激光調Q技術是將激光能量壓縮到寬度極窄的脈衝(chong) 中，從(cong) 而使激光光源的峰值功率提高幾個(ge) 數量級的一種技術。激光調Q技術的基礎是一種特殊的光學元件--快速腔內(nei) 光開關(guan) ，一般稱為(wei) 激光調Q開關(guan) 或簡稱為(wei) Q開關(guan) 。激光調Q技術的目的是：壓縮脈衝(chong) 寬度，提高峰值功率。

　　Q值是評定激光器中光學諧振腔質量好壞的指標，一個(ge) 品質因數。Q值定義(yi) =2π×諧振腔內(nei) 儲(chu) 存的能量/每震蕩周期損耗的能量。

　　Q值愈高，所需要的泵浦閾值就越低，亦即激光愈容易起振。在一般的脈衝(chong) 固體(ti) 激光器中，若不采用特殊的措施，脈衝(chong) 激光在腔內(nei) 的振蕩持續時間與(yu) 光泵脈衝(chong) 時間(毫秒量級左右)大致相同，因此輸出激光的脈衝(chong) 功率水平亦總是有限的。

　　如果采用一種特殊的技術，使光泵脈衝(chong) 開始後相當長一段時間，有意降低共振腔的Q值而不產(chan) 生激光振蕩，則工作物質內(nei) 的粒子數反轉程度會(hui) 不斷通過光泵積累而增大，然後在某一特殊選定的時刻，突然快速增大共振腔的Q值，使腔內(nei) 迅速發生激光振蕩，積累到較高程度的反轉粒子數能量會(hui) 集中在很短的時間間隔內(nei) 快速釋放出來，從(cong) 而可獲得很窄脈衝(chong) 寬度和高峰值功率的激光輸出。實現以上目的，最常用的方法是在共振腔內(nei) 引入一個(ge) 快速光開關(guan) --Q開關(guan) ，其在光泵脈衝(chong) 開始後的一段時間內(nei) 處於(yu) “關(guan) 閉”或“低Q”狀態，此時腔內(nei) 不能形成振蕩而粒子數反轉不斷得到增強。在粒子數反轉程度達到最大時，腔內(nei) Q開關(guan) 突然處於(yu) “接通”或“高Q”狀態，從(cong) 而在腔內(nei) 形成瞬時的強激光振蕩，並產(chan) 生所謂的調Q激光脈衝(chong) 輸出到腔外。

　　下麵分別介紹幾種常用的調Q開關(guan) 和工作原理。主動調Q一般是有電光晶體(ti) 調Q，聲光晶體(ti) 調Q；被動調Q一般有可吸收染料調Q，Cr4：YAG可飽和吸收調Q。

　　電光調Q技術

　　利用晶體(ti) 的電光效應，在晶體(ti) 上加一階躍式電壓，調節腔內(nei) 光子的發射損耗。開始工作時，晶體(ti) 兩(liang) 端加一電壓，由於(yu) 晶體(ti) 的偏振效應，諧振腔的損耗很大，Q值低，激光不振蕩，激光上能級不斷積累粒子數，Q開光處於(yu) 關(guan) 閉狀態。某一特定時刻，突然撤去晶體(ti) 兩(liang) 端電壓，諧振腔突變至損耗低，Q值高，Q開關(guan) 打開，形成巨脈衝(chong) 激光。典型的Nd：YAG，電光調Q激光器的輸出光脈衝(chong) 寬度約為(wei) 納秒級，峰值功率達到數兆瓦至數十兆瓦。適用於(yu) 脈衝(chong) 式泵浦激光器。

       聲光調Q技術

　　聲光調Q技術，是利用聲光器件的布拉格衍射原理完成調Q任務。聲光調Q器件，由聲光互作用介質(如熔融石英)和鍵合於(yu) 其上的換能器所構成。換能器將高頻信號轉換為(wei) 超聲波。在激光腔內(nei) 插入聲光調Q器件，可以產(chan) 生很高的衍射損耗，此時腔內(nei) 具有很低的Q值，Q開關(guan) 處於(yu) 關(guan) 閉狀態。當激光高能級積累大量粒子數時，撤除超聲波，衍射效應即刻消失，損耗下降，Q開光打開，激光巨脈衝(chong) 遂即形成。聲光調Q技術用於(yu) 低增益的激光器，可獲得脈寬幾十納秒，功率幾百千瓦的高頻脈衝(chong) 。但對高能量激光器的開關(guan) 能力差，不宜用於(yu) 高能調Q激光。

　　可飽和吸收染料調Q

　　某些染料媒質具有突變的吸收飽和特點，當波長處於(yu) 其吸收峰附近入射光信號較弱時，染料媒質對入射光呈現出非常明顯的吸收趨勢(相當於(yu) 處於(yu) “關(guan) 閉”狀態)；當入射光信號增強到一定程度時，染料媒質對入射光突然呈現出明顯的吸收飽和趨勢(相當於(yu) 近似透明的“接通”狀態)。利用某些染料的上述特點，可將其置於(yu) 共振腔內(nei) 起到調Q開關(guan) 的作用。光泵脈衝(chong) 開始後的一段時間，工作物質的初始受激發射信號較弱，染料開關(guan) 處於(yu) 關(guan) 閉狀態。當工作物質粒子數反轉程度達到最大，受激發射光強增大到足以使染料開關(guan) 處於(yu) 吸收飽和狀態(或稱為(wei) “漂白”狀態)，從(cong) 而在腔內(nei) 接通振蕩回路並形成調Q激光輸出。染料調Q開關(guan) 的優(you) 點是裝置簡單、成本低。不足之處是光化學穩定性較差，調Q重複性精度不高。

　　Cr4：YAG可飽和吸收來調Q

　　Cr4：YAG晶體(ti) 在一定範圍內(nei) 有較強的可飽和吸收特性，因此可用作特定波段激光器的被動調Q元件。對比於(yu) 其它被動調Q元件，Cr4：YAG晶體(ti) 具有吸收截麵大、可飽和吸收穩定性好、使用方便的優(you) 點，因此很適合半導體(ti) 泵浦的固體(ti) 激光器產(chan) 生被動調Q，同時被動調Q開關(guan) 對激光器的單縱模也有一定的輔助作用。

　　新的激光調Q技術不斷得到開發和應用，其中包括主動調Q和被動調Q相結合的主被動雙調Q技術、雙被動調Q技術、調Q鎖模技術，調Q技術在半導體(ti) 泵浦脈衝(chong) 激光器中的應用，引起了極大的關(guan) 注。