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Q开关理论

时间:2021-01-19 来源:新特光电 访问量:1058

在常用的激光打标中,声光Q开关利用了超声波和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声波表面成布拉格角的方向进入,按照周期性变化的以声波产生的衍射率进行衍射。

共振腔的Quality值表征腔内存储能量和单周期损耗能量之比,Q值越高损耗越小。Q开关激光器通过光泵存储能量,并在腔内插入Q开关元件周期性地引入高损耗。如果用α表示共振腔损耗,则:

声光Q开关

所以,Q开关的本质是调制损耗和载流子反转阈值。对于低Q值,由于高损耗和高阈值,即使介质材料中的能量和增益都很高也无法形成激光振荡,所以载流子反转水平将远高于普通激光器。恢复高Q值后,能量瞬间释放,发射一个巨脉冲。

只要能使损耗突变的元件都能用作Q开关,比如旋转棱镜、电光调制器、声光调制器和可饱和吸收体。前三种方法通过外部驱动控制,故称主动调Q;对于可饱和吸收体,低强度光被吸收,高强度光透射,因此可通过腔内光强被动调制损耗,故称被动调Q。

首先,射频信号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。超声波横波由于震动在熔融石英中传播, 而声波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),当射频信号被感知,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,射频信号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。当射频信号减至零(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。

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