سلول های پاکلز

تعریف: قطعه الکترو-اپتیکی، مورد استفاده برای ساخت مدولاتورها
یک سلول پاکلز از یک کریستال الکترو-اپتیکی(با تعدادی الکترود متصل به آن) تشکیل شده است که یک پرتو نور می تواند در درون آن انتشار یابد. با به کار گیری یک ولتاژ الکتریکی متغیر، تاخیر فاز درون کریستال مدوله می شود(اثر پاکلز). بنابراین سلول پاکلز به عنوان یک صفحه موج با ولتاژ کنترل شده رفتار می کند. سلول های پاکلز مولفه های اساسی مدولاتور های الکترو-اپتیکی هستند ، به عنوان مثال برای لیرزهای Q سوئیچ استفاده می شوند.
هندسه و ماده
بسته به جهت میدان الکتریکی اعمال شده، سلول های پاکلز دو نوع هندسه متفاوت دارند:

• افزاره‌های طولی، میدان الکتریکی در جهت پرتو نور دارند که از حفره ها در الکترود ها عبور میکند. به دلیل اینکه ولتاژ محرکه مورد نیاز اساساً مستقل از دهانه(aperture) است ، این نوع قطعات دارای دهانه بزرگی هستند.الکترودها به صورت حلقه های فلزی (شکل ۱، چپ) یا لایه های شفاف روی سطوح انتهایی (راست) با اتصالات فلزی هستند.

•  افزاره‌های عرضی، میدان الکتریکی‌ای عمود بر پرتو نور دارند. میدان از طریق الکترودها در کناره های کریستال اعمال می شود. این افزاره‌ها برای دهانه های کوچک، می توانند ولتاژ قطع و وصل کمتری داشته باشند.

مواد کریستالی غیر خطی رایج برای سلول های پاکلز عبارتند از، فسفات دی-دوتریم پتاسیم (KD^*P = DKDP) ،فسفات titanyl پتاسیم (KTP) ، بورات باریم β- (BBO) (آخرین مورد برای توان های متوسط بالاتر و یا قطع و وصل بالاتر) ، نئوبات لیتیوم (LiNbO₃) ، تانتالیک لیتیوم (LiTaO₃) ، فسفات دی هیدروژنه آمونیاک (NH₄H₂PO₄, ADP).
ولتاژ نیم موج

یکی از خواص مهم سلول پاکلز ولتاژ نیم موج V_π است. این ولتاژ موجب ایجاد تغییر فاز π می شود. در یک مدولاتور دامنه ولتاژ اعمال شده با انتقال از نقطه عملکردی مینیمم به نقطه عملکردی ماکسیمم با اندازه این مقدار تغییر می کند.
ولتاژ  نیم موج یک سلول پاکلز با میدان الکتریکی عرضی به ماده کریستال، فاصله جدایی الکترودها و طول ناحیه ای که میدان الکتریکی اعمال شده است، وابسته است. برای دهانه باز بزرگ، نیاز است که جدایی الکترودها و ولتاژ زیاد باشد.
 برای سلول پاکلز با میدان الکتریکی طولی ، طول کریستال مهم نیست، از این رو به عنوان مثال برای یک ولتاژ معین قدرت میدان الکتریکی با کوتاهتر شدن طول افزایش می یابد. بدون افزایش ولتاژ نیم موج، دهانه های بزرگتر امکان پذیر است.
نوعاً سلول پاکلز ولتاژ نیم موجی از مرتبه صدها یا حتی هزاران ولت دارد به طوریکه برای عمق مدولاسیون بزرگ تقویت کننده‌های با ولتاژ بالا مورد نیاز است. ولتاژ نیم موج نسبتاً کوچک برای مواد کریستالی قویاً غیر خطی مانند LiNbO₃ و برای مدولاتور های یکپارچه اپتیکی با جدایی الکترود کوچک امکان پذیر است اما چنین قطعاتی قابلیت جا به جایی توان محدودی دارند.