Q开关理论

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：

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。