【图文】第四章激光Q开关及锁模技术_百度文库
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第四章激光Q开关及锁模技术
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调Q(Q开关)技术详解.ppt 102页
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另外，还有一种谐振腔储能调Q开关，即能量是以光子(光辐射场)的形式存储在谐振腔内，这种调Q的输出方式有别于PRM式，它是将PRM式调Q激光器谐振腔的输出耦合镜换成全反镜，Q开关“打开”后，光子只在腔内往返振荡而无输出。直到工作物质的反转粒子储能全部转变为腔内光子能量时，放置在腔内的特定光学器件(通常用偏振棱镜)才将腔内存储的最大振荡能量瞬间全部透射输出。这种调Q的方式称为脉冲透射式(Pulse—Transmission—Mode，简写为PTM)Q开关。又因为它不是边振荡边输出，而是先振荡达到最大值后，再瞬间释放出去，故又称为“腔倒空”。
图2.3-8所示的是一种带有起偏器P1和检偏器P2的PTM式调Q激光器。 P1∥P2 ，M1，M2为全反镜，而且M2置于P2偏振棱镜界面反射偏光的光路上。当电光晶体上不加电压时，激光工作物质在光泵的激励下，上能级反转粒子数密度逐渐增加，工作物质开始的自发辐射光可顺利通过P1和P2 ，但输出端无反射镜，腔的Q值很低，故形成不了激光振荡。当工作物质储能达到最大值时，在电光晶体上加上半波电压Vλ/2 ，此时通过P1的线偏振光通过晶体后偏振面将要旋转900，因此，不能通过偏振棱镜P2，但可经棱镜的界面反射到全反射镜M2上。这样，由两个全反射镜构成的谐振腔损耗很低，Q值突增，激光振荡迅速形成。当腔内激光振荡的光子密度达到最大值时，迅速撤去晶体上的电压，光路又恢复到加电压之前的状态，于是腔内存储的最大光能量瞬间 透过棱镜P2而耦合输出。这就是PTM式Q开关的工作过程。
前面所介绍的调Q技术，无论是工作物质储能的PRM式运转，还是腔内储能的PTM式运转，其最后的结果都是获得压缩脉宽的高峰值功率巨脉冲输出。但是通过研究发现，由于Q调制器能有效地控制激光器的损耗与增益(增益Q开关)，即能有效地控制激光器的净增益，因而，一个Q调制器不仅能有效地控制激光的能量(或功率)特性，而且也可以控制激光的空间(横模)特性和频率(纵模)特性以及输出稳定性等。 四、Q调制技术的其他功能
基于不同横模之间存在的损耗差异，通过插入腔内的Q调制器来控制腔的损耗，开始时使激光器运行于高阈值、低增益的临界振荡状态(称为“预激光”技术)，在一定泵浦功率强度下，只有 1.选横模的功能(本科一般了解) 图5.1-1
不同横模的光场强度 图5.2-8共心腔两低阶模衍射损耗与光阑孔径的关系 δ % ?（ %） 损耗最小的横模(TEM00模)建立振荡，其余损耗较大的横模都被抑制而不能振荡(选模的基本原理详见第五章)，这样便产生了单横模“种籽”。为了得到大的能量输出，接着将Q开关完全打开，使种籽激光得到充分放大，那么最终输出的便是功率足够高的基横模激光（如图2.3-12所示） 。 图中M1，M2为腔镜；PC为泡克耳斯电光晶体，P为偏振镜，KD*P晶体两电极上分别加电压V1，V2，其中V1为常加电压， V2为方波电压，工作程序如图2.3-13所示。
图中， V12为KD*P晶体上的合成电压； Vos为一定泵浦功率下对应于腔损耗最小横模之临界振荡条件下晶体上所需的常加电压值，电压V1 值略低于Vos值，仅仅使损耗最小的横模能建立振荡。V2方波 Vos V1 -V2 宽度的选取应该便于损耗最小的横模激光能得到充分放大，而其余横模均不能形成激光为准，所以只要方波电压V2的宽度选择合适，使损耗最小的基横模得到充分放大，而其他横模还未形成激光之前及时“关闭”Q开关，则输出到腔外的仅是损耗最小横模的激光。
