高功率ICF激光驅(qū)動(dòng)器中占有很重要的地位。如圖2所示，等離子體電極普克爾盒的基本結(jié)構(gòu)為兩個(gè)氣體放電腔夾著一塊電光晶體組成的三明治結(jié)構(gòu)。氣體放電腔內(nèi)充有低氣壓的惰性氣體，惰性氣體電離后將形成充滿全口徑的、均勻的、高電導(dǎo)率、透明等離子體電極。這樣，開關(guān)電壓脈沖就可以通過電光晶體兩側(cè)形成的等離子體電極進(jìn)行加載。若電光晶體所加電壓等于半波電壓，則透射光脈沖的偏振方向?qū)⑿D(zhuǎn)90°。這樣，在偏振片的配合下，普克爾盒即可實(shí)現(xiàn)光脈沖傳播方向的控制，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)的功能。

圖2 PEPC結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic of the PEPC

2 等離子體電極普克爾盒研究進(jìn)展

等離子體電極普克爾盒的關(guān)鍵是等離子體電極的產(chǎn)生。較小的開關(guān)時(shí)間抖動(dòng)要求氣體擊穿穩(wěn)定，快的開關(guān)上升時(shí)間要求氣體放電形成的等離子體電極具有高的電導(dǎo)率，均勻的開關(guān)效率分布要求產(chǎn)生的等離子體充滿整個(gè)通光口徑并均勻分布。等離子體電極普克爾盒概念是由美國LLNL的Goldhar和Henesian等[35]于20世紀(jì)80年代提出的，發(fā)展至今，有兩種工作方式，分別是雙脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式以及單脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式。

2.1 雙脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC

NIF裝置所使用的PEPC為雙脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式[36]。雙脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC工作原理如圖3所示，其工作時(shí)有兩個(gè)過程，首先由大電流脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)放電腔中的氣體放電形成高電導(dǎo)率等離子體，然后，開關(guān)電壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的準(zhǔn)矩形電壓脈沖通過等離子體電極加載于晶體兩側(cè)并對(duì)電光晶體充電至半波電壓。主放電脈沖與開關(guān)電壓脈沖加載時(shí)序如圖4所示。為了獲得穩(wěn)定的氣體擊穿，在主放電脈沖之前需要預(yù)電離脈沖對(duì)工作氣體進(jìn)行預(yù)電離。綜上，雙脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式需要兩臺(tái)預(yù)電離脈沖發(fā)生器、兩臺(tái)主放電脈沖發(fā)生器和一臺(tái)開關(guān)電壓脈沖發(fā)生器，共五臺(tái)脈沖發(fā)生器。

圖3 雙脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC原理示意圖Fig.3 Schematic of the double-pulse driven PEPC

圖4 主放電脈沖與開關(guān)電壓脈沖波形[36]Fig.4 Main discharge pulse and the switch voltage pulse[36]

雙脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC采用高純石墨作為放電電極材料。由于存在約十微秒的大電流放電過程，陽離子將轟擊陰極造成陰極濺射，濺射的碳原子沉積在光學(xué)元件上將導(dǎo)致光學(xué)元件的透過率和損傷閾值下降。為了控制陰極濺射，NIF裝置所使用的PEPC在工作氣體氦氣中加入了占比1%(體積分?jǐn)?shù))的氧氣，這樣濺射的碳原子將和氧氣反應(yīng)生成一氧化碳和二氧化碳，并利用真空系統(tǒng)將廢氣排走。在解決一系列技術(shù)和工程問題后，1994年LLNL的Rhodes等[36]將PEPC的通光口徑定標(biāo)到370 mm×370 mm，并將其成功應(yīng)用于Beamlet裝置完成了工程實(shí)用性展示，如圖5所示。在此技術(shù)的支撐下，NIF總體技術(shù)方案采用了優(yōu)化的多程放大技術(shù)，并于90年代末研制了4×1陣列化等離子體普克爾盒，目前48套4×1陣列結(jié)構(gòu)等離子體電極普克爾盒成功運(yùn)行在NIF建好的24個(gè)束組上用于四程放大光束控制[37]，如圖6所示。

圖5 370 mm口徑2×1組合式PEPC[36]Fig.5 2×1 array PEPC with 370 mm aperture[36]

圖6 400 mm口徑4×1組合式PEPC[37]Fig.6 4×1 array PEPC with 400 mm aperture[37]

