調Q 技術就是通過某種方法使腔的Q 值隨時間按一定程序變化的技術。在泵浦開始時使腔處在低Q 值狀態,即提高振蕩閾值,使振蕩不能生成,上能級的反轉粒子數就可以大量積累,當積累到最大值(飽和值)時,突然使腔的損耗減小,Q 值突增,激光振蕩迅速建立起來,在極短的時間內上能級的反轉粒子數被消耗,轉變為腔內的光能量,在腔的輸出端以單一脈沖形式將能量釋放出來,于是就獲得峰值功率很高的巨脈沖激光輸出。
下面簡述電光晶體調Q 的工作原理。YAG 晶體在氙燈的光泵下發射自然光,通過偏振棱鏡后,變成沿x 方向的線偏振光,若調制晶體上未加電壓,光沿光軸通過晶體,其偏振狀態不發生變化,經全反射鏡反射后,再次(無變化的)通過調制晶體和偏振棱鏡,電光Q 開關處于“打開”狀態。如果在調制晶體上施加電壓,由于縱向電光效應,當沿x 方向的線偏振光通過晶體后,經全反鏡反射回來,再次經過調制晶體,偏振面相對于入射光偏轉了90度,偏振光不能再通過偏振棱鏡,Q 開關處于“關閉”狀態。如果氙燈再開始點燃時,事先再調制晶體上加電壓,使諧振腔處于“關閉”的低Q 狀態,阻斷激光振蕩形成。待激光上能級反轉的粒子數積累到最大值時,突然撤去晶體上的電壓,使激光器瞬間處于高Q 值狀態,產生血崩式的激光振蕩,就可輸出一個巨脈沖。
電光調Q
電光調Q 是指在激光諧振腔內加置一塊偏振片和一塊KD*P 晶體。光經過偏振片后成為線偏振光,如果在KD*P 晶體上外加λ/4電壓,由于泡克爾斯效應,使往返通過晶體的線偏振光的振動方向改變π/2。如果KD*P 晶體上未加電壓,往返通過晶體的線偏振光的振動方向不變。所以當晶體上有電壓時,光束不能在諧振腔中通過,諧振腔處于低Q 狀態。由于外界激勵作用,上能級粒子數便迅速增加。當晶體上的電壓突然除去時,光束可自由通過諧振腔,此時諧振腔處于高Q 值狀態,從而產生激光巨脈沖。電光調Q 的速率快,可以在10-8秒時間內完成一次開關作用,使激光的峰值功率達到千兆瓦量級。如果原來諧振腔內的激光已經是線偏振光,在裝置電光調Q 措施時不必放置偏振片。
聲光調Q 技術
聲光調Q 技術是指在諧振腔中放入聲光介質,當沒有超聲波存在時,光束可自由通過聲光介質,腔的Q 值很高,容易產生激光振蕩。當有超聲波時,聲光介質密度發生周期變化,導致折射率周期變化,使光束發生偏轉,這時諧振腔的Q 值很低,使上能級粒子數迅速積累。
染料調Q
染料調Q 是指在諧振腔中插入染料盒,當激光器剛運轉,發射光強很小時,染料的強烈吸收作用使Q 值很低,上能級粒子數便能迅速積累;當腔內光強增加到一定程度時,染料突然達到吸收飽和,對該波長的光成為透明媒質,從而諧振腔的Q 值突然升高,產生激光巨脈沖。染料成為光透明的過程稱為染料漂白。由于漂白是暫時的,故染料可以重復使用。
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