2.选单纵模的功能
选单纵模的Q调制技术是在单横模的基础上，利用不同纵模之间存在的增益差异进行的。开始时，使Q开关处于不完全关闭状态，通过Q开关控制腔的损耗，使之在一定泵浦功率下，仅靠近中心频率υ0附近少数增益较大的纵模能建立起振荡，而且由于这少数纵模是在阈值附近振荡，激光形成所需要的时间较长，不同纵模之间的模式竞争比较充分，故最终形成并得到充分放大的仅是增益最大的单纵模。当单纵模激光形成后，将Q开关完全打开，即可获得单纵模脉冲激光输出。
C/(2nL)腔谐振频率 C/(2nL)腔谐振频率 C/(2nd)腔谐振频率 单振荡频率 采用量子电动力学的处理方法，它对光频电磁场以及物质原子都作量子化处理。 物质（原子、分子、离子等）用Schroedinger方程描述 电磁场量子化 物质与电磁场相互作用（耦合方程） 开放的激光系统：
光辐射通过腔镜的部分逸出
工作介质的不均匀造成散射
工作介质的杂质造成吸收
原子间碰撞、晶体中激活离子同晶格之间
－－相互作用和交换能量
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调Q技术又叫技术，是将一般输出的连续 激光能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射，从而使光 源的峰值功率可提高几个的一种技术。目的：获得高，窄脉宽。
调Q激光器技术简介
是评定激光器中质量好坏的指标----。Q值----定义为在激光腔内，储存的总能量与腔内单位时间损耗的能量之比。
Q=2πνW/(dw/dt)
式中W--腔内储存的总能量，dW/dt--的损耗速率，即单位时间内损耗的能量，ν --激光的。
一般采取改变腔内损耗的办法来调节腔内的Q值
调Q激光器调Q技术种类
调Q技术分为：、声光调Q、染料调Q、晶体调Q、转镜调Q。其中以电光调Q、声光调Q、染料调Q最为常用。电光调Q、声光调Q总称主动调Q，染料调Q称为被动调Q。
利用晶体的电光效应，在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的反射损耗。
第一阶段是在晶体上加电压λ/4。通过时分解为沿X和Y方向振动的振幅相等的两束光，两束光的振动方向垂直，频率相同，沿相同方向传播时，其合成的规迹由两光的相位差来决定，当Φ=π时，两束光合成为一线偏光，它的振动方向相对入射光的原振动方向旋转90度。因为P1//P2，所以，从晶体出来的光不能通过P2，被P2反射掉。所以光不能在腔内来回传播形成振荡。这就相当于腔内光子的损耗很大，很高，称为“关门”状态。第二阶段：脉冲形成阶段——完全打开。在第一阶段工作物质的反转达到最大值时，突然退去晶体上的电压，这时晶体又恢复了原来的状态，光在腔内形成振荡 。
当驱动源的某种特定载波频率驱动换能器时，换能器即产生同一频率的超声波并传入声光介质，由于的存在，就会在介质内形成折射率变化。如果声波频率较高，且长度较大，此时的声扰动介质就等效于位相光栅。
如果相对声波方向以一定角度入射的光波，其衍射光在的声光介质内相互干涉，使高级衍射光相互抵消，会只出现 0级和 1级的衍射光，这就是声光衍射。使1级衍射波受到调制而成为“携带”信息的，也就是我们最终要得到的光。
可饱和吸收染料调Q
利用一种可饱和做为，这种可饱和吸收染料是一种非线性吸收物质，把它放在谐振腔内，利用它对光的可饱和吸收特性来改变谐振腔内的吸收损耗，起到Q开关的作用。
染料可饱和吸收特性：染料吸收率是光强的函数，初时的很大，光强增大，吸收率减少，吸收率为0，染料饱和。
调Q激光器调Q应用
