调Q 技术就是通过某种方法使腔的Q 值随时间按一定程序变化的技术。在泵浦开始时使腔处在低Q 值状态,即提高振荡阈值,使振荡不能生成,上能级的反转粒子数就可以大量积累,当积累到最大值(饱和值)时,突然使腔的损耗减小,Q 值突增,激光振荡迅速建立起来,在极短的时间内上能级的反转粒子数被消耗,转变为腔内的光能量,在腔的输出端以单一脉冲形式将能量释放出来,于是就获得峰值功率很高的巨脉冲激光输出。
下面简述电光晶体调Q 的工作原理。YAG 晶体在氙灯的光泵下发射自然光,通过偏振棱镜后,变成沿x 方向的线偏振光,若调制晶体上未加电压,光沿光轴通过晶体,其偏振状态不发生变化,经全反射镜反射后,再次(无变化的)通过调制晶体和偏振棱镜,电光Q 开关处于“打开”状态。如果在调制晶体上施加电压,由于纵向电光效应,当沿x 方向的线偏振光通过晶体后,经全反镜反射回来,再次经过调制晶体,偏振面相对于入射光偏转了90度,偏振光不能再通过偏振棱镜,Q 开关处于“关闭”状态。如果氙灯再开始点燃时,事先再调制晶体上加电压,使谐振腔处于“关闭”的低Q 状态,阻断激光振荡形成。待激光上能级反转的粒子数积累到最大值时,突然撤去晶体上的电压,使激光器瞬间处于高Q 值状态,产生血崩式的激光振荡,就可输出一个巨脉冲。
电光调Q
电光调Q 是指在激光谐振腔内加置一块偏振片和一块KD*P 晶体。光经过偏振片后成为线偏振光,如果在KD*P 晶体上外加λ/4电压,由于泡克尔斯效应,使往返通过晶体的线偏振光的振动方向改变π/2。如果KD*P 晶体上未加电压,往返通过晶体的线偏振光的振动方向不变。所以当晶体上有电压时,光束不能在谐振腔中通过,谐振腔处于低Q 状态。由于外界激励作用,上能级粒子数便迅速增加。当晶体上的电压突然除去时,光束可自由通过谐振腔,此时谐振腔处于高Q 值状态,从而产生激光巨脉冲。电光调Q 的速率快,可以在10-8秒时间内完成一次开关作用,使激光的峰值功率达到千兆瓦量级。如果原来谐振腔内的激光已经是线偏振光,在装置电光调Q 措施时不必放置偏振片。
声光调Q 技术
声光调Q 技术是指在谐振腔中放入声光介质,当没有超声波存在时,光束可自由通过声光介质,腔的Q 值很高,容易产生激光振荡。当有超声波时,声光介质密度发生周期变化,导致折射率周期变化,使光束发生偏转,这时谐振腔的Q 值很低,使上能级粒子数迅速积累。
染料调Q
染料调Q 是指在谐振腔中插入染料盒,当激光器刚运转,发射光强很小时,染料的强烈吸收作用使Q 值很低,上能级粒子数便能迅速积累;当腔内光强增加到一定程度时,染料突然达到吸收饱和,对该波长的光成为透明媒质,从而谐振腔的Q 值突然升高,产生激光巨脉冲。染料成为光透明的过程称为染料漂白。由于漂白是暂时的,故染料可以重复使用。
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