被动调Q

被动调Q激光器系列实验

1、什么是调Q？调Q的实质是什么？

调Q技术是用某种方法先使腔在高损耗状态达到反转粒子数大量积累，然后突然降低损耗，激光器就在增益远超过损耗的状态下，急速建立激光振荡，将工作物质中储存的能量在极短的时间内释放出来，形成所谓的巨脉冲。

2、调Q的基本工作原理是什么？

调Q的原理是通过某种方法使谐振腔的损耗因子σ（或Q值）按照规定的程序变化，在泵浦激励刚开始时，先是光腔具有高损耗因子σ，激光器由于阈值高而不能产生激光振荡，于是亚稳态上的粒子数便可以积累到较高的水平。然后在适当地时刻，使腔的损耗因子突然降低到σ，阈值也随之突然降低，此时反转集居数大大超过阈值，受激辐射极为迅速地增强。

3、如果让你设计一个调Q实验，你从工程上如何分析设计？

1.电光调Q：

(1)调制晶体

消光比高，透过率高，半波电压低，抗激光破坏阈值高。

(2)调制器的电极结构

要形成均匀电场

纵向运用环形电极，横向运用平板电极

(3)对工作物质的要求

上能级寿命长，抗激光破坏阈值高

(4)对泵浦源的要求

泵浦光的脉宽和工作物质的上能级相匹配

(5)对Q开关控制电路的要求

开关速度要快，控制要精确

2.声光调Q：

声光器件：

衍射效率接近100%，开关速度要求快得多，上升时间大约为5ns，则要求光束必须聚焦到一个直径50um的区域上

3.染料调Q：

对于可饱和吸收材料要求：

(1)可饱和吸收材料对激光波长有吸收峰

(2)可饱和吸收材料的吸收截面要远远大于激光工作物质的吸收截面，这让饱和光强较小，易于“漂白”。

(3)τ吸收体上能级<<τ激光工作物质上能级

(4)可饱和吸收材料的物理化学性能稳定。

4.机械转镜调Q：

(1)使用屋脊棱镜作为代替平面镜克服平行精度要求高和稳定性问题

(2)在连续泵浦的机械Q开关Nd:YAG激光器中，为得到高重复率，使用多边形旋转棱镜而不是单棱镜或反射镜。

(3)降低其噪声，使用质量高的轴承。

脉冲宽度正比于光子寿命，而光子寿命又和腔长L成正比，所以为了获得窄的脉冲，腔长不宜过长，输出损耗也不宜太小。