中國工程物理研究院激光聚變研究中心于20世紀(jì)90年代中期開始等離子體電極普克爾盒研究，繼美國之后，于1996年研制成功80 mm×80 mm口徑雙脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC，并成功進(jìn)行了光開關(guān)性能實(shí)驗(yàn)演示[38]。此后又進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，于20世紀(jì)90年代末研制出雙脈沖驅(qū)動(dòng)的240 mm×240 mm口徑陣列化PEPC。

2.2 單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC

2002年法國原子能委員會(huì)的Gardelle等報(bào)道了一種更為簡(jiǎn)單的等離子體電極普克爾盒驅(qū)動(dòng)模式，即單脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式[39]。單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC工作原理如圖7所示，單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC不需要預(yù)電離和主放電脈沖發(fā)生器，只需一臺(tái)開關(guān)電壓脈沖發(fā)生器即可完成對(duì)等離子體普克爾盒的驅(qū)動(dòng)。其開關(guān)電壓脈沖波形如圖8所示，工作時(shí)，真空系統(tǒng)首先將兩放電腔中的氣壓調(diào)節(jié)到理想的工作點(diǎn)，然后開關(guān)電壓脈沖加載在氣體放電腔的電極上，高的電場(chǎng)強(qiáng)度將導(dǎo)致氣體擊穿，并通過雪崩過程使放電腔氣體電離形成覆蓋全口徑的等離子體，與此同時(shí)，開關(guān)電壓脈沖通過形成的等離子體電極給電光晶體充電至半波電壓。

圖7 單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC原理示意圖Fig.7 Schematic of the single-pulse driven PEPC

圖8 開關(guān)電壓脈沖波形[39]Fig.8 Switch voltage pulse[39]

單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC不需要預(yù)電離以及主放電脈沖發(fā)生器，減小了脈沖發(fā)生器之間同步控制難度，可靠性較好，沒有大電流放電過程，大幅降低了放電過程陰極濺射對(duì)光學(xué)元件的污染。另外，單脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式，最佳工作氣壓在數(shù)千帕，相比于雙脈沖驅(qū)動(dòng)要求的最佳工作氣壓數(shù)帕，大幅度降低了對(duì)PEPC真空密封特性的要求。

鑒于上述優(yōu)勢(shì)，單脈沖驅(qū)動(dòng)的等離子體電極普克爾盒在大型高功率激光器中得到了廣泛應(yīng)用。法國于2002年為兆焦耳激光裝置研制了400 mm口徑單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC，置于主放大器中用于靶點(diǎn)反激光的隔離。中國工程物理研究院激光聚變研究中心于2005年成功研制了80 mm口徑緊縮型單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC用于萬焦耳級(jí)激光裝置，如圖9所示。2011年前后，為神光Ⅱ升級(jí)裝置研制了4套360 mm口徑2×1陣列化單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC，如圖10所示，性能指標(biāo)全部達(dá)到裝置需求，支撐了神光Ⅱ升級(jí)裝置的多程放大方案[40]。為了支撐UFL-2M激光裝置的建造，俄羅斯實(shí)驗(yàn)物理研究院開展了單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC研制與性能驗(yàn)證，并于2011年成功研制了100 mm口徑單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC[41-42]。

圖9 單脈沖驅(qū)動(dòng)的80 mm口徑緊縮型PEPCFig.9 Single-pulse driven compact PEPC with 80 mm aperture

圖10 360 mm口徑2×1組合式PEPC[40]Fig.10 2×1 array PEPC with 360 mm aperture[40]

2.3 單脈沖驅(qū)動(dòng)的低損耗PEPC

通常情況下激光脈沖需多次通過PEPC，因此降低其插入損耗意義重大。降低PEPC插入損耗的直接好處是輸出激光脈沖能量的提升，相反，在同等輸出能量的條件下，可降低對(duì)前端種子脈沖能量的要求或降低對(duì)增益介質(zhì)增益能力的要求。從裝置“功率受限”角度講，大幅降低開關(guān)的插入損耗，在輸出同等能量的前提下，可降低增益介質(zhì)的等效厚度，從而降低B積分提升裝置運(yùn)行的安全性。在1 μm波長(zhǎng)附近，98%含氘量的DKDP晶體的吸收系數(shù)為0.2%/cm，而 KDP晶體的吸收系數(shù)約為5%/cm，因此使用DKDP作為電光晶體可以大幅降低PEPC的插入損耗。單脈沖驅(qū)動(dòng)的PEPC依靠的是開關(guān)電壓脈沖高電壓引起的工作氣體場(chǎng)致?lián)舸┬纬傻入x子體電極，因此使用的是具有較高半波電壓(約17 kV)的KDP晶體。而DKDP晶體的理論半波電壓約為6.8 kV，在該電壓下PEPC工作氣體不能穩(wěn)定擊穿形成所需等離子體電極。