目前调Q激光器已拥有众多波长，包括266、355、523.5、526.5、532、656.5、660、、、1319nm，由于调Q激光器能获得高，窄脉宽而被广泛应用于工业加工，科研领域。
．激光网[引用日期]
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KDP电光调Q实验
&&采用LD泵浦Nd：YAG进行电光调Q,很好的实现窄脉宽,高功率- BJUT
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你可能喜欢电光Q开关和声光Q对比，各有什么优点和缺点（包括完全关断激光的程度，选择哪种好呢）_百度知道
电光Q开关和声光Q对比，各有什么优点和缺点（包括完全关断激光的程度，选择哪种好呢）
各有千秋，适用场合不同。声光调Q结构简单一点，装调相对容易一点。但是由于超声波振荡器的峰值功率受制于声波发生器的工艺问题，很难做大，目前超声波功率的射频源只能做到十几二十几瓦左右，这就导致声光介质往往需要较长的长度（几十毫米）才能工作。一般可以获得脉宽30~50ns的激光脉冲输出，射频信号关断频率一般不大于5000Hz，对应就是射频信号周期200μs。电光调Q在结构上稍微复杂一点，需要一个高压（4000V）电路，再加上一个高速的退压电路。电光调Q在输出功率上要更大一点，能达到几十兆瓦，脉宽能压缩到10ns左右。在大功率激光器上，电光调Q用的多。一般高性能的激光器上，喜欢用电光调Q。另外电光调Q由于控制上比较灵活，在单脉冲激光方面基本都是用它。这两种调Q方式，在关断的时候都可以让激光完全关断，毕竟谐振腔对模式的选择非常严格，电光调Q通过偏振器让光直接90°出去自不用说，声光调Q虽然只让角度偏一点，也足以阻断激光了。
电光Q效果不是那么理想， 因为他的漏光注意体现在黑色素材上面，比如喷黑色漆的，镀镍的产品就很容易激光扫到，因为黑色吸光嘛
然后 镀镍的又比较薄
我不太明白你说的什么意思了。你是干什么用啊，激光计数吗？又黑色素材、又镀镍什么的，能具体说一下吗？还有这个所谓“漏光”，指的是激光输出端面吗？还是泵浦光源还是什么的？希望你能详细介绍一下。
用在光纤激光打标上面
不知道你接触过这方面没有
我所说的素材就是在做工艺的时候出现的现象
哦，我终于明白你的意思了，你是说在你不想用激光照射素材的时候，它依然会照射在素材上，造成烧伤是吧？如果是这种情况那什么调Q也帮不了你，因为问题可能并不是出在调Q方式上。调Q只能是压缩激光脉冲时间，提高单个激光脉冲的瞬时功率。不管是电光还是声光调Q，输出的激光都是一连串的巨幅脉冲。调Q在激光的关断方面一般也就是维持几百微秒的量级，也就是每隔几十~几百微秒会发出一个脉宽几十纳秒左右的激光脉冲。你要是想控制激光的关断，是在别的工艺单元控制的。Q开关也可以关断激光，但一般情况下都是高频振荡电路，要想在一定程度上自由控制，需要特殊的电路设计。
但是这种所谓的漏光现象，就会在光纤打标机上体现的很明显，但灯泵浦和半导体打标机上就不会出现这种问题
这个解释不通啊
我觉着一个商品化的打标机总成，应该是经过精心设计的，如果机器本身不出什么毛病，可能是使用方法不对。比如打标的输入控制程序设置上有没有什么问题之类的。至于是光纤激光器、灯泵浦固体激光器还是半导体激光泵浦固体激光器，只不过是输出功率不太一样，维护方式不太一样，都只不过是激光输出装置；是电光调Q还是声光调Q，只不过是Q值不太一样，脉宽不太一样，都是压缩激光脉宽。这些应该都不是问题的根结。不能有效的关断激光，这是控制系统的设置问题，我建议你还是从软件设置方面检查一下，如果那个没问题，可能是控制电路的故障。
这个激光器是德国某品牌的，可以说数一数二的吧
不麻烦你了
这个问题他们中国分公司都说这种最吸光的素材是没办法去完全克服的
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