声光Q开关

在激光腔内起调Q作用的功能元件

声光 Q开关是在激光腔内起调Q作用的功能元件，是作为一种受控的可变损耗而插入的。通过激光调Q能使连续激光功率输出转化为具有高峰值功率的激光脉冲输出，从而在激光测距、通讯、机件精细加工及医疗设备等领域获得广泛应用。

技术简介

调Q技术就是通过某种方法使腔的Q值随时间按一定程序变化的技术。在泵浦开始时使腔处在低Q值状态，即提高振荡阈值，使振荡不能生成，上能级的反转粒子数就可以大量积累，当积累到最大值（饱和值）时，突然使腔的损耗减小，Q值突增，激光振荡迅速建立起来，在极短的时间内上能级的反转粒子数被消耗，转变为腔内的光能量，在腔的输出端以单一脉冲形式将能量释放出来，于是就获得峰值功率很高的巨脉冲激光输出。调Q技术是指在谐振腔中放入介质，当没有机械波存在时，光束可自由通过介质，腔的Q值很高，容易产生激光振荡。当有机械波时，介质密度发生周期变化，导致折射率周期变化，使光束发生偏转，这时谐振腔的Q值很低，使上能级粒子数迅速积累。 QS24-xx-x和QS27-xx-x是工业标准的Q开关，可广泛应用于灯泵浦和二极管泵浦的1064nm的Nd:YAG激光器中。

命名方法

1 、 QS5S-S Q 开关；通光直径 5mm ，用于激光束直径 3-5mm 左右；压缩式（ C 模式），主要用于非偏振光激光器中；水嘴是 S 型接头；底面安装孔是英制螺钉孔。

2 、 QS4S-B-AT1 Q 开关；通光直径 4mm ，用于激光束直径 3-4mm 左右；剪应式（ S 模式），主要用于非偏振光激光器中；水嘴是 B 型接头；底面安装孔是公制螺钉孔。

3 、 QS2.5C-B-GH9 Q 开关；通光直径 2.5mm ，用于激光束直径 2mm 左右；压缩式（ C模式），主要用于线偏振光激光器中；水嘴是 B 型接头； GH9 是二极管泵浦固体激光器用的小型 Q 开关。

主要特点

1、适用于多模非偏振固体激光器，小型偏振/非偏振固体二极管泵浦激光器；

2、水冷型或冷传导型；

3、高重复频率；

4 、插损小，抗损伤阈值高；

5 、可光纤耦合：Q开关和单模光纤的耦合；

工作原理

在常用的激光打标中，Q开关利用了光柱在介质中散射的相互作用的关系. 光束以与在散射介质中的表面成布拉格角的方向进入, 按照周期性变化的以产生的衍射率进行衍射。

情况简要解释见图1. 首先, 被附着在熔融石英上的传感器所感应到,厚度伸展振动产生. 横波在熔融石英中传播, 而产生的相光栅也形成了. 激光束当满足相对于这个相位光栅成布拉格角时发生衍射, 与入射光在太空中分散开。

如果激光光学谐振腔的建成是相对于0维衍射光(非衍射光), 当被感知，衍射光便从激光光学谐振腔轴线产生. 结果，激光光学谐振腔内发生损失，及激光振荡受到打压. 利用这一现象, 只在特定某个时间长度内被感知，(地位低Q值)来暂停激光振荡. 在此期间,反转的Nd:YAG激光棒通过连续泵浦积累了很多. 当减至零(地位高Q值)和激光光学谐振腔内的损失消除了, 累积的能量以在极短的时间长度内脉冲形式的激光振荡被激活,. 他们是Q开关脉冲.

这种情况在图2被简要解释. 当受到脉冲调制,可以定期发生Q开关脉冲. 当期Q开关脉冲愈来愈短,比高阶的Nd:YAG激光棒生命周期(约200微秒)还要短的时候 ,反转的数量下跌并且Q开关脉冲的峰值也下跌.

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