聲光Q開關

聲光 Q開關是在雷射腔內起調Q作用的功能元件，是作為一種受控的可變損耗而插入的。通過雷射調Q能使連續雷射功率輸出轉化為具有高峰值功率的雷射脈衝輸出，從而在雷射測距、通訊、機件精細加工及醫療設備等領域獲得廣泛套用。

基本介紹

• 中文名：聲光Q開關
• 外文名：Q-switch
• 簡稱：QS
• 特點：5條

技術簡介

調Q技術就是通過某種方法使腔的Q值隨時間按一定程式變化的技術。在泵浦開始時使腔處在低Q值狀態，即提高振盪閾值，使振盪不能生成，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，雷射振盪迅速建立起來，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衝形式將能量釋放出來，於是就獲得峰值功率很高的巨脈衝雷射輸出。聲光調Q技術是指在諧振腔中放入聲光介質，當沒有超音波存在時，光束可自由通過聲光介質，腔的Q值很高，容易產生雷射振盪。當有超音波時，聲光介質密度發生周期變化，導致折射率周期變化，使光束髮生偏轉，這時諧振腔的Q值很低，使上能級粒子數迅速積累。 QS24-xx-x和QS27-xx-x是工業標準的24MHz和27MHz聲光Q開關，可廣泛套用於燈泵浦和二極體泵浦的1064nm的Nd:YAG雷射器中。

命名方法

1 、 QS24-5S-S 聲光 Q 開關； 24MHz 射頻頻率；通光直徑 5mm ，用於雷射束直徑 3-5mm 左右；超聲模式是壓縮式（ C 模式），主要用於非偏振光雷射器中；水嘴是 S 型接頭；底面安裝孔是英制螺釘孔。

2 、 QS27-4S-B-AT1 聲光 Q 開關； 27MHz 射頻頻率；通光直徑 4mm ，用於雷射束直徑 3-4mm 左右；超聲模式是剪應式（ S 模式），主要用於非偏振光雷射器中；水嘴是 B 型接頭；底面安裝孔是公制螺釘孔。

3 、 QS68-2.5C-B-GH9 聲光 Q 開關； 68MHz 射頻頻率；通光直徑 2.5mm ，用於雷射束直徑 2mm 左右；超聲模式是壓縮式（ C模式），主要用於線偏振光雷射器中；水嘴是 B 型接頭； GH9 是二極體泵浦固體雷射器用的小型 Q 開關 。

主要特點

1、適用於多模非偏振固體雷射器，小型偏振/非偏振固體二極體泵浦雷射器；

2、 水冷型或冷傳導型；

3、 高重複頻率；

4 、插損小，抗損傷閾值高；

5 、可光纖耦合：Q開關和單模光纖的耦合；

工作原理

在常用的雷射打標中，聲光Q開關利用了超音波和 光柱在介質中散射的相互作用的關係. 光束以與在散射介質中的聲波表面成布拉格角的方向進入, 按照周期性變化的以聲波產生的衍射率進行衍射。

工作原理圖

情況簡要解釋見圖1. 首先, 射頻信號被附著在熔融石英上的感測器所感應到,厚度伸展振動產生. 超音波橫波由於震動在熔融石英中傳播, 而聲波產生的相光柵也形成了. 雷射束當滿足相對於這個相位光柵成布拉格角時發生衍射, 與入射光在太空中分散開。

如果雷射光學諧振腔的建成是相對於0維衍射光(非衍射光), 當射頻信號被感知，衍射光便從雷射光學諧振腔軸線產生. 結果，雷射光學諧振腔內發生損失，及雷射振盪受到打壓. 利用這一現象, 射頻信號只在特定某個時間長度內被感知，(地位低Q值)來暫停雷射振盪. 在此期間,反轉的Nd:YAG雷射棒通過連續泵浦積累了很多. 當射頻信號減至零(地位高Q值)和雷射光學諧振腔內的損失消除了, 累積的能量以在極短的時間長度內脈衝形式的雷射振盪被激活,. 他們是Q開關脈衝.

這種情況在圖2被簡要解釋. 當一個射頻信號,受到脈衝調製,可以定期發生Q開關脈衝. 當期Q開關脈衝愈來愈短,比高階的Nd:YAG雷射棒生命周期(約200微秒)還要短的時候 ,反轉的數量下跌並且Q開關脈衝的峰值也下跌.

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