為了在較低半波電壓下實(shí)現(xiàn)DKDP晶體PEPC的單脈沖驅(qū)動(dòng)，中國工程物理研究院激光聚變研究中心于2009年提出了可變電容分壓技術(shù)[43-44]。圖11為可變電容分壓?jiǎn)蚊}沖驅(qū)動(dòng)的DKDP等離子體電極普克爾盒原理簡(jiǎn)圖，圖12為其等效電路圖。PEPC等效為一個(gè)非線性電容CPC，C0為串連的分壓電容，Z為傳輸線阻抗，終端匹配電阻R與傳輸線阻抗一致。在氣體擊穿前，普克爾盒等效電容CPC很小，開關(guān)脈沖發(fā)生器輸出的電壓基本加在普克爾盒上，高的電場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)致氣體擊穿形成等離子體電極，氣體擊穿后，普克爾盒等效為一平板電容，CPC大幅增大，普克爾盒上的分壓降低。這樣，通過調(diào)節(jié)電容C0以及開關(guān)電壓脈沖發(fā)生器輸出電壓Vswitch，即可改變等離子體電極普克爾盒的工作點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)脈沖過程中，通過較高的脈沖電壓獲得穩(wěn)定的氣體擊穿，而在氣體擊穿后，普克爾盒可穩(wěn)定工作在DKDP的半波電壓點(diǎn)上。

圖11 單脈沖驅(qū)動(dòng)的DKDP晶體PEPCFig.11 Schematic of single-pulse driven PEPC with DKDP crystal

圖12 單脈沖驅(qū)動(dòng)的DKDP晶體PEPC等效電路圖[43]Fig.12 Equivalent circuit of single-pulse driven PEPC with DKDP crystal[43]

單脈沖驅(qū)動(dòng)的低損耗等離子體電極普克爾盒，大幅降低了普克爾盒的插入損耗，開關(guān)特性優(yōu)良，為高效率激光器研制提供了有力的技術(shù)支撐，也為重復(fù)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的PEPC研制奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.4 重頻運(yùn)轉(zhuǎn)的PEPC

針對(duì)重復(fù)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的高功率激光器應(yīng)用需求，普克爾盒除了需要滿足通光口徑、損傷閾值、響應(yīng)時(shí)間要求外，還需重復(fù)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，并可承受數(shù)十W/cm2的激光平均功率密度。環(huán)電極普克爾盒所使用的厚晶體將導(dǎo)致高的吸收損耗和熱效應(yīng)，不適用于高平均功率應(yīng)用[45-46]。橫向激勵(lì)的普克爾盒半波電壓與通光口徑成正比、與晶體厚度成反比，大口徑應(yīng)用以及熱學(xué)上要求的薄晶體將導(dǎo)致非常高的半波電壓，大幅增加了重復(fù)頻率快響應(yīng)開關(guān)電壓脈沖發(fā)生器的研制難度[47]。美國LLNL為Mercury裝置研制了3 cm×5 cm通光口徑橫向應(yīng)用的普克爾盒[48]，如圖13所示。為了控制熱效應(yīng)，其采用高速He氣冷卻，并使用兩塊相同的晶體補(bǔ)償自然雙折射，如圖14所示。該普克爾盒可承受約25 W/cm2的平均功率密度，工作電壓約為30 kV。LLNL實(shí)驗(yàn)室Bayramian等在LIFE概念設(shè)計(jì)中提出了薄膜電極光開關(guān)概念[13]，縱向應(yīng)用，采用透明的ITO導(dǎo)電膜作為電極，高速He氣橫向冷卻，其縱向應(yīng)用可定標(biāo)到大口徑，但是，ITO導(dǎo)電膜激光損傷閾值約為1 J/cm2，限制了系統(tǒng)激光通量設(shè)計(jì)點(diǎn)，同時(shí)ITO膜對(duì)激光具有較大的吸收損耗，且高速He氣冷卻系統(tǒng)復(fù)雜。PEPC損傷閾值高，縱向應(yīng)用時(shí)半波電壓與口徑大小和晶體厚度無關(guān)，在定標(biāo)到大口徑的同時(shí)可采用薄的電光晶體以減小熱效應(yīng)。但是，晶體處于兩個(gè)低氣壓的放電腔之間，與外部基本沒有熱交換。高功率重頻應(yīng)用下，晶體吸收激光產(chǎn)生熱沉積將導(dǎo)致熱退偏、熱畸變、減反膜層龜裂，甚至晶體碎裂等不良熱效應(yīng)，因此其只能單次運(yùn)轉(zhuǎn)[49]。

