這是通過改變激光共振腔Q值,提高激光器輸出功率和壓縮激光脈衝(chong) 寬度的技術。
共振腔的Q值(也稱腔的品質因子)是描述激光器共振腔髓損耗大小的量。光學損耗低的腔,其Q值高。
Q值定義(yi) :Q=2πν腔內(nei) 存儲(chu) 的能量/每秒損失的能量
當泵浦源向激光器工作物質輸入的能量(功率)達到振蕩閾值時,激光器便產(chan) 生激光振蕩。如果泵浦源繼續泵浦,維持激光器在閾值以上,它就連續輸出激光。激光振蕩閾值與(yu) 共振腔的光學損耗(Q值)有關(guan) 。如果激光器的工作物質在受泵浦的期間,讓共振腔的Q值保持很低,則激光器因振蕩閾值很高而不能發生激光振蕩,大量的泵浦能量繼續存在工作物質內(nei) 。當工作物質已“吸飽”能量時,突然升高Q值,相應地,激光振蕩閾值也突然降低,在閾值之上那部分儲(chu) 存能量便在短時間內(nei) 發射出來,形成功率很高的激光脈衝(chong) 。用這個(ge) 方法得到的能量雖然比自由振蕩時得到的激光能量低一個(ge) 數量級,但是,自由振蕩激光器輸出的脈衝(chong) 寬度是毫秒級,而采用Q開關(guan) 後得到的激光脈衝(chong) 寬度是幾十納秒量級。使激光器輸出功率增加104倍達到105~106KW。
有兩(liang) 種Q開關(guan) ,一種是被動Q開關(guan) ,一種是主動Q開關(guan) 。
被動Q開關(guan) 是由激光器本身完成Q值的變化的。主動Q開關(guan) 是由外部機械或電子信號使Q值的變化的。常用的Q開關(guan) 有:
1、可飽和吸收體(ti) Q開關(guan) :這是屬於(yu) 被動Q開關(guan) 。在共振腔內(nei) 放可飽和吸收染料盒、色心晶體(ti) 等。它們(men) 對腔內(nei) 的激光透過率是光強的函數,在開始時,共振腔內(nei) 的受激輻射強度低,它們(men) 對光輻射的吸收率大,即共振腔的Q值很低;當工作物質被充分泵浦而達到激光振蕩閾值時,它們(men) 發生飽和吸收,透過率上升到近100%,共振腔的Q值也隨即突然升高到很高的數值。
2、電光Q開關(guan) :這是主動Q開關(guan) 。在共振腔內(nei) 放電光元件和偏振分析器。當給電光元件加上外電場時會(hui) 使通過的激光的偏振麵發生旋轉,由此可控製光束通過分析器的透過率。共振腔的Q值與(yu) 分析器的透過率有關(guan) 。現在最常見的電光元件是克爾盒和普克爾盒。
3、機械Q開關(guan) :這是主動Q開關(guan) 。用馬達帶動共振腔的一塊反射鏡高速旋轉,當旋轉的鏡子轉到與(yu) 共振腔另一麵反射鏡精確平行的位置時,腔的Q值最高,其它位置都比較低,反射鏡的轉動必須與(yu) 閃光燈的觸發同步,使兩(liang) 塊反射鏡達到平行時,工作物質已得到充分的泵浦。這種Q開關(guan) 的主要優(you) 點是重複性好,主要缺點是容易產(chan) 生噪聲。


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