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激光调Q技术
发布时间:2020-07-17        浏览次数:16        返回列表
 激光单元技术之一,是为压缩激光器输出脉冲宽度和提高脉冲峰值功率而采取的一种特殊技术;这种技术的基础是一种特殊的关键元件─快速腔内光开关,一般称为激光调Q开关,或简称为Q开关。共振腔的Q值大小,是由腔内损耗和反射镜光学反馈能力两个因素所决定的;Q值愈高,所需要的泵浦阈值就越低,亦即激光愈容易起振。在一般的脉冲固体激光器的情况下,若不采用特殊的技术措施,脉冲激光在腔内的振荡持续时间,与光泵脉冲时间(毫秒量级左右)大致相同,因此输出激光的脉冲功率水平亦总是有限的。如果采用一种特殊的技术,使光泵脉冲开始后相当长一段时间内,有意降低共振腔的Q值而不产生激光振荡,则工作物质内的粒子数反转程度会不断通过光泵积累而增大;然后在某一特殊选定的时刻,突然快速增大共振腔的Q值,使腔内迅速发生激光振荡,积累到较高程度的反转粒子数能量会集中在很短的时间间隔内快速释放出来,从而可获得很窄脉冲宽度和高峰值功率的激光输出。为实现以上目的,最常用的方法是在共振腔内引入一个快速光开关─Q开关,它在光泵脉冲开始后的一段时间内处于“关闭”或“低Q”状态,此时腔内不能形成振荡而粒子数反转不断得到增强;在粒子数反转程度达到最大时,腔内Q开关突然处于“接通”或“高Q”状态,从而在腔内形成瞬时的强激光振荡,并产生所谓的调Q激光脉冲输出到腔外。
电光调Q技术
利用晶体的电光效应,在晶体上加一阶跃式电压,调节腔内光子的发射损耗。开始工作时,晶体两端加一电压,由于晶体的偏振效应,谐振腔的损耗很大,Q值低,激光不振荡,激光上能级不断积累粒子数,Q开关处于关闭状态。某一特定时刻,突然撤去晶体两端电压,谐振腔突变至损耗低,Q值高,Q开关打开,形成巨脉冲激光。典型的Nd:YAG,电光调Q激光器的输出光脉冲宽度约为纳秒级,峰值功率达到数兆瓦至数十兆瓦。适用于脉冲式泵浦激光器。
声光调Q技术
声光调Q技术,是利用声光器件的布拉格衍射原理完成调Q任务。声光调Q器件,由声光互作用介质(如熔融石英)和键合于其上的换能器所构成。换能器将高频信号转换为超声波。在激光腔内插入声光调Q器件,可以产生很高的衍射损耗,此时腔内具有很低的Q值,Q开关处于关闭状态。当激光高能级积累大量粒子数时,撤除超声波,衍射效应即刻消失,损耗下降,Q开关打开,激光巨脉冲遂即形成。声光调Q技术用于低增益的激光器,可获得脉宽几十纳秒,功率几百千瓦的高频脉冲。但对高能量激光器的开关能力差,不宜用于高能调Q激光。
新的激光调Q技术不断得到开发和应用,其中包括主动调Q和被动调Q相结合的主被动双调Q技术、双被动调Q技术、调Q锁模技术,调Q技术在半导体泵浦脉冲激光器中的应用,引起了极大的关注。
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