圖13 橫向激勵(lì)的普克爾盒實(shí)物圖[48]Fig.13 A photograph of transversely excited Pockels cell[48]

圖14 橫向激勵(lì)的普克爾盒原理圖[48]Fig.14 A schematic of transversely excited Pockels cell[48]

針對(duì)重頻運(yùn)轉(zhuǎn)條件下熱效應(yīng)問題，中國工程物理研究院激光聚變研究中心提出了反射式混合電極普克爾盒概念[50]。其基本結(jié)構(gòu)為一氣體放電腔和一塊硅基高反鏡夾著一塊電光晶體組成的三明治結(jié)構(gòu)，如圖15所示。硅鏡迎光面鍍激光高反膜層，背側(cè)鍍金膜，兼具反射鏡、熱沉、背側(cè)電極三方面功能。電光晶體選擇高氘的DKDP以減少對(duì)主激光吸收生熱，縱向電光效應(yīng)應(yīng)用。反射式設(shè)計(jì)中，DKDP晶體的一個(gè)面用作冷卻面，高熱導(dǎo)率的硅鏡可縱向傳導(dǎo)冷卻DKDP晶體，TEC通過熱電阻提供的負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)硅鏡的精確溫控，該冷卻方式具有換熱面積大、晶體內(nèi)熱量傳遞路徑短、橫向溫度梯度小、冷卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等高效冷卻的特點(diǎn)。開關(guān)電壓脈沖通過放電腔內(nèi)氣體輝光放電形成的等離子體和硅鏡背側(cè)金膜加載，采用這樣一對(duì)混合電極，大口徑下DKDP晶體內(nèi)仍可實(shí)現(xiàn)均勻的電場(chǎng)分布，從而保證通光口徑內(nèi)開關(guān)性能的一致性。激光傳輸路徑上只有光學(xué)元件和等離子體，損傷閾值取決于光學(xué)元件本身，因此可高通量運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖15 反射式混合電極普克爾盒結(jié)構(gòu)示意圖Fig.15 A schematic cut of the reflective hybrid-electrode Pockels cell

中國工程物理研究物院激光聚變研究中心于2017年研制了30 mm口徑10 Hz反射式混合電極普克爾盒[51]，如圖16所示。圖17給出了激光平均功率密度35 W/cm2下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，晶體內(nèi)最大溫升為3.6 K，熱退偏約為0.95%，對(duì)應(yīng)的消光比為104∶1。反射式混合電極普克爾盒口徑可定標(biāo)放大、可高通量重頻運(yùn)轉(zhuǎn)、可承受高的平均功率密度、通光口徑范圍內(nèi)光學(xué)性能一致性好、驅(qū)動(dòng)電壓低響應(yīng)時(shí)間快，為緊湊、高效、經(jīng)濟(jì)的重頻高功率激光器的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

圖16 混合電極普克爾盒[51]Fig.16 A photograph of the hybrid-electrode Pockels cell[51]

圖17 熱效應(yīng)隨加熱時(shí)間變化[51]Fig.17 Dependence of the thermo-effects on the heating time[51]

3 結(jié)語與展望

等離子體電極普克爾盒縱向應(yīng)用，采用透明、高電導(dǎo)率的等離子體作為電極施加開關(guān)電壓脈沖，可采用薄晶體并定標(biāo)到大口徑，且全口徑內(nèi)光學(xué)性能分布均勻。PEPC具有插入損耗低、開關(guān)效率高、消光比高以及損傷閾值高等特點(diǎn)，較好地滿足了緊湊、高效、高性價(jià)比大型高功率激光器的研制需求。等離子體電極普克爾盒由發(fā)明之初的雙脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式發(fā)展到單脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式，從單發(fā)次運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)展到重復(fù)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，在大幅提升性能的同時(shí)也在拓展其應(yīng)用場(chǎng)景。

伴隨著高功率激光技術(shù)的飛速發(fā)展，關(guān)鍵器件電光開關(guān)技術(shù)面臨著更大的挑戰(zhàn)，如高重復(fù)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)、高平均功率激光承受能力以及高速響應(yīng)等。在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，低電壓驅(qū)動(dòng)、熱效應(yīng)控制以及高重頻率脈沖發(fā)生器技術(shù)探索仍然是電光開關(guān)研究的重要課題。從材料發(fā)展角度出發(fā)，探索高電光系數(shù)、高激光損傷閾值、高消光比以及優(yōu)良熱性能的電光晶體材料仍然是發(fā)展非線性晶體材料的重要方